Thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Chương I:
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế máy biến áp dầu điện lực ba pha, hai dây quấn (cao áp và hạ áp) với
các số liệu ban đầu như sau:
Tổng dung lượng máy biến áp
Sđm = 630 kVA;
Số pha của máy biến áp
m = 3;
Tần số định mức
f
= 50 Hz;
Điện áp dây định mức:
U1/U2 = 22/0,4KV;
So đồ nối dây Y/Y0-12.
Máy biến áp làm mát bằng dầu
Máy biến áp làm việc dài hạn, thiết kế lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời.
Tổn hao không tải P0 = 1150 W ; tổn hao ngắn mạch Pn = 6040 W ; dòng điện
không tải i0% = 1,4 ; điện áp ngắn mạch Un% = 4,5%.
Xác định các đại lượng kích thước cơ bản ; thiết kế dây quấn MBA ; tính toán
ngắn mạch ; tính toán mạch từ ; tính toán tổn hao và hiệu suất.

Chương II
TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 1. Dung lượng một pha

Sf = S dm = 630 = 210 (kVA)
m

3

dm
Dung lượng trên mỗi trụ: S’ = S

t

=

630
= 210 (kVA) .
3

2. Dòng điện dây định mức:
3
- Phía cao áp: I1 = Sdm .10

=

3.U1dm

- Phía hạ áp: I2 = Sdm .10

3

3.U 2dm

=

630.103 = 16,53 (A) .
3.22.103
630.10 3
= 909,3(A)
3.0,4.10 3

3. Dòng điện pha định mức:
Vì dây quấn nối Y/Y0 nên:

If1 = I1 = 16,53 (A).
If2 = I2 = 909,3 (A).
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 1


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

4. Điện áp pha định mức:
22.10 3
= 12700 (V)
3

1dm
- Phía cao áp: Uf1 = U
=

3

3
- Phía hạ áp: Uf2 = U 2dm = 0,4.10

3

3

= 230,94 (V)

5. Điện áp thử của các dây quấn:
Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác
của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U1đm =
22 kV và U2đm= 0,4 kV ta trả trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được:
Với U1đm = 22 kV
ta có Uth1= 55 kV
Với U2đm = 0,4 kV
ta có Uth2 = 5 kV.
6. Các thành phần điện áp ngắn mạch.
Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch:
Unr =

Pn
10.
S

%=

6040
= 0,96 %.

10.630

Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch:
Unx =

U 2 −U
n

2
nr

=

4,5 2 − 0,96

2

= 4,4 %.

II. Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản
C

C

a1 a2
l0
a22
a12

a01

d
d12

Các kích thước cơ bản của máy biến áp
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

l

d
đường kính trụ sắt.
l
chiều cao dây quấn.
d12 đường kính trung bình
giữa hai dây quấn hay
của
rãnh dầu của hai dây quấn .
a1 bề rộng dây quấn cao áp.
a2 bề rộng dây quấn hạ áp.
l0 khoảng cách từ dây quấn
đến gông.
a22 khoảng cách giữa hai dây
quấn cao áp quấn ở hai trụ.
a01 bề rộng rãnh dầu giữa lõi
thép và cuôn hạ áp.
a12 khoảng cách cách điện
giữa dây quấn cao áp và dây
quấn hạ áp.
C khoảng cách giữa hai trụ.
Trang 2

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp:
Với Uth1= 55 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a12 = 20 mm, δ12 = 5 mm. trong rãnh
a12 đặt ống cách điện dày δ = 5 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12 12
TLHD ta chọn k = 0,53
a 1+ a 2
= k. 4 S ' .10-2 = 0,53. 4 210 .10-2 = 0,02018 (m).
3

Chiều rộng quy đổi từ trường tản :
1
2
ar = a12 + a + a = 0,02 +0,02018 = 0,04018 (m).

3

2. Hệ số quy đổi từ trường tản là kr = 0,95
3. Ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài
liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ Bt = 1,6 T, hệ số kg = 1,025 bảng số 6
Cách ghép trụ: Theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây
quấn. Cách ép gông: Ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài
gông. Chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,025.
Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở
bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối
ghép thẳng lá tôn.

Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang trong
trụ là 8 số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ
một bậc tức là 7 bậc, hệ số chêm kín kc =
0,928.

Lớp

Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là kđ = 0,97.
Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,928.0,97 = 0,9.

Từ cảm trong gông : Bg =

B = 1,6 =1,56 (T).
t

kg

1,025

Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng : B’’k = Bt = 1,6 (T).
Từ cảm ở khe hở không khí ở mối nối xiên : B’k = Bt = 1,6 = 1,13(T).
2

2

Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã
hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau:
Với Bt = 1,6 T tra được

pt = 1,295 (W/kg),

qt = 1,775(VA/kg).

Với Bg = 1,56T tra được

pg= 1,207 (W/kg),

qg = 1,575(VA/kg).

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 3


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Suất từ hoá ở khe không khí:
Với B’’k = 1,6 (T) tra được q’’k = 23500 VA/m2.
Với B’k = 1,13 (T) tra dược q’k = 2000 VA/m2.
4. Các khoảng cách cách điện chính:
Chọn theo Uth1 = 55 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và Uth2 = 5 kV của cuộn thứ
cấp (hạ áp). Tra bảng 18, 19 TLHD ta có các số liệu sau :
- Trụ và dây quấn hạ áp
- Dây quấn hạ áp và cao áp

a01 = 5 mm.
a12 = 20 mm.

- Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp δ12 = 5 mm.
- Dây quấn cao áp và cao áp

a22 = 20 mm.

- Tấm chắn giữa các pha

δ22 = 3 mm.

- Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l0 = l01 = l02 = 50 mm.
- Phần đầu thừa của ống cách điện
lđ2 = 30 mm.
5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tra trong bảng 13, 14
TLHD:
a=

d12
d

=1,36. b =

2a 2
= 0,40.
d

6.

Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở
trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây
nên, kf = 0,93; e = 0,405 là hệ số qui đổi ½ tiết diện trụ hình thang về hình chữ

nhật, hệ số gia tăng tổn hao công suất ở góc nối kp0 =10,18, kdqCu = 2,46.10-2
7.
Quan hệ giữa đường kính trung bình d12 và chiều cao l của trụ sắt.
Trong thiết kế người ta dùng hệ số β để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao
của máy.
π.d
=
12 ;β thay đổi từ 1,2 đến 3,6
l

Sự lựa chọn hệ số β không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật
liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: Tổn hao
không tải, tổn hao ngắn mạch…
Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cùng công suất, điện áp, các số liệu xuất phát,
và các tham số kỹ thuật thì khi β nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu β lớn thì máy
biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 4


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khác nhau. β nhỏ trọng lượng sắt ít,
lượng đồng nhiều, β tăng lên thì lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại.
8. Đường kính của lỏi thép:
Theo công thức (2-37) TLHD

d = A.x
Trong đó

x=

4

β

A là hằng số

A = 0,507.

S

4

f

.
U

'

.a
k
r

nx .B

r
2
t

.
k

2
1d

Với:
S’ = 210 (kVA)
ar = 0,04018 (m)
f = 50 Hz
Unx = 4,4 %
Bt = 1,6 (T)
kr

là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95.

kld

là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: k ld = 0,9. Từ đó ta có

A = 0,507.

4

210.0,04018.0,95
= 0,1846

50.4,4.1,6 2 .0,9 2

Vậy d = A.x = 0,1864.x
9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép
9.1 Trọng lượng thép trong trụ:
A
Gt = 1 + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD )
x

Với

A1 = 5,663.104.a .A3.k1d

Trong đó d12 = a.d ⇒ a = d12/d
Với trị số hướng dẫn a = d12/d bằng 1,40 đối với dây quấn đồng, theo bảng 13
TLHD
A1 = 5,663.104.1,40.0,18463.0,9 = 448,86 (kg)
A2 = 3,605.104 .A2.kld.l0


Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 5


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

A2 = 3,605.104.0,9.0,18462.0,05 = 55,29 (kg)

Vậy Gt = 448,86 + 55,29.x2
x

9.2 Trọng lượng thép trong gông
Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD
Với a = 1,40; kg = 1,025
Trị số hướng dẫn b = 2a 2
d

tra bảng 14-15 TLHD ta có b = 0,4 ; e = 0,405.

B1 = 2,4.104.kg.k1d.A3.(a+b+e) = 2,4.104.1,025.0,9.0,18463.(1,4 + 0,40 +
0,405) = 307,18 (kg)
B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22)
Với a12 = 0,02 m
a22 = 0,02 m
B2 = 2,4.104.1,025.0,9.0,18462.(0,02 + 0,02) = 30,19 (kg)
Vậy Gg =307,18.x3 + 30,19.x2
Như vậy trọng lượng của lỏi thép (công thức 2-51):
Gfe = Gt + Gg
1

Gfe = A + (A2 +B2).x2 + B1.x3
x

448,86
Gfe = 448,86
2
3
2

3
+
(55,29
+
30,19)x
+
307,18x
=
+
85,48x
+
307,18x
x
x

10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn
Gdq = C12

theo CT (2-55) TLHD

x

S .a2

Với C1 = Kdq.

k .k 2 .B2.U
f

1d

t

(vì f = 50 Hz), Kdqcu = 2,46.10-2
nr .A2

kf là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại
khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,93
C1 = 2,46.10-2.

630.1,42

0,93.0,9 2.1,62.0,96.0,1846
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

= 481,94 (kg).
2

Trang 6


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha
G = C1 = 481,94 .

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

dq

2

x
x2
11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác
dụng:

B=

C=

2
2 B +A

3

.

A
1

B

=

3B1

D=

2.C1

1

2

=

2

.

