Tính công suất chế tạo máy biến áp

Đồ án môn họcMỤC LỤCPhần I Đại cương về Máy Biến Áp1.1Định nghĩa và công dụng của máy biến áp………………………………………………41.1.1 Định nghĩa …………………………….....................................................41.1.2 và công dụng của máy biến áp ……………….……………………….......51.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp…………………….......... 51.2.1 Cấu tạo…………………………......……… …………………………….. 81.2.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp ….. ………………………......……. 91.3Các đại lượng định mức………………………………….……………….. 101.4Các loại máy biến áp chính……………………………………………….. 101.5Tổ nối dây máy biến áp bap ha…………………………………………… 111.5.1 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha…………………………… 121.5.2 Cách đấu dây trong máy biến áp ba pha…………………………………… 131.5.3 Các kiểu tổ nối dây của máy biến áp ba pha………………………………. 131.6 Mạch từ của máy biến áp……………………………………………………… 13Phần II Các bước tính toán quấn lại máy biến áp cảm ứng ba pha công suất nhỏ2.1Công suất,dòng điện của máy biến áp……………………………………… 142.2Tính toán lõi thép …………………………………………………………... 142.3Tính toán dây quấn…………………………………………………………. 142.4Tính toán cửa sổ máy biến áp………………….......................................... 152.5Tính toán trọng lượng MBA……………………………………………….. 16PHẦN III Tính toán chế tạo Máy Biến Áp ba pha công suất nhỏA.Tính Toán..........................................................................................................173.1 Công suất,dòng điện định mức của máy biến áp……………………………… 173.2 Tiết diện sơ bộ của trụ…………………………………………………………. 183.3 Tính toán kích thước MBA……………………………………………………. 193.4 Tính toán dây quấn máy biến áp……………………………………………….. 193.5 Khối lượng máy biến áp……………………………………………………….. 22B.Sơ đồ đấu nối Máy Biến Áp 3 pha………………………………………………. 24C.tính toán, lựa chọn thiết bị bảo vệ ………………………………………………. 251Đồ án môn họcĐỒ ÁN MÔN HỌCTên đề tài : Tính toán, chế tạo máy biến áp 3 pha 380/220[V] Công suất 1 [KVa]2Đồ án môn học∗ Nội dung hoàn thành:1. Cấu tạo,nguyên lý làm việc của MBA 3 pha.2.Hiện tượng từ hoá trong MBA.3.Tính toán và chế tạo MBA 3pha với các yêu cầu:công suất S=1[KVA], U1=380[V]U2=220[V],sơ đồ nối theo kiểu ziczăc.4. Chạy thử,kiểm tra thông số kỹ thuật.5.Quyển thuyết minh và bản vẽ thể hiện nội dung đề tài.3Đồ án môn họcPHẦN I:ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY BIẾN ÁP1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG MÁY BIẾN ÁP1.1.1. Định NghĩaMáy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh,làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ,biếnđổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành 1 hệ thống dòng điện xoaychiều ở điện áp khác với tần số không đổi.Những máy biến áp dùng trong hệ thống điệnlực gọi là máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất.Như vậy máy biến áp làmnhiệm vụ truyền tải năng lượng.Hình 1.1 Kí hiệu máy biến ápĐầu vào của máy biến áp đối với nguồn điện được gọi là sơ cấp.Còn đầu ra nốivới tải được gọi là thứ cấp.Các đại lượng,thông số trong máy biến áp gồm có:+ Điện áp sơ cấp U1,dòng điện sơ cấp I1,công suất sơ cấp P1 và số vòng dây sơ cấp W1.+ Điện áp thứ cấp U2,dòng điện thứ cấp I2,công suất thứ cấp P2,số vòng dây thứ cấpW2.Nếu điến áp thứ cấp U1 lớn hơn điện áp sơ cấp U2 [U1>U2] thì ta gọi đó là máy biến áp hạ
áp,còn ngược lại nếu U11.1.2. Công dụng của Máy Biến ÁpMáy biến áp có vai tró rất quan trọng trong hệ thống điện,dùng để truyền tải vàphân phối điện năng đến tải tiêu thụ.Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải vàphân phối điện năng,ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác nhưnối với mạch chỉnh lưu,làm nguồn điện cung cấp cho lò điện,máy hàn,máy thử nghiệm.....Máy biến áp là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống truyền tải và phân phốiđiện năng. Điện năng từ từ máy phát đến nơi tiêu thụ thường phải biến đổi về điện ápthành nhiều cấp,vì thế tổng công suất của các máy biến áp gấp 4 đến 5 lần tổng công suấtđặt của máy phát điện.Do đó ta luôn thấy ở mỗi đầu nguồn phát luôn có trạm biến áp làmnhiệm vụ tăng áp,và trước tải tiêu thụ luôn có trạm biến áp để làm nhiệm vụ hạ áp.Hình 1.2 Sơ đồ truyền tải điện năng1.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP4Đồ án môn học1.2.1 Cấu tạoMáy biến áp là thiết bị từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Máybiến áp cơ bản gồm có 3 bộ phận:+ Lõi thép.+ Dây quấn.+ Vỏ máy.Hình 1.3 Máy biến áp 3 phaa. Lõi thépGồm nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép với nhau thành mạch vòng khép kín,giữacác lá thép có sơn cách điện.Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung dâyđể quấn. theo hình dáng thì người ta chia ra các loại lõi thép:+Máy biến áp kiểu lõi [hay trụ] : Là loại Máy Biến Áp có dây quấn bao quanh trụthép, loại này ất thông dụng cho các Máy Biến Áp có công suất nhỏ hoặc trung bình.Dây quấn bao quanh trụ lõi thép thường được dùng cho các máy biến áp dunglượn nhỏ và trung bình.+ Máy biến áp kiểu bọcMạch từ được phân ra 2 bên và bọc lấy 1 phần dây quấn.Loại này chỉ dùng trong mộtsố ngành chuyên môn đặc biệt như Máy Biến Áp dùng trong lò luyện kim hay Máy BiếnÁp 1 pha công suất nhỏ trong kỹ thuật vô tuyến điện,truyền thanh…..Ngoài 2 kiểu máy biến áp trên thì còn có 1 kiểu máy biến áp khác,nó là trung giancủa 2 kiểu trên gọi là máy biến áp kiểu lõi trụLõi thép của MBA gồm có 2 phần:+ Phần trụ : kí hiệu là chữ T+ Phần gông :kí hiệu là chữ G5Đồ án môn họcTrụ là phần lõi thép có quấn dây quấn còn gông là phần lõi thép nối các trụ lại vớinhau thành mạch từ kín và không có dây quấn.Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên lõi thép được ghép từ các lá thép kỹthuật điện [dày từ 0,35 ÷ 0,5 mm] có phủ sơn cách điện lên bề mặt.Trụ và gông có thể ghép với nhau bằng phương pháp ghép nối hoặc ghép xen kẽ sauđó dùng xà ép và bu lông vít chặt lại.Vì lí do an toàn nên toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy.b. dây quấnDây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp,làm nhệm vụ nhận năng lượngvào và truyền năng lượng ra.Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng cũng có thể làm bằng nhôm nhưngkhông phổ biến.Có 2 loại dây quấn :dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp.- Dây quấn nhận năng lượng từ lưới điện gọi là dây quấn sơ cấp.- Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây thứ cấp.Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn dây quấn máy biến áp thành dâyquấn cao áp [CA] và dây quấn hạ áp[HA]Xét về cấu tạo thì dây quấn được chia thành 2 loại:dây quấn đồng tâm và dây quấnxen kẽ:+ Dây quấn xen kẽ: là loại có dây quấn cao áp và hạ áp đều được phân thànhnhiều bánh dây.Các bánh dây cao và hạ áp đặt xen kẽ nhau theo nhiều trục. Bánh dây đặtgần xà thường là hạ áp.Hình 1.4 Dây quấn xen kẽ+ Dây quấn đồng tâm : Có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm.Có dâyquấn cao áp và dây quấn hạ áp có chung 1 trục và cùng chiều cao. Để giảm cách điện dây6Đồ án môn họcquấn quấn cao áp thường đặt xa trụ.Dây quấn cao áp được phân thành nhiều bánh dây[gọilà galet] còn dây quấn hạ áp thường chỉ có 1 bánh dây.Những kiểu dây quấn đồng tâm:+ Dây quấn hình trụ+ Dây quấn hình xoắnc. Vỏ máyBao gồm thùng và nắp thùng+ Thùng MBA làm bằng thép,tuỳ theo dung lượng của máy biến áp mà hình dángvà kết cấu thùng khác nhau.Lúc máy biến áp làm việc một phần năng lượng bị tiêu haothoát ra khỏi dưới dạng nhiệt đốt nóng trong lõi thép,dây quấn và các bộ phận khác làmcho nhiệt độ của chúng tăng lên. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành liên tục với tảiđịnh mức trong thời gian quy định và không bị sự cố phải tăng cường làm lạnh bằng cáchngâm máy biến áp trong thùng dầu. Đối với máy biến áp dung lượng lớn để làm giảmkích thước của máy và tăng cường làm mát người ta dùng bộ thùng dầu có ống hoặcthùng dầu có bộ tản nhiệt.Những máy biến áp có dung lượng trên 1000[kVA] người tadùng thêm bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để làm lạnh.+ Nắp thùng: Dùng để đậy thùng và dùng để đặt chi tiết như:• Các sứ ra của dây quấn CA và HA• Ống bảo hiểmNgoài ra trên nắp còn đặt bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnhđiện áp của dây quấn CA.1.2.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁPGọi W1 là số vòng dây của cuộn dây sơ cấpW2 là số vòng dây của cuộn thứ cấp7Đồ án môn họcKhi đặt 1 điện áp xoay chiều vào dây sơ cấp sẽ có dòng I1,trong lõi thép sinh ra từthông φ móc vòng với cả 2 cuộn dây cuốn sơ cấp và thứ cấp cảm ứng ra các sức điệnđộng e1 và e2.Dây quấn thứ cấp có sức điện động sinh ra dòng điện I2 đưa ra tải và điện ápU2. Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ cấpsang dây quấn thứ cấp.Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh racũng là một hàm số hình sin:φ = φ m . sin ωtDo đó theo định luật cảm ứng điện từ,sức điện động trong dây quấn sơ cấp và thứ cấplà:dφ m . sin ωtdφdte1=-w1. dt =-w1= -w1 ω.φ m cos ωt=dφ m . sin ωtdφdte2=-w2 dt =-w22 E1 . sin[ωt −π]2 [1.1]= -w2. ωφ m . cos ωtπωt − ]2 [1.2]= 2 .E2.sin[Vớiω.w1 .φ m 2π . f .ϕ m .ω12 =2E1==4,44f. ω1 .φ mω.w2 .φ m 2π . f .ϕ m .ω 22 =2E2==4,44f. ω 2 .φ m[1.3][1.4]Với E1,E2 là các giá trị hiệu dụng của các sức điện động của dây quấn sơ cấp vàthứ cấpCác biểu thức [1.1]và [1.2] cho thấy sức điện động trong dây quấn chậm pha vớiπtừ thông sinh ra nó một góc 2 .Dựa vào biểu thức [1.3] và [1.4] người ta định nghĩa tỷ số máy biến áp như sau:E1 w1k= E 2 = w2Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1 ≈ E1,U2 ≈ E2 do đó kđược xem như tỷ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.8Đồ án môn học1.3CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨCCác đại lượng định mức của MBA quy định điều kiện kỹthuật của máy.Các đại lượng này do nhà chế tạo máy quyđịnh và thường ghi trên nhãn MBA.1.3.1. Dung lượng hay công suất định mức Sdm :Là công suất toàn phần [hay công suất biểu kiến] đưa ra ở dây quấn thứ cấp [với đơn vịlà KVA hay VA].1.3.2 .Điện áp dây sơ cấp định mức U1dm:Là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng KV hay V.Nếu dây quấn sơ cấp có cácđầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.1.3.3.Điện áp dây thứ cấp định mức U2dm:Là điện áp của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dâyquấn sơ cấp là định mức tính bằng KV hay V.1.3.4. Dòng điện dây định mức của cuộn sơ cấp I1dm và thứ cấp I2dm:Đây là những dòng điện của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điệnáp định mức, được tính bằng Ampe[A] hay kiloAmpe[KA].Ở MBA 1 pha:E1 U 1K= E 2 = U 2S dm= U 1dmI1dmI2dmS dm= U 2 dmỞ MBA 3 pha:S dmI1dm= 3.U 1dmS dmI2dm= 3U 2 dm1.3.5 Tần số định mức fdmĐối với MBA thì tần số thường là 50 Hz [đơn vị tính bằng Hz]1.4 CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP CHÍNHTheo công dụng,máy biến áp có thể gồm những loại chính sau:1. Máy biến áp điện lựcDùng để dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.2. Máy biến áp chuyên dùngDùng cho các lò luyện kim,cho các thiết bị chỉnh lưu,máy biến áp hàn điện...9Đồ án môn học3. Máy biến áp tự ngẫuLà máy biến áp biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn,dùng để mở máy các độngcơ điện xoay chiều.4. Máy biến áp đo lườngLà máy biến áp dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo.5. Máy biến áp thí nghiệmLà máy biến áp dùng để thí nghiệm các điện áp cao1.5TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP BA PHAĐể máy biến áp ba pha làm việc được các dây quấn sơ cấp hoặc thứ cấp phải đượcnối với nhau theo 1 qui luật nhất định.Ngoài ra,sự phối hợp kiểu nối dây quấn sơ cấpvớkiểu nối dây quấn thứ cấp cũng hình thành các tổ nối dây quấn khác nhau.Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp vàdây thứ cấp.Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và thứ cấp củamáy biến áp.Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yêu tố sau:- Chiều quấn dây.- Cách ký hiệu đầu dây.- Kiểu đấu dây quấn sơ cấp và thứ cấp1.5.1 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha10Đồ án môn họcHình 1.5.1Cách ký hiệu các đầu dây trong máy biến ápMột cuộn dây luôn có 2 đầu :một đầu dây gọi là đầu đầu còn đầu còn lại gọi là đầucuối Đối với máy biến áp 1 pha thì không cần quy định đầu của dây[đầu đầu và đầu cuốichọn tuỳ ý] còn đối với máy biến áp ba pha thì việc xác định đầu đầu và đầu cuối rất quantrọng theo một chiều nhất định [hìn a] nếu không điện áp ra sẽ không đối xứng [hình b]Để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta thường đánh dấu các đầutận cùng lên sơ đồ ký hiệu dây quấn của máy biến áp với quy ước sau:Hình 1.5.2 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha1.5.2 Cách đấu dây trong máy biến áp ba pha11Đồ án môn họcDây quấn của máy biến áp có thể đấu hình sao [Y] hay hình tam giác [ ∆ ].