Đồ án Môn học thiết kế máy biến áp

Chương I NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Tính toán máy biến áp dầu ba pha có số liệu sau: Tổng dung lượng máy biến áp S= 320 kVA; Số pha m = 3; Tần số f = 50 Hz; Điện áp hạ áp: U2= 0,4 kV; Điện áp cao áp: U1 = 15 kV; So đồ nối dây Y/Y0-12. Máy biến áp chế tạo theo tiêu chuẩn gam mới, có các đặc tính: điện áp ngắn mạch un = 4,4%; tổn hao ngắn mạch pn = 5200 W; Tổn hao không tải p0 = 1200 W; dòng điện không tải i0 = 2,5. Làm lạnh bằng dầu biến áp. Thiết bị đặt ngoài trời. thiết kế dây dẫn bằng đồng, loại máy biến áp ba pha ba trụ cấu trúc phẳng. Chương II TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 1. Dung lượng một pha Sf = =… = 106,67 (kVA). Dung lượng trên mỗi trụ: S’ = = = 106,67 (kVA) . 2. Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp: I1 = = = 12,32 (A) . - Phía hạ áp: I2 = = = 461,88 (A) 3. Dòng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1= I1= 12,32 (A) ; If2 =I2 = 461,88 . 4. Điện áp pha định mức: - Phía cao áp: Uf1 = = = 8660 (V) - Phía hạ áp: Uf2= = = 231 (V) 5. Điện áp thử của các dây quấn: Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn và giữa các phần khác của máy biến áp thì ta phải biết được điện áp thử của chúng. Với dây quấn U1dm = 15kV và U2dm= 0,4 kV ta tra trong bảng 2 tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1dm = 15kV ta có Uth1= 45 kV; Với U2dm = 0,4 kV ta có Uth2 = 5 kV. 6. Các thành phần điện áp ngắn mạch. Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch: Unr = % = = 1,625 % Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch: Unx = = = 4,09% II.d12 d a12 l0 a2 C C a01 a22 a1 l Chọn số liệu xuất phát và tính toán các kích thước cơ bản d đường kính trụ sắt. l chiều cao dây quấn. d12 đường kính trung bình giữa hai dây quấn hay của rãnh dầu của hai dây quấn . a1 bề rộng dây quấn cao áp. a2 bề rộng dây quấn hạ áp. l0 khoảng cách từ dây quấn đến gông. a22 khoảng cách giữa hai dây quấn cao áp quấn ở hai trụ. a01 bề rộng rãnh dầu giữa lõi thép và cuôn hạ áp. a12 khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. C khoảng cách giữa hai trụ. Các kích thước cơ bản của máy biến áp 1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn cao áp và hạ áp: Với Uth1 = 45 kV, theo bảng 19 TLHD ta có a12 = 20mm, = 4 mm. trong rãnh a12 đặt ống cách điện dày= 4 mm. Theo bảng công thức (2-36) và bảng 12 TLHD ta chọn k = 0,53 = k..10-2 = 0,53..10-2 = 0,017 (m) aR = a12 + = 0,02 +0,017 = 0,037 (m). 2. Hệ số quy đổi từ trường tản là kr = 0,95 3. ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm. Theo bảng 11 tài liệu hướng dẫn, ta chọn từ cảm trong trụ Bt = 1,62 T, hệ số kg = 1,025 Cách ghép trụ: theo bảng 6 TLHD, ta chọn cách ghép trụ bằng nêm và dây quấn. cách ép gông: ta chọn cách ép gông bằng xà ép, bu lông đặt phía ngoài gông. Chọn hệ số tăng cường gông kg = 1,025. Lớp 2 Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên ở bốn góc của lõi, còn ba mối nối giữa dùng mối ghép thẳng lá tôn. Theo bảng 4 TLHD chọn số bậc thang trong trụ là 6 số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc tức là 5 bậc, hệ số chêm kín kc = 0,918. Tra trong bảng 10 TLHD chọn hệ số điền dầy rãnh là kđ = 0,97. Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,918.0,97 = 0,89. Từ cảm trong gông Bg = = =1,58 (T). Từ cảm ở khe hở không khí mối nối thẳng B’’k = Bt = 1,62 (T), từ cảm ở khe hở không khí ở mối nối xiên B’k = = = 1,146(T). Suất tổn hao sắt ở trụ và gông, theo bảng 45 và 50 TLHD với tôn chọn có mã hiệu là 3404 ta tra được các số liệu sau: Với Bt = 1,62 T tra được pt = 1,353 (W/kg),qt = 1,958(VA/kg). Với Bg = 1,58T tra được pg= 1,251 (VA/kg), qg = 1,675(W/kg). Suất từ hoá ở khe không khí: Với B’’k = 1,62 (T) tra được q’’k = 25100 VA/m2 Với B’k = 1,146 (T) tra dược q’k = 22100 VA/m2 4. Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 45 kV của cuộn sơ cấp ( cao áp ) và Uth2 = 5 kV của cuộn thứ cấp (hạ áp). Tra bảng 18 và 19 TLHD ta có các số liệu sau: - Trụ và dây quấn hạ áp a01 = 15 mm. - Dây quấn hạ áp và cao áp a12 = 20 mm. - Ống chách điện giữa cao áp và hạ áp = 4 mm. - Dây quấn cao áp và cao áp a22 = 18 mm. - Tấm chắn giữa các pha = 2 mm - Khoảng cách giữa dây quấn cao áp và gông l0 = l01 = l02 = 50 mm - Phần đầu thừa của ống cách điện lđ = 20 mm. 5. Các hằng số a, b tính toán có thể lấy gần đúng và được tr trong bảng13, 14 TLHD: a = 1,36; b = =0,40 6. Tra trong bảng 15 TLHD ta được hệ số tính toán tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong dây dẫn ra vách thùng và ở vài chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên, kf = 0,95. 7. Quan hệ giữa đường kính trung bình d12 và chiều cao l của trụ sắt. Trong thiết kế người ta dùng hệ số để chỉ quan hệ giữa chiều rộng và chiều cao của máy. = ; thay đổi từ 1,2 đến 3,6 Sự lựa chọn hệ số không những ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà còn ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật như: tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cùng công suất, điện áp, các số liệu xuất phát, và các tham số kỹ thuật thì khi nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu lớn thì máy biến áp “ béo” và thấp. với những trị số khác nhau thì tỷ lệ trọng lượng sắt và trọng lượng đồng trong máy biến áp cũng khá nhau. nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều, tăng lên thì lượng săt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại. 8. Đường kính của lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong đó x = A là hằng số A = 0,507. Với: S’ = 106,67 (kVA) aR = 0,037 (m) f = 50 Hz Ux = 4,09 % Bt = 1,62 (T) kr là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld là hệ số lợi dụng của lỏi sắt đã tính ở trên: kld = 0,9. Từ đó ta có A = 0,507. = 0,1545 (m) d = 0,1545.x 9. Trọng lượng tác dụng của lỏi thép 9.1 Trọng lượng thếp trong trụ: Gt = + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) Với A1 = 5,663.104.a .A3.k1d Trong đó d12 = a.d suy ra a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d bằng 1,36 đối với dâu quấn đồng, theo bảng 13 TLHD A1 = 5,663.104.1,36.0,15453.0,89 = 252,79 (kg) A2 = 3,605.104 .A2.kld.l0 A2 = 3,605.104.0,15452.0,89.0,05 = 38,29 (kg) Vậy Gt = + 38,29.x2 9.2 Trọng lượng thép trong gông Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,36; kg = 1,025 Trị số hướng dẫn b = tra bảng 14 TLHD ta có b = 0,4, e = 0,41 với gông nhiều bậc. B1 = 2,4. 104.kg.k1d.A3.(a+b+e) = 2,4.104.1,02.0,9.0,15453.(1,36 + 0,40 + 0,41) = 176,3 (kg) B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22) Với a12 = 0,02 m a22 = 0,018 m B2 = 2,4.104.1,02.0,89.0,15452.(0,02 + 0,018) = 19,76 (kg) Vậy Gg =176,3 .x3 + 19,76 .x2 Như vậy trọng lượng của lỏi thép :Gfe = Gt + Gg Gfe = + (A2 +B2).x2 + B1.x3 10. Trọng lượng kim loại làm dây quấn Gdq = theo CT (2-55) TLHD Với C1 = Kdq. , Kdqcu = 2,46.10-2 kf là hệ số tính tổn hao phụ trong dây quấn, ở trong đầu ra và các chi tiết kim loại khác do dòng điện xoáy gây nên. Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,95 C1 = 2,46.10-2 = 190,075 (kg) Gdq = 11. Xác định các hằng số trong biểu thức giá thành cực tiểu của vật liệu tác dụng: B = . = . = 0,22 C = = = 0,48 D = kdqfe.k = .1,84.1,06 = 1,4 Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k là hệ số hiệu chỉnh trọng lượng của dây quấn ( vì dây quấn có thêm sơn cách điện và các phần điều chỉnh điện áp ỏ cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D = 0 x5 + 0,22x4 - 0,48x – 1,4 = 0 Dùng phương phần mềm MATLAB để giải phương trình trên ta được x = 1,1. Từ đó ta có Chọn = 1,464 thì giá thành của máy biến áp thiết kế là nhỏ nhát, nghĩa là phương án tối ưu về măt kinh tế. Nhưng ta còn phải chọn một phương án không những tối ưu về mặt kinh tế mà còn thoả mãn các nhỉ tiêu kỹ thuật trong giới hạn sai số cho phép. Từ x = 1,1 ta tính được các thông số ở trên như sau. trọng lượng thép trong trụ: Gt = + 38,29.x2 = + 38,29.1,12 = 276,11(kg) Trọng lượng thép trong gông: Gg =176,3.x3 + 19,76.x2 = 176,3.1,13 + 19,76.1,12 = 254,93 (kg). Trọng lượng lỏi thép: Gfe = Gt + Gg = 276,11+ 254,93 = 531,04(kg). Trọng lượng dây quấn : Gdq = = = 157,1 (kg). 11. Kiểm tra sơ bộ điều kiện phát nóng: Theo công thức (2-71) TLHD ta có: xmax 4,5.106 = 4,5.106 =1,367 Với C1 = 190,08 kf = 0,93 Pn = 5200 (W) là tổn hao ngắn mạch Từ đó ta có x = 1,1 < xmax =1,367 như vậy điều kiện phát nóng được đảm bảo. 12. Trọng lượng một góc của lõi: G0 = 0,492.104.kg.k1d.A3.x3 = 16,47.x3 theo CT (2-66c) TLHD G0 = 0,492.104 .1,02.0,89.0,15453.1,13 = 21,92 (kg). 13. Tiết diện tác dụng của trụ Theo công thức (2-68) TLHD, ta có Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,89.0,15452.x2 = 0,0167.1,12 = 0,0202 (m2) 14. Tổn hao không tải Theo công thức (5-23) TLHD ta có: P0 = kpf. pt.(Gt +Gg.) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + ] Trong đó N là số lượng góc của mạch từ N = 4 đối với máy biến áp ba pha. kpf là hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta được kpf = 1,22 kpo = kn.k’po+ k’’po Với kn là hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, kn = 4. k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối ở các góc mạch của mạch từ. Tra bảng 46a TLHD ta có: k’po = 1,32 k’’po = 1,96 kpo = 4.1,32+1,96 = 7,24 pt = 1,353 (VA/kg) , pg = 1,251(W/kg),G0 = 24,86 (kg) đã tính ở trên. Vậy P0= 1,22.1,353.(Gt +Go.) + 1,22.1,251.[Gg - (4 + 2)Go +.Go ] = = 1,651Gt + 1,526Gg +2,344G0 = 1,651.276,11+ 1,526.254,93 +2,344.21,92 = 901,593 (W) 15. Công suất từ hoá của may biến áp. Theo công thức (5-31) TLHD ta có Q0 = ki’f .ki’f’.qt(Gt +Go) + ki’f .ki’f’.qg (Gg +Go-(N+2)G0) + ki’f’.qk.nk.Tk Trong đó ki’f = kib.kic ; kib là hệ số kể đến ảnh hưởng của việc cắt gọt bavia ; chọn kib = 1 kic là hệ số kể đến ảnh hưởng đến việc cắt dập lá thép; chọn kic = 1,18 ki’f = kib.kic= 1.1,18 = 1,18 ki’f’ = kig.kie.kit = 1,07 qt = 1,958(VA/kg), qg= 1,675 (VA/kg) là suất từ hoá của trụ và gông. qkt = 25100 VA/m2, qkg = 22100 VA/m2 là những suất từ hoá ở những khe hở không khí( bảng 50 TLHD) kig là hệ số làm tăng công suất từ hóa ở gông: kig =1,00 kir kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ , tra bảng 52b ta được kir =1,35 nk là số khe hở không khí trong lõi thép. Tk = Tt/ là diện tích bề mặt khe hở không khí kio là hệ số gia tăng dòng điện không tải do công suất từ hoá tăng lên, kio = 42,45 Q0 =1,18.1,07.1,958.