Đồ án môn học Thiết kế máy điện

Đại học Bách khoa Hà Nội
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN
CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
• Công suất định mức : 400 kVA
• Điện áp định mức :15/0,4 kV đấu
Δ
/yo-11
• Tổn hao không tảI : 840 W
• Tổm hao ngắn mạch : 5750W
• Điện áp ngắn mạch : 4%
• Đặc điểm:Đặt ngoài trời,làm việc liên tục,làm lạnh bằng dầu.
NỘI DUNG TÍNH TOÁN:
• Tinhd toán kích thước chủ yếu
• Tính toán dây quấn CA,HA
• Tính toán mạch từ
• Tính toán các tham số ngắn mạch,không tải
• Tính toán nhiệt
• Bản vẽ tổng lắp ráp.

CHƯƠNG I :NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN
LỰC

Máy biến áp điện lực là thiết bị chủ yếu của công mghiệp điện lực.Theo
sự phát triển của xã hội và hiện đại hóa của đất nước,qui mô của lưới điện


CHƯƠNG 2 :TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ
YẾU

1.Tính toán các tham số cơ bản
1.Công suất trên mỗi pha của máy biến áp:
Đồ án môn học Thiết kế máy điện

Đại học Bách khoa Hà Nội
3
400
' 133,3
33
p
p
S
S == =
kVA
2.Dòng điện định mức trên một pha máy biến áp:
Dòng điện định mức phía cao áp của máy biến áp:
I
1
=
3
3
3
1
.10
400.10
26,7

Điện áp bên hạ áp của máy biến áp:
U
f2
=
94,230
3
10.4,0
3
3
2
==
U
V
4.Điện áp thử nghiệm của dây quấn máy máy biến áp.
Theo TCVN ta có điện áp thử nghiệm của máy biến áp:
Dây quấn cao áp của biến áp: Với U
1
=15 kV thì ta có U
t
=38 kV
Dây quấn hạ áp của biến áp : Với U
2
=0,4 kV ta có U
t
=5 kV
5.Kiểu dây quấn trong máy biến áp

Theo phụ lục XV ta có :
Với dây quấn cao áp điện áp U
1

Hệ số a
R
phụ thuộc vào kích thước cụ thể của máy biến áp,của dây quấn HA
và CA,do đó chỉ khi bố trí xong dât quấn mới có thể xác định chính
xác.Khoảng cách cách điện giữa dây quấn CA và HA là a
12
được chọn theo
điện áp thử nghiệm của cuộn CA.
Tra theo bảng XIV-2 TKMĐ ta có:
Công
suất
MBA
S
p

kVA
Điện áp
thử U
t

của cuộn
CA kV
Cuộn CA đến
gông,cm
Giữa cuộn CA
với HA,cm
Giữa hai cuộn
CA,cm
Đầu
thừa,cm

Thay ta có:

4
4
12
' 0,58. 133,3 1,97
3
p
aa
kS
+
== =
cm
Vậy ta có:
a
R
=2+1,97=3,97 cm
Điện áp ngắn mạch tác dụng:
5750
.100 1, 43
10 10.400
n
nr
P
P
u
S
== =
%
Đồ án môn học Thiết kế máy điện

d
.k
C
=0,95.0,926=0,88
Chọn các bậc của gông là 7.Theo phần phụ lục XVII-2 TKMĐ ta có: Hệ
số của gông k
G
=1,02.Trông đó k
G
là tỉ số thiết diện giữa gông và trụ.Vì
vậy ta có mật độ từ cảm trong gông B
G
=B
T
/1,02=1,75/1.02=1,029 T.
Đồ án môn học Thiết kế máy điện

Đại học Bách khoa Hà Nội
6
Số khe hở trong mạch từ gồm 4 rãnh chéo ở 4 góc và 3 rãnh vuông ở trụ
giữa.Mật độ từ thông trong rãnh vuông góc là:
B"
R
=B
T
= 1,75 T
Từ thông trong rãnh chéo là:
B'
K
=

Theo bảng 13.7 ta có hệ số tổn hao phụ k
f
=0,91 khi ngắn mạch.Theo
bảng 13.5 và 13.6 ta có được hằng số đối với dây đồng là a=1,4 và b=
0,28.Ta lấy hệ số k
R
=0,95 là hệ số ép chặt.
Hệ số
β
= 1,8 – 2,4.
*Ta tiến hành tính toán các hệ số cơ bản :
Hệ số A:
A=16.
4
4
222
2
'
133, 3.3, 97.0, 95
16. 16,51
50.3, 74.1,75 .0,88
PRR
nx T l
Sak
fU B k
==

Hệ số A
1
:

2,4.10 . . . .( ) 2, 4.10 .0,88.1, 02.16,51 .(1, 4 0,28 0,411) 202,72
G
BkkAabc
−−
=++= ++=
B
2
=
22 2 2
11222
2,4.10 . . . .( ) 2,4.10 .0,88.1, 02.16,51 .(2, 7 3, 0) 33, 47
G
kk A a a
−−
+= +=
kg
C
1
=
=
22
2
2
...
.
AuBKk
aS
K
nr
T

