Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo thực tập: Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp Điện lực ngâm dầu có thông số.
Đồ án môn học máy điện Lời nói đầu Trong những năm gần đây, các máy biến áp điện lực có vai trò ngày càng quan trọng trong quá trình phân phối và truyền tải năng lợng điện, vì trên thực tế các nhà máy sản xuất điện thờng ở những nơi thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất điện nh Sông Đà (Hoà Bình), Thác Ya- li, Sơn La ,hoặc có thể xuất khẩu điện năng sang các nớc lân cận, chứ không thuận tiện cho việc tiêu thụ điện năng mà những nơi tiêu thụ điện năng nh hộ tiêu dùng điện, các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp lại thờng ở rất xa. Để sử dụng tối đa năng lợng điện đã sản xuất ra ngời ta phải đề ra giải pháp truyền tải điện năng đi xa, đồng thời cũng tránh sự mất mát năng lợng điện trong quá trình truyền tải thì biện pháp nâng cao điện áp ở đầu đờng truyền tải là có hiệu quả và có tính khả thi nhất. Và đến nơi tiêu thụ lại phải có biện pháp hạ thấp điện áp phù hợp với yêu cầu sử dụng. Vì vậy, nhiệm vụ thiết kế các loại máy biến áp điện lực là hết sức cần thiết. Ngày nay, các máy biến áp điện lực của nớc ta cũng nh của nhiều nớc trên thế giới đã đợc chế tạo theo những tiêu chuẩn thích hợp hơn, có những thông số kỹ thật cao hơn trớc đây rất nhiều. Cho nên những tính toán thiết kế dới đây chỉ mang tính Thiết kế môn học với trình tự tính toán thiết kế một máy biến áp đơn chiếc với thông số máy biến áp do giáo viên hớng dẫn môn học đề ra. Đề:Tính toán kích thớc chủ yếu của máy biến áp điện lực ngâm dầu có thông số: S =1000 KVA U CA /U HA = 15/0,4 KV P o =1650 W P n =13000 W u n % =5 Tổ nối dây D/Y 0 -11. Đợc sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện,đặc biệt là sự hớng dẫn tận tình của thầy Bùi Đức Hùng em đã hoàn thành đồ án của mình. 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 nhng 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 14.11.2006 Sinh viên Lê Thị Thu Hơng Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 1 Đồ án môn học máy điện Mục lục Chơng I: Mở đầu 3 Chơng II: Tính toán các kích thớc chủ yếu .4 Chơng III: Tính toán dây quấn .9 Chơng IV: Tính toán các tham số ngắn mạch .14 Chơng V: Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ .18 Chơng VI: Tính tổn hao và dòng điện không tải .20 Chơng VII: Tính toán nhiệt .22 Chơng VIII: Trình tự tính toán thùng có ống 25 Chơng IX:Tính toán cuối cùng nhiệt độ chênh của dây quấn .27 Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 2 Đồ án môn học máy điện ChơngI: mở đầu I. giới thiệu chung về máy biến áp ngâm dầu Máy biến áp điện lực đóng một vai trì quan trọng trong hệ thống điện. Đó là một phần không thể thiếu trong việc truỳên tải điện năng. Để tải điện năng đi xa từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ trong các hệ thống điện hiện nay cần phải có tối thiểu bốn đến năm lần tăng giảm điện áp. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nền công nghiệp chế tạo máy biến áp hiện nay có những phát triển mới đáng kể. Càng ngày máy biến áp càng đợc nâng cao hơn hiệu suất, giảm tổn hao, tăng hiệu quả kinh tế đáp ứng nhu cầu của con ngời. Để đáp ứng nhu cầu và nâng cao hiệu quả kinh tế hiện nay trong ngành chế tạo máy biến áp ngời ta dùng chủ yếu là thép cán lạnh có suất tổn hao và công suất từ hóa thấp hay đặc biệt thấp. I. Nhiệm vụ thiết kế Nhiệm vụ thiết kế máy biến áp là đơn chiếc.Thoả mãn những số liệu sau đây: 1. Công suất toàn phần mba S=1000(kVA). 2. Số pha m=3. 3. Tần số f=50hz. 4. Điện áp định mức HA:U 2 =0,4kv và CA:U 1 =15kv số cấp và phạm vi điều chỉnh 2*2,5%. 5. Sơ đồ và tổ nối dây quấn DY 0 -11. 6. Phơng pháp làm nguội mba là ngâm dầu. 7. Đặc điểm của tải dài hạn. 8. Đặc điểm của thiết bị đặt trong nhà. 9. Điện áp ngắn mạch U n %=5. 10. Tổn hao ngắn mạch P n =13000w. 11. Tổn hao không tải P 0 =1650w. 12. Dòng điện không tải i 0. Chơng II: Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 3 Đồ án môn học máy điện tính toán các kích thớc chủ yếu I. Xác định các đại lợng cơ bản 1. Dung lợng một pha )(33,333 3 1000 kVAS == Dung lợng trên mỗi trụ: )(33,333 3 1000 ' kVAS == 2. Dòng địên dây định mức Phía CA: )(49,38 15.3 1000 1 AI == Phía HA: )(38,1443 4,0.3 1000 2 AI == 3. Dòng điện pha định mức Vì dây quấn nối DY 0 : )(22,22 3 38,49 3 1 I 1 I A f === )(38,1443 2 2 AI f I == 4. Điện áp pha định mức Phía CA: U f2 =U 2 =15(kv) Phía HA: )(231,0 3 4,0 3 1 1 kv U U ù === 5. Điện áp thử của các dây quấn Dây quấn HA: U th1 =5kV. Dây quấn CA:U th2 = 45kV. II. Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thớc chủ yếu 1. Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn HA và CA với U th2 =45kV,theo bảng 19 ta có a 12 =20mm, 12 =4mm.Trong rãnh a 12 đặt ống cách điện dày 12 =4mm .theo (2-36)và bảng12: )(0214,010.33,3335.010.' 3 2 4 2 4 21 mSk aa === + A r =a 12 +(a 1 +a 2 )/3=20+21,4=41,4(mm) 2. Hệ số quy đổi từ trờng tản lấy k r =0,95 3. Các thành phần điện áp ngắn mạch Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 4 Đồ án môn học máy điện (%)3,1 10.1000 13000 10. === S n P nr U (%)83,43.15 2 222 === nr U n U nx U 4. Chọn tôn cán lạnh mã hiệu M4X có chiều dày 0,28mm Theo bảng 11: ta chọn từ cảm trong trụ B t =1,55T Theo bảng 6: Cách ép trụ :bằng đai thuỷ tinh. Cách ép gông: bằng xà, đai ép bán nguyệt. Hình dáng tiết diện gông số bậc ít hơn trụ 2 bậc. K g =1,015-1,025 chọn k g =1,025. Vì là sử dụng tôn cán lạnh nên dùng mối nối nghiêng cả trụ giữa (hình 1-5d). Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 5 Đồ án môn học máy điện Theo (2-50a): B 2 =2,4.10 4 .k g .k ld .A 2 .(a 12 +a 22 ) =2,4.10 4 .1,025.0,8816.0,2082 2 .(0,018+0,02) =35,72(kg) Theo (2-56b): )(52,503 3,1.55,1.2082,0.8816,0.91,0 4,1.1000 .10.46,2 . 2 . 2 . 2 . 2 . . 222 2 2 1 kg nr U t BA ld k f k aS dq kC === Diện tích khe hở ở mối nối nghiêng t T k T .2' = Trọng lợng một góc của lõi theo(2-66c): G 0 =0,492.10 4 .k g .k ld .A 3 .x 3 =0,492.10 4 .1,025.0,8816.0,2082 3 .x 3 =40,13.x 3 Tiết diện trụ (2-68a): T t =0,785.k ld .A 2 .x 2 =0,785.0,8816.0,2082 2 .x 2 =0,03.x 2 ở mối nối nghiêng 22 .0424,0.03,0.2.2 ' xx t T t T === Theo (5-23) P 0 =k pf .p t .(G t +G 0 .k po /2)+k pf .p g .(G g -(N+2)/G 0 +k po .G 0 /2) Theo bảng 48:k pf =1,13 Theo bảng 47:k po =9,1 P 0 =1,13.0,981.(G t +G 0 .9,1/2)+1,13.0,908.