Khảo sát optix P46 và p52 part3 ppt

Luận văn tốt nghiệp Trang 23 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm V CB = 0V Khi I ra = 0mA ; U ra = 10V. 2N1011 có điện áp phân cực: V EB = 0V V EC = 34.1V V CB = -34.2V 2N1305 có điện áp phân cực: V EB = 0.1V V EC = 0.3V V CB = -0.1V Khi I ra = 0mA ; U ra = 26.7V. 2N1011 có điện áp phân cực: V EB = 0V V EC = 17.3V V CB = -17.3V 2N1305 có điện áp phân cực: V EB = 0.1V V EC = 0.4V V CB = -0.3V  Khảo sát nguồn dòng: Khi I ra = 9.1mA ; U ra = 5.34V. 2N1011 có điện áp phân cực: V EB = 0V V EC = 38.9V V CB = -38.9V 2N1305 có điện áp phân cực: V EB = 0.1V V EC = 0.2V V CB = 0V Khi I ra =50 mA ; U ra = 5.34V. 2N1011 có điện áp phân cực: V EB = 0V V EC = 39V V CB = -39V 2N1305 có điện áp phân cực: V EB = 0.1V V EC = 0.2V V CB = 0V Khi I ra = 155mA ; U ra = 5.34V. Luận văn tốt nghiệp Trang 24 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm 2N1011 có điện áp phân cực: V EB = 0V V EC = 39V V CB = -39V 2N1305 có điện áp phân cực: V EB = 0.1V V EC = 0.1V V CB = 0V Các giá trò đo được dựa trên bộ nguồn tại phòng thực tập đo lường . Luận văn tốt nghiệp Trang 25 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 26 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm PHẦN B THIẾT KẾ & TÍNH TOÁN CHƯƠNG I LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP I. Nguyên lý làm việc của máy biến áp: Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp. Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộn dây được quấn trên lõi sắt mạch từ cột. Cuọân dây N 1 mắc nối tiếp với nguồn điện vào và được gọi là cuộn sơ cấp, cuộn N 2 , lấy điện áp ra gọi là cuộn thứ cấp. Hình 7. Nguyên tắc làm việc máy biến áp. Khi cuộn dây thứ cấp N 2 để hở, dòng điện sơ cấp N 1 , tạo ra sức điện động F 0 gây từ thông lưu thông trong mạch từ qua hai cuộn dây N 1 và N 2 , làm phát sinh các sức điện động E 1 và E 2 trong 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khi nối cuộn thứ cấp N 2 với phụ tải thì dòng điện thứ cấp I 2 xuất hiện. Phụ tải càng tăng, dòng I 2 càng tăng làm dòng I 1 tăng theo tương ứng để giữ ổn đònh từ thông không đổi. Đó là nguyên lý làm việc của máy biến áp. Nếu U 2 >U 1 : máy biến áp tăng áp U 2 <U 1 : máy biến áp hạ áp. II. Các công thức cơ bản về máy biến áp: - Khi máy biến áp không tải, N 2 chưa có tải, I 0 = 0 I 1 U 2 U 2 I 2 E 1 E 2 m  U 1 Luận văn tốt nghiệp Trang 27 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm U 1 = E 1 +R 1 I 1 +X 1 I 1 = E 1 +R 1 I 0 +X 1 I 0 = E 1 Do I 0 =0,04÷0,1I đm nên U 1 =E 1. -Khi máy biến áp có tải I 2 >0: U 1 = E 1 +R 1 I 1 +X 1 I 1 với U 1 >E 2 U 2 = E 2 -R 2 I 2 -X 2 I 2 với U 2 <E 2 Các sức ứng điện động E 1 ,E 2 sinh ra trong các cuộn sơ cấp và thứ cấp được xác đònh như sau: e= -N* dt td N dt d m  sin * 1    e 1 = tN m  cos*** 1  Vậy ta có: 22 11 ***44,4 ***44,4 NfE NfE   trong đó, điện lưới số tần là f với f 2 thép lõi trong ra sinh