Máy biến áp tính toán quấn dây máy biến áp một pha

Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ NHẬN XÉT SVTH: Nguyễn Trung Hiếu i Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ LỜI CAM ĐOAN Cần Thơ, ngày 12 tháng năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Trung Hiếu Em xin cam đoan tiểu luận thân nhóm thực hỗ trợ, tham khảo từ tư liệu, giáo trình liên quan đến mơn học khơng có chép y ngun tài liệu SVTH: Nguyễn Trung Hiếu ii Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ LỜI CẢM ƠN Cần Thơ, ngày 12 tháng năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Trung Hiếu Để hoàn thành học phần này, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Huỳnh Văn Phú tạo hội cho học tập, rèn luyện tích lũy kiến thức, kỹ để hồn thành học phần SVTH: Nguyễn Trung Hiếu iii Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ MỤC LỤC NHẬN XÉT i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv CHƯƠNG CHƯƠNG CHƯƠNG 13 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu iv Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Các kích thước lõi thép E, I Hình 2: Các kích thước lõi Hình 3: Mạch đổi tốc hình L Hình 4: Mạch đổi tốc hình T Hình 5: Mạch đổi tốc hình T L Hình 6: Sơ đồ dây quấn khai triển Hình 7: Sơ đồ đấu dây Hình 8: Lưu ý quấn dây 11 Hình 9: Cách quấn cuộn dây 12 Hình 10: Sơ đồ động điện 13 Hình 11: Dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung 15 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu v Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: Cho phép chọn hệ số K theo mật độ từ B Bảng 2: Cho phép chọn mật độ dòng J thời gian làm việc máy Bảng 3: Mật độ từ thông Bảng 4: Hệ số điện áp Bảng 5: Tiết diện cuộn dây 10 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu vi Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP TÍNH TỐN QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA I Yêu cầu thực - Sinh viên dựa kích thước lõi thép có sẵn sơ đồ nguyên lý máy biến áp pha u cầu thực hiện: tính tốn số liệu dây quấn biến áp - Số liệu tính tốn dây quấn phải đầy đủ thơng số sau: Số vịng dây quấn (phía sơ cấp thứ cấp), đường kính dây quấn (dây trần), đường kính tính tới lớp men cách điện bọc xung quanh khối lượng dây quấn - Kiểm tra điều kiện lắp đầy ước tính số vòng lớp số lớp trước thực II Mục đích Giúp sinh viên nắm vững vấn đề sau đây: - Áp dụng phương pháp tính toán dây quấn máy biến áp theo lý thuyết vào lỏi thép biến áp cho trước - Giúp sinh viên hiểu rõ thông số lý thuyết như: hệ số lắp đầy, số vòng lớp số lớp,… Dựa vào thơng số tính tốn theo lý thuyết cho dây quấn, thực việc bố trí đầu dây biến áp tiêu chuẩn tạo nét thẩm mỹ cho dây biến áp III Nội dung thực tập Bước Đo kích thước chuẩn thép E, I Khi sử dụng lõi thép E, I sinh viên cần đo kích thước sau (xem hình 1.1) sử dụng thép E, I tiêu chuẩn SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Hình 1: Các kích thước lõi thép E, I Ký hiệu: - a: Bề rộng trụ lõi thép - b: Bề dày lõi thép - c: Bề rộng cửa sổ lõi thép - h: Chiều cao cửa sổ lõi thép Hình 2: Các kích thước ngồi lõi IV: TĨM TẮT CÁC BƯỚC TÍNH TỐN Bước 1: Xác định tiết diện thực lõi thép (SO) - Bề rộng trụ lõi thép: a = 28,16 (mm) - Bề dày lõi thép: b = 34,5 (mm) SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ - Tiết diện dây trụ lõi thép: S = a × b = 28,16 x 34,5 = 8,625 - Tiết diện thực lõi thép: SO = S × 0,9 = 7,7625 (cm2) - Cơng suất cho phép: Pcp = ( - U2 I2 + 10% Pcp = Pcp (cm ) S0 ) = 41,845 (VA) 1,2 Với điện áp thứ cấp U2 = 24 V, suy dòng thứ cấp I2 = 1,046 (A) - Cơng suất dự tính: Với điện áp thứ cấp U2 = 24V, Pdt = U2 × I2 = 37,656 (VA) Bước 2: Tính tốn số vịng dây volt - W= K S0 = 37,5 S0 = 4,83 (vòng/volt) K số phụ thuộc vào mật độ từ SO tiết diện thực lõi sắt Mật độ từ B 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Hệ số K 64 56 50 45 41 37,5 34,5 32,5 30 Bảng 1: Cho phép chọn hệ số K theo mật độ từ B Bước 3: Tính số vịng dây cuộn sơ cấp W1 = W× U1 = 4,83 × 220 = 1062,6 (W[Vịng/volt]) Bước 4: Tính số vòng cuộn thứ cấp Với điện áp thứ cấp U2 = 24V W2 = W × (U2 + ∆𝑈2) = W × (24 + 4,5% x 24) = 181,7(W[Vịng/volt]) Bước 5: Tính tiết diện dây sơ cấp thứ cấp - Tiết diện dây sơ cấp xác định theo mật độ mật độ dòng J: Với điện áp thứ cấp U2 = 24V P (VA) - 50 50 - 100 100 - 200 200 - 500 500 - 1000 J(A/mm2) 3,5 2,5 Bảng 2: Cho phép chọn mật độ dòng J thời gian làm việc máy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ S1 = P2 η × J × 𝑈1 = P2 0,9 × 220 ×5 = 0,043(mm2) η : Hiệu suất máy biến áp U1 : Điện áp nguồn Tiết diện dây thứ cấp - Với điện áp thứ cấp U2 = 24V S2 = - I2 J = I2 = 0,21(mm2) Đường kính dây d1 d2 d2 = 1,13 √𝑆2 = 0,52 Với điện áp thứ cấp U2 = 24V d1 = 1,13 √𝑆1 = 0,24 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ CHƯƠNG QUẤN QUẠT ĐIỆN THÔNG DỤNG A QUẤN DÂY QUẠT BÀN I Mục đích Giúp sinh viên - Tìm hiểu kết cấu thực tế quạt bàn có thành phần rotor (lồng sóc), stator (chứa dây quấn) - Xác định thông số kỹ thuật - Biết cách xác định kích thước làm khuôn quấn dây - Biết cách đấu nối, kiểm tra thứ tự chạy II Nội dung Thông thường ta thường gặp quạt bàn có 2p = 2p = Đổi tốc độ: dùng mạch điện tử (Dimmer), dùng cuộn kháng đặt chân đế dùng dây đổi tốc đặt chung với cuộn đề chạy 2.1 Quạt gió mạch L Nếu dùng dây đổi tốc đặt chung với cuộn đề, ta có mạch đổi tốc hình L Gồm: - Cuộn dây (còn gọi cuộn chạy) - Cuộn số: quấn rãnh chứa dây với cuộn đề - Cuộn dây đề: (còn gọi cuộn phụ) SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Hình 3: Mạch đổi tốc hình L 2.2 Mạch đổi tốc mạch T Cũng gồm phần tử cuộn dây mạch L Nhưng cuộn dây số quấn nằm rãnh chứa dây cuộn chạy Hình 4: Mạch đổi tốc hình T SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Cơng nghệ Cần Thơ Sơ đồ ngun lý mạch hình T hình L sau: Hình 5: Mạch đổi tốc hình T L III Sơ đồ đấu dây quấn khai triển Hình 6: Sơ đồ dây quấn khai triển SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ IV Sơ đồ đấu dây Hình 7: Sơ đồ đấu dây V Tính tốn số liệu dây quấn Bước 1: Tính từ cực τ = 3,14x Dt 2P 3,14 x 4,598 = 3,609 τ= 2x2 Bước 2: Từ thông cực Φ Ф = 0,64 x τ x L x Bσ x 10-4 = 0,64 x 3,609 x 1,973 x 0,8 x 10-4 = 3.645725 x 10-4 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Mật độ từ 𝐁𝛔 (wb/m2) Loại quạt - Quạt bàn có tụ 0,40 ÷ 0,45 - Quạt trần có tụ 0,45 ÷ 0,50 - Quạt bàn nhật 0,50 ÷ 0,65 - Quạt có vịng ngắn mạch 0,65 ÷ 0,35 Bảng 3: Mật độ từ thơng Bước 3: Tính số vịng dây cuộn chạy W𝐴 = W𝐴 𝐾𝐸 x 𝑈đ𝑚 4,44 x f x Ф x 𝐾𝑑𝑞 0,75 x 220 4,44 x 50 x 3,645725.10−4 x 0,8 = 2548,33827 