Đấu saothì 3 đầu X,Y,Z chụm lại với nhau,còn 3 đầu A,B,C để tự do.Nếu đấu sao có trung tính thìký hiệu là Y0 hay YnHình 1.5.3 a. Đấu saob .Đấu tam giácĐấu tam giác thì đầu đầu của pha này chụm với đầu cuối của pha kia từng đôimột.Nếu đấu sao mà có thêm dây trung tính thì được ký hiệu chữ Y0 Dây quấn Y0 thườngđược áp dụng với máy biến áp cung cấp cho tải hỗn hợp vừa dùng điện áp dây phục vụcho công nghiệp vừa dùng điện áp pha phục vụ cho dân dụngNgười ta dùng phân số để biểu thị cách đấu dây trong máy biến áp ba pha.Chẳng∆hạn,một máy biến áp được ghi Y thì có nghĩa là dây quấn cao áp được đấu theo kiểutam giác còn dây quấn hạ áp đấu theo kiểu sao.Ngoài 2 kiểu đấu dây chủ yếu trên,dây quấn máy biến áp cũng có thể đấu theokiểu zic-zăc.Lúc đó mỗi pha dây quấn gồm 2 nửa cuộn dây ở trên 2 trụ khác nhau nối nốitiếp và mắc ngược nhau.Nhưng kiểu đấu dây này ít được dùng vì tốn nhiều dây đồng hơnvà chỉ dùng trong các máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu hoặc trong máy biếnáp đo lường để hiệu chỉnh sai số và góc lệch pha.Hình 1.5.4 Cách đấu zic-zăc cho dây quấn máy biến áp 3 pha1.5.3 Các kiểu tổ nối dây của máy biến áp ba pha12Đồ án môn họcTổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấpvới kiểu đấu dây thứ cấp.nó biểu thị góc lẹch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp vàthứ cấp của máy biến áp.Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau:- Chiều quấn dây- Cách ký hiệu đầu dây- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấpỞ máy biến áp 3 pha còn do cách đấu day quấn hình Y hay ∆ với những thứ tựkhác nhau mà góc lệch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và thứ cấp có thể là30o,60o,90o,........,360oTrong thực tế để thuận tiện hơn thì người ta không dùng "đợ" để chỉ góc lệch phađó mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị và gọi tên tổ nối dây của máy biếnáp.Theo cách này thì người ta qui ước kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động của dây sơcấp,kim ngắn của nó chỉ sức điện động dây thứ cấp.Như vậy thì trong máy biến áp sẽ có12 tổ nối dâ1.6 Mạch từ của máy biến áp1. Máy biến áp 1 pha+ Mạch từ kiểu lõi+ Mạch từ kiểu bọc2. Máy biến áp ba phaDựa vào sự không liên quan hay có liên quan của các mạch từ giũa các pha ngườita chia ra :Máy biến áp có mạch từ riêng và máy biến áp có hệ thống mạch từ chung.Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lậpvới nhau như ở trường hợp máy biến áp ba pha ghép từ 3 máy biến áp 1 pha gọi tắt là tổmáy biến áp ba phaHình 1.6.1 Tổ Máy biến áp 3 pha13Đồ án môn họcPHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNGBA PHA CÔNG SUẤT NHỎĐể tính toán các số liệu cho một máy biến áp ta thực hiện các bước sau:- Tính toán công suất máy biến áp .