thông từ :    *Tỷ số biến áp:Tỷ số giữa điện áp U 1 và điện áp U 2 , ta có: 2 1 2 1 2 1 U U N N E E k u  Muốn xác đònh tỷ số biến áp K u nên đo khi máy biến áp vận hành không tải. *Tỷ số biến dòng: u I kU U N N E E k 1 1 2 1 2 1 2  III. Phân loại máy biến áp: Có nhiều cơ sở để phân loại máy biến áp, nếu căn cứ vào nguồn cấp điện cho máy biến áp để có thể phân loại máy biến áp một pha với máy biến áp 3 pha. Ở đây, ta chỉ căn cứ vào dây quấn sơ cấp N 1 và thứ cấp N 2 mà phân chia thành hai dạng máy biến áp: Máy biến áp cách ly, có cuộn sơ cấp và thứ cấp biệt lập. Máy biến áp tự ngẫu, có các cuộn sơ cấp và thứ cấp cùng quấn chung một cuộn, do đó chúng có cùng một mạch. Luận văn tốt nghiệp Trang 28 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Hình 8a. Biến áp cách ly Hình 8b. Biến áp tự ngẫu Ưu điểm của máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp cách ly: Khối lượng dây đồng và mạch từ giảm nhiều.  Ở các đoạn chòu tải chung 2 dòng I 1 và I 2 chỉ cần có tiết diện chòu tải hiệu hai dòng điện I 1 vàI 2.  Hiệu suất cao hơn so với máy biến áp cách ly.  Không lưu ý lớp cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khuyết điểm:  Không an toàn, chỉ dùng biến áp tự ngẫu khi tỷ số k u = 0,5 ÷2  Đối với ngành điện tử, máy biến áp tự ngẫu ít được sử dụng vì nguy hiểm cho người sử dụng và gây tiếng ù, nhiễu. VI. Các bước tính toán biến áp một pha công suất nhỏ: Trong tập luận án này, ta chỉ lưu ý đến máy máy biến áp cách ly, vì ở đây, bộ nguồn sử dụng nhiều máy biến áp cách ly hơn với với máy biến áp tự ngẫu (chỉ sử dụng hai bộ Variac). Khi tính toán máy biến áp một pha, công suất nhỏ (dưới 5KVA), ta có thể tạm chia thành các dạng bài toán sau: - Dạng bài toán dựa vào sơ đồ biến áp để xác đònh kích thước lõi thép và số liệu dây quấn (bài toán thuận). - Dạng bài toán ngược là dựa vào kích thước lõi thép ta tính toán số liệu dây quấn biến áp theo một yêu cầu để tận dụng tối đa công suất lõi thép. Các phần chính của máy biến áp là: Lõi thép và dây quấn. 1. Lõi thép: Lõi thép là máy biến áp thường dùng là loại thép được cán mỏng, có chứa hàm lượng silic từ 1%-4%và bề dày từ 0,35mm-0,5mm, nhằm mục đích giảm tổn hao điện năng trong mạch từ do tác dụng bởi dòng điện Fuco và hiện tượng từ trễ làm phát nhiệt. Từ cảm có thể chọn B=1T hoặc 1,2T Luận văn tốt nghiệp Trang 29 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm (hay1000 Gauss hoặc 1200 Gauss). Ngoài ra loại thép có hàm lượng silic 1% ta chọn B=0,7-0,8T. Lõi thép máy biến áp có hai loại hình thông thường đó là hình chữ U-I và chữ E-I, được cán mỏng thành từng tấm. Các mẫu khuôn này được dập khuôn theo một kích thước nhất đònh có trên thò trường. Chất lượng lõi thép được qui đònh bằng hàm lượng silic có trong thép. Nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng máy biến áp, sắt đúng chất lượng sẽ có độ từ cảm lớn, từ thông sinh ra lớn, gây nên từ trường mạnh. Nhờ đó