tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng

Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” LỜI CẢM ƠN  Bất kể thành công cần có hỗ trợ giúp đỡ ngƣời, dù trực tiếp hay gián tiếp Để hoàn thành luận văn này, cố gắng, nỗ lực tìm tòi thân, nhận đƣợc nhiều giúp đỡ từ gia đình, bạn bè quý thầy cô Những ngƣời bên cạnh tôi, động viên, hỗ trợ giúp đỡ tôi, xin chân thành cảm ơn: Xin chân thành cảm ơn cha mẹ tôi, ngƣời quan tâm, lo lắng, chia sẻ hỗ trợ từ vật chất đến tinh thần, tạo điều kiện tốt để hoàn thành luận văn Cảm ơn lời động viên, chia sẻ bạn bè Hơn hết tập thể Sƣ phạm Vật Lý khóa 37, ngƣời bạn bên tôi chùn bƣớc, ngƣời bạn sẵn sàng chia sẻ với áp lực, giúp đỡ tôi cần Cảm ơn quý thầy cô Khoa Sƣ phạm, ngƣời truyền đạt tri thức kĩ cho suốt bốn năm giảng đƣờng đại học Những tri thức quý báu không giúp hoàn thành tốt luận văn mà hành trang để vững bƣớc đoạn đƣờng đời Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Vƣơng Tấn Sĩ chia kinh nghiệm giúp quấn dây tốt nhanh Và hết, xin gửi đến thầy Lê Văn Nhạn lời tri ân sâu sắc, cảm ơn thầy suốt khoảng thời gian qua thầy tận tình hƣớng dẫn, khuyến khích giúp đỡ gặp khó khăn, để hoàn thành luận văn cách hoàn thiện Trân trọng VHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thực Các số liệu, kết phân tích luận văn hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu trƣớc Mọi tham khảo, trích dẫn đƣợc rõ nguồn danh mục tài liệu tham khảo luận văn Cần Thơ, ngày 17 tháng 05 năm 2015 Tác giả Thạch Hy VHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3.GIỚI HẠN 4.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG MỘT SƠ LƢỢC VỀ MÁY ĐIỆN 1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN 1.2.1 Định luật cảm ứng điện từ 1.2.2 Định luật lực điện từ 1.2.3 Định luật tính toán mạch từ 1.3 CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN 1.3.1 Vật liệu dẫn điện 1.3.2 Vật liệu dẫn từ 1.3.3 Vật liệu cách điện 1.3.4 Vật liệu kết cấu 10 1.4 CÁC NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC - TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA MÁY ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 10 1.4.1 Nguyên lý làm việc máy điện 10 VHD: Lê Văn Nhạn i SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” 1.4.2 Nguyên lý làm việc động điện 11 1.4.3 Nguyên lý phát nóng làm mát máy điện 12 1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN 12 CHƢƠNG HAI TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 13 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 13 2.1.1 Định nghĩa 13 2.1.2 Các đại lƣợng định mức 13 2.1.3 Các máy biến áp 14 2.2 VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 14 2.3 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP 15 2.3.1 Lõi thép: 16 2.3.2 Dây quấn 17 2.3.3 Vỏ máy 18 2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 18 CHƢƠNG BA MÁY BIẾN ÁP BA PHA 20 3.1.2 Tỷ số máy biến áp 20 3.1.3 Sơ đồ đấu dây 21 3.2 TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP 21 3.2.1 Cách ký hiệu đầu dây: 21 3.2.2 Các kiểu đấu dây quấn: 22 3.2.3 Tổ nối dây máy biến áp ba pha: 22 CHƢƠNG BỐN TRẠNG THÁI LÀM VIỆC- 25 HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP 25 4.1 TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP 25 4.1.1 Trạng thái không tải 25 VHD: Lê Văn Nhạn ii SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” 4.1.2 Trạng thái có tải 25 4.2 HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP 26 4.3 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG 27 CHƢƠNG NĂM CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ - 28 MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP 28 5.1 CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 28 5.1.1 Điện kháng tản 28 5.1.2 Phƣơng trình cân điện áp 29 5.2 ĐỒ THỊ VÉCTƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP 30 5.2.1 Khi máy biến áp không tải 30 5.2.2 Khi máy biến áp mang tải 31 5.3 MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP 32 ' ' 5.3.1 Số điện động điện áp thứ cấp quy đổi E2 U 32 5.3.2 Dòng điện thứ cấp quy đổi I2 32 5.3.3 Điện trở, điện kháng tổng trở thứ cấp quy đổi 32 5.3.4 Các phƣơng trình quy đổi 33 5.3.5 Mạch điện thay máy biến áp 33 5.3.6 Mạch điện thay đơn giản 33 CHƢƠNG SÁU CÁC VẤN ĐỀ THƢỜNG GẶP 35 TRONG MÁY BIẾN ÁP 35 6.1 TỪ HÓA LÕI THÉP MÁY BIẾN ÁP 35 6.1.1 Mạch từ máy biến áp 35 6.1.2 Những tƣợng xuất từ hóa lõi thép máy biến áp 36 6.2 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ Ở MÁY BIẾN ÁP 38 6.2.1 Khái niệm 38 VHD: Lê Văn Nhạn iii SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” CHƢƠNG BẢY MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 41 7.1 MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG 41 7.1.1 Máy biến dòng điện 41 7.1.2 Máy biến điện áp 42 7.2 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 42 7.3 MÁY BIẾN ÁP HÀN 43 PHẦN THỰC NGHIỆM 44 CHƢƠNG MỘT KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 44 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 44 1.1.1 Chế độ không tải máy biến áp 44 1.1.2 Chế độ có tải máy biến áp 44 1.1.3 Chế độ ngắn mạch máy biến áp 44 1.2 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 44 1.2.1 Ở phòng thí nghiệm kỹ thuật điện- Khoa Công Nghệ- ĐHCT 44 1.2.2 Ở phòng thực tập Cơ Nhiệt- Khoa Sƣ Phạm- ĐHCT 47 CHƢƠNG HAI QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG 49 2.1 CỞ SỞ LÝ THUYẾT 49 2.2 TIẾN HÀNH QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG 51 PHẦN KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 VHD: Lê Văn Nhạn iv SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Chúng ta sống thời kì công nghiệp hóa đại hóa, máy móc đại đƣợc ứng dụng vào ngành công nghiệp ngày nhiều Và ngành điện ngoại lệ, sử dụng đƣợc điện nhƣ ngày hôm trải qua giai đoạn tăng hạ điện áp từ nơi sản xuất nhờ máy biến áp Vậy máy biến áp hoạt động nhƣ nào, thông số chế tạo tìm hiểu thông qua đề tài “Quấn máy biến áp pha sử dụng 220V” Đường dây 500 kV MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Quấn máy biến áp mỏ hàn súng pha sử dụng 220V GIỚI HẠN Đề tài trình bày cách quấn máy biến áp công suất nhỏ quấn thành sản phảm mỏ hàn súng PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a Thu thập tài liệu thƣ viện trƣờng, thƣ viện khoa, nhà sách, mạng internet b Tham khảo ý kiến thầy hƣớng dẫn c Chọn lọc ý hay, sát với nội dung đề tài CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH a Nhận đề tài b Sƣu tầm tài liệu, tham khảo ý kiến thầy hƣớng dẫn c Tiến hành nghiên cứu chọn lọc, xếp nội dung đề tài d Thực nghiệm phòng thực tập kỹ thuật điện, phòng thực tập nhiệt GVHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” e Lập đề cƣơng cụ thể f Trao đổi nội dung với giáo viên hƣớng dẫn g Tập hợp ý kiến giáo viên hƣớng dẫn, tài liệu tham khảo, viết đề tài, đánh máy, nộp thảo, chỉnh sửa h Nộp đề tài cho giáo viên phản biện, tham khảo ý kiến, chỉnh sửa i Viết báo cáo, tóm tắt đề tài, tập báo cáo thử j Nộp đề tài cho hội đồng bảo vệ k Bảo vệ đề tài GVHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG MỘT SƠ LƢỢC VỀ MÁY ĐIỆN 1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN 1.1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý hoạt động dựa vào tƣợng cảm ứng điện từ Về cấu tạo gồm mạch từ (lỏi thép) mạch điện (cuộn dây), dùng để biến đổi dạng lƣợng nhƣ thành điện ( máy phát điện ) ngƣợc lại biến đổi điện thành (động điện ), dùng biến đổi thông số mạch điện nhƣ biến đổi điện áp, dòng điện , tần số, số pha… Ngày máy điện đƣợc dùng hầu hết lĩnh vực kỹ thuật, nhƣ công nghiệp, giao thông vận tải, y học, với công suất từ vài mili watt (mW) giