Thiết kế các loại máy biến áp điện lực

Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

MỤC LỤC
PHẦN I: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
I)Xác định các đại lượng cơ bản
II)Chọn các số liệu và tính các kích thước chủ yếu
PHẦN II): TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
I)Tính toán dây quấn hạ áp
II)Tính toán dây quấn cao áp
PHẦN III): TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ NGẮN MẠCH
I)Tổn hao ngắn mạch
II)Điện áp ngắn mạch
III)Tính toán lực cơ học khi ngắn mạch
PHẦN IV): TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ
PHẦN V): TÍNH TỔN HAO VÀ DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI
PHẦN VI): TÍNH TOÁN NHIỆT
I)Tính toán nhiệt của dây quấn
II)Tính toán nhiệt của thùng
III)Tính toán cuối cùng nhiệt chênh của dây quấn và dầu :
IV)Trọng lượng ruột máy,dầu và bình giãn dầu:
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO



Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
1
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

LỜI NÓI ĐẦU
Mba điện lực là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện. Việc tải điện

năng đi xa từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ trong các hệ thống điện cần phải có rất
nhiều lấn tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt của các Mba lớn hơn nhiều lần
so với công suất máy phát. Tuy hiệu suất của Mba thường rất lớn ( 98-99% ) Nhưng
do số lượng Mba nhiều nên tổng tổn hao trong hệ thống rất đáng kể vì thế vấn đề đặt ra
trong thiết kế Mba vẫn là giảm tổn hao nhất là tổn hao không tải trong Mba .
Vấn đề phát triển của ngành chế tạo Mba điện lực hiện nay là tăng được giới hạn
về công suất, về điện áp, ngoài ra còn mở rộng thang công suất của Mba thành nhiều
dãy để đáp ứng một cách rộng rãi với nhu cầu sử dụng và vận hành Mba. Để làm được
điều đó trong thiết kế, chế tạo Mba ta phải không ngừng cải tiến, tìm ra những vật liệu
mới tốt hơn, thay đổi kết cấu mạch từ hợp lý, tăng trình độ công nghệ...
Vì vậy, nhiệm vụ thiết kế các loại máy biến áp điện lực là hết sức cần thiết.
Ngày nay, các máy biến áp điện lực của nước ta cũng như của nhiều nước trên thế giới
đã được chế tạo theo những tiêu chuẩn thích hợp hơn, có những thông số kỹ thật cao
hơn trước đây rất nhiều.
Qua đồ án môn học này đã giúp em hiểu và làm quen với công việc thiết kế Mba
nói riêng và máy điện nói chung. Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thiết kế nhưng
chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, em mong các thầy, cô cùng các bạn đóng
góp những ý kiến xây dựng.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội: Ngày 22/01/2007
Sinh viên

Bùi Văn Lục


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
2
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

PHẦN I : TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

I) Các đại lượng điện cơ bản của MBA
1. Công suất mỗi pha của mba:
S
f
=
m
S
=
3
400
=133 (kVA)
2. Công suất mỗi trụ:
S’=
t
S
=
3
400
=133 (kVA)
3. Dòng điện dây định mức:
-Phía CA:
2
3
.
2
3
10
U
S
I

dm
=
=
)(49.10
10.22.3
10.400
3
3
A=
-Phía HA:
1
3
1
.3
10.
U
S
I
dm
=
=
)(36.577
10.4,0.3
10.400
3
3
A=
4. Dòng điện pha định mức:
-Phía CA: đấu Y
49.10

22
==
II
f
(A)
-Phía HA: đấu Y I
f1
=I
1
= 577.36 (A)
5. Điện áp pha:
- Phía CA đấu Y:
.3
2
2
U
U
f
=
=
)(12720
3
10.22
3
V
=
- Phía HA đấu Y:
)(9,230
3
400

3
1
1
V
U
U
f
===
6. Các thành phần điện áp ngắn mạch:
Thành phần tác dụng:
(%)12.1
400.10
4500
.10
10..
10..
.100.
.
3
3
====
−
−
dm
n
f
f
f
nf
r

