Đồ Án Thiết Kế Máy Biến Áp cảm ứng 1 pha_Chương II pptx

Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA Trên thực tế có nhiều cách tính tốn dây quấn cho máy biến áp cảm ứng pha, đề tài chúng em xin trình bày thực theo phương pháp tính tốn dây quấn dựa kích thước lõi thép cho trước Đây phương pháp hay có nhiều ưu điểm, trước hết phương pháp phù hợp với khả chúng em Vì dễ dàng thực theo phương pháp lỡi thép sản xuất sẵn, sau mua tính tốn dây quấn theo kích thước sẵn có lõi thép Sau chúng em xin trình bày phương pháp cách thức tính tốn chúng em Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2.1 Đo kích thước chuẩn lõi thép loại E, I Hình 2.1: Kích thước lõi thép tiêu chuấn dạng E I Ký hiệu tên gọi kích thước cảu lõi thép: + a : Bề rộng trụ lõi thép + b : Bề dày cảu lõi thép biến áp + c : Bề rộng cửa sổ lõi thép + h : chiều cao sổ lõi thép ( Chú ý :các kích thước đo tính tốn tính theo đơn vi mm cm) Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Các kích thước a , c h đo trực tiếp thép E I Như đề tài chúng em đo số liệu sau : a= ( cm ) c = 2.4 ( cm ) h = ( cm ) b = ( bề dày thép)*(tổng số thép)  (2.1) b = (cm ) Hình 2.2 : Các kích thước ngồi lõi thép Kích thước tổng quát cảu toàn thép sau ghép sat xác định hình 2.2 Chúng ta tính khối lượng lõi thép biến áp ( dạng tiêu chuẩn) theo hệ thức : Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC W fer = 46,8 a2.b = 46,8 0.42 0,8 = (kg) (2.2) Trong W fer khối lượng cảu lõi thép máy biến áp, với giá trị khối lượng riêng thép 7,8 kg/dm3 W fer tính thep đơn vị kg Sau xác định kích thước máy biến áp ta tính tiết diện trụ lõi thép chữ E Đây tiết diện cho từ thong móc vịng xun qua dây quấn Gọi At tiết diện trụ lõi thép , ta có: At = a.b = = 32 (cm2) (2.3) Trong , đơn vị đo : At (cm2), (a) = (b) = (cm) 2.2 Xác định giá trị Nv ( Số vòng dây quấn để tạo volt sức điện động cảm ứng) Ở phần có hai thao tác sau: + Chọn mật độ từ thông (hay từ cảm) B dùng tính tốn cho lõi thép +Áp dụng cơng thức để tính số vịng dây quấn để tạo volt sức điện động cảm ứng Nv = (2.4) Trong : +Nv số vòng dây quấn để tạo V sức điện động cảm ứng, đơn vị (vòng/volt) +B : mật độ từ thong , đơn vị T +At : tiết diện trụ lõi thép , đơn vị cm Tiêu chuẩn để chọn B: Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC + Với thép kỹ thuật điện có bề dày tiêu chuẩn từ 0.5mm đến 0.35mm, thép thuộc loại tole cán nóng hàm lượng Si từ 2% đến 4% chọn giá trị B từ 1,0 T đến 1,2 T + Với thép kỹ thuật điện có bề dày tiêu chuẩn từ 0.5mm đến 0.35mm, thép thuộc loại tole cán lạnh với hàm lượng Si khoảng 4% ta chọn giá trị B từ 1,4 T đến 1,6 T Ớ đề tài chúng em chọn B = 1,2 T Vậy thay vào công thức 2.4 ta có: Nv = = 1.2 (vịng/ Volt) (2.5) 2.3 Xác định sơ đồ nguyên lý máy biến áp, tính tốn số vịng dây quấn cho cuộn Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MƠN HỌC Hình 2.3 :Sơ đồ ngun lý máy biến áp theo yêu cấu đề tài Theo lý thuyết máy biến áp ( trình bày chương I) số vịng dây quấn cuộn dây máy biến áp xác định theo sức điện động cảm ứng dây