(Gt + Go) + 1,18.1,07 . 1,675 [ Gg +.Go-(4+ 2).Go ] + 1,07 . 25100 .4.Tt /+ 1,07 . 22100 . 2 .Tt = = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.Tt = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.0,0167.x2 = = 2,473.276,11+2,115.254,93 +41.21,92 +2058,39.1,12 = 4905,026 (VAr) 16. Thành phần phản kháng của dòng điện không tải. Theo công thức (2-62) TLHD I0 = = = 1,533 (%) 17.Mật độ dòng điện trong dây quấn: Theo công thức (2-70) TLHD = = = .106 A/mm2 K là hằng số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K=2,4.10-12 đối với dây đồng 17. Khoảng cách giữa hai trụ: C = d12 + a12 + 2a2 +a22 Với 2a2 = 0,4.d =0,4.0,1545.x = 0,4.0,1545.1,1 = 0,068 18. Trọng lượng dây dẫn: Gdd = 1,03.1,03.Gdq = 1,06.Gdq 19. Giá thành vật liệu tác dụng: Theo công thức (2-59), ta có C= B1 x3 + (B2 + A2).x2 + + kd.fe.k. Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta được kd.fe = 1,84 C = 176,3.x3 + (19,76 + 38,29).x2 + + 1,84.1,06. = 176,3.x3 + 58,05.x2 + + = 841 Từ các số liệu tính toán ở trên ta cho thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ta được bảng sau: 20. Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao không tải Po = 1200 W và dòng không tải io = 2,5% ta thấy các phương án đã tính thì phương án có hệ số = 1,464 ứng với gí thành nhỏ nhất không kha thi vì với máy biến áp có S= 320kVA thì biến thiên từ 1,8 đến 2,4. Bởi vậy với sai số của C’td là 1% so với giá trị nho nhất ta có thể lấy = 1,6 Đường kính trụ sắt: d = A. = 0,1545. = 0,173(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,17 Tính lại trị số : = 1,65; x = 1,133; 2a2 = 0,07 (m) Với trị số =1,65 bảng trên ta tính được: Gt = 272,27( kg); Gg = 282,05 (kg) ; GFe = 554,27 (kg); Gdq = 147,97 (kg); Po = 935,781 (W) ; io = 1,628; Sai số của Po là .100 = 22 (%); Đường kính trung bình của rãnh dẫn dầu sơ bộ: d12 = a.d = 1,36.0,17 = 0,2312 (m) Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = = = 0,44 (m) Tiết diện hữu dụng của trụ sắt: Tt = kđ.Tb = 0,97.0,02085 = 0,02022 (m2) ; Với Tb = 0,02085m2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,17 m Khoảng cách giữa hai trụ: C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,2312 + 0,02+0,07 + 0,018 = 0,34 (m). Mật độ dòng điện: = .106= .106 = 3,69.106(A/m2); Giá thành : C’td = Gfe + kd.fe.Gdd = 842,88 Sức điện động của một vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022= 7,27(V) CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU DÂY QUẤN CỦA MÁY BIẾN ÁP I. Tính toán dây quấn thứ cấp (hạ áp). 1. Sức điện động của một vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,02022 = 7,27 (V) 2. Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp: W2 = = = 31,77= 32 (vòng) Ut2 là điện áp trên một trụ của dây quấn thứ cấp , Ut2 = 231 V trên cả ba trụ. Điện áp thực của mỗi vòng dây Uv = = 7,22 (V) 3. Mật độ dòng điện trung bình: tb = 0,746. kf. .104= 0,746.0,93..104= 3,52 (MA/m2) 4. Tiết diện vòng dây sơ bộ: T’2 = = = 131,22.10-6 (m2) =131,22 (mm2) Theo bảng 38 TLHD , với S = 320kV, I2 = 461,88 A, U2 = 231 V , T’2 =131,22mm2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ nhật. 5. Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây. hv2 = - hr2 Trong đó hr2 là kích thước hướng trục của rãnh dẫn dầu giữa các bánh dây. Theo bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = 5 mm. hv2 = - 0,005 = 0,00722 (m) = 7,22 mm. 6. Chọn dây dẫn: Với hv2 = 7,22 mm và T’2 = 131,22 mm2 Tra bảng 22 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu Cд có:Я a = 4 mm b = 8 mm Tiết diện 35,1 mm2 Chọn 4 sợi chập song song trong 1 vòng . Quy cách dây quấn như sau: Cд - 4;31,1 7. Tiết diện mỗi vòng dây: T2 = nv2.Td2 = 4.31,1 = 124,4 (mm2). 