LỜI CAM ĐOAN Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu luận văn hoàn thành Tôi xin cam đoan toàn nội dung kết tính toán thật Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung nghiên cứu kết tính toán Tác giả luận văn Nguyễn Trí Kiên i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU CHƢƠNG THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP THEO KIỂU LÕI THÉP NHIỀU BẬC THÔNG THƢỜNG 1.1 Tính toán thiết kế sơ 1.1.1 Xác định đại lượng 1.1.2 Chọn kích thước số liệu 1.1.3 Tính toán tối ưu hệ số β 1.2 Tính toán dây quấn 1.2.1 Tính toán dây quấn hạ áp 1.2.2 Tính toán dây quấn cao áp 1.3 Tính toán ngắn mạch 11 1.3.1 Tổn hao ngắn mạch 11 1.3.2 Điện áp ngắn mạch 12 1.4: Tính toán mạch từ tham số không tải 12 1.4.1 Tính toán mạch từ 12 1.4.2 Tính toán tổn hao không tải – dòng không tải – hiệu suất 14 CHƢƠNG THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP THEO KIỂU LÕI THÉP BẬC 18 2.1 Một số công thức tính toán cho kiểu lõi thép bậc 18 2.1.1 Mô hình lõi thép tính toán công thức hình học 18 2.1.2 Dẫn dắt số công thức tính toán 19 2.2 Tính toán thiết kế sơ 23 2.2.1 Xác định đại lượng 23 2.2.2 Chọn kích thước số liệu 24 2.2.3 Tính toán tối ưu hệ số β 27 2.3 Tính toán dây quấn 32 ii 2.3.1 Tính toán dây quấn hạ áp 32 2.3.2 Tính toán dây quấn cao áp 36 2.4.Tính toán ngắn mạch 41 2.4.1.Tổn hao ngắn mạch 42 2.4.2 Điện áp ngắn mạch 43 2.4.3 Tính toán lực học ngắn mạch 43 2.4.3.4 Ứng suất lực hướng kính dây quấn tính theo công thức tương tự thiết kế (1) 44 2.5 Tính toán mạch từ tham số không tải 44 2.5.1 Tính toán mạch từ 44 2.5.2 Tính toán tổn hao không tải – dòng không tải – hiệu suất 51 CHƢƠNG SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP BẬC VÀ MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP NHIỀU BẬC THÔNG THƢỜNG 55 3.1 Giới thiệu phân tích đặc điểm thiết kế,công nghệ chế tạo máy biến áp ABB 55 3.1.1 Sự khác biệt tư tưởng thiết kế 55 3.1.2 Công nghệ chế tạo mạch từ 56 3.1.3 Công nghệ chế tạo dây quấn 60 3.1.4 Công nghệ chế tạo vỏ - thùng dầu 63 3.2 So sánh số tiêu kỹ thuật thiết kế 64 3.2.1 Các thông số máy biến áp theo thiết kế nhà máy ABB tính toán thiết kế 64 3.2.2 Lập bảng so sánh thông số mẫu thiết kế 66 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Nội dung Ký hiệu, chữ viết tắt Máy biến áp MBA Công suất định mức Sđm Dòng điện dây định mức Iđm Dòng điện không tải I0 Điện áp định mức Uđm Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng Unr(%) Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng Unx(%) Tỉ số biến áp K Các đầu vào sơ cấp K, L Cao áp CA Hạ áp HA Số pha m Dung lượng pha Sf Dung lượng trụ S’ Điện áp pha định mức Uf Điện áp thử Uth Đường kính tròn bao trụ sắt d Chiều cao cuộn dây l Đường kính trung bình cuộn cao áp hạ áp d12 Tỷ số kích thước máy biến áp β Mật độ từ cảm trụ máy Bt Hệ số gia tăng tiết diện gông kg Suất từ hoá trụ pt Suất từ hoá gông pg Khoảng cách cách điện trụ dây quấn hạ áp a01 Khoảng cách cách điện dây quấn cao áp hạ áp a12 iv Khoảng cách cách điện dây quấn trụ cạnh a22 Khoảng cách cách điện dây quấn cao áp gông l0 Bề dày ống cách điện cao áp