Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368
Lời nói đầu
Ngày nay, với sự phát triển của nền công nghiệp nớc nhà. Nghành sản
xuất điện lực có vai trò vô cùng quan trọng, bởi vì điện không chỉ đi vào sản
xuất công nghiệp mà còn đi vào hầu hết các lĩnh vực khác nữa của xã hội.
Để đáp ứng nhu cầu điện khí hoá toàn quốc, đa điện đến mọi nơi với
chất lợng điện tốt nhất thì việc sử dụng các máy biến áp điện lực có chất lợng
tốt là rất cần thiết.
Ngày nay, chúng ta đang có khả năng rất lớn có thể tự sản xuất đợc các
máy biến điện áp có công suất vừa và lớn. Chất lợng sản phẩm cao, đạt tiêu
chuẩn trong nớc và quốc tế.
Để có đợc những sản phẩm nh vậy, trớc hết cần phải có sự chuẩn bị tốt
nhất ở khâu thiết kế sản phẩm. Khẳng định thiết kế là khâu trọng yếu, quyết
định tới chất lợng sản phẩm.Vì vậy, đòi hỏi ngời thiết kế ngày càng phải có
trình độ cao hơn, có nhiều kiến thức chuyên môn và kiến thức thực tế về công
nghệ chế tạo.
Nhiệm vụ của tập đồ án này là thiết kế một máy biến áp điện lực
ngâm dầu công suất 1600 kVA.
Vì trình độ, kinh nghiệm và thời gian có hạn, trong bài thiết kế này chắc
không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong thầy giáo chỉ bảo , giúp đỡ để em hoàn
thành bài đồ án đợc tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TriệuViệt Linh đã hớng dẫn, chỉ
bảo, giúp đỡ em hoàn thành bài đồ án này.

Nguyễn trờng giang Lớp TBĐ - ĐT - 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Đ 1.Tính toán các kích thớc
chủ yếu của máy biến áp
I.Tính toán các đại lợng điện cơ bản:
1.Công suất mỗi pha : S
f

35000.3
10.1600
.3
10.
3
1
3
A
U
S
==
(1-3)
Dòng điện dây phía hạ áp : I
2
=
)(2310
400.3
10.1600
.3
10.
3
2
3
A
U
S
==
(1-4)
4.Dòng điện pha : Do các cuộn dây nối Y/yo nên dòng điện pha có trị số bằng
dòng điện dây:

Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng :
u
nr%
=
(%)1
1600.10
16000
.10
10..
10..
.100.
.
3
3
===


S
P
Im
Im
U
rI
n
f
f
ù
nf
(1-7)
Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng :

Dựa vào Bảng 4 TL1, chọn số bậc thang trong trụ là 8. Hệ số chêm kín
k
c
= 0,93.
Nguyễn trờng giang 1 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
9.Chọn tôn silic, cách điện của chúng và cờng độ từ cảm trong trụ và gông:
Theo Bảng 8 TL1, chọn loại tôn silic cán lạnh M4X , dày 0,28 mm .
Chọn từ cảm trong trụ B
t
=1,62T.
Chọn hệ số điền đầy rãnh k
đ
= 0,928 bảng 13.2 TL[2]
Hệ số lợi dụng lõi sắt : k
ld
= k
c
.k
d
= 0,93.0,928 = 0,86
Từ cảm trong gông: B
g
= 1,62/1,02 = 1,585 T.
Từ cảm khe hở không khí ở mối nối thẳng : B
"
k
= B
t
=1,62 T, ở mối

'
k
= 1900
VA/kg.
Ghép nối giữa trụ và gông : chọn dùng kiểu mối nối ghép nghiêng ở 4
góc:
Lợt 1 Lợt 2

Hình1: Thứ tự ghép lõi sắt 3 pha.
Chọn dùng sơn cách điện loại 302 của Nga, vì loại sơn này phù hợp với
đặc điểm khí hậu ở nớc ta.Lớp phủ dày 0,02mm.
10.Chiều rộng qui đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp:
Căn cứ vào giá trị điện áp thử CA U
th1
=80kV, theo bảng 19 (tài liệu [1]), ta có:
a
12
= 2,7mm ;
12
= 5mm a ; a
22
=30mm;
mml 75
02
=
Trong rãnh a
12
đặt ống cách điện dày
12
Trong công thức (a

+ a
2
)/3 = 27+25=52(mm)
11Tính toán các kích thớc chủ yếu của máy biến áp:
*)Trớc tiên ta xác định sơ đồ các kích thớc chủ yếu của máy biến áp nh
hình vẽ 2. Các kích thớc chủ yếu của máy biến áp đó là : đờng kính trụ của lõi
Nguyễn trờng giang 2 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
sắt d,chiều cao dây quấn l và đờng kính trung bình của dây quấn cao áp và hạ
áp
12
d
Sau khi xác định đợc các kích thớc chủ yếu thì hình dạng,thể tích và các
kích thớc nh chiều cao trụ sắt, khoảng cách C giữa các trụ cũng đợc xác định.
Trong tính toán máy biến áp, thờng dùng một tham số trung gian gọi là
tỷ số kích thớc cơ bản.Thực chất là tỷ số giữa chiều dài trung bình một vòng
dây của hai dây quấn cao áp (CA) và hạ áp (HA) với chiều cao của dây quấn đó.
đợc tính theo công thức : = d
12
/ l = l
tb12
/ l .Tham số có ảnh hởng rất lớn Hình 2.Sơ đồ các kích thớc chủ yếu của máy biến áp.
tới các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy biến áp :
Về mặt kinh tế: với các máy biến áp có cùng công suất, điện áp , tham số
kỹ thuật thì khi nhỏ, d
12
sẽ giảm, I tăng, máy gầy và cao, trọng lợng sắt giảm,

......9,7

=
v
rr
U
kawIf

,% (1-9)
trong đó : I - dòng điện pha, A
Nguyễn trờng giang 3 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
w số vòng dây mỗi pha.
- tỷ số kích thớc cơ bản .
a
r
= a
12
+ (a
1
+ a
2
)/3 một khoảng cách phụ thuộc vào kích th-
ớc hình học của dây quấn HA và CA, a
r
= 5,2cm
k
r
hệ số Rogovski qui từ trờng tản thực tế về từ trờng lý tởng.
Lấy k

.507,0
ldtnx
rr
kBuf
kaS
d

=
,m (1-10)
trong đó : S = U.I.10
-3
- công suất mỗi trụ của máy biến áp, kVA.
Trong công thức (1-10 ta thấy có 3 nhóm đại lợng :
Những đại lợng cho trớc hoặc do tiêu chuẩn đề ra: S, f, u
nx
.
Những đại lợng phải chọn trong quá trình tính toán: B
t
, k
ld
, .
Những đại lợng đợc xác định trong quá trình tính toán: a
r
, k
r
.
Ta thấy cả 3 nhóm đại lợng trên đều đã đợc xác định trong các mục trớc. Nh
vậy trong công thức (1-10có thể coi d là hàm số của , và có thể viết :
d = A.x (1-11)
trong đó :

) = t.
4
.
2
d

.k
ld
.
Fe
.(


12
.d
+ 2.l
o
).10
-8
,kg (1-13)
Trong đó : t số trụ tác dụng, t =3
l
o
khoảng cách từ dây quấn đến gông.Tra phụ lục
XIV([2]), chọn l
o
= 75m.
d
12
-đờng kính trung bình của hai cuộn dây CA và HA.

.k
ld
= 5,66.10
-2
.1,4.23,4
3
.0,86 = 873,2 (kg)
Nguyễn trờng giang 4 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
A
2
=3,6.10
-2
.A
2
.k
ld
.l
o
=3,6.10
-2
.23,4
2
.0,86.7,5= 127,1 (kg)
Trọng lợng sắt gông:
G
g
= B
1
.x

-2
.k
g
.k
ld
.A
2
.(a
12
+ a
22
)
= 2,40.10
-2
.1,02.0,86.23,4
2
.(2,7+3,0)=65,7 ,kg (1-17)
Trọng lợng kim loại dây quấn:

G
dq
= C
1
/ x
2
,kg (1-18)
Trong đó:
C
1
=

Fe
.(G
t
+G
g
) + c
dq
.k.G
dq
(1-20)
Trong đó :
c
Fe
,c
dq
tơng ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1 kg kim loại làm dây quấn. Còn k
là hệ số tăng trọng lợng của dây quấn do cách điện, đối với dây đồng k= 1,02
Thông thờng để dễ so sánh các phơng án, ngời ta biểu diễn giá thành theo đơn
vị qui ớc với cách chọn giá thành 1 kg sắt làm đơn vị, nh vậy giá thành vật liệu
tác dụng của máy biến áp sẽ là:

C
td
= C
td
/ c
Fe
= (G
t
+G

+
=
+
B
BA
)06,1(..
3
2
;516,0
564.3
2,873
.3
1
1
1
1
=====
CDCD
KKK
B
C
D
B
A
C
FECU
21,206,1.21,2.
564
6,797
.

