§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 1 Đồ án môn học Thiết kế máy điện CC S LIU BAN U: Cụng sut nh mc : 400 kVA in ỏp nh mc :15/0,4 kV u /yo-11 Tn hao khụng tI : 840 W Tm hao ngn mch : 5750W in ỏp ngn mch : 4% c im:t ngoi tri,lm vic liờn tc,lm lnh bng du. NI DUNG TNH TON: Tinhd toỏn kớch thc ch yu Tớnh toỏn dõy qun CA,HA Tớnh toỏn mch t Tớnh toỏn cỏc tham s ngn mch,khụng ti Tớnh toỏn nhit Bn v tng lp rỏp. Đại học Bách khoa Hà Nội 2 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn CHƯƠNG I :NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC Máy biến áp điện lực là thiết bị chủ yếu của công mghiệp điện lực.Theo sự phát triển của xã hội và hiện đại hóa của đất nước,qui mô của lưới điện quốc gia ngày càng được mở rộng và số lượng máy biến áp ngày càng lớn,yêu cầu kĩ thuật máy biến áp ngày càng cao.Trong quá trình truyền tải để giảm tổn thất điện năng thì điện áp phải được nâng và hạ xuống 4 đến 5 lần.Do vậy tổng công suất của máy biến áp lớn hơn gấp 6 đến 8 lần công suất của nhà máy điện. Ngày nay hiệu suất của máy biến áp được nâng lên rất cao,từ 98 đến 99%,nhưng do số lượng máy biến áp trong hệ thống điện rất lớn nên tổn hao này cũng đáng kể,vì vậy cần phải giảm đến mửc thấp nhất có thể tổn hao trong máy biến áp nhất là tổn hao không tải. Trong quá trình chế tạo thì những máy biến áp cỡ vùa và nhỏ được chế tạo thành loại ba pha.Còn những máy biến áp cơ lớn được chế tạo thành loại một pha sau đó được ghép lại thành tổ máy biến áp ba pha. Công suất máy biến áp ngày càng lớn.Trên thế giới đã chế tạo được máy biến áp ba pha có công suât đến một triệu kVA và điện áp tới 1150 kV.Để đảm bảo chất lượng cung cấp điện năng thông thường thì máy biến áp được chế tạo sao cho có thể điều áp được dưới tải.Máy biến áp được chế tạo với vật liệu có từ tính tốt,có suất tổn hao thấp,độ từ thẩm cao,ngoài ra còn được cải tiến cách làm mát và dùng những vật liệu kết cấu nhẹ và bền. Có thể nói rằng sự phát triển của công nghệ chế tạo máy điện nói chung và công nghệ chế tạo máy biến áp nói chung đã có những sự phát triển vượt bậc đã tạo ra những máy có công suất lớn,điện áp cao nhưng có kích thước giảm đáng kể. §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 3 Đồ án môn học Thiết kế máy điện CHNG 2 :TNH TON CC KCH THC CH YU 1.Tớnh toỏn cỏc tham s c bn 1.Cụng sut trờn mi pha ca mỏy bin ỏp: 400 ' 133,3 3 3 p p S S = = = kVA 2.Dũng in nh mc trờn mt pha mỏy bin ỏp: Dũng in nh mc phớa cao ỏp ca mỏy bin ỏp: I 1 = 3 3 3 1 .10 400.10 26,7 3.15.10 p S U = = A Dũng in nh mc th cp mỏy bin ỏp: I 2 = 3 3 3 2 .10 400.10 577,3 3. 3.0,4.10 p S U = = A 3.in ỏp cỏc pha ca mỏy bin ỏp: in ỏp bờn cao ỏp ca mỏy bin ỏp: U f1 =U 1 =15000 V in ỏp bờn h ỏp ca mỏy bin ỏp: U f2 = 94,230 3 10.4,0 3 3 2 == U V 4.in ỏp th nghim ca dõy qun mỏy mỏy bin ỏp. Theo TCVN ta cú in ỏp th nghim ca mỏy bin ỏp: Dõy qun cao ỏp ca bin ỏp: Vi U 1 =15 kV thỡ ta cú U t =38 kV Dõy qun h ỏp ca bin ỏp : Vi U 2 =0,4 kV ta cú U t =5 kV 5.Kiu dõy qun trong mỏy bin ỏp Theo ph lc XV ta cú : Đại học Bách khoa Hà Nội 4 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn Với dây quấn cao áp điện áp U 1 =15 kV và dòng điện I 1 = 27,6 A.ta chọn loại dây xoắn ốc liên tục. Với dây quấn hạ áp U 2 =0,4 kV và dòng điện I 2 =577,3 A,ta chọn dây loại xoắn ốc mạch đơn 6.Xác định các tham số tính kích thước chủ yếu Hệ số a R Ta có : a R = 3 21 12 aa a + + Hệ số a R phụ thuộc vào kích thước cụ thể của máy biến áp,của dây quấn HA và CA,do đó chỉ khi bố trí xong dât quấn mới có thể xác định chính xác.Khoảng cách cách điện giữa dây quấn CA và HA là a 12 được chọn theo điện áp thử nghiệm của cuộn CA. Tra theo bảng XIV-2 TKMĐ ta có: Công suất MBA S p kVA Điện áp thử U t của cuộn CA kV Cuộn CA đến gông,cm Giữa cuộn CA với HA,cm Giữa hai cuộn CA,cm Đầu thừa,cm l 02 d δ a 12 12 δ a 22 22 δ l d2 400 25 3,0 - 0,9 0,3 1,0 - 1,5 Lấy sơ bộ : 4 ' 3 21 p Sk aa = + .Trong đó k là hệ số phụ thuộc vào dung lượng máy biến áp, vật liệu làm dây quấn CA và tổn hao ngắn mạch trong MBA.Theo bảng 13.2 TKMĐ ta chọn được k=0,58. Thay ta có: §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 5 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn 4 4 1 2 ' 0,58. 133,3 1,97 3 p a a k S + = = = cm Vậy ta có: a R =2+1,97=3,97 cm Điện áp ngắn mạch tác dụng: 5750 .100 1,43 10 10.400 n nr P P u S = = = % Điện áp ngắn mạch phản kháng: 2 2 2 2 4 1,43 3,74 nx n nr u u u= − = − = % Hình dáng sơ bộ của máy biến áp như hình vẽ: Hệ thống mạch từ sủ dụng hệ thống ba pha ba trụ có mối ghép chéo góc,ghép thẳng với trụ giữa. Trụ được ghép bằng băng đai và gông dùng sắt góc ép lại.Thép dùng làm lõi sắt là thép cán nguội đẳng hướng 3407 dày 0,3 mm.Lấy mật độ từ cảm trong trụ B T =1,75 T. Theo bảng 13.2 với S P =400 kVA thì trụ có 6 bậc,hệ số điền đầy k d =0,926. §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 6 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn Hệ số ép chặt k c =0,95 ta có hệ số lợi dụng: k e =k d .k C =0,95.0,926=0,88 Chọn các bậc của gông là 7.Theo phần phụ lục XVII-2 TKMĐ ta có: Hệ số của gông k G =1,02.Trông đó k G là tỉ số thiết diện giữa gông và trụ.Vì vậy ta có mật độ từ cảm trong gông B G =B T /1,02=1,75/1.02=1,029 T. Số khe hở trong mạch từ gồm 4 rãnh chéo ở 4 góc và 3 rãnh vuông ở trụ giữa.Mật độ từ thông trong rãnh vuông góc là: B" R =B T = 1,75 T Từ thông trong rãnh chéo là: B' K = 2/ T B = 1,75/ 2 =1,24 T Theo bảng V-4 ta có tổn hao trong thép : +Tổn hao trong trụ p FeT =1,238 W/kg +Tổn hao trong gông p FeG =0,574 W/kg +Tổn hao từ hóa trong trụ q T =1,956 VA/kg +Tổn hao từ háo trong gông q G =1,575 VA/kg Tổn hao từ hóa trong khe hở không khí: +Tổn hao từ hóa trong khe hở vuông góc q" K = 0,61 VA/cm 2 +Tổn hao từ hóa trong khe hở chéo q' K = 0,0956 VA/ cm 2 Theo bảng 13.7 ta có hệ số tổn hao phụ k f =0,91 khi ngắn mạch.Theo bảng 13.5 và 13.6 ta có được hằng số đối với dây đồng là a=1,4 và b= 0,28.Ta lấy hệ số k R =0,95 là hệ số ép chặt. Hệ số β = 1,8 – 2,4. *Ta tiến hành tính toán các hệ số cơ bản : Hệ số A: A=16. 