Tính toán dây quấn biến áp 1 pha

Tính toán dây quấn biến áp 1 pha

BIEN-AP_1_PHA 1.1 YÊU CẦU THUC HIEN :

+ Sinh viên dựa trên kích thước lồi thép đang có sẵn và sơ đồ nguyên lý của

biến úp một pho yêu cầu thực hiện; tính toón số liệu dây quốn biến dp

» Số liệu tính toán dây quốn phổi đổy đủ các thông số squ: Số vòng dôy quốn (phía sơ cốp vò thứ cốp); đường kính dôy quốn (dôy trồn) và đường kính dôy tính đến lớp men (émoil) cách điện bọc xung quonh Khối lượng dây quốn +» Kiểm tra điều kiện lốp đổy; và ước tính số vòng một lớp và số lớp trước khi

thi công

1.2.MỤC ĐÍCH : Bòi thực tập 1 giúp sinh viên nắm vững cóc vốn đề squ:

“ Áp dụng phương phap tính toán dây quốn biến úp theo lý thuyết vào một Idi

thép biến áp cho trước

+ Giúp sinh viên hiểu rõ ý nghĩa của các thông số tính toón nêu trong ly thuyết như : hệ số lốp đầy, số vòng một lớp vò số lớp

“ Dua vdo thông số tính toón theo lý thuyết cho dây quốn, chúng †œ thực hiện

việc bố trí các đầu ra dôy biến áp đúng tiêu chuẩn nhưng tạo được nét mỹ thuột cho bộ dôy biến úp

1.3.NỘI DUNG THỰC TẬP :

Qué trình thực tộp tiến hành theo các bước như sou:

BƯỚC 1 : Đo các kích thước tiêu chuẩn của lá thép E,L

Khi sử dụng lỏi thép E, I; sinh viên cần đo các kích thước sdu (xem hình 1.1) nếu sử dụng lớ thép E, I đúng tiêu chuẩn

HÌNH 1.1: Các kích thước cơ bản củo lỏi thép dạng E,L

ý hiệu và tên goi cdc kich thuéc co ban cia Idi thép:

+ a: Bé rộng trụ giữa củo lỏi thép

s+b: Bề dồy của lỏi thép biến óp

3+ c: bề rộng cửa sổ lỏi thép

+h: bề cao cửa sổ lỏi thép

Các kích thước này khi đo tính theo đơn vị (mm) hay (cm)

Ÿ:

> Cúc kích thước œ, c và h được đo trực tiếp trên một lớ thép E, I

> Dụng cụ đo là thước kẹp (sơi số 1/50 mm)

> Riêng kích thước b được xúc định gión tiếp bằng cách đo xúc định bề dây

của mỗi lá thép E, I ; sau đó đếm tổng số ló thép E và tổng số lớ thép I Từ đó tính

ra bề dồy lồi thép biến áp bằng cach dp dung quan hé sau:

CH

b = (Bê dây 116 thép)x(Téng sé IG thép) (1.1)

>_ Với lá thép kỹ thuột điện liêu chuẩn thuộc dạng tôle cán nóng hoy cón lạnh

vộn hành tại tần số f = 50Hz, bề dồy tiêu chuổn của ló thép thường thuộc một trong hai cé sau : 0,5 mm ; hay 0,35 mm

> Kích thước tổng quót của toàn bộ lú thép squ khi ghép sót được xóc định theo hình 1.2 Chúng fa có thé tính khối lượng lỏi thép biến ớp (dạng liêu chuẩn)

theo quan hé (1.2)

Gọi W;« là khối lượng của lỗi thép biến áp, với gió trị khối lượng riêng củo lỏi thép là 7,8 kg/dm ; khi biết được cóc kích thước cơ bản a, vò b chúng ta

có quan hé sau:

Wye = 46,8.47.6) (1.2)

xóc định như sou:

(Weer) = (Kg) ; (a) = (b) = (dm)

HÌNH 1.2: Các kích thước ngoòi của lồi thép

+ Sau khi xéc định các kích thước lỏi thép, chúng †œ tính tiết diện trụ giữa của lỏi thép chữ E Đôy chính lò tiết diện cho từ thông chính móc vòng xuyên qua

các bộ dôy quốn

Goi At : tiết diện trụ giữa lồi thép, ta có:

Trong đó; đơn vị đo : (A) = ( cm?) ; (a) = (b) = (cm).

