do an thiet ke may bien ap 1 pha

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

Chơng 1: Tính toán các tham số cơ bản.
2.1 tính dòng điện cao áp và hạ áp của máy biến áp một pha.
+ Phía cao áp :
I2 =

S.10 3 S.10 3 50.10 3
=
=
= 2,273 ( A).
U CA
U2
22.10 3

+ Phía hạ áp :

S.10 3 S.10 3 50.10 3
I1 =
=
=
= 227,27 ( A).
U HA
U1
220
Trong đó:
S : công suất biểu kiến của máy biến áp một pha (kVA).
U2 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía cao áp (kV).
U1 : điện áp định mức của máy biến áp một pha phía hạ áp (kV).

2.2 Điện áp thử nghiệm của dây quấn theo tcvn .
+ dây quấn cao áp với UCA = 22 kV thì Ut = 50 kV.
+ dây quấn hạ áp với UHA = 0,22 kV thì Ut = 5 kV.
Các kích thớc chủ yêú :
1


§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha

C

C
a01

01

l

l0

a 1 a12

a2

d
d12
H×nh 2.1 C¸c kÝch th íc chñ yÕu cña m¸y
biÕn ¸p mét pha hai d©y quÊn.

Trong ®ã:
2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

+ C: chiều rộng cửa sổ mạc từ.
+ d: Đờng kính trụ sắt.
+l: chiều cao dây quấn , hai dây quấn cao áp và hạ áp thờng có chiều dài
bằng nhau.
+d12: đờng kính trung bình của hai dây quấn .
+ a01: khoảng cách từ trụ đến cuộn hạ áp .
+ a12: khoảng cách điện giữa cao áp và hạ áp .
+ a2: bề dầy cuộn cao áp .
Chiều rộng quy đổi của rãnh từ trờng tản giữa cao áp và hạ áp , với U th2 =
kV, theo bảng 19 sách thiết kế máy biến áp Phan Tử Thụ, ta chọn:
a12 = 20 mm.
12 = 5 mm : chiều dày ống cách điện giữa hạ áp với trụ sắt.
3. Tính chiều rộng quy đổi từ trờng tản.
a r = a12 +

a1 + a 2
3

Trong đó:
ar: là chiều rộng quy đổi từ trơng tản(mm).
3

50


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

a1,a2: là bề dầy cuộn hạ áp và cao áp .
a1 + a 2
= k.4 S .10 2 = 0.54.4 50 .10 2 = 14,4 (mm).
3
k: là hệ số tra bảng 12 sách thiết kế máy biến áp của Phan tử Thụ, k =
0,64ữ 0,51, ta chọn k =0,54.
4.Hệ số quy đổi từ trờng tản lấy sơ bộ: kr = 0,95.
5. Các thành phần điện áp ngắn mạch: TCVN
+ Điện áp ngắn mạch: Un% = 5%.
+ Thành phần tổn hao không tải: P0= 270W.
+Thành phần tổn hao ngắn mạch: Pn = 850 W.

+Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng :
U nr =

Pn
850
=
= 1,7%
10.s dm 10.50

+ Thành phần điện áp ngắn mạch phản tác dụng :

U nx = U n2 + U r2 = 5 2 1,7 2 = 4,71% .
6. Các thông số mạch từ máy biến áp một pha.
+ mạch từ máy biến áp một pha thiết kế dạng chữ E với dây quấn kiểu
trụ quấn giữa trụ, mạch từ có mối ghép chéo ở góc , ghép thẳng với trụ giữa.
4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

Trụ dùng băng đai, gông dùng sắt ép lại, lõi thép dùng thép cán nguội đẳng
huớng 3406 dày 0,35 mm.
+ chọn mật độ từ thông sơ bộ: BT = 1,62 T.
+ Theo bảng 13.2 sách thiết kế máy kế máy điện Trần khánh Hà+
Phan Tử Thụ với S = 50 kVA chọn sơ bộ số bậc của trụ là 6.
+ Hệ số điền đầy:
KP =

ST
= 0,92 .
SK

+ Hệ số ép chặt KC = 0,93ữ 0,94, sơ bộ chọn KC =0,93.
+ Hệ số lợi dụng lõi sắt:
K ld = K C .K P = 0,93.0,92 = 0,866 .
+ Số bậc của gông trên và dới thờng ít hơn số bậc của trụ một bậc nhằm
mục đích đảm bảo lực ép phân bố đều hơn trên các lá thép ép gông.
+ Hệ số ép gông: tỷ lệ giữa tiết diện gông và tiết diện trụ.
Kg =

Sg
ST

, theo bảng 6 sách thiết kế máy biến áp của Phan Tử Thụ ta

chọn Kg = 1,02.
+ Mật độ từ thông trong gông:
- Từ cảm trong gông: Bg = 1,62/1,02 = 1,585 T.
- Từ cảm ở khe hở không khí với mối nối thẳng: Bk = BT = 1,62 T.

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

- Từ cảm ở khe hở không khí với mối nối xiên: BK = 1,62/ 2 = 1,46.
7. Các thông số tổn hao của mã hiệu thép.
Theo bảng 44-4 đặc tính mã hiệu thép 3404, dày 0,35 mm sách thiết kế
máy biến áp ta có
+ Tổn hao trong thép: PFeT = 1,358w/kg; PFeG = 1,251w/kg.
+ Tổn hao trong trụ: QT = 1,956 VA/ kg; trong gông QG = 1,575VA/ kg,
trong khe hở vuông góc qK = 0,61VA/ cm2, khe hở chéo qK= 0,0956VA/ cm2.
8. các thông số khác.
+ Theo bảng 13.7 sách thiết kế máy điện Nguyễn Hồng Thanh, hệ số
tổn hao phụ chọn Kf =0,91 khi ngắn mạch và bảng 13.5 cho hằng số đối với
dây đồng là: a = 1,3; b = 0,4.
Trong đó:

a = d12/d: tỷ số giữa tri số trung bình giữa hai dây quấn và đờng kính trụ
sắt d.
b = 2. a2/ d: tỷ số giữa bề dày cao áp và đờng kính trụ sắt.
+ Hệ số hình dáng máy biến áp .
=

.d 12
= 1,2 ữ 3,8 .
l

Tính toán các tham số cơ bản.
1. Đờng kính trụ sắt.
d = A.x.
6


Đồ án tốt nghiệp

A = 0,507.4

Thiết kế máy biến áp một pha
S.a r .Kr
f .U nx .B 2t .K 2ld

Trong đó:
S = 50 kVA: công suất định mức máy biến áp một pha.
ar: chiều rộng quy đổi từ trờng tản.
Kr = 0.95 : hệ số quy đổi từ trờng tản.
f = 50 hZ: Tần số dòng điện;
Unx = 4.7% - thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng.

Bt = 1.62T : mật độ từ cảm trong trụ.
Kld = 0,86: hệ số lợi dụng lõi sắt.

2.Trọng lợng trụ sắt.
GT =

A1
+ A 2 .x 2 .
x

Trong đó:
d = A.x; d12= a.d = A.d.x; = x4.
A1 =1,89.104.a.A3.Kld =1,89.104.1,3.0,12113.0,86 = 40 (kg).
A2 =1,2.104.a.A2.Kld.l0 =1,89.104.1,3.0,12112.0,86.20.10-3 =
4,41 (kg).

7


Đồ án tốt nghiệp

A = 0,507.4

Thiết kế máy biến áp một pha

S.a r .Kr
50.0,0344
= 0.507.
= 0,1211 .
2

2
f .U nx .B t .K ld
50.4,44.1,62 2 0.86

3.Trọng lợng sắt gông.
+ Gông máy biến áp một pha có thể tính nh sau: Một bộ phận
trong phạm vi hai trụ của hai gông biên, có tiết diện Sg với chiều dài 2.C và
trọng lợng của bộ phận này ở gông trên và dới là Gg; Một bộ phận gồm hai
nửa góc mạch từ ở phía ngoài của hai gông biên với trọng lợng của gông trên
và gông dới là Gg; Một bộ phận gồm hai trụ biên có trọng lợng bằng trọng lợng của trụ giữa:
G G = G 'g' + G 'g + G T .

G''g/4

e.d

C

C

G'g/2

b)

a)

Hình 2.2.a) Quy đổi nửa tiết diện trụ bậc thang về
hình chữ nhật; b) Các phần của gông.

+ Trọng lợng của trụ sắt ở bộ phận thứ nhất là:

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha
G 'g = 2S g .2.c. Fe .

Trong đó:
C = 0,5.d12+0.25d+0,5a12+ a2+a22: chiều rộng cửa sổ mạch
từ.
d12: đờng kính trung bình của hai dây quấn hạ áp và cao áp.
a12: khoảng cách giữa cuộn hạ áp và cao áp .
a2: bề rộng cuộn cao áp .
a22: khoảng cách cuộn cao áp đến gông.
+ Trọng lợng sắt gông ở bộ phận thứ hai:
G 'g' = 4S g .e.d. Fe = 4S g .e.A.x. Fe .
e: hệ số quy đổi nửa tiết diện gông biên về hình chữ nhật tơng đơng e.d. Chọn e = 0,45.
+ Công thức tính trọng lợng gông:
GG = B1.x3+B2.x2+GT.
B1=1,2.104.Kg.Kld.A3.(a+b+e)
(1,3+0,4+0,405) = 42,459(kg).

=1,2.104.1,03.0,86.0,12113.

B2 = 1,2.104.Kg.Kld.A2.(a12+2.a22)
= 1,2.104.1,03.0,86.0,12112.(0,002+0,03) = 5,45(kg).
4. Tổn hao không tải.
P0 = kff' (p T .G T + p G .G G ) .

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

Trong đó:
pT, pG: suất tổn hao trong trụ và gông của máy biến áp .
k 'f - hệ số tổn hao phụ trong lõi sắt, với tôn cán nguội lấy
k 'f = 1,25.
P0 = 1,125(1,348.G T + 1,251.G G ) = 1,7.G T + 1,563.G G .
5. Công suất phản kháng.
Q 0 = kff'' (Q C + Q f + Q K ) .
Trong đó:
+ kff'' : hệ số kể đến sự phục hồi không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn
cũng nh sự uốn nắn và ép lõi sắt, có thể lấy kff'' = 1,25.
+ Q C : suất tổn hao chung của trụ và gông.
Q C = q T .G T + q G .G G = 1,956.G T + 1,575.G G .
+ Q f : công suất từ hoá phụ đối với mối nối thẳng.
Q f = 40.q t .G g = 78,24.G g
+ Qk : công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa
các lá thép.
Q k = 3,2.q kt .S k = 35,478.x 2 .0103.x2.
Vậy :
10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha
Q0 = 2,445.GT+1,563.GG+97,8.Gg+136,5.x2.
SK = St = 0,875.Kld.A2.x2= 0,785.0,86.0,12112= 0,

6. Trọng lợng kim loai hai dây quấn .
G dq =

C1
.
x2

S.a 2
50.1,32
2
C 1 = K dq .
= 2,46.10 .
k à .K 2ld .B T .U nr .A 2
0,91.0,86 2.1,62 .1,7 .0,1211 2 .
= 45,2( kg)
Kdq =2,46.10-2.
7. Giá thành vật liệu tác dụng:
C 'td = G Fe + K CuFe .G Cu = G Fe + 1,81.G Cu .
8.Thành phần phản kháng dòng điện không tải.
i ox =

Q0
10.S

9. Theo lực điện động tác dụng lên dây quấn:
+lực điện động tác dụng lên dây quấn đợc tính nh sau:

FK = 0,628.( i max .W ) ..K R .10 6 ( N ).
Trong đó:
imax = Kn .I;

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha
u nr


100
Kn = 1,41.
.(1 + e u ) = 34,2 .
un
nx

ứng suất kéo tác dụng lên dây dẫn.
M Cu = 0,.66.10 6.k 2n .k f .k r .

Pn
= 1,795 .
a.A

r = 1,795.x 3
Sau khi tính toán các đại lợng tham số cơ bản theo hệ số hình dáng
=1,2ữ 3,0 ở trang 38 ta xây dựng đờng đăc tính chi phí vật liệu tác dụng
và trọng lợng sắt, đồng.

