Download miễn phí Đồ án Thiết kế máy biến áp lò hơi quang
LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước nghành công nghiệp luyện kim đóng một vai trò đặc biệt quan trọng.
Hiện tại trên thế giới cũng như ở Việt Nam, trong công nghiệp luyện kim, phương pháp luyện thép bằng lò hồ quang được dùng tương đối phổ biến, thay thế cho các loại lò điện trở truyền thống.
Ngành công nghiệp luyện thép ở nước ta đã có từ lâu nhưng đến nay mới thực sự phát phát triển mạnh. Việc luyện thép bằng lò điện chiếm ưu thế rõ rệt do nó có một số ưu điểm mà các lò luyện thép khác không có, dùng lò điện luyện thép nhất là lò hồ quang, nhiệt độ luyện khi hồ quang cháy rất lớn, thép luyện ra có chất lượng cao, bởi khả năng khử tạp chất của nó rất lớn. Lò điện có thể dùng để luyện kim loại màu, kim loại đặc biệt. Dùng lò điện lợi về kinh tế do giá điện năng giảm nhiều nhờ sự phát triển mạnh mẽ của nghành điện lực, đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng cho công nghiệp.
Các loại lò điện trong ngành luyện kim sử dụng một loại máy biến áp đặc biệt gọi là máy biến áp lò, có hai loại máy biến áp lò là máy biến áp lò dùng cho lò điện trở và máy biến áp lò dùng cho lò hồ quang.
Vì phụ tải của lò điện trở thay đổi rất ít, dòng diện cung cấp cho lò tương đối ổn định, hiện tượng ngắn mạch ít xẩy ra nên chế độ làm việc của máy biến áp lò điện trở ít nặng nề hơn lò hồ quang. Do vậy đặc điểm của máy biến áp lò điện trở giống với máy biến áp điện lực thông thường.
Máy biến áp dùng cho lò hồ quang có nhiều đặc điểm khác với các loại máy biến áp điện lực thông thường. Trong quá trình làm việc của máy, do đặc điểm của dòng hồ quang là dòng điện trong chất khí, điện áp rơi trên thân hồ quang thấp, dòng điện qua lò hồ quang rất lớn, mặt khác các điện cực của lò cũng thường chạm vào kim loại trong giai đoạn nấu chảy nên hiện tượng ngắn mạch thường xuyên xẩy ra, hiện tượng ngắn mạch này gọi là ngắn mạch làm việc. Vậy trong quá trình làm việc máy biến áp lò thường xuyên phải chịu dòng điện ngắn mạch làm việc do đó chế độ làm việc của nó nặng nề hơn các loại máy biến áp khác.
Các nhà máy luyện thép sử dụng nhiều loại lò hồ quang có dung tích khác nhau từ vài tấn đến vài chục tấn một mẻ nấu.
Với dung tích càng tăng của lò hồ quang đòi hỏi phải có các loại máy biến áp lò có công suất lớn để phù hợp với các loại lò đó.
Là một sinh viên của nghành Thiết Bị Điện - Điện Tử, sau khi hoàn thành khóa học em được giao nhiệm vụ thiết kế máy biến áp dùng cho lò hồ quang luyện thép với công suất của máy biến áp là 10.000 KVA.
Để thực hiện đồ án này em đã tìm hiểu về yêu cầu của máy biến áp lò thông qua các quá trình của công nghệ luyện thép.
Từ các yêu cầu này và các thông số yêu cầu của máy biến áp, việc thiết kế máy biến áp lò được tiến hành dựa trên cơ sở của việc thiết kế máy biến áp điệnlực thông thường, có chú ý đến các yêu cầu đặc biệt đối với các máy biến áp lò.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
a ba trụ, ngâm dầu, làm lạnh bằng đối lưu tự nhiên.2.2. TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN
Dựa vào nhiệm vụ thiết kế trước hết xác định các đại lượng cơ bản sau đây:
Dung lượng mỗi trụ của lõi thép.
Trong đó t là số trụ tác dụng t=3, S là công suất lớn nhất của máy biến áp ứng với điện áp thứ cấp U2 = 320 V.
Dòng điện pha định mức.
Do cả phía cao áp và hạ áp đều nối tam giác nên ta có:
- Phía cao áp
- Phía hạ áp
Điện áp pha định mức.