- Tính tiết diện lõi sắt để tính tiết diện của các cuộn dây.- Tính số lá sắt cần dùng.- Tính số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp.- Tính tiết diện và đường kính dây.- Tính khoảng trống của khung máy biến áp để chứa các cuộn dây [cửa sổ máybiến áp]-Tính trọng lượng dây và lõi thép∗ NHỮNG ĐẠI LƯỢNG CẦN TÍNH2.1 CÔNG SUẤT,DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁPBao gồm công suất định mức 1 trụ S1Công suất định mức 1 pha SfDòng điện định mức phía sơ cấp I1 và phía thứ cấp I2 của máy biến áp.U d1∗ Chú ý: khi nối Y hoặc zic-zăc thì :If1=Id1Uf1= 3Ud2If2=Id2Uf2= 32.2 TIẾT DIỆN LÕI THÉP CỦA MÁY BIẾN ÁPBao gồm tiết diện đo Sd và tiết diện thực của lõi thép ST[tiết diện có kể đến cáchđiện]2.3 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN∗ Số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp:Từ công thức E=U-0,5 ∆ U = 4,44BtSTwf.10-8E.10 84,44BSf⇒ w=t T[w số vòng dây quấn]∆u %.U 1Với ∆ U= 10014Đồ án môn học∗ Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp:- Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp được tính theo dòng điện và mật độdòng điện cho phép.Nếu tiết diện cây lớn hơn 10mm2 thì ta nên chọn loại dây có tiết diệnhình chữ nhật.- Tiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trongdây dẫn và tỷ lệ nghịch với mật độ dòng điện cho phép- Mật độ dòng điện cho phép [D] là số Ampe/mm2 dây dẫn khi máy biến áp làmviệc liên tục ma không gây phát nóng gây nguy hiểm làm hỏng dây dẫn.Mật độ dòng điện được biết theo bảng thông số sau:Công suất tiêu thụ [VA] Mật độ dòng điện D[A/mm2]Dòng liên tụcDòng gián đoạn0-504451-1003,54101-20033,5201-50033,5501-100033,51001-15002,531501-20002,532001-300022,5IVới tiết diện dây dẫn được tính: s= D2.4 TÍNH TOÁN CỬA SỔ MÁY BIẾN ÁPKhi cửa sổ có chiều cao quá lớn sẽ làm tăng dòng từ hoá,tăng trọng lượng của lõithép.Nhưng chiều cao quá bé sẽ làm tăng nhiệt độ dây quấn và tăng trọng lượng dây.Tacó tỷ số tương ứng giữa chiều cao va chiều rộng cửa sổ thích hợp là:hk= r =2,5-32.5.TÍNH TOÁN TRỌNG LƯỢNG DÂY VÀ LÕI THÉPa.Trọng lượng dây quấn:Khối lượng dây đồng:mCu=VCu.MCu[kg]Với VCu thể tích khối đồng được tính:VCu=SCu.l15Đồ án môn họcTrong đó SCu tiết diện dây[dm2],l chiều dài dây quấn của cuộn dây[dm][l được tínhlấy chu vi trungbình mỗi vòng dây nhân với số vòng dây].Chiều dài trung bình được tínhDngoai + DTrong2như sau:ltb=n. π .Dtb [Dtb =: đường kính trung bình mỗi vòng dây]MCu trọng lượng riêng của đồngb.Trọng lượng lõi thép:Trọng lượng lõi thép được tính theo công thức:MFe=VFe.mFeVới VFe thể tích lõi thép[VFeT+VFeG]mFe trọng lượng riêng của sắt16Đồ án môn họcPHẦN III : TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG BA PHACÔNG SUẤT NHỎA.TÍNH TOÁNVới các số liệu cho trước:U1dm=380[V]U2dm=78[V]Sdm=1[KVA],tần số f=50[Hz]3.1 Công suất,dòng điện định mức của máy biến áp1.Công suất định mức 1 pha của máy biến áp:S dm1000Sf = 3 = 3 = 333,333[VA]2.công suất định mức trên 1 trụ của máy biến áp:S dm1000S1 = 3 = 3 = 333,333[VA]3.Dòng điện định mức của máy biến áp:S dm∗ Sơ cấp:∗ Thứ cấp:I1= 3.U 110003.380 =1,519 [A]S10003.Udm = 3.78 =4,273 [A]I2=Khi nối theo kiểu zic-zăc thì:U d1Ở cuộn sơ cấp:If 1 =Id 1 =1,519Uf 1 = 3Ud2Ở cuộn thứ cấp:If 2 =Id 2 =4,273Uf 2 = 317Đồ án môn học3.2 Tiết diện sơ bộ của trụac hbKích thước lõi thép:- Tiết diện thực của lõi thépST=1,2. S1 =1,2. 333.33 =21,9 [Cm2]Với S1 là công suất định mức 1 trụ của máy biến áp.- Tiết diện có kể đến cách điện:S T 21.9S'T= k t = 0.9 =24,333 [Cm2]Trong đók = 0,9nếu bề dầy lá thép bằng 0,35 mmk = 0,93nếu bề dầy lá thép bằng 0,5 mmk = 0,8 – 0,85 nếu các lá thép bị han rỉ, lồi lõmCạnh a được tính theo công thức:18Đồ án môn họca = S'T3.3 Tính toán kích thước MBATa chọn lá thép kĩ thuật với bề dầy tiêu chuẩn là [0.35mm],chiều rộng mỗi trụ làa=S'T= 24.333 = 4,93 [Cm]+ Gọi chiều rộng trụ làa[Cm]+ Bề dầy trụ làb [b=1.2a] [Cm]+ Chiều rộng cửa sổ làc [c=a][Cm]+ Chiều cao cửa sổ làh [h=3a] [Cm]- Vậy b =1,2a=1,2.4,93 = 5,916 [Cm] ≈ 5,92[Cm]c = a = 4,93 [Cm]h = 3.4,93 = 14,79 [Cm]b59,16Vậy số lá thép cần dùng là : n= 0,35 = 0,35 =169,02 [lá] ≈ 169 [lá]Với b = 59,16 [mm] tổng bề dầy các lá thépchiều dầy mỗi lá thép là 0,35 mm3.4 Tính toán dây quấn máy biến áp∗ Số vòng dây ở các cuộn sơ cấp và thứ ấp của máy biến ápĐiện áp trên 1 vòng dây:Có UV=4,44.f.Bt.ST.10-4Với Bt: cường độ từ cảm trong trụ [Bt=1,2[T]]ST : Tiết diện 1 trụ của máy biến áp⇒ UV= 4,44.50.1,2.21,9.10-4 =0,58 [V/vòng]Vậy số vòng dây trên mỗi vôn:1n= 0,58 =1,72 [vòng/vôn]Do đó số vòng dây phía sơ cấp mỗi pha là:N1=1,72.380=654 [vòng]Số vòng dây phía thứ cấp mỗi pha là:n2 = 1,05.1,72.78=140 [vòng]∗ Tiết diện dây quấn máy biến áp19Đồ án môn học+ Dây sơ cấp :I 1 1,519s1= D = 3 =0,506[mm2]Với D là mật độ dòng điện.Ta lấy D= 3[ Máy biến áp làm việc ở chế độ liên tục]24.0,5 24.s1π =0.57[mm]Ta có đường kính dây d1= π =+ Dây thứ cấp:tương tự cũng có:I 2 4,273s2= D = 3 =1,424 [mm2] ⇒24.1,424 24.s 2πd2= π ==1,607[mm]Số vòng dây trên 1 lớp:Sơ cấp:H hd.k qV= d 1cdVới Hhq=h-2.1,5=147,9 - 3= 144,3 [mm]144,3.0,92 =⇒ V= 0,6221,26 [vòng/lớp] ≈ 221[Vòng /lớp]*Số lớp dây quấn+ Sơ cấp:n1 654n*= V = 221 ≈ 3[lớp]+ thứ cấp:n 2 140n**= V = 221 ≈ 1 [lớp]20Đồ án môn học- Xác định khối lượng dây quấn:a’ = a+2.ekhLtb2 Ltb1e1e2b’=b+2.ekh- Bề dầy cuộn sơ cấp,với cách điện dầy dcd=0,1 [mm]e1=n*[d1+ dcd]=5.[0,57+0,1]=3,35[mm]- Bề dầy cuộn thứ cấp :e2=n**.[d2+dcd]=1.[1,607+0,1]=1,707[mm]- chiều dài trung bình của cuộn dây:+Dây sơ cấp:ltb1=2.[a'+b']+ π .e1Với a'=a+2dkh= 49,3+2.1 = 51,3 [mm]⇒ ltb1= 2.[ 51,3 +44]+3,14.2,8 = 199,392 [mm]+ Dây thứ cấp:ltb2=2.[a'+b']+ π [2e1+e2]Với b'=b+2dkh= 59,16 +2.1= 61,16 [mm]⇒ ltb2=2.[37+61,16] + 3,14.[2.2,8+5,5]=231,174 [mm]- Tổng bề dài bộ dây cuốn quấn sơ cấp và thứ cấp:+ Dây sơ cấp:L1=[số sợi chập]N1.Ltb1=1.537. 199,392 = 107073,504[mm] =1070,7[dm]+ Dây thứ cấp:L2=[số sợi chập]N2.Ltb2=1.[115+131]. 199,392 = 49050,432[mm]= 490,5[dm]21Đồ án môn học- Khối lượng bộ dây quấn sơ cấp và thứ cấp:+ Dây sơ cấp:3,14.0,57 2π .d1 24Msc= [1,1 → 1,2].[8,9]L1 4 .10-40=[1,1 → 1,2].8,9. 1070,7..10-4= [0,267 ÷ 0,292]kgVới Khối lượng riêng của đồng là DCu=8,9 kg/dm2L1 chiều dài dây sơ cấp.d1 đường kính dây sơ cấp.⇒ Khối lượng dây đồng ở cuộn sơ cấp trong MBA 3 pha là:3.[0,267 ÷ 0,292] = [0,8 → 0,876][kg]+ Dây thứ cấp:π .d 2 2Mtc= [1,1 ÷ 1,2 ] . [ 8,9 kg/dm3] L2 [ 4 ].10-4 [kg]A3,14.1,607 24= [1,1 ÷ 1,2 ]. 8,9. 490,5 .[].10-4= [0,97 ÷ 1,062] kgL2 chiều dài dây thứ cấp.d2 đường kính dây thứ cấp.Vậy khối lượng cuộn dây thứ cấp ở 3 pha là:3[0,97 ÷ 1,062] = [2,91 ÷ 3,186][kg]Vậy tổng khối lượng của dây cuốn thứ cấp và sơ cấp để cuả MBA ba pha là :[0,8 → 0,876]kg + [2,91 ÷ 3,186] kg = [3,71 ÷ 4,186 ] [kg].3.5 Tính toán khối lượng của máy biến áp* Tính toán Lõi thép:- Diện tích cửa sổscs=c.h= 4,93.14,79=72,9147 [Cm2]=7291,47[mm2]- diện tích cửa sổ bị chiếm chỗ:3.[ n1. s1 + n2 .s 2 ] 3.[654.0,506 + 140.1,424]kd0,3scc=== 5302,84 [mm2]Với n1,n2 là số vòng dây sơ cấp,thứ cấp.S1,s2 tiết diện dây sơ cấp,thứ cấp.kd hệ số lấp đầy cửa sổ với cuộn dây tráng đồng cách điện thì ta lấy k d=0,3.Dk: scs>scc [Thoả mãn đk ]22Đồ án môn học*Khối lượng lõi thépTad ch2Ta có tiết diện lõi thép ST=21,9 [Cm ]T là khoảng cách trung bình giữa 2 trụ gần nhau:aa 4,934,93T= 2 + c + 2 = 2 + 4,93 + 2 = 9,86 [Cm]+ltb là chiều dài trung bình lõi thépltb=4T + 3h +1,5a = 4. 9,86 +3.14,79+1,5.4,93 = 91,205 [Cm]⇒ Khối lượng lõi thép là:G = St.ltb.Dt.10-3 = 21,9. 91,205.7,8.10-3 = 15,6[Kg]Vậy tổng khối lượng của máy biến áp:15,6+[3,56 ÷ 3,897] = [19,61 ÷ 19,497]kgB.Sơ đồ đấu nối Máy Biến Áp 3 pha.23Đồ án môn họcSau khi tính toán các số liệu máy biến áp,ta tiến hành đấu nối máy biến áp theo sơ đồ:- Khi phía thứ cấp nối sao-ziczăc,phía sơ cấp thường nối theo kiểu sao.- Dây quấn mỗi trụ chia làm hai phần,mỗi pha sẽ gồm hai nửa dây quấn nằm trên2 trụ khác nhau. Điểm trung tính có thể nối điểm cuối hay điểm đầu của hai nửa dâyquấn.- Nối sao-ziczăc thường dùng dây quấn đồng tâm,dây quấn trên mỗi trụ chia làm 2phần,mỗi phần đều quấn toàn chiều cao trụ chia làm 2 phần,mỗi phần đều quấn toànchiều cao trụ và chúng tạo thành dây quấn đồng tâm.- Ưu điểm của đấu nối theo kiểu zic-zăc: Khi nối theo kiểu Ziczăc sẽ cân bằngđược phụ tải phía sơ cấp khi phụ tải phía thứ cấp không đối xứng.Khi phía thứ cấp nốisao-ziczăc thì phía sơ cấp thường nối saoABaCb0c0C.TÍNH TOÁN , LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ.24Đồ án môn họcĐể bảo vệ khi xảy ra quá tải cũng như ngắn mạch thì chúng ta phải xử dụng cácthiết bị bảo vệ như Aptômat,cầu dao,cầu chì…..Với máy biến áp công suất nhỏ thì việc sửdụng cầu chì bảo vệ cho quá tải cũng như ngắn mạch là có thể làm được.Kí hiệu cầu chì bảo vệ :Hình Kí hiệu cầu chì cắt tảiCác điều kiện để chọn và kiểm tra cầu chì:Các đại lượng chọn và kiểm tra cầu chìCông thức tính toánĐiện áp định mức Udmcc= [V]Udmcc ≥ UdmDòng điện định mức Idmcc = [A]Idmcc ≥ I lvmaxVới các số liệu đã cho thì ta có i1dm= 1,52[A],Udm= 380 [V] ,cos ϕ = 0,9.Vì đây là máy biến áp mới nên ta lấy hiệu suất η =0,9, Sdm = 1[KVA].Vậy công suất tácdụng của máy biến áp là:Pdm = 3 . Udm.I1dm.cos ϕ = 3 .380.1,52.0,9⇒ P= 600[W]Pdm600Do đó: Ilvmax= 3.U dm .I dm . cos ϕ .η = 3.380.1,52.0,6.0,9 = 1,11[A]Vậy ta chọn cầu chì có Idmcc = 1,5 [A],Udmcc= 500[V] của hãng KAINO.25