240
180
150
120

GFe

C'td (%)

GG

100

90
60
GT

30

GCu

0


1,2 1,4 1,6

0

2,5 3,0

1,2 1,4 1,6

2,5 3,0

Các quan hệ a) trọng l ợng lõi sắt, dây quấn; b) Giá thành vật liệu tác dụng

12


§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p mét pha

LËp b¶ng tÝnh c¸c ®¹i lîng víi β = 1,2÷3,0
β

1,2

1,4

1,6

2,5

3,0

x= 4 β

1,0466

1,878

1,1247

1,2754

1,3161

x2= 4 β 2

1,0954

1,1832

1,2649

1,5811

1,7321

x3 = 4 β 3

1,465

1,2871

1,4226

1,9882

2,2795

A 1 40
=
x
x

38,2177

36,7729

35,5656

31,8108

30,3934

A2.x2 = 4,41.x2
GT = A1/x+ A2.x2
B1.x3= 42,5.x3

4,8309
43,0486
48,7276

5,2180
41,9909
54,6997

5,5783
41,1438
60,4615

0,9728
38,7837
84,4975

7,6383
38,0318
96,8790

B2.x2=5,45.x2

5,9702

6,4485

6,8938

8,6172

9,4397

GG = B1.x3+ B2.x2+GT
GFe = GT+ GG
Gg = 8,168.x3
P0 = 1,7.GT+1,563.GG
Q0 = 2,245.GG+1,969.GT

i0x= Q0/10.50
Gdq = C1/x2
GCu = 1,06.Gdq

98,127
183,8456
10,1279
225,9603
1648
3,2965
41,2618
43,4945

103,1391
187,1209
12,2052
232,5910
1814,8
3,6297
38,2010
40,4930

108,4991
190,7868
13,5405
239,5268
1975,8
3,9517
35,7337
37,275

131,8984
209,4657
18,9235
272,0894
2648,7
5,2975
28,5870
30,3022

144,3505
220,4140
21,6963
290,2738
2995
5,991
26,0962
27,6620

C 'td = G Fe + 1,81.G Cu

263,085

260,4133

259,3456

264,3127

270,4823

2,794.106

3.106

3,093.106

3,3577106

3,51106

σ CF 1,795.x 3

2,2928

2,5739

2,845

d = A.x
d12 = a.d

0,1266
0,1646

0,1316
0,1791

0,1361
0,1811

0,1521
0,1978

0,1592
0,2027

d12
β

0,4308

0,3838

0,3472

0,2454

0,2167

0,0633

0,0658

0,0680

0,0761

0,0796

J=

k f .Pn
K.G dq

l = π.

2.a2 ≈ b.d ≈ 0,4.d

13

3,9760

4,5586


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

C= 0,75.d12+0,5.a12+a2+a22

0,2189

0,2183

0,2238

0,2586

Từ bảng lập trên ta thấy đợc rằng, giá thành chi phí vật liệu tác dụng
thấp nhất trong khoảng 1,6 1,8 , trong khoảng đó tất cả các tham số đều
đạ yêu cầu.
Ta chọn với hệ số hình dáng =1,6.
1.

Đờng kính trụ sắt: d = 0,1361(m)140mm.

2.

đờng kính trung bình giữa cao áp và hạ áp: d 12 =

0,1769(m)180mm.
3.
4.
5.

Chiều dày cuộn hạ áp: l = 0,3472(m).
Tiết diện lõi sắt :ST = 0,0125 (m2).
Chiều dài trụ lõi sắt: lT = l +2.l0 = 0,3971 (m).

6.

Khoảng cách giữa các trụ lõi sắt: C = 0,2182 (m)220mm.

7.
8.
9.
10.

điện áp một vòng dây: UV = 4,44.f.BT.ST = 4,9664(V).
Trọng lợng trụ sắt: GFe= 190,768 (kg).
Trọng lợng đồng: GCu = 37,7337 (kg).
Mật độ dòng điện : J = 3,093.106A/ mm2.

11.

ứng suất dây quấn: =2,845 MPa.

12.
13.