BƯỚC 2 : Xác định giá trị n (số vòng dây quấn tao ra 1 volt sức điện động cảm ứng)

"Trong bước nòy chúng tơ thực hiện hơi thao tac:

3+ Chọn một độ từ thông (hoy từ cảm) B dùng tính toán cho lồi thép

3+ Áp dụng công thức tính sức điện động tạo rd trong dây quốn biến áp để

tính số vòng tao ra 1 V sức điện động cảm ứng (xem quen hệ 1.4)

45

",==— h q4) 1.4)

"Trong đó, đơn vị đo được xóc định như sou:

(n) = (vòng/voli) ; (B) = (1) ; (Ar) = (em?)

CHU Y:

> V6iIG thép ky thudt dién cé bé déy tiéu chudn 0,5mm dén 0,35 mm; I4 thép

thuộc dang tôle cán nóng va ham lugng Silic từ 2% dén 4%; chung ta chon gió trị môi độ từ thông B = 1T đến B = 1,2T (hàm lượng Silic thốp, từ cảm B chọn thốp) Lá

thép kỹ thuột điện thuộc dạng dẫn từ đẳng hướng

> Với lá thép kỹ thuột điện có bề dồy liêu chuẩn 0,8mm đến 0,35 mm; lú thép

thuộc dọng tôle lạnh và hàm lượng Silic khoảng 4%; gió trị một độ từ thông nằm trong phạm vi B = 1,4T đến B = 1,6T Đôy là dạng lớ thép dẫn từ định hướng.Với dang Id thép nòy mach tii dude cau tao theo hình dạng đặc biệt : hình xuyến

và không thuộc dạng E, I

BƯỚC 3 : Xác định sơ đổ nguyên lý của máy biến áp ; tính toán số vòng dây quấn

"Theo lý thuyết số vòng dôy quốn của cúc cuộn dôy móy biến óp được xúc định theo sức điện động cảm ứng trong cóc bộ dôy sơ vò thứ cốp (xem lợi Lý thuyết Máy biến úp); Trong khi đó theo sơ đồ nguyên lý móy biến úp cồn thực hiện, chúng ta chỉ có được cóc thông số điện áp định mức của các bộ dôy

Gọi U¡ ; U; lân lượt là các điện úp của dây quốn sơ vò thứ cốp biến ap, chúng td có thể tính toán số vòng dây quốn biến áp theo quơn hệ (1.5) và (1.6) khi thực hiện thi công

Neng] as)

a6

Trong đó:

N¡, N¿ lồn lượt lò số vòng dôy quốn sơ cốp, và thứ cếp của biến úp 3+ Trong quan hệ (1.6) khoảng gió trị ( 1,05 : 1,1) dude xem lờ tỉ số chênh lệch giửa sức điện đông tơi dây quốn thứ cốp so với điện ớp định mức tại thd cap lac day tdi

CHÚ Ý: Trong các bài toán tính chính xóc tỉ số chênh lệch này được xdc dinh theo các bảng số thống kê chọn trước Tỉ số này phụ thuộc vào cấp công suất của biến úp.

BƯỚC 4 : Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số lấp đầy tính toán đường kính dây quấn sơ và thứ cấp

"Trong bước 4, chúng to tiến hành tuần tự các công đoạn tinh todn sau:

+ Chon mat độ dòng điện J qua dôy quốn móy biến dp Gid tri mat dé

dòng điên theo lý thuyết thiết kế phụ thuộc vào các thông số squ : Cếốp cách điện chịu nhiệt của vột liệu dùng thi công bô day biến ớp, chế độ làm việc máy biến

áp liên tục, ngắn hơn lặp lại hay ngắn hơn không lặp lợi ; kiệu thông gió giỏi nhiệt cho dây quốn biến dp

Muốn chon gid tri mệt độ dòng chính xóc, chúng †qa cần tham khỏo các bồng số tiêu chuổn

"Trong bài thực tập này, chúng †qa chọn một độ dòng cho dây quốn máy

biến áp trong phạm vi : J = 4 A/mm? đến 5 A/mm?

+ Tính toón diện tích của cửa sổ lỏi thép; gọi Acs Id diện tích cửa sổ; chúng

ta có quœn hệ sau:

Trong đó:

(Acs) = (mm?) ; (a) = (b) = (mm)

Wới lớ thép tiêu chuổn, chúng ta có quơn hệ giửa các kích thước cơ bản

g, b với kích thước cửo sổ lỏi thép như sau:

_3a

2 Như vộy, chúng †q có thể xác định dién tich cửa sổ lỏi thép theo quan hệ

khác nhu sau :

a

2

Acs = cs = 0,75.a? 9)

+ Gọi K¿ là hệ số lắp đầy cửa sổ lồi thép; Kig dude dinh nghia nhu sau:

