Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế máy biến áp điện
lực ba pha ngâm dầu







Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

1

THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU.




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

(Hình l.l) Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất
điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề
rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh
tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật.


Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản
Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được
tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện
dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tồn hao năng
lượng 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 t
ăng 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 đến
6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

2
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 mộ
t 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 t
ải hoặc phân phối năng
lượng chứ không chuyển hóa năng lượng.
Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực 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 đáp
ứng ph
ục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà. Hiện nay chúng ta đã
sản 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 cảm
ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ
thố
ng 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 .
+ U
1
: Điện áp sơ cấp .
+ I
1
: Dòng điện qua cuộn sơ cấp .
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

3
+ P
1
: Công suất sơ cấp .
+ W
l
: Số vòng dây cuộn sơ cấp .
Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp .
+ U
l
: Điện áp thứ cấp .
+ I
1
: Dòng điện qua cuộn thứ cấp .
+ P
1
: Công suất thứ cấp .
+ W
l
: 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 với
từng 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 U
lđm
là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.
Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U

2đm
là điện áp giữa các cực của dây quấn sơ
cấp. 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 là
điện 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 đi
ện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA, ứng
với công suất định mức và điện áp định mức. Đối với MBA 1 pha dòng điện định mức
là dòng điện pha. Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây.
3. Công suất định mức
Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức. Công suất định
mức kí hiệu là S
đm
, đơn vị là VA, KVA .
Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

4
S
đm
= U
2d
.I
2đm
= U
1đm
. I
1đm

Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :
S
đm
=
dmdmdmdm
IUIU
1122
.3..3 =

IV. 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 như :
+ 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 biế
n 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 phả
i 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 đ

iện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất
lớn thường là 3 đến 6KV .
V.VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI
VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

5
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 hàng
trăm hàng nghìn km
Điện năng có đặc đi
ểm 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 h
ệ 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= U
2
/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 tă
ng 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:





Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

6
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 nâng hay giảm điện áp vì điệ
n 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 hiệ
u 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

mộ
t 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= 6300 KVA vơi điện áp 22/ 6,3 kv.Đây thuộc loại MBA trung gian









Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

7

PHẦN II : THIẾT KẾ
Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp công suất 6300 kVA
Các số liệu ban đầu:
Dung lượng 6300 kVA
Điện áp 22000 ±9.1,78%/6300 V
Tần số 50Hz
Tổn hao không tải 8500 W
Tổn hao ngắn mạch 48000 W

Điện áp ngắn mạch 7,5%
Dòng điện không tải 0,8%
Tổ nối dây
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.
S
f
=
)(2100
3
6300
3
KVA
S
==
Dung lượng 1 trụ:
S
tr
=
)(2100
3
6300
3
KVA
S

==

2. Dòng điện dây định mức:
- Phía cao áp : I
1f
=
)(3,165
22000.3
10.6300
3
3
1
A
dmU
Sdm
==

- PHía hạ áp : I
2
= )(35,377
6300.3
10.6300
3
3
2
A
dmU
Sdm
==
3. Dòng điện pha định mức.

Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

8
- Phía cao áp nối Y: I
1f
= I
1
= 165,3 (A)
- Phía hạ áp nối Δ: U
2f
= )(33,333
3
2
A
I
=
4. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp nối Y: U
1f
= )(7,12701
3
22000
3
1
V
U
==
- Phía hạ áp nối Δ: U
2f

= U
2
= 6300 (V)
5. Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1).
U
t1
= 50 (kV) ; U
t2
= 20 (kV)

II. CHỌN CÁC SỐ LIỆU XUẤT PHÁT VÀ TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU.
1.Với U
t1
= 50 (QV) Tra bảng 14 – 2 tài liệu1.
Có : Δ = 18 (mm)
δ
12
= 4 (mm)
*Theo công thức (20-13a) TL1 có :
Δ
1
+ Δ
2
= K.
4
t
S