8. Chiều cao thực của mỗi vòng dây: hv2 = b’= 8,5 mm 9. Mật độ dòng điện thực của dây quấn hạ áp: = = = 3,71 MA/m2. 10. Chiều cao thực của dây quấn hạ áp Ở đây ta chọn dây quấn hình xoắn mạch đơn hoán 3 chỗ, có rãnh dầu giữa tất cả các bánh dây. l2 = b’.10-3(W2 +4) +k.hr2 (W2 +3).10-3 =8,5 (32+4)10-3 + 0,9.5 (32+3)10-3 = 0,464 (m) Trong đó k là hệ số kể đến sự co ngót của tấm đệm sau khi ép chặt cuôn dây. Chọn k = 0,9 11. Bề dày dây quấn hạ áp a2 = 4.a’.10-3 = 4.4,5.10-3 = 18.10-3(m) = 0,018 m 12. Đường kính trong của dây quấn hạ áp: D2’ = d+2.a01 . 10-3 với a01 = 15mm, d = 0,17m; D’2 = 0,17+2.0,015 = 0,2 (m). 13. Đường kính ngoài của dây quấn hạ áp D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,2+2.0,018 = 0,236(m) 14. Bề mặt làm lạnh của dây quấn M2 = 2.t.k.(D2’ +a2)(a2 + b’10-3).W2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến sự che khuất bề mặt của dây quấn của que nêm và các chi tiết cách điện khác. M2 =2.3.0,75.3,14(0,2 + 0,018)(0,018 + .8,5.10-3).32 = 2,612 m2 15. Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp) Gcu2 = 28.t.W2.T2.103 (kg = 28.3.32.124,4.10-3 = 72,9 (kg) 16. Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cả cách điện Gdq2 = 1,06.Gcu2 =1,06.72,9 = 77,3 (kg) II. Tính toán dây quấn sơ cấp (cao áp): 1. Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp: Máy biến áp sau khi thiết kế có thể lắp đặt ở nơi gần nguồn hoặc xa nguồn vì thế điện áp đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) thay đổi một lượng U nào đó. Vì vậy để duy trì điện áp đầu ra ổn định trong một phạm vi nào đó ta phải chọn đầu phân áp cho phù hợp trước khi lắp đặt. Dòng điện làm việc qua các tiếp điểm: I1 = 12,32 A. Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của hai pha của bộ đổi nối: A AA X5 X4 X3 X2 X1 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Z5 Z4 Z3 Z2 Z1 Sơ đồ điều chỉnh điện áp aïp Sơ đồ bộ đổi nối X1 X2 X3 X4 X5 Ulv = 10%. = 10%. = 866 V Điện áp thử: Uth = 20%. = 1732 (V) Để có được những điện áp khác nhau bên cao áp cần phải nối như sau: 2. Số vòng dây của dây quấn sơ cấp (cao áp) ứng với điện áp định mức: W1 = W2 . = 32.= 1200 (vòng) 3. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp Wđc = 0,025 W1 = 0,025.1200 = 30 (vòng) 4. Số vòng dây tương ứng ở các đầu phân nhánh: Ta chọn loại có 4 cấp điều chỉnh điện áp, ứng với mỗi cấp điều chỉnh là 2,5% điện áp định mức : Cấp 15750 V – (X1Y1Z1) ứng với W =1200 + 2.30 = 1260(vòng) Cấp 15375V – (X2Y2Z2) ứng với W =1200 + 30 = 1230 (vòng) Cấp 15000V – (X3Y3Z3) ứng với W = 1200 (vòng) Cấp 14625V – (X4Y4Z4) ứng với W = 1200 – 30 = 1170 (vòng) Cấp 14250V – (X5Y5Z5) ứng với W = 1200 – 2.30 = 1140(vòng) 5. Mật độ dòng điện sơ bộ: = 2. – = 2.3,52 – 3,71 = 3,33(MA/m2) 6. Sơ bộ tính tiết diện vòng dây: T’1 = = = 3,710-6(m2) = 3,7mm2 Với S = 320 kVA; I = 12,32 A; U = 15 kV; T’1 = 3,7 mm2. Ta chọn kết cẩu dây quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây tròn (theo bảng 38 TLHD). Theo bảng 20 TLHD ta chon dây dẫn tiết diện tròn mã hiệu Б có kích thước như sau : Б - 1x ; 3,53 mm2 7. Tiết diện toàn phần của một vòng dây. T1 = nv1. T’d1.10-6 = 1. 