3

30,19 +55,29

307,18

= 0,1855

448,86
= 0,487
3.307,18

kdqfe.k = 2.481,94 .1,84.1,06 = 2,04
3.307,18

3.B1

Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD
k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách
điện và các phần điều chỉnh điện áp ở cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06.
Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D = 0

 x5 + 0,1855x4 - 0,487x – 2,04 = 0
Dùng phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1768.Từ đó ta
có β = x4 = 1,9178
Chọn β = 1,9178 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhất, nghĩa là
phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không
những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn
sai số cho phép.
Từ x = 1,1768 ta tính được các thông số ở trên như sau.
- Trọng lượng thép trong trụ:
Gt =

448,86

+ 55,29.x2 =

x

448,86
1,1768

+ 55,29.1,17682 = 457,99 (kg)

- Trọng lượng thép trong gông:
Gg = 307,18.x3 + 30,19.x2 = 307,18.1,17683 + 30,19.1,17682 = 542,42 (kg).
- Trọng lượng lỏi thép:
Gfe = Gt + Gg = 457,99 + 542,42 = 1000,41 (kg).
- Trọng lượng dây quấn :
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 7

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha
Gdq =

C1
x2

=

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

481,94
= 348(kg).
1,1768 2

12. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng:
Theo công thức (2-71) TLHD ta có:
xmax ≤

4,5. 2, 4.C1
k f ..P

= 4,5. 2,4.481,94 = 2,04.
0,93.6040

n

Với

C1 = 481,94 (kg)
kf = 0,93.
Pn = 6040 (W) là tổn hao ngắn mạch

Từ đó ta có x = 1,1768 < xmax = 2,04 như vậy điều kiện phát nóng được đảm
bảo.
13. Trọng lượng một góc của lõi:
G0 = 0,486.104.kg.k1d.A3.x3 ( theo CT (2-66b) TLHD).
G0 = 0,486.104 . 1,025.0,9.0,18463.1,17683 = 45,97(kg).
14. Tiết diện tác dụng của trụ
Theo công thức (2-68a) TLHD, ta có
Tk =Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,9.0,18642.1,17692 = 0,033 (m2)
15. Tổn hao không tải
Theo công thức (5-23) TLHD ta có:
P0 = kpf. pt.(Gt +G0. k p0 ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + k p0 .G0 ]
2

2

Trong đó
N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha.
kpf là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được kpf = 1,13
kpo = kn.k’po+ kt.k’’po
Với kn là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối nghiêng, kn = 4.
k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của mạch từ.
Tra bảng 46a TLHD ta có:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 8

Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

k’po = 1,32.
k’’po = 1,96.
kt là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mối nối thẳng (kt = 2.1,25=2,5);
kpo = 4.1,32+2,5.1,96 = 10,18.
pt = 1,295(VA/kg), pg = 1,027(W/kg), G0 = 45,97(kg), Gg = 542,42(kg) ;
Gt = 457,99(kg)
Vậy P0= 1,13.1,295.(Gt +Go. 10,18 ) + 1,13.1,207[Gg - (4 + 2)Go + 10,18 .Go ] =
2

=

2

1,463Gt + 1,364Gg + 6,207G0

= 1,463.457,99 + 1,364.542,42 + 6,207.45,97 = 1695,23 (W).
16. Công suất từ hoá của may biến áp.
Theo công thức (5-31) TLHD ta có
io
Q0 = k’if .k’’if.qt(Gt + k Go) + k’if .k’’if.qg [Gg + k ig .ir G -(N+2)G ] + k’’ . ∑ q .n .T
o
0
if
k k k

2

Trong đó :

k
2

k’if = kib.kic= 1,20. là tôn lạnh có ủ sau khi cắt dập
k’’if = kig.kie.kit = 1,06. là tiết diện gông nhiều bậc lá thép có ủ
qt = 1,775(VA/kg),

qg= 1,575 (VA/kg) là suất từ hoá của trụ và gông.

qkt = 23500 VA/m2, qkg = 2000 VA/m2 là những suất từ hoá ở những khe hở
không khí (bảng 50 TLHD)
kig là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: kig =1,00
kir kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta
được kir = 1,35
nk là số khe hở không khí trong lõi thép.
Tk = Tt/ 2 là diện tích bề mặt khe hở không khí
kio là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, kio =
27,95 (tra bảng 53 LTHD)

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 9


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Q0 =1,20.1,06.1,775.(Gt + 27,95 Go) + 1,20.1,06 . 1,575 [Gg + 1.1,35 .Go- (4+ 2).Go ]
2
2
+ 1,06 . 23500 .4.Tt + 1,06 . 2000 . 3 .Tt =
= 2,2578Gt + 2,0034Gg + 20,88456G0 + 99640.Tt + 6360.Tt
2,2578.457,99 + 2,0034.542,42 + 20,88456.59,97 + 99640.0,0472
6360.0,033 = 8294(VAr)
=

+

17. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải.
Theo công thức (2-62) TLHD
o
I0 = Q =

10.S

8294
= 1,317(%)
10.630

18.Mật độ dòng điện trong dây quấn:
Theo công thức (2-70) TLHD
∆

=

k f .P
k.G

n
dq

=

0,93.6040 = 2,59.106 A/mm2
2,4.10−12.348

K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K = 2,4.10

-12

đối với dây đồng

19. Khoảng cách giữa hai trụ:
C = d12 + a12 + 2a2 +a22
Với 2a2 = 0,4.d ⇒ a2

= 0,4d = 0,043 mà d = A.x =0,1846.1,1768 = 0,217
2

d12 = a.d = 1,40.0,217 = 0,303; a22 = 20mm = 0,02m; a12 = 20mm = 0,02m
C = 0,303 + 0,02 + 2.0,043 + 0,02 = 0,429
20. Trọng lượng dây dẫn:
Gdd = 1,03.1,03.Gdq = 1,06.Gdq = 1,06.348 = 368,88 (kg)
21. Giá thành vật liệu tác dụng:
Theo công thức (2-59), ta có