Chọn K = 2 ⇒ Δ
1

+ Δ
2
= 2
5,132100
4
=
(cm)
* Chiều rộng quy đổi từ trường tản.
b
c
= Δ +
3
21
Δ+Δ
= 18 + 45,1 = 63,1 (mm)
2. Hệ số quy đổi từ trường tản:
K
r
= 0,95
3. Thành phần điện áp tác dụng của điện áp ngắn mạch
U
nr%
=
%76,0
6300.10
48000
10
1
==
sdm

P

Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch.
U
n
% = %46,776,05,7%%
2222
=−=−
nrr
UU

Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

9

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 trọ
ng, 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 lầ
n 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 lượ
ng 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 B
T
= 1,65.
Chọn sơ bộ số bậc của trụ là 8 bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có 3 cấp với
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

10
K
g
= 1,03.
⇒ B
g

=
)(6,1
03,1
65,1
T=

Hệ số chèn kín K
p
= 0,936 hệ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép
K
cd
= 0,93. 0,91 = ≈ 0,85.
4. Suất tổn hao trụ và gông.
Tra bảng 44- 4 TL1
Có: P
t
= 1,261 W/Kg q
t
= 2 Var/Kg
P
g
= 1,145 W/Kg q
g
= 1,64 Var/Kg
Tra theo mục 4.2. TL1 suất từ hoá khe hở không khí
+ Nối ghép nghiêng q
ss
= 6225.cost
2
= 16947 Var/m

2

+ Nối ghép thẳng q
ss
= 7050.cost
2
= 19194 Var/m
2

5. 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
δ
12
= 4mm
Tấm chắn giữa các pha δ
22
= 3mm
6. Chọn δ = 1,4; b = 0,35; K
f
= 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1)
7. Chọn K
R
= 0,95
8. Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số hình
dáng β = π.D
s

/l
v
: 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
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

11
- 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 ch
ỉ 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 , nh
ưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng điện và lực điện
từ 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
32
85,0.65,1.46,7.50
95,0.31,6.2100
16

...
..
22
4
22
==
edtx
Rct
KBuf
Kbs

A
1
= 5,66. 10
-2
.δ.A
3
.Kp = 5,66.10
-2
.14.32
2
.0,93=2415 (Kg)
B
1
= 2,4.10
-2
.K
G
.K
p

.A
3
(δ + b + 0,375)
B
1
= 2,4 .10
-2
.1,03.0,93.32
2
(1,4 + 0,4 + 0,375) = 1638,5
A
2
= 3,6. 10
-2
.d.A
2
.K
p
= 3,6.10
-2
.4,5.32
2
.0,93 = 154 (Kg)
B
2
= 2,4 .10
-2
.K
G
.k

p
.A
2
(Δ + c)
= 2,4.10
-2
.1,03.0,93.32
2
(1,8 + 2,2) = 94 (Kg)
C
1
= K
dq
.10
2
.
222
2
....
.
AUkk
s
tpf
β
δ

= 1,27 .10
-2
.
)(930

32.76,0.65,1.93,0.92,0
4,1.6300
222
2
Kg=


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

Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

12




Bảng tính toán MBA S = 6300 KVA (22/6,3 kV)
β
1,2 1,4 1,6 2,2 2,8 3 3,1 3,2
x =
4
β

x
2

x
3
1,046

1,095
1,146
1,088
1,183
1,187
1,125
1,265
1,423
1,218
1,483
1,806
1,294
1,673
2,165
1,316
1,732
2,274
1,327
1,761
2,337
1,337
1,789
2,392
A
1
/x =2415/x
A
2
x
2

= 154x
2

Gt’ = 154x
2
+
2415/x
2307,4
7
168,72
2476,1
9
2219,6
2
182,18
2401,8
5
2146,67
194,81
2341,48
1982,7
6
228,38
2211,1
4
1866,3
1
257,64
2123,9
5

1835,1
1
266,73
2101,8
4
1819,8
9
271,19
2091,1
1806,2
8
275,51
2081,7
9
B
1
x
3
= 1638,5.x
3

