THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP BA PHA DẦU

Header Page 1 of 161.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN – TẠI CHỨC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY
BIẾN ÁP BA PHA DẦU

SVTH: NGUYỄN THANH TÙNG
LỚP: ĐIỆN 1K1

Footer Page 1 of 161.


Header Page 2 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
Máy điện là một loại hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quan
với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí. Mạch điện
gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng bộ phận
mang chúng. Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến
đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều có điện áp
khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường
để sinh ra sức điện động cảm ứng trong dây quán thực hiện bằng phương pháp

Footer
PageThanh
2 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

4


Header Page 3 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

điện. Mặt khác, máy biến áp nó còn có vai trong quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân như trong công nghiệp, nôn nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển….
Nên việc tính toán không khỏi thiếu sót. Mong các thầy, cô cho nhận xét
để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin cảm ơn thầy đã tận tình giúp đỡ, tạo
điều kiện cho em để hoàn thành tốt bài tập này và hoc em được học hỏi nhiều vấn
đề về máy biến áp trong thời gian khai thác.
Xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, ngày 14 tháng 6 năm 2004
Người thiết kế
NGUYỄN THANH TÙNG

PHẦN I: VAI TRÒ CỦA MBA TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI
ĐIỆN NĂNG
I.

VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP.
Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường

dây tải điện ếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn,
một vấn đề ất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi
xa làm sao cho kinh ế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật.

Footer
PageThanh
3 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

5


Header Page 4 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện
áp được ăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy
có thể làm tiết diện ây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm
xuống, đồng thời tồn hao năng ượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì
thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa,ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu
trên đường đây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây
cao thế, thường là 35, 110, 220 và 500 KV. Trên thực tế, các máy phát điện
thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra
điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây
lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V
hay cùng lắm đến6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có
thiết bị giảm điện áp xuống.Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy
phát điện tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến

hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA). Thực ra trong hệ thống điện lực,
muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điện đến tấn các hộ tiêu
thụ một cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng và giảm điện áp như
vậy. Do đó tổng công suất của các MBA trong hệ thống điện lực thường gấp
ba, bốn lần công suất của trạm phát điện. Những MBA dùng trong hệ thống
điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ,
MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không
chuyển hóa năng lượng.Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực

Footer
PageThanh
4 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

6


Header Page 5 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

là thiết kế chế tạo những MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng
nguyên liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy.
Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứng
trong việc đápứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà.
Hiện nay chúng ta đãsản xuất được những MBA có dung lượng 63000KVA
với điện áp 110 kV.
II.

ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên

lí cảmứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệthống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không
thay đổi.Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC).
Đầu ra của MBA được nối với tải gọi tà thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu ra TC
lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp.Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn
điện áp vào SC ta có MBA hạ áp .Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp .

+ U1 : Điện áp sơ cấp .
+ I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp .

Footer
PageThanh
5 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

7


Header Page 6 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

+ P1 : Công suất sơ cấp .
+ Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp .
Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp .
+ Ul : Điện áp thứ cấp .
+ I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp .
+ P1 : Công suất thứ cấp .

+ Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp .
III.

CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC

Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho phù
hợp vớitừng loại máy .Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA .
1. Điện áp định mức
Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm là điện áp qui định cho dây quấn
sơ cấp.Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm là điện áp giữa các cực của
dây quấn sơcấp. Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn
sơ cấp là định mức,người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện
áp pha với MBA 3 pha làđiện áp dây. Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy
thường là KV.
2. Dòng điện định mức
Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của
MBA, ứngvới công suất định mức và điện áp định mức. Đối với MBA 1 pha
dòng điện định mứclà dòng điện pha. Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức
là dòng điện dây.
3. Công suất định mức

Footer
PageThanh
6 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

8

Header Page 7 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức. Công
suất địnhmức kí hiệu là Sđm , đơn vị là VA, KVA .
Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :

S

đm

= U 2 đm . I 2 đm = U 1đm . I 1đm

Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :

S
IV.