hạ áp δ12 Bề dày chắn pha δ22 Hệ số điền đầy kđ Hệ số nêm kín kc Hệ số lợi dụng lõi sắt kld Hệ số qui đổi từ trường tản kr Chiều rộng qui đổi từ trường tản kr Chiều rộng qui đổi từ trường tản ar Tỷ trọng sắt γFe Trọng lượng trụ Gt Trọng lượng gông Gg Trọng lượng phần góc uốn mạch từ Go Trọng lượng toàn lõi sắt GFe Trọng lượng toàn dây quấn Gdq Giá thành vật liệu tác dụng Ctd Tiết diện trụ sơ Tt Tổn hao không tải Po Công suất từ hoá lõi sắt Qo Số vòng dây pha dây quấn hạ áp w1 Mật độ dòng điện trung bình Δtb Tiết diện dây dẫn hạ áp T1 v DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1.Xác định hệ số β tối ưu Bảng 1.2 Số vòng dây cấp điều chỉnh Bảng 1.3 Bố trí dây quấn cao áp 10 Bảng 1.4 Bố trí đầu dây cao áp 10 Bảng 1.5 Kích thước bậc trụ gông 12 Bảng 1.6 Số thép trụ gông 13 Bảng 2.1 Số liệu khoảng cách cách điện máy biến áp 24 Bảng 2.2 Bảng tính toán hệ số khối lượng 27 Bảng 2.3 Tính chọn hệ số β 31 Bảng 2.4 Chiều dài vòng dây hạ áp 34 Bảng 2.5 Chiều dài vòng dây có bề mặt tỏa nhiệt 35 Bảng 2.6 Số vòng dây tương ứng cấp 36 Bảng 2.7 Bố trí dây quấn cao áp 37 Bảng 2.8 Bố trí đầu dây 38 Bảng 2.9 Chiều dài dây quấn cao áp 40 Bảng 2.10 Chiều dài bề mặt tỏa nhiệt 40 Bảng 2.11 Hệ số tổn hao phụ 42 Bảng 2.12 Tổn hao dây dẫn bên hạ áp 42 Bảng 2.13 Tổn hao dây dẫn bên cao áp 43 Bảng 2.14 Ứng suất lực hướng kính dây quấn 44 Bảng 2.15 Kích thước bậc trụ gông 45 Bảng 2.16 Số thép trụ gông 46 Bảng 2.17 Thể tích bậc gông 47 Bảng 2.18 Thể tích bậc trụ bên 48 Bảng 2.19 Thể tích bậc trụ 49 Bảng 2.20 Thể tích phần ghép nối bậc 49 Bảng 2.21 Tính toán thể tích trụ gông 50 Bảng 2.22 Tính toán khối lượng trụ gông 50 vi Bảng 2.23 Nội suy tìm giá trị suất tổn hao suất từ hóa từ cảm B = 1,606T 52 Bảng 2.24 Nội suy tìm giá trị suất tổn hao suất từ hóa từ cảm B =1,136 T 53 Bảng 3.1 Ví dụ số thông số tôn 56 Bảng 3.2 Thông số lõi thép MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất 64 Bảng 3.3 Thông số dây quấn hạ áp MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất 65 Bảng 3.4 Thông số dây quấn cao áp MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất 65 Bảng 3.5 Thông số Thùng dầu – trọng lượng – cánh tản nhiệt MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất 66 Bảng 3.6 Thông số điện MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất 66 Bảng 3.7 Bảng so sánh thông số mẫu thiết kế MBA 66 Bảng 3.8 Bảng so sánh tiêu điện mẫu thiết kế MBA 68 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các khoảng cách máy biến áp Hình 1.2 Cách ghép tôn Hình 1.3 Hình ảnh dải đồng làm dây quấn hạ áp Hình 1.4 Cách đặt đồng quấn hạ áp giấy cách điện Hình 1.5 Vị trí hàn đầu vào đồng Hình 1.6 Sơ đồ điều chỉnh điện áp dây quấn CA Hình 1.7 : Các kích thước khoảng cách dây quấn 10 Hình 1.8 Sơ đồ dây quấn cuộn cao áp 11 Hình 1.9 Kích thước trụ thiết kế (1) 13 Hình 1.10: Hình ảnh mạch từ lắp ghép (thiết kế (1)) 14 Hình 1.11 Các mặt cắt mạch từ thiết kế (1) 14 Hình 2.1: Các kich thước lõi thép 18 Hình 2.2: Hình ảnh dây quấn lõi thép 18 Hình 2.3 Cách ghép tôn 25 Hình 2.4 Mặt cắt trụ 25 Hình 2.5 Mặt cắt gông 26 Hình 2.6: Kích thước lõi thép thiết kế (2) 31 Hình 2.7 Kích thước dây quấn hạ áp 34 Hình 2.8: Các kích thước dây quấn khoảng cách cách điện 38 Hình 2.9 Sơ đồ đầu điều chỉnh cuộn cao áp 39 Hình 2.10 Kích thước cuộn dây sau quấn xong 41 Hình 2.11 Kích thước trụ (thiết kế (2)) 45 Hình 2.12 Hình dạng thép gông thiết kế (2) 46 Hình 2.13 Hình dạng trụ bên thiết kế (2) 47 Hình 2.14 Hình dạng thép trụ thiết kế (2) 48 Hình 2.15 Hình ảnh mạch từ lắp ghép (thiết kế (2)) 51 Hình 2.16 mặt cắt mạch từ thiết kế (2) 51 Hình 3.1 Các cuộn tôn sử dụng nhà máy ABB 57 viii Hình 3.2 Đầu máy cắt tôn tự động 57 Hình 3.3 Cách ghép tôn 58 Hình 3.4 Các bước cắt tôn 58 Hình 3.5 Kích thước cho tôn trụ 59 Hình 3.6 Các tôn trụ ghép steplap 59 Hình 3.7: mối ghép steplap thực tế 60 Hình 3.8 Khuôn quấn cho cuộn dây hạ áp 61 Hình 3.9: Quấn lớp bìa trước quấn dây hạ áp 61 Hình 3.10 Hàn xong đầu hạ áp quấn tiếp cách điện thông dầu 62 Hình 3.11 Quấn lớp bìa cuối hoàn thành bối dây 62 Hình 3.12: Máy ép dây dẫn tròn thành dây chữ nhật 63 Hình 3.13: Một phin cánh sóng chuẩn bị hàn vỏ 64 ix MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Chúng ta sống thời đại với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, công nghiệp hóa, đại hóa Dù thời đại ngành lượng coi trọng hàng đầu Trong số ngành lượng ngành điện đóng vai trò mấu chốt Trong ngành điện công việc thiết kế máy điện khâu vô quan trọng, nhờ có kỹ sư thiết kế máy điện mà máy điện đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện sản suất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện thiếu máy biến áp điện lực dùng để tăng hay giảm điện áp lưới cho phù hợp với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ Vì lý mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) phận quan trọng hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu loại máy sử dụng phổ biến ưu điểm vượt trội loại máy có Nhờ mà MBAĐL ngâm dầu ngày sử dụng rỗng rãi không ngừng cải tiến cho phục vụ nhu cầu người sử dụng tốt Theo kinh điển, máy biến áp phân phối sản xuất Việt Nam thường theo thiết kế lõi thép nhiều bậc, dây quấn tròn Các tài liệu thiết kế máy biến áp loại giảng dạy số trường đại học sử dụng phòng kỹ thuật công ty sản xuất máy biến áp loại Những năm gần đây, máy biến áp phân phối lõi thép bậc, dây quấn hình ôvan công suất 1000kVA đưa vào sản xuất với mục đích giảm giai đoạn cắt tôn lắp ráp tôn Nhưng công thức tính toán thiết kế loại chưa nghiên cứu kỹ trường đại học, có khác biệt so với máy biến áp lõi thép nhiều bậc, dây quấn tròn lõi thép dây quấn Việc nghiên cứu công thức tính toán thiết kế máy biến áp loại góp phần vào việc tìm phương pháp chung thiết kế máy biến áp phân phối lõi thép hai bậc, dây quấn hình ôvan tài liệu kinh điển, việc tính chi phí dựa chi phí vật liệu tác dụng Tuy nhiên dù chi phi vật liệu tác dụng chiếm phần nhiều tổng chi phí máy, bỏ qua chi phí nhân công sản xuất, máy móc, bán hàng Đối với nhà máy ABB, họ đưa mẫu thiết kế cố gắng tối ưu vật liệu đơn giản để sản xuất nhanh, đáp ứng yêu cầu thị trường 3.1.2 Công nghệ chế tạo mạch từ Như ta biết máy điện mạch từ phận quan trọng đóng vai trò dẫn từ cho máy Việc dẫn từ có tốt hay không phụ thuộc vào loại thép sử dụng công nghệ cắt ghép lõi thép a Thứ nhất, vật liệu sử dụng, tài liệu thiết kế thường đưa sử dụng loại thép 34xx ,hay số loại khác chúng thường sử dụng với từ cảm B khoảng 1.55 -1.65, ABB người ta thường sử dụng loại thép 0.3mm, ví dụ 30R122,JIS, sử dụng với từ cảm lớn (cỡ 1.7 trở lên) mà suất tổn hao nhỏ Bảng 3.1 Ví dụ số thông số tôn Có thay đổi mang tính tích cực này, nhờ có vật liệu tốt nên mạch từ có khả thu nhỏ lại tối ưu Đồng thời đem lại lợi ích giảm tổn hao cho máy 56 Hình 3.1 Các cuộn tôn sử dụng nhà máy ABB b Thứ hai, tôn cắt máy cắt CNC tự động lập trình Do thép cắt xác Độ bavia sóng nhỏ, với tôn 0.3 độ bavia nhỏ 6μm Các thép sau cắt xong vận chuyển đưa sang công đoạn ghép lõi thép mà tốn nguyên công cho việc khử bavia ủ Do tính toán tổn hao không tải hệ số ảnh hưởng kpc ,kpb giảm Hình 3.2 Đầu máy cắt tôn tự động Ngoài ABB quy trình cắt đề cho thuận tiện cho trình thao tác người công nhân tiết kiệm vật liệu nhất, số lần cắt tiết kiệm Ta lấy ví dụ sau Với mạch từ có hình dạng tôn ghép sau 57 Hình 3.3 Cách ghép tôn Thì cần lần đặt chương trình cắt thể qua hình sau Hình 3.4 Các bước cắt tôn Trong lần cắt đầu tiên, đặt chương trình cắt tôn cho trụ trước tôn có góc khác Lần cắt thứ đặt chương trình cắt cho tôn trụ bên tôn gông lúc Cách làm vừa tiết kiệm thời gian cắt mà vừa tiết kiệm lượng tôn bỏ Ngoài mối ghép gông trụ bên cắt từ lần đặt chương trình hay lần gá nên ghép xác c Thứ ba, số bậc lõi thép Với máy nhỏ 1000kVA thường sử dụng bậc, với máy công suất lớn số bậc tăng lên song nhỏ so với cách thiết kế sử dụng số bậc bảng tài liệu [1] Việc vừa có ưu vừa có nhược điểm định Nhược điểm số bậc ít, trụ không tròn mà trở thành hình ovan hệ số chêm kín giảm, dây quấn phải sử dụng hình ovan, nên chu vi vòng dây phải lớn chu vi lõi tròn Tuy nhiên nhược điểm lại bù đắp ưu điểm sau Đầu tiên chi phí nhân công cho ghép mạch từ nhỏ ghép đơn giản Sau việc sử dụng cỡ tôn giúp kho hàng 58 lưu trữ nhiều loại cỡ tôn gần nên giảm chi phí lưu kho Ngoài kiểu dây quấn hình oval thiết kế vỏ thùng máy vuông vắn đẹp d Thứ tư, cách ghép tôn sử dụng steplap (cho bậc bậc có chiều dày lớn ) ghép chéo xen kẽ, mối ghép trụ gông ghép chéo Điều giảm tổn hao mối ghép trụ gông, làm cho mối ghép chắn Để tạo mối ghép steplap phần góc nối tôn trụ phải cắt lệch khoảng nhỏ Hình 3.5 Kích thước cho tôn trụ Sau ghép xong trụ có hinh bậc thang sau Hình 3.6 Các tôn trụ ghép steplap Trình tự ghép mạch từ sau  Đầu tiên chỉnh ghép trụ trước cho bậc Việc xếp tôn cho trụ quan trọng bước sau lấy trụ làm chuẩn để xếp, thứ tự thép phải xác tạo mối ghép steplap  Tiếp theo ghép gông mạch từ lấy theo trụ làm chuẩn Do tôn trụ tạo thành ghép steplap, nên đặt thép gông 59 vào ăn theo thép trụ giữa, thép gông bị dich khoảng nhỏ đặn với theo chu kì steplap  Bước cuối ghép trụ bên mạch từ Các thép trụ bên lại lấy theo gông làm chuẩn tương tự dịch khoảng tạo thành mối ghép steplap Hình 3.7: Mối ghép steplap thực tế Đến hoàn tất ghép mạch từ trước dây quấn lắp ráp chi tiết để ép mạch từ lại Sau lắp xong sắt kẹp lại, người công nhân đưa mạch từ quét lớp sơn epoxy nhằm giữ chặt thép với không bị tách rời Chú ý quét keo tránh quét vào phần ghép không quét đậm để làm keo chảy vào mối ghép mạch từ Kiểu ghép steplap phổ biến sử dụng bậc đôi Có nghĩa số bậc thang chu kì steplap bậc có thép ghép Muốn có mối ghép kích thước A thép trụ phải cắt có ti lệ theo bậc 1:3:5 3.1.3 Công nghệ chế tạo dây quấn Ở xét cho máy biến áp điện lực công suất vừa nhỏ cỡ từ 5000kVA trở xuống Do cấu tạo lõi thép thường bậc kéo theo dây quấn hình tròn có dạng hình oval Như công nghệ dây quấn theo kiểu có đặc điểm khác biệt so với dây quấn hình tròn Sau ta giới thiệu đặc điểm 60 a Về khuôn quấn dây tạo hình bên cuộn dây Để tạo thành khuôn cho loại dây quấn hình tròn cần ống quấn dây Song để tạo khuôn cho dây quấn hình oval cần chi tiết tương ứng với bề cong bề thẳng dây quấn hình sau Hình 3.8 Khuôn quấn cho cuộn dây hạ áp Các chi tiết tháo lắp linh hoạt có khả áp dụng cho nhiều cỡ lõi thép Ở bên chi tiết khuôn ứng với phần cong dây quấn có mặt phẳng để đặt đồng đầu vào Hình 3.9: Quấn lớp bìa trước quấn dây hạ áp Bên bối dây không kiểu bối dây hình tròn thông thường, với bối dây hình oval lớp giấy quấn trước quấn đồng lên quan trọng Nó phải chịu lực cho bối dây không bị biến dạng bối dây chịu lực Chú ý lực tác động lên cuộn dây hình oval không đồng đều, bên cuộn dây có đầu Do trước quấn dây hạ áp vào phải quấn trước lớp bìa cách điện >2mm, sau lớp giấy thông dầu Ngoài góc phần thẳng phần cong bối dây cần đặt bìa giấy 61 b Cách điện cao áp hạ áp: Ở nhà máy ABB với bối dây cho máy cỡ vừa Dây quấn cao áp hạ áp không quấn riêng biệt lồng vào Trong nhà máy quấn trực tiếp dây quấn cao áp lên bối dây hạ áp Để tạo nên khoảng cách cách điện cao hạ Sau quấn xong đủ số vòng dây cho cuộn hạ áp Người công nhân quấn dây hạ áp dùng hàn đầu cho dây quấn hạ áp Khác với đầu bên trong, hàn đầu bên cần phải che chắn cẩn thận bối dây nhằm tránh tia lửa hàn làm ảnh hưởng đến cách điện Sau đó, người công nhân quấn số vòng giấy cách điện + giấy thông dầu tạo mặt tản nhiệt cho dây quấn hạ áp Tiếp tục quấn số vòng bìa cách điện cho cao áp hạ áp Cuôi quấn giấy thông dầu + giấy cách điện tạo mặt tản nhiệt cho dây quấn cao áp Lúc bối dây sẵn sàng để quấn dây quân cao áp lên bên Hình 3.10 Hàn xong đầu hạ áp quấn tiếp cách điện thông dầu Hình 3.11 Quấn lớp bìa cuối hoàn thành bối dây 62 c Công nghệ ép dây tròn thành dây chữ nhật: Trong công nghệ chế tạo dây quấn máy biến áp ABB có công nghệ mà chưa sở có sử dụng máy ép dây có tiêt diện tròn thành dây có tiết diện chữ nhật Trong thiết kế với dòng cao áp nhỏ, đến việc lựa chọn dây tròn Tuy nhiên với dây có tiết diện rõ ràng dây chữ nhật có hệ số lấp dầy dây quấn tốt Do nhà máy có cải tiến công nghệ cách dùng máy ép biên dây tròn trở thành dây chữ nhật Qua máy dây dẫn xử lý nhiệt phù hợp ép mà không làm ảnh hưởng đến lớp cách điện Ví dụ dây d/dcđ = 2/2.07 mm ép trở thành dây có kích thước a×b = 1.38×2.32 mm, có cách điện acđ/bcđ = 2.39/1.45 mm Hình 3.12: Máy ép dây dẫn tròn thành dây chữ nhật 3.1.4 Công nghệ chế tạo vỏ - thùng dầu Với máy biến áp sử dụng trụ nhiều bậc dây quấn hình chữ nhật dây quấn hình tròn, thùng máy có đáy hình oval Còn với máy biến áp thiết kế theo kiểu trụ bậc, dây quấn hình oval có dạng gần chữ nhật thùng máy thiết có đáy dạng hình chữ nhật Do đó, mĩ quan vỏ thùng hình chữ nhật trông bắt mắt vỏ thùng đáy oval Ngoài nhà máy sử dụng thùng có vỏ dạng cánh sóng Khi sử dụng thùng hình chữ nhật có phương án đơn giản để chế tạo vỏ thùng áp dụng nhà máy nhập phin cánh sóng có kích cỡ có sẵn Sau sử dụng phin cánh sóng hàn với chân đáy tạo thành vỏ máy Phương án giúp cho công việc chế tạo tính toán vỏ máy đơn giản nhiều 63 Hình 3.13: Một phin cánh sóng chuẩn bị hàn vỏ Vỏ máy thường sử dụng thép có độ dày nhỏ 1-2 mm Do nhiệt độ máy biến áp tăng làm việc, cánh sóng tự động giãn nở đảm bảo lượng dầu thùng dầu giữ nguyên mức Vậy sử dụng vỏ có công nghệ không cần phải sử dụng thêm bình dầu phụ giúp tiết kiệm vật liệu 3.2 So sánh số tiêu kỹ thuật thiết kế Sau phần ta đưa so sánh tiêu kỹ thuật máy biến áp sau - Máy biến áp theo thiết kế nhà máy ABB tính toán thiết kế - Máy biến áp thiết kế phần (1) với lõi thép nhiều bậc thông thường - Máy biến áp thiết kế phần (2) với lõi thép bậc theo thiết kế ABB Với máy sau ta lấy số liệu tính toán thiết kế phần (1) phần (2) Còn với máy ABB tính toán thiết kế ta có số liệu mục 3.2.1 sau 3.2.1 Các thông số máy biến áp theo thiết kế nhà máy ABB tính toán thiết kế a Lõi thép có thông số sau Bảng 3.2 Thông số lõi thép MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất Loại thép: Từ cảm Kiểu ghép Dạng trụ Kích thước Chiều cao cửa sổ Kiểu ghép Khối lượng trụ 30R122 1.721 T Steplap Oval 170*208.8 mm 440 mm Step lab 6*2 393.0kg Dòng từ hóa phần trăm Hệ số ghép K.cách tâm trụ Tiết diện lõi thép K.thước Cấp K.thước Cấp Khối lượng gông Khối lượng 64 0.3899% 0.9294 355 mm 308.2/302.3 cm2 170×115.2 mm 120×93.6 mm 310.8kg 703.9 b Dây quấn hạ áp có thông số sau Bảng 3.3 Thông số dây quấn hạ áp MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất Lá đồng 3.382 A/mm2 Chiều dài vòng dây 822.938 trung bình Chiều cao dây quấn 416mm Độ dày 29.03 Tiết diện đầu 60*6 Tiết diện trung tính 60*6 Khoảng cách từ dây quấn 12 hạ đến gông Trọng lượng dây dẫn hạ 140.6 kg áp Trọng lượng đầu 8.8 kg Loại dây Mật độ dòng cực đại Số vòng Rãnh thông dầu Kích thước 20 4.25mm đặt sau lớp thứ 13 186*221.8 Kích thước Cách điện lớp Chiều cao đồng Độ dày đồng Tiết diện dây quấn 226.215*287.403 0.15 mm 400 mm 0.8 mm 320 mm2 Trọng lượng cách 6.2 kg điện Tổng Trọng lượng 155.6 kg c Dây quấn cao áp có thông số sau Bảng 3.4 Thông số dây quấn cao áp MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất Loại dây Mật độ dòng Dây đồng tròn 3.28 A/mm2 Đường kính dây 2.1mm Tiết diện dây 3.4636mm2 2001/1905 vòng 3*48,1*47 Độ dày Khoảng cách hạ áp cao áp a12 Khoảng cách cao ápcao áp a22 Trọng lượng dây quấn số vòng định mức Tổng khối lượng dây quấn cao áp 44.16mm 13.75mm 4.25 đặt sau lớp thứ 12 lớp (11 lớp 173, lớp 12 có 98 vòng) Điện áp lớp dây 3995.3 V quấn Chiều dài vòng 1118.121mm dây trung bình Chiều cao dây quấn 416mm Kích thước 253.715*314.902 Kích thước Số vòng dây max/đm Số vòng cuộn điều chỉnh Rãnh thông dầu dọc trục Số lớp dây 333.116*403.228 Trọng lượng dây 206.9/ 0.1 kg quấn cao áp đầu Trọng lượng cách 20.8 kg điện 65 22mm 187.1 kg 227.8kg d.Thùng dầu – trọng lượng – cánh tản nhiệt có thông số sau Bảng 3.5 Thông số Thùng dầu – trọng lượng – cánh tản nhiệt MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất Trọng lượng lõi 1101kg Trọng lượng dầu 519kg Trọng lượng vỏ/cảnh tản nhiệt 113/425kg Tổng trọng lượng 2217kg Vỏ dùng thép dày 1.2mm Độ sâu cánh tản nhiệt 290mm Bước cánh tản nhiệt 45mm Chiều cao cánh tản nhiệt 800mm Số cảnh tản nhiệt (4 cạnh) 23/22/23/22 Kích thước vỏ dài /rộng/ cao 1170/510/1000 e.Thông số điện 22kV Bảng 3.6 Thông số điện MBA 750kVA, 22/0,4kV nhà máy ABB sản xuất Tổn hao ngắn mạch 9274W Tổn hao không tải 1127W Điện áp ngắn 5.864% Dòng không tải 0.3899% Hiệu suất 98.6% 3.2.2 Lập bảng so sánh thông số mẫu thiết kế a Chỉ tiêu hình dạng khối lượng Bảng 3.7 Bảng so sánh thông số mẫu thiết kế MBA Thông số Máy theo Máy theo Máy ABB thiết kế (1) thiết kế (2) Chiều cao mạch từ (mm) 995 817 780 Chiều dài mạch từ (mm) 1002.4 936.4 880 Chiều cao toàn bối dây 555 437 416 Đường kính dây quấn (mm) 386.2 342.2×412.9 333×403 Kích thước trụ (mm) d = 210 180×122.4 170×115.2 /130×90 /120×93.6 Tiết diện trụ (mm ) 308.74 323.82 302.3 Trọng lượng dây quấn hạ áp (kg) 141 149.85 140.6 Trọng lượng dây quấn cao áp (kg) 191 191.6 187.1 Trọng lượng dây quấn (kg) 332 341.45 327.7 Trọng lượng gông (kg) 363.4 338.7 310.8 Trọng lượng trụ (kg) 418.75 337.6 393.0 Tổng trọng lượng sắt (kg) 883.2 779 703.9 Tổng trọng lượng ruột (kg) 1332.4 1135 1101kg Kích thước vỏ dài/rộng /cao (mm) 1450×600× 1420×600×1 1170×510×10 1550 400 00 66 Nhận xét - Máy theo thiết kế ABB có kích thước trọng lượng nhỏ máy tính toán luận văn Sở dĩ có kết vật liệu làm mạch từ thiết kế ABB sử dụng loại thép tốt hơn, làm việc từ cảm lớn ( 1.721T) Ngoài không kể đến công cụ tính toán tiêu trình thiết kế hãng đại đem lại kết tối ưu - So sánh máy theo thiết kế ABB máy theo thiết kế (2) có lõi thép bậc công nghệ theo ABB ta nhận thấy tỷ lệ thông số hình dạng trọng lượng máy gần tương đồng Tuy nhiên số sai khác nguyên nhân sau:  Trong trình tính toán cho thiết kế (2) quy đổi gần dạng lõi thép nên gây sai số ảnh hưởng tới công thức lập chương phần (2) chưa xác với thực tế ABB  Khi tính toán cho thiết kế (2) sử dụng nhiều tiêu chuẩn hệ số tài liệu [1] nên chưa phù hợp với tiêu chuẩn hệ số thiết kế ABB - So sánh máy có lõi thép bậc (máy ABB máy theo thiết kế (2)) với máy có lõi thép nhiều bậc ( máy theo thiết kế (1)), máy theo thiết kế (1) có trọng lượng sắt nhiều trọng lượng đồng Tuy nhiên tính toán cho thiết kế (2) tiêu chuẩn khoảng cách cách điện lớn máy lại, kích cỡ trụ tiêu chuẩn khoảng cách cách điện thiết kế máy biến áp theo lõi thép nhiều bậc có trọng lượng sắt gần trọng lượng dây quấn tiết kiệm Do tổng thể máy thiết kế theo lõi thép nhiều bậc có chi phí vật liệu tác dụng rẻ Tuy nhiên chi phí rẻ nhỏ Vì nhược điểm chi phí vật liệu tác dụng máy lõi thép bậc bù đắp lại ưu điểm sau :  Chi phí cắt ghép mạch từ giảm:  Người công nhân cắt tôn giảm thao tác gá lắp cuộn tôn điều chỉnh cài đặt cắt tôn Đồng thời yêu cầu công suất máy cắt tôn giảm 67  Người công nhân ghép tôn ghép đơn giản nên suất  Giảm chi phí lưu kho nhiều cỡ tôn có kích cỡ gần  Thích hợp cho chế tạo vỏ hình chữ nhật, nên chế tạo thùng dầu đơn giản, thẩm mỹ b Các tiêu điện Bảng 3.8 Bảng so sánh tiêu điện mẫu thiết kế MBA Thông số Tổn hao ngắn mạch (W) Tổn hao không tải (W) Điện áp ngắn mạch (%) Dòng điện không tải (%) Hiệu suất ( %) Máy theo thiết kế (1) 9088.4 1321.79 5.84 0.554 98.63 Máy theo thiết kế (2) 9617.3 1187 5.87 0.518 98.58 Máy ABB 9274 1127 5.864 0.3899 98.6 Nhận xét: - Các tiêu điện áp ngắn mạch, dòng điện không tải hiệu suất đạt tốt Riêng với máy theo thiết kế ABB có dòng không tải phần trăm nhỏ chủ yếu loại thép sử dụng tốt - Các máy theo thiết kế lõi thép bậc thường có tổn hao ngắn mạch lớn Điều lí giải máy sử dụng dây quấn hình oval Do chiều dài vòng dây lớn so với dây quấn hình tròn thiết kế có lõi thép nhiều bậc Điều gây tổn hao đồng nhiều trình vận hành - Tuy nhiên máy theo thiết kế lõi thép bậc lại thường có tổn hao không tải nhỏ Bởi thiết kế theo kiểu bậc, lõi thép có kích thước bề rộng Y chiều sâu mạch từ b, thiết kế theo nhiều bậc kích thước chiều lõi thép đường kính d Do với tiết diện trụ gông máy thiết kế có lõi thép bậc ngắn Khối lượng sắt giảm Vậy tổn hao không tải giảm Trên thực tế, việc giảm tổn hao không tải có ý nghĩa nhiều so với tổn hao ngắn mạch Trong trường hợp đấu thầu hợp đồng bán máy biến áp, với 1W giảm tổn hao ngắn mạch nhà thầu có giả bán cao 1$, với 1W giảm tổn hao không tải, giá bán cao 5$ 68 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu thiết kế máy biến áp lõi thép hai bậc so sánh với máy theo thiết kế lõi thép nhiều bậc có thông số tương đương Quá trình tìm tòi nghiên cứu đưa số kết sau : - Đưa thiết kế hoàn chỉnh mẫu máy biến áp lõi thép bậc dây quấn hình ôvan - Rút kết luận ưu nhược điểm kiểu thiết kế lõi thép bậc lõi thép nhiều bậc - Chứng minh tính phù hợp cho ứng dụng thiết kế lõi thép bậc cho máy biến áp phân phối cỡ vừa nhỏ công suất < 1000kVA 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Tử Thụ Thiết kế máy biến áp điện lực NXB Khoa học Kĩ thuật.2007 [2] Trần Khánh Hà - Nguyễn Hồng Thanh Thiết kế máy điện NXB Khoa học Kĩ thuật.2001 [3] Phạm Văn Bình- Lê Văn Doanh Thiết kế máy biến áp NXB Khoa học Kĩ thuật.2006 [4] Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ Máy điện 1, NXB Khoa học Kĩ thuật.2005 70 ... hình ôvan Mục đích đề tài Tìm phương pháp chung thiết kế máy biến áp phân phối lõi thép hai bậc, dây quấn hình ôvan Nội dung đề tài Thiết kế mẫu máy biến áp lõi thép hai bậc, dây quấn hình ôvan. .. pháp chung thiết kế máy biến áp phân phối lõi thép hai bậc, dây quấn hình ôvan Ý nghĩa khoa học đề tài Xây dựng công thức tính toán thiết kế máy biến áp phân phối lõi thép hai bậc, dây quấn hình. .. sánh đặc điểm thiết kế công nghệ chế tạo máy biến áp lõi thép hai bậc, dây quấn hình ôvan với máy biến áp lõi thép nhiều bậc thông thường CHƢƠNG THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP THEO KIỂU LÕI THÉP NHIỀU BẬC