Thiết kế và đo đạc thực nghiệm máy biến áp có lõi thép bằng vật liệu vô định hình

Bài viết Thiết kế và đo đạc thực nghiệm máy biến áp có lõi thép bằng vật liệu vô định hình thực hiện tính toán, thiết kế và sản xuất một MBA ba pha lõi thép VĐH công suất 10 kVA, điện áp 22/0,4 kV. Các kết quả đo đạc thực nghiệm ở chế độ làm việc không tải và ngắn mạch như: dòng điện, điện áp, tổn thất được so sánh với kết quả mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế và đo đạc thực nghiệm máy biến áp có lõi thép bằng vật liệu vô định hình 42 Đỗ Chí Phi, Đoàn Thanh Bảo, Phùng Anh Tuấn, Lê Văn Doanh THIẾT KẾ VÀ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP CÓ LÕI THÉP BẰNG VẬT LIỆU VÔ ĐỊNH HÌNH DESIGNING AND EXPERIMENTALLY MEASURING AMORPHOUS STEEL CORE TRANSFORMERS Đỗ Chí Phi2, Đoàn Thanh Bảo3, Phùng Anh Tuấn1, Lê Văn Doanh1 1 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; tuan.phunganh1@hust.edu.vn; ledoanhbk@yahoo.com 2 Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng; dochiphi@gmail.com 3 Trường Đại học Quy Nhơn; dtbao@ftt.edu.vn Tóm tắt - Vật liệu từ vô định hình (VĐH) được phát hiện từ năm Abstract - Amorphous materials were discovered in 1970 due to 1970. Nhờ vào thành phần và cấu trúc vi mô đặc biệt cho nên their composition and special microstructure; therefore they are ngày càng được sử dụng rộng rãi để chế tạo mạch từ cho máy more widely used to produce magnetic circuit of the transformer, biến áp (MBA). Khi sử dụng MBA có lõi thép bằng vật liệu VĐH, because when used, transformers with steel core material will nó sẽ giảm tổn hao không tải rất đáng kể so với MBA có lõi thép decrerase no load loss significantly compared with high quality silic silic chất lượng cao. Bài báo này thực hiện tính toán, thiết kế và steel core transformers. In this paper, the authors perform sản xuất một MBA ba pha lõi thép VĐH công suất 10 kVA, điện calculations,design and produce a amorphous steel core three- áp 22/0,4 kV. Các kết quả đo đạc thực nghiệm ở chế độ làm việc phase transformer 10 kVA capacity, voltage 22/0.4 kV. The không tải và ngắn mạch như: dòng điện, điện áp, tổn thất được experimental results measured in the no-load mode and short so sánh với kết quả mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu circuits mode such as current, voltage, losses are compared with hạn. Kết quả cũng cho thấy, tổn hao không tải của MBA lõi thép simulation results using finite element method. Results also showed VĐH đã giảm được 61% so với MBA lõi thép silic. Qua đó, tác giả that no load losses of amorphous steel core transformers decrease đề ra hướng nghiên cứu xử lý lõi thép cũng như công nghệ chế 61% compared with silic steel core ones. Thereby, the authors tạo để góp phần hoàn thiện quy trình sản suất và thực nghiệm proposed research on processing steel-core as well as technology MBA lõi thép VĐH. designed to contribute to improving the process of production and experiment on amorphous steel core transformers. Từ khóa - máy biến áp; vô định hình; thiết kế; tổn hao; phần tử Key words - transformer; amorphous; design; loss; finite hữu hạn. element. 1. Đặt vấn đề Bên cạnh đó, vật liệu từ VĐH rất nhạy cảm với các tác Các máy biến áp (MBA) đóng vai trò quan trọng trong động như nhiệt độ, ứng lực, các biến dạng, từ trường hệ thống truyền tải và phân phối điện. Điện áp từ máy phát ngoài…, do đó chế tạo MBA lõi thép VĐH cũng có một số điện đến các hộ tiêu thụ phải biến đổi qua nhiều cấp nên khó khăn nhất định trong công nghệ chế tạo và xử lý vật tổng công suất các MBA thường bằng 7-8 lần tổng công liệu, phục hồi từ tính sau gia công, nên cần phải nghiên cứu suất các máy phát điện. MBA có hai loại tổn hao công suất chuyên sâu để thiết kế, chế tạo MBA sao cho tối ưu nhất. [1]. Tổn hao đồng là tổn hao phát nhiệt do dòng điện trong Trong bài báo này, nhóm tác giả đã thực hiện tính các dây quấn sơ cấp và thứ cấp gây ra. Tổn hao đồng tỷ lệ toán, thiết kế và chế tạo một MBA ba pha công suất 10 với bình phương của hệ số tải. Tổn hao sắt từ (tổn hao kVA, điện áp cao áp (CA)/hạ áp (HA) là 22/0,4 kV, đấu không tải) là tổn hao do hiện tượng dòng điện xoáy và hiện ∆/Y. Các kết quả đo đạc thực nghiệm ở chế độ làm việc tượng từ trễ trong lõi thép gây ra. Tổn hao từ trễ phụ thuộc không tải và ngắn mạch như: dòng điện, điện áp, tổn thất vào chất lượng vật liệu, còn tổn hao dòng điện xoáy phụ được so sánh với kết quả mô phỏng bằng phương pháp thuộc vào bề dày và hàm lượng silic chứa bên trong vật liệu phần tử hữu hạn (PTHH). Kết quả cũng cho thấy, tổn hao đó. Tổn hao không tải là tổn hao luôn tồn tại khi MBA hoạt không tải của MBA lõi thép VĐH đã giảm được 61% so động dù cho có tải hay không. Vì vậy, giảm tổn hao không với MBA lõi thép silic. Qua đó, tác giả đề ra hướng tải trong MBA mang ý nghĩa rất quan trọng. Các nhà chế nghiên cứu xử lý lõi thép để giảm tổn hao không tải hơn tạo luôn tìm cách giảm thiểu các tổn hao trong MBA, đồng nữa cũng như góp phần hoàn thiện quy trình sản suất, thời họ cũng tìm cách nâng cao độ tin cậy trong vận hành. thực nghiệm MBA lõi thép VĐH. Đầu những năm 70 của thế kỷ XX, người ta mới bắt đầu có ý tưởng sử dụng vật liệu vô định hình (VĐH) để chế tạo lõi thép MBA phân phối nhằm giảm tổn thất điện năng trong khâu truyền tải và phân phối điện. Năm 1998 đã có khoảng gần hai triệu MBA sử dụng lõi thép VĐH vận hành trên lưới điện phân phối trên toàn thế giới [2]. Điều này cho thấy việc sử dụng MBA lõi thép VĐH có tốc độ tăng nhanh; phù hợp với xu thế chung, hướng đến sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm hơn. Điện năng tổn hao trong lõi thép các MBA chiếm vào khoảng 1,04 đến 2,04% điện năng truyền ...