đm

= 3U 2 đm . I 2 đm = 3U 1đm . I 1đm

CÔNG DỤNG CỦA MBA
MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ chúng

ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau :
+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò .
+ Trong hàn điện có MBA hàn .
+ Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất .
+ Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp. .

+ Máy biến áp thử nghiệm.
+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện
.Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải
và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các
trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ. . . ) vì thế
cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng . Điện áp do nhà máy
phát ra thường là : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV. Để nâng cao khả năng truyền
tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên
đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần
lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và ở cuối đường dây
cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến
500V và các động cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV .

Footer
PageThanh
7 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

9


Header Page 8 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN
PHỐI ĐIỆN NĂNG

V.

Hiện nay mang điện trải rộng ở khắp mọi nơi, nhưng điện năng chỉ
được sản xuất ở một số ít nhà máy phát điện , mà các nhà máy này được xây
dựng ở những nơi có các đặc điểm như gần sông hồ lớn , gần mỏ than ….vì
vậy mà cách xa nơI tiêu thụ hang trăm hàng nghìn km Điện năng có đặc
điểm là khi xản xuất ra cần phảI tiêu thụ ngay .Chính vì vậy cần phảI truyền
tảI điện năng tới ngay nơI tiêu thụ . Điện năng được truyền tảI bằng các
đường dây điện.Với mạng lưới dài tới hàng trăm hàng nghìn km
Giả sử ta cần truyền tải một công suất P của máy phát trên quãng đường
dài. Công suất P , hiệu điện thế U và dòng điện trên dây dẫn liên hệ với nhau
bằng biểu thức: P = U.I
Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đường dây sẽ có một công suất hao phí ΔP
sẽ biến thành nhiệt toả vào môI trường . Ta có biểu thức tính tổn hao : ΔP=
U2/R
Trong đó R là điện trở dây dẫn Vì ΔP là tổn hao công suất do vậy cần
phải giảm ΔP xuống mức thấp nhất .Chẳng hạn muốn giảm ΔP xuống 100
lần thì ta có thể làm hai cách:
• Giảm R xuống 100 lần
• Tăng u lên 100 lần
Nếu làm theo cách thứ nhất thì ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần
,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lượng dâu dẫn lên 100 lần .Điều này
là quá tốn kém vì ta phải tăng sức trống đỡ của cột lên 100lần và giá thành
vật liệu sẽ quá cao.Như ta đã biết việc tăng U lên 10 lần chỉ có thể thực hiện
được khi ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô hình mạng điện sau đây:
Máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ có thể tạo ra dòng điện tới
24kv.Trạm biến áp ở nhà máy điện có khả năng nâng điện thế đó lên tới
500kv .Quãng đường truyền tảI càng xa càng cần diện áp cao. Trên quãng
đường truyền tảI cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục

Footer
PageThanh

8 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

10


Header Page 9 of 161.TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

nâng hay giảm điện áp vì điện áp của nơi tiêu thụ chỉ cần điện áp thấp vai
trăn vol Trong các hệ thống điện hiện nay cần phải có tối thiểu 4÷ 5 lần tăng
giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt của các máy biến áp gấp mấy lần
công suất của máy phát điện.Người ta đã tính được rằng nó gấp 6÷7 hay 8
lần hoặc hơn thế nữa hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn 98 ÷99 %
nhưng do số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao trong hệ thống điện là rất
đáng kể.Có thể nói trên mạng truyền tải điện năng thì MBA được chia làm
hai loại chính là MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian và MBA phân
phối.
• MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn nó đảm nhiện cung cấp
điện cho một vùng, một khu vực. Vì vậy yêu cầu đối với loại máy này là: Un
phải lớn đông thời phảI điều chỉnh được điện áp đưới tải
• MBA phân phối với công suất vừa và nhỏ,cung cấp điện cho một
vùng dân cư nhỏ, hay một số ít nhà máy. yêu cầu với loại nay là Un từ 4-5%,
AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không điều chỉnh
Đề tài của em là thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp với công suất
là: S= 2500 KVA vơi điện áp 35/ 0,4 kv. Đây thuộc loại MBA dân dụng

Footer
PageThanh

9 ofTùng
161.- Điện 1K1
Nguyễn

11


Header Page 10 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

PHẦN II : THIẾT KẾ
Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp công suất
2500 KVA
Các số liệu ban đầu:
•

Dung lượng 2500 KVA

•

Điện áp 35000 ±2.5%/400 V

• Tần số 50Hz
•

Tổn hao không tải 5000 W

•

Tổn hao ngắn mạch 20000 W

•

Điện áp ngắn mạch 6%

•

Dòng điện không tải 5%

•

Tổ nối dây Y/Y-12

Footer
PageThanh
10 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

12


Header Page 11 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA

MÁY BIẾN ÁP
I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP.
Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta xác định
được các đại lượng điện sau:
1. Dung lượng 1 pha.
Sf =

S
3

=

2500
3

=833,33 (KVA)

Dung lượng 1 trụ:
S tr =

S
3

=

2500
3

=833,33 (KVA)

2. Dòng điện dây định mức:
Phía cao áp :
Ι1 f

=

S đm
3.U 2 đm

=

2500
3.35

=41,24(A)

Phía hạ áp :
I2f =

S đm

2500
3.0,4

3.U 2 đm

=3608,44(A)

3. Dòng điện pha định mức.
- Phía cao áp nối Y: I 1 f = I 1 = 41,24 (A)

- Phía hạ áp nối Y:

I 2 f = I 2 =3608,44(A)

4. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp nối Y:
U1 f =

U1
3

=

3500
3

=20,21(KV)

- Phía hạ áp nối Y:

Footer
PageThanh
11 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

13

Header Page 12 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

U2f =

U2
3

=

400
3

= 231(V)

5. Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1).
U t1 = 50 (kV) ; U t 2 = 10 (kV)
II. CHỌN CÁC SỐ LIỆU XUẤT PHÁT VÀ TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC
CHỦ YẾU.
1.Với Ut1 = 50 (QV) Tra bảng 14 – 2 tài liệu1.
Có : Δ = 18 (mm)
δ12= 4 (mm)
*Theo công thức (20-13a) TL1 có :
Δ1 + Δ2 = K.

St

Chọn K = 2 ⇒ Δ1 + Δ2 = 2

833,33

=10,75 (cm)

* Chiều rộng quy đổi từ trường tản.
bc = Δ +

∆1 + ∆ 2
3

=18+3,58=21,58(mm)

2. Hệ số quy đổi từ trường tản:
Kr = 0,95
3. Thành phần điện áp tác dụng của điện áp ngắn mạch
p1

U n1 %= 10.s

đm

20000

= 10.2500 =0,8%

Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch
Un%=5,95%

Footer

PageThanh
12 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

14


Header Page 13 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH TỪ
1. CHỌN TÔN SILIC
Lõi sắt là phần mạch từ của MBA, là phần dẫn từ thông chính của MBA. Do
đó khi thiết kế cần phẩi đảm bảo làm sao cho thoả mãn những yêu cầu như, tổn
hao sắt chính và phụ nhỏ, lượng tôn silic sử dụng làm sao cho ít nhất và hệ số
điều đầy của lõi sắt lớn. Mặt khác lõi sắt cũng là nơi mà trên đó gắn nhiều bộ
phận khác nữa như: dây quấn, giá đỡ dây dẫn ra, đối với một số MBA còn gắn cả
nắp máy để có thể nâng cẩu toàn bộ lõi sắt ra khỏi vỏ khi sửa chữa. Hơn thế nữa
lõi sắt còn có thể chịu được lực cơ học lớn khi bị ngắn mạch dây quấn.Để các yêu
cầu đối với mạch từ như trên được thoả mãn thì việc chọn loại tôn silic như thế
nào là rất quan trọng, với silic có độ dày bao nhiêu, thành phần silic bao nhiêu là
được. Khi tôn silic có thành phần silic trong lá tôn sẽ bị dòn, đàn hồi kém đi.ở
đây ta chọn loại tôn cán lạnh là vì loại tôn này có ưu điểm vượt trội về khả năng
dẫn từ và giảm hao mòn so với tôn cán mỏng. Tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí
sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ không đẳng hướng, do
đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít

theo thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép
lên tới ( 1,6 -> 1,65)T trong khi đó tôn cán nóng chỉ là (1,4 -> 1,45)T từ đó giảm
được tổn hao trong máy, giảm được trọng lượng kích thước máy đặc biệt là rút
bớt được đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở. Tuy
nhiên giá t hành tôn cán lạnh có hơi cao nhưng do việc giảm được tổn hao và
trọng lượng nên người ta tính rằng vẫn kinh té hơn những loại MBA được chế tạo
bởi tôn cán nóng.lại định hướng ban đầu. Các lá thép kỹ thuật điện sau đó được
sơn phủ cách điện mặt ngoài trước khi ghép chúng 2 Tra bảng 44-4 (tài liệu 1)
chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3406 dày 0,35mm chọn BT = 1,65. Chọn sơ bộ số bậc
của trụ là 8 bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có 3 cấp với Kg = 1,03
1,65

⇒ Bg = 1,03 =1,6T

Footer
PageThanh
13 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

15


Header Page 14 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Hệ số chèn kín Kp = 0,936 hệ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép

Kcd = 0,93. 0,91 = ≈ 0,85.
Suất tổn hao trụ và gông.Tra bảng 44- 4 TL1Có:
Pt = 1,261 W/Kg qt = 2 Var/Kg
Pg = 1,145 W/Kg qg = 1,64 Var/Kg
Tra theo mục 4.2. TL1 suất từ hoá khe hở không khí
+ Nối ghép nghiêng qss = 6225.cost2 = 16947 Var/m2
+ Nối ghép thẳng qss = 7050.cost2 = 19194 Var/m2
Khoảng cách cách điện chính
Dựa vào bảng 14 -1, 14 -2 TL1
Có e = 21 mm
Δ = 18mm
d = 45 mm
c = 22 mm
δ12 = 4mm
Tấm chắn giữa các pha δ22 = 3mm
Chọn δ = 1,4; b = 0,35; Kf = 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1)
Chọn KR = 0,95
Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số
hình dáng β = π.Ds/lv: đường kính trung bình của cuộn dây, lv chiều cao của dây
quấn.
- Trị số β thường biến thiên rất rộng từ 1,2 ÷ 3,6 nó ảnh hưởng rõ rệt tới các
đặc tính kỹ thụât và kinh tế của MBA.
* Về mặt kinh tế

Footer
PageThanh
14 of
161.
Nguyễn
Tùng

- Điện 1K1

16


Header Page 15 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

- Nếu các MBA có cùng công suất điện áp và các thông số kỹ thuật ban đầu
thì nếu β nhỏ MBA sẽ “gầy”, “cao”… nếu β lớn thì MBA sẽ “béo” và “thấp” với
trị số β khác nhau thì tỉ lệ trọng lượng sắt và đồng trong MBA cũng khác nhau. β
nhỏ thì lượng sắt ít lượng đồng nhiều, β lớn thì lượng sắt lớn lượng đồng ít. Như
vậy chọn β thích hợp không chỉ ảnh hưởng đến kích thước của máy mà còn ảnh
hưởng tới vật liệu cấu thành lên máy biến áp đến giá thành của MBA.
* Về mặt lỹ thuật
- Nếu β lớn thì đường kính d lớn và trọng lượng sắt tăng. Do vậy mà tổn hao
sắt tăng vì vậy mà dòng điện không tải tăng lên.Muốn giữ tổn haokhông đổi khi β
tăng thì trọng lượng đồng giảm xuống , nhưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng
điện và lực điệntừ tác dụng lân dq lại tăng lên.
- Vậy chọn lựa β hợp lý có ảnh hưởng tới cả vấn đề về kinh tế và kỹ thuật
của MBA do vậy các công thức 20 – 41 TL1. Cho phép tính toán để tìm được β
hợp lí.
A=16 4