(G g -6.G 0 +9,1.G 0 /2) =1,10853.G t +1,026.G g +3,556G 0 Theo (2-42): G t =A 1 /x+A 2 .x 2 =630,8/x+68,89.x 2 Theo (2-48): G g =B 1 x 3 +B 2 .x 2 =414,97.x 3 +35,72.x 2 G dq =C 1 /x 2 =503,52 G fe =G t +G g C td =G t +G g +k dqfe .k.G dq =G fe +2,19.1,06.G dq =G fe +2,321.G dq Với giới hạn P 0 = 1650w đã cho ta tìm đợc trên đồ thị P 0 = f() trị số <= 1,835. Trên đồ thị C tđ = f() cho trị số =1,85 ứng với C tdmin =2200,6425. Vậy ta lấy giá trị =1,835 thoả mãn điều kiện < P 0 , và giá thành nhỏ nhất. 8. Đờng kính trụ sắt )(2423,0 4 835,1.2082,0 4 mAd === Chọn đờng kính tiêu chuẩngần nhất d đm =0,24m. Tính lại trị số: 766,1) 2082,0 24,0 ()( 44 === A dm d Với giá trị này trọng lợng dây quấn G dq =378,8972kg, trọng lợng lõi sắt G fe =1321,9256kg, tổn hao dòng không tải P 0 =1627,6233w, giá thành vật Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 7 Đồ án môn học máy điện liệu tác dụng C td = 2201,3459 lớn hơn giá thành cực tiểu lúc min là 0,7034 không đến 1%. 9. Đờng kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ theo (2 - 41) d 12 =a.d=1,4.0,24=0,366(m) 10. Chiều cao dây quấn sơ bộ )(5977,0 766,1 336,0. . 12 m d l === 11. Tiết diện hữu hiệu của trụ sắt (thuần sắt) theo(2-80) )(03988,0 4 24,0. .95,0.928,0 4 2 . 2 2 m dm d c k d k t T === Chơngiii: Tính toán dây quấn i.dâyquấn hạ áp: 1. Sức điện động của 1 vòng dây U v =4,44.f.B t .T t =4,44.50.1,55.0,03988=13,723(V). Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 8 Đồ án môn học máy điện 2. Số vòng dây 1 pha của dây quấn HA (3-5) )(178,16 723,13 231 1 1 1 vong v U f U v U t U W ==== Tính lại )(588,13 17 231 v v U == 3. Mật độ dòng điện trung bình )/(57,310, 336,0.1000 588,13.13000 .91,0.746,0 12 . . 746,0 24 mMA dS v U n P f k tb === 4. Tiết diện vòng dây sơ bộ(3-10) ) 2 (3,404 6 10. 6 10.57,3 38,1443 6 10. 1 1 ' mm tb I T = = = Theo bảng 38 với S=1000kVA,T t =1443,38A;U 1 =400V;T 1 =404,3mm 2 ta chọn kiểu dây quấn hình xoắn mạch kép dây dẫn chữ nhật, số sợi chập song song 4 đến 12-16 và lớn hơn. Số đệm cách điện giữa các bánh dây là 8(bảng30). Bề rộng tấm đệm b n =40mm Theo Bảng 54a:-Chiều cao rãnh dầu ngang h r1 =5mm. 5. Chiều cao hớng trục của mỗivòng dây.(3-19) mmm r h w l v h 2,28)(0282,0005,0 117 5977,0 1 1 1 1 == + = + = Chọn kiểu dây quấn hình xoắn kép có rãnh dầu ngang giữa các bánh dây, hoán vị phân bố đều. 6. Theo bảng 21 với T 1 =404,3mm 2 và h v1 =28,2mm Chọn tiết diện dây gồm 8 sợi song song chia thành hai nhóm(dây quấn hình xoắn kép ) mỗi nhóm 4sợi có rãnh dầu ngang ở giữa hai nhóm là 5mm. Quy cách dây quấn nh sau: 2,52 30,1200,5 80,1150,4 8. ì ì ì ì bA 7. Tiết diện mỗi vòng dây T 1 = 8.52,2 = 417,6(mm 2 ) 8. Chiều cao thực mỗi vòng dây h v1 =2.12,3 + 5 = 29,6(mm) 9. Mật độ dòng địên thực của dây quấn HA )/(456,3 6,417 6 10.38,1443 2 1 1 1 mMA T I === 10. Chiều cao thực của dây quấn HA Theo(3-23c),lấy k=0,95 l 1 = 2.b.10 -3 .(w 1 +1) + k.h 1 .(2.w 1 +1).10 -3 = 2.12,3.10 -3 .(17 + 1) + 0,95.5.(2.17 + 1).10 -3 = 609,05 (mm) 12. Chiều dày dây quấn HA mmma n v n a 20)( 3 10.20 3 10.5. 2 8 3 10' 1 1 = = = = 14. Đờng kính trong của dây quấn D 2 =d + 2.a 01 .10 -3 (theo bảng 18 a 01 =15mm Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 9 Đồ án môn học máy điện D 1 =0,2423 +2.15.10 -3 =0,2723(m) 15. Đờng kính ngoài của dây quấn HA D 1 = D 1 + 2.a 1 =0,2723 + 2.0,02 = 0,3123(m) 16.Bề mặt làm lạnh của dây quấn Với dây quấn hình xoắn kép có rãnh dầu ở giữa tất cả các bánh dây M 1 =4.t.k (D 1 +a 1 ).(a 1 +b.10 -3 ).w 1 =4.3.0,75. .(0,2723 + 0,02).(0,02 + 12,3.10 -3 ).17 =4,538(m 2 ) 17.Trọng lợng đồng dây quấn hạ áp: G cu1 =t. .(D 1 +D 1 )/2.W 1 .T 1 . cu =3. .(0,2723 + 0,3123)/2,17.417,6.8900.10 -6 =174,06(kg) Dây quấn hoán vị phân bố đều tại 8 chỗ theo chiều cao dây quấn.Hoán vị đầu tiên sau vòng thứ nhất,hoán vị thứ hai cách 2 vòng tức ở vòng thứ ba, hoán vị thứ 8 sau vòng thứ 15. II. Dây quấn cao áp 1. Số vòng dây của dây quấn cao áp ứng với điện áp định mức )(1104896,1103 231 15000 .17 1 2 . 2 1 vong f U f U w dm W === 2. Số vòng dây của một cấp điều chỉnh Có 4 cấp điều chỉnh: W đc = 0,025.W 2đm = 0,025.1104 =27,6(vòng) 28vòng. 3. Số vòng dây tơng ứng ở các đầu phân áp là Cấp: 15750V W 2 =1104 + 2.28=1160(vòng) Cấp: 15375V W 2 =1104 + 1.28=1132(vòng) Cấp: 15000V W 2 =1104 +0.28 =1104(vòng) Cấp: 14625V W 2 =1104 - 1.28=1076(vòng) Cấp: 14250V W 2 =1104 - 2.28=1048(vòng) 4. Mật độ dòng điện sơ bộ 2 = 2. tb - 1 = 2.3,57 - 3,456 = 3,684(MA/m 2 ) 5. Tiết diện sơ bộ vòng dây )(03,6 6 10.684,3 22,22 6 10. 2 2 ' 2 2 mm T T = = = 6. Theo bảng 38 S = 1000kVA, U 2 =15000kV, T 2 = 6,03mm 2 , I t2 = 22,22A Ta chọn kết cấu dây quấn kiểu hình ống nhiều lớp dây dẫn chữ nhật. Sơ đồ điều chỉnh điện áp Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 10 [...]... 12924,3 Lê Thị Thu Hơng - Lớp TBĐ 1 - K47 20 Đồ án môn học máy điện ChơngVii : Tính toán nhiệt A .Tính toán nhiệt của dây quấn : 1 Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngoài của nó: 0 = -Dây quấn HA: dây chữ nhật : q. cd Trong đó : + là chiều dầy cách điện ở một phiá của dây dẫn : 1 = 0,25.10 3 m + cd : Suất dẫn nhiệt của lớp cách điện của dây dẫn Bảng 54 : cd = 0,17 (W/m 0C) +q: Mật độ...Đồ án môn học máy điện A X1 X2 X3 X4 X5 Các đầu phân áp đợc nối vào các cực của bộ đổi nối ba pha.Dòng điện qua các tiếp điểm là 22,22A Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của 2pha bộ đổi nối Điện áp làm việc: Ulv:10%(U2) = 1500V Uth:2.10(U2) = 3000V Để đề phòng phóng địên giữa các lớp, cách điện lớp phải cao hơn dây quấn 30ữ50mm Mỗi lớp ở phía trên và dới vẫn phải có vành đệm phụ bằng cách... Khoảng cách từ dây dẫn ra đến các bộ phận nối đất của xà ép: s 2 = 28 (mm) (Bảng 31) với U th1 = 5 KV, không bọc cách điện -Khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn ra hạ áp không bọc cách điện s 3 = 25 (mm) (Bảng 31) -Khoảng cách đến dây dẫn cao áp có Uth2=45kv cho dây dẫn ra hạ áp có Uth1=5kv,không có cách địên s 4 = 50 (mm) (Bảng 32) 3- Chiều rộng tối thiểu của thùng 01 ' B = D2' + ( s1 + s 2 + d1 + s... 1.1,73 = 4,59(%) 13,588 2 3 .Điện áp ngắn mạch toàn phần U n = U 2 nr +U 2 nx = 1,292 2 + 4,59 2 = 4,77(%) Sai lệch hơn so với tiêu chuẩn 5 4,77 100% = 4,6(%) . do giáo viên hớng dẫn môn học đề ra. Đề :Tính toán kích thớc chủ yếu của máy biến áp điện lực ngâm dầu có thông số: S =1000 KVA U CA /U HA = 15/0,4 KV. những tính toán thiết kế dới đây chỉ mang tính Thiết kế môn học với trình tự tính toán thiết kế một máy biến áp đơn chiếc với thông số máy biến áp do