4 4 2 2 2 2 ' 133,3.3,97.0,95 16. 16,51 50.3,74.1,75 .0,88 P R R nx T l S a k fU B k = = Hệ số A 1 : §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 7 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn A 1 = 2 3 2 3 1 5,66.10 . . . 5,66.10 .1,4.16,51 .0,88 313,81a A k − − = = kg A 2 = 2 2 2 2 1 0 3,6.10 . . . 3,6.10 .16,51 .0,88.3 25,9A k l − − = = kg Trong công thức trên l 0 là khoảng cách từ cuộn cao áp đến gông.Tra bảng ta có được l 0 =5 mm 2 3 2 3 1 1 2,4.10 . . . .( ) 2,4.10 .0,88.1,02.16,51 .(1,4 0,28 0,411) 202,72 G B k k A a b c − − = + + = + + = B 2 = 2 2 2 2 1 12 22 2,4.10 . . . .( ) 2,4.10 .0,88.1,02.16,51 .(2,7 3,0) 33, 47 G k k A a a − − + = + = kg C 1 = = 22 2 2 . AuBKk aS K nr T Lf P dq , 2 2 2 2 2 400.1,4 2,46.10 . 498, 49 6,91.0,88 .1,75 .1,43.16,51 = = kg M= Aa P kkk n Rfn . 10.2453,0 2 4− = = 4 2 5750 0,2453.10 .45,86 .0,91.0,95. 11,8 1,4.16,51 − = MPa Trong công thức trên thì: =+= − )1( 100 .41,1 . nx nr u u n n e u k π .1,43 3,74 100 1,41. .(1 ) 45,86 4 e π − + = B= 2 2 1 2 2 25,9 33,47 0,19 3 3 202,72 A B B + + = = Chọn tỉ giá giữa dây đồng PVB và thép 3404 là k Fe,Cu =2,21 C= 1 1 313,81 0,52 3. 3.202,72 A B = = Chọn k cđ =1,06 ta có : D= 1 , 1 2 2 65,98 . . . .2,21.1,06 0,22 3 3 466,13 Fe Cu cd C k k D = = §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 8 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn Ta có đẳng thức : x 5 +Bx 4 -Cx-D=x 5 +0,328.x 4 -0,554x-0,22 Theo phương trình trên ta có 90,1 min = β Trọng lượng tôn Silic của các góc gông: G g =0,493.10 -2 .k l .k G .A 3 x 3 = =0,493.10 -2 .0,88.1,02.16,51 3 .x 3 =19,91x 3 Thiết diện của trụ lõi sắt : S T =0,785.k l .A 2 .x 2 = =0,785.0,88.16,51 2 .x 2 =188,3x 2 Thiết diện khe hở vuông góc : S” K =S T =188,3.x 2 Thiết diện khe hở chéo: S’ K =S T . 2 =188,3. 2 .x 2 = =266,3.x 2 Tổn hao không tải trong máy biến áp : P 0 =k’ F (p T G T +p G .G G )= =1,25(1,238.G T +0,574.G G )=1,54G T +0,717G G §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 9 §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn 1.8 2 2.2 2.4 2.153 x= 1.158292185 1.18920712 1.217883286 1.24466595 1.211326 x 2 = 1.341640786 1.41421356 1.48323969 7 1.54919334 1.46731 x 3 = 1.554012038 1.68179283 1.80641283 6 1.92822821 1.777391 A 1 /x=313.81/x 270.9247321 263.881704 257.6683691 252.123872 259.0632 A 2 x 2 =25.9.x 2 34.74849637 36.6281313 38.4159081 6 40.1241075 38.00334 G T =A 1 /x+ A 2 x 2 305.6732285 300.509835 296.0842773 292.24798 297.0666 B 1 x 3 =202.72.x 3 315.0293204 340.933043 366.196010 1 390.890422 360.3127 B 2 x 2 =33.47.x 2 44.90471712 47.3337279 49.6440326 7 51.851501 49.11088 G G = B 1 x 3 + B 2 x 2 359.9340376 388.266771 415.840042 8 442.741923 409.4236 G Fe =G T +G G 665.607266 