Vòng Hệ số 𝐊𝐄 Loại quạt - Quạt bàn có tụ điện 0,70 ÷ 0,75 - Quạt trần có tụ điện 0,75 ÷ 0,85 - Quạt có vịng ngắn mạch 0,60 ÷ 0.70 Bảng 4: Hệ số điện áp Bước 4: Tính số vòng cho cuộn chạy W𝐶 = W𝐶 = SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 𝑊𝐴 2p 2548,33827 = 637,0845676 𝑉ò𝑛𝑔 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Bước 5: Tiết diện cuộn dây Loạt quạt Cơng suất Quạt bàn có tụ 50 ÷ 70 W Quạt trần có tụ 75 ÷ 120 W Quạt bàn có vịng 30 ÷ 40 W ngắn mạch 200W Điện áp Cỡ dây Cuộn tốc độ Cuộn chạy Cuộn đề 110V 0,30 0,20 0,25 220V 0,25 0,20 0,20 110V 0,40 ÷ 0,45 0,30 ÷ 0,35 220V 0,30 ÷ 0,35 0,20 ÷ 0,25 110V 0,30 220V 0,15 ÷ 0,25 110V 0,50 ÷ 0,60 Bảng 5: Tiết diện cuộn dây Bước Số vòng cuộn đề W𝐵 = W𝐶 𝑥 1.7 W𝐵 = 1,7 x 637,0845676 = 1083,0437 Vòng Số vòng cuộn: WB1 = W𝐵 W𝐵2 = = 270,7609 Vòng W𝐵1 x = 135,3804 Vòng IV Kỹ thuật quấn dây quạt 4.1 Cách lót giấy cách điện Lót giấy cách điện rãnh nhằm mục đích cách điện cuộn dây mạch từ stator Giấy cách điện loại giấy pressphan giấy phim có SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 10 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ bề dày 0,2 mm 4.2 Cách đo khuôn cuộn dây Khi lấy mẫu khuôn cuộn dây phải ý bề cao nắp phía dưới, để dự trù bề cao cuộn dây Như tránh dây quấn cọ sát vào nắp làm chạm masse không quay Đầu cuộn dây nên cách nắp khoảng mm Hình 8: Lưu ý quấn dây V Cách quấn dây định hình cuộn dây Sau lấy mẫu khn xong, thực khn lắp khn hình vẽ Lót giấy lên khuôn, quấn dây đè lên Trông quấn dây cố gắng giữ dây song song, tránh quấn dây chéo nhau, để dễ dàng vô dây sau Sau đủ số vịng, lịn dây qua khn thứ hai phía đầu cuộn dây tiếp tục quấn đủ số vòng dây cuộn dây thứ Cứ hết khuôn, sau tháo khn dùng dây đồng cột cuộn để phân biệt, tránh bị rối SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 11 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Hình 9: Cách quấn cuộn dây VI Cách lắp dây vào rãnh Trước lắp dây vào rãnh nên sửa miệng rảnh cho thẳng, khơng có cạnh bén làm cấn dây để dễ vô cuộn dây Với cuộn đề, dây nhỏ, bọc cách điện hai cuộn dây cho hai cạnh vào rãnh lúc Với cuộn chạy, dây lớn cho lượng nhỏ dây vào rảnh lúc hai cạnh dây, ấn sâu rảnh Khi thấy dây rảnh đầy, dùng dao nhím ém sát đáy Cuối cắt bớt giấy cách điện thừa miệng rãnh ém chặt xuống để giữ dây khơng bung ngồi Các cuộn dây mắc nối tiếp bố trí cho cuộn thuận, cuộn nghịch xen kẻ SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 12 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ CHƯƠNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ A MỘT SỐ KHÁI QUÁT CHUNG I Khái niệm Động điện không đồng loại động xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay Rotor n (tốc độ quay máy) khác với tốc độ quay từ trường n1 Động điện khơng đồng có hai dây quấn: Dây quấn Stator (sơ cấp) nối với lưới điện, tần số không đổi f, dây quấn Rotor (thứ cấp) nối tắt lại khép kín qua điện trở, dịng điện dây quấn Rotor sinh nhờ sức điện động cảm ứng có tần số khơng đổi phụ thuộc vào tốc độ Rotor (phụ thuộc vào tải trục máy) Phân loại động điện Hình 10: Sơ đồ động điện SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 13 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ B QUẤN DÂY QUẠT TRẦN I Mục tiêu - Học xong này, sinh viên có