SbcKr
fUxB 2tK 2 ed

=16 4

833,33.6,31.0,95
50.5,95.1,65 2.0.85 2

2

A1 = 5,66. 10-2.δ.A .Kp = 5,66.10-2.14.32
B1 = 2,4.10

−
2

.KG.Kp .A

2

−
2

.1,03.0,93.32

A2 = 3,6. 10

−
2

.d.A .Kp = 3,6.10

B2 = 2,4 .10

−

2

.KG.kp.A

= 2,4.10

−
2

.1,03.0,93.32

2

.0,93=2415 (Kg)

(δ + b + 0,375)

B1 = 2,4 .10

2

(1,4 + 0,4 + 0,375) = 1638,5

2

2

2

=27,35

−
2

.4,5.32

2

.0,93 = 154 (Kg)

(Δ + c)
2

(1,8 + 2,2) = 94 (Kg)

Sδ 2

C1 = K dq .10 . KfK 2 pβ 2tUA2
=1,27.10

2

2500.1,4 2
0,92.0,932.1652.0,8.27,352

Footer
PageThanh
15 of
161.
Nguyễn

Tùng
- Điện 1K1

= 480(Kg)

17


Header Page 16 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Các số liệu tính toán sơ bộ được thống kê ở bảng dưới đây

Footer
PageThanh
16 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

18


Header Page 17 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Footer

PageThanh
17 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

19


Header Page 18 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

chọn
Chọn β = 2
* Đường kính trụ sắt là:
D = A.

4

β=

32. 4 2 = 38,05 (cm)

Chọn D = 380 (mm)
* Đường kính trung bình dãnh dầu sơ bộ theo 20 – 41 d TL1
D S = δ.D = 1,4 .380 = 532 (cm)
* Chiều cao dq sơ bộ
πDs

Lv= β =

3,14.532
2

=835,2(mm)

Chọn 84 cm
* Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép
S t =K ld

πD 2 s
3,14.38 2
2
. 2 =0,85.
=963,5(cm )
2
β
2

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP
I. CÁC YÊU CẦU CHUNG
1. yêu cầu vận hành
a. Yêu cầu về điện
Khi vận hành thường dây quấn MBA có điện áp làm việc bình thường
và quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lưới điện hay sét đánh gây nên. ảnh
hưởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với điện áp làm việc bình
thường,thường chủ yếu là đối với cách điện chính của MBA, tức là cách
điện giữa các dây quấn với nhau và giữa dây quấn với vỏ máy, con quá điện

áp do sét đánh lên đường dây thường ảnh hưởng đến cách điện dọc của

Footer
PageThanh
18 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

20


Header Page 19 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

MBA, tức là giữa các vòng dây, lớp dây hay giữa các bánh dây của trong
dây quấn.
b. Yêu cầu về cơ học.
Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ
học do dòng điện ngắn mạch gây nên.
c. yêu cầu về nhiệt
Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch, trong
thời gian nhất định dây quấn không được có nhiệt độ quá cao vì lúc đó chất
cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hoá giòn và mất tính chất cách điện.
Vì vậy khi thiết kế phải đảm bảo sao cho tuổi thọ của chất cách điện là 15
đến 20 năm.
2. Yêu cầu về chế tạo.
Làm sao cho kết cấu đơn giản tốn ít nguyên vật liệu và nhân công, thời gian

chế tạo ngắn, giá thành hạ và phải đảm bảo về mặt vận hành. Như vậy yêu cầu
đối với thiết kế là.
+ Phải có quan điểm toàn diện : kết hợp một cách hợp lý giữa hai yêu cầu về
chế tạo và vận hành để snả phẩm có chất lượng tốt mà giá thành chấp nhận
được.
+ Phải chú ý đến kết cấu chế tạo dây quấn sao cho thích hợp với trình độ kỹ
thuật của xưởng sản xuất.
+ Phải nắm vững những lý luận có liên quan đến dây quấn CA, vật liệu cách
điện.
Quá trình thiết kế của dây quấn có thể tiến hành theo 3 bước.
+ Chọn kiểu và kết cấu dây quấn.
+ Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn

Footer
PageThanh
19 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

21


Header Page 20 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

+ Tính toán tính năng của MBA.
II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP

1. Có

Bt = 1,65(T) ; St 963,51 (cm2)

Từ thông trong trụ:
φ = B t .S t = 1,65.963,5.10

−
4

= 0,1589 (Wb)

2. Điện áp 1 vòng dây:
U v = 4,44.φ.f = 4,44.0,1589.50 = 35,29 lấy 35V
3. Điện áp 1 vòng dây
U v = 35 (V)
4. Điện áp pha
U2f = U = 400 (V)
Số vòng dây 1 pha của dq hạ áp
W2 =

U2 f
Us

=

400
35

=11,5(vòng)

Dây quấn thứ cấp bố trí 3 lớp theo kiểu hình trụ, mỗi lớp có 60 vòng, nối Δ
5. Chọn mật độ dòng điện δ2 = 1,855A/mm

2

6. Tiết diện dây quấn thứ cấp
I2 f

S2 = δ =
2

3608,44
1,833

Footer
PageThanh
20 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

2

=1968,6(mm )

22

Header Page 21 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

7. Dựa vào bảng 44 -10 TL1
- Chọn 6 dây
3,5 x91
4,1x96

- Cách điện 4P, ghép 6 sợi song song có hoán vị.
8. Kích thước dây quấn
- Chiều cap dây quấn hạ áp : lv = (60 + 1) 2 x 9,6 = 1170 (mm)
ép : i = 0,13 x 61 x 2 x 0,6 = 10 (mm)
Chiều cao thực của dây quấn hạ áp : 1160 (mm)
- Chiều rộng dây quấn hạ áp

a = 3 x 4,1 + 0,2 = 12,5 mm

Bố trí lớp 1 và 3 dây quấn phải,lớp hai quấn trái, giữa các lớp có kênh
làm mát 9mm giữa dây quấn hạ áp và trụ có cách điện 5mm.
- Khoảng cách giữa dây quấn hạ áp và trụ là 20,5 (mm). Chiều rộng kênh
Vn – nn là Δ = 25 (mm).
9. Đường kính trong dây quấn hạ áp
D’ = 380 + 2.21 = 422 (mm)= 437 (mm)

Footer
PageThanh
21 of
161.
Nguyễn

Tùng
- Điện 1K1

23


Header Page 22 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

10. Đường kính ngoài dây quấn hạ áp
D’’= 422 + 2. 12,5= 437 (mm)
11. Khối lượng nhôm dây quấn hạ áp
Gm2= 25,4 x 476,5 x 181,8 x 180.10-6 = 396 (kg)
III. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP
Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp ± 2 x 5% = 10% dây quấn sẽ gồm dây
quấn cơ sở, dây quấn điều chỉnh thô và dây quấn điều chỉnh tinh. Điện áp đem
đặt lên dây quấn cơ sở và dây quấn điều chỉnh thô. Dây quấn cơ sở khi nối tiếp
với dây quấn điều chỉnh tinh cho điện áp thấp hơn điện áp định mức một nấc điều
chỉnh. Điện áp trên dây điều chỉnh thô lớn hơn ở dây quấn điều chỉnh tinh một
nấc điều chỉnh.
1. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh tinh
Ud =

U1
20210
10= 100
100

10=2021(V)