S
P
Im
Im
U
rI
u
Thành phần phản kháng:
%84.312.14
2222
=−=−=
rnx
uuu
7. Điện áp thử của các dây quấn:
Phía CA:
35
2
=
th
U
(kV)
Phía HA:
5
1
=
th
U
(kV) ( Bảng 2)
II) Chọn các số liệu xuất phát và thiết kế sơ bộ lõi thép:
a. Lõi sắt:

1.Chọn lõi sắt kiểu trụ, dây quấn cuộn thành hình trụ nên tiết diện ngang của trụ sắt
có dạng bậc thang đối xứng nội tiếp với hình tròn đường kính d


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
3
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

d
d
01

Theo bảng 4 với các tấm lá tôn có ép chọn số bậc là 7
Vật liệu lõi sắt: dùng tôn silic mã hiệu 3404 có chiều dày : 0,35 mm-Bảng 8. Để ép trụ
ta dùng nêm gỗ suốt giữa ống giấy Bakêlit với trụ hay với cuộn dây hạ áp <H.2>
Để ép gông ta dùng xà ép với bu lông xiết ra ngoài gông


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
4
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

Xà ép gông trên và dưới được liên kết với nhau bằng những bulông thẳng đứng chạy dọc
cửa sổ lõi sắt giữa hai cuộn dây. giữa xà ép với gông phải lót đệm cacton cách điện để hệ
thống xà sắt không tạo thành mạch từ kín.
2. Chọn tôn silic và cường độ từ cảm trong trụ
Chọn tôn silic cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm
Theo Bảng 11 ta chọn B
T
=1,66T

3. Các hệ số và suất tổn hao, suất từ hoá trong trụ và gông.
- Hệ số dầy: Tra Bảng 10: k
đ
= 0,97
- Hệ số chêm kín Bảng 4: k
c
=0,92
- Hệ số lợi dụng lõi thép: k
ld
=k
c
.k
đ
= 0,92.0,97=0,89
- Hệ số tăng cường tiết diện gông: ( Bảng 6) k
g
=T
g
/T
t
=1,015
- Từ cảm trong gông B
G
=B
T
/k
g
=1,66/1,015=1,64
- Hệ số quy đổi từ trường tản: k
R

=0,95
- Từ cảm khe hở không khí giữa trụ và gông:
ghép chéo
2/
TKK
BB
=⇒
=
)(17,1
2
66,1
T=
- Suất tổn hao thép (Bảng 45 ) Trong trụ p
T
= 1,47 (W/kg)
Trong gông p
G
=1,41 (W/kg)
- Suất từ hoá ( Bảng50) Trong trụ q
T
=2,56 (W/Kg)
Trong gông q
G
=2,13 (W/Kg)
- Suất từ hoá khe hở không khí: Nối thẳng p''
k
=28600 VA/mm
2
Nối chéo p'
k

= 3900 VA/mm
2
4. Chọn cách điện : ( Bảng 18,19)
- Cách điện giữa trụ và dây quấn HA: a
01
= 5 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn HA và CA: a
12
=10 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn CA và CA: a
22
=10 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn CA đến gông: l
02
=30(mm)
- Bề dầy ống cách điện CA và HA : δ
12
=3 (mm)
- Tấm chắn giữ các pha : δ
22
=2 (mm)
- Đầu thừa ống cách điện: l
đ2
=15 (mm)
5.a. Chiều rộng quy đổi từ trường tản:
a
R
=a
12
+1/3(a

1
+a
2
)
trong đó
2
4
'
21
10.
3
−
=
+
Sk
aa
(Bảng 12)
⇒
k=0,53
020,010.210.53,0
3
2
4
21
==
+
⇒
−
aa
(m)

a
R
=0,01+0,02=0,03 (m)


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
5
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

b. Xác định kích thước chủ yếu của MBA:
MBA cần thiết kế là loại máy 3pha 3 trụ kiểu phẳng dây quấn đồng tâm (H.4)
l
a
2
d
21
d
lo
a
01
a
1
c
a
22
c
Các kích thước chủ yếu của MBA là:
- Đường kính trụ sắt: d
- Chiều cao dây quấn: l
- Đường kính trung bình giữa hai dây quấn: d

12
1.Tính hệ số kích thước cơ bản β:
Hệ số β biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d
12
với chiều cao dây quấn l.

l
d
12
.
π
β
=
Để chi phí chế tạo MBA là nhỏ nhất, mặt khác vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật ta cần
phải tìm được giá trị β tối ưu.
Công suất trên một trụ: S
’
=U.I
Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch:
(%)10.
.
.......9,7
4
12
−
π
=
lu
kadwIf
U

v
rR
x

(%)10.
.
......9,7
4−
β
=
v
rR
x
u
kawIf
U


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
6
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

Trong đó :
. I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA
. f =50Hz tần số lưới điện
.k
r
=0,95 hệ số Rogovski
.a
R

=0,03 m chiều rộng quy đổi từ trường tản
.u
v
=4,44.f.B
T
.T
T
Điện áp trên một vòng dây
.T
T
=k
lđ
πd
2
/4 Tiết diện trụ
rR
xldT
rR
vx
v
kaf
uk
d
Bf
kawf
uu
wuS
...9,7
10...
4

...44,4
.....9,7
10.10..
..
2
2
34
'








==
−
π
β
Rút ra:
22
'
...
...
507,0
ldTx
rR
kBuf
kaS

d
β
=
Trong biểu thức trên chỉ có β thay đổi trong một phạm vi rộng quyết định tới sự thay đổi
đường kính d
Đặt A=
1561,0
89,0.66,1.84.3.50
95,0.03,0.133
507,0
...
.'.
507,0
4
22
4
22
==
ldTx
rR
kBuf
kaS
Để tìm được β tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của MBA

Trong đó :
ld
kAaA ...10.663,5
34
1
=

0
24
2
...10.605,3 lkAA
ld
=
Thay số :
)(7.26089,0.1561,0.36,1.10.663,5
34
1
KgA ==

)(45.2303,0.89,0.1561,0.10.605,3
24
2
KgA ==

).(...10.40,2
).(...10.40,2
2212
24
2
34
1
aaAkkB
ebaAkkB
ldG
ldG
+=

++=
Thay số :
)(6.180)41,042,036,1.(1561,0.89,0.015,1.10.40,2
34
1
KgB =++=


)(56.10)01,001,0.(1561,0.89,0.015,1.10.40,2
24
2
KgB =+=


. Trọng lượng dây quấn đồng :
2
.
.
∆
=
K
Pk
G
nf
dq
(2-53)
Trong đó: K là hằng số phụ thuộc điện trở suất của dâyquấn: K
Cu
=2,4.10
-12

+mật độ dòng điện :
12
.
.
..746.0
dS
uP
k
vn
f
=∆
+k
f
: hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách.
Chọn k
f
=0,95 (Bảng 15)
Thay d
12
=a.A.X, u
v
=4,447.B
T
.T
T
; T
T
=
ld
k

d
4
.
2
π
vào ( 2-53) :
2
1
X
C
G
dq
=
.


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
7
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

Trong đó:
222
2
'
1
.... AUBkk
Sa
KC
rTldf
dq

=

Với tần số f=50Hz:

222
2
1
AUBkk
Sa
kC
rTldf
dq
=
với dây đồng: K
dq
=2,46.10
-2

( )
kgC 12.322
1561,0.12,1.66,1.89,0.95,0
36,1.400
10.46,2
222
2
2
1
==
−
Theo công thức 2-76

M=
Aa
P
kkk
n
rfn
.
....10.244,0
26−
Trong đó:

nx
nr
u
u
n
n
e
u
k
.
1(
100
.41,1
π
−
+=
)
=
)1(

5,5
100
.41,1
366,5
206,1.
π
−
+
e
=38,29
1634,0.36,1
7600
.95,0.95,0.29,38.10.244,0
26−
=M
=11,04 MPa
- Trọng lượng tôn Silic của một "góc", tiết diện gông chữ nhật. Theo 2-66b với máy công
suất 400 kVA
334
....10.492,0 xAkkG
ldgo
=
= 0,492.10
4
.1,015. 0,89.0,1561
3
.x
3
= 16.9 x
3