- Điện áp pha định mức phía cao áp
- Điện áp pha định mức phía hạ áp
Điện áp thử dây quấn:
Để xác định khoảng cách cách điện giữa các dây quấn, các phần dẫn điện khác và các bộ phận nối đất của máy biến áp cần biết các trị số điện áp thử của chúng. Dựa theo cấp điện áp của dây quấn chọn điện áp thử tương ứng.
Theo bảng 14-5 trang 105 tài liệu 1 ta có:
- Điện áp thử dây quấn cao áp có điện áp làm việc 10KV
Ut1=25 (KV)
- Điện áp thử dây quấn hạ áp có điện áp làm việc 320V
Ut2=3(KV)
Các thành phần điện áp ngắn mạch.
- Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch
Pn : tổn hao ngắn mạch (W)
S : dung lượng máy biến áp (kVA)
Thay số vào ta được
- Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch
2.3. THIẾT KẾ SƠ BỘ LỖI SẮT VÀ TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP.
2.3.1. Thiết kế sơ bộ lõi sắt.
Lõi sắt của máy biến áp gồm hai bộ phận chính, trụ và gông. Lõi sắt là phần mạch từ của máy biến áp do đó thiết kế nó cần làm sao cho tổn hao chính cũng như tổn hao phụ nhỏ, dòng điện không tải nhỏ, trọng lượng tôn silic ít và hệ số điền đầy của lõi sắt cao. Mặt khác lõi sắt còn làm khung mà trên đó để nhiều bộ phận quan trọng của máy biến áp như dây quấn, giá đỡ dây dẫn ra. Hơn nữa, lõi sắt có thể chịu những lực cơ học lớn khi dây quấn bị ngắn mạch. Vì vậy yêu cầu thứ hai của lõi sắt là phải bền và ổn định về cơ khí.
Để tăng hệ số lợi dụng lõi thép và tiết kiệm dây quấn thì trụ được làm từ lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình bậc thang vì vậy lá thép dùng để làm trụ gồm nhiều thếp có kích thước khác nhau. Số bậc thang của trụ càng nhiều thì tiết diện trụ càng gần tròn, nhưng số tập lá thép càng nhiều, nghĩa là số lượng các lá tôn có kích thước khác nhau càng nhiều làm cho quá trình chế tạo lắp ráp lõi thép càng phức tạp.
Để đảm bảo được đường kính tiêu chuẩn, kích thước lá thép từng tệp trong trụ và số bậc của trụ cũng được tiêu chuẩn hóa.
Ép trụ có rất nhiều cách, tùy theo công suất và đường kính trụ máy biến áp. Để giảm tổn hao trong mạch từ và đảm bảo cho mạch từ chắc chắn và lực ép phân bố đều trên lõi thép ta dùng băng vải thủy tinh.
2.3.2. Tính toán lựa chọn phương án.
Hình 2.1: Kích thước cơ bản và khoảng cách
cách điện chính của máy biến áp.
Trên hình 2.1:
D: đường kính trụ sắt
lv: chiều cao dây quấn
Ds: đường kính trung bình của dây quấn
Trong tính toán thiết kế máy biến áp khi xác định được các kích thước cơ bản trên thì ta xác định được các kích thước khác cũng như hình dáng của máy biến áp. Có nhiều phương pháp để tìm hình dáng tối ưu của máy biến áp, trong số đó ta sử dụng phương pháp hệ số hình dáng b của học giả Tihomirov. Trị số b dùng để chỉ quan hệ giữa đường kính trung bình của các dây quấn Ds với chiều cao của nó lv:
Với máy biến áp thường trị số này biến thiên trong khoảng rộng 1,0 đến 3,6. Với máy biến áp lò b=1,6¸2 và ảnh hưởng rất lớn tới đặt tính kỹ thuật và kinh tế của máy biến áp.
2.3.2.1 Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thước chủ yếu.
Các số liệu xuất phát được chọn theo điện áp thử của các cuộn dây cao áp và hạ áp
-D là khoảng cách giữa cuộn cao áp và hạ áp. Theo bảng 10 trang 12 tài liệu 3 ta có
-D1, D2 là bề dày của cuộn cao áp và hạ áp, theo công thức (20-13a) tài liệu 1 ta có thể ước tính: D1+ D2 =K.
Với máy biến áp đang thiết kế chọn K=1,5.
D1+ D2 =K.