688.776606 711.9243201 734.989902 706.4902 G g =52,35.x 3 30.94037969 33.4844953 35.9656795 7 38.3910236 35.38786 P 0 =1,7G T +1,563G G 728.8094768 741.172421 754.1270977 767.507847 751.0393 Q 0 =2,445G T +1,969G G 4663.655898 4965.56506 5261.14036 1 5550.95091 5192.218 +97,8G g +136,5x 2 i 0x =Q 0 /10S P 1.165913975 1.24139126 1.31528509 1.38773773 1.298054 G dq =C 1 /x 2 474.3818214 450.038111 429.0945025 410.826708 433.7528 G Cu =1,66G dq 787.4738236 747.063264 712.2968741 681.972336 720.0296 k Cùe G Cu =2,21G Cu 1740.31715 1651.00981 1574.176092 1507.15886 1591.265 C’ td =G Fe +k CuFe G Cu 1742.11715 1653.00981 1576.376092 1509.55886 1593.418 J=0,91.5750/2,4G dq 3.143803514 3.20102184 3.254096592 3.3036668 3.44196 =M.x 3 14.23475027 15.4052223 16.5467415 8 17.6625704 16.2809 d=A.x 19.12340398 19.6338095 20.10725305 20.5494349 19.99899 d 12 =ad=1,4d 26.77276557 27.4873333 28.15015426 28.7692089 27.99859 §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 10 cp ∂ β 2 4 β 4 β 3 4 β [...]... 75(0, 2 + 5,5) Trng lng ng trong dõy qun cao ỏp : 19 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện Gdq1= 28.a1.Dtb1.w1.S1.10-5= = 28.5,5.35,4.825.7,29.10-5 = 108,6 kg Trng lng dõy qun cao ỏp khi k c ti cỏch din : G0dq1 = 1,02.Gdq1 = 1,02.208,6 =212,8 kg Kớch thc dõy qun ca mỏy bin ỏp : 20 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện TNH TON CHNH XC KCH THC MCH T Trong thit k ta dựng... khong cỏch rónh du trong mỏy bin ỏp hr=0,5 cm Chn s m dc theo chi vi ca dõy qun ca cun dõy ca cun h ỏp l 12 chic.Chiu rng tm m l 4 cm Chiu cao hng trc ca dõy qun h ỏp : 12 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện l 40,85 hv2 = w + 1 hr = 22 + 1 0,5 = 1, 28 cm 2 4,5 ì 12,5 Chn dõy l 3 si dõy ghộp song song loi PB Thit din 1 si l: 5, 0 ì13, 0 Cỏc si c chia lm hai mch ghộp song song... hnh b trớ cun dõy h ỏp cú chiu cao tng ng nh cun cao ỏp.Do vy thỡ s rónh thụng du ca mỏy bin ỏp phI chn sao cho tha món c iu kin v chiu cao. n gin trong thit k v lp t ta 13 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện chn tt c cỏc rónh thụng du u cú kớch thc bng nhau.Ta cú phng trỡnh: l2 = 2.1,3(22 + 1) + 0,95 [ hr 2 22 + 0,1(22 + 1) ] = 72, 43cm Ta cú chiu cao rónh thụng du: hr2 = 0,78... : q2 : Sut tn nhit trờn b mt dõy qun h ỏp J2 : Mt dũng in trong dõy qun h ỏp wb : B rng dõy qun h ỏp k c n cỏch in kf : H s tn hao ph k3 : H s ca dõy qun Thay s ta cú: 14 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện q2 = 1, 07.3, 66.577,3.0,5.1, 05 = 535, 01 W/m2 0, 75(1, 483 + 3) Trng lng dõy ng trong dõy qun h ỏp: Gdq 2 = 28.a2 Dtb 2 w2 S2 10 5 Thay s ta cú : Gdq 2 = 28.3.26.22.166,17.105... dõy qun cao ỏp cú cỏc u ra cho phộp iu chnh in ỏp.Chn iu chnh in ỏp l 2 2,5% Dũng in qua tip in ca b iu chnh bng 72,168 A in ỏp ca hai u iu chnh : S u iu chnh in ỏp : 15 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện in ỏp gia hai u iu chnh in ỏp -5 v +5 bng : Ucf = 10%.U1 = 10%.15.103 =1500 V in ỏp th ca cun dõy iu chnh : Utcf = 2.Ucf =2.230,94 = 461,88 V in ỏp gia hai nc iu chnh kiờn... V t tờn cỏc u iu chnh nh bng di õy : u iu chnh Tờn in ỏp kV +5% A1 15750 +2,5% A2 15375 0% A3 15000 -2,5% A4 14625 i vi dõy qun cao ỏp ta chn dõy qun xon c liờn tc 16 Đại học Bách khoa Hà Nội -5% A5 14250 Đồ án môn học Thiết kế máy điện S vũng dõy c bn ca cun dõy cao ỏp : w1 = w2 U1 15 = 22 = 825 vũng U2 0, 4 S vũng dõy iu chnh in ỏp ca cun dõy cao ỏp: w1dc = U dcf UV = 1500 = 142,86 vũng 10,5 S vũng... cao ỏp: S1= If1/J1= 26,7/3,28 = 8,14 mm2 Dựng dõy xon c liờn tc vi dõy dn l loi dõy PB.S si dựng l 1 si,thit din dõy cao ỏp bng : S1 = 1,50 ì 5, 00 = 7, 29mm2 2, 00 ì 5,5 17 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện Mt dũng in trong dõy qun cao ỏp: J1 = I f1 S1 = 26, 7 = 3, 66 A/mm2 7, 29 Gia hai bỏnh dõy kộp ta thit k mt rónh du rng 0,5 cm.Gia hai lp dõy qun ca dõy qun kộp ta t lút cỏch... cng,mi bỏnh cú 9 vũng,tng cng cú 36 vũng + Chn 12 bỏnh cỏch in tng cng ,mi vũng cú 12 vũng,tng cng cú 144 vũng Tng cng cú 645+36+144=825 vũng S b trớ dõy qun nh hỡnh v : 18 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện Trong hỡnh v trờn : Bỏnh dõy T : Bỏnh dõy cú qun cỏch in tng cng Bỏnh dõy C : Bỏnh dõy c bn Bỏnh dõy D : Bỏnh dõy iu chnh in ỏp Chiu cao ca cun dõy cao ỏp : l1 = b '.nb 2 +... +2.l0=40,83+2.3=43,13 cm Khong cỏch gia cỏc tr v lừi st : C = d12+a12+2a2+a22 = 41,1 cm in ỏp trờn mt vũng dõy: UV= 4,44.f.BT.ST.10-4= = 4,44.50.1,75.276,1410-4=10,72 V 11 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện Trng lng st ca mỏy bin ỏp: GFe=706,49 kg Trng lng ng trong mỏy bin ỏp: Gdq=433,38 kg Mt dũng in trong mỏy bin ỏp: J = 3,44A/mm2 ng sut trong dõy qun cho phộp ca mỏy bin ỏp:... : 2 D 23 St = t ữ = = 379,9 cm2 k0 1,18 ữ k0 tra theo bng 10.1 TK MBA Phm Vn Bỡnh,Lờ Vn Doanh Thit din ca tr thun st tng ng : ST = kcSt = 0,95.379,9 = 361 cm2 21 Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án môn học Thiết kế máy điện TNH TON NGN MCH Tn hao c bn trong mỏy bin ỏp : +Tn hao ng trong cun dõy h ỏp : Pdq 2 = 2, 4.J 2 Gdq 2 = 2, 4.3, 66 2.79,84 = 2566,8 w +Tn hao ng trong cun dõy cao ỏp : Pdq1 . §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ m¸y ®iÖn ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY ĐIỆN §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 1 Đồ án môn học Thiết kế máy điện CC S LIU BAN U: Cụng sut nh mc : 400 kVA in ỏp. vượt bậc đã tạo ra những máy có công suất lớn ,điện áp cao nhưng có kích thước giảm đáng kể. §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 3 Đồ án môn học Thiết kế máy điện CHNG 2 :TNH TON CC KCH THC CH YU 1.Tớnh. d 12 +a 12 +2a 2 +a 22 = 41,1 cm Điện áp trên một vòng dây: U V = 4,44.f.B T .S T .10 -4 = = 4,44.50.1,75.276,1410 -4 =10,72 V §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi 11 β π Đồ án môn học Thiết kế máy điện Trng lng st ca