Máy biến áp là một hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều có điện áp khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứ ng trong dây quấn thực hiện bằng phương pháp điện. Mặt khác máy biến áp nó còn có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân như trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển. Máy biến áp được sử dụng quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa. Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà hay các cục biến thế, cục xạc… dùng cho các thiết bị điện với hiệu điện thế nhỏ (220V sang 24V, 12V, 3V,…) Giáo trình này biên soạn dựa trên khung chương trình đạo tạo chuyên ngành Điện, được dùng để làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường Cao đẳng, Đại học, kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuậy làm việc trong ngành điện, giáo viên và học sinh học trong các trường đào tạo nghề Điện. Nội dung giáo trình: Chương 1: Khái niệm chung và phân loại máy biến áp Chương 2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp cảm ứng một pha Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp tự ngẫu Chương 4 : Các trạng thái làm việc của máy biến áp cảm ứng một pha Chương 5: Tính toán máy biến áp cảm ứng một pha Chương 6: Quấn dây máy biến áp cảm ứng một pha Chương 7: Tẩm sơn, sấy khô cách điện máy biến áp cảm ứng một pha Chương 8: Lắp lõi thép và vận hành máy biến áp ở các chế độ Chương 9: Xác định các hư hỏng thường gặp của máy biến áp và cách sửa chữa Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi thiếu xót, mong các thầy cô và bạn bè, độc giả nhận xét để giáo trình này được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn cô trong các trường Đại học, cao đẳng, các kỹ thuật viên làm việc trong các nhà máy đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để chúng tôi hoàn tốt giáo trình này. Xin chân thành cảm ơn Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 3 năm 2023 Chủ biên: ThS.Trần Xuân Hiệu MỤC LỤC Contents LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP 8 1. Khái niệm chung về máy biến áp 8 2. Phân loại máy biến áp 9 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA 10 1. Cấu tạo máy biến áp cách ly một pha 10 2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp cách ly một pha 11 3. Các đại lượng định mức của máy biến áp cảm ứng một pha 13 4. Đo điện áp, xác định tỉ số biến đổi của máy biến áp 14 CHƯƠNG 3: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA 16 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 16 1. Khái niệm, công dụng 16 2. Cấu tạo của máy biến áp tự ngẫu 16 3. Nguyên lý hoạt động 17 4. Ưu nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu 19 CHƯƠNG 4: CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA 20 1. Trạng thái làm việc không tải của máy biến áp 20 2. Trạng thái làm việc có tải 24 3. Trạng thái làm việc ngắn mạch 27 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY MỘT PHA 31 1. Tổng quan 31 2. Trình tự tính toán máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa trên sơ đồ biến áp, tham số dòng điện, điện áp phía sơ cấp và thứ cấp 32 3. Trình tự tính toán máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa vào kích thước lõi thép (Bài toán ngược) 35 4. Các bài tập ứng dụng tính toán máy biến áp 36 CHƯƠNG 6: QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA 41 1. Làm khuôn máy biến áp 41 2. Quấn dây mới máy biến áp 46 3. Đo thông mạch giữa các đầu dây máy biến áp 52 4. Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh trong quá trình quấn 53 CHƯƠNG 7: TẨM SƠN, SẤY KHÔ CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP 55 CẢM ỨNG MỘT PHA 55 1. Mục đích của việc tẩm sấy 55 2. Các phương pháp và quy trình tẩm sấy 55 CHƯƠNG 8: LẮP LÕI THÉP VÀ VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP Ở CÁC CHẾ ĐỘ 60 1. Quy trình lắp lõi thép vào cuộn dây 60 2. Vận hành máy biến áp 61 3. Các dạng sai hỏng thường gặp trong quá trình lắp lõi thép 62 CHƯƠNG 9: XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP 63 CỦA MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁCH SỬA CHỮA 63 1. Xác định hư hỏng của máy biến áp 63 2. Sửa chữa phần điện 63 3. Sửa chữa phần cơ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP
Khái niệm chung về máy biến áp
Nguồn điện xoay chiều một pha được sử dụng trong gia đình có nhiều cấp điện áp như 220VAC, 110VAC, 36VAC, 24VAC và 12VAC Để chuyển đổi nguồn điện một pha với cấp điện áp định mức thành nguồn điện xoay chiều, cần sử dụng máy biến áp.
Máy biến áp cách ly một pha có hai loại chính: một dây quấn và hai dây quấn Cấu tạo của dây quấn bao gồm hai cuộn dây được quấn riêng biệt, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ.
Máy biến áp là thiết bị điện tĩnh hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có chức năng biến đổi điện áp trong hệ thống điện xoay chiều mà không thay đổi tần số.
Ký hiệu máy biến áp 1 pha trên sơ đồ:
1.2 Công dụng máy biến áp cách ly một pha
Máy biến áp cách ly một pha là thiết bị quan trọng trong việc phân phối năng lượng, giúp tiết kiệm chi phí điện năng và tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng một cách an toàn và tiện lợi.
Máy biến áp cách ly được sử dụng để ngăn cách giữa các mạch điện và các khối tín hiệu một chiều, giúp duy trì sự ổn định từ tín hiệu xoay chiều liên tục Thiết bị này còn có tác dụng hạn chế nhiễu tín hiệu từ nhiều mạch điện khác nhau.
Máy biến áp cách ly một pha là thiết bị quan trọng trong việc chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều Thiết bị này hoạt động như một cầu nối, phối hợp với các thiết bị khác để đảm bảo quá trình biến đổi điện năng diễn ra hiệu quả Máy biến áp bao gồm một cuộn dây thứ cấp, đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống điện.
Máy biến áp hoạt động dựa trên nguyên lý từ trường cảm ứng, liên kết các cấp độ với nhau Lõi của máy biến áp có thể là sắt hoặc các vật liệu có khả năng biến đổi, tùy thuộc vào chức năng và ứng dụng của nó, ví dụ như trong máy hàn hồ quang.
Máy biến áp lõi không khí là loại máy biến áp không sử dụng mạch từ bằng lõi thép, mà hoàn toàn bằng không khí Loại máy biến áp này có từ thông kém hơn và thường được áp dụng cho các công suất thấp trong các mạch điện từ.
Phân loại máy biến áp
Máy biến áp có nhiều loại nhưng đều hoạt động theo nguyên lý chung Chúng được phân loại dựa vào số pha, bao gồm máy biến áp 1 pha và 3 pha.
Máy biến áp trong thực tế gồm các loại chính như sau:
- Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực
- Máy biến áp chuyên dùng cho các lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn
- Máy biến áp tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn
- Máy biến áp đo lường, dùng để giảm điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn hoặc để điều khiển
- Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao.
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA
Cấu tạo máy biến áp cách ly một pha
Máy biến áp có cấu tạo gồm 3 phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy
Mạch từ, hay còn gọi là lõi từ, được sử dụng để dẫn từ trường trong máy móc Chúng được chế tạo từ vật liệu dẫn từ chất lượng cao như lõi thép lá kỹ thuật điện (tôn silic) với độ dày từ 0,35 đến 0,5 mm, thường được cắt thành các hình dạng chữ U, I hoặc E Để giảm thiểu dòng điện xoáy trong lõi thép, các lá thép được phủ một lớp sơn cách điện và ghép lại với nhau.
Hình 1.1: Các dạng mạch từ của máy biến áp (a – Mạch từ dạng I; b – Mạch từ dạng E, I; c – Mạch từ dạng U, I;d –
Mạch từ dạng hình xuyến)
Lõi thép bao gồm phần trụ và gông từ:
- Trụ là phần của mạch từ trên có đặt dây quấn
- Gông từ là phần của mạch từ dùng để nối giữa các trụ, tạo thành một mạch từ khép kín
- Mạch từ gồm có 2 loại: Là kiểu trụ và bọc
+ Mạch từ không có gông từ bao xung quanh cuộn dây gọi là mạch từ kiểu lõi (trụ) a) b) c) d)
+ Mạch từ có gông bao xung quanh cuộn dây gọi là mạch từ kiểu vỏ (bọc) a) b)
Hình 1.2: Mạch từ kiểu lõi và kiểu vỏ máy biến áp ( a Mạch từ kiểu lõi (trụ); b Mạch từ kiểu vỏ (bọc))
Dây quấn máy biến áp được sản xuất chủ yếu từ đồng hoặc nhôm, với tiết diện hình tròn hoặc dẹt (chữ nhật) Bên ngoài, dây quấn được phủ một lớp sơn cách điện hoặc cotton thủy tinh, giúp bảo vệ và nâng cao hiệu suất Chức năng chính của dây quấn là tạo ra từ trường và cảm ứng điện động Cấu trúc của dây quấn bao gồm nhiều vòng dây, được sắp xếp thành lớp, và nhiều lớp tạo thành cuộn dây, được lồng vào trụ của mạch từ trong máy biến áp.
Các máy biến áp thường có 2 dây quấn:
- Dây quấn gọi là sơ cấp được nối với nguồn điện
- Dây quấn gọi là thứ cấp được nối ra tải
Cuộn dây cao áp và hạ áp có thể được quấn theo kiểu đồng tâm, riêng biệt hoặc xen kẽ, tùy thuộc vào cấu tạo của mạch từ kiểu lõi hay bọc Giữa hai cuộn dây này có lớp cách điện tốt, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong hoạt động.
Vỏ máy biến áp được làm từ tôn sắt, thiết kế dạng thùng với đáy hình chữ nhật nhằm bảo vệ thiết bị Đặc biệt, vỏ máy còn được trang bị lỗ thoáng giúp tạo điều kiện trao đổi nhiệt giữa máy biến áp và môi trường xung quanh.
Vỏ máy được trang bị các thiết bị chỉ thị và điều khiển ở phía trước, trong khi phía sau thường kết nối với nguồn điện hoặc phụ tải Trên vỏ máy có tem ghi rõ các thông số kỹ thuật của máy biến áp.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp cách ly một pha
Ta xét một máy biến áp cảm ứng một pha hai dây quấn hình 1.3:
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp 1 pha hai cuộn dây quấn
Khi kết nối cuộn dây sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều một pha với điện áp U1 và tần số f1, dòng điện i1 sẽ xuất hiện trong cuộn dây w1 Dòng điện này là dòng xoay chiều, được sinh ra từ sự biến thiên của từ thông Φ trong lõi sắt, được mô tả bởi phương trình Φ = Φmsinωt.
Trong máy biến áp, ngoài từ thông chính biến thiên trong lõi thép còn một phần móc vòng ra ngoài không khí rất nhỏ gọi là từ thông tản
Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông chính qua cuộn w1 tạo ra sức điện động cảm ứng e1.
Trong đó: - w1 là số vòng dây của cuộn sơ cấp (w1) tốc độ biến thiên của từ trường
Từ thông Φ biến thiên móc vòng sang cuộn dây w2 làm cảm ứng vào cuộn dây w2 sức điện động e2 có trị số:
Ta có Φ = Φmsinωt mà ω = 2πf Chúng ta lấy đạo hàm e1 có:
Tương tự như vật ta có: e 2 = -w 2 ω.Φ m cosωt
Như vậy: Sức điện động chậm pha so với từ thông một góc π/2
- Nếu như bỏ qua điện trở của dây quấn w1 và w2, từ thông tản ra ngoài không khí thì U1≈ E1; U2≈ E2
- U2 chính là điện áp được biến đổi để cung cấp cho tải hoạt động
- Nếu như máy biến áp làm việc không tải thì có dòng I2 = 0 Lúc này từ thông chính chỉ do dòng I1 sinh ra
- Nếu máy biến áp làm việc có tải thì có dòng I2 ≠ 0 Lúc này từ thông chính do dòng I1 và I2 sinh ra: ϕ = ϕ1 + ϕ2 Trị số sức điện động:
- Trị số cực đại của sức điện động sơ cấp Em1:
- Vì vậy giá trị hiệu dụng của E1 là:
* Tỉ số máy biến áp
Là chúng ta xây dựng mối quan hệ giữa sức điện động E1 và E2
Trong đó k được gọi là tỉ số biến áp
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí ta có:
Nếu bỏ qua mọi tổn hao trong máy biến áp, ta có: P1 ≈ P2 hay U1.I1 ≈ U2.I2
Từ đó ta thấy rằng:
+ Khi U2 > U1, W2 > W1 Đây là máy biến áp tăng áp
+ Khi U2 < U1, W2 < W1 Đây là máy biến áp hạ áp
Máy biến áp lý tưởng không có tổn hao, do đó điện áp sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn Ngược lại, dòng điện sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn của máy biến áp.
Các đại lượng định mức của máy biến áp cảm ứng một pha
Các đại lượng định mức của máy biến áp được cung cấp từ nhãn hiệu nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế trong quá trình vận hành Những thông số này rất quan trọng cho người vận hành để khai thác và sử dụng máy biến áp một cách tối ưu.
Công suất biểu kiến, hay dung lượng của máy biến áp, được ký hiệu là Sđm và đo bằng đơn vị VA hoặc KVA Đây là đại lượng quan trọng phản ánh khả năng chuyển tải năng lượng của máy biến áp, thường được tính tại phía thứ cấp Đối với máy biến áp cách ly một pha, công suất biểu kiến được tính theo công thức cụ thể.
Điện áp định mức sơ cấp U1đm, được đo bằng đơn vị V, là giá trị điện áp cung cấp cho cuộn sơ cấp của máy biến áp trong điều kiện hoạt động bình thường.
Điện áp định mức thứ cấp U2đm, được đo bằng volt (V), là giá trị điện áp lấy ra từ cuộn thứ cấp của máy biến áp Khi máy biến áp không tải, U2đm là điện áp đầu ra, trong khi đối với máy biến áp có tải, đây là điện áp định mức mà thiết bị cung cấp.
Dòng điện định mức sơ cấp I1đm, được đo bằng đơn vị A, là giá trị dòng điện chạy trong cuộn dây sơ cấp khi dòng điện trong cuộn dây thứ cấp đạt mức định mức.
Dòng điện định mức thứ cấp I2đm, tính bằng ampe (A), đại diện cho giá trị dòng điện trong cuộn thứ cấp khi điện áp và phụ tải đạt mức định mức Đối với máy biến áp một pha, dòng điện định mức của cuộn sơ cấp được tính toán dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể.
- Tần số định mức f đm Đơn vị là Hz Là giá trị tần số của nguồn điện đặt vào cuộn dây sơ cấp
- Điện áp ngắn mạch Uk % hay Un % Là giá trị điện áp đặt vào cuộn dây sơ cấp khi cuộn dây thứ cấp bị ngắn mạch
Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi các thông số khác như: Trọng lượng của máy biến áp, ngày tháng sản xuất và sơ đồ đấu dây.
Đo điện áp, xác định tỉ số biến đổi của máy biến áp
Sau khi bảo dưỡng hoặc sửa chữa, trước khi lắp đặt máy biến áp cách ly một pha vào hệ thống cung cấp năng lượng cho phụ tải, cần đấu máy biến áp làm việc với tải định mức để kiểm tra thông số Việc kiểm tra điện áp định mức cấp cho cuộn dây sơ cấp (U1đm) và điện áp định mức của cuộn thứ cấp (U2đm) là rất quan trọng Dựa trên hai thông số này, ta có thể xác lập tỉ số của máy biến áp cách ly một pha Phương pháp thực hiện kiểm tra sẽ được tiến hành theo các bước cụ thể.
Chúng ta đấu máy biến áp theo sơ đồ (Hình 1.4)
Trên sơ đồ, thiết bị đo điện áp U1 và U2 có thể sử dụng vôn kế lắp trực tiếp hoặc đồng hồ vạn năng cầm tay Do đó, phương pháp này cho phép thực hiện hai cách đo điện áp khác nhau.
Bước 1: Công tác chuẩn bị thiết bị, vật tư, dụng cụ điện
+ Máy biến áp cách ly một pha và đọc thông số trên tem nhãn máy biến áp như U1đm, U2đm, Sđm
Hình 1.4 : Sơ đồ đấu dây máy biến áp
+ Đồng hồ vôn mét để đo U1đm và U2đm Chúng ta chọn đồng hồ có thang đo bằng 120% điện áp định mức
+ Chọn phụ tải bằng với tải định mức của máy biến áp
+ Chọn công tắc K theo tính chọn, dựa vào giá trị dòng điện định mức của máy biến áp
+ Chuẩn bị nguồn điện xoay chiều một pha có điện áp bằng điện áp định mức cuộn dây sơ cấp
+ Dây điện và vật tư phụ cần thiết
Bước 2: Đấu dây theo sơ đồ (Hình 1.4)
+ Đấu đồng hồ vôn mét, một đồng hồ song song với cuộn dây sơ cấp, một đồng hồ song song với cuộn dây thứ cấp
+ Đấu hai cực sau của công tắc K song song với đồng hồ vôn mét của cuộn dây sơ cấp
+ Đấu phụ tải có Pđm và Uđm song song với cuộn dây thứ cấp
+ Đấu nguồn cấp cho cuộn dây sơ cấp vào hai cực trước của công tắc K
Bước 3: Cấp nguồn và kiểm tra số đo điện áp
+ Kiểm tra an toàn hệ thống, khu vực thực hiện và cấp điện theo quy trình an toàn lao động
+ Đóng công tắc K, cấp điện cho máy biến áp
+ Ghi lại giá trị điện áp của đồng hồ vôn mét Ghi đúng điện áp U1 và U2
Bước 4: Kết thúc và vệ sinh công nghiệp
+ Ngừng cấp điện cho bài thực hành
+ Tháo thiết bị, vật tư và vệ sinh công nghiệp khu thực hành
- Cách thực hiện 2 : Cách này ta thực hiện như cách 1, khác là dùng đồng hồ vạn năng cầm tay để đo thông số điện áp U1 và U2
Khi mở và đóng công tắc K, điều chỉnh núm đồng hồ vạn năng về vị trí AVC với điện áp lớn hơn và gần với điện áp định mức của cuộn sơ cấp Đưa hai đầu que đo vào điểm 1 và 2 trên sơ đồ để đọc giá trị điện áp U1 Tương tự, đo điện áp U2 tại điểm 3 và 4.
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
Khái niệm, công dụng
Máy biến áp cách ly một pha có cấu tạo gồm hai cuộn dây điện không liên kết, cho phép năng lượng điện được cảm ứng từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp Ngược lại, máy biến áp tự ngẫu sử dụng chung một cuộn dây quấn, đồng thời hoạt động như cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, với năng lượng truyền qua sự hỗ cảm và dòng điện Hai cuộn dây này được mắc nối tiếp, tạo nên sự kết nối trong quá trình truyền tải điện năng.
Máy biến áp tự ngẫu được sử dụng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều một pha giữa các cấp điện áp khác nhau, thường với tỷ số biến áp k ≤ 2,5 và trong phạm vi không lớn.
Hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có phần chung, dẫn đến mối liên hệ không chỉ qua từ thông chính Φ mà còn trực tiếp về điện Điều này có thể gây ra nguy cơ mất an toàn cho người vận hành trong quá trình khai thác.
Với đặc điểm riêng của máy biến áp tự ngẫu, mà được sử dụng vào các mục đích như sau:
- Máy biến áp tự ngẫu sử dụng trong hệ thống điện, để truyền tải điện năng giữa các lưới điện có chênh lệch điện áp không lớn
- Máy biến áp tự ngẫu được sử dụng để mở máy các động cơ không đồng bộ công suất lớn
- Máy biến áp tự ngẫu sử dụng rộng rãi làm nguồn cung cấp cho các thiết bị điện sinh hoạt
- Máy biến áp tự ngẫu được sử dụng ở các phòng thí nghiệm, để thay đổi điện áp liên tục và thuận lợi.
Cấu tạo của máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu gồm 3 phần chính: Lõi thép, dây quấn, vỏ máy
2.1 Lõi thép (mạch từ) Được chế tạo như máy biến áp cách ly một pha Loại mạch từ chữ I, U, hình xuyến hay được sử dụng
Dây quấn của máy biến áp tự ngẫu tương tự như dây quấn của máy biến áp cách ly một pha, nhưng điểm khác biệt là chúng sử dụng chung một cuộn dây Điều này tạo ra nhiều đầu dây ra, giúp máy biến áp vừa tiếp nhận điện áp nguồn cấp vừa cung cấp điện cho phụ tải.
Máy biến áp tự ngẫu có cấu tạo đặc biệt với cuộn dây quấn trên lõi thép hình I hoặc U Số vòng cuộn dây tổng được chia thành hai phần bằng nhau, quấn thành hai cuộn đặt trên hai trụ của mạch từ và được đấu nối tiếp với nhau, với hai đầu cuộn dây nối với nhau có cực tính ngược nhau.
Giống như vỏ máy biến áp cách ly một pha, phần cầu đấu để kết nối máy biến áp với nguồn điện hoặc tải là chung nhau Sự khác biệt chỉ nằm ở cách đấu nối mà chúng ta thực hiện.
Nguyên lý hoạt động
3.1 Sơ đồ nguyên lý máy biến áp tự ngẫu
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp tự ngẫu (a Máy biến áp tự ngẫu tăng áp; b.Máy biến áp tự ngẫu hạ áp)
Máy biến áp tự ngẫu tăng áp (hình 2.1a) bao gồm cuộn dây sơ cấp nhận điện áp từ nguồn và một phần của cuộn dây thứ cấp, cung cấp điện áp cho phụ tải.
Máy biến áp tự ngẫu hạ áp (hình 2.1b) ngược lại, cuộn dây của cuộn thứ cấp chỉ là một phần của cuộn dây sơ cấp
Hình 2.2: Ký hiệu máy biến áp tự ngẫu trên sơ đồ điện
3.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu là một thiết bị điện có sự liên hệ không chỉ về từ trường mà còn về điện giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp.
Hình 7.3: Kiểu nối dây của máy biến áp tự ngẫu (Nối thuận hình 7.3a và ngược hình 7.3b)
Ta thấy công suất truyền tải của máy biến áp tự ngẫu gồm hai thành phần:
- Truyền qua nhờ từ trường trong lõi thép
Dung lượng thiết kế máy biến áp là dung lượng truyền dẫn nhờ từ trường:
Dung lượng máy biến áp tự ngẫu truyền qua lúc vận hành thực tế:
Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp tự ngẫu:
Tỉ số biến đổi điện áp của lưới điện:
Xét trường hợp nối thuận (hình a):
2 2 ( ) 1 tke CA HA CA 1 ttai CA CA CA CA
Xét trường hợp nối ngược (hình b):
(1 ) 1 tke CA HA HA ttai CA CA CA CA
Như vậy kiểu nối thuận có lợi hơn nên dùng trong thực tế.
Ưu nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu
- Máy biến áp tự ngẫu chế tạo rẻ hơn máy biến áp dây quấn cùng công suất
- Lúc vận hành tổn hao trong máy biến áp tự ngẫu củng nhỏ hơn
nghĩa là tổn hao chỉ có (1 1 )
− k so với máy biến áp dây quấn
- Điện áp Un của máy biến áp tự ngẫu nhỏ còn (1 1 )
− k so với máy biến áp dây quấn cùng công suất
- Sụt áp trong máy biến áp tự ngẫu nhỏ vì Un nhỏ
- Vì Un nhỏ nên dòng điện In tương đối lớn
- Khi vận hành với lưới điện trung tính máy biến áp tự ngẫu phải nối đất nếu không sẽ không an toàn
- Máy biến áp tự ngẫu yêu cầu cách điện cao hơn máy biến áp thường.
CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA
Trạng thái làm việc không tải của máy biến áp
1.1 Trạng thái làm việc không tải a) b)
Hình 4.1: Sơ đồ trạng thái không tải của máy biến áp
Sơ đồ nguyên lý (Hình 3.1a), Sơ đồ thay thế tương đương (Hình 3.1b)
Phương trình cân bằng điện áp:
Khi áp dụng điện áp xoay chiều 1 pha U1 vào cuộn w1, dòng điện I1 chạy qua cuộn w1 với điện trở thuần R1, dẫn đến sụt áp I1.R1 Đồng thời, từ thông chính do dòng điện I1 trong cuộn w1 tạo ra sẽ cảm ứng sức điện động trong cuộn w1.
E1 = 4,44.w1.f.Φm, trong đó I1 tạo ra từ thông tản (Φt1) chỉ liên quan đến cuộn dây sơ cấp, dẫn đến việc suất điện động trong w1 tỉ lệ với dòng điện I1.
= − dt , suất điện động này chậm pha so với I1 một góc π/2
Khi máy biến áp không tải I2 = 0, ta có phương trình:
U = I R + E − E , Nếu bỏ qua từ thông tản thì U 1 = I Z 1 1 − E Z 1 1 là tổng trở dây quấn sơ cấp có trị số:
Z = R + X Mà X1 = ω.L gọi là điện kháng của cuộn dây sơ cấp Hay:
U = I Z − E = I Z 0 ( 1 + Z th ) = I R 0 0 Bởi vì Z 0 = + Z 1 Z th là tổng trở máy biến áp không tải
Ta thấy ở trạng thái không tải thì I2 0, cho nên I1 = I2 (I1chính là dòng từ hóa)
Cách vẽ: chúng ta chọn Φm làm gốc, E1 và E2 chậm pha sau Φm một góc π/2
1.3 Thực hiện thí nghiệm không tải
Mục đích của thí nghiệm không tải là xác định các tổn hao và hệ số máy biến áp k, cùng với các thông số của sơ đồ thay thế như R0, X0, P0 và cosφ0 Bài viết cũng giới thiệu sơ đồ thí nghiệm liên quan.
Trong quá trình thí nghiệm, chúng ta cần đo các thông số sau: U1, U2, I0 và P0 khi thay đổi điện áp nguồn cấp U1 từ giá trị 0 đến
Hình 4.2: Đồ thị véc tơ
Hình 4.3: Thí nghiệm không tải
Khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp U1 = Udm, ta xác định được các thông số sau:
∆PFe là tổn hao công suất trong mạch từ, với hệ số biến áp U1/U2 = k và dòng điện không tải I0 Các thông số thí nghiệm được sử dụng để tính toán các tham số của sơ đồ thay thế.
Trong đó: Z0 = U1đm/I0 Tổng trở mạch từ
- Hệ số công suất không tải: cosφ0 = ∆P0/I0.U1đm
Thực hiện thí nghiệm không tải:
Trước khi vào làm thí nghiệm, chúng ta cần nhắc lại mục đích của thí nghiệm và các tham số cần tính toán theo các công thức (2.2), (2.3), (2.4)
Làm thí nghiệm, giáo viên làm mẫu và sinh viên, sinh viên thực hành theo quy trình sau:
U 1 U 2 a Máy biến áp tự ngẫu b Đồng hồ vạn năng c Máy biến áp cách ly một pha d Hộp điện trở (tải)
Hình 4.4: Thiết bị thí nghiệm không tải máy biến áp
Bước 1: Công tác chuẩn bị vật tư, thiết bị và an toàn lao động
- Thực hiện mặc bảo hộ lao động nghề điện
- Khảo sát hiện trường nơi thực hành
Để chuẩn bị cho việc lắp đặt máy biến áp một pha 220/110V, 5/10 (A), cần có các thiết bị và vật tư như: máy biến áp cách ly, máy biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp và cấp nguồn cho cuộn sơ cấp Ngoài ra, cần sử dụng ampe kế, volt kế, watt kế và các dụng cụ đo cầm tay như ampe kìm và đồng hồ vạn năng Dây điện phải đảm bảo đủ dòng định mức để máy biến áp hoạt động lâu dài, cùng với các vật tư phụ và dụng cụ nghề điện cần thiết.
Bước 2: Lắp đặt thiết bị theo (Hình 3.4)
Hình 4.5: Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm không tải máy biến áp
Bước 3 : Lắp đặt đường dây
Chọn đúng tiết diện dây, bấm đầu cốt, đấu dây chính xác bằng dụng cụ nghề điện
Bước 4: Kiểm tra nguội và đấu dây tiếp đất
Kiểm tra đường dây để đảm bảo không có hiện tượng chạm chập, ngắn mạch và kiểm tra hệ thống tiếp đất bằng đồng hồ vạn năng Sử dụng mê gôm mét một cách cẩn thận và đúng kỹ thuật để đo lường điện hiệu quả.
Bước 5: Cấp nguồn điện cho máy biến áp Đóng cắt nguồn ba lần để theo dõi sự an toàn trong khu vực thực hành và đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường Chỉ sau lần thứ ba, nguồn điện mới được cấp cho máy biến áp Điều chỉnh điện áp cung cấp cho máy biến áp thông qua biến áp tự ngẫu, ghi lại kết quả theo bảng thông số để lập báo cáo thu hoạch.
Dựa vào thông số của các mức điều chỉnh điện áp ghi kết quả vào bảng 4.1
Bảng 4.1 Đo các thông số chế độ không tải máy biến áp
Dựa vào các thông số trong bảng, chúng ta tiến hành tính toán các tham số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp Sau đó, lập báo cáo và nộp cho giáo viên hướng dẫn thực hành.
Vệ sinh lau chùi và bảo dưỡng thiết bị, dụng cụ cất vào nơi quy định Quét dọn khu vực hay phòng thực hành.
Trạng thái làm việc có tải
2.1 Trạng thái làm việc có tải của máy biến áp cách ly một pha
Trạng thái làm việc có tải là khi cuộn sơ cấp được cấp điện áp xoay chiều một pha định mức, trong khi cuộn thứ cấp được kết nối với tải.
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý trạng thái làm việc có tải của máy biến áp
Khi kết nối Zt vào cuộn thứ cấp của máy biến áp, cuộn dây thứ cấp sẽ có dòng điện I2 chạy, và dòng I2 này được sinh ra từ từ thông Φ2 Từ thông tổng trong mạch được tạo ra bởi sức từ động F1 = I1.w1 và F2 = I2.w2.
Ta chia cả hai vế cho w1 Ta có: 0 1 2 2
Từ thông tổng sinh ra sức điện động E1 và E2
Trong lõi thép của mạch từ, bên cạnh thành phần từ thông khép kín, còn tồn tại từ thông tản (Φt1 và Φt2) khép kín trong mạch không khí Từ thông tản này tạo ra các sức điện động tản trong cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Trong đó Xt1 và Xt2 là điện kháng tản của dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Phương trình cân bằng sức điện động
Ta có phương trình như sau:
Dựa vào phương trình cân bằng suất điện động, lấy véc tơ Φm làm gốc ta có đồ thị véc tơ
Hình 4.7: Đồ thị véc tơ chế độ có tải của máy biến áp
2.3 Thí nghiệm làm việc có tải
*Phương pháp thí nghiệm máy biến áp làm việc có tải
Chúng tôi thực hiện thí nghiệm này để đánh giá mức độ tải, tổn hao và hiệu suất của máy biến áp khi dòng điện tải I2 thay đổi Để đánh giá mức độ tải, hệ số kt được sử dụng.
I I k = I I Nếu kt = 1 lúc này là tải định mức
Nếu kt < 1 lúc này là tải non (non tải)
Khi hệ số công suất (kt) lớn hơn 1, điều này cho thấy tình trạng quá tải Việc đánh giá mức độ tổn hao công suất của máy biến áp là cần thiết, đặc biệt khi phụ tải thay đổi, dẫn đến sự biến đổi của dòng điện tải (I2) Chủ yếu, tổn hao công suất này chủ yếu đến từ tổn hao đồng.
P1 = U1I1cosφ Mà U1 = I1R1 => P1 = I 2 1R1 và P2 = I 2 2R2 do đó dòng điện phụ tải
I2 càng lớn thì công suất máy biến áp càng giảm
Cũng do P1 và P2 giảm, làm cho hiệu suất máy biến áp giảm theo Hiệu suất máy biến áp là:
Trong đó: - P2 là công suất tác dụng ở đầu ra của máy biến áp
- ΔPst là tổn hao sắt từ của lõi sắt
- ΔPd là tổn hao đồng trên cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Cho nên, sau khi thí nghiệm và đánh giá được các tham số sau:
- Tính độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức
- Xác định được hiệu suất cực đại cho nhận xét
*Thực hiện thí nghiệm máy biến áp làm việc có tải:
Hình 4.8: Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm có tải máy biến áp tự ngẫu
Tiến hành thí nghiệm có tải theo sơ đồ (Hình 4.8), trong đó giáo viên thực hiện mẫu và sinh viên thực hành theo quy trình tương tự như thí nghiệm máy biến áp không tải.
Chú ý: Khi làm thí nghiệm máy biến áp có tải
Để đảm bảo quá trình điều khiển tải hiệu quả, cần thiết phải có bảng tải với 8 vị trí khóa K Việc đóng tải sẽ được thực hiện tăng dần thông qua việc điều khiển các khóa K từ K1 đến K8, cho đến khi phụ tải đạt giá trị tối đa tương ứng với tải định mức.
- Cấp nguồn sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp Thay đổi phụ tải bằng cách điều khiển khóa K từ K1 đến K8
- Ghi lại các thông số trên (bảng 4.2)
Dựa vào thông số trên (bảng 4.2), chúng ta tính toán và xác định các tham số sau:
Hình 3.9: Bảng điện phụ tải
+ Hệ số kt Đánh giá mức độ tải
+ Hiệu suất máy biến áp
+ Tính độ sụt áp phần trăm, khi dòng điện thứ cấp ở giá trị định mức + Xác định điểm hiệu suất cực đại, cho nhận xét
Bảng 4.2: Đo các thông số chế độ có tải máy biến áp
Trạng thái làm việc ngắn mạch
3.1 Trạng thái làm việc ngắn mạch của máy biến áp cách ly một pha a) b)
Hình 4.10: Sơ đồ trạng thái ngắn mạch của máy biến áp
Sơ đồ nguyên lý (Hình 4.10a),Sơ đồ thay thế tương đương (Hình 4.10b)
Trạng thái ngắn mạch của máy biến áp xảy ra khi cuộn sơ cấp nhận điện áp định mức, trong khi cuộn thứ cấp bị ngắn mạch, dẫn đến điện áp thứ cấp U2 bằng 0.
Trạng thái ngắn mạch gồm có hai cách:
Chúng ta chủ động nối tắt thứ cấp và điều chỉnh điện áp U đặt vào sơ cấp để đạt được dòng điện I2 = I2đm, tức là bên thứ cấp bằng dòng điện định mức Điện áp này được gọi là điện áp ngắn mạch, có giá trị khoảng Un = (5 ÷ 7,5)% U1đm Việc thực hiện thí nghiệm ngắn mạch không làm giảm chất lượng của máy biến áp.
- Ngắn mạch sự cố: Là sơ cấp đặt vào điện áp định mức, còn thứ cấp bị ngắn mạch
Khi ngắn mạch Zt = 0, ta có:
Znm : Tổng trở ngắn mạch có trị số rất nhỏ, nên dòng Inm rất lớn khoảng Inm
Dòng ngắn mạch có thể gây nguy hiểm cho máy biến áp và ảnh hưởng đến các phụ tải điện Để bảo vệ máy biến áp, cần lắp đặt các thiết bị tự động cắt mạch sơ cấp khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch ở thứ cấp Tuy nhiên, một số máy biến áp chuyên dụng như trong hàn điện hồ quang, hàn tiếp xúc, và hàn biến dòng được thiết kế để hoạt động gần giống chế độ ngắn mạch, cho phép điện áp thứ cấp được lấy ra trong tình huống này.
Khi U2 = 0, toàn bộ sức điện động E2 trong cuộn dây w2 sẽ rơi trên tổng trở của dây quấn Điều này dẫn đến việc I2.w2 chủ yếu chống lại I1.w1 Do đó, khi I2 tăng lên, I1 cũng sẽ tăng theo.
Ta có phương trình cân bằng :
I − I (vì I0 quá nhỏ bỏ qua nhánh từ hóa, cho nên dòng sơ cấp cũng là dòng ngắn mạch)
Hình 4.11: Đồ thị véc tơ chế độ ngắn mạch của máy biến áp
3.3 Thí nghiệm máy biến áp 1 pha làm việc ngắn mạch
*Phương pháp thí nghiệm trạng thái thái ngắn mạch:
Mục đích của việc xác định trạng thái ngắn mạch là để tính toán công suất tổn hao ngắn mạch ΔPnm một cách gần đúng, trong đó tổn hao này bao gồm tổn hao cuộn dây w1 và w2, được biểu thị là ΔPđ trong máy biến áp khi phụ tải đạt trị số định mức Do điện áp đưa vào rất nhỏ, tổn hao sắt ΔPFe có thể được bỏ qua.
Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp
Trong thí nghiệm ngắn mạch hình 4.12, cuộn dây thứ cấp được nối ngắn mạch, trong khi cuộn dây sơ cấp được cấp điện áp thông qua máy biến áp tự ngẫu với dải điều chỉnh rộng Chúng ta giảm điện áp đặt vào cuộn dây đến giá trị U1 = U1 đm, để dòng điện chạy trong cuộn dây sơ cấp của máy biến áp đạt I1 = I1 nm.