- Chiều rộng qui đổi từ trường tản
- Hệ số qui đổi từ trường tản: kr qui đổi từ trường tản thực tế về từ trường tản lý tưởng hệ số này thay đổi rất ít trong tính toán sơ bộ ta chọn kr =0,95
-Theo (20-41d) tài liệu 1 chọn tỉ số d=Ds/D=1,4
-Theo (20-41e) tài liệu 1 chọn b=2.D2/D=0,25
2.3.2.2. Chọn vật liệu.
Chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 dày 0,35mm của cộng hòa liên bang Nga, mật độ từ cảm B t=1,62T.
Chọn số bậc của trụ là 9 bậc, của gông ít hơn trụ một bậc, tấc là 8 bậc, tiết diện của gông lớn hơn của trụ với hệ số kG==1,03.
Do đó BG==1,57T
Suất tổn hao sắt trong trụ và gông: Đối với tôn cán lạnh 3404 dày 0,35mm. Tra bảng 44-1b trang 592 tài liệu 1 ta có:
pt = 1,353(W/Kg); qt=1,958(Var/Kg);
pG=1,230(W/Kg); qG=1,625(Var/Kg);
2.3.2.3. Các khoảng cách cách điện chính.
Dựa vào điện áp thử của cuộn cao áp và cuộn hạ áp, đối với dây quấn xen kẽ tra bảng 10 trang 12 tài liệu 3 ta có các khoảng cách cách điện chính.
- Trụ và dây quấn e=25mm
- Giữa dây quấn cao áp và hạ áp D=16mm
- Từ dây quấn đến đến gông d=40mm
- Khoảng cách giữa các dây quấn của các pha cạnh nhau c=20mm
2.3.2.4. Thiết lập công thức tính khối lượng vật liệu tác dụng.
Xuất phát từ công thức tính đường kính trụ (20-40) tài liệu 1: (2-1)
Ta có những nhận xét sau:
- Đối với máy biến áp thiết kế thì St, unx, f đã biết
- Từ cảm Bt được chọn tương ứng với mã hiệu thép được chọn
- Các hệ số kld, kr,, ar hầu như thay đổi rất ít. Vậy trong biểu thức đường kính D chỉ còn lại là biến đổi trong phạm vi rộng quyết định sự thay đổi của đường kính D, ta đặt D=A.x
A=(2-2)
x= (2-3)
Tìm hình dáng tối ưu của máy biến áp tức là tìm b để cho máy biến áp có chi phí vật liệu tác dụng thấp nhất mà vẫn thoả mãn được các chỉ tiêu kỷ thuật.
2.3.2.4.1. Khối lượng vật liệu tác dụng của máy biến áp.
a) Khối lượng tác dụng của lõi sắt
Lõi sắt gồm hai phần trụ và gông. Căn cứ vào kích thước hình học của nó, biết khối lượng riêng của sắt ta tính được khối lượng của nó.
-Khối lượng trụ: Theo công thức (20-41a) tài liệu 1 ta có:
Trong đó: A1=5.663.10-2.d.A3kld (kg)
A2=3.605.10-2 A2.kld.d (kg)
A là hệ số tính theo công thức (2-2)
- Khối lượng gông : Theo công thức (20-41a) tài liệu 1 ta có:
Gg= B1x3+B2x2 (kg)
Trong đó: B1=2,4.10-2 kG.kld.A3(d+b+0,411):
B2=2,4.10-2.kG.kld.A2(D+c)
b) Khối lượng dây quấn: Theo công thức (20-41b) tài liệu 1 ta có :
Trong đó
Đối với máy biến áp dầu, dây quấn đồng chọn kdq=2,46.10-2
2.3.2.5. Tính các hệ số.
Hệ số lợi dụng lõi thép: kld=kp.kc, với kp=
Trong đó St là tiết diện hình bậc thang của trụ, Sk là tiết diện của hình tròn có bán kính Dt của trụ. Với trụ có 9 cấp, tra bảng 13.2 tài liệu 4 ta có kp=0,929.
kc là hệ số ép chặt, chọn kc = 0,93
A=
A1=5,66.10-2.d.A3.kld=
A2=3,60.10-2A2.kld.d=(kg)
B1=2,4.10-2kG.kld.A3(d+b+0,411)
=(kg)
B2=2,4.10-2.kG.kld.A2(D+c)=(kg)
2447,4(kg)
2.3.2.6. Tiết diện trụ: sơ bộ tính theo công thức (20-46) của tài liệu 1
812.x2
2.3.2.7. Tiết diện khe hở không khí: Đối với mối nối nghiêng ta có
=1148x2
2.3.2.8. Tổn hao không tải: xác định theo công thức (20-45) tài liệu 1
Với kp là hệ số tổn hao phụ, t...