Tổn hao không tải:P0 = 239,5286(W).
Dòng điện không tải phản kháng: i0x = 3,951 (A).

14

0,2461


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

Chơng 2. Tính toán dây quấn máy biến áp một pha.
3.1. Các kiểu dây quấn máy biến áp một pha.
Theo cách quấn dây ta có ta có thể chia dây quấn máy biến áp ra
làm các kiểuchính sau:
+ dây quấn hình ống dây quấn chữ nhật.
+ dây quấn hình ống dây dẫn tròn.

+ dây quấn hình xoắn.
+ Dây quấn xoắn ốc liên tục.
3.1.1. dây quấn hình ống dây quấn chữ nhật.
+Loại dây này dùng dây tiết diện hình chữ nhật quấn thành
hình trụ. Nếu dòng điện lớn quá thì ghép thành nhiều sợi song song. Lúc đó tốt
nhất là dùng các sợi cùng kích thớc ghép kề nhau theo hớng trục, không nên
ghép kề theo hớng kính để cho từ thông tản trong các sợi dây giống nhau và
nh vậy tổn hao về dòng điện xoáy trong chúng sẽ giống nhau và về mặt cơ khí
ghép hớng trục cũng tốt hơn.
+ Các phơng pháp quấn dây: Quấn nẹp sợi dây, quấn dựng
sợi dây.Nói chung dây quấn loại này nên quấn nẹp (theo cạnh lớn) sợi dây,
không nên quấn gân dựng (theo cạnh nhỏ) sợi dây vĩe khó quấn hơn mà dây
quấn dễ nghiêng đi; tổn hao phụ do dòng điện xoáy tăng lên, tản nhiệt lại kém.

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

b
b

a

a) Quấn nẹp sợi b) Quấn gân dựng sợi
dây(hay dùng) dây(kiểu này khó
quấn dây hơn nữa dễ
nghiêng đi)

Hình 3.1.a,b;
+ Nếu quấn dây một lớp ta có kiểu quấn dây quấn hình ống một lớp hay
gọi là ống đơn (hình 3.2.a) ; nếu quấn dây hai lớp ta có kiểu dây quấn ống kép
(hình 3.2.b). Kiểu hình ống kép thì hai lớp nối tiếp nhau(quấn lớp trong từ trên
xuống dới, sau đó lớp ngoài quấn ngợc từ dới lên). Nh vậy đầu dây phân lớp
trong và đuôi dây phân lớp ngoài có điện áp bằng điện áp pha.
+ Nếu Uđm 1000 V cách điện rất đơn giản, hoặc dùng một rãnh dầu 4ữ8 mm
hoặc dùng một ống giấy cách điện là đủ.
+Kiểu dây quấn hình ống có nhợc điểm là hai đầu không có gì giữ chặt
nên dễ bị tung ra do đó chỉ dùng cho máy biến áp cỡ nhỏ.Dây quấn hình ống
kép ơn định về mặt cơ khí hơn và nói chung dễ chế tạo cũng đơn giản nên
dùng phổ biến trong các máy biến áp có công suất 630 kVA trở xuống và điện
áp dới 6 KV.

16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

1
2
3
4
5
6
7
8

1
2
3
4
5
6
7
8

a)Dây quấn ống đơn

14
13
12
11
10
9
8

1
2
3
4
5
6
7

1
2

3
4
5
6
7

14
13
12
11
10
9
8

b)Dây quấn hình ống
dây quấn ống kép

Hình 3.1.2 a,b.
+ Trong các máy biến áp dây quấn hình ống đơn và kép chủ yếu dùng
làm dây quấn hạ áp.
3.1.2. Dây quấn hình ống nhiều lớp.
+ dây quấn hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn (lớn hơn2)
đồng tâm (hình 3.2). Vì số vòng dây một lớp nhiều nên điện áp giữa các lớp lớn
do đó cách điện không đảm bảo, cần phải tăng cờng cách điện giữa các lớp. Thờng dùng vài lớp giấy cáp là đủ với điện áp 10 KV dùng 3 lớp dày 3.0,12. Dây
quấn hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn với điện áp đến 35 KV cần có cách điện
tốt hơn; Để đề phòng phóng điện bề mặt, chiều cao cách điện giữa các lớp phải
cao hơn chiều dài dây quấn từ 20ữ25 mm( cả hai phía) và phải quấn thêm gờ
bằng bìa cách điện.
+ Quấn số lớp nhiều quáthì việc tản nhiệt khó khăn do đó cần phải có
rãnh dầu dọc ở giữa. Khi làm dây quấn hạ áp ở trong,rãnh dầu có thể ở giữa