U1nm được gọi là điện áp ngắn mạch
Trong quá trình thí nghiệm cần đo các thông số sau:
- Dòng điện sơ cấp và thứ cấp I1,I2
Khi điện áp U1 bằng Unm, dòng điện I1 thay đổi từ 0 đến giá trị định mức I1dm Khi dòng I1 đạt đến trị số định mức I1đm, cần xác định tổn hao công suất ngắn mạch ΔPnm và điện áp ngắn mạch Tiếp theo, thực hiện tính toán các tham số của sơ đồ thay thế.
- Điện kháng ngắn mạch: X nm = Z nm 2 + R nm 2
Trong đó: Znm = Unm/I1 đm Tổng trở ngắn mạch
- Chế độ công suất ngắn mạch: Cosφnm = Rnm/Znm
Trong quá trình tính toán điện trở và điện kháng ngắn mạch, ta có Rnm = R1 + R'2 và Xnm = X1 + X'2 Giả thiết rằng điện áp đặt vào cuộn sơ cấp rất nhỏ dẫn đến từ thông và dòng từ hóa có thể bỏ qua, tức là I0 ≈ 0 Do đó, sức từ động của cuộn dây sơ cấp có thể xem như bằng sức từ động của cuộn dây thứ cấp, biểu thị bằng công thức w1I1 = w2I2.
Lúc này oát kế đo tổn hao công suất cuộn dây (tổn hao đồng) Điện áp ngắn mạch thường được biểu diễn dưới dạng:
Theo trị số Unm có thể tính được dòng điện ngắn mạch Inm trong chế độ sự cố ngắn mạch
1 1 dm dm nm dm nm nm
*Thực hiện thí nghiệm máy biến áp cách ly một pha làm việc ngắn mạch
Giáo viên tiến hành thí nghiệm mẫu và sinh viên thực hành theo quy định Sơ đồ nguyên lý trạng thái máy biến áp làm việc ngắn mạch được thể hiện trong Hình 4.11 Thí nghiệm được thực hiện bằng cách điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu về giá trị 0, sau đó tăng dần điện áp cấp cho cuộn sơ cấp và đo các thông số theo bảng đã quy định.
Bảng 4.3: Đo các thông số chế độ ngắn mạch máy biến áp
-Từ thí nghiệm ngắn mạch, sinh viên tính các thông số cho sơ đồ tương đương của máy biến áp
Trong quá trình vận hành và khai thác máy biến áp, thông số quan trọng nhất cần ghi trên nhãn mác là điện áp định mức và dòng điện định mức Những thông số này không chỉ giúp xác định khả năng hoạt động của máy biến áp trong các tình huống thí nghiệm không tải và ngắn mạch mà còn đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu trong quá trình sử dụng Việc ghi rõ các thông số này trên nhãn mác giúp người vận hành dễ dàng nhận biết và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết.
- Báo cáo nộp chậm nhất một tuần sau khi làm thí nghiệm
- Báo cáo ghi rõ họ và tên, nhóm tổ, ngày thực hiện thí nghiệm
- Các kết quả đo và kết quả thí nghiệm phải trình bày rõ ràng, ngắn gọn và đầy đủ các yêu cầu theo hướng dẫn
- Giáo viên thực hành có quyền chấm điểm không những bài sao chép lẫn nhau.
TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY MỘT PHA
Tổng quan
Trong quá trình tính toán máy biến áp cách ly một pha, việc làm việc ở trạng thái có tải rất phức tạp đòi hỏi chúng ta phải kiểm soát nhiệt độ tối đa và độ sụt áp trong giới hạn cho phép Để giải quyết những vấn đề này, các phép tính tương đối phức tạp là cần thiết Bài viết này sẽ trình bày phương pháp dựa trên kết quả thực nghiệm, đơn giản nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác Các bước tiến hành sẽ được mô tả chi tiết.
+ Tính công suất máy biến áp
+ Tính tiết diện thực của lõi thép (mạch từ)
+ Tính số vòng dây và đường kính dây sơ cấp và thứ cấp
+ Tính kiểm tra hệ số lấp đầy của cuôn dây
Để tính toán công suất dự kiến của máy biến áp, cần thu thập các thông số liên quan đến tải và tính chất của tải Sau đó, tiến hành tính toán công suất cho từng phụ tải một cách chi tiết.
Pt = U.I.cos𝝋 Trong đó: - Pt là công suất phụ tải tiêu thụ
- U là điện áp định mức phụ tải
- I là dòng điện định mức phụ tải
Cosφ là hệ số công suất của phụ tải, được sử dụng trong công thức Pt = U.I.cosφ để tính toán công suất Để thực hiện các phép tính này, chúng ta cần dựa vào thông số ghi trên mác của phụ tải hoặc hệ số công suất của một số phụ tải đặc trưng.
+ Đèn sợi đốt và các dụng cụ nhiệt điện có cosφ = 1
+ Đèn ống, tủ lạnh, máy điều hòa có cosφ = 0,4 ÷ 0,6
+ Máy thu thanh, ti vi có cosφ = 0,8 ÷ 0,9
Từ đó, chúng ta tính được công suất dự tính cho máy biến áp Sđt và tính được Iđt của sơ cấp
Máy biến áp cần được lựa chọn với công suất lớn hơn Sđt và dòng điện sơ cấp phải lớn hơn Iđt của sơ cấp Điều này có nghĩa là Sđt không được vượt quá 10% so với Sđm.
Trình tự tính toán máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa trên sơ đồ biến áp, tham số dòng điện, điện áp phía sơ cấp và thứ cấp
2.1 Tính công suất máy biến áp
Công suất biểu kiến của máy biến áp Sdm , Khi Sdm = Pd = U2I2 (VA)
- Nếu phụ tải là thuần trở
- Nếu phụ tải là phản kháng: Sdm = Pdm/ cosφ (VA)
Từ công suất biểu kiến của máy biến áp, xác định được diện tích trụ quấn dây của máy biến áp và còn phụ thuộc lõi thép E hay U
- Nếu là lõi thép chữ E, ta có k = 2
- Nếu là lõi thép chữ U, ta có k = 0,75 ÷ 0,85
2.2 Tính tiết diện lõi thép
*Chọn lõi thép (mạch từ)
Mạch từ của máy biến áp cách ly một pha thường sử dụng mạch từ kiểu bọc, được cấu thành từ lá thép chữ E hoặc I Các thông số quan trọng bao gồm chiều rộng và chiều dày trụ quấn dây, độ rộng cửa sổ, và độ rộng lá thép I Khi quấn máy biến áp, việc tính toán tiết diện lõi thép là cần thiết để đảm bảo cuộn dây được đặt chính xác.
Hình 5.1: Kích thước mạch từ máy biến áp cảm ứng
*Tính tiết diện trụ quấn của lõi thép:
Giả sử đối với lõi thép chữ E, I ta có k = 1,2 Vậy diện tích của trụ quấn dây là:
+ S = a.b là diện tích của trụ, đơn vị là (cm 2 )
+ Sdm là công suất biểu kiến của máy biến áp ,đơn vị là (VA)
Dựa vào công thức (5.1), chúng ta có thể tính kích thước của a và b cho lá thép chữ E Theo tiêu chuẩn chế tạo, các kích thước được xác định như sau: c = a/2, h = 3a/2, b = S/a Để xác định giá trị của a, cần tuân theo một giới hạn nhất định trong quá trình lựa chọn.
+ Kích thước lớn nhất của a: a m ax = S 0 (cm)
+ Kích thước nhỏ nhất của a: a min = S 0 (cm)
Như vậy kích thước lớn nhất của a được lựa chọn từ amax÷ amin Qua đó ta có kích thước b = S0/a (cm) và h,c
2.3 Tính số vòng dây và đường kính dây cuộn sơ cấp và thứ cấp a/2
*Tính số vòng dây mỗi vôn:
Từ công thức: E = 4,44.w.f.B.S0, với E = 1V, f = 50Hz
+ K: hằng số phụ thuộc theo B (weber /m 2 )
+ S0 : tiết diện hữu ích của lõi thép
Dựa vào bảng (5.1) cho phép chọn hệ số K theo mật độ từ B
Bảng 5.1: Bảng tra hệ số K theo mật đồ từ B
Mật độ từ wb/mm 2 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
Theo thực tế, lõi thép có sẵn của ngoại, loại tốt ta chọn K = 45 ÷ 41 Lõi thép xấu ta chọn K = 50
*Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp w1 w1 = w.U1 (vòng) (5.3)
* Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp w2
Khi tính toán số vòng dây của cuộn thứ cấp, cần phải dự trù thêm một số vòng dây để bù đắp cho sụt áp do trở kháng của cuộn thứ cấp Công thức tính số vòng dây là: w2 = w.(U2 + ΔU2) (vòng).
Chọn ΔU2 theo bảng tính sau: Với ΔU2 = 2 2
Bảng 5.2: Bảng tra hệ số sụt áp phần trăm theo công suất MBA
* Tính tiết diện dây sơ cấp và thứ cấp
Khi tính toán tiết diện dây cho máy biến áp, cần xem xét các điều kiện làm việc như công suất, thời gian hoạt động và nhiệt độ dây dẫn không vượt quá 80°C Việc chọn mật độ dòng điện J phù hợp là cần thiết để đảm bảo máy biến áp hoạt động hiệu quả trong điều kiện định mức.
Chọn mật độ dòng điện J, khi thời gian làm việc của máy biến áp là 24/24(h) liên tục theo bảng sau:
Bảng 5.3 Bảng tra mật độ dòng điện theo công suất MBA
Khi máy biến áp hoạt động trong thời gian ngắn từ 3 đến 5 giờ và có điều kiện thông gió tốt, ta có thể lựa chọn dòng điện J = 5 A/mm² để tiết kiệm khối lượng dây đồng và giảm tổn hao ∆P.
- Tiết diện dây sơ cấp được xác định theo mật độ dòng điện J:
Với: - η là hiệu suất máy biến áp = 0,85 ÷ 0,95
- Tiết diện dây thứ cấp là :
Biết được tiết diện dây, dễ dàng xác định được đường kính dây d1 và d2, theo công thức : d = 2 1,13
2.4 Kiểm tra hệ số lấp đầy của dây quấn
Chúng ta muốn kiểm tra hệ số lấp đầy của dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Để bắt đầu, cần xác định cách bố trí cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, có thể quấn trong ngoài hoặc quấn riêng rẽ Từ đó, ta sẽ chọn chiều dài L cho cuộn sơ cấp và thứ cấp trên khuôn quấn dây Thông thường, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được quấn theo kiểu trong ngoài.
Hình 5.2: Sơ đồ bố trí và các thông số dây quấn máy biến áp
Chúng ta tiến hành tính toán như sau:
* Bề dầy cuộn dây sơ cấp w1
- Số vòng cuộn dây sơ cấp trên một lớp dây, với d1cd = d1 + ecd
+ Dây tráng êmay: ecd = 0,03 ÷ 0,08 mm
+ Dây bọc coton: ecd = 0,15 ÷ 0,4 mm b
- Số lớp dây của cuộn sơ cấp là:
- Bề dày cuộn sơ cấp w1 là:
* Bề dày cuộn thứ cấp w2:
* Bề dày của toàn bộ của các cuộn dây quấn:
Bề dày của cuộn dây phụ thuộc vào cách bố trí của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Như hình 5.2 đã chỉ ra, bề dày toàn bộ cuộn dây được xác định theo các yếu tố này.
So sánh bề dày cuộn dây t với bề rộng của cửa sổ, nếu t < c thì thỏa mãn điều kiện cho phép và tiến hành quấn dây
* Tính khối lượng của từng cuộn dây Để tính được khối lượng cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, chúng ta sử dụng công thức sau:
- G: Khối lượng cuộn dây cần tính
- Kdp: Hệ số dự phòng cho những khiếm khuyết khi quấn dây lấy = 1,2 ÷1,3
- L: Chiều dài cuộn dây tính được
- d: Đường kính dây quấn (Với dây quấn sơ cấp là d1 và thứ cấp là d2)
Trình tự tính toán máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa vào kích thước lõi thép (Bài toán ngược)
Trong phần trước, chúng ta đã thực hiện tính toán để quấn mới một máy biến áp dựa trên các thông số đã cho Ở phần này, chúng ta sẽ tập trung vào việc tính toán quấn lại máy biến áp đã bị cháy cuộn dây, bao gồm cả việc sử dụng lõi thép.
3.1 Tính tiết diện lõi thép
Lõi thép có các thông số kích thước quan trọng như sau: chiều rộng trụ quấn dây (a), chiều dây trụ quấn dây (b), độ rộng cửa sổ (c), chiều cao cửa sổ (h), và độ rộng lá thép I (a/2).
Vì vậy đã có lõi thép cho trước, chúng ta dùng thước có sai số 1/20 đo lấy các thông số a,b,c,h Tiến hành tính toán số liệu quấn dây
* Tính tiết diện lõi thép
Dựa vào kích thước a,b xác định được tiết diện lõi thép là:
S = a.b (cm 2 ) Tiết diện thực của lõi thép là:
+ Lá thép kỹ thuật điện có chiều dày = 0,35 mm: Chọn 0,9
+ Lá thép kỹ thuật điện có chiều dày = 0,5 mm: Chọn 0,93
+ Lá thép kỹ thuật điện bị rỉ, lồi lõm: Chọn 0,85
Kiểm tra công suất dự tính Sdm đối với kích thước mạch từ S0
Do khi tính toán quấn máy biến áp, chúng ta đã định được công suất của tải (Pt) và điện áp thứ cấp (U2)
(VA) Sau khi tính được Sđm và SCP, chúng ta so sánh Sđm ≤ SCP khoảng 10% thì mạch từ coi như tương ứng với công suất dự tính
3.2 Tính số vòng dây và đường kính dây cuộn sơ cấp và thứ cấp
Thực hiện tính toán như mục 2.3 ở trên
3.3 Kiểm tra hệ số lấp đầy của dây quấn
Thực hiện tính toán như mục 2.4 ở trên.
Các bài tập ứng dụng tính toán máy biến áp
Thiết kế và chế tạo máy biến áp cách ly một pha nhằm cung cấp điện cho phụ tải với điện áp U2 = 100V và công suất tiêu thụ Pt = 100W Nguồn cung cấp điện áp U1 là 220V với tần số 50Hz.
Chúng ta thiết kế, tính toán theo trình tự (bài toán thuận) :
Bước 1 Xác định tiết diện trụ quấn dây :
Theo bài toán ta có: Sđm = Pdm 0W
- Áp dụng công thức (5.1) : S = 1,2 S dm = 1,2 100= 12 (cm 2 )
+ Tính kích thước a: a m ax = S 0 = 12 = 3,5( cm ) ax 0 /1,5 12 /1,5 2,8( ) a m = S = = cm
Hình 5.3: Lõi thép máy biến áp
1,5cm a có thể chọn từ 3,5 ÷ 2,8 Chúng ta chọn a = 3 (cm)
+ Tương tự: h = 3a/ 2 = 3.3/2 = 4,5 (cm) c = a/2 = 3/2 =1,5 + Tính số lõi thép cần có lượng dư: b ’ = b + 1
→ Số lá thép = 46/ 0,35 = 132 tẫm mỗi loại
Bước 2: Tính số vòng dây và đường kính dây cuộn sơ cấp và thứ cấp
- Tính số vòng dây mỗi vôn Theo công thức (5.4)
Ta chọn B = 1,0 Tra bảng 5.1 ta có: w = 45/12 = 3,8 ( vòng/vôn )
- Tính số vòng dây cuộn sơ cấp w1: w1 = w.U1 = 3,8 x 220 = 836 (vòng)
- Tính số vòng dây cuộn thứ cấp w2: ΔU2 = 4,5%= 24.4,5 1,1
- Tính tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Máy biến áp hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày và nên được đặt ở nơi thông thoáng Theo bảng 5.3, ta chọn hệ số J = 3,5 Do công suất của máy biến áp càng nhỏ thì hiệu suất càng thấp, vì vậy ta lựa chọn hiệu suất η = 0,9.
+ Tiết diện dây quấn sơ cấp là:
+ Tiết diện dây quấn thứ cấp là:
Từ đó đường kính dây sơ cấp và thứ cấp là:
Bước 3: Kiểm tra hệ số lấp đầy của dây quấn
Chúng tôi đã quyết định bố trí cuộn dây theo kiểu ngoài Độ dày của bìa cách điện được thiết lập là 0,5 mm, với chiều cao và chiều dài L = h = 45 mm Dây quấn êmay được sử dụng có lớp ecuộn dây là 0,03 mm, dẫn đến đường kính tổng cộng d1cd = d1 + ecd = 0,45 + 0,03 = 0,48 mm.
+ Số vòng dây sơ cấp trên 1 lớp, với d1cd = 0,48(mm) theo công thức (5.11) là:
+ Số lớp dây của cuộn sơ cấp theo công thức (5.12) là:
→ Bề dày cuộn dây sơ cấp w1 theo công thức (5.13) là:
→ Bề dày cuộn dây thứ cấp W2 theo công thức (5.14) là: với d2cd = d2 + ecd = 1,2 + 0,03 = 1,23 (mm)
→ Bề dày toàn bộ cuộn dây là:
Theo hình 5-2, ta có: en = 0,3, e1.2 = 0,3, ek = 0,5
Vì vậy 𝜺t < c hay 10,92 < 14,00 thỏa mãn điều kiện cho phép, tiến hành quấn dây
→ Áp dụng công thức (5.16) để tính trọng lượng dây quấn G
Tính toán dây quấn máy biến áp có a = 3 cm, b = 6cm Sử dụng nguồn điện
U1 = 220 - 50 Hz Thứ cấp có U2 = 13V, I2 = 10A Lá thép kỹ thuật điện có chiều dày bằng 0,35mm, B = 1,2 Wb/m 2 , η = 0,85 Quấn bằng dây đồng ê may
Bước 1 Tính tiết diện lõi thép
+ Kiểm tra mạch từ có phù hợp với công suất dự định
Chúng ta thấy: Sđm < SCP, thỏa mãn điều kiện
Bước 2: Tính số vòng dây và đường kính cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Với B = 1,2 wb/m 2 Chọn K theo bảng 5.1, ta có: K = 37,5
+ Số vòng dây mỗi vôn:
+ Số vòng dây của cuộn sơ cấp w1 là: w1 = w.U1 = 2,3.220 P6 (vòng)
+ Số vòng dây của cuộn thứ cấp w2 là:
Tra bảng 5.2 , ta có ΔU2 = 4,5%, nên ΔU2 = 13.4, 5 0, 58
+ Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
Với η = 0,85 Chọn J = 3,5 A/mm 2 , ta có:
Bước 3: Kiểm tra hệ số lấp đầy của dây quấn
+ Số vòng dây sơ cấp trên 1 lớp, với d1cd = d1 + ecd = 0,49 + 0,05 = 0,54 Theo công thức (5.11) là: Với L P mm
+ Số lớp dây quấn của cuộn dây sơ cấp, theo công thức (5.12) là:
+ Bề dày cuộn dây sơ cấp w2, với L = 50 mm, d2cd = 1,93 mm
→ Bề dầy toàn bộ cuộn dây quấn, với εk = 1, ε1.2 = 0,3, εn = 0,3 εt = 1,1(1 + 3,49 + 0,3 + 3,91 + 0,3) = 9,9 mm
Mà c = a/2 = 3/2 = 1,5 mm Vậy εt < c thỏa mãn điều kiện cho phép tiến hành quấn dây:
→ Áp dụng công thức (5.16) để tính trọng lượng dây quấn G
QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA
Làm khuôn máy biến áp
1.1 Chuẩn bị vật liệu, thiết bị chế tạo máy biến áp Để có một máy biến áp sau khi quấn đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, cũng như mỹ thuật Mỗi chúng ta cần biết lựa chọn thiết bị, vật tư theo tiêu chuẩn về thông số cũng như kinh nghiệm thực tế Thực hiện chuẩn mực từng thao tác trong quá trình quấn Muốn đạt được mục đích này, chúng ta cần phải có sự chuẩn bị tốt và quy trình rõ ràng
Cấu tạo của máy biến áp bao gồm ba phần chính: lõi thép, dây quấn và vật liệu cách điện Để đảm bảo hiệu suất hoạt động của máy biến áp, việc chuẩn bị các thành phần này là rất quan trọng.
Lõi thép thường được chế tạo từ các dạng chữ EI, I, UI, trong đó chữ EI là phổ biến nhất Kích thước tiêu chuẩn của lõi thép chữ E được xác định với các thông số c = a/2, h = 3a/2, b = s/a, giúp tiết diện trụ quấn gần như hình vuông, thuận tiện cho việc quấn dây Để giảm tổn hao, lá thép nên có độ dày từ 0,35 đến 0,5 mm và hàm lượng silic từ 1% đến 2,2% Khi kiểm tra bằng cách bẻ gãy lá thép, nếu mép gãy có cảm giác dăm dăm, điều này cho thấy lá thép có hàm lượng silic cao, là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn lõi thép.
Dây quấn của máy biến áp một pha công suất nhỏ thường được làm từ đồng điện phân, nổi bật với độ bền cơ học và khả năng dát mỏng mà không bị đứt Giữa các vòng dây, cách điện được thực hiện bằng ê may, với độ dày từ 0,03 đến 0,05mm Khi vuốt nhẹ dây bằng tay, nếu cảm thấy mịn màng, đó là dấu hiệu của lớp ê may chất lượng tốt; ngược lại, nếu cảm giác gợn khi vuốt, có thể là dây kém chất lượng.
Vật liệu cách điện là yếu tố quan trọng trong việc nối đến khuôn quấn dây, có thể sử dụng nhựa cách điện, bìa cách điện hoặc phíp nhựa để chế tạo khuôn Chiều dày của vật liệu được lựa chọn dựa trên bảng hướng dẫn cụ thể.
Bảng 6.1 Chọn chiều dày tấm cách điện làm khuôn quấn dây
+ Chọn cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp, phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và thứ cấp Áp dụng công thức sau:
+ Cách điện giữa các lớp, chọn giấy cách điện loại mỏng mềm, có chiều dày từ 0,1÷0,4mm Nên sử dụng lót ở cuộn sơ cấp mỏng hơn cuộn thứ cấp
Lưu ý: Giấy lót cách điện phải chịu được điện áp thí nghiệm
Để cách điện cho điện áp 2000V, cần sử dụng giấy tẩm dầu với điện áp đánh thủng 1000V Theo công thức (UTN = 2.Uđm + 1000V) và với hệ số an toàn là 5, số lớp giấy cần thiết sẽ được tính như sau: 2000/1000.5 = 10 lớp.
+ Ngoài ra cần một số vật tư khác như: Băng vải, băng dính điện và băng dính 1 mặt, 2 mặt
Thực hiện công việc quấn dây, chúng ta cần đến bàn quấn dây gồm có máy quấn và giá đỡ cuộn dây để quấn (Ru lô dây)
Trên thị trường hiện nay, máy quấn được phân loại thành ba kích cỡ: nhỏ, trung và lớn Máy cỡ nhỏ thường được sử dụng cho công suất ≤ 200 (V.A), máy cỡ trung cho công suất ≤ 500 (V.A), và máy cỡ lớn cho công suất ≤ 1500 (V.A) Đặc biệt, các cuộn dây công suất lớn như máy hàn và máy biến áp công nghiệp thường được quấn bằng máy tự động hoặc bằng tay thông qua các thiết bị tự chế.
Máy quấn dây thường được thiết kế với hai tốc độ quấn: tốc độ chậm với tỷ lệ 1:1 và tốc độ nhanh với tỷ lệ 1:10 Tỷ lệ 1:1 phù hợp để quấn các cuộn dây lớn, trong khi tỷ lệ 1:10 thích hợp cho các cuộn dây nhỏ Từ các tỷ lệ này, máy tạo ra lực quấn, giúp căng dây một cách phù hợp với đường kính của dây quấn.
Máy quấn dây và giá đỡ cuộn dây được cố định chắc chắn trên bàn quấn dây Để sử dụng hiệu quả, cần chuẩn bị cờ lê để mở ốc giữ khuôn dây và tuốc nơ vít để điều chỉnh tỷ lệ của máy.
Hình 6.1: Kích thước khuôn gỗ
Để chuẩn bị khuôn gỗ cho khuôn quấn dây, trước tiên cần đo các thông số của lõi thép như a, b, c, h Từ các kích thước này, ta tính toán kích thước khuôn gỗ với a’ = a + (0,5 ÷ 1)mm và b’ = b + (0,5 ÷ 1)mm Gia công khuôn gỗ yêu cầu các mặt phải phẳng và vuông góc, sau đó kẻ đường chéo và khoan lỗ lớn hơn đường kính trục máy quấn 0,5 mm Khi khoan, cần đảm bảo b’ = b + (0,5 ÷ 1)mm và a’ = a + (0,5 ÷ 1)mm, sử dụng ê tô để kẹp lỗ vuông góc với phương mũi khoan nhằm tránh khoan xiên Lỗ khoan phải nằm trên bề mặt song song với mặt cắt của trụ quấn dây.