B
2
x
2
= 94x
2

Gg= 1638,5x
3

+94x
2

1977,7
2
102,99
21080,
79
2108,7
5
111,2
2219,9
5
2331,58
118,91
2450,49
2959,1
3
139,4
3098,5
3
3547,3
5
157,26
3704,6
1
3734,1
4
162,81
3896,9

5
3829,1
7
165,53
3994,7
3919,2
9
168,17
4087,5
6
G
t
= G’
t
+G
g
4556,9
0
4621,8
0
4791,97 5309,6
7
5828,5
6
5998,7
9
6085,8 6169,2
5
K
p

.q
g
.G’
t
=0,93.1,26
+G’
t

K
p
q
g
G= 0,93.1,64G
g

P
0
= 1,173
G’
t
+1,525G
g
2901,6
3020,9
8
5922,5
8
2817,3
7
338,47

6153,8
4
2746,56
3737
6483,56
2593,6
7
4725,2
6
7318,9
3
2491,3
9
5649,5
3
8140,9
2
2465,4
6
5942,8
5
8408,3
1
2452,8
6
6091,9
2
8644,7
8
2441,9

4
6233,5
8675,4
7
K
b
.q
t
G’
t
= 4,2. G’
t

K
b
.q
g
G
g
= 3,44.G
g

K
b
.qδ
s
η
m
S
t

=2955,9x
2

Q
0
= Σ
10400
6813,9
8
3238,4
8
20452,
12
16087,
77
7636,6
3
3496,8
3
21221,
9834,22
8429,21
3739,21
22003,1
61
9286,7
9
10658,
94

4383,6
24329,
33
8920,5
9
12743,
86
4945,2
2
26609,
8827,7
3
13405,
81
5119,6
2
27352,
8782,6
2
13741,
77
5205,3
4
27729,
8743,5
2
14061,
21
5288,1
1

28097,
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

13
23 62 86 73 84
i
0
% = Q
0
/10s 0,32 0,337 0,61 0,67 0,74 0,76 6,77 0,78
G
dd
= 1,03
2
G
dq
=
986,6/x
R
Fe-dq
.G
dd
943,21
2216,5
5
906,8
2130,9
8
876,98

2060,9
810
1903,5
762,44
1791,7
3
749,69
1761,7
8
743,48
1747,1
8
737,92
1734,1
1
66773,
45
6752,7
8
6852,87 7213,1
7
7620,2
9
7760,5
7
7832,9
8
7903,3
6

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
lv =
)(2,835
2

532.14,3
mm
D
S
==
β
π

Chọn 84 cm
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

14
* Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép
S
t
= k
ld
.
51,963
4
38.
.85,0
2
==
π
β
π
S
D

(cm
2
)









Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

15
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 đ
iện áp do sét đánh
lên đường dây thường ảnh hưởng đến cách điện dọc của 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.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

16
+ 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
+ Tính toán tính năng của MBA.

II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP
1. Có B
t
= 1,65(T) ; S
t
963,51 (cm
2
)
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
U
2f
= U = 6300 (V)

Số vòng dây 1 pha của dq hạ áp
w
2
=
180
35
6300
2
==
v
f
U
U
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 δ
2
= 1,855A/mm
2

6. Tiết diện dây quấn thứ cấp
S
2
=
)(8,181
833,1
33,333
2
2
2

mm
I
f
==
δ

7. Dựa vào bảng 44 -10 TL1
- Chọn 6 dây
6,91,4
915,3
x
x

- Cách điện 4P, ghép 6 sợi song song có hoán vị.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

17



H×nh 1 . Ho¸n vÞ vßng quanh
4 3 2
165
5 6 1
234
4 5 6
123
2
16

1

8. Kích thước dây quấn
- Chiều cap dây quấn hạ áp :
l
v
= (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


60
vß
ng
60
vß
ng
H×nh 2. Bè trÝ d©y q uÊn thø cÊp
60
vß
ng

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).

Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

18
9. Đường kính trong dây quấn hạ áp
D’ = 380 + 2.21 = 422 (mm)
= 437 (mm)
10. Đường kính ngoài dây quấn hạ áp
D’’= 422 + 2. 12,5
= 437 (mm)
11. Khối lượng nhôm dây quấn hạ áp
G
m2
= 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 ± 9 x 1,78% = 16% 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 đi
ện 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
U
ê
= )(352016.
100
22000

16.
100
1
V
U
==
2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh
w
ê
=
58
35.3
3520
3
==
v
e
U
U
vòng
3. Dây quấn điều chỉnh êm (tinh) chia làm 9 phần, có 9 nấc 1,78% U
1
mỗi nấc
có số vòng dây.
W
ê1
= 485,6
9
58
9

1
==
e
W vòng
4. Cấu tạo 5 cấp, mỗi cấp 6 vòng và 4 cấp mỗi cấp 7 vòng
W
ê
= 5 x 6 + 4 x 7 = 58 vòng
5. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn U
ê
một cấp điều chỉnh
W
th
= W
ê
+ 7 = 58 + 7 = 65 vòng
U
th
=
3
.W
th
.U
v
=
3
.65 x 33 = 3946 (V)
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

19
6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U
1
, do vậy
ta có điện áp dây quấn cơ sở
U
cs
= U
1
– U
th
= 22000 – 3946 = 18055 (V)
7. Số vòng dây quấn cơ sở:
W
cs
=
353
18055
3 xU
U
v
cs
=
= 297,8 chọn 298 (vòng)
8. Số vòng dây quấn sơ cấp là
W
1
= W
th
+ W

cs
= 65 + 298 = 363 (vòng)
9. Dòng điện sơ cấp định mức
I
1f
=
)(5,165
220003
6300
3
1
A
U
S
==

10. Dòng điện khi điện áp lớn nhất:
I’
1f
=
5,142
255203
6300
=
x
(A)
11. Dòng điện khi điện áp nhỏ nhất
I’’
1f
=

5,197
184193
6300
=
x
(A)



c¬ së
D©y quÊn
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
363
369
376
382
389
395
402
408
415

422 25520
25156
24731
24367
23942
23578
23153
22789
22364
22000
18055
18419
18844
19208
19633
19997
20422
20786
21211
21575
298
304
311
317
324
330
337
343
350
3569

8
7
6
5
4
3
2
1
0
§iÖn ¸p
U1, V
1
W
Sè vßng
chuyÓn m¹ch
VÞ trÝ
6
7
6
7
6
7
6
7
6
6
7
6
7
6

7
6
7
6
2
9
8
7
6
5
4
3
1
§iÒu chØnh ªm
0
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

20

A. TIẾT DIỆN DÂY

a. Dây quấn cơ sở
1. Chọn mật độ dòng điện δ
1
= 1,6A /mm
2
ta có
δ
1

=
5,103
6,1
5,165
1
1
==
δ
f
I
(mm
2
)
2. Tra bảng 44 -10 TL1
- Chọn hai dq song song : 2 x
)6,15
1,4
155,3
( x
x
cách điện 4P
- Diện tích tiết diện: 2 x 3,5 x 15 = 105 mm
2
góc dây được vẽ tròn
δ
1k
= 103,2 mm
2

3. Mật độ dòng điện thực tế

δ
1
=
6,1
2,103
5,165
=
A/mm
2

4. Mật độ dòng điện ở nấc điện áp cao nhất
δ’
1
=
38,1
2,103
5,142
=
A/mm
2

5. mật độ dòng điện ở nấc điện áp thấp nhất
δ’’
1
=
915,1
2,103
5,197
=
A/mm

2

b. Dây quấn điều chỉnh thô.
1. Chọn mật độ dòng điện : 1,6A/mm
2
ứng với nấc điều chỉnh điện áp cao nhất
ta có tiết diện dây
δ
th
=
89
6,1
5,142
'
==
δ
I
(mm
2
)
2. Tra bảng 44 -10 TL1
- Chọn hai dây quấn song song : 2 x
9,167,43
6,18,2
x
x
cách điện 6P
- Diện tích tiết diện: 2 x 3,5 x 15 = 105 mm
2
góc dây được vẽ tròn