_ Tổng tiết diện dây quan so vàthứcấp

K, = Tiết diện cửa sổ lỏi thép (1.10)

Giá trị này theo thi công được xóc dinh trong pham vi sau : Kiq = 0.36 + 0.46 + Gọi n lò hiệu suốt của móy biến úp; theo lý thuyết móy biến úp, với máy biến úp là dạng một pho, chúng †q định ngĩo hiệu suốt theo quơn hệ sou:

_P; CôngsuấHúc dụngtiêuthụ trêntổi _ U;l,.coso;

_P, Côngsuốttácdụngcungcốpvòosơcốp U,l.coso;

Trong các trường hợp tỏi có tính cảm, đồng thời nếu xem như tổn hao thép rết bé, điện khóng tản từ củo biến áp không coơo; lúc đó gió trị hệ số công suốt tỏi

và hệ số công suốt phía sơ cốp có thể xem như gần bằng nhou

Trong truéng hgp nay, mét cach gan ding ching ta cé thé viét nhu sau:

_P, _ Up-h- cos, - UL _ So

a PR U.l.cosg, UL $y cep)

Trong đó:

$¡ và $; : lần lượt là công suốt biểu kiến cung cếp vòo phía sơ cốp và thứ

cốp Nếu áp dụng quơn hệ (1.12) chúng ta có thể xác định được tỉ số gió trị dòng

điện qua các dêy quốn sơ và thứ cốp, xem quen hệ (1.13)

là _m Ơi eect (1.13)

+ Vi gid tri mat dé déng dién J chon trong cdc céng đoạn tính todn trén,

chúng ta suy ro tỉ số tiếtdiện của dây quốn sơ cếp và thứ cốp từ quan hệ (1.13 ) Theo lý thuyết ta có :

mm:

_J |A/mm?

Gọi s¡ ; s; lò tiết diện dây quốn sơ cốp vò thứ cốp, suy rœ:

§

nc

sh U _\ 4 -(2)

sq ch * U, (n.d? dq,

4

Tóm lại, ta có quơn hệ sau:

l$ ) = TU, hay sy = tụ, (1.14) Trong đó:

dị : d; là đường kính dôy trần phía sơ cốp vò thứ cốp

s4 Với dây quốn sơ vò thứ cốp lò dôy điện từ tiết diện tròn tráng men,

đường kính dôy có tính lớp men bọc vò đường kíng dôy trần quơn hệ với nhau như sau day:

d¿a[mm]= d[mm]+0,05mm_ (1.18) CHỦ Y:

Trong qua trình tính toán biến úp chúng ta cén phân biệt các khói niém sau day:

m Dựa theo cóc gid trị dòng điện tổi qua dây quốn và một độ dòng điện, chúng to xác định được tiết diện dây , và đường kính dôy trồn

m Dựo theo tiết diện dây vò đường kính dây có lớp men boc, ching ta sé xac

định được hệ số lắp đổy cửo sổ lồi thép

Tuy nhiên quơn hệ (1.15) chỉ đúng cho các loại dây điện từ có đường kính

lớn hơn 0,2mm; với đường kính dây nhé hon bề dầy lớp men giãm thốp

4 Trong quó trình tính toón ước lượng thi công, chúng †q có thể tính tỉ số chênh lệch giửo tiết diện dây quốn trồn vò tiết diện dôy quốn khi tính luôn lớp

cach dién theo quan hé (1.16) sau đôy Quan hệ này hoàn toàn chính xóc khi

day quốn tiết diện tròn vò lớp men bọc dây 0.05mm đồng thời đường kính dây

quốn thoy đổi trong phạm vi từ 0,25mm đến 1mm

Sea =(144 +11) (1.16)

Trong đó;

Sca , vò s lần lượt là tiết diện dây quốn có tính lớp men bọc cóch điện vò tiết diện dây trần Ngoòi ra chúng †q chú ý; khi đường kính dôy có gió trị bé tỉ số tiết diện chênh lệch có gió trị lớn

Trong quớ trình tính toón ước lượng sơ bộ, chúng †q có thể lập quơn hệ sau

đôy để loại bỏ ảnh hưởng chênh lệch gió trị giửo s vò sea

Sica 1 U;

+ Phối hợp cúc quơn hệ vừa trình bày: (1.5); (1.6); (1.7); (1.10); (1.14); vò

— N-Siea + Na-S2ez

Trong đó đơn vị đo của cóc tiết diện tính theo (mm?) Chon gid tri Kia = 0,46 chúng ta thònh lập được hệ phương trình sau dùng xócđịnh tiết diện dây quốn sơ

vò thứ cốp (có tính luôn lớp men bọc cóch điện)

Ni.Siea + N.S;ea = Kig-Acs

tà

S2ca = Stca-| 1 — al

Gidi hé théng phuong trinh trén ching ta suy ra : tiết diện dây quốn (có tính

đến bể dầy cách điện) của dôy quốn sơ và thứ cốp; đường kính dây có cách

điện và đường kính dôy trần

(1.19)

CHU Y:

Khi tinh dugic cae gid tri duéng kinh day qudn, ching ta phải chỉnh tròn

số các gió trị tính được theo đúng các kích thước sẵn có, qui định do các nhà sản xuếi

Quá trình chỉnh này phải khéo léo để không làm gia tăng hệ số lếp đây

(đưa đến thực trạng không bỏ lọt bộ dây vào cửa sổ lỏi thép); nhưng cũng không được làm giảm quá thấp gid tri Kis ( tránh tình trạng làm giãm thấp công suất biến đp , không lận dụng kích thước sẵn có của lỏi thép )

BƯỚC 5 : Ước lượng công suất hiểu kiến nhận được phía thứ cấp biến áp

Gi các kết quả tính được trong bước 4, dựa vào gió trị tiết diện dây trần

ở sơ vò thứ cốp, giá trị một độ dòng điện đö chọn, chúng tơ tính dòng điện định

mức qua dôy quốn khi mang đầy tỏi (tổi đúng định mức)

Cðn cứ vào gió trị dòng điện lính được, chúng †q xóc định công suốt biểu kiến cung cốp từ thứ cốp đến tỏi

q2p

BƯỚC 6 : Tính toán số vòng dây quấn một lớp, số lớp của hộ dây quấn sơ và thứ cấp

(1.20)

"Trong quá trình thi công, số vòng môi lớp dây quốn vò số lớp dây quến

thực hiện được trên bộ dôy; phụ thuộc vòo cóc yếu tố sou:

[1 Kích thước vò vột liệu lam khuôn quốn dôy

ñ Bề dầy giếy cóch điện lớp giữa các lớp dây quốn

Tới khuôn quốn dây, chúng ta có thể lựa chọn theo các phương ón sou: [1 PHƯƠNG ÁN DÙNG KHUÔN NHỰA ĐÚC SẴN :

Ching †qa có thể dùng khuôn nhựa đúc sẵn, khi kích thước khuôn tương thích với kích thước lỏi thép Chọn theo phương én nòy, không tốn thời gian làm khuôn, nhưng phổi thực hiện công túc chuẩn bị làm sạch cóc cạnh khuôn nhựa

trước khi quốn dây

TW khổ năng chịu nhiệt của khuôn nhựo không cdo so với các loại vột liệu

các điện khác: bakelile, corton cách điện, giếy presspohn đồng thời để tạo dễ

dang trong quó trình chế tạo bề dầy của khuôn nhựa thường bằng hoy lớn hơn 1mm; như vộy bề cao hiệu dụng dùng rõi dây quốn sẽ nhỏ hơn bề cao cửa sổ lỏi thép làm giöm thốp số vòng dôy quốn bố trí cho mỗi lớp

Điêu cuối cùng cồn quơn tâm khi chọn lựa khuôn là chú ý đến bể dây b

của lỏi thép Gió trị bề dây lỏi thép, xúc định trong quó trình tính toán số vòng

day, sé nhé hon bé day lỏi thép biến úp †hực tế Sự kiện này xöy ra do ba vớ ở cóc cạnh mỗi lớ thép; làm tăng độ dồy của löi thép trong quó trình lắp ghép

(công nghệ dộp lú thép càng chính xóc vò tinh vi lam giãm thốp lớp bơ vớ xuốt

hiện trên các cạnh củ lớ thép)

Tóm lợi trong quá trình thi công, trước khi thi công: chúng †q nên ghép toàn

bộ các lớ thép vào khuôn nhựa để xóc định khổ năng chứa của khuôn Nếu khuôn quóớ rộng so với bề dồy lớ thép, dễ sinh ra hiện tượng rung vò tiếng ồn tồn

số thốp khi biến áp vận hònh Ngược lợi nếu khuôn quó hẹp, chúng †q không thể

ghép hết toàn bộ lú thép vào khuôn, như vộy số liệu tính toón sẽ sơi lệch

Vị trí các cạnh cần

làm sạch trước khi thi cơng quốn dây

: A

Vị trí các cạnh

cơn làm sạch

trước khi thi

cơng quốn dây

Các lá thép E củ lỏi thép Phương phớp ghép lú thép

ghép vào khuơn quốn dây E vào khuơn quốn dây HÌNH 1.3 : Khuơn nhựa dùng quốn dây và phương phdp ghép lỏi thép thử khuơn

