Thiết kế máy biến áp

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 . Khuynh hướng phát triển của ngành chế tạo Mba điện lực hiện naylà 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 lí , tăng trình độ công nghệ... Qua bản 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 10.10.2001 Sinh viên Phần I : Tính toán các kích thước chủ yếu 1.1 Các đại lượng điện cơ bản của Mba 1.1.1 Công suất mỗi pha của mba: S===133,33 (KVA) 1.1.2 Công suất mỗi trụ: S’===133,33 (KVA) 1.1.3 Dòng điện dây định mức: -Phía CA: = -Phía HA: = 1.1.4 Dòng điện pha định mức: -Phía CA: đấu Y (A) -Phía HA: đấu Y If1=I1= 577,36 (A) 1.1.5 Điện áp pha: Cả CA và HA đấu Y: = 1.1.6 Các thành phần điện áp ngắn mạch: Thành phần tác dụng: Thành phần phản kháng: 1.1.7 Điện áp thử của các dây quấn: Phía CA: (KV) Phía HA: (KV) ( Bảng 2) Chọn các số liệu xuất phát và thiết kế sơ bộ lõi thép: Lõi sắt : 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 Theo bảng 4 với các tấm lá tôn có ép chọn số bậc là 6 Vật liệu lõi sắt : dùng tôn silic mã hiệu 3404 có chiều dày : 0,35 mm-Bảng8 Để ép trụ ta dùng nêm gỗ suốt giữa ống giấy Bakêlit với trụ hay với cuộn dây hạ áp Để ép gông ta dùng xà ép với bu lông xiết ra ngoài gông 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 . 1.2.2 Chọn tôn silic và cường độ từ cảm trong trụ Chọn tôn silic cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35mm ta chọn BT=1,6T 1.2.3 Các hệ số và suất tổn hao, suất từ hoá trong trụ và gông. 1/ Hệ số dầy: Tra Bảng 10 : kđ = 0,92 2/ Hệ số chêm kín Bảng 4: kc=0,884 3/ Hệ số lợi dụng lõi thép: kld=kc.kđ = 0,884.0,92=0,813 4/ Hệ số tăng cường tiết diện gông: ( Bảng 6) kg=Tg:Tt=1,015 Từ cảm trong gông BG=BT/kg=1,6/1,015=1,576 5/ Hệ số quy đổi từ trường tản: kR=0,95 6/ Từ cảm khe hở không khí giữa trụ và gông: ghép chéo= 7/ Suất tổn hao thép (Bảng 45 ) Trong trụ pT= 1,295(W/kg) Trong gông p=1,251(W/kg) 8/ Suất từ hoá ( Bảng50) Trong trụ q=1,775 (W/Kg) Trong gông q=1,675(W/Kg) 1.2.4 Chọn cách điện : ( Bảng 18,19) 1. Cách điện giữa trụ và dây quấn HA: a01= 15 (mm) 2. Cách điện giữa dây quấn HA và CA: a12=27 (mm) 3.cách điện giữa dây quấn CA và CA: a22=30 (mm) 4. cách điện giữa dây quấn CA đến gông : l02=75 (mm) 5.bề dầy ống cách điện CA và HA : d12=5 (mm) 6.Tấm chắn giữ các pha : d22=3 (mm) 7.Đầu thừa ống cách điện: lđ2=50 (mm) 8. Chiều rộng quy đổi từ trường tản: aR=a12+1/3(a1+a2) trong đó (Bảng 12) k=0,59 aR=0,027+0,019=0,047(m) 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) 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: d12 Tính hệ số kích thước cơ bản b: Hệ số b biểu diễn quan hệ giữa đường kính trung bình d12 với chiều cao dây quấn l. 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 b tối ưu . Công suất trên một trụ : S’=U.I Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch : Trong đó : . I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA . f =50Hz tần số lưới điện .kr=0,95 hệ số Rogovski .aR=0,047 m chiều rộng quy đổi từ trường tản .uv=4,44.f.BT.TT Điện áp trên một vòng dây .TT=klđpd2/4 Tiết diện trụ Rút ra: Trong biểu thức trên chỉ có b thay đổi trong một phạm vi rộng quyết định tới sự thay đổi đường kính d Đặt A= Để tìm được b tối ưu, trước hết ta xác định trọng lượng tác dụng của MBA a. Trọng lượng tác dụng của lõi sắt: Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông Trọng lượng sắt của trụ : Trong đó : +Số trụ tác dụng : t=3 +Tỉ trọng sắt g +Đường kính trung bình giữa 2 dây quấn : d =a.d Hệ số : a=1,4 (Bảng13) +Khoảng cách giữa cuộn dây và gông : l= 0,075 (m) d =A.X ; d12=a.A.X ; b=X ; (2-42) Trong đó : Thay số : Trọng lượng sắt gông: Để cho đơn giản ta giả thiết gông có tiết diện chữ nhật : Trong đó : +Khoảng cách giữa hai trụ : C= +Chiều dày cuộn CA: a=b.d/2 +Trị số b (Bảng 14) : b = 0,32 +Khoảng cách cách điện : a12= 0,027(m) ; a22= 0,03(m) +d =a.A.X +Hệ số tăng cường gông : k=1.015 Thay vào : (2-48) với: Thay số : Trọng lượng tác dụng của lõi sắt MBA : b. Trọng lượng dây quấn đồng : (2-53) Trong đó : .K là hằng số phụ thuộc điện trở suất của dâyquấn : K=2,4.10-12 +mật độ dòng điện : +kf : hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách. Chọn kf=0,94 (Bảng 15) Thay d12=a.A.X, uv=4,447.BT.TT ; TT= vào ( 2-53) : . Trong đó : Với tần số f=50Hz : với dây đồng : Kdq=2,46.10-2 Khi tính cả trọng lượng cách điện của dây quấn và phần dây quấn tăng thêm dùng để điều chỉnh điện áp ở cuôn CA thì trọng lượng toàn bộ dây quấn phải nhân thêm hệ số k=1,06 Giá thành vật liệu td: Trong đó CFe và Cdq tương ứng là giá 1kg sắt làm lõi và 1kg kim loại đồng làm dây quấn đã kể đến các chi phí về chế tạo lõi sắt và dây quấn cũng như các phế liệu không dùng được . Thường biểu diển giá thành theo đơn vị quy ước với cách chọn giá thành 1kg sắt làm đơn vị. (2-59) Trong đó: (Bảng 16) Đạo hàm CT 2-59 và cho triệt tiêu: Để xác định trị số X tương ứng với giá thành vật liệu tác dụng cực tiểu từ phương trình: (2-60) Thayvào (2-60): X5+ 0,320.X4- 0,509.X- 1,924=0 Giải phương trình trên bằng phương pháp dò ta được : X=1,21 Tương ứng với trị số So sánh với phạm vi trị số cho trong Bảng 17 Để chọn được còn phải căn cứ vào những tham số kĩ thuật của mba thiết kế: 1. Tổn hao không tải: Trong đó: + pt ; pg suất tổn hao trong trụ và gông (bảng 45) Pt = 1,295 (w/kg) ; pg=1,251(w/kg) + k’f : hệ số phụ, (Bảng 43) ; k’f=1,25 Gt,Gg;theo biểu thức (2-42) và (2-48) 2. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải Với Q là công suất từ hoá, gần đúng tính bởi công thức : Trong đó: +: hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy +Qc : công suất tổn hao chung của trụ và gông: Qc=qt.Gt+ qg.Gg (VA) (2-64) qt ;qg là suất tổn hao của trụ và gông: Bảng 50 qt=1,775 (VA/kg) qg=1,675 (VA/kg) +Qf: công suất từ hoá phụ đối với “góc” Qf = 40 qt.G0 =(VA) 40 .1,775. G0 =71. G0 G0 là trọng lượng của một góc +: công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép (VA) =3,2 .4000 Tt (2-67) + : suất từ hoá khe hở: bảng 50 Tiết diện tác dụng của của trụ : Tt = Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i0=i0x 3. Mật độ dòng điện trong dây quấn: Trong đó : + +K=2,4.10-12 +kf=0,93 Đối với MBA dầu (A/m2) 4. Lực cơ học : Lực hướng kính tác dụng lên một trong hai dây quấn : ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện sợi dây dẫn : Trong đó : Điều kiện : Lập bảng các đại lượng : 1,2 1,8 2,4 3,0 3,6 1,047 1,158 1,245 1,316 1,377 335,63 303,46 282,252 267,022 255,193 74,64 91,300 105,54 117,922 129,11 410,27 394,27 387,79 384,79 384,300 263,952 357,117 443,805 524,145 600,463 38,332 48,89 54,201 60,561 66,304 302,284 406,007 498,006 584,706 666,767 712,554 800,277 885,796 969,496 1051,067 531,299 510,580 502,188 498,303 487,670 378,157 507,915 623,01 731,467 834,126 1136,82 1273,119 1406,498 1537,213 1652,245 728,23 699,83 688,33 683,002 682,133 506,326 680,062 834,160 979,383 1116,832 1234,556 1379,892 1522,49 1662,385 1798,954 24,952 33,759 41,953 49,548 56,762 1771,592 2396,889 2978.663 3517,908 4030,102 0,022 0,0266 0,0307 0,0343 0,0375 281,6 340,48 391,68 439,04 480 3287,748 4117,261 4892,833 5619,333 6309,056 0,822 1,03 1.23 1,40 1,58 310,488 253,812 219,587 196,529 179,503 605,452 494,933 428,195 382,232 350,03 1318,006 1295,21 1313,991 1351,728 1401,97 2,4.106 2,65.106 2,85.106 3,012.106 3,15.106 0,141 0,191 0,237 0,280 0,321 0,151 0,167 0,179 0,190 0,198 0,211 0,234 0,251 0,266 0,277 0,552 0,408 0,329 0,279 0,242 +Với giới hạn P0=920 W +Với giới hạn i0=1,5% +Trị số b =2,068 ứng với C’tdmin Ta chọn giá trị b=2,068 thoả mãn tất cả các tiêu chuẩn đặt ra. Các kích thước chủ yếu : 1/ Đường kính trụ sắt : Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất : dđm=0,22 Tính lại trị số bđm : 2/ Đường kính trung bình của rãnh dầu giữa hai dây quấn : (2-77) + ; Trong đó : k1=1.1 và + a01=1,5 cm + a12=2,7 cm 3/ Chiều cao dây quấn : Tiết diện thuần sắt của trụ : Điện áp một vòng dây : Phần II. Tính toán dây quấn. 2.1 Tính dây quấn HA. Số vòng dây một pha của dây quấn HA: W1 = Trong đó +Ut1 là điện áp trên một trụ của dây HA: Ut1 = Uf1 = 230,94 (V) +Uv = 13,5 (V) - Điện áp một vòng dây. Þ W1 = =17,1» 18(vòng) Tính lại điện áp một vòng dây Uv = = 12,83 (V) Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là : Bt = = = 1,5208 (T) 2. Mật độ dòng điện trung bình. Sơ bộ tính theo công thức: Dtb = 0,746.kg. 104 ( A/m2) Dtb = 0,746 . 0,93 . .104 = 2,689 .106 ( A/m2) 3. Tiết diện vòng dây sơ bộ: T = = = = 134,216.10-6 (m2) = 134,216 (mm2) Chọn kết cấu dây quấn, dựa theo Bảng 38: Với S = 250 KVA ; It = 360,844 (A) ; U1 = 0,4 ( KV) T = 134,261 (mm2) Chọn kết cấu dây quấn hình xoắn mạch đơn dây dẫn bẹt. ( H.5) . Với ưu điểm là độ bền cơ cao, cách điện boả đảm, làm lạnh tốt. Hình 5. 4. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây: hv1 = - hr1 Trong đó: + hr1 là kích thước hướng trục của rãnh dầu giữa các bánh dây: Bảng 54a: Lấy hr1 = 4(mm) + l1: Chiều cao dq HA: l1 = 39,634cm = 0,39634 (m) + W1 = 36 (vòng) hv1 = - 0,004 = 0,006m = 6 (mm) Þ hv1 < 0,0165m ( 16,5mm) do đó dùng dây quấn hình xoắn mạch đơn. 5. Căn cứ vào hv1 và T chọn dây dẫn theo Bảng 21: - Chọn số sợi chập song song là : mv1 = 6 - Tiết diện sợi dây : 23,4(mm2) - Kích thước dây dẫn: Pb. ; 23,4 6. Tiết diện mỗi vòng dây: T1 = n.v1. Td1 . 10-6 = 6 . 23,4 . 10-6 = 140,4 . 10-6 (m2) 7. Mật độ dòng điện thực: D1 = = = 2,57 . 106 ( A/m2) = 2,57 (MA/m2) 8. Chiều cao dây quấn: a1 Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị ba chỗ, giữa các bánh dây đều có rãnh dầu hv b hr hv a’ l1 = b’ . 10-3. (W1 + 4 ) + k. hr1 ( W1 + 3 ) . 10-3 l1 = 6,6. 10-3 ( 36 + 4 ) + 0,95 . 4 ( 36 + 3 ) 10-3 = 0,412 (m) Trong đó: + b’ = 6,6(mm) + W1 = 36 (vòng) + hhr = 4 (mm) + k = 0,95: hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuộn dây. 9. Bề dầy của dây quấn: a1 =a’ . 10-3 = . 4,2 . 10-3 =25,2.10-3 = 0,0252 (m) Với dây quấn hình xoắn mạch đơn : n =1. 10. Đường kính trong của dây quấn HA: D = d + 2a01 = 0,17 + 2. 0,004 = 0,178 (m) 11. Đường kính ngoài của dây quấn: D = D + 2a1 = 0,178 + 2. 0,0252 = 0,228 (m) 12. Bề mặt làm lạnh của dây quấn: M1 = 2.t .k .p. (D + a1 ) ( a1 + b’. 10-3) .W1 (m2) + 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 M1 = 2.3.0,75.3,142 ( 0,178 + 0,0252) ( 0,0252 + 6,6 .10-3) = 0,091 (m2) 13. Trọng lượng đồng dây quấn HA: Gcu1 =tp . W1 .T1 gcu = 28 t . W1 .T1 . 103 =28 . 3. .36.140,4.10-6.103 = 86,188(Kg) 2.2 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. %Uđm Đáp (V) Đấu dây +5 36750 A X1 +2,5 35875 A X2 0 35000 A X3 -2,5 34425 A X4 -5 33250 A X5 2. Số vòng dây của cuộn CA ứng với đáp đm : W2 = W1. = 36 . = 3149,961 » 3150 (vòng ) 3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh đáp: Wđc = 0,025. W2đm = 0,025 . 3150 = 78,75 » 79 (vòng ) 4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân áp: + Cấp [+5%Uđm]: 36750 (V) : W2 = W2đm = 3150 + 2.79 = 3308(vòng) + Cấp [+2,5%Uđm]: 35875(V) : W2 = W2đm + Wđc = 3150 + 79 = 3229 (vòng) + Cấp Uđm: 35000(V) : W2 = W2đm = 3150 + Cấp [-2,5%Uđm]:34425(V) W2 = W2đm - Wđc = 3150 – 2 . 79 = 2992(vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ: D2 = 2Dtb - D1 = 2 . 2,689 . 106 - 2,577 . 106 = 2,808 . 106 (A/m2) 6. Tiết diện dây dẫn sơ bộ: T = = = 1,469(mm2) 7. Chọn kiểu dây quấn: Theo bảng 38: Với S =250 (KVA) ; It2 = 4,124(A) ; U2 = 35(KV) + T = 1,469(mm2) Chọn kết cấu dây quấn kiểu: hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn. Ưu điểm: Công nghệ chế tạo đơn giản , nhược: Tản nhiệt kém, độ bền cơ không cao. 8. Chọn dây dẫn:Bảng 20: Chọn dây Õb 1 . . 1,54 9. Tiết diện toàn phần của mỗi vòng dây: T2 = nv2.Td2.10-6 = 1,54.10-6(m2) 10. Mật độ dòng điện thực: D2 = = = 2,678.10-6 (A/m2) = 2,678 (MA/m2) 11. Số vòng dây trong một lớp: W12 = - 1 = - 1 = 228(vòng) Trong đó lấy l2 = l1 = 0,412(m) 12. Số lớp của dây quấn: n12 = = = 14 (lớp) 13. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau: U12 = 2W12. Uv = 2. 228 . 6,415 = 2925,240(V) 14. Chiều dày cách điện giữa các lớp: Bảng 26: + Số lớp giấy cáp: 4 lớp + Chiều dày một lớp giấy cáp: 0,12(mm) Chiều dày cách điện giữa các lớp: d12 = 4. 0,12 = 0,48mm 15. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp: + Do số lớp của dây quấn được làm tròn thành số nguyên n12 = 14 (lớp) nên số vòng dây trong mỗi lớp không đúng bằng w12 ( 228 vòng). Ta phân phối 12 lớp trong có số vòng dây là W12 = 228vòng còn 2 lớp ngoài cũng có số vòng dây ít hơn: w’12 = ( 3150 -12. 228 )/2 = 207(vòng) + Để tăng điều kiện làm mát, phần dây quấn CA thành hai tổ lớp giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 Tổ lớp trong : Có số lớp n =5 lớp Tổ lớp ngoài: Có số lớp m = n12 - n = 14 - 5 = 9 (lớp) Kích thước rãnh dầy: Bảng 54 : a’22 = 5(mm) 16. Chiều dày dây quấn CA: a2 = .10-3 Trong đó: + d = 1,8 mm , m = 9 , n =5 + d12 = 4. 0,12 = 0,48 (mm) , a = 5(mm) a2 = = 36.10-3 (m) Với điện áp 35 KV ta bố trí thêm màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dầy 0,5mm ( nối điện với dây quấn cao áp) ở lớp trong cùng của cuộn CA. Màn chắn có cách điện hai phía bằng cách điện lớp nên chiều dày cuộn CA sẽ là: a2 = + dc = 0,5mm + d1 = d12 = 0,48(mm) Đây chỉ là kích thước hình học cuộn dây, còn khi tính sđđ tản thì lấy giá trị a2 = 36. 10-3(m) và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên: a = ( a12 + dc + 2d1). 10-3 = ( 27 + 0,5 + 2. 0,48) 10+-3 = 28,5. 10-3(m) 17. Đường kính trong của dây quấn CA : 18. Đường kính ngoài của dây quấn CA : 19. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: 20..Bề mặt làm lạnh của dây quấn : Trong đó k= 0,88 : hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết cách điện che khuất 21.Trọng lượng đồng của dây quấn CA: Hai cuộn dây đIều chỉnh có trọng lượng : Phần III: Tính toán ngắn mạch 3.1. Tổn hao ngắn mạch: Tổn hao ngắn mạch của Mba hai dây quấn là tổn hao khi ngắn mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điều áp ngắn mạch Un để cho dòng điện trong cả hai dây quấn đều bằng định mức . 3.1.1. Tổn hao chính: Là tổn hao đồng trong dây quấn: Pcu = I2.R = = D2 (T.l)..10-6 ÛPcu = D2(T.l.gd). , 10-6 = 2,4m 10-12 . D2. Gcu (4-3) Trong đó: + D : Mật độ dòng điện (A/m2) + D1 = 2,570. 106(A/m2) +D2 = 2,678 . 106 (A/m2) + T tiết diện dây đồng: (m2) + l chiều dài dây dẫn (m) + gd: Tỉ trọng dây dẫn gd = 8900kg/m3 + : Điện trở suất của dây dẫn ở 750C = 0,02135 mWm + Gcu : Trọng lượng đồng dây quấn: + Dây quấn HA: Gcu = 86,188(kg) Þ Pcu = 2,4 . 10-12. 2,572. 1012 . 86,188 – 1366,231(W) - Dây quấn CA: Gcu2 = 130, 191 (kg) Þ Pcu2 = 2,4 . 10-12. 2,6782 .1012.130,191 = 2240,855(W) Vậy tổn hao đồng: Pcu= Pcu1 + Pcu2 = 1366,231 + 2240,855 = 3607,086 (W) 3.1.2. Tổn hao phụ trong dây quấn: Tổn hao phụ thường đựơc ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm hệ số kf vào tổn hao chính: Pcu + Pf = Pcu. kf. Trong đó kf phụ thuộc vào kích thước hình học của dây dẫn và sự sắp xếp của dây dẫn trong tổn thất tản. - Trong đó dây quấn HA: + Số thành dẫn song song với từ thông tản: m = 36 kf1 = 1 + 0,095 . 108 .b2a4.n2 Trong đó: + b = kr = = 0,506 + b = 6,1(mm) + a = 3,7(mm) kf1 = 1 + 0,95.108 ( 0,506)2 . ( 3,7)4. 10-12 . 62 = 1,0164 Trong dây quấn CA. kf2 = 1 + 0,044. 108 b2.d4.n2 Với : n = 14 d = 1,3(mm) m = 288 b = .kr = = 0,683 kf2 = 1 + 0,44. 108(0,683)2 . 1,32.10-12.142 = 1,001 Dây quấn HA là dây quấn hình xoắn có số sợi ghép song song là 6 do đó còn có tổn hao phụ gây nên bởi dòng điện phân bố không đều giữa các dây ghép song song vì hoán vị không hoàn toàn. kfhv1 = 1 + 0,53 . 10-2.b2 ()2.a4(n4 – 20n2 + 64) kfhv1 = 1 + 0,53. 10-2(0,506)2. . 3,74.10-12(64 – 20. 62 + 64) kfhv1 = 1,001 3.1.3. Tổn hao chính trong dây dẫn ra: Pr = 2,4. 10-12.D2.Gr 1. Đối với dây quấn HA: - Chiều dài dây dẫn ra HA: lr1 = 7,5l = 7,5. 0412 = 3, 090(m) Trọng lượng đồng dây dẫn ra HA: Gr1 = lr1.Tr1.g = 3,09 . 140,4. 10-6. 8900 = 3,861(kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra HA: Pr1 = 2,4 . 10-12. 2,572. 10-12 . 3,861 = 61,206(W) 2. Đối với dây quấn CA: - Chiều dài dây dẫn ra CA lr2 = 7,5.l = 7,5. 0,412 = 3,090 (m) - Trọng lượng đồng dây dẫn ra CA: Gr2 = lr2.Tr2. gcu = 3,09 . 1,54.10-6. 8900 = 0,042(kg) - Tổn hao trong dây dẫn ra CA: Pr2 = 2,4 . 10-12. ( 2,678)2 . 1012. 1,042 = 0,729 (W) 3.1.4. Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác: Do một phần tử thông tin khép mạch qua vách thùng dầu, các xà ép gông, các bulông...., nên phát sinh tổn hao trong các bộ phận này. Pt = 10.k.s Trong đó hệ số k tra theo bảng 40a: k = 0,015 Pt = 10 . 0,015 . 250 = 37,5 (W) 3.1.5. Như vậy ta có tổn hao ngắn mạch của mba là: Pn = Pcukf1 + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt Pn = Pcu1 ( kf1 + kfhv1 – 1 ) + Pcu2kf2 + Pr1 + Pr2 + Pt = 1366,231( 1,0164 + 1,001 –1) + +2240,855. 1,001 + 61,206 + 0,729 + 37,5 = 3732,534 (W) So sánh với số liệu đã cho : .100 = 100,879% Nếu kể cả dây quấn điều chỉnh ( khi 100,05Uđm) Pn = 3732,534 + 0,05 ( 2240,855.1,001) = 3844,689(W) 3.2. Xác định điện áp ngắn mạch: 3.2.1. Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng. Unr = .100 = .100 = .100= 100 Þ Unr = = = 1,439 (%) 3.2.2. Tính thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng: unx = .100 = .10 –1 % Trong đó : +b = +d12 = d đm + 2a01 + 2a1 + a12 = 0,17 + 2.0,004 + 2.0,0252 + 0,027 = 0,255 (m) +b = 3,142 . = 1,944 +ar = a12 + 1/3(a1 + a2) = 0,027 + 1/3 ( 0,0252 + 37,5 . 10-3) = 0,048(m) +kr = 1 - d( 1 – e1/6) +d = = 0,069 +kr = 1 – 0,069 ( 1 – e-1/0,069) = 0,931 Unx = . 10-1 = 6,949% 3.2.3. Điện áp ngắn mạch toàn phần: Un = = 7,107% Sai lệch lớn hơn so với tiêu chuẩn : .100 = 4,5% Như vậy sai số nằm trong phạm vi ±5% đạt yêu cầu. 3.3. Lực cơ học của dây quấn: Khi mba bị sự cố ngắn mạch thì dòng điện ngắn mạch sẽ rất lớn, nó không những làm tăng nhiệt độ máy mà còn gây lực cơ học lớn nguy hiểm đối với dây quấn mba. 3.3.1. Dòng điện ngắn mạch cực đại. 1.Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập: In = 100 = .100 = 58,027 (A) 2. Trị số cực đại ( xung kích) của dòng điện ngắn mạch: 3.3.2. Tính lực cơ học khi ngắn mạch: Lực cơ học sinh ra do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thông tản. - Lực hướng kính: Do từ trường tản dọc tác dụng với dòng điện gây nên Fr = Btbimax. W. lv = 0 ,628 (imax.W)2 b. k r . 10-6 ( 4- 34) Fr = 0,628. ( 123,846 . 3150)2. 1,944. 0,931. 10-6 = 172978N Lực Fn đối với hai dây qu