17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

dây quấn, còn khi làm cao áp ở ngoài rãnh dầu thờng bố trí vào quãng 1/2 ữ 2/
5 chiều dầy cuộn dây tính từ trong ra ngoài.
+Dây quấn có thể sợi hay hai sợi chập lại, ít khi dùng đến 4 sợi. Khi
dùng nhiều sợi cũng không cần hoán vị vì vị trí của nó phân bố đã đều đặn.
+ Dây quấn loại này chủ yếu đợc áp dụng cho máy biến áp
công suất dới 630 KVA thờng cho cấp điện áp đến 30 KV.
+ Ngoài ra còn có một kiểu gần giống kiểu ống nhiều lớp
dây dẫn tròn nữa gọi là dây dẫn hình ống nhiều lớp phân đoạn, ở đây cũng
cũng làm dây dẫn tròn. Việc phân đoạn thành nhiều bánh dây nh vậy sẽ giảm
điện áp giữa các lớp cạnh nhau trong từng bánh dây, nhờ đó có thể cải thiện đợc vấn đề cách điện giữa các lớp. Mặt khác việc làm nguội cuộn dây cũng dễ
dàng hơn. Nhợc điểm của dây quấn này là việc quấn dây phức tạp hơn.
+ Kiểu dây quấn này có số vòng dây ít, tiết diện lớn nên dùng làm dây
quấn hạ áp. Ưu điểm của nó là chịu đợc lực cơ học tốt, tản nhiệt tốt. Nhng nhợc điểm của nó là chiều dài của các sợi dây ghép không bằng nhau nên điện
trở khác nhau, từ thông tản không đều (càng xa trụ sắt từ thông tản càng nhỏ)
nên điện kháng tản cũng khác nhau. Mặt khác dòng điện không đều làm tăng
tổn hao phụ. Vì vậy các sợi dây chập quấn quanh trụ cần đợc hoán vị.

18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha
Vành đệm bìa
cách điện

Tấm lót cách điện
bằng giấy cáp

quấn bằng băng
vải

Cách điện lớp

3.2.a) Dây dẫn hình ống một lớp
dây dẫn tròn

3.2 b)Cách điện phần đầu của dây quấn hình ống
nhiều lớp.

3.1.3. Dây quấn hình xoắn.
+ Đối với dây quấn hình xoắn mạch đơn theo chiều dài dây
quấn ngời ta thờng hoán vị ba chỗ gồm: Hai hoán vị phân tổ ở khoảng
chiều cao cuộn dây và một hoán vị toàn bộ ở giữa cuộn dây.

19

1
3
và
4
4

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

Hình 3.3.Dây quấn hình
xoắn a) mạch đơn b)
mạch kép.

3.1.4.Dây quấn xoắn ốc liên tục.
+ ở đây ta dùng dây dẫn tiết diện chữ nhật quấn liên tục thành
nhiều bánh theo đờng xoáy ốc phẳng. Nh vậy chiều cao bánh dây vừa bằng
chiều cao sợi dây. Giữa tất cả các bánh dây hay vài bánh dây một có rãnh dầu
ngang (hình 3.4) suốt cuộn dây không có mối hàn nào để nối giữa các bánh
dây nên đợc gọi là dây quấn liên tục. Có thể dùng một hay nhiều sợi dây chập
lại để quấn nhng không nên quá 4.
+ Dây quấn liên tục có u điểm là chịu lực cơ học tốt, làm nguội
tốt và không có mối hàn. Nhng nhợc điểm là quá trình quấn phức tạp, vì khi
quấn một bánh từ trong ra ngoài nh thờng lệ, thì bánh tiếp theo phải quấn từ
ngoài vào trong. Muốn quấn đợc bánh này trớc hết phải quấn tạm từ trong ra
ngoài nh bánh trớc đó đã, sau đó khi đầy bánh phải giữ lấy đầu cuối và đầu
đầu của nó rồi dùng tay nếp lại để cho những vòng trong ra ngoài và vòng
ngoài vào trong. Nh vậy ta đợc đôi bánh thứ nhất. Cứ thế iếp tục sang những
đôi bánh khác.

20


Thiết kế máy biến áp một pha

h

b

Đồ án tốt nghiệp

3.4. Dây quấn xoáy ốc
liên tục.
+ Yêu cầu đối với loại dây quấn này là:
- Các đầu ra của dây quấn phải ở phía ngoài cùng bánh dây, để cách
điện đỡ phiền phức. Nh vậy số bánh phải là số chẵn.
- Khi chập nhiều sợi phải hoán vị giữa các sợi dây. Nhng việc hoán vị
ở đây có thể tiến hành giữa hai bánh dây cạnh nhau và không làm thay đổi
chiều cao của dây quấn.
+ Dây quấn xoáy ốc liên tục đợc dùng chủ yếu làm cuộn cao áp và thờng đợc sử dụng trong dải công suất rộng các máy biến áp từ 160ữ 100000
kVA và điện áp từ 2 đến 500 KV.
3.2. Cách điện trong máy biến áp.
3.2.1 Vật liệu cách điện dùng trong máy biến áp.
a) Giấy cáp: Thờng có các loại giấy cáp dày 0,08; 0,12; 0,17 mm.
Trong các máy biến áp thơng dùng loại giấy loại 0,12 mm để bọc quanh các
sợi dây đồng; ngoài ra giấy cáp còn dùng làm cách điện giữa các lớp dây quấn
hay cắt thành băng nhỏ để cách điện cho dây dẫn ra và tăng cờng cách điện

21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

cho các vòng dây đầu cuộn cao áp từ 6, 10 đến500 KV. Giấy cáp là một trong
những cách điện chính trong máy biến áp. Mã hiệu giấy cáp Nga là k-08; k12; k-17.
b) Giấy điện thoại: Mỏng hơn giấy cáp (thơng dày 0,05 5% mm)
thờng dùng làm cách điện giữa các lớp, cách điện cho các dây dẫn ra của một
số dây dẫn tròn. Mã hiệu giấy Nga là KT- 50.
c) Vải sơn: Máy biến áp dầu thờng dùng loại vải hay lụa đã qua 3
lần tẩm dầu sơn có chiều dầy 0,17; 0,20;0,24 mm.
d) Băng vải:
Có hai loại: Loại sợi chéo dày 0,54 0,02 mm và loại sợi thẳng dầy 0,28 0,02
mm, rộng từ 1,5 ữ5 cm. Trong máy biến áp dùng băng vải này để giữ chặt các
vòng dây của dây quấn, hay bọc chặt cách điện của dây quấn không nhằm để
cách điện.
đ) Bìa cách điện: Bìa cách điện đợc chế tạo thành từng tấm có
chiều dầy 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 2,5; 3,0 mm hay cũng có loại chế tạo thành
từng cuộn rộng tới 1000 mm, dầy 0,5 mm. Thờng dùng làm tấm đệm giữa các
bánh dây, giá đỡ cách điện, bức vách tấm chắn, vòng đệm hay ống cách điện
giữa các dây quấn.
e) Thành phẩm ống bakêlit: Thờng làm ống cách điện, bề đây cả
hai phía2;4;6;8 mm và hơn nữa làm cách điện giữa các dây dẫn ra. Các loại
ống lớn dùng để cách điện giữa các dây quấn hay giữa dây quấn với trụ sắt.
g) Gỗ: Thờng dùng là gỗ dẻ trắng làm que nêm để lồng dây quấn
và cách điện hình trụ hay làm que nêm giữa các lớp dây quấn nếu U10 KV,
cũng có thể dùng làm que nêm lõi sắt và dây quấn hạ áp. Gỗ dẻ đỏ dùng làm
kẹp dây dẫn ra, làm dầm ép gông.
h) Sứ: Dùng trong máy biến áp dầu để xuyên dây dẫn vào.

22

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha
i) Dầu máy biến áp: Dùng làm cách điện và làm nguội máy

biến áp.
3.2.2. Các kết cấu cách điện và kghoảng cách cách điện.
3.2.2.1 Cách điện chính.
+ Là cách điện giữa các dây quấn với các bộ phận nối đất. Cách
điện phải đảm bảo chịu đợc những quá điện áp ngắn hạn (có lúc tới 4 lần điện
áp định mức) do những thao tác thông thờng trong lới (nh đóng cắt tải lớn...)
hay sự cố (ngắn mạch, đứt dây...).

lđ2

l02

l01

+ Cách điện giữa hạ áp và cao áp, giữa dây quấn với trụ thờng
dung dạng ống cứng làm từ giấy bakêlit. Cách điện giữa dây quấn và gông
trên, gông dới thờng dùng các vòng đêm.Với điện áp cuộn cao áp 35 KV thì
kết cấu cách điện và các tấm đệm có dạng đơn giản.

HA
1

a01

a1

HA
2

a2

Hình 3.2.1. Khoảng cách cách điện chính của dây
quấn CA với điện áp thử 5 đến 85 KV; đ ờng đứt nét
chỉ khoảng phóng điện có thể, đ ờng đó quyết đính
kích th ớc ld.

3.2.2 Cách điện dọc.
23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

+ Cách điện dọc là cách điện giữa các vòng dây , giữa các lớp dây
và giữa các bánh dây. Cách điện dọc phải đảm bảo cho dây dẫn phải chịu đợc
những quá điện áp thiên nhiên, thờng do sóng điện áp xung kích của sét truyền
ngoài đờng dây tới máy biến áp. Những sóng điện áp này trong trờng hợp
nghiêm trọng có thể lớn gấp 10 lần điện áp định mức thời gian tác dụng vài
micrô giây. Cách điện này có thể xác định theo độ bền điện cả với tần số 50 hZ
và cả với điện áp xung kích.
+ Cách điện giữa các vòng dây chính là nhờ cách điện bọc
xung quanh sợi dây. Các máy biến áp điện lực hiện nay thờng dùng hai loại
dây cách điện sau:
-Dây đồng tráng men (ê may) bọc sợi bông đờng kính 1,18ữ5,2 mm.

Dây này của Nga kí hiệu là b0.
- Dây đồng bọc giấy cáp kép, với dây tròn đờng kính
1,18ữ5,2 mm; với dây chữ nhật có cạnh nhỏ từ 1,4ữ 5,6 mm, cạnh lớn từ 3,75
ữ 16,0 mm.
+ Cách điện giữa các lớp dây:
- Thờng dùng là giấy cáp hay giấy điện thoại, bìa cách điện
hay có thể dùng rãnh dầu hoặc dùng rãnh không khí dọc trục.

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp một pha

a)

c)
b)
d)
đ) rãnh
Cách điện giữa các lớp.
dầu.
a) Giấy cáp; b)Giấy cáp hoạc giấy điện thoại; c,d:
bìa cách điện

3.2.3 Cách điện giữa các bánh dây: Đối với dây quấn kiểu bánh dây, có thể
phân ra làm nhiều loại rãnh khác nhau. Có bánh dây chính, có bãnh dây điều
chỉnh điện áp thờng bố trí ở giữa chiều cao cuộn dây. Tuỳ theo từng loại mà
kích thớc và khoảng cách cách điện của chúng khác nhau.

+ Đối với bánh dây chính , cách điện giữa chúng thờng là
các rãnh dầu ngang (hình3.2.3 a) hoặc có thêm những đệm cách điện thẳng
(hình 3.2.3c,d) hay đệm gẫy góc (hình 3.2.3a). Tròng hợp thêm cách điện giữa
là dùng cho bánh dây có điện áp lớn. Chiều rộng rãnh dầu thờng không chọn
nhỏ hơn 4 m; nếu dùng đệm cách điện thì ghép hai tấm, mỗi tấm dầy d = 5
mm với đầu thừa a 6 mm.

25