TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN – TẠI CHỨC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MÁY
BIẾN ÁP BA PHA DẦU
SVTH: NGUYỄN THANH TÙNG
LỚP: ĐIỆN 1K1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Máy điện là một loại hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên
quan
với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí.
Mạch điện
gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng bộ phận
mang chúng. Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến
đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều có
điện áp
khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường
để sinh ra sức điện động cảm ứng trong dây quán thực hiện bằng phương pháp
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
điện. Mặt khác, máy biến áp nó còn có vai trong quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân như trong công nghiệp, nôn nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển….
Nên việc tính toán không khỏi thiếu sót. Mong các thầy, cô
cho nhận xét

thiết bị giảm điện áp xuống.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 một 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 tải hoặc phân phối năng lượng chứ không
chuyển hóa năng lượng.Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
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 đápứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà. Hiện
nay chúng ta đãsản 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 cảmứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệthống 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 .
+ U1 : Điện áp sơ cấp .
+ I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp .

Khoa Điện – Tại chức
Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức. Công
suất địnhmức kí hiệu là Sđm , đơn vị là VA, KVA .
Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :
I
U
I
US
đm
đm
đm
đmđm
1
1
2
2
..
==

Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :
I
U
I
US
đm
đm
đm
đmđm
1
1

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 hang trăm hàng nghìn km Điện năng có đặc
điểm 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 hệ 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 tăng 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:
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
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1

• Tần số 50Hz
• Tổn hao không tải 5000 W
• Tổn hao ngắn mạch 20000 W
• Điện áp ngắn mạch 6%
• Dòng điện không tải 5%
• Tổ nối dây Y/Y-12
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
12
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
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
=
3
S
=
3
2500
=833,33 (KVA)
Dung lượng 1 trụ:
S
tr
=
3

.3

4,0.3
2500
=3608,44(A)
3. Dòng điện pha định mức.
- Phía cao áp nối Y: I
f1
= I
1
= 41,24 (A)
- Phía hạ áp nối Y: I
f2
= I
2
=3608,44(A)
4. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp nối Y:
U
f1
=
3
1
U
=
3
3500
=20,21(KV)
- Phía hạ áp nối Y:
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1

1
+ Δ
2
= K.
t
S

Chọn K = 2 ⇒ Δ
1
+ Δ
2
= 2
33,833
=10,75 (cm)
* Chiều rộng quy đổi từ trường tản.
bc = Δ +
3
21
∆+∆
=18+3,58=21,58(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
1n
%=
đm
s

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 lượng 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 Kg = 1,03
⇒ B
g
=
03,1
65,1
=1,6T
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
15
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
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.
Suất tổn hao trụ và gông.Tra bảng 44- 4 TL1Có:
P
t

= 0,95
Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số
hình dáng β = π.Ds/lv: 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
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
16
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
- 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 chỉ 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 , nhưng lúc đó sẽ làm cho mật độ dòng
điện và lực điệntừ 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
4
22
edtKfUxB
SbcKr

2
= 3,6. 10
2
−
.d.A
2
.Kp = 3,6.10
2
−
.4,5.32
2
.0,93 = 154 (Kg)
B
2
= 2,4 .10
2
−
.KG.kp.A
2
(Δ + c)
= 2,4.10
2
−
.1,03.0,93.32
2
(1,8 + 2,2) = 94 (Kg)
C
1
= K
dq

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
L
v
=
β
π
s
D
=
2
532.14,3
=835,2(mm)
Chọn 84 cm
* Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép
S
t
=K
ld
.

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.
+ 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
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
21
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
+ Tính toán tính năng của MBA.
II. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP
1. Có B
t

2
=
35
400
=11,5(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
=
2
2
δ
f
I
=
833,1
44,3608
=1968,6(mm
2
)
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
22
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
7. Dựa vào bảng 44 -10 TL1

Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp ± 2 x 5% = 10% 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 điện 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
d
=
100
1
U
10=
100
20210
10=2021(V)
2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh
W
d
=
v
d
U
U
3
=
35.3
2021
=34(vong)

.W
th
.U
v
=
3
.51 x 35 = 3091 (V)
6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U1, do vậy
ta có điện áp dây quấn cơ sở
U
cs
= U
1
– U
th
= 20210 – 3946 = 17119 (V)
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
25
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
7. Số vòng dây quấn cơ sở:
W
cs
=
v
cs
U
U
3
=

=
6,1
24,41
=25,8(mm
2
)
2. Mật độ dòng điện thực tế
1
δ
=1,6A/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 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.
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
Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
26
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Khoa Điện – Tại chức
Lớp dây bọc của dây quấn điều chỉnh thô.
1. Chiều cao của dây quấn điều chỉnh tinh
0,5 l
v

Nguyễn Thanh Tùng - Điện 1K1
27