Xemtailieu Tải về Đồ án máy biến áp ba pha
TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC PhÇn I : §¹i c¬ng vÒ m¸y biÕn ¸p CHƯƠNG I. KHÁI NIỆM VỀ MÁY BIẾN I.ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY BIẾN ÁP Để biến đổi điện áp của dòng địên xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp, hoặc ngược lại từ điện áp thấp đến điện áp cao, ta dùng máy biến áp. Ngày nay do việc sử dụng điện năng rất rộng rãi, nên có những loại máy biến áp khác nhau: Máy biến áp 1 pha, 3 pha, 2 dây quấn, 3 dây quấn… Nhưng chúng dựa trên cùng một nguyên lý, đó là nguyên lý cảm ứng điện từ. Định nghĩa : Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi. Hệ thống điện đầu vào máy biến áp ( trước lúc biến đổi ) có: Điện áp U 1, dòng điện I1 , tần số f. Trong các bản vẽ máy biến áp được ký hiệu như hình vẽ Hình 1.1: ký hiệu máy biến áp Đầu vào của máy biến áp đối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp. Đầu ra nối với tải gọi là thứ cấp. Các đại lượng, thông số sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 1 : số vòng dây W1 , điện áp sơ cấp U1 , dòng điện sơ cấp I1 công suất sơ cấp P1 . Các đại lượng và thông số thứ cấp có chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2 , điện áp thứ cấp U2 , dòng điện thứ cấp I2 , công suất thứ cấp P2 Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn sơ cấp là máy biến áp tăng áp. Nếu điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp giảm áp. Công dụng của máy biến áp: Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải và phân phối điện năng. Các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa trung tâm tiêu thụ ( Khu CN, đô thị …) Vì thế cần phải xây dựng các đường dây truyền tải điện năng. Điện áp thường là 6,3; 10,5; 15,75; 38,5 KV. Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây, phải giảm dòng điện chạy trên đường dây, bằng cách nâng cao điện áp. Vì vậy đầu đường dây cần đặt máy biến áp tăng áp. Mặt khác điện áp của tải thường khoảng 127 – 500 V; Động cơ công suất lớn thường 3-6 kV, vì vậy ở cuối đường dây cần đặt máy biến áp giảm áp (hình vẽ) TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Hình 1.2 : Sơ đồ truyền tải điện đơn giản Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung, trong hàn điện làm nguồn cho các thiết bị điện, điện tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau, trong lĩnh vực đo lường… II. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP A. CẤU TẠO 2.1 Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây: + Lõi thép + Dây quấn + Vỏ máy 2.1a: Lõi Thép Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung dây để quấn dây quấn. Theo hình dáng lõi thép người ta chia ra: a. Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ Hình 2.1a . Một pha Hình 2.1b. Ba pha Dây quấn bao quanh trụ lõi thép loại này hiện nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượng nhỏ và trung bình. b. Máy biến áp kiểu bọc( hình vẽ ) c. TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Hình 2.2 Máy biến áp kiểu bọc Mạch từ được phân ra hai bên và bọc lấy một phần dây quấn. Loại này thường chỉ dùng trong một vài ngành chuyên môn như máy biến áp dùng trong lò luyện kim hay máy biến áp một pha công suất nhỏ dùng trong kỹ thuật vô tuyến và truyền thanh. d. Máy biến áp kiểu trụ bọc ( hình vẽ ) Hình 2.3 Máy biến áp kiểu trụ bọc: 3 pha 1 pha Thường ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn ( 80 – 100 MVA/ 1 pha ) điện áp thật cao ( 220 – 400 kV). Kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc. 2.1.b Lõi thép của máy biến áp có hai phần: + Phần trụ : ký hiệu bằng chữ T + Phần gông : Ký hiệu bằng chữ G Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn còn gông là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín và không có dây quấn. Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép được ghép từ lá thép kỹ thuật điện dày ( 0,35 đến 0,5 mm) có phủ sơn cách điện trên bề mặt. Trụ và gông có thể ghép với nhau bằng phương pháp ghép nối hoặc ghép xen kẽ sau đó dung xà ép và bu long vít chặt lại ( hình vẽ) TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Hình 2.4 Ghép rời lõi thép máy biến áp Hình 2.5 Ghép xen kẽ lõi thép máy biến áp ba pha Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải được nối đất. Đối với tôn silic cán nguội dị hướng để từ thông luôn đi theo chiều cán là chiều có từ dẫn tới, lá thép được ghép từ các lá tôn có cắt chéo một góc nhất định (hv) được sử dụng khi chiều dài lá tôn khoảng từ 0,20 – 0,35mm Hình 2.6 ghép rời tôn cản nguội máy biến áp 2.2 Dây quấn Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng cũng có thể bằng nhôm nhưng không phổ biến. Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA, người ta chia ra hai loại dây quấn chính là: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ 2.2.1 Dây quấn đồng tâm : Tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA thường được quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn CA quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn HA (hình vẽ ) Những kiểu dây quấn chính đồng tâm bao gồm : + Dây quấn hình trụ: Dây quấn tròn nhiều lớp Hình vẽ Dây quấn hình xoắn: TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2.2.2 Dây quấn xen kẽ Các bánh dây CA và HA lần lượt xen kẽ dọc theo trụ thép. Vì chế tạo cách điện khó khăn kém vững chắc. Về cơ học nếu các MBA kiểu trụ hầu như không dùng kiểu dây quấn xen kẽ này 2.3. Vỏ Máy : bao gồm thùng và nắp thùng 2.3.1. Thùng máy biến áp: thùng máy biến áp làm bằng thép.Tuỳ theo dung lượng của máy biến áp mà hình dáng và kết cấu thùng khác nhau.Lúc máy biến áp làm việc một phần năng lượng bị tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành liên tục với tải định mức trong thời gian quy định và không bị sự cố phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm máy biến áp trong thùng dầu. Đối với máy biến áp dung lượng lớn để giảm kích thước của máy và tăng cường làm mát người ta dung bộ thùng dầu có ống hoặc thùng dầu có bộ tản nhiệt. Những máy biến áp có dung lượng trên 1000 kVA người ta dung bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để làm lạnh 2.3.2. Nắp thùng : dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết như Các sứ ra của dây quấn CA và HA Ống bảo hiểm Ngoài ra trên nắp còn đặt bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn CA . TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC B. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP Ta xét sơ đồ nguyên lý của một máy biến áp một pha hai dây quấn như hình vẽ Hình 2.7 Cấu tạo máy biến áp Dây quấn sơ cấp 1 có W1 vòng dây và dây quấn thứ cấp 2 có W 2 vòng dây được quấn trên lõi thép 3. Khi đặt 1 điện áp xoay chiều U 1 vào dây quấn 1, trong đó sẽ có dòng I 1. Trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông móc vòng với cả 2 cuộn dây quấn 1 và 2 cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2 . Dây quấn 2 có sức điện động sẽ sinh ra dòng điện I 2 đưa ra tải và điện áp U2 . Như vậy năng lượng của dòng điện 2 chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2. Giả thử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin: = m sin t Do đó theo định luật cảm ứng điện từ , sức điện động cảm ứng trong dây quấn 1 và 2 sẽ là: e1 = - w1 d dt = e2 = - w2 d dt = - w2 d m sin t dt E1 = E2 = w1 m 2 w2 m 2 = = 2f m w1 2 2f m w2 2 = - w1 m cos t E1 sin( t - 2 2 ) (2.1) = - w2 m cos t = Trong đó: d m sin t dt = - w1 E2 sin( t - 2 = 4,44f 1 m (2.3) = 4,44f 2 m (2.4) 2 ) (2.2) TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC E1, E2 : Là giá trị hiệu dụng của các sức điện động dây quấn 1 và dây quấn 2 . Các biểu thức ( 2.1) và (2.2) cho thấy sức điện động cảm ứng trong dây quấn chậm pha với từ thông sinh ra nó một góc 2 Dựa vào các biểu thức (2.3) và (2.4) người ta định nghĩa tỷ số máy biến áp như sau: k= E1 E2 w1 = w 2 Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U 1 E1 ; U2 = E2 do đó k được xem như là tỷ số điện áp giữa dây quấn 1 và 2: K= E1 E2 U1 =U 2 C. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC Các đại lượng định mức của máy biến áp quy định điều kiện kỹ thuật của máy. Các lượng này do nhà chế tạo máy quy định và thường ghi trên nhãn máy biến áp. 1. Dung lượng hay công suất định mức S dm: là công suất toàn phần ( hay biểu kiến) đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp tính bằng (kVA) hay ( VA) 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 các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh. 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 dây quấn sơ cấp là định mức tình bằng kV hay V 4. dòng điện dây định mức sơ cấp I1dm và thứ cấp I2dm là những dòng điện dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, tính bằng ampe ( A) hay kiloampe ( kA). Có thể tính các dòng điện như sau: Đối với máy biến áp một pha: I1dm = S dm U 1 dm Đối với máy biến áp ba pha: I2dm = S dm U 2 dm TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC I1dm = S dm 3U 1 dm I2dm = S dm 3U 2 dm 5. Tần số định mức fdm tính bằng Hz . Thường các máy biến áp điện lực có tần số công nghiệp là 50 Hz . Ngoài ra trên nhãn của máy biến áp còn ghi những số liệu khác như : số pha m; sơ đồ và tổ nối dây quấn ; điện áp ngắn mạch u n%; chế độ làm việc … D. CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP CHÍNH Theo công dụng, máy biến áp có thể gồm những loại chính sau đây : 1. Máy biến áp điện lực: Dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực 2. Máy biến áp chuyên dùng: Dùng cho các lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện… 3. Máy biến áp tự ngẫu : Ứng dụng trong hệ thống điện lực để truyền tải điện năng, máy biến áp tự ngẫu còn được dùng để mở máy động cơ điện không đồng bộ. Máy biến áp tự ngẫu được dùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm để thay đổi liên tục điện áp. 4. Máy biến áp đo lường : Dùng để giảm các điện áp hoặc dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo vôn (ampe) 5. Máy biến áp thí nghiệm : Dùng để thí nghiệm các điện áp cao E. TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP BA PHA Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu dây thứ cấp . Nó biểu thị góc lệch pha giữa các s. đ.đ dây sơ cấp và dây thứ cấp của máy biến áp. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau đây: - Chiều quấn dây - Cách ký hiệu các đầu dây - Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp 2.4.1. Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Các đầu tận cùng của dây quấn mỗi pha, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là đầu cuối. Đối với dây quấn mỗi pha có thể tuỳ ý chọn đầu đầu và đầu cuối nhưng trong toàn bộ biến áp phải chọn một cách thống nhất. Giả sử ở dây quấn pha A đã chọn đầu đầu đến đầu cuối ngược chiều kim đồng hồ thì dây quấn các pha còn lại cũng phải chọn như vậy. Hình 2.8 Cách ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp Cách chọn các đầu dây trong máy biến áp ba pha Người ta quy ước cách ký hiệu các đầu dây quấn trong máy biến áp ba pha theo hình vẽ. Trong một số máy biến áp ba pha dây quấn, ngoài dây quấn cao áp và hạ áp ra còn có thêm dây quấn điện áp trung bình. Người ta dùng chỉ số m để ký hiệu cho lại dây quấn này. Ở đây ba đầu dây của ba pha được ký hiệu là Am , Bm , Cm ba đầu cuối của chúng được ký hiệu là Xm , Ym , Zm đầu trung tính được ký hiệu là Om. Để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu thì , người ta thường đánh dấu các đầu tận cùng lên sơ đồ kí hiệu dây quấn cùa máy biến áp với quy ước sau đây Các đầu Dây quấn Dây quấn Sơ đồ ký hiệu dây quấn tận cùng cao áp hạ áp A, B , C a, b , c Đầu đầu X, Y, Z x, y , z Đầu cuối O o Điểm trung tính Bảng 2.4.1: ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha 2.4.2 Cách đấu dây trong máy biến áp ba pha TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Dây quấn của máy biến áp ba pha có thể đấu hình sao (Y) hoặ đấu tam giác ( ).Đấu sao thì đấu ba đầu cuối X ,Y ,Z ( x, y ,z) chụm lại với nhau làm thành một mối còn ba đầu A,B,C (a, b, c) để tự do ( hình vẽ a) (a) (b) ( c) Đấu tam giác thì đấu đầu của pha này chụm với đầu cuôí của pha kia từng đôi một (hình vẽ b,c). Nếu đấu sao mà có thêm dây trung tính thì được kí hiệu chữ Y0 . Dây quấn Y0 thường được áp dụng với máy biến áp cung cấp cho tải hỗn hợp vừa dùng điện áp dây phục vụ cho công nghiệp vừa dùng điện áp pha phục vụ cho dân dụng. Người ta dùng một phân số để biểu thị cách đấu dây trong máy biến áp ba pha. Chẳng hạn, một biến áp được ghi Y thì có nghĩa là dây quấn cao áp được đấu tam giác , còn dây quấn hạ áp đấu sao. Nếu đấu sao thì số vòng dây và cách điện mỗi pha được tính theo điện áp pha , tiết diện dây được tính theo dòng điện dây . Nếu đấu tam giác thì số vòng dây và cách điện mỗi pha được tính theo điện áp dây, tiết diện dây được tính theo dòng điện pha Ở các máy truyền tải công suất, thường dây quấn cao áp được đấu sao còn dây quấn hạ hạ áp được đấu tam giác vì như vậy thì phía cao áp điện áp pha nhỏ đi 3 lần so với điện áp dây nên tiết kiệm được chi phí về cách điện, phía hạ áp dòng điện pha nhỏ đi 3 lần so với dòng điện dây nên giảm được kích thước dây quấn, thuận tiện cho chế tạo. Trong các máy công suất lớn, dây quấn đều được đấu Y hoặc Y . Trong các các máy công suất nhỏ hoặc trung bình ( dưới 1800 KVA) dây quấn đều được đấu Y/Y0 TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Ngoài ra, trong một số loại biến áp người ta còn đấu theo kiêủ ziczăc (Z) . Trong kiểu này , dây quấn mỗi pha được chia làm hai nữa bố trí trên hai trụ và đấu như hình vẽ: Hình 2.9 Cách đấu ziczắc cho dây quấn máy biến áp 3 pha Kiểu này ít được dùng vì tốn nhiều dây quấn , chỉ gặp trong các thiết bị đo lường và chỉnh lưu 2.4.2 Các Kiểu Tổ Nối Dây Trong Máy Biến Áp Ba Pha Tổ nối dây trong máy biến áp nói chung do kiểu đấu dây sơ cấp và kiểu đấu dây sơ cấp quyết định. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sđđ dây sơ cấp và thứ cấp. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau: -Chiều dây quấn -Các kí hiệu đầu dây và cuối dây -Kiểu đấu dây quấn sơ cấp và thứ cấp Trong máy biến áp ba pha , ngoài các yếu tố trên , tổ nối dây còn phụ thuộc vào cách đấu dây quấn hình sao hay tam giác. Ứng với các thứ tự đấu khác nhau sẻ có góc lệch pha giữa các sđđ dây sơ cấp và thứ cấp là 300, 600 , ……360o Trên thực tế người ta hay dùng kim đồng hồ để chỉ góc lệch pha và gọi tên tổ nối dây thay cho độ. Theo cách này thì kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động. Dây sơ cấp đặt cố định ở số 12, Kim ngắn của nó chỉ sức điện động dây thứ cấp đặt tương ứng ở các số 1,2 …, 12 tuỳ theo góc lệch pha giữa chúng là 300 , 600 , …, 3600 . Như vậy trong máy biến áp ba pha sẽ có 12 tổ nối dây TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Để cụ thể hơn, hãy xét một máy biến áp ba pha có hai dây quấn cùng chiều, cũng cách ký hiệu, cũng đấu hình sao.như (hình vẽ a) (a) (b) TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC (c ) Khi đó pha của sức điện động giữa hai điện áp dây hoàn toàn trùng nhau và góc lệch pha giữa chúng sẽ bằng 0 0 hay 3600 ( h.b – h.c). Người ta nói, biến áp thuộ tổ nối dây 12và ký hiệu là Y/Y – 12. Nếu đổi chiều quấn dây hoặc đổi cách ký hiệu của dây quấn thứ cấp sẽ có tổ nối dây Y/Y-6. hoán vị thứ tự các pha thứ cấp sẽ có các tổ nối dây chẵn 2, 4 , 8 , 10. Nếu bay giờ dây quấn sơ cấp đấu sao , dây quấn thứ cấp đấu tam giác Thì góc lệch pha giữa điện áp dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp là 3300. Eab TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC (a) (b) Thực tế ở Việt Nam và một số nước Đông Âu chỉ sản xuất máy biến áp điện lực ba pha thuộc tổ nối dây Y/Y0 -12 … III : CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN, QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG BA PHA CÔNG SUẤT NHỎ Để tính toán các số liệu kỹ thuật cho một máy biến áp ta thực hiện các bước sau đây: Tính công suất máy biến áp Tính tiết diện lõi sắt để tính tiết diện các cuộn dây Tính số lá sắt cần dùng Tính số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp - TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tính tiết diện và đường kính dây Tính khoảng trống của khung biến áp để chứa các cuộn dây( cửa sổ máy biến áp ) - Tính trọng lượng dây và lõi thép - 3.1. CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 1. Công suất định mức 1 pha của máy biến áp Sf = S m ( VA) Trong đó: m: số pha của máy biến áp Sf : Công suất định mức một pha S : Công suất định mức của máy biến áp 2. Công suất định mức trên một trụ S ’t = S t = ( VA ) S’t : Công suất định mức trên một trụ t: số trụ của máy biến áp 3. Dòng điện dây định mức: - Phía sơ cấp : I1 = S 3U 1 ( A) Trong đó I1 : Dòng điện dịnh mức phía sơ cấp S : Công suất định mức máy biến áp U1 : Điện áp pha định mức phía sơ cấp - Phía thứ cấp : I2 = S 3U 2 ( A) I2 : Dòng điện dịnh mức phía sơ cấp S : Công suất định mức máy biến áp U2 : Điện áp pha định mức phía sơ cấp Khi nối sao hoặc zichzac thì : Phía sơ cấp : If1 = Id1 Uf1 = Phía thứ cấp : If2 = Id2 Uf2 = U d1 3 Ud2 3 Khi nối tam giác thì : Phía sơ cấp :If1 = Phía thứ cấp If2 = I d1 3 Id2 3 ; Uf1 = Ud1 ; Uf2 = Ud2 TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3.2 .Tính Toán Lõi Thép Tý số tổn hao thép và tổn hao đồng = Pst Pm P10 Bt P10 ( Bt .10 4 )Gt 2 Gt ( ) = = 2,4 10000 Gm 2,4 2 G m là mật độ dòng điện khi khi công suất < 100W thì = 4,5 – 3,5 A/mm2 Khi công suất > 100 W thì =3,5 2,5A/mm2 Bt : Cường độ từ cảm trong trụ Gt : Thành phần tiếp tuyến cường độ từ trường. Tỷ số này ứng với tần số 50H z thì = 0,5 – 0.4 ; Ứng với tần số 400H z thì = 1,1 – 0,67. Khi máy biến áp làm việc xấp xỉ 100% công suất thì 0,8 – 0,4. Tỷ số trọng lượng thép và đồng Gt = G m Tiết diện của trụ sắt để quấn dây tỷ lệ thuận với công suất biến áp: Có hai loại tiết diện Tiết diện đo ( Sd ) là tích số giữa chiều rộng của lá sắt ( chỗ quấn dây ) x tổng bề dầy của các lá sắt sử dụng . Tiết diện thực ( St ) cũng là tích số của chiều rộng của lá sắt và tổng bề dầy của các lá sắt sử dụng nhưng có trừ bớt khe hở giữa các lá sắt . Vì các lá sắt khi ghép lại có khe hở nên tiết diện chỉ bằng từ 85 – 93 % tiết diện đo. Lá sắt càng mỏng thì sự chênh lệch càng ít. Công thức để tính tiết diện lõi sắt : - Tiết diện đo của lõi sắt Sd = 1,32 S1 cm2 - Tiết diện thực của lõi sắt St = 1,2 S1 cm2 Với S1 là công suất của một trụ trong đó công suất S1 được tính như sau: + Với máy biến áp một pha S1 = U1.I1 (VA) + Với máy biến áp ba pha S1 = 3 U1I1 (VA) Tiết diện thực của lõi thép có kể đến cách điện: St S’t = K cm2 ; Kt : hệ số điền đầy lõi thép t Tiết diện gông của máy biến áp lõi là: Ss = ( 1,15 – 1,2 )St cm2 TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đối với máy biến áp kiểu bọc : Ss = (0,5 – 0,6 )St cm2 Tiết diện có kể đến cách điện : Ss S’s = K ( cm2 ). t Hệ số điền đầy Kt có thể tra ở đồ thị như dưới đây Hình 3.1 hệ số điền đầy phụ thuộc vào chiều dầy lá thép ( P ) Với tiết diện là hình vuông thì cạnh a được tính bằng : S 't a= (cm) 3.3 Số Lá Sắt Cần Dùng Muốn tính số lá sắt cần dùng trước hết phải chọn mẫu kiểm lá sắt Ví dụ : Dự định dùng lá sắt chữ E thì căn cứ vào chiều ngang tự chọn rồi lấy tiết diện chia cho chiều ngang, ta sẽ được tổng bề dầy của các lá sắt. Chọn chiều ngang bằng cách : đặt giả thiết rằng tiết diện, trụ sắt giữa có dạng hình vuông để tìm cạnh của tiết diện đó rồi lấy chiều ngang tạm thời đó so với kích thước như trên bảng. Chiều dày thông dụng của lá sắt là 0,3mm; 0,4mm;0,5mm Số lá sắt = Tổng bề dầy lá sắt / bề dầy một lá sắt. Khi không đòi hỏi độ chính xác cao thì có thể dùng biểu đồ tính số vòng vôn theo tiết diện lõi sắt. TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Hình 3.2 Biểu đồ tính số vòng vôn theo tiết diện lõi sắt 3.4 Dây Quấn E1 = U1 – 0,5 U = 4,44BtStwf.10-8 ( V ) Trong đó : U = u %.U 1 100 u %U 1 E1.10 8 U1 - 0,5. 1 100 Vì vậy : W1 = =( ) .108 4,44 Bt S t f 4,44.B t S t f E1 Điện áp trên một vòng dây: e = ¦ W 1 Số vòng dây quấn thứ cấp: W2 = E2 e = U 2 0,5U e = u %U 1 100 e U 2 0,5 Tương tự ta có thể tính cho dây quấn thứ 3: W2 = E2 e = U 3 0,5U e = u %U 1 100 e U 3 0,5 ------------(BẢNG TRA)------------------------------------- TRƯỜNG DHSPKT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Điện áp không tải trên dây quấn thứ cấp U20 = E2 = e. W2 U30 = E3 = e. W3 3.5. Tiết Diện Dây Quấn Tiết diện dây quấn được tính theo dòng điện và mật độ dòng điện cho phép. tiết diện > 10mm 2 nên chọn loại có tiết diện chữ nhật. Dây quấn được bọc cách điện kiểu tráng men . Tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong dây dẫn và tỷ lệ nghịch với mật độ dòng điện cho phép. Mật độ dòng điện cho phép ( D ) là số Ampe/1mm 2 dây dẫn khi máy biến áp làm việc liên tục mà không gây ra phát nóng nguy hiểm làm hỏng dây dẫn. Chỉ số này xác định bằng thực nghiệm Công suất của biến áp càng nhỏ mật độ dòng cho phép càng lớn, có thể tra theo bảng sau: Hình 3.5.1 bảng tra mật độ dòng điện theo công suất tiêu thụ Chú ý: Trong một số điều kiện trường hợp vật liệu tốt, dây dẫn mới, có làm mát, người ta có thể tăng mật độ cho phép lên 1,5 lần. Công thức tính tiết diện dây dẫn : S = I D + S : Tiết diện dây dẫn mm2 + I : Cường độ dòng điện ( A ) + D : Mật độ dòng điện ( A/mm2) Khi đã biết tiết diện dây dẫn có thể tính được đường kính theo công thức: d= S 0,785 Hoặc tra bảng tính sẵn. Tải về bản full