khả quấn loại động pha - Biết cách làm khuôn quấn dây - Xác định thông số kỹ thuật - Rèn luyện tính độc lập, sáng tạo việc tính tốn số liệu kiểu đồng khuôn lớp II Nội dung Trong động nga ta thường bố trí hai dây quấn lệnh pha không gian 900 , tạo dòng điện qua dây lệnh pha 900 để tạo từ trường quay tròn cho động 2.1 Các phương pháp mở máy - Pha phụ mở máy - Điện dung mở máy - Điện dung làm việc 2.2 Các dạng dây quấn - Đồng khuôn - Đồng tâm - Xếp hai lớp 2.2.1 Dây quấn lớp Gọi: - QA: Tổng số rãnh pha (pha chạy) - QB: Tổng số rãnh pha phụ (pha đề) Ta chọn cách phân bố sau: SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 14 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ - QA = QB = Z/2: Điều kiện τ bội số - QA = 2QB = 2Z/3: Điều kiện τ bội số - QA = 3QB = 3Z/4: Điều kiện τ bội số Hình 11: Dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung Z = 24 τ= Z 2𝑝 2p = = 24 QA = 2QB = qA = 16 =6 2Z = 16 =4 ⇒ QB = qB = =2 Diện tích Dt: đường kính Dt = 5,760 cm Bề mặt lõi thép L = 2,38 cm Bề dày stator bg = 0,869 cm Đường kính ngồi Dn = 9,278 cm Bề dày stator b = 0,4 cm SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 15 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ Tổng số stator Z = 24 Hình dạng kích thước rãnh : Hình lê d1 = 0,398 cm d2 = 0,424 cm h = 1,886 cm hr = 1,04 cm Bước Tính bước từ cực: τ = τ = π x Dt 2p π x 5,755 = 4,5236 (𝑐𝑚) Bước Ф = 0,637 x τ x L x Bδ x 10-4 (wb) = 0,637 x 4,523 x 2,381 x 0,7 x 10-4 = 4,802.10-4 Bước Tính số vịng dây cuộn chạy F = 50, Kdq < , Kdq = 0,9 N𝐴 = N𝐴 = 𝐾𝐸 x 𝑈đ𝑚 4,44 x f x Ф x 𝐾𝑑𝑞 0,75 x 220 4,44 x 50 x 4,802.10−4 x 0,9 = 1843,44 Vòng/pha Bước Số vòng dây bối cuộn chạy SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 16 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ N𝑎 = 𝑁𝐴 𝑄𝐴 1843,44 = 115,215 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑏ố𝑖) 16 N𝑎 = Bước : Tiết diện dây cuộn chạy d = d2 SR = ( 𝑑 + 𝑑2 16 ) (ℎ − )+ 𝜋.𝑑2 = 76,05 𝑚𝑚2 𝐹𝑟 𝑆𝑟 Tiết diện SA(cd) = = 𝑑2 𝑁𝑎 0,45 44,7536 104,5275 = 0,297 𝑚𝑚2 Đường kính dây : dA = 1,13 x √𝑆𝐴 dA = 1,13 x √0,297 = 0,615 𝑚𝑚 Bước Kiểm tra hệ số lắp đầy 𝐾𝑙𝑑 : 𝐾𝑙𝑑 = 𝐾𝑙𝑑 = Na x 𝑑2 ≤ 0.75 𝑆𝑅 𝑥 0,8 115,215 x 0,4242 = 0,571 ≤ 0.75 76,05 𝑥 0,8 Bước Tính số vịng dây cuộn đề: Nếu động khởi động với pha phụ (không tụ): NB = 0,5 x NA = 0,5 x 1834,40 vòng/pha = 917,2 vòng/pha Với động khởi động với tụ hòa: NB = 0,6 x NA vòng/pha SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 17 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ = 0,6 x 1834,40 vòng/pha = 1100,64 vòng/pha Với động vận hành với tụ dầu thường dùng: NB = 0,6 x NA = 917,2 vòng/pha ⇒ Số vòng bối cuộn đề 𝑁𝑏 = 𝑁𝑏 = 917,2 𝑁𝑏 𝑄𝐵 = 137,58 Vòng/Bối Bước 10: Tiết diện dây cuộn để: SB = 0,6 x SA = 0,6 x 0,297 = 0,1794 𝑚𝑚2 Bước 11 Tính đường kính dây cuộn đề: dB = 0,65 x dA = 0,65 x 0,276 = 0,1794 mm Bước 12 Xác định dòng điện Ip cho phép pha xác định sau: I p = J x SA = x 0,297 = 1,495 A Bước 13 Tính cơng suất định mức động cơ: Pdm = UP x IP x 𝜂 x 𝐶𝑜𝑠𝜑 = 220 x 1,485 x 0,85 x Cos(0,8) = 39.08 W Bước 14 Chọn tụ làm việc cho động C= 2000 I U 𝐶𝑜𝑠𝜑 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 18 Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ = 2000 1,485 220 0,75 = 3,91 𝜇𝐹 SVTH: Nguyễn Trung Hiếu 19