đảm bảo với một số vòng dây quấn sẽ cho sinh ra một điện áp chính xác cao. Thép càng mỏng tổn hao càng ít. Ngoài ra, hai mặt lõi thép còn được tráng một lớp verni rất mỏng nhằm mục đích làm giảm tồn hao năng lượng. Bảng chuẩn của lõi thép chữ E-I: a e c g b a h Hình 9a.E_I Hình 9b. U-I Loại a b C d e f g h 60.50 60 50 10 10 20 30 40 3.5 63.52,5 63 52.5 10.5 10.5 21 31.5 42 3.5 75.62,5 75 62.5 12.5 12.5 25 37.5 50 4.2 84.70 84 70 14 14 28 42 56 4.5 96.80 96 80 16 16 32 48 64 5.5 108.90 108 90 18 18 36 54 72 5.5 126.105 126 105 21 21 42 68 84 6.05 150.125 150 125 25 25 50 75 100 9 180.150 180 150 30 30 60 90 120 9.3 60.80 60 80 10 10 20 60 70 3 60.90 60 90 10 10 20 70 80 3.5 Bảng 1. Luận văn tốt nghiệp Trang 30 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm 2. Dây quấn: Dây quấn có nhiệm vụ tăng giảm điện áp, gồm có cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Dây quấn phải là dây đồng được phân hoặc nhôm có bọc lớp email hoặc coton để cách điện. Các máy biến áp công suất nhỏ dây quấn thường dùng dây tròn có đường kính không quá 3mm. Đối với dây chòu tải ở dòng điện lớn ở máy biến áp công suất lớn dùng dây dẹp, tiết diện vuông hoặc chữ nhật thì lợi hệ số lấp đầy dây hơn. Các bước tính toán như sau: Bước1: Tính chọn lõi thép Lõi thép thông dụng nhất là loại thép có hình dạng E-I. Xác đònh sơ đồ biến áp với đầy đủ các tham số điện áp và dòng điện ở phía thứ cấp và sơ cấp. Từ đó suy ra công suất biểu kiến S 2 ở phía thứ cấp: S 2 =  n 1 U 2i .I 2i (KVA) Bước2: Nếu áp dụng các công thức ước lượng thông thường, từ giá trò S 2 , ta đònh ra tiết diện cần dùng cho lõi thép máy biến áp A t . A t =1,423.K hd . B 2S [cm2]. Với lõi thép dạng U-I thì K hd = 0.75-0.85 Với cách xác đònh này A t = a.b * Khi chọn a = b với A t = a.b, chu vi trung bình của sợi dây nhỏ nhất (so với các kết cấu khác khi chọn a khác b và A t = a.b). Do đó dẫn đến khối lượng dây tốn ít nhất và tổn hao đồng trong biến áp nhỏ nhất, có thể làm tăng hiệu suất biến áp, giảm nhỏ độ giảm áp ở thứ cấp biến áp khi mang tải. Tuy nhiên, khi chọn theo phương pháp này khối lượng lõi thép sẽ tăng lên so với kết cấu khác của lõi thép khi a<b * Khi a<b, khối lượng lõi thép sẽ ít tốn hơn so với lúc chọn a>b và A t =a.b, nhưng khối lượng dây đồng sẽ tốn nhiều hơn, tổn hao đồng trong máy biến áp tăng, hiệu suất có thể giảm và tăng độ giảm áp ở thứ cấp khi mang tải. Trong trường hợp này, để dễ thi công bộ dây ta chỉ nên chọn b = 1,5a là tối đa để tránh cuộn dây bò phình ra ở phần hông khi thi công. * Khi chọn a, b, trò số a có liên quan đến dòng từ hóa lõi thép máy biến áp. Giả sử với lõi thép E-I có kích thước đúng tiêu chuẩn bề dài đừơng sức trung bình là l tb = 6a. Luận văn tốt nghiệp Trang 31 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Theo đònh luật Ampere, khi bỏ qua khe hở không khí trong mạch từ, ta có dòng điện từ hóa như sau: N1. i 10 =H. l tb N1: Tổng số vòng dây