* Gia công khuôn gỗ theo các bước như sau:
Bước đầu tiên trong quá trình đo các thông số trên lá thép chữ E là sử dụng thước cặp có độ chính xác 1/20 để đo các kích thước a, b, h, c Mở rộng má thước cặp để đo kích thước a, điều chỉnh sao cho chiều ngang của a vuông góc với hai má thước và mặt phẳng của a hơi chéo so với mặt phẳng của thước, nhằm tối đa hóa đường tiếp xúc Sau khi vặn vít trên thước cặp để giữ độ chính xác của kích thước a đã đo, tiến hành tương tự với các kích thước còn lại Cuối cùng, tính toán các giá trị a’ và b’ dựa trên lý thuyết.
Bước 2: Sử dụng máy bào hoặc máy mài áp má trên máy mài đá để tạo các mặt phẳng có kích thước a’ và b’ song song và vuông góc với nhau Cắt hai đầu để tạo ra hai mặt phẳng vuông góc với a’ và b’ có kích thước b, từ đó hình thành khối lập phương với 6 mặt phẳng vuông góc.
Bước 3: Sử dụng 2 lá tôn ép vào 2 mặt của kích thước b’ hoặc a’, kẹp lõi vào ê tô chính để khoan vuông góc với phương của mũi khoan Khoan từ từ để xuyên qua 2 mặt phẳng, đảm bảo lỗ khoan vuông góc với chúng Nếu không đạt yêu cầu, khi lắp lõi vào khuôn và máy quấn dây, việc quấn sẽ gặp khó khăn, gây ra tình trạng nhảy khuôn và không đảm bảo dây quấn song song, khít nhau Lưu ý, khi khoan gỗ, cần sử dụng mũi khoan đúng loại; nếu dùng mũi khoan sắt, phải khoan từ từ để tránh gỗ bị cháy và đảm bảo kích thước lỗ khoan chính xác.
Khuôn quấn dây có thể mua trên thị trường, thường được làm từ nhựa cách điện Cần kiểm tra kích thước và chiều dài dây để đảm bảo khả năng cách điện Nếu không tìm được khuôn phù hợp, chúng ta có thể tự gia công khuôn quấn dây bằng giấy cách điện Để chế tạo khuôn này, cần chọn loại giấy cách điện theo bảng 6.1, như mô tả trong hình 6.2.
Hình 6.2: Sơ đồ triển khai làm khuôn giấy
* Thực hiện gia công khuôn quấn dây
Bước 1: Dựa vào bảng 6.1, ta chọn được chiều dày của giấy cách điện, tiến hành làn khuôn và má khuôn
Bước 2: Triển khai hình khuôn trên giấy cách điện theo các kích thước a’, b’, h, c Đảm bảo rằng các đường kẻ ngang và dọc phải song song với nhau, với các đường ngang trên hình cũng phải song song với các đường dọc.
Quấn dây mới máy biến áp
Bước 1: Lắp ráp khuôn gỗ và khuôn quấn dây vào bàn quấn dây
Đối với máy biến áp công suất nhỏ và dây quấn có đường kính dưới 0,5mm, chúng ta có thể sử dụng bàn quấn hoặc tay quấn dây với tỷ số truyền động 1/10 hoặc 1/5 Tỷ số truyền động 1/10 tương ứng với một vòng quay tay.
Trục quấn có 10 vòng quay, và tỷ số biến tốc giữa trục quay tay và trục quấn dây rất quan trọng Nếu đường kính dây quá nhỏ, có thể dẫn đến việc đứt dây khi bắt đầu quay hoặc khi dừng đột ngột Đối với các máy biến áp với đường kính dây quấn lớn hơn 0,5 mm, nên sử dụng bàn quấn dây với tỷ lệ 1/1 Tốc độ quay thấp giúp dễ dàng điều chỉnh định hướng trong quá trình xếp dây quấn.
Hình 6.5: Khuôn quấn dây được lắp ghép hoàn chỉnh trên trục của tay quấn dây
Vị trí bắt đầu quấn dây được định vị sao cho:
- Cần của tay quay bàn quấn nằm ở vị trí thấp nhất
- Các mép của khuôn quấn dây tại vị trí ra dây phải được định vị nằm phía trên cùng (Hình 6.5)
Khi bắt đầu quấn dây, hãy chắc chắn rằng khuôn dây đã được lắp lên bàn quấn đúng vị trí Trước khi tiến hành quấn dây sơ cấp, cần giữ các đầu dây ra phía trước để đảm bảo quá trình quấn diễn ra thuận lợi.
Để thuận tiện trong việc xếp dây quấn, chúng ta nên chọn bộ dây có đường kính nhỏ ở bên trong và bộ dây có đường kính lớn hơn ở bên ngoài Phương pháp này giúp tránh hiện tượng căng mặt ngoài lớp men cách điện khi dây quấn đi qua các giao tuyến của các mặt phẳng xếp dây, đồng thời ngăn ngừa sự cố bong vỡ men cách điện tại các vị trí chuyển hướng trong quá trình chuyển mặt xếp dây quấn.
Khi thi công cuộn dây biến áp, cần chú ý đến vị trí của các đầu dây ra dây quấn để tạo tính mỹ thuật cho sản phẩm Hai đầu ra của cùng một bộ dây quấn nên được bố trí trên một mặt và xếp cùng về một phía Ngoài ra, giá trị chẵn lẻ của số lớp dây quấn cũng rất quan trọng; nếu số lớp là lẻ, hai đầu dây ra thường sẽ nằm ở hai phía đối diện nhau, như minh họa trong hình 6.6 và hình 6.7.
Hình 6.6: Phương pháp các đầu ra, lúc bắt đầu quấn cuộn dây biến áp
Hình 6.7: Vị trí các đầu ra dây khi số lớp của cuộn dây có giá trị lẻ
(Hai đầu dây của cuộn dây nằm khác phía)
Khi số lớp dây quấn là lẻ, để xếp các đầu dây ra của bộ dây trên cùng một mặt và cùng một phía, có thể thực hiện theo một trong hai phương án sau:
- Chọn trước vị trí ra dây tương ứng cho đầu dây bắt đầu quấn để cả hai đầu ra xếp cùng một phía (xem hình 6.8 và 6.9)
Thực hiện cách ra và quấn dây theo hướng dẫn trong hình 6.6 và 6.7 Sau khi hoàn tất quá trình quấn dây, cần hiệu chỉnh vị trí cho các đầu ra của dây quấn khi hàn.
Hình 6.8 minh họa vị trí các đầu ra dây khi số lớp của cuộn dây là số lẻ; sau khi thực hiện hiệu chỉnh, các đầu ra dây sẽ được xếp chồng cùng phía.
Hình 6.9: Phương pháp quấn và giữ các đầu ra (lúc bắt đầu quấn cuộn dây biến áp) theo phương pháp trình bày trong hình 6.7
Với phương pháp ra đầu dây theo hình 6.6 và 6.7, khi cuộn dây có số lớp quấn lẻ, chúng ta cần điều chỉnh hai đầu ra của cuộn dây sao cho chúng xếp cùng mặt và cùng phía Điều này giúp tránh tình trạng dây quấn bị cộm ở vị trí cạnh dây ra đầu tiên Trong quá trình quấn, nếu đường kính dây quấn lớn hơn 0,7mm, chúng ta nên sử dụng búa nhựa để gò ép sát dây quấn, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Khi sử dụng búa nhựa, cần tác động lực gò theo phương vuông góc với mặt phẳng dây quấn Lực tác động nên vừa đủ, và trong quá trình gò, cần dùng tay để giữ lực tại điểm tác động.
Bước 3: Phương pháp lót giấy cách điện lớp giữa các lớp dây quấn
Sau khi hoàn thành việc quấn đủ số vòng dây cho lớp đầu tiên, cần lót một lớp giấy cách điện trước khi tiến hành quấn lớp thứ hai Lớp giấy cách điện này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và tăng cường hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Để đảm bảo quá trình quấn dây hiệu quả, cần tạo một lớp đế phẳng, giúp quấn lớp dây tiếp theo mà không gặp phải hiện tượng đùa dây do lực căng từ lớp thứ hai tác động lên các vòng dây của lớp đầu tiên.
Phương pháp lót cách điện lớp có gấp mí biên giúp cố định vòng dây đầu của lớp thứ hai và ngăn chặn hiện tượng đùa chạy dây quấn Tuy nhiên, nhược điểm của công nghệ này là làm tăng bề dày cuộn dây ở hai mép bìa Để khắc phục tình trạng này, cần thực hiện thao tác dùng búa nhựa định hình liên tục khi quấn được một hoặc hai lớp, tránh sử dụng khi đã hoàn tất toàn bộ dây quấn để không gây hư hỏng lớp men cách điện Khi dùng búa nhựa định hình các mép cuộn dây, nên sử dụng thêm một lớp gỗ thẳng và dày để giữ cho dây quấn không bị biến dạng do lực tác dụng cục bộ.
Hình 6.10: Phương pháp lót cách điện lớp
Bước 4: Phương pháp gút giữ đầu ra dây khi hoàn tất cuộn dây quấn
Khi quấn dây, hãy dừng lại khi đạt khoảng mười vòng để đảm bảo đúng giá trị yêu cầu, sau đó sử dụng băng vải hoặc băng giấy cách điện để cố định đầu ra của dây.
Vị trí bố trí băng vải có thể thực hiện ở hai mặt: một ở phía mặt ra dây và một ở phản diện của mặt ra dây, xem hình 6.10
Tiếp tục quấn số vòng còn lại, các vòng dây cuối được quấn đè lên băng vải hoặc băng giấy giữ đầu dây Khi hoàn thành vòng dây cuối, hãy ướm độ dày cần thiết và dùng kìm cắt đoạn dây quấn để tách ra Sau đó, luồn phần đầu dư của băng vải hoặc băng giấy và đút sát vào để giữ chặt đầu dây, như minh họa trong hình 6.11.
Hình 6.11: Phương pháp dùng băng vải (hay băng giấy) rút giữ đầu dây ra Bước 5: Hoàn chỉnh các đầu dây ra trước khi ghép lõi thép vào dây quấn
Đo thông mạch giữa các đầu dây máy biến áp
Để đo thông mạch giữa các đầu dây máy biến áp ta dùng đồng hồ vạn năng
VOM Thực hiện đo các đầu dây cuộn dây sơ cấp và thứ cấp theo trình tự các bước như sau:
Để bắt đầu, hãy chỉnh đồng hồ VOM về thang đo điện trở phù hợp với công suất của máy biến áp, thường là máy biến áp giảm áp Đối với cuộn sơ cấp, đặt thang đo ở mức x1Ω hoặc x10Ω; còn cho cuộn thứ cấp, nên chọn mức x10Ω hoặc x100Ω Kiểm tra đồng hồ bằng cách chập hai đầu que đo để đảm bảo nó hoạt động Cuối cùng, điều chỉnh núm 0ΩADJ để kim đồng hồ chỉ đúng vị trí 0Ω.
Bước 2: Đặt hai đầu que đo lần lượt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp và quan sát kim đồng hồ
- Nếu kim đồng hồ chỉ 0Ω thì cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp ta đang đo bị chập
- Nếu kim đồng hồ chỉ ∞Ω thì cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp ta đang đo bị đứt dây
Nếu kim đồng hồ chỉ một giá trị nhất định, điều này cho thấy cuộn dây sơ cấp (với giá trị nhỏ) hoặc cuộn dây thứ cấp (với giá trị lớn) của máy biến áp đang hoạt động trong trạng thái thông mạch.
Hình 6.14: Phương pháp đo thông mạch giữa các đầu dây máy biến áp bằng đồng hồ VOM
4 Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh trong quá trình quấn
4.1 Khuôn quấn dây đảm bảo kích thước
- Hiện tượng: Sau khi làm khuôn, không lắp được khuôn gỗ hoặc không vừa lá thép
Quá trình đo kích thước lõi thép máy biến áp không chính xác, cùng với việc đo kích thước giấy cách điện để làm khuôn và tính toán không đúng, là những nguyên nhân chính dẫn đến sự cố.
Để đảm bảo độ chính xác trong công việc, cần sử dụng thước đo có độ chính xác cao và thực hiện việc đo lường một cách cẩn thận Quá trình tính toán và cắt khuôn giấy cũng cần được thực hiện một cách tỉ mỉ, tuân thủ đúng các bước để đạt được kết quả tốt nhất.