Kg
- Tiết diện trụ lõi sắt: Theo 2-68a
22
...785,0 xAkS
ldT
=
= 0,785.0,89.0,1561
2
.x
2
= 0,01702 .x
2
(m
2
)
- Tiết diện khe hở vuông góc:
S'
K
= S
T
= 0,01702 x
2
- Tiết diện khe hở chéo:Theo 2-68b
2''
.02406,02. xSS
TK
==
- Tổn hao không tải, trong tính toán sơ bộ dùng trong công thức 5-23:







++−++=
2
.).2(..)
2
.(.
.
po
ooGgpf
po
oTtpfo
k
GGNGpk
k
GGpkP
Trong đó:
. k
pf
là ảnh hưởng của tổn hao phụ, tra bảng 48, với dung lượng máy 400 kVA, tôn cán lạnh
3404, lá tôn có ủ ta chọn k
pf
= 1,13


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
8
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

. k
po
là hệ số kể đến tổn hao phụ trong các góc nối của mạch từ, tra bảng 47 ta được k
po
=
9,38
N là số lượng góc nối mạch từ cần phải tính đến tổn hao của sắt, với máy biến áp ba pha
N=4
Thay vào công thức ta được:







++−++=
2
38,9
.).24(.13,2.13,1)
2
38,9
.(47,1.13,1
. ooGoTo
GGGGGP
= 1,661.G
T
+ 4,633.G
o

+ 2,406.G
G
(W)
- Công suất từ hóa, trong tính toán sơ bộ, có thể dùng biểu thức công suất từ hoá không tải
đơn giản bớt các hệ số trên như sau:
∑
+






++−++=
''''''''''
...
2
.
.).2(..)
2
(..
kkkif
irig
ooGgifif
io
oTtififo
Tnqk
kk
GGNGqkk
k

GGqkkQ
Trong đó
+ k
'
if
hệ số xét đến tổn hao phụ trong sắt, với tôn cán lạnh 3404, có ủ lại sau khi cắt dập k
'
if
= 1,2
+ k
''
if
đối với gông có tiết diện nhiều bậc lá thép có ủ, máy biến áp công suất S=400 kVA
lấy k
''
if
= 1,07
+ k
io
hệ số gia tăng dòng không tải, tra bảng 53, với tôn cán lạnh 3404, dày 0,35 mm, mật
độ từ thông trong gông B
g
= 1.64 T, mạch từ 3 pha 3 trụ ta được k
io
=27,95
+ k
ig
là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc nối do sự phối hợp khác nhau về số lượng mối nối
nghiêng và thẳng, k
ig

=27,95
+ k
ir
là hệ số kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ, tra bảng 52b với B
g
=1,64T ta được k
ir
=1,27
Thay các hệ số vào biểu thức trên:
+






++−++=
2
27,1.95,27
.).24(13,2.07,1.2,1)
2
95,27
(56,2.07,1.2,1
ooGoTo
GGGGGQ

22
.02566,0.2.3900.07,1.01815,0.6.28600.07,1 xx ++

=3.287.G

T
+ 2,734.G
G
+78,067G
o
+3546.7 x
2
2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải

(%)
1010.
10.
3
2
S
Q
S
Q
i
ox
==
Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức:

)(
''
δ
QQQkQ
fcf
++=

Trong đó:
+
''
f
k
: hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy
2,1k
''
f
=
+Q
c
: công suất tổn hao chung của trụ và gông:
Q
c
=q
t
.G
t
+ q
g
.G
g
(VA) (2-64)


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
9
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

q
t
;q
g
là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 q
t
=2,56 (VA/kg)
q
g
=2,13 (VA/kg)
+Q
f
: công suất từ hoá phụ đối với “góc”
Q
f
= 40 q
t
.G
0
=(VA) 40 .2,56. G
0
=102,4. G
0

G
0
là trọng lượng của một góc
3334334
0
7.16.1561,0.89,0.015,1.10.486,0...10.486,0 XXXAkkG

ldg
===

+
δ
Q
: công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép

t
TqQ .2,3
δδ
=
(VA) =3,2 .28600 T
t
(2-67)
+
δ
q
: suất từ hoá khe hở: bảng 50
Tiết diện tác dụng của của trụ: T
t
=
223
002,0785,0 XXAk
ld
=
Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i
0
=i
0x

3. Mật độ dòng điện trong dây quấn:
dqdq
dq
dq
nf
GG
G
GK
Pk
1
10.20,42
10.2,1781
.10.4,2
4500.95,0
.
6
12
12
.
====∆
−
Trong đó : +
2
1
X
C
G
dq
=
+K=2,4.10

-12
+k
f
=0,95
Đối với MBA dầu
6
10.5,4
≤∆
Cu
(A/m
2
)
4. Lực cơ học:
Lực hướng kính tác dụng lên một trong hai dây quấn:
)(
.
..
10.2610...).(628,0
'2
262
max
N
af
Suk
kiF
R
xn
rr
−−
==

βω

29.38)1(
5.5
100
.41,1)1(
100
.41,1
366,5/206,1.
/.
=+=+=
−
−
π
π
ee
u
k
XR
uu
n
n
)(10.78.129
03,0.50
133.84.3.29.38
10.26
3
2
2
NF

r
==
−
ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện sợi dây dẫn:

3
.
...2
XM
T
F
r
r
==
ωπ
σ
Trong đó:
163,0
1561,0.36,1
4500
.95,0.95,0.29,38.10.224,0
.
....10.244,0
66
===
−−
Aa
P
kkkM
n

rfnCu
Điều kiện:
2
/(60 mMN≤
σ
)



Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
10
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

Lập bảng các đại lượng:

β
1,2 1,4 1,6 1,8 1,88
4
β
=
X
1.0470 1.0880 1.125 1.158 1.171
2
22
β
=
X
1.0960 1.1840 1.2660 1.3410 1.3710
4
33

β
=
X
1.1480 1.2880 1.424 1.553 1.606
XXA /6,285/
1
=
275.36 264.98 256.27 248.96 246.20
22
2
.01,25. XXA =
27.499 29.707 31.764 33.646 34.398
33
1
.89,198. XXB =
231.529 259.764 287.192 313.209 323.898
22
2
.26,11. XXB =
12.505 13.509 14.445 15.301 15.643
2
21T
X.AX/AG +=
302.857 294.689 288.031 282.610 280.598
2
2
3
1G
X.BX.BG
+=

244.034 273.273 301.637 328.510 339.541
GTFe
GGG +=
546.891 567.962 589.668 611.120 620.139
3
0
.62,18 XG
=
21.38 23.98 26.51 28.92 29.90
2
1dq
X/CG
=
402.482 372.568 348.436 328.949 321.751
=
dd
G
1,03.1,03.G
dq
426.993 395.257 369.656 348.982 341.346
k
dqFe
.G
dd
1007.703 932.807 872.388 823.598 805.577
dqdqFeFe
'
td
G.k.kGC
+=

1554.594 1500.769 1462.056 1434.718 1425.716
T
G.661,1
503.046 489.478 478.419 469.415 466.073
G
G.406,2
587.146 657.495 725.739 790.395 816.936
o
G.633,4
99.034 111.111 122.843 133.972 138.544
P
o
1189.225 1258.084 1327.001 1393.782 1421.553
2
.003,0 XT
T
=
0.0033 0.0036 0.0038 0.0040 0.0041
T
G.287,3
995.5 968.6 946.8 928.9 922.3
G
G.734,2
667.19 747.13 824.68 898.15 928.31
o
G.067,78
1668.74 1872.25 2069.94 2257.45 2334.49
2
.7,3456 X
3887.1832 4199.2928 4490.1222 4756.1247 4862.5257

o
Q
7218.61 7787.31 8331.49 8840.66 9047.65
).10/(
0
SQi
ox
=
1.146 1.236 1.322 1.403 1.436
dq
G4,2/7600.91,0.10
6
=∆
2.676 2.781 2.876 2.960 2.993


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
11
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

XXAd .1612,0.
==
0.169 0.175 0.181 0.187 0.189
ddad .36,1.
12
==
0.230 0.239 0.247 0.254 0.257
βπ=
/d.l
12

0.601 0.515 0.450 0.400 0.383
C=d
12
+a
12
+2.a
2
+a
22
0.385 0.394 0.402 0.409 0.412
+Với giới hạn P
0
=1420 W
4,2
≤⇒
β
+Với giới hạn i
0
=2,0%
[ ]
4,28,1
÷∈∀⇒
β
+Trị số β =1,88 ứng với C
’
tdmin

Ta chọn giá trị β=1,88 thoả mãn tất cả các tiêu chuẩn đặt ra.
c) Các kích thước chủ yếu:
1. Đường kính trụ sắt:

)(18,088,1.1561,0
4
4
mAd
===
β
Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất: d
đm
=0,18 (Bảng 7)
Tính lại trị số β
đm
:

76,1
1561,0
18,0
4
4
=






=







=
A
d
dm
dm
β
2. Đường kính trung bình của rãnh d ầu giữa hai dây quấn:
1210112
.2.2 aaadd
dm
+++=
(2-77)
+
)(024,002,0.2,1
3
.
21
11
m
aa
ka
==
+
=
; Trong đó : k
1
=1.2 và
02,0

3
21
=
+
aa
+ a
01
=0,5 cm
+ a
12
=1 cm
cmd 8,2414,2.25,0.218
12
=+++=
3. Chiều cao dây quấn:
cm
d
l
dm
2,44
76,1
8,24.
.
12
===
π
β
π
Tiết diện thuần sắt của trụ:
)(022,0

4
18,0.
.89,0
4
.
.
4
.
..
2
22
m
d
k
d
kkT
dm
ld
dm
cdT
====
π
ππ
Điện áp một vòng dây:
)(107,8022,0.66,1.50.44,4...44,4 VTBfu
TTv
===


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9

12
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

PHẦN II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN.
I) Tính dây quấn HA.
1.Số vòng dây một pha của dây quấn HA:
W
1
=
v
t
U
U
1
Trong đó:
+U
t1
là điện áp trên một trụ của dây HA:
U
t1
= U
f1
= 230,94 (V)
+U
v
= 8,107 (V)
- Điện áp một vòng dây.
⇒ W
1
=

107,8
94,230
=28,5 ≈ 28(vòng)
Tính lại điện áp một vòng dây
U
v
=
28
94,230
= 8,24 (V)
Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là :
B
t
=
t
v
Tf
U
..44,4
=
022,0.50.44,4
24,8
= 1,68 (T)
2. Mật độ dòng điện trung bình.
Sơ bộ tính theo công thức: ∆
tb
= 0,746.k
g
.
12

.
Sd
UP
vn
10
4
( A/m
2
)
∆
tb
= 0,746 . 0,93 .
264,0.400
24,8.4500
.10
4
= 2,43 .10
6
( A/m
2
)
3. Tiết diện vòng dây sơ bộ:


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
13
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

T
'

1
=
tb
t
I
∆
1
=
tb
f
I
∆
1
=
6
10.43,2
3,909
= 374.10
-6
(m
2
) = 374 (mm
2
)
Chọn kết cấu dây quấn, dựa theo Bảng 38:
Với S = 400 KVA ; I
t
= 909,3 (A) ; U
1
= 0,4 ( KV)

T
'
1
= 374 (mm
2
)
Chọn kết cấu dây quấn hình xoắn mạch đơn dây dẫn bẹt. ( H.5) . Với ưu điểm là độ bền
cơ cao, cách điện bảo đảm, làm lạnh tốt.
hv
HÌNH 5.
4. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây:
h
v1
=
4W
l
1
1
+
- h
r1
Trong đó: + h
r1
là kích thước hướng trục của rãnh dầu giữa các bánh dây: Bảng 54a: Lấy
h
r1
= 4(mm)
+ l
1
: Chiều cao dq HA: l

1
= 44,2 cm = 0,44 (m)
+ W
1
= 28 (vòng)
h
v1
=
428
44,0
+
- 0,004 = 0,0097m = 9,7 (mm)


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
14
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

⇒ h
v1
< 16,5mm, do đó dùng dây quấn hình xoắn mạch đơn.
5. Căn cứ vào h
v1
và T
'
1
chọn dây dẫn theo Bảng 21:
- Chọn số sợi chập song song là : n
v1
= 6

- Tiết diện sợi dây: 52,1(mm
2
)
- Kích thước dây dẫn: Πb.6.
0,11.5,5
6,10.0,5
.52,1
6. Tiết diện mỗi vòng dây:
T
1
= n.v
1
. T
d1
. 10
-6
= 6 . 52,1 . 10
-6
= 312,6 . 10
-6
(m
2
)
7. Mật độ dòng điện thực:
∆
1
=
1
1
T

I
=
6
10.6,312
3,909
−
= 2,91 . 10
6
( A/m
2
) = 2,91 (MA/m
2
)
8. Chiều cao dây quấn:
Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị ba chỗ, giữa các bánh dây đều có rãnh dầu
l
1
= b’ . 10
-3
. (W
1
+ 4 ) + k. h
r1
( W
1
+ 3 ) . 10
-3
l
1
= 11. 10

-3
( 28 + 4 ) + 0,95 . 5 ( 28 + 3 ) 10
-3
= 0,5 (m)
Trong đó:
+ b’ = 11(mm)
+ W
1
= 28 (vòng)
+ h
hr
= 5 (mm)
+ k = 0,95: hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây.


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
15
hv
hr
hv
b’
a'
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

9. Bề dầy của dây quấn:
a
1
=
n
n

1v
a’ . 10
-3
=
1
6
. 5,5 . 10
-3
=33,0.10
-3
= 0,033(m)
Với dây quấn hình xoắn mạch đơn: n =1.
10. Đường kính trong của dây quấn HA:
D
'
1
= d + 2a
01
= 0,18 + 2. 0,005 = 0,19 (m)
11. Đường kính ngoài của dây quấn:
D
"
1
= D
'
1
+ 2a
1
= 0,19 + 2. 0,033 = 0,256 (m)
12. Bề mặt làm lạnh của dây quấn:

M
1
= 2.t .k .π. (D
'
1
+ a
1
) ( a
1
+ b
’
. 10
-3
) .W
1
(m
2
)
+ k : Hệ số kể đến bề mặt dây quấn bị tấm dệm che khuất lấy k = 0,75
+ t : Số trụ tác dụng: t =3
M
1
= 2.3.0,75.3,14.( 0,19 + 0,033) ( 0,033 + 11 .10
-3
) = 0,0347 (m
2
)
13. Trọng lượng đồng dây quấn HA:
G
cu1

=tπ .
2
"
1
'
1
DD
+
W
1
.T
1
γ
cu
= 28 t .
2
"
1
'
1
DD
+
W
1
.T
1
. 10
3
=28 . 3.
2

256,019,0
+
.28.312,6.10
-6
.10
3
= 163,9 (Kg)
II) Tính dây quấn CA.
1.Chọn sơ đồ điều khiển điện áp:
Đoạn dây điều chỉnh nằm ở lớp ngoài cùng, mỗi nấc điều chỉnh được bố trí thành hai
nhóm trên dưới dây quấn nối tiếp với nhau và phân bố đều trên toàn chiều cao dây quấn.
(H.7 ) . Chú ý rằng hai nhóm của đoạn dây điều chỉnh phải quấn cùng chiều với dây quấn
chính.


Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
16