'

3

C = B1 x + (B2 + A2).x
Với k = 1,03.1,03 = 1,06
td

2

A1 + k .k. C 1
d.fe
+x
x2

Tra bảng 16 TLHD ta được kd.fe = 1,84
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 10


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

C td' = 307,18.x3 + (30,19 + 55,29).x2 + 448,86
x

481,94

+ 1,84.1,06. x

2

= 1679,1
= 307,18.x3 + 85,48.x2 + 448,86 + 939,9
2
x

x

Từ các

Hệ số β

số liệu tính toán ở trên ta cho β thay

1,20
1,047

1,40
1,088

1,60
1,125

1,675
1,138

1,095

1,183

1,265

1,147

1,287

428,966

đổi từ 1,2 đến 2,4 ta được bảng sau:

1,70

1,80

2,00

2,20

2,40

1,142

1,158

1,189

1,218

1,245

1,294

1,304

1,342

1,414

1,483

1,549

1,423

1,472

1,489

1,554

1,682

1,806

1,928

412,749

399,197

394,652

393,193

387,614

377,538

368,648

360,716

60,571
489,537

65,425
478,173

69,942
469,139

71,562
466,214

72,094
465,287

74,185
461,799

78,197
455,735

82,014
450,662

85,661
446,377

352,187

395,351

436,995

452,270

457,323

477,355

516,606

554,886

592,305

33,066

35,716

38,182

39,066

39,357

40,498

42,689

44,772

46,763

Gg = B1.x3+ B2.x2

385,253

431,067

475,177

491,337

496,680

517,853

559,294

599,658

639,068

Gfe = Gt+Gg

874,790

909,240

944,316

957,551

961,968

979,651

1015,029

1050,320

1085,444

Go = 45,97.x3

52,711

59,171

65,404

67,690

68,446

71,444

77,319

83,048

88,648

1,463Gt

716,364

699,735

686,515

682,234

680,878

675,773

666,900

659,477

653,205

6,207Go

327,190

367,290

405,979

420,170

424,864

443,474

479,939

515,502

550,265

ξ=

x 2

4

β

= 4 β2

x 3

= 4 β3

A=
1

448,86

x
A2

.x
G =

x
2 = 55,29.x2

A + A .x 2
1

x

t

B .x

3

2

=
307,18.x

3

1

B2.x2 = 30,19.x2

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 11


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

525,450

587,936

648,099

670,139

677,427

706,304

762,827

817,880

871,631

1569

1655

1741

1773

1783

1826

1910

1993

2075

0,0365

0,0395

0,0422

0,0432

0,0435

0,0447

0,0472

0,0495

0,0517

2,2578Gt

1.105,277

1.079,620

1.059,223

1.052,618

1.050,525

1.042,649

1.028,958

1.017,505

1.007,829

20,88465Go

1.100,840

1.235,761

1.365,930

1.413,675

1.429,470

1.492,082

1.614,771

1.734,425

1.851,385

771,816

863,599

951,970

984,344

995,050

1.037,466

1.120,490

1.201,355

1.280,308

5.380,077

5.811,147

6.212,377

6.356,313

6.403,572

6.589,221

6.945,649

7.284,658

7.608,577

8358
1,327

8990
1,427

9589
1,522

9807
1,557

9879
1,568

10161
1,613

10710
1,700

11238
1,784

11748
1,865

439,947

407,312

381,005

372,377

369,629

359,215

340,781

324,922

311,089

453,145

419,531

392,435

383,549

380,718

369,991

351,005

334,670

320,422

466,740

432,117

404,208

395,055

392,140

381,091

361,535

344,710

330,035

858,801

795,095

743,743

726,902

721,537

701,208

665,224

634,266

607,264

1.733,591

1.704,335

1.688,060

1.684,452

1.683,504

1.680,859

1.680,254

1.684,587

1.692,708

2,307

2,397

2,479

2,507

2,516

2,553

2,621

2,684

2,743

0,19

0,20

0,21

0,210

0,2108

0,21

0,22

0,22

0,23

0,27

0,28

0,29

0,294

0,30

0,30

0,31

0,31

0,32

1,364Gg

Po

+

= 1,463Gt

6,207Go + 1,364Gg

Tt = 0,033.x

2

2,0034Gg

4911,32.x

2

Qo

I =
o

Q

%

o

10.S

G = C = 481,94
dq

1

x2

2

x

1,03G dq

G = 1,03.1,03G
dd

dq

= 1,84G

k dqfe .G
dd

dd

C'td = G + k .G
fe

∆

=

dqfe

0,93.6040

dd

6

2,4.10 .Gdq

d = A.x = 0,1846.x

d 12 = a.d =1,4.d

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 12


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha
l = π .d

12

β
C

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

0,708

0,631

0,571

0,551

0,545

0,522

0,483

0,449

0,421

0,66

0,68

0,70

0,71

0,71

0,72

0,74

0,76

0,78

= d12 + a12 + 2a2 + a22

= d12 + a12 +b.d + a22

2

y = 144,41x - 570,52x + 2237,1
1.780,000

C'td theo beta

1.760,000

C'td

1.740,000
1.720,000
1.700,000
1.680,000
1.660,000
0

0,5

1

1,5
beta

2

2,5

3

22. Nhận xét:
Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải P o = 1150 W và dòng
không tải io = 1,4% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số β = 1,912
ứng với gía thành nhỏ nhất không khả thi vì với máy biến áp có S= 630kVA thì β
biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’ td là 1% so với giá trị nhỏ nhất ta
có thể lấy β = 1,7
Đường kính trụ sắt: d = A. 4 = 0,1846. 4 1,7 = 0,2108(m), chọn đường kính tiêu
β
chuẩn d = 0,21
-Tính lại trị số β : β = (

d

dm

A

)4 = 

0,21





 0,1846 

4

= 1,675; x =

4

β

= 4 1,675 = 1,1376;

Với trị số β = 1,675 bảng trên ta tính được:

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 13


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

Gt =

A + A .x2
1

2

x

=

448,86
1,1376

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

+ 55,29.1,13762 = 466,12( kg);

Gg = 307,18.x3 + 30,19.x2 = 307,18.1,13763 + 30,19.1,13762 = 491,3 (kg)
GFe = Gt + Gg = 466,12 + 491,3 = 957,42 (kg)
Gdq =

C
x

1

2

= 481,94 = 372,4 (kg)
1,1376 2

Po = 1,463.Gt + 1,364Gg + 6,207G0
= 1,463.466,12 + 1,364.491,3 + 6,207.55,97 = 1689,39 (W)
io = 0,855
P0

Sai số của Po là



1695,23 −1689,39

P01

P0

.100 =

1695,23

.100 = 3,44(%)

- Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ
bộ: d12 = a.d = 1,4.0,21 = 0,294 (m)
- Chiều cao dây quấn sơ bộ: l =

π.d 12
3,14.0,294
=
= 0,551 (m)
β

1,675

- Tiết diện hữu dụng của trụ sắt: Tt = kđ.Tb = 0,97.0,03192 = 0,031 (m2)
Với Tb = 0,03192 m2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,21 m
- Khoảng cách giữa hai trụ:
C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,294 + 0,02+0,043 + 0,02 = 0,3148 (m).
- Mật độ dòng điện:

∆=

k f .P
k Cu .
G

n
dq

6

.10 =

0,93.6040
6
6
2
2,4.10 −12 481,94 .10 = 2,506.10 (A/m );
.

1,1376

2

- Giá thành : C’td = Gfe + kd.fe.Gdd = 957,42 + 1,84. 395,08= 1352,5
- Sức điện động của một vòng dây:
Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44.50.1,6.0,031= 10,01(V)

CHƯƠNG III.
TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP
I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp).
1. Sức điện động của một vòng dây:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 14


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44.50.1,6.0,031 = 10,01 (V/vòng).
2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp:
231
= 21
W2 = U f2 =
Uv

10,998

Chọn W2 = 21 (vòng)
Uf2 là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , Uf2 = 231 V trên cả ba trụ.

f2
= 231 = 11 (V)
Điện áp thực của mỗi vòng dây Uv = U
W

2

21

3. Mật độ dòng điện trung bình:
∆ tb

P Uv

= 0,746. kf.

n.

S.d

12

.104 = 0,746.0,93.

6040.11
4
2
630.0,294 .10 = 2,49 (MA/m )

4. Tiết diện vòng dây sơ bộ:

2
T’2 = I = 909,3 6 = 365,39.10-6 (m2) = 365,39 (mm2)
 tb
2,49.10

Theo bảng 38 TLHD , với S = 630kV, I2 = 909,3 A, U2 = 231 V;
T’2 = 365,39mm2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ
nhật.
5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây.
hv2 =

l2

W +4

-

hr2

2

Trong đó hr2 là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo
bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = 5 mm = 0,005m
hv2 = 0,551 - 0,005 = 0,01705 (m) = 17,05 mm.
21+ 4

6. Chọn dây dẫn:
Với hv2 = 17,05 mm và T’2 = 365,39 mm2
Tra bảng 21 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu Π Cд có:Я
a = 4,75 mm

b = 8 mm
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 15


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Tiết diện Td2 = 37,1 mm2
Chọn số sợi chập kép nv2 = 10
Quy cách dây quấn như sau: Π Cд - 10×

4,75 × 8

; 37,1

5,25× 8,5

7. Tiết diện mỗi vòng dây:
T2 = nv2.Td2 = 10.37,1 = 371(mm2) .
8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây:
hv2 = 2.b’ + hr2 = 2.8,5 + 5 = 22 mm
9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp:
I2



2

909,3

= T = 371.10 −6 = 2,45 MA/m2.
2

10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp
Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch kép hoán vị phân bố đều, có rãnh dầu
giữa tất cả các bánh dây. (CT 3-23c)
l2 = 2b’.10-3(W2 +1) + k.hr2 (2W2 + 1).10-3
= 2.8,5.10-3. (21 + 1) + 0,95.5 (2.21 + 1).10-3 = 0,58 (m)
Trong đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây. Chọn
k = 0,95
11. Bề dày dây quấn hạ áp (CT 3-24)
,
n
a2 = a .10 −3 v 2
= 5,25.10-3 10 = 0,02625 m
n

2

với n = 2 đối với dây quấn hình xoắn mạch kép
12. Đường kính trong của dây quấn hạ áp: (CT 3-25)
D2’ = d + 2.a01 . 10-3 với a01 = 5mm, d =
0,21m; D’2 = 0,21 + 2.5.10-3 = 0,22 (m).
13. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp (CT 3-26)
D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,22 +2.0,02625 = 0,2725(m)
14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn
Với dây quấn hình xoắn mạch đơn có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây (CT 3-27a)

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 16


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

’
’ -3
M2 = 2.t.k. π (D2 +a2)(a2 + b 10 ).W2 (m)

Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và
các chi tiết cách điện khác.
M2 = 2.3.0,75.3,14(0,22+ 0,02625)(0,02625 + .8,5.10-3).21 = 2,54 m2
15. Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp)
Gcu2 = 28.t

D ' + D ''
2

2

2

.W2.T2.103 (kg

0,22 +
0,2725

= 28.3

3

.21.371.10 = 161,16 (kg)

2

16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện
Gdq2 = 1,02.Gcu2 =1,02.161,16 = 164,38 (kg)
II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp):
1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp:
Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì
thế điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng ∆ U nào đó. Vì vậy để
duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp
cho phù hợp trước khi lắp đặt.
Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm:
I1 = 16,53 A.
Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của hai pha của bộ đổi nối:
Ulv = 10% U

1

X1 X2 X3 X4 X5

3
= 10%. 22000 = 1270 V
3

X5
X4
X3

Điện áp thử:
U
Uth = 20%. 1
= 20%.

3
22000

A

A
A

X2

Z5
Z4
Z3
Z2
Z1

Y5
Y4
Y3

Y2

Y1

X

= 2540 (V)

Sơ đồ điều chỉnh điện áp

Sơ đồ bộ đổi nối

3

Để có được những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 17


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

2. Số vòng dây của dây quấn sơ cấp (cao áp) ứng với điện áp định mức:
U f1

W1 = W2.

U f2

=

21.12700
= 1154,55 (vòng)
231

Lấy tròn W1 = 1155 vòng
3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp (CT 3-29b)
Wđc = 0,025 W1 = 0,025.1155 = 28,88 (vòng)
Lấy tròn Wđc = 29 vòng
4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân nhánh:
Ta chọn loại có 4 cấp điều chỉnh điện áp, ứng với mỗi cấp điều chỉnh là
điện áp định mức :
- Cấp 13338 V – (X1Y1Z1) ứng với W = 1155 + 2.29 =1213(vòng)

± 2,5%

+29 =1184 (vòng)
- Cấp 13019 V – (X2Y2Z2) ứng với W = 1155
- Cấp 12700 V – (X3Y3Z3) ứng với W = 1155 (vòng)
- Cấp 12381 V – (X4Y4Z4) ứng với W = 1155 – 29 = 1126 (vòng)
- Cấp 12062 V – (X5Y5Z5) ứng với W = 1155 – 2.29 = 1097 (vòng)
5. Mật độ dòng điện sơ bộ:
∆1
'

∆2 = 2.2,5 – 2,45 = 2,55 (MA/m2)

= 2. ∆tb –

6. Sơ bộ tính tiết diện vòng dây:
T’1 = I1 =
'
1

16,53
= 6,48.10
2,55.10 6

−6

m2 = 6,48 mm2

Với S = 630 kVA; I = 16,53 A; U1 = 22 kV; T’1 = 6,48 mm2. Ta chọn kết cẩu dây
quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây tròn (theo bảng 38 TLHD). Theo bảng 20 TLHD
ta chọn dây dẫn tiết diện tròn mã hiệu Π Б có kích thước như sau :
ΠБ – 1 x

3,0

; 7,07 mm
3,5

2

7. Tiết diện toàn phần của một vòng dây.
T1 = nv1. T’d1.10-6 = 1. 7,07 .10-6 = 7,07 .10-6 m2 = 7,07
mm2 8. Mật độ dòng điện thực:

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 18


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

∆

I

= 1=

1

T1

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

16,53
2
= 2,34 (A/mm )
7,07

9. Số vòng dây trên một lớp:
0,580.103
= l .10 3
=
−1 = 165 (vòng)
1


12
n v1 .d ' 1
1.3,5
1

W

l1 = l2 = 0,580 m ; d1’ là đường kính dây kể cả cách điện (d’1 = d1 + 0,5 (mm)

10. Số lớp của dây quấn:
n12 = W1 = 1155 = 7 (lớp), nên lấy tròn n12 với số nguyên lớn hơn.
165
W12

11. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau:
U12 = 2. W U v = 2.165.11 = 3630 (V);
12

12. Chiều dày cách điện giữa các lớp.
Căn cứ vào U12, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện giữa các lớp
là 6 x 0,12mm
13. Tra bảng 18&19 tìm được các kích thước sau:
Chiều rộng rãnh dẫn dầu a12 giữa dây quấn hạ áp và cao áp; chiều dày ống cách
điện giữa hai dây quấn δ12 ; khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp a 22; chiều
dày ống giấy cách điện giữa hai pha δ12 ; khoảng cách từ dây quấn đến gông l02.
14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp:
Do số lớp của dây quấn được lấy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong
mỗi lớp có thể không đúng bằng W 12 đã tính ở trên, do đó cần phải phân phối sao
cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó ( nên phân phối hầu hết các lớp
đều có số vòng dây là W 12 còn bao nhiêu phân phối cho một hai vài lớp ngoài

cùng).
Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày của dây quấn thành hai tổ
lớp. Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’ 22 . Tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn
nên bố trí ít lớp hơn tổ lớp ngoài. Thường tổ lớp trong không quá 1/3 đến 2/5 tổng
số lớp của dây quấn. Nếu kiểu dây quấn này dùng làm cuộn HA hay TA thì hai tổ
lớp nên bố trí có số lớp bằng nhau. Kích thước rãnh dầu dọc trục xem ở bảng 54a
15. Chiều dài dây quấn CA:
a1 = [d'1 (n + m) + δ12[(n −1) + (m −1)] + a'22 ].10−3 (m) (CT 3-37a)

Trong đó n, m, là số lớp của mỗi tổ hợp, n + m = n12
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 19


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Trong các dây quấn điện áp 35 kV, thường ở đầu dây quấn - tức ở lớp trong
cùng của cuộn cao áp người ta có bố trí màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dày 0,5
mm nối điện với dây cao áp. màn chắn có cách điện hai phía bằng cách điện lớp
nên lúc đó chiều dày dây quấn cao áp sẽ là:
a = [a' +(δ c + 2δ )].10−3 (m) (CT 3-37b)
1

1

1

Trong đó a’1 = n12= 6; δc = 0,5mm δ1 tra ở bảng 26, thông thường δ c +
2δ
nên a1 = [6 2,5].10 −3 = ;
0,0085 ( m).
+

1

≈ 2,5mm. ,

Công thức trên chỉ dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, còn lúc tính d.đ.đ
tản cần tính a2 thì vẫn dùng công thức trên và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên
thành
a'12 = (a12 + δc + 2δ1 ).10 −3 , (CT 3-38); a = 20mm
tra ở bảng 19.
12
16. Đường kính trong của dây quấn:
D’1 = D’’2 + 2 a12 .10 −3 (CT 3-39)
= 0,2725 + 2.20.10 −3 = 0,3125 (m)
17. Đường kính ngoài của dây quấn cao áp:
(CT 3-40)
D’’1 = D’1 + 2 a1
= 0,3125 + 2.0,04276 = 0,398 (m)
18. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau:
C = D’’1 + a 22.10 −3
(CT 3-41)
−3
= 0,398 + 20.10 = 0,42 (m)
19. Bề mặt làm lạnh của dây quấn:
Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và ở lớp

trong quấn lên hình trụ cách điện có que nêm thì có bốn mặt làm lạnh.
M 1 = 2.t.k.π.(D' +D'' )l
1

1

1

(CT 3-42d)

= 2.3.0,8.3,14.(0,3215 + 0,398).0,58 = 6,21 (m2)
Với t = 3; k = 1; l1 = 0,58 m .
k = 0,8 là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất .
20. trọng lượng của dây :

Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 20


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha
D +
Gcu1 = 28.t. ' D
1

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

''

W1.T1.103(kg)

1

2

= 28.3.

0,3125 + 0,398 .1155.7,07.10−6 .10 3
= 243,7 (kg).
2

21. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp kể cả phần cách điện

Gdq1 = 1,02.G Cu1 = 1,02.243,7 = 248,57(kg).
22. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
Gcu = Gcu1 + Gcu2 = 248,57 + 161,16 = 404,86 (kg).
Gdq =1,02.G Cu = 1,02.404,86 = 412,95 (kg).

Chương IV:
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MÁY BIẾN ÁP
Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao
ngắn mạch Pn, điện áp ngắn mạch U n, các lực cơ học trong dây quấn và sự phát
nóng của dây khi ngắn mạch.
Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành phần như sau:
1/- Tổn hao chính tức là tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp do
dòng điện gây ra Pcu1, Pcu2 .
2/- Tổn hao phụ trong hai cuộn dây do từ trường tản xuyên qua dây quấn làm
cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra Pf1, P f2 .
3/- Tổn hao chính trong hai dây dẫn ra Pr1, Pr2
4/- Tổn hao phụ trong dây dẫn ra Prf1, Prf2 thường tổn hao này rất nhỏ, ta bỏ
qua.

5/- Tổn hao trong vách thùng dầu và các kết cấu kim loại khác Pt do từ thông
tản gây nên.
Thường tổn hao phụ được gộp vào trong tổn hao chính bằng cách thêm vào hệ
số tổn hao phụ kf. Vậy tổn hao ngăn mạch sẽ được tính theo biểu thức:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 21


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2.kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt
I. Các loại tổn hao
1. Tổn hao chính:
- Tổn hao chính trong dây quấn thứ cấp (hạ áp).
Pcu2

= 2,4.10-12. ∆2

2

.Gcu2

= 2,4.10-12.2,452 .1012.161,16 = 2323,55(W)
- Tổn hao trong dây quấn sơ cấp ( cao áp )
Pcu1 = 2,4.10-12. ∆1

.Gcu1

2

-12

2

12

= 2,4.10 .2,34 .10 .237,7 = 3198,26 (W)
-Tổn hao tổng của dây quấn thứ cấp và sơ cấp là :

P Cu = P Cu1 + P Cu 2 = 3198,26 + 2323,55 =

(W)

5521,81

2. Tổn hao phụ
- Trong dây quấn thứ cấp (hạ áp)
kf2 = 1 + 0,095.108.

 2
2

4

.a .n

2

Với n = 4 là số thanh dẫn quấn thẳng góc với từ thông tản chính là số lớp dây quấn
b .m
β2 = l .kr
2

Với kr là hệ số Ragovski , l là chiều cao của toàn bộ dây quấn, m là số thanh dẫn
của dây quấn song song với từ thông tản, m = 2.W 2 = 2.21= 42 là số thanh dẫn của
dây quấn song song với từ thông tản chính là số thanh dẫn trên một lớp
β2 = 8.42.10
0,58

−3

= 0,55

.0,95

kf2 = 1 + 0,095.108.0,55

2

n thanh dẫn

.4,84.10-12.62 = 1,053

- Trong dây quấn sơ cấp (cao áp ):
kf1 = 1 + 0,044.108.β

d.m

Với β1 =

3.10
.kr =

l1

1

.a4(n2

2
−3

.165

0,58

m
thanh
dẫn

- 0,2) ,

.0,95 = 0,811

kf1 = 1 + 0,044.108.0,8112.34.72.10-12 = 1,011

Xác định tổn hao trong

các dây quấn

3. Tổn hao chính trong dây dẫn ra:
3.1 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn thứ cấp:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 22


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

- Chiều dài dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (hạ áp) : Khi dây quấn nối Y , ta có:
lr2 = 7,5.l2 = 7,5.0,58 = 4,53 (m)
- Trọng lượng dây dẫn ra: Gr2 = lr2.Tr2. γ (kg)
Trong đó: Tr2 là tiết diện dây dẫn ra của cuộn thứ cấp (HA) có thể lấy bằng tiết diện
diện vòng dây thứ cấp: Tr2 = T2 = 371 mm2; γ cu = 8900kg/m3.
−6
Gr2 = 4,35.371.10 .8900 = 14,36(kg)

- Tổn hao trong dây dẫn ra của dây quấn thứ cấp (HA)
Pr2

= 2,4.10-12. ∆2 .Gr2 (W)
2

= 2,4.10-12.2,452.1012.14,36 = 207,09 (W)
3.2 Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp (Cao áp).
lr1 = lr2 = 4,35(m)

- Trọng lượng đồng của dây dẫn ra cuộn sơ cấp

- Tổn hao trong dây dẫn ra đối với dây quấn sơ cấp
Pr1

= 2,4.10-12. ∆1 .Gr1
2

= 2,4.10-12.2,342.1012.0,27 = 3,59 (W)
4. Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác Pt :
Theo công thức (4-21) TLHD, ta tính một cách gần đúng như sau:
Pt = 10.k.S, với k tra ở bảng 40a TLHD ta có k = 0,015
Pt = 10.0,015.630 = 94,5 (W).
5. Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp là:
Pn = Pcu1.kf1 + Pcu2.kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt
= 3198,26.1,011 + 2323,55.1,053 + 3,5 + 207,09 + 94,5 = 5986,23(W).
Khi điện áp dây quấn cao áp định mức thì:
= 5986,23 – 5%.3188,26.1,011 = 5824,48 (W)
II . Điện áp ngắn mạch
Sinh Viên : Nguyễn Văn Nam - Lớp 31D2DE

Trang 23


Đồ án môn học thiết kế máy biến áp dầu 3 pha

GVHD-ThS. Bùi Tấn Lợi

1. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch.
5824,48

= 0,925 (%)
Unr = Pn =
10.630

10.S

2. Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:
.β.a .
k

'
7,9. f .S

Unx =

Uv2

r

r

.10

-4

Trong đó f = 50 Hz; S’ = 210;

β

d 12

3,14.0,292
= 1,58 ;
=
0,58
l

=
π

1
2
ar = a12 + a + a = 0,002 + 0,03832 + 0,02625 =
0,042

3

3

Unx =

7,9.50.210.10

3

.1,58.0,042.0,95
2

; kr = 0,95 ; Uv = 11 (V);

.10−4 =

4,277%

11

Vậy điện áp ngắn mạch là:
Un = U 2nr + U 2nx

=

0,925 2 + 4,277 2 =
4,376%

Sai lệch so với tiêu chuẩn:
U ntt − U
Un

n

.100 =

4,376 − 4,5 .100 =
2,8%
4,5

< 5 % thoả mãn điều kiện cho phép.

III. Tính các lực cơ học chủ yếu của dây quấn.
1. Trị hiệu dụng của dòng ngắn mạch xác lập:
Đối với máy biến áp nhỏ hơn 1000KVA
100.I đm

In =
Un

Trong đó Iđm là dòng điện định mức của dây quấn (A)
Un là điện áp ngắn mạch (%)
- Đối với dây quấn sơ cấp (cao áp)
100.16,53
In1 =
= 377,82(A)
4,376

- Đối với dây quấn thứ cấp ( hạ áp )
In2 = 100.909,3 = 20779,25(A)
4,376