t
.G
t
+ p
g
.G
g
) ,W (1-22)
Trong đó :
p
t
, p
g
là suất tổn hao trong trụ và gông, w/kg
k
f
là hệ số phụ, chủ yếu kể đến các đặc điểm làm lõi sắt.
ở đây lấy k
f
= 1,25 với tôn cán lạnh.
Nguyễn trờng giang 5 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Công suất từ hoá :
Q
o
= k
f
.( Q
c
+ Q

g

q
t
,q
g
là suất từ hoá tring trụ và gông(VA/kg),xác định theo bảng
50(TKMBAĐL-Phan Tử Thụ)
Q
f
là công suất từ hoá phụ đối với góc có mối nối thẳng:
Q
f
= 40.q
t
.G
o
,VA (1-25)
G
o
là trọng lợng của một góc,với gông tiết diện chữ nhật:
G
o
= 0,493.10
-2
.k
g
.k
ld
.A

là suất từ hoá ở khe hở đối với B
t
,(VA/m
2
)
S
k
là diện tích tiết diện tác dụng ở khe nối.Nếu nối thẳng thì :
S
k
= S
t
= 0,785.k
ld
.A
2
.x
2
(m
2
) (1-28)
S
k
= 0,875.0,86.
=
22
.4,23 x
369,7
2
.x

, % (1-30)
Mật độ dòng điện trong dây quấn:
J=
dqCu
nf
GK
Pk
.
.
, A/mm
2
(1-31)
trong đó : K
Cu
= 2,4
đối với dây đồng, mật độ dòng điện cho phép là J
cp
4,5 A/mm
2
. Do đó mật độ
dòng điện tính ra theo công thức (1-31phải bé hơn trị số cho phép, nếu không
thì phải chon lại dây quấn.
Từ các công thức đã lập ở trên ta tiến hành tính toán tìm trị số *, kết quả tính
toán cho trong bảng sau:
1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 2.0500
X=
4

1.0466 1.1583 1.2447 1.3161 1.3774 1.1966
X

J(a/mm~2) 2.8865 3.1945 3.4327 3.6296 3.7989 3.3001
Ungsuat 16.5101 22.3778 27.7665 32.8249 37.6348 24.6705
d=A*x 24.4913 27.1040 29.1252 30.7961 32.2323 27.9998
d12 34.2878 37.9457 40.7753 43.1146 45.1252 39.1997
L 89.7625 66.2257 53.3731 45.1482 39.3780 60.0711
2*a2 6.8576 7.5891 8.1551 8.6229 9.0250 7.8399
C 46.8453 51.2348 54.6303 57.4375 59.8503 52.7396
Từ bảng ,giá thấp nhất
min

=1,99 thuộc đoạn [1,8;2,4] tơng ứng với lõi sắt
d=27,1040(cm) đến 29,1252 .Trong khoảng đó tất cả các tham số đều thoả mãn
yêu cầu
Chọn d=28(cm)

(chuẩn)=
197,105,2
1040,27
28
8,1*
4
4
4
===







12
cm
d
==



.
Chiều cao trụ
t
l
=l+2.
)(1,755,7.21,60
0
cml
=+=
Khoảng cách giữa các trụ lõi sắt
75,520,328.28,07,221,39.
221212
=+++=+++=
adbadC
(cm)
Khối lợng dây quấn
dq
G
=557,068(kg)
Khối lợng sắt
)(06,1972 kgG
fe
=

.u
nr
/u
nx
) = 1.41.
6
100
.(1+e
-

.1/5,916
) = 37,3
M = 0,2453.10
-4
.k
n
.k
f
.k
r
.
Aa
P
n
.
=0,2453.10
-4
.37,3.0,91.0,95.
4,1.4,23
16000

v
= 4,44.f.B
t
.S
t
= 4,44.50.1,62.529,3=19,04 V

Nguyễn trờng giang 8 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
Đ2.Tính toán dây quấn máy biến áp
I.Tính toán dây quấn hạ áp :

1.Số vòng dây một pha của dây quấn HA:
w
1
= U
1t
/u
v
= U
1f
/u
v
= 231/19,04 = 12,13 vòng
lấy w
1
= 12 vòng
2.Điện áp thực một vòng dây: u
v
= U

12
==
dSp
uP
k
vn
f
(A/mm
2
)
5.Tiết diện vòng dây sơ bộ: S
1
=I
f1
/J
tb
=2310/3,44 672 mm
2
6.Chọn dây,cách điện
Chọn dây xoắn ốc kép ,khoảng cách rãnh dầu lấy sơ bộ la h
r
=0,6 cm.Số đệm
chin theo chu vi dây quấn là 12 ,Chiều rộng tấm đêm là 4 cm .
Chọn 12 dây PB có tiết diện :
52,58
25,513
75,45,12
ì
ì
ì

.S
đ1
=12.58,52=702,24 (mm
2
)
10.Mật độ dòng điện thực trong dây quấn HA:
J
1
= I
1f
/S
1
= 2310/702,24 = 3,29 (A/mm
2
)
11.Chiều cao tính toán của dây quấn HA:
Bố trí 14 rãnh dầu ngang ở giữa dây quấn rộng 1,2 (cm) ;Các rãnh còn laị
rộng 1(cm);

[ ]
cmwhkwbl
r
2,600,1).14112.2(2,1.1495,0)112.(3,1.2)1.2(.)1(.2
111
=++++=+++

=
12.Bề dày của dây quấn HA:
a
1


Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
14.Đờng kính ngoài của dây quấn HA:
D
1
=D
1
+ 2.a
1
= 31 + 2.3,15 = 37,3 (cm)
15.Đờng kinh trung bình:
D
1tb
= D
1
+ D
1
=(31+37,3)/2 = 34,15 (cm)
II.Tính dây quấn cao áp (CA):
1.Số vòng dây của dây quấn cao áp với điện áp định mức:
w
2đm
= w
1
.
1050
231
20207
.12
1

2
= w
2đm
+ 2.w
đc
= 1050 + 2.27 = 1104 vòng
Cấp +2,5%: w
2
= w
2đm
+ w
đc
= 1050 + 27 = 35875 vòng
Cấp +0%(U
đm
): w
2
= w
2đm
= 1050 vòng
Cấp 2,5%:w
2
= w
2đm
- w
đc
= 1050 - 27 = 1023 vòng
Cấp - 5%: w
2
= w

Dùng dây xoắn liên tục với loại
)(265,8*
9,61,2
4,66,1
1
2
mmPB
ì
ì
ìì
7.Chiều dày cách điện giữa các bánh dây theo chiều hớng trục:
Hai bánh dây trên và dới của mỗi pha tăng cờng cách điện 6 mm
Chiều cao rãnh điều chỉnh h
đc
= 12mm
Chiều cao rãnh dầu ngang h
r
= 5mm.
Chọn chiều dày cách điện giữa các lớp : 2ì 0,5 mm, tức là dùng 2 tấm
cách điện có chiều dày mỗi tấm là 0,5 mm ghép lại. Vật liệu cách điện làm
bằng giấy điện thoại.
Chiều dày cách điện rãnh dầu ngang :
đ
= 1 mm
Chiều dày cách điện giữa các bánh dây theo chiều hớng trục:
Chiều cao 1 bánh dây 0,69(cm)=
b

8.Mật độ dòng ở cao áp thực tế
)/(19,3

b2
=60 (bánh)
Nguyễn trờng giang 10 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực ngâm dầu
10.Tổng số vòng dây trong các bánh :
48 bánh cơ bản .Mỗi bánh 20 vòng
8 bánh điều chỉnh điện áp .Mỗi bánh 13,5 vòng
4 bánh cách điện tăng cờng .Mỗi bánh 9 vòng
Tổng 60 bánh

=
1104
vòng
11.Chiều cao dây quấn cao áp :

[ ]

=+++++=+=
)(2,6026.5,028.1,02,14.60,095,04.79,056.69,0.
2
cmhhhl
rb
12.Chiều rộng dây quấn cao áp :
a
2
=20.2,1=40,2(mm)=4,2(cm)
13.Chọn các khoảng cách cách điện :
U
)(80 kv
t

'
12
cmaDD
=+=+=

16.Khoảng cách giữa các trụ :

)(3,5431,51
22
cmaDC
=+=+

=
Lấy C=54,5(cm)
Trọng lợng các cuộn dây quấn sẽ trình bày trong phần tính toán ngắn mạch
Bảng 2.Bố trí cụ thể các bánh dây :
Số liệu Ký hiệu qui ớc các bánh dây Tổng
hợp
C Đ T
Tên các bánh dây Chính điều
chỉnh
Tăng c-
ờng cách
điện
Số bánh trên trụ 48 8 4 60
Số vòng 1 bánh 20 13,5 9
Số vòng toàn bộ 960 108 36 1104
Kích thớc dây dẫn(mm)
- Không có cách điện
- Có cách điện

2
(cm) 51,1 48,58 46,48 51,1

Nguyễn trờng giang 11 Lớp TBĐ - ĐT 1.K45
2rãnh rộng
0,6 cm
13rãnh
rộng 0,5 cm
cdcmccm
13 rãnh
rộng 0,5 cm
2 rãnh rộng
0,6 cm
2T 24C
4Đ 4Đ
24C 2T
h
cđ
=