MPa
Trong công thức trên thì:
=+=
−
)1(
100
.41,1
.
nx
nr
u
u
n
n
e
u
k
π

.1,43
3,74
100
1, 41. .(1 ) 45,86
4
e
π
−
+=

B=

2265,98
.. . .2,21.1,060,22
33466,13
Fe Cu cd
C
kk
D
==
Ta có đẳng thức :
x
5
+Bx
4
-Cx-D=x
5
+0,328.x
4
-0,554x-0,22
Theo phương trình trên ta có
90,1
min
=
β

Trọng lượng tôn Silic của các góc gông:
G
g
=0,493.10
-2
.k

=
=0,785.0,88.16,51
2
.x
2
=188,3x
2

Thiết diện khe hở vuông góc :
S”
K
=S
T
=188,3.x
2

Thiết diện khe hở chéo:
S’
K
=S
T
.
2
=188,3.
2
.x
2
=
=266,3.x
2


Đồ án môn học Thiết kế máy điện

Đại học Bách khoa Hà Nội
9

1.8 2 2.2 2.4 2.153
x=
1.158292185 1.18920712 1.217883286 1.24466595 1.211326

x
2

1
x
3
=202.72.x
3

315.0293204 340.933043 366.1960101 390.890422 360.3127
B
2
x
2
=33.47.x
2

44.90471712 47.3337279 49.64403267 51.851501 49.11088
G
G
= B
1
x
3
+ B
2
x
2

359.9340376 388.266771 415.8400428 442.741923 409.4236
G
Fe
=G

2i
0x
=Q
0
/10S
P

1.165913975 1.24139126 1.31528509 1.38773773 1.298054
G
dq
=C
1
/x
2

474.3818214 450.038111 429.0945025 410.826708 433.7528
G
Cu
=1,66G
dq

787.4738236 747.063264 712.2968741 681.972336 720.0296
k
Cùe
G
Cu
=2,21G

12
/

46.70360216 43.1551132 40.17794745 37.6397149 40.83398
2a
2
=bd
5.354553114 5.49746665 5.630030853 5.75384177 5.599717
C=d
12
+a
12
+2a
2
+a
22

37.82731868 38.6847999 39.48018512 40.2230506 39.2983
cp
∂
π
β
β
2

2

Đường kính trung bình của lõi sắt:

d
12
=a.A.x=1,4.16,51.1,211=28 cm
Chiều cao dây quấn của máy biến áp:
L =
12
.28
2,153
d
π
π
β
=
=40,85 cm
Chiều cao của trụ lõi sắt:
l
T
=l +2.l
0
=40,83+2.3=43,13 cm
Khoảng cách giữa các trụ và lõi sắt :
C =

d
12
+a

2

Ứng suất trong dây quấn cho phép của máy biến áp:
Đồ án môn học Thiết kế máy điện

Đại học Bách khoa Hà Nội
11
cp
∂
= M.x
3
=16,28 Mpa
Tổn hao không tảI trong máy biến áp thiết kế :
P
0
= 751 W
Dòng tổn hao không tải:
i
0
%=

Q
0
/10S
P
=1,298 %
1.
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP
:
Số vòng dây quấn hạ áp:

Thiết diện của dây quấn hạ áp tính toán:
S’
dq2
=I
2
/J
2
=230,94/3,66 = 63,1 mm
2

Chọn dây quấn của máy biến áp là dây quấn xoắn ốc kép một lớp.Chọn
khoảng cách rãnh dầu trong máy biến áp h
r
=0,5 cm.
Chọn số đệm dọc theo chi vi của dây quấn của cuộn dây của cuộn hạ áp là
12 chiếc.Chiều rộng tấm đệm là 4 cm.
Chiều cao hướng trục của dây quấn hạ áp :
h
v2
=
2
40,85
0,5 1, 28
1221
r
l
h
w
−= − =
++

2'( 1) ( 1)
r
lbw khw w
σ
=++ ++

Trong công thức trên:
l
2
: Chiều cao thực tế của cuộn hạ áp
b’ : Chiều rộng của một sợi dây quấn
w
2
: Số vòng dây cuộn hạ áp
k : Hệ số khi kể đến sự co ngót của dây quấn khi ép chặt để
sây khô.thông thường k=0,94-0,96,ta lấy k=0,95
h
r2
: Chiều cao rãnh dầu làm mát

σ
: Chiều cao cách điện giữa hai mạch
σ
=0,1-0,15.Ta lấy
σ
=0,1.
Ta tiến hành bố trí cuộn dây hạ áp có chiều cao tương đương như cuộn cao
áp.Do vậy thì số rãnh thông dầu của máy biến áp phảI chọn sao cho thỏa
mãn được điều kiện về chiều cao.Để đơn giản trong thiết kế và lắp đặt ta
chọn tất cả các rãnh thông dầu đều có kích thước bằng nhau.Ta có phương

Đường kính trong của dây quấn hạ áp:
D’
2
= d+2a
01
= 20+2.1,5 = 23 cm
Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp:
D”
2
= D’
2
+2.a
2
= 23+2.3 = 29 cm
Đường kính trung bình của dẩ quấn hạ áp:
D
tb2
= (D’
2
+D”
2
)/2 = (23+29)/2 =26 cm
Suất tản nhiệt trên bề mặt dây quấn hạ áp :
2
2
31
1,07.
(' )
bf
Jwk


Trọng lượng dây đồng trong dây quấn hạ áp:
5
22222
28. . . . .10
dq tb
GaDwS
−
=

Thay số ta có :