2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh
Ud

W d = 3U =
v

Footer
PageThanh
22 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

2021
=34(vong)
3.35

24


Header Page 23 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

3. Dây quấn điều chỉnh êm (tinh) chia làm 2 phần, có 2 nấc 5% U2 mỗi nấc có số
vòng dây
W=

Wd 34
= 2 =17(vong)
2

4. Cấu tạo 2 cấp 17 vòng
W ê = 2 x 17 = 34 vòng
5. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn Uê một cấp điều chỉnh
Wth = We + 17 = 34 + 17 = 51 vòng
Uth =

3

.Wth.Uv =

3

.51 x 35 = 3091 (V)

6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U1, do vậy
ta có điện áp dây quấn cơ sở
Ucs = U1 – Uth = 20210 – 3946 = 17119 (V)

Footer
PageThanh
23 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

25


Header Page 24 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

7. Số vòng dây quấn cơ sở:
Wcs=

U cs
3U v

=

17119
=282,4(vòng)
3.35

chọn 282( vòng)

8. Số vòng dây quấn sơ cấp là
W1 = Wth + Wcs = 51 + 282 = 343 (vòng)
9. Dòng điện sơ cấp định mức
Ι1 f

=41,24(A)

A. TIẾT DIỆN DÂY
Dây quấn cơ sở

1. Chọn mật độ dòng điện δ1 = 1,6A /mm

2

ta có

δ1 = Ι1 f = 41,24 =25,8(mm 2 )
1,6
δ1

2. Mật độ dòng điện thực tế
δ1 =1,6A/mm 2

B. BỐ TRÍ DÂY QUẤN
I. Dây quấn cơ sở
- Dây quấn sơ cấp có 298 vòng, chia làm 4 lớp, mỗi lớp 74,5 vòng.
Dây cơ sở quấn liên tục, lớp 1 và lớp 3 là quấn phải còn lớp 2 và lớp 4

quấn trái, lớp đầu quấn trên căn dọc đặt trên ống cách điện lớp 2,3,4 đặt
trên căn dọc. Các căn dọc đặt ngay trên các lớp đã quấn trước . Để giảm tổn
hao phụ, mỗi lớp khi quấn đến giữa phải hoán vị. Như vậy chiều cao dây
quấn sẽ tăng thêm một vòng giữa các lớp có kênh làm mát rộng 9mm.
Để dây quấn làm việc đối xứng ở mọi đầu điều chỉnh, ta chia dây quấn

thành 2 phần nối song song với nhau. Mỗi phần quấn kiểu lò xo. Bắt đầu từ
giữa lớp đặt trực tiếp lên

Footer
PageThanh
24 of

161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

26


Header Page 25 of 161.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức

Lớp dây bọc của dây quấn điều chỉnh thô.

1. Chiều cao của dây quấn điều chỉnh tinh
0,5 lv = 2(34 + 1). 4,9 = 343 mm
ép dây quấn : i = 0,13 x 2 x 59 x 0,9 = 14 m ống tạo khoảng cách ; 60 mm
Vậy chiều cao dây quấn điều chính tinh: 626mm
2. Chiều rộng dây quấn: a = 7,9 + 0,1 = 8 mm
KL: ta nhận thấy chiều cao của dây quấn hạ áp chỉ là 1160 mm trong khi đó
chiều cao dây quấn cao áp là 1200 mm. Vậy để đảm bảo hai dây quấn có
chiều cao bằng nhau thì ở cuộn hạ áp phải lót 40mm
C. KHỐI LƯỢNG DÂY QUẤN CAO ÁP
Có khối lượng dây quấn : G = 25,4 .ds.S.ω.10

−
6

(Kg)

1. Dây quấn cơ sở:
Gcs = 25,4 x 643 x 103,2 x 298.10

−6

= 502 (Kg)

Với ds = 582 + 0,5 (704 – 582) = 643 (mm)

2. Dây quấn điều chỉnh thô
Gth = 25,4 x 757,5 x 65 x 88,4 .10

−
6

= 110,5 (Kg)

3. Dây quấn điều chỉnh tinh : (bằng đồng)

Footer
PageThanh
25 of
161.
Nguyễn
Tùng
- Điện 1K1

27