Thông tin tài liệu
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
1
TRUỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN
ĐỒ ÁN MÔN
THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN
ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA
250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ
01/ 2010
GVHD :
NGUYỄN VĂN ĐOÀI
NSVTH : N3 Điện1 K1
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
2
Mục lục
Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp 7
I.Khái Niệm. 7
II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp. 7
III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp. 8
IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp. 9
1.Lõi thép và kết cấu: 9
2. Dây quấn 12
3. Hệ thống làm mát. 13
V. Mục đích, nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế. 13
1.Nhiệm vụ kĩ thuật: 13
2.Tính toán điện từ: 13
3. Thiết kế thi công. 13
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP 15
I. Các thông số kĩ thuật ban đầu 15
II. Ý nghĩa các thông số. 15
1/Tốn hao ngắn mạch P
n
15
2/Tổn hao không tải P
o
15
3/ Điện áp ngắn mạch U
n
16
4/ Dòng điện không tải I
o
16
III. Tính toán các trị số định mức 17
1. Công suất mỗi pha máy biến áp ba pha. 17
2. Công suất mỗi trụ MBA. 17
3. Các dòng điện định mức. 17
4. Điện áp pha. 17
5. Điện áp thử nghiệm dây quấn : 17
6. Kiểu dây quấn. 17
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
3
IV. Chọn vật liệu tác dụng. 17
1. Chọn vật liệu dẫn điện. 18
2. Chọn vật liệu dẫn từ. 18
V. Chọn kết cấu mạch từ. 18
1. Chọn dạng mạch từ. 18
2. Đặc điểm từng loại. 18
3. Chọn tiết diện trụ thép 21
4. Ghép trụ và gơng. 21
5. Cách phân bố cuộn dây MBA theo hình dáng mạch từ. 22
VI. Xác định hình dáng chủ yếu MBA. 23
1. Chọn thơng số cơ bản cho máy biến áp 23
2. Chọn hệ số hình dáng β.
25
CHƯƠNG 3 : TÍNH TỐN ĐIÊN TỪ 41
Tính tốn dây quấn MBA : 41
I-Yêu cầu chung đối với dây quấn : 41
1.Về mặt điện : 41
2.Về mặt cơ học : 41
3.Về mặt chòu nhiệt : 41
II- Tính toán dây quấn hạ áp : 42
1.Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp : 42
2.Điện áp thực của mỗi vòng dây : 42
3.Tiết diện dây dẫn sơ bộ hạ áp : 42
4.Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt : 43
III-Tính toán dây quấn cao áp : 48
1.Xác đònh số vòng dây của dây quấn cao áp ứng với điện áp đònh mức 48
Ta có : 48
2.Số vòng dây của một cấp điều chỉnh điện áp : 48
3.Mật độ dòng điện sơ bộ : 49
4.Chiều dày cách điện giữa các lớp : 52
5.Xác đònh kích thước ống cách điện giữa cao áp và hạ áp : 52
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
4
6.Bề dày cuộn dây cao áp : 54
7.Đường kính trong của dây quấn cao áp : 55
8.Đường kính ngoài của dây cao áp : 55
9. Khoảng cách giữa hai trụ cạnh nhau : 55
10. Bề mặt làm lạnh dây quấn cao áp : 56
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 57
I-Xác đònh tổn hao ngắn mạch : 57
1.Trọng lượng đồng của cuộn dây quấn hạ áp : 57
2.Trọng lượng đồng dây quấn cao áp : 57
3.Trọng lượmg đồng của hai dây quấn cao áp và hạ áp : 58
4.Tổn hao đồng : 58
II-Xác đònh tổn hao phụ : 59
1.Đối với dây quấn hình chữ nhật : 59
2.Đối với dây quấn tiết diện tròn : 60
III- Tổn hao dây dẫn ra : 61
IV- Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác : 64
V-Xác đònh điện áp ngắn mạch : 65
VI-Tính lực cơ học của dây quấn máy biến áp : 67
CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ VÀ HỆ SỐ KHÔNG TẢI CỦA
MÁY BIẾN ÁP 77
I-Xác đònh kích thước cụ thể của lõi sắt : 77
II-Tính toán tham số không tải của máy biến áp : 85
III-Hiệu suất máy biến áp : 88
CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP . 89
Tính toán nhiệt qua từng phần : 89
I-Tính toán nhiệt của dây quấn hạ áp : 89
II-Tính toán nhiệt dây quấn cao áp : 91
CHƯƠNG 7 : ĐỘ AN TOÀN VÀ TÍNH KINH TẾ 96
A-Độ an toàn : 96
I-An toàn khi xuất xưởng : 96
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
5
II-An toàn khi vận hành : 97
B.Tính kinh tế : 97
I-Xác đònh toàn bộ trọng lượng của máy biến áp : 98
C.Đánh giá chung : 103
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
6
1 Đề tài : Thiết kế máy biến áp không khí
Dung lượng máy biến áp : S
dm
= 250 KVA
Tổn hao không tải : P
o
= 600 W
Sơ đồ đấu dây : Y/Y
o
-12
Điện áp ngắn mạch : U
n
= 5.5%
Tổn hao ngắn mạch : P
n
= 2750W
Số pha : m = 3, tần số f=50Hz, U
dm
=35/0.4KV
stt Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng
1 Mặt cắt đứng mặt cắt bằng MBA A3 01
2 Kết cấu MBA A3 01
Phần thuyết minh
1.Tính toán kích thước chủ yếu
2.Tính toán dây quấn CA/HA
3. Tính toán ngắn mạch
4.Tính toán nhiệt, Thiết kế vỏ thùng
5. Thiết kế kết cáu máy biến áp
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
7
Chương 1: Tổng Quan Về Máy Biến Áp
I.Khái Niệm.
Máy biến áp là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, biến đổi điện áp này
sang điện áp khác. Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới hộ tiêu thụ cần tối
thiểu 4 đến 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt gấp từ 5 đến 8 lần
hoặc hơn nữa. Hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn (98%-99%). Nhưng vì số
lượng máy biến áp nhiều nên tổng tổn hao là rất lớn, do đó tôn cán lạnh được dùng
làm mạch từ máy biến áp, khi đó tổn hao công suất (P) và công suất từ hoá(Q)
thấp, dẫn đến tổn hao giảm đáng kể.
Các bộ phận chính trong máy biến áp: Lõi sắt( mạch từ), dây quấn , hệ
thống làm mát và vỏ máy
II. Tiêu chuẩn trong việc chế tạo máy biến áp.
Một trong những nhiệm vụ của ngành thiết kế máy biến áp là xác định được
những yêu cầu riêng cho các máy biến áp. Phản ánh được yêu cầu về vận hành và
điều kiện làm việc của nó. Đảm bảo sự phát nóng cho phép, khả năng về quá tải, sơ
đồ tổ nối dây, điện áp định mức, điều chỉnh về điện áp, các đặc tính về không tải,
ngắn mạch…. Do yêu cầu về mở rộng thang công suất, điện áp và nâng cao chất
lượng điện năng cũng như tính năng của máy biến áp nhiều tiêu chuản mới của
máy biến áp được đưa ra. Ở đây ta thiết kế máy biến áp có công suất là 250KVA
điện áp 35/0.4KV ( làm mát bằng không khí), kiểu trụ.
Công Suất Làm lạnh bằng Số pha điện áp
250KVA Không khí 3 35/0.4KV
So với tiêu chuẩn cũ thì tiêu chuẩn mới có những yêu cầu cao hơn như:
- tổn hao giảm đáng kể.
- hiệu suất tăng lên
- giảm mức tăng nhiệt độ của dây quấn
- mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp dưới tải
- tăng cường trang thiết bị máy biến áp kiểm tra chất lượng và bảo quản
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
8
III. Chọn vật liệu trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp.
Việc chọn lựa vật liệu thiết kế máy biến áp nhằm mục đích cải thiện các
đặc tính của mày biến áp như :
- giảm tổn hao năng lượng, kích thước, trọng lượng
- đảm bảo độ tin cậy, đảm bảo chất lượng
- vật liệu rẻ, dễ kiếm
Vật liệu trong máy biến áp thường có 3 loại:
- vật liệu tác dụng : dùng để dẫn điện như dây quấn, dẫn từ như lõi thép.
- vật liệu cách điện : dùng để cách điện các phần tử trong máy biến áp (như
cartong cách điện, sứ, sơn emay, dầu biến áp….).
- vật liệu kết cấu : dùng để bảo vệ vả giữ cố định máy biến áp( bulông, xà
ép, vỏ máy.
Vật liệu quan trọng trong việc thiết kế chế tạo máy biến áp là tôn silic.
Lõi thép máy biến áp được dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0.5mm hoặc
tôn cán lạnh dày 0.35mm. Tuy nhiên để giảm suất tổn hao người ta dùng tôn
cán lạnh, đồng thời tăng độ từ cảm trong lõi thép lên 1.6
÷
1.65 tesla trong
khi tôn cán nóng chỉ tới 1.45 tesla. Do dó suất tổn hao giảm, trọng lượng và
kích thước giảm đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đặc biệt là chiều cao giảm
đáng kể thuận tiện cho di chuyển lắp đặt.
Vật liệu quan trọng thứ hai là kim loại làm dây quấn, người ta thường
dùng dây quấn làm bằng đồng vì:
- điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công.
- đảm bảo độ bền cơ điện tốt…
Trong thiết kế MBA có hai loại dây dẫn thường được dùng là đồng và
nhôm, mặc dù nhôm có những ưu điểm như rẻ, dễ kiếm, nhẹ nhưng điện trở
suất cao hơn, độ bền cơ kém, khó gia công nên người ta chọn đồng làm dây
quấn
Về vật liệu cách điện thông thường người ta dùng dây quấn cách điện
bọc bằng giấy cáp. Ở đây theo yêu cầu thiết kế ta dùng cấp cách điện B. Tuy
nhiên nhiệt độ cho phép của dây quấn máy biến áp được quyết định không
chỉ ở cấp cách điện của mày biến áp mà còn phụ thuộc nhiệt độ cho phép
của không khí làm mát biến áp.
Người ta thường dung sơn emay do mỏng hơn, cách điện tốt hơn, độ
bền cơ và tính chịu nhiệt cũng tốt hơn giấy cáp tuy nhiên giá thành cao hơn.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
9
IV. Chọn kết cấu chính cho máy biến áp.
MBA gồm những bộ phận chính sau: lõi thép( mạch từ), dây quấn, hệ
thống làm mát và vỏ máy
1.Lõi thép và kết cấu:
Trong MBA lõi thép dùng làm mạch dẫn từ và khung cho dây quấn, lõi thép
được ghép những lá thép bằng xà ép hoặc bulong tạo thành bộ khung cho máy biến
áp, tren nó còn bắt các đầu dây dẫn ra nối với các sứ xuyên hoặc giá đỡ nắp máy:
Hình 1. Mạch từ MBA
Lõi sắt gồm hai phần : Trụ T và Gông G
Trụ là phần lõi sắt có lồng dây quấn , gông là phần lõi sắt không lồng
dây quấn dùng để khép kín mạch từ giưa các mạch từ với nhau.
Thường phân lõi sắt theo sự sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây
quấn.
GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đoài TK MBA
Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com
1/2010
10
a/Lõi sắt kiểu trụ : Ở đây dây quấn ôm lấy trụ sắt. Gông từ không bao lấy mặt
ngoài của dây quấn. Trụ sắt thường để đứng, tiết diện gồm nhiều bậc thang nên
đường bao gần hình tròn và dây quấn thành hình trụ tròn. Kết cấu đơn giản chịu
được ứng suất do lực điện động gây ra tốt.
Hình2. Lõi sắt của MBA 3 pha dây quấn kiểu trụ
1- Gông 2- Trụ 3- Tiết diện trụ
1
3
2
[...]... quấn đều có tổn hao dẫn đến MBA phát nóng Mna làm việc lâu dài và tăng tuổi thọ cho MBA phải giảm nhiệt độ xuống Có thể làm nguội bằng khơng khí tự nhiên hoặc dầu máy biến áp, với loại cơng suất nhỏ người ta thường làm mát bằng khơng khí ( loại >100 0KVA làm mát bằng dầu) Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến áp cơng suất nhỏ (25 0KVA) làm mát bằng khơng khí V Mục đích, nhiệm vụ và u cầu thiết kế Nhiệm... mỗi pha máy biến áp ba pha Sf = Sdm/m Trong đó Sdm=25 0KVA, m=3 Vậy ta có cơng suất mỗi pha l : Sf =250/ 3 =83,3 3KVA 2 Cơng suất mỗi trụ MBA S’ =S/t Trong đó t =3 là số trụ tác dụng của MBA: => S’= 250/ 3=83.33 KVA 3 Các dòng điện định mức a/ Dòng hạ áp: I1 = S 3.U 1dm = 250 3.0.4 = 360,85( A) U1dm=0,4KV : điện áp phía hạ áp b/Dòng cao áp I2 = S 3.U 2 dm = 250 3.35 = 4,12( A) 4 Điện áp pha Bên cao áp: Uf2=... kế MBA ln ln đảm bảo bốn thơng số quan trọng trong pham vi cho phép ở điều kiện làm việc lưới điện Việt Nam Trong phạm vi cho phép việc thiết kế MBA các thơng số kĩ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ): Theo TCVN ta thiết kế MBA khơng khí 3 pha có số liệu ban đầu như sau: Dung lượng máy biến áp : Tổn hao khơng tải : Sơ đồ đấu dây : Điện áp ngắn mạch : Tổn hao ngắn mạch : Số pha : Cấp cách điện : Chế... chọn một phương án đảm bảo u cầu đã cho Như vậy cơng việc thiết kế thường qua ba giai đoạn: 1 Nhiệm vụ kĩ thuật: Chủ yếu định rõ hình dáng máy biến áp như kết cấu, phương pháp làm mát Ở đây ta thiết kế MBA khơng khi cơng suất 25 0KVA - 35/0.4KV - 50Hz vì vậy nhiệm vụ thiết kế phải đảm bảo tính kinh tế, độ ổn định, độ tin cậy MBA 2 Tính tốn điện t : Thường qua một số bước chủ yếu sau đây: - Tính tốn kích... hưởng của hệ số dạng β : Việc chọn lựa hình dáng máy biến áp phụ thuộc vào hệ số hình dạng β Trò số β thường biến thiên trong phạm vi rất rộng nằm trong khoảng từ 1 ÷ 3,5 và nó ảnh hưởng rất rõ tới đặc tính kỹ thuật và kinh tế của máy biến áp + β nhỏ : Máy biến áp gầy và cao : sắt ít , đồng nhiều, … + β lớn : Máy biến áp thấp và béo : Sắt tăng , đồng giảm ,… Đối với máy biến áp thường thì trò số β... dòng điện khơng tải và hiệu suất của máy biến áp f/ Tính tốn nhiệt hệ thống làm mát MBA + Khái niệm về hệ thống làm mát + Tính tốn độ chênh nhiệt + Tính tốn nhiệt MBA g/ Tính tốn các chi tiết + Gơng nắp, quạt gió………… Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 14 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA CHƯƠNG 2 TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP I Các thơng số kĩ thuật ban đầu Việc thiết kế. .. thước chủ yếu - Thiết kế cuộn dây, các kết cấu cách điện của chúng - Tính tốn kiểm nghiệm các đặc tính về điện, từ - Tính tồn cụ thể lõi sắt - Tính tốn nhiệt và thiết kế vỏ máy 3 Thiết kế thi cơng - Tính tốn và vẽ đầy đủ chi tiết kết cấu MBA - Tính tốn kinh tế về sản phẩm chế tạo - Thiết kế MBA được tiến hành qua các bước như sau: a/ Xác định các đại lượng cơ bản: + Tính dòng điện, điện áp pha của các... này chịu lực kém nên ít được dùng trong truyền tải điện lực ↓ Hình 10 Dạng mạch từ kiểu bọc Ưu điểm: Dễ chế tạo, tiết kiệm trọng lượng thép, ứng dụng với MBA cơng suất vừa và nhỏ Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 20 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Nhược điểm: Chiều cao mạch từ lớn khó di chuyển, chịu lực kém Với đề tài thiết kế này ta chọn mạch từ ba pha kiểu trụ loại ba trụ 3 Chọn... Trong thiết kế việ lựa chọn vật liệu tác dụng cũng như vật liệu cách điện vật liệu dây dẫn, vật liệu kết cấu mạch từ, vật liệu kết cấu mạch từ… có ảnh hưởng đến tính năng MBA, hiệu suất máy Nhóm 3 Điện 1_ K1 HaUI Xuanhiep2509@gmail.com 17 1/2010 GVHD: Th.s Nguyễn Văn Đồi TK MBA Các vật liệu dùng đẻ chế tạo MBA gồm c : o Thép kĩ thuật điện dẫn từ o Đồng hay nhơm dùng làm dây quấn o Thép làm thùng, vỏ máy. .. chính: - Giữa trụ và dây quấn hạ áp: a01=1,5cm - Giữa dây quấn cao áp và hạ áp: a12=2,7cm - Giữa hai cuộn cao áp: a22=2cm - Tấm chắn giữa các pha: δ22=0,3cm - Giữa dây quấn cao áp đến gơng: l02=5cm - Đầu thừa của ống cách điện : ld2=3cm 2 Chọn hệ số hình dáng β • Xác định kích thước d của trụ sắt: d = 16 4 S '.β a r K r f U x Bt2 K l2 Trong đ : d π o β= 12 : hệ số hình dáng, có giá trị từ 1đến 3,5 ảnh .
BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN
ĐỒ ÁN MÔN
THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN
ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA
250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ
. dầu máy biến áp, với loại công
suất nhỏ người ta thường làm mát bằng không khí ( loại >100 0KVA làm mát bằng
dầu).
Đề tài này chúng ta thiềt kế máy biến
Ngày đăng: 23/03/2014, 01:20
Xem thêm: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ doc, ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA 250 KVA LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ doc