quấn sơ cấp. i 10 : Dòng điện từ hóa ở cuộn sơ cấp. H: Cường độ từ trường, tương ứng với giá trò từ cảm B đã xác đònh để tính ra từ thông và số vòng N2 ở sơ cấp. Vậy a càng lớn i 10 càng lớn. Bước3: Xác đònh số vòng dây quấn phía sơ cấp và thứ cấp 1. Xác đònh số vòng tạo ra 1 volt sức điện động cảm ứng: E = 4,44.f.B.A t .N(V) Khi E= 1V thì N= n v Vậy n v = At*B*f*44,4 1 f= [Hz}; B= [T]; A t = [m 2 ];n v = [Vòng/volt] Nếu chọn A t =[cm 2 ] ta có: Nếu chọn B=0,8T ta có n v = t A , 3 56 B= 1T ta có n v = t A 45 B= 1,2T ta có n v = t A , 5 37 Mặc khác n v = At*B*f*44,4 1 Vậy số vòng dây quấn sơ cấp: N 1 =U 1. n v N 1 : tổng số vòng quấn sơ cấp. U 1 : điện áp đònh mức của dây quấn sơ cấp. 2. Đối với máy biến áp hai dây quấn, khi tính toán số vòng thứ cấp ta căn cứ vào giá trò điện áp thứ cấp không tải U 20 . Gọi  U% là phầøn trăm sụt áp tại thứ cấp mang tải so với lúc không tải Vậy  U%= 2 220 U U U  .100% U 20 : Điện áp không tải thứ cấp. U 2 : Điện áp đònh mức thứ cấp. Theo Beyaert, khi tính toán có thể ước lượng  U% theo cấp công suất của biến áp ,ta có thể đònh nghóa đại lượng Ch sau đây để dễ tính toán: 1 U U 100 2 20  U%  Luận văn tốt nghiệp Trang 32 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Ch U 1 100 2  U U% 20  . Vậy U 20 =Ch.U 2 hay Ch=1+ 100 % U  Trong tính toán chính xác, ta dựa vào S 2 để ước lượng Ch, trong trường hợp ước lượng nhanh, ta có thể chọn: Ch=1,05  1,15. Bước 4: Dựa vào S 2 ta ước lượng gần đúng hiệu suất ba  rồi suy ra dòng sơ cấp: Dòng điện phía sơ cấp: I 1 = 1ba 2 U S * Bảng 2: Quan hệ giữa  U% theo công suất biểu kiến S 2 . Theo Beyeart ta có: S 2 (VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300  U% 20 17 15 12 10 9 8 7,5 7 Theo Transfomatoren Fabik Magnus ta có  U% theo S 2 khi phụ tải thuần trở (cos  =1). S 2 (VA) 25 50 75 100 150 200  U% 8 6,5 6,1 6 5,9 5,2 S 2 (VA) 250 400 500 600 750 1000  U% 5 4,3 4 3,9 3,8 3,75 Theo Schindler S 2 (VA) 100 200 300 500 700 1050 1200 1500  U% 4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5 [...]... 1,009 Bước 5: Chọn mật độ dòng điện J, căn cứ vào giá trò dòng điện (tính được mỗi bộ dây) để suy ra đường kính dây quấn của mỗi bộ dây: d= 1,128 I (mm) J Trong đó I=[A],J=[A/mm2] Khi chọn J chú ý đến các tham số ràng buộc sau: - Cấp cách điện của vật liệu dùng chế tạo bộ dây - Chế độ làm việc dài hạn, ngắn hạn có lặp lại hay không lặp lại - Điều kiện thông gió và giải nhiệt Bảng 3: Quan hệ giữa ba theo . hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộn. gây từ thông lưu thông trong mạch từ qua hai cuộn dây N 1 và N 2 , làm phát sinh các sức điện động E 1 và E 2 trong 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khi nối cuộn thứ cấp N 2 với phụ tải thì dòng. máy biến áp, nếu căn cứ vào nguồn cấp điện cho máy biến áp để có thể phân loại máy biến áp một pha với máy biến áp 3 pha. Ở đây, ta chỉ căn cứ vào dây quấn sơ cấp N 1 và thứ cấp N 2 mà phân