δ
1k
= 103,2 mm
2

Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

21
3. Tiết diện thực
δ
th
=
4,88
5,165
= 1,61 A/mm
2

4. Mật độ dòng điện thực tế
δ
th
=
38,1
4,88
5,142
=
A/mm
2

c. Nấc điều chỉnh tinh

-Dây quấn điều chỉnh tinh bằng đồng bởi các đầu nối ra nhiều.
- Chọn mật độ dòng điện 3,6A/mm
2
. Có hai nhánh song song, tiết diện ca
hai dây sẽ = 54,2A/mm
2

1. Tra bảng 44 – 10 TL1
Kích thước dây quấn:
2 x
9,49,7
47
x
x
cách điện 6P
2. Mật độ dòng điện được tính lại
δ
ê
=
63,2
2,54
5,142
=
A/mm
2

3. Mật độ dòng điện ở nấc thứ 9 (U
g
= 215754) là
δ

9
= 13,3
2,54215753
6300
.3
==
xU
S
eg
δ
A/mm
2

4. Mật độ dòng điện ở mức điện áp thấp nhất là
δ =
65,3
2,54
5,197
''
1
==
e
f
S
I
A/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
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

22
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





BỐ TRÍ DÂY QUẤN CAO ÁP
1. Chiều cao 1 lớp
l
v
= (74,5 + 2) 15,6 = 1195 mm
lót dây quấn: 11 mm

1206 mm
ép dây quấn: i = 0,123.n
i
t = 0,13 x 7,6,5 x 0,6 = 6 mm
Chiều cao thực: 1200mm
2. Chiều rộng 1 lớp dây quấn: a = 2 x 4,1 + 0,3 = 8,5 mm
II. Dây quấn điều chỉnh thô

- Dây quấn có 65 vòng quấn thành 1 lớp có hoán vị ở giữa bởi dây làm
tăng chiều cao dây quấn thêm 1 vòng dây. Sau khi quấn dây điều chỉnh thô,
dùng 20 tờ giấy dày 0,1mm bọc lại ra hai phía chừng 60mm.
1. Chiều cao
l
v
= (65 +2 ) 16,9 = 1135 mm
0
D©y quÊn c¬ së
th«
§iÒu chØnh
§iÒu chØnh ªm
58 vßng 58 vßng
74,5
65 vßng
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

23
Lót dây 23mm
1158 mm
ép dây quấn: i = 0,13 x 67 x 0,9 = 8 mm
Chiều cao dây quấn điều chỉnh thô
L
v
= 1158 – 8 = 1150 (mm)
2. Chiều rộng 1 lớp kể cả cách điện
a = 2 x 3,7 + 0,1 = 7,5 (mm)
III. Dây quấn điều chỉnh tinh

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 lớp dây bọc của dây quấn điều chỉnh thô.
1. Chiều cao của dây quấn điều chỉnh tinh
0,5 l
v
= 2(58 + 1). 4,9 = 580 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 :
G
cs
= 25,4 x 643 x 103,2 x 298.10
-6
= 502 Kg
Với d
s
= 582 + 0,5 (704 – 582) = 643 (mm)
2. Dây quấn điều chỉnh thô
G
th

= 25,4 x 757,5 x 65 x 88,4 .10
-6
= 110,5 (Kg)
3. Dây quấn điều chỉnh tinh : (bằng đồng)
G
ê
= 3π x 777 x58 x 54,2 x 8,9 .10
-6
= 204 (Kg)
4. Trọng lượng dây quấn sơ cấp
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP

24
G
1
= 502 + 110,5 + 204 = 816,5 (Kg)
5. Đường kính trong dây quấn cao áp
D’ = 437 + 2 x 18 = 573 (mm)
6. Đường kính ngoài dây quấn cao áp
D’’ = 573 + 4 x 8,5 + 3.9 = 638 (mm)