Tiong hinh 1.3 ching ta trinh bay hinh

dạng khuơn nhựa, các H›a |h — vị trí cạnh cần làm sạch

trước khi thi cơng, cách

ghép thử lồi thép vịo khuơn nhựg trước khi thi

cơng Kích thước của

khuơn dùng quốn dây được trình bay trong

hình 1.4

HÌNH 1.4: Bề cao hiệu dụng quốn dơy

Khi tính tốn số vịng một lớp dây quốn, bề cao quốn dơy xĩc định theo

kích thước đõ trừ đi bể dầy của khuơn quốn (phổn khuơn che phío trên 2 mặt của

bộ dây) Gọi bể cao dùng quốn dơy lị bề cao hiệu dụng H¡a, ta cĩ:

Hạ¿ =h— 2.(bể dồy khuơn quốn dây) (1.22

[1 PHƯƠNG ÁN GIA CƠNG KHUƠN QUẤN DÂY BẰNG GIẤY CÁCH ĐIÊN :

Khi dùng giốy cách điện làm khuơn quốn dơy biến ap, ta phdi chọn gidy

cách cĩ độ dổy khộng 1mm (nếu khuơn 1 lớp) hoặc 0,5mm (khi thực hiện

khuơn cĩ 2 lớp) Gidy cách điện làm khuơn phải cứng , cĩ độ bền cơ học

LÖI GỖ GIẤY CÁCH ĐIỆN DÙNG LÀM KHUÔN

+ Pit > <t ai ) >it >|

được cốt bỏ

GIẤY CÁCH ĐIỆN DÙNG

LÀM KHUÔN (Squ khi đã cốt bỏ các diện tích không cần thiết)

PHƯƠNG PHÁP GẤP

GIẤY CÁCH ĐIỆN

BỌC QUANH LỎI GỖ

PHƯƠNG PHÁP LỒNG

TẤM CÁCH ĐIỆN _ CHE CẠNH DÂY QUẤN

KHUÔN QUẤN DÂY LÀM

BẰNG GIẤY CÁCH ĐIỆN

THỰC HIỆN HOÀN CHỈNH J

HÌNH 1.5 : Phương phóp thực hiện khuôn quốn dôy bằng giốy cách điện

Trong hình 1.5 trình bòy trình tự thực hiện khuôn quốn dây làm bằng giốy cách điện Với phương phúp làm khuôn quốn dây bằng giốếy cách điện; khi thực

hiện chúng †q cần chú ý đến các đặc điểm squ:

3 Löi gỗ phải có kích thước quơn hệ với kích thước lỏi thép như sau:

R1 Kích thước d' löi gỗ hơi lớn hơn kích thước a cia Id thép khodng 0,5 mm R1 Kích thước b' löi gỗ lớn hơn kích thước toàn bộ cóc lé thép E ghép sót lợi; kích thước này lớn hơn kích thước b dùng fính toón tiết diện löi thép

[1 Kích thước h của lõi gỗ bằng độ cao h của cửa sổ lõi thép

+ Bề rộng của tấm giốy cách điện dùng làm “tơi” của khuôn quếy dây

dùng che các cạnh dôy quốn chống xôy xót với lú thép trong quó trình lắp ghép

phỏi có bề rộng bằng với bề rộng c của cửa sổ löi thép

Phdi dùng keo dón lớp giốy gốp mí của khuôn quốn dôy Lớp gốp mí luôn nằm phía cónh q của löi thép

s Dùng kéo dón định vị các tấm giốy cách điện (“tai “ của khuôn quốn)

vòo khuôn quốn dôy

+ Squ khi thực hiện; chờ cho các lớp keo dan khô hẳn, cho lõi gỗ thoót

khỏi khuôn giấy và dùng ló thép E ướm kiểm tra lợi điều kiện bỏ lọt lú thép E vào

khuôn quốn dôy Nếu cồn thiết dùng kéo tỉa định hình những vị trí dư thừa Sau khi

cho lú thép E vào khuôn kiểm tra độ cao của khuôn phổi bằng hoy hơi thốp hơn

bề cao h của cửa sổ löi thép (xem hình 1.6)

HƯỚNG TÁC ĐỘNG THOÁT LOI GỖ KHỔI

KHUON QUAN DAY

HINH 1.6: Thodt Idi g6 va udm thi Id thép E vdo khu6én quén day