sơ cấp thứ cấp Nhưng theo sơ đồ nguyên lý cảu máy biến áp cần thực cuộn sơ cấp có đầu vào có đầu trường hợp ta chọn giá trị điện áp bên sơ cấp để tính, sau tính tiếp giá trị lại ta chọn : U1 = U15 = 220V, U2 = U22 =24 V Với U1 U2 điện áp cuộn sơ cấp thứ cấp ta có: N1 = Nv U1 (2.6) N2 = 1,1 Nv U2 (2.7) Trong : Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC + N1 , N2 số vòng dây quấn sơ cấp thứ cấp + Số 1,1 cơng thức (2.7) có ý nghĩa tỉ số chênh lệch sức điện động dây quấn thứ cấp so với điện áp định mức thứ cấp lúc đầy tải Theo số liệu tính cơng thức (2.5) ta có Nv = 0,8 (vịng/volt), ta thay vào cơng thức (2.6) (2.7) ta có: N1 = 1,2 220 = 264 (vòng) N2 = 1,1 1,2 24 = 32 (vòng) Với 10v cuộn sơ cấp ta cần 10 1,2 = 12 (vịng) Với 12 v cuộn thứ cấp cần 12 1,1 1,2 = 15.84 ( vòng ) = 16 (vịng) Như với bên sơ cấp có mức điện áp vào khác chênh lệch 10 v 12 vịng dây ta lại xuất đầu dây ngồi để lấy điện Ví dụ : Điện áp U11 = 180 V tức phải quấn đến 180 1,2 = 216 vòng Điện áp U12 = 190 V ta quấn thêm 12 vịng Tương tự với cuộn thứ cấp ta phải quấn tất N22 vòng với N22 = 24 1,1 1,2 = 31,84 vòng ( lấy 32 vòng) Để lấy điện áp lấy điện áp 12 V ta lấy vịng thứ 16 2.4 Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số lấp tính tốn, đường kính dây quấn sơ cấp thứ cấp 2.4.1 Chọn mật độ dòng điện J Mật độ dòng điện J phụ thuộc vào thong số sau : cấp cách điện chịu nhiệt vật liệu làm dây biến áp, chế độ làm việc máy biến áp lien tục , ngắn hạn hay lặp lại hay ngắn hặn không lặp lại… kiểu thơng gió tản nhiệt cho máy biến áp Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MƠN HỌC Muốn chọn mật độ dịng điện xác cần tham khảo số tiêu chuẩn mật độ dòng điện đề tài chúng em chọn giá trị J=4.5A/mm2 để tính tốn thực đề tài 2.4.2 Tính chọn hệ số lấp đầy Kld a , Tính tốn giá trị diện tích cửa sổ lõi thép Gọi Acs diện tích cửa sổ lõi thép, ta có hệ thức tính Acs sau: Acs = c.h (2.8) Trong : (Acs ) = (mm2) ; (c) = (h) = (mm) Với thép tiêu chuẩn ta có quan hệ kích thước với kích thước cửa sổ lõi thép sau : C= ;h= ( 2.9) Như có cơng thức : Acs = 0.75 a2 = 0.75 (402) = 1200 (mm 2) (2.10) Gọi Kld hệ số lấp đầy cửa sổ lõi thép, ta có cơng thức : Kld = (2.11) Đối với phương pháp tính ta chọn Kld khoảng từ 0.36 đến 0.46 hợp lý Ở chúng em chọn Kld = 0.46 làm kết tính tốn cho mục sau Sau quay lại để tính , kiểm tra lại Kld sau 2.4.3 Ước lượng hiệu suất η Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Gọi η hiệu suất máy biến áp, theo ý thuyết máy biến áp pha, định nghĩa hiệu suất máy biến áp theo công thức: = (2.12) η= (2.13) Trong trường hợp tải có tính điện cảm, đồng thời xem tổn hao thép bé, điện kháng tản từ biến áp khơng cao; lúc giá trị hệ số cơng suất tải hệ số cơng suất phía sơ cấp xem gần Trong trường hợp , cách gần viết sau: η= = (2.14) Ta chọn η = 90% ( = 0,9) Trong : S1 S2 công suất biểu kiến cung cấp vào phía cấp thứ cấp, áp dụng cơng thức (2.14) xác định tỷ số giá trị dòng điện qua dây quấn sơ cấp thứ cấp theo công thức = η (2.15) Với giá trị mật độ dòng điện J = 4,5 A/mm2 chọn cơng đoạn tính tốn trên, có tỷ số tiết diện dây quấn sơ cấp thứ cấp từ công thức (2.15) theo lý thuyết ta có: Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử S= ĐỒ ÁN MÔN HỌC = (2.16) Gọi S1 S2 tiết diện dây quấn sơ cấp thứ cấp, suy : = =η = ( )2 (2.17) Tóm lại ta có quan hệ sau : = (2.18) Trong : d1 d2 đường kính dây trần phía sơ cấp thứ cấp Với dây quấn sơ cấp thứ cấp dây điện từ tiết diện trịn tráng men, đường kính dây có tính lớp men bọc đường kính dây trần có quan hệ với sau: dcd (mm) = d (mm) + 0.05(mm) (2.19) Từ công thức ta có cơng thức tính lại hệ số lấp đầy sau : Kld = (2.20)  N1 Scd1 + N2 Scd2 = Kld Acs (2.21) 2.4.4 Tính tốn đường kính dây quấn Theo kết chọn lựa khâu ta có : = 0,9 ; Kld = 0.46 Thay vào công thức (2.15) ta có: Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử = η ĐỒ ÁN MÔN HỌC = 0,9 = 8.25 Tỷ lệ tiết diện dây quấn cuộn thứ cấp so với sơ cấp theo công thưc (2.17) ta có : = Từ ta có : = 8.25 8.25  8.25 (2.22) Tỷ lệ đường kính cuộn thứ cấp so với sơ cấp theo công thức (2.18) ta có: = = = 2.87 Từ cơng thức (2.21) ( 2.22 ) ta có hệ phương trình :  Với tiết diện tròn dây quấn ta ó đường kính dây sơ cấp thứ cấp : Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử d1cd = ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1,128 d2cd = = 1,128 1,128 = 1.128 =1.22 mm = 3,406 (mm)  Trên thực tế ta chọn kích thước dây cho máy biến áp là: d1 = 1,2 (mm) ; d2 = 3,5 (mm) 2.4.5 Kiểm tra lại hệ số lấp đầy (Kld) Ta có công thức : Kld = Lúc ta chọn đường kính dây cuộn sơ cấp thứ cấp sau: + Với cuộn sơ cấp : d1/ d1cd = 1,2 (mm)/ 1,204(mm) Tiết diện thực dây sơ cấp : S1cd = (1,2)2 1(mm2 ) + Với cuộn thứ cấp : d2 / d2cd = 3.4(mm)/ 3,404 (mm) Tiết diện thực : S2cd = (3,404)2 = 8.95 (mm2) Vậy ta có : Kld = = = 0,458 (thỏa mãn) 2.5 Ước lượng công suất biểu kiến nhận phía thứ cấp máy biến áp Theo yêu cầu đề tài S2 = 1100 (VA)  I2dm = = = 45.83 (A) Theo tính tốn : Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng Trường SPKT Hưng Yên Khoa: Điện - Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC I1 = J (d1)2 = 4,5 (1)2 = 3,53 (A) I2 = J (d2)2 = 4,5 3,52 = 44(A) Công suất biểu kiến cảu máy biến áp S1 = U1.I1 = 220 3,53 = 1216 (VA) S2 = U2.I2 = 24 44 = 1056 (VA) Giáo Viên Hướng Dẫn Nguyễn Đình Hùng Nhóm Thực Hiện : Đặng Văn Dũng Phạm Văn Dũng Khoa Văn Dũng ... Yên Khoa: Điện - Điện Tử d1cd = ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1, 128 d2cd = = 1, 128 1, 128 = 1. 128 =1. 22 mm = 3,406 (mm)  Trên thực tế ta chọn kích thước dây cho máy biến áp là: d1 = 1, 2 (mm) ; d2 = 3,5 (mm)... (2.6) (2.7) ta có: N1 = 1, 2 220 = 264 (vịng) N2 = 1, 1 1, 2 24 = 32 (vòng) Với 10 v cuộn sơ cấp ta cần 10 1, 2 = 12 (vòng) Với 12 v cuộn thứ cấp cần 12 1, 1 1, 2 = 15 .84 ( vòng ) = 16 (vòng) Như với... Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Gọi η hiệu suất máy biến áp, theo ý thuyết máy biến áp pha, định nghĩa hiệu suất máy biến áp theo công thức: = (2 .12 ) η= (2 .13 ) Trong trường hợp tải có tính điện cảm, đồng