4.2 Điện áp đầu ra không đảm bảo
- Hiện tượng: Điện đầu ra thứ cấp máy biến áp sai lệch (tăng hoặc giảm) so với yêu cầu
Nguyên nhân của sự cố thường xuất phát từ sai sót trong quá trình tính toán số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp, hoặc do việc quấn sai số vòng dây của máy biến áp.
Để phòng tránh sai sót trong quá trình quấn dây, cần thực hiện các bước tính toán số vòng dây theo trình tự đúng Trong quá trình quấn, việc ghi lại số vòng dây của từng lớp và số lớp dây là rất quan trọng, giúp đảm bảo quấn đúng và đủ số vòng dây cần thiết.
TẨM SƠN, SẤY KHÔ CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP
Mục đích của việc tẩm sấy
Sau khi hoàn thiện, dây quấn được sấy khô và sơn cách điện, sau đó tiếp tục sấy khô lớp sơn này Tất cả các vòng dây được liên kết chặt chẽ, không còn khe hở giữa chúng Mục đích của quá trình tẩm sấy là đảm bảo sự liên kết và độ bền của dây quấn.
Để tăng cường độ bền cơ của dây quấn, các vòng dây được liên kết với nhau bằng sơn cách điện, giúp chúng không chuyển dịch tương đối Nhờ đó, lớp cách điện của vòng dây sẽ không bị hỏng trong quá trình vận hành, ngay cả khi máy biến áp chịu rung động.
Để nâng cao độ cách điện cho vật liệu cách điện của dây quấn, việc tẩm sấy là cần thiết Thực nghiệm cho thấy rằng, khi thực hiện tẩm sấy, điện áp đánh thủng của vật liệu cách điện sẽ tăng lên rõ rệt.
Tẩm sấy là phương pháp quan trọng giúp tăng cường độ bền cho vật liệu cách điện Trong quá trình hoạt động của máy biến áp và các thiết bị điện, cường độ cách điện của vật liệu có thể bị suy giảm Việc tẩm sấy giúp làm chậm quá trình suy giảm này, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
- Tẩm sấy đúng quy trình đạt tiêu chuấn tốt, sẽ giảm khả năng hút ẩm, giữ được điện trở cách điện trong quá trình vận hành
- Tẩm sấy cuộn dây tốt có khả năng chịu được sự phá hoại của môi trường ( hóa chất, vi khuẩn…)
Tẩm sấy giúp tăng cường khả năng chịu nhiệt và truyền nhiệt, ngăn ngừa tình trạng dây quấn bị nóng cục bộ Khi được tẩm sấy đúng cách, khả năng cách điện thường được nâng lên một cấp độ chịu nhiệt cao hơn.
Các phương pháp và quy trình tẩm sấy
Sấy là quá trình đưa hơi ẩm trong dây quấn ra ngoài môi trường Quá trình này dựa trên các nguyên tắc sau:
Hơi ẩm di chuyển từ bên trong ra bên ngoài nhờ vào sự chênh lệch nhiệt độ, và khi độ chênh lệch này cao, tốc độ vận chuyển hơi ẩm sẽ tăng nhanh Do đó, trong quá trình sấy, việc thổi gió để làm mát bề mặt dây quấn theo chu kỳ là rất cần thiết Việc thổi gió hoặc tạo đối lưu không khí trong quá trình sấy không chỉ giúp tăng tốc độ khô mà còn rút ngắn thời gian sấy hiệu quả.
Độ chênh áp suất giữa bên trong và bên ngoài là yếu tố quyết định đến tốc độ di chuyển của hơi ẩm Khi độ chênh áp suất lớn, hơi ẩm sẽ thoát ra nhanh chóng hơn Do đó, để rút ngắn thời gian sấy, việc sấy dây quấn máy điện trong môi trường chân không là cần thiết.
Sấy máy điện là quy trình cần thiết sau khi bảo dưỡng, sửa chữa hoặc quấn mới Việc này chủ yếu nhằm khắc phục tình trạng ẩm ướt do máy được đặt ở nơi có độ ẩm cao hoặc không được vận hành trong thời gian dài.
Thiết bị coi như không bị ẩm, có thể vận hành khai thác được, cần đảm bảo điều kiện sau
+ Điện trở cách điện đo được bằng mê gô mét ở 75 0 c không nhỏ hơn: d
Trong đó: U là điện áp định mức của thiết bị
P là công suất định mức của thiết bị, đơn vị là KVA
* Điện trở cách điện không được nhỏ quá: Rcd ≥ 0,5 MΩ
Tỷ số điện trở cách điện đo được khi quay đều mê gô mét sau 60 giây và
30 giây (Do điện trở cách điện thay đổi theo thời gian tác động của điện áp) d60 d30 c 1, 3 c
Những vấn đề cần chú ý trong quá trình sấy:
- Điện trở cách điện phụ thuộc vào nhiệt độ: Nhiệt độ dây quấn càng cao, điện trở cách điện cuộn dây càng thấp
Không nên thay đổi nhiệt độ của dây quấn quá nhanh, vì điều này có thể làm hỏng cách điện do sự co giãn đột ngột, dẫn đến nứt vỡ Đối với máy công suất lớn, tốc độ thay đổi nhiệt độ sấy không nên vượt quá 40 độ C mỗi giờ.
- Khi dây quấn bị ẩm bề mặt, trước khi quyêt định sấy bằng phương pháp nào đó, cần sấy sơ bộ trước để kiểm tra
2.1 Phương pháp và quy trình sấy bằng dòng điện ngắn mạch
* Phương pháp sấy bằng dòng điện ngắn mạch
Phương pháp này nhiệt lượng dùng để sấy là tổn hao trong chính dây quấn của máy sinh ra, năng lượng đó là:
N = I 2 Rd.t Trong đó: - I là dòng điện chạy trong cuộn dây
- Rd là điện trở dây quấn
Thời gian sấy là yếu tố quan trọng trong quá trình sấy, sử dụng nguồn sấy tốt nhất là nguồn xoay chiều hoặc một chiều, cho phép điều chỉnh dòng sấy tùy theo công suất thiết bị Việc điều chỉnh dòng sấy có thể thực hiện liên tục hoặc theo từng cấp Sấy bằng nguồn điện một chiều được xem là an toàn hơn do không có sức điện.
SC TC động và do đó không làm ngắn mạch vòng dây khi cách điện đang thấp
Hình 7.1: Sấy bằng dòng điện ngắn mạch
Sơ đồ sấy bằng dòng điện ngắn mạch cho thấy ưu điểm vượt trội với hiệu suất cao và tốc độ gia nhiệt nhanh Nhiệt độ trong cuộn dây luôn duy trì ở mức cao hơn bên ngoài, giúp hơi ẩm được loại bỏ nhanh chóng.
Nếu không có nguồn sấy chuyên dụng chúng ta có thể vận dụng một trong các biện pháp sau :
- Nguồn sấy là máy hàn điện hồ quang có nhiều cấp điều chỉnh
- Thay đổi cách đấu các cuộn dây nối tiếp hay song song để thay đổi dòng điện sấy
Thay đổi cách đấu nối tiếp hoặc song song giữa các thiết bị có thể điều chỉnh dòng sấy Phương pháp này chỉ áp dụng khi sấy nhiều thiết bị cùng lúc với công suất tương đương.
Để duy trì nhiệt độ sấy hiệu quả, cần điều chỉnh thời gian sấy phù hợp Nếu dòng điện sấy quá lớn, có thể thực hiện sấy ngắn hạn bằng cách tạm ngừng dòng điện Tuy nhiên, phương pháp này có thể làm tăng nhanh nhiệt độ dây quấn, dẫn đến nguy cơ hỏng cách điện vòng dây.
- Bước 1 Vệ sinh máy biến áp bằng dầu rửa điện AT 3200
- Bước 2 Sấy nóng bằng dòng điện ngắn mạch
- Bước 3 Tẩm sơn cách điện
- Bước 4 Sấy khô bằng dòng điện ngắn mạch
- Bước 5 Sơn phủ và vệ sinh sạch
- Bước 6 Kiểm tra cách điện
2.2 Phương pháp và quy trình sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài
* Phương pháp sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài
Nguồn nhiệt bên ngoài xuất hiện dưới nhiều hình thức, bao gồm bộ đốt chạy dầu, dây điện trở, bóng đèn sợi đốt, cũng như nhiệt thải từ các nhà máy nhiệt điện và nhà máy xi măng Bất kỳ nguồn nhiệt nào cũng có thể được xem xét trong bối cảnh này.
Hiện nay, nhiều nhà máy áp dụng phương pháp xây dựng buồng sấy kín bằng gạch chịu lửa Bên trong các bức tường, rãnh được thiết kế để đặt dây điện trở Việc cấp nguồn điện cho dây điện trở và điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả sấy.
Phương pháp này có hiệu quả thấp do quá trình sấy nóng dây quấn diễn ra từ ngoài vào trong, khiến hơi ẩm khó thoát ra ngoài do dòng hơi ẩm ngược chiều với dòng nhiệt Để đạt hiệu quả tốt, yêu cầu khí nóng phải sạch, không chứa bụi bẩn và hóa chất.
* Quy trình sấy bằng nguồn nhiệt
- Bước 1 Vệ sinh máy biến áp bằng dầu rửa điện AT 3200
- Bước 2 Sấy nóng bằng nguồn nhiệt ngoài
- Bước 3 Tẩm sơn cách nhiệt
- Bước 4 Sấy khô bằng nguồn nhiệt bên ngoài
- Bước 5 Sơn phủ và vệ sinh ngoài
- Bước 6 Kiểm tra cách điện
3 Tẩm sấy máy biến áp
Máy biến áp sử dụng trong điện dân dụng thường có công suất nhỏ, dưới 10 KVA, và thường được tẩm sấy bằng nguồn nhiệt bên ngoài Đối với máy biến áp có công suất lớn hơn 1 KVA, buồng sấy dưới 1 KVA có thể sử dụng bóng đèn sợi đốt làm nguồn sấy Điều kiện tiêu chuẩn trong công tác tẩm sấy bao gồm nhiệt độ sấy khoảng 110°C ± 10, nhiệt độ của thiết bị khi tẩm sơn cách điện từ 50°C đến 60°C, và nhiệt độ để sơn phủ từ 20°C đến 30°C Khi tẩm véc ni (sơn cách điện), nhiệt độ của sơn tẩm khoảng 80°C Trong suốt quá trình sấy, cần thường xuyên theo dõi điện trở cách điện của cuộn dây.
* Thực hiện quy trình tẩm sấy:
Bước 1 Vệ sinh sơ qua máy biến áp làm giảm lượng bụi hay dầu bám vào máy biến áp
Sử dụng dầu rửa điện AT 3200 để làm sạch máy biến áp bằng cách phun dầu áp lực khí nén vào thiết bị Phương pháp này giúp dầu thẩm thấu sâu vào các lớp dây, loại bỏ bụi bẩn bên trong Sau khi rửa, để máy biến áp tự khô.
Bước 2 Sấy nóng bằng nguồn nhiệt
- Chọn nguồn nhiệt để sấy nóng
Để sấy hiệu quả, máy biến áp cần được tiếp xúc với nguồn nhiệt, với nhiệt độ tăng dần từ 40°C mỗi giờ cho đến khi đạt được nhiệt độ sấy tối ưu là 110°C ± 10 Thời gian sấy sẽ phụ thuộc vào công suất của biến áp, dao động trong khoảng từ 16 đến 24 giờ.
Trong quá trình sấy, cần thường xuyên theo dõi điện trở cách điện của máy và nhiệt độ cuộn dây Để kiểm tra cách điện của cuộn dây, sử dụng đồng hồ mê gô mét Lưu ý cách lựa chọn đồng hồ phù hợp để đảm bảo hiệu quả kiểm tra.
+ Chọn loại 500V để đo cách điện các máy có Udm ≤ 500V
+ Chọn loại 1000V để đo cách điện các máy có Udm ≤1000V
+ Chọn loại 2500V để đo cách điện các máy có Udm > 1000V
LẮP LÕI THÉP VÀ VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP Ở CÁC CHẾ ĐỘ
Quy trình lắp lõi thép vào cuộn dây
Sau khi hoàn tất quá trình tẩm sấy cuộn dây máy biến áp, bước tiếp theo là lắp ghép các lá thép vào cuộn dây đã thi công Trong quá trình lắp ghép, cần lưu ý một số yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của máy biến áp.
- Ghép hết toàn bộ các lá thép chữ E vào cuộn dây, sau đó mới ghép các lá thép chữ I sau
Khi thực hiện ghép chỉ, cần đưa vào từng lá một nếu bề dày mỗi lá thép là 0,5mm Tuy nhiên, nếu bề dày mỗi lá thép chỉ là 0,35mm, có thể ghép hai lá chữ E vào cuộn dây cùng lúc.
Khi ghép lá thép chữ E, cần chèn thêm ở hai đoạn phía đầu gần các mặt ra dây, nơi có hai lá E được nhập chung Các vị trí này cho phép chèn thêm các lá thép chữ E sau cùng khi không còn khả năng ép sát lõi thép để đưa các lá thép E vào cuộn dây.
Sau khi hoàn tất việc ghép lá thép chữ E, chúng ta cần chèn các lá thép I vào những vị trí trống Số lượng lá thép chữ I chèn vào mỗi vị trí phải tương đương với số lượng lá thép chữ E hiện có tại vị trí đó.
Hình 8.1: Phương pháp ghép lá thép và cuộn dây quấn
Sau khi ghép các lá thép chữ E và I vào cuộn dây, chúng ta cần dùng búa để dồn sát các lá thép lại với nhau, nhằm giảm khe hở không khí Để thực hiện điều này, toàn bộ biến áp nên được đặt trên một tấm gỗ phẳng, và lực tác động lên lõi thép phải qua lớp gỗ trung gian, tránh tác động trực tiếp lên lõi thép Trong quá trình dồn sát các lá thép, cần thay đổi mặt tác dụng lực để đảm bảo hiệu quả.
Sau khi hoàn tất việc ghép lõi thép vào cuộn dây, cần sử dụng ohm kế để kiểm tra cách điện giữa cuộn dây và lõi thép, cũng như giữa các bộ dây với nhau Đồng thời, cần xác minh tính liên lạc giữa các vòng dây trong từng bộ dây quấn.
- Cấp nguồn điện vào dây quấn sơ cấp, đo dòng điện không tải và kiểm tra điện áp ra trên thứ cấp, kiểm tra lại tỉ số biến áp.
Vận hành máy biến áp
2.1 Vận hành máy biến áp ở chế độ không tải
Để đo điện áp U1 cấp cho cuộn sơ cấp, hãy sử dụng đồng hồ vạn năng và điều chỉnh về nấc đo có giá trị lớn hơn giá trị ước đoán Sau đó, đặt hai đầu que đo tại hai điểm L và N phía sau AT.
- Tiến hành theo phương pháp trên, ta có U2 của cuộn thứ cấp
- Sử dụng đồng hồ ampe kìm cầm tay, thao tác như phương pháp đo trên, kẹp vào đường dây và tại điểm phía sau L của AT thì đo được I0
→ Từ các giá trị đo được, chúng ta tính được các đại lượng sau:
- Tỷ số máy biến áp 1
- So sánh giá trị I0 với lý thuyết, I0 = (5÷10)% dòng điện định mức
2.2 Vận hành máy biến áp ở chế độ có tải
Chúng ta thực hiện quá trình đóng tải máy biến áp theo trình tự 25%, 50%, 75% và 100% tải Tại mỗi mức tải, cần kiểm tra dòng điện I1, I2 và điện áp U2 Dễ nhận thấy rằng dòng điện tăng lên đạt đến giá trị định mức I2đm, trong khi điện áp giảm xuống còn U2đm Điều này dẫn đến sự thay đổi trong hiệu suất của máy biến áp, thường có xu hướng giảm khi tải tăng.
→ Khi kiểm tra với giá trị tải định mức, thì U2 không được nhỏ hơn U2đm và dòng I2 không được lớn hơn I2đm (theo công thức 2.12)
Khi máy biến áp hoạt động dưới tải, nhiệt độ t 0 sẽ tăng dần đến mức cho phép và ổn định tại đó Việc tiếp tục tăng nhiệt độ có thể dẫn đến tình trạng quá tải hoặc do lắp ghép mạch từ không đạt yêu cầu.
Khi máy biến áp phát ra tiếng kêu, cần kiểm tra đai gông lõi thép và xem xét điện áp có bị tăng quá mức hay không Điều này có thể dẫn đến hiện tượng mạch từ bị bão hòa, từ thông tản gia tăng, gây ra tiếng kêu Ngoài ra, cũng nên kiểm tra các mối ghép giữa trụ và gông mạch từ để đảm bảo không bị hở.
* Thực hiện kiểm tra thông số của máy biến áp: Chúng ta thực hiện kiểm tra thông số máy biến áp theo quy trình sau:
Bước 1: Công tác chuẩn bị thiết bị, vật tư
- Thực hiện công tác bảo hộ an toàn lao động như đã trình bày
- Chuẩn bị máy biến áp
- Dụng cụ đo cầm tay và dụng cụ nghề điện
Bước 2: Giáo viên làm mẫu cho sinh viên theo phương pháp đã trình bày ở trên
Bước 3: Chia sinh viên thành nhóm hai người để thực hiện theo quy trình mà giáo viên đã hướng dẫn Giáo viên sẽ giám sát, uốn nắn và chỉ dẫn kịp thời, đồng thời đánh giá quy trình thực hiện thao tác Cần chú ý đến phương pháp đo và cách đọc kết quả đo của sinh viên để đảm bảo tính chính xác Hơn nữa, việc trang bị kỹ năng an toàn điện trong thao tác là rất quan trọng.
- Tính được tỉ số máy biến áp
- Thông qua giá trị I0 so sánh để rút ra kết luận
- Thông qua thông số tải định mức I2đm, U2đm, rút ra kết luận
→ Nhận xét ưu khuyết điểm của từng sinh viên
- Vệ sinh công nghiệp và bảo trì dụng cụ, thiết bị.
Các dạng sai hỏng thường gặp trong quá trình lắp lõi thép
3.1 Điện trở cách điện không đảm bảo
- Hiện tượng: Khi máy biến áp làm việc có điện rò ra vỏ máy Đo điện trở cách điện máy biến áp không đảm bảo
Quá trình lồng lõi thép vào bộ dây quấn không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật có thể gây xước cách điện của dây quấn, dẫn đến hiện tượng rò điện ra vỏ máy.
Để đảm bảo an toàn trong quá trình lồng lõi thép, cần thực hiện cẩn thận và chính xác, tránh làm hỏng cách điện của dây điện Trước khi đưa máy biến áp vào vận hành, việc đo kiểm tra cách điện là rất quan trọng.
3.2 Lõi thép máy biến áp ghép không chặt
- Hiện tượng: Máy biến áp rung, phát ra tiếng kêu khi vận hành
Lá thép có thể bị cũ và cong vênh, dẫn đến quá trình ghép không đều và không chặt Nếu không có đai ốc giữ chặt lõi thép, lõi thép sẽ trở nên lỏng lẻo.
Để phòng tránh sự cong vênh của lõi thép, cần lựa chọn các lá thép mới và phẳng Quá trình ghép các lá thép nên được thực hiện theo phương pháp xen kẽ và ghép chặt, sử dụng đai ốc để đảm bảo sự chắc chắn cho các lá thép.
XÁC ĐỊNH CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP
Xác định hư hỏng của máy biến áp
Công việc chính của thợ sửa chữa điện là phát hiện và xác định nguyên nhân hư hỏng của máy biến áp để tiến hành sửa chữa Phương pháp chung bao gồm việc quan sát tổng thể để nhận diện các hư hỏng ban đầu, sau đó sử dụng thiết bị và đồng hồ đo để kiểm tra và xác minh các phán đoán về tình trạng hư hỏng.
Máy biến áp làm việc không bình thường do các nguyên nhân sau :
- Bị chập mạch một số vòng dây, máy nóng, điện áp ra không đủ
- Chạm mát (nếu vỏ không nối đất)
- Đứt dây, đứt cầu chì…
Các hư hỏng liên quan đến dây quấn và cách điện của máy biến áp được phân loại vào nhóm hư hỏng điện, trong khi các hư hỏng liên quan đến mạch từ của máy biến áp thuộc nhóm hư hỏng cơ.
Sửa chữa phần điện
2.1 Máy biến áp không làm việc
- Nguyên nhân: Bị đứt cầu chì bảo vệ hoặc đứt các cuộn dây
Để sửa chữa, đầu tiên sử dụng đồng hồ VOM để kiểm tra cầu chì bảo vệ và đo thông mạch của các cuộn dây nhằm xác định vị trí hư hỏng chính xác Nếu cầu chì bị đứt, hãy thay thế bằng cầu chì mới Trong trường hợp dây quấn bị đứt, cần tìm vị trí đứt và nối lại; nếu không thể nối, bạn sẽ phải quấn lại dây quấn.
2.2 Nổ cầu chì bảo vệ
- Nguyên nhân: Ngắn mạch ở đầu vào hoặc đầu ra máy biến áp, ngắn mạch một số vòng dây
Để sửa chữa máy biến áp, bạn cần sử dụng đồng hồ VOM để đo kiểm tra đầu vào và đầu ra Nếu không xác định được vị trí ngắn mạch, bạn sẽ phải quấn lại dây quấn của máy biến áp.
2.3 Máy biến áp làm việc nhưng bị nóng quá mức, có mùi khét
- Nguyên nhân: Quá tải, dây quấn bị chập một số vòng dây
- Cách sửa chữa: Bỏ tải, để máy biến áp nguội rồi cho chạy ở chế độ không tải, quan sát
Nếu máy biến áp gặp hiện tượng phát nóng quá mức, nguyên nhân chính là do bị quá tải Giải pháp là giảm tải hoặc thay thế bằng máy biến áp có công suất lớn hơn.
Nếu hiện tượng phát nóng quá mức vẫn tiếp diễn, cần tháo các cuộn dây để xác định vị trí bị chập và khắc phục Nếu không thể sửa chữa, cần quấn lại dây quấn để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
2.4 Chập chờn lúc hoạt động lúc không
- Nguyên nhân: Do tiếp xúc không tốt ở phích cắm lấy điện vào; Do các đầu nối dây tiếp xúc không tốt
Để sửa chữa, bạn cần quan sát và kiểm tra lại phích cắm cùng các mối nối Sử dụng đồng hồ VOM để đo và xác định chính xác vị trí tiếp xúc kém, từ đó có biện pháp sửa chữa phù hợp.
2.5 Rò điện ra vỏ máy
+ Chạm dây quấn vào lõi thép
+ Đầu dây ra chưa được bọc cách điện hoặc cách điện kém, chạm vỏ hoặc lõi thép
+ Máy quá ẩm rò điện ra lõi thép
Kiểm tra cách điện giữa cuộn dây và vỏ máy, cũng như lõi thép là rất quan trọng Sử dụng đồng hồ đo để xác định chính xác vị trí rò điện nhằm thực hiện sửa chữa kịp thời Nếu không khắc phục được vấn đề, việc quấn lại dây quấn sẽ là giải pháp cần thiết.
+ Kiểm tra lại cách điện các đầu nối dây, bọc cách điện
+ Tẩm sấy lại cách điện bộ dây quấn
2.6 Điện áp ra không đúng
- Nguyên nhân: Do tính toán sai hoặc quấn sai số vòng dây cuộn sơ cấp (hoặc thứ cấp)
- Cách sửa chữa: Dùng đồng hồ đo kiểm tra điện áp đầu ra để xác định độ sai lệch điện áp so với yêu cầu
Nếu điện áp đầu ra vượt quá yêu cầu, bạn có thể tháo máy biến áp và giảm số vòng dây ở cuộn thứ cấp Sau đó, sử dụng đồng hồ để đo lại điện áp đầu ra Nếu điện áp vẫn cao, tiếp tục rút thêm vài vòng dây cho đến khi đạt mức yêu cầu, rồi lắp ráp lại máy biến áp như ban đầu.
Nếu điện áp đầu ra không đạt yêu cầu, cần tháo dây quấn thứ cấp và đếm số vòng dây Sau đó, tính toán lại số vòng dây cần thiết và tiến hành quấn lại dây quấn thứ cấp theo thông số mới đã được xác định.
Sửa chữa phần cơ
3.1 Máy làm việc có tiếng kêu "rè rè"
- Nguyên nhân: Các lá thép ép không chặt:
- Cách sửa chữa: Xiết lại các đai ốc ép chặt các lá thép
3.2 Máy biến áp hoạt động nhưng yếu
+ Lá thép cũ, bị han rỉ, bị cong vênh
+ Ghép lá thép không kĩ, lá thép chữ E và I có khoảng trống lớn
- Cách sửa chữa: Quan sát, kiểm tra để đưa ra biện pháp sửa chữa + Thay thế bằng lõi thép mới
+ Chỉnh lại lõi thép để các lá thép xếp sát nhau.