3,53 .10-6 = 3,53 .10-6 m2 = 3,53 mm2 8. Mật độ dòng điện thực: = = = 3,49 (A/mm2) 9. Số vòng dây trên một lớp: = = 176 (vòng) l1 = l2 = 0,464m ; d1’ là đường kính dây kể cả cách điện (d’1 = d1 + 0,5 (mm) ) 10. Số lớp của dây quấn: n12 = = = 7 (lớp), nên lấy tròn n12 với số nguyên lớn hơn. 11. Điện áp làm việc giữa hai lớp kề nhau: U12 = 2. = 2.176.7,22 = 2541 (V); 12. Chiều dày cách điện giữa các lớp. Căn cứ vào U12, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện giữa các lớp là 4x0,12mm 13. Tra bảng 18&19 tìm được các kích thước sau: Chiều rộng rãnh dẫn dầu a12 giữa dây quấn ha áp và cao ápp; chiều dày ống cách điện giữa hai dây quấn ; khoảng cách cách điện giữa dây quấn cao áp a22; chiều dày ống giấy cách điện giữa hai pha ; khoảng cách từ dây quấn đến gông l02. 14. Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ lớp: Do số lớp của dây quấn được láy tròn thành số nguyên nên số vòng dây trong mỗi lớp có thể không đúng bằng W12 đã tính ở trên, do đó cần phải phân phối sao cho số vòng dây giữa các lớp gần xấp xỉ với số đó ( nên phân phối hầu hết các lớp đều có số vòng dây là W12 còn bao nhiêu phân phối cho một hai vài lớp ngoài cùng). Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày của dây quấn thành hai tổ lớp. Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 . Tổ lớp trong làm nguội khó khăn hơn nên bố trí ít lớp hơn tổ lớp ngoài. Thường tổ lớp trong không quá 1/3 đến 2/5 tổng số lớp của dây quấn. Nếu kiểu dây quấn này dùng làm cuộn HA hay TA thì hai tổ lớp nên bố trí có số lớp bằng nhau. Kích thước rãnh dầu dọc trục xem ở bảng 54a 15. Chiều dài dây quấn CA: (m) Trong đó n, m, là số lớp của mỗi tổ hợp, n+m = n12 Trong các dây quấn điện áp 35 kV, thường ở đầu dây quấn - tức ở lớp trong cùng của cuộn cao áp người ta có bố trí màn chắn tĩnh điện bằng kim loại dày 0,5 mm nối điện với dây cao áp. màn chắn có cách điện hai phái bằng cách điện lớp nên lúc đó chiều dày dây quấn cao áp sẽ là: (m) Trong đó a’1 = n12= 4; ; tra ở bảng 26, thông thường , nên = 0,0095( m). Công thức trên chỉ dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, còn lúc tính d.đ.đ tản cần tính a2 thì vẫn dùng công thức trên và lúc đó coi rãnh dầu được tăng lên thành , a12 tra ở bảng 19. 16. Đường kính trong của dây quấn: D’1 = D’’2 + 2 = 0,236 + 2.0,02 = 0,276 (m) 17. Đường kính ngoài cỉa dây quấn cao áp: D’’1 = D’1 + 2= 0,276 + 2.0,0095 = 0,295 (m) 18. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau: C = D’’1 + = 0,295 + 0,018 = 0,313 (m) 19. Bề mặt làm lạnh của dây quấn: Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , giữa chúng có rãnh dầu làm lạnh và ở lớp trong quấn lên hình trụ có cách điện có que nêm. = 2.3.0,88.3,14.(0,276 + 0,295).0,464 = 4,41 (m2) Với t = 3; k = 1; l1 = 0,464 m . k = 0,88 là hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị các chi tiết che khuất. 20. trọng lượng của dây : Gcu1 = 28.t. W1.T1.103(kg) = 28.3..1200.3,53.10-6.103 = 101,58 (kg). 21. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp kể cả phần cách điện Gdq1 = 1,06.101,58 = 107,68(kg). 22. Trọng lượng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp: Gcu = Gcu1 + Gcu2 = 101,58 + 72,9 = 174,48 (kg). Gdq =1,06.174,48 = 185 (kg). Chương III TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH MÁY BIẾN ÁP Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạch Pn, điện áp ngắn mạch Un, các lực cơ học trong dây quấn và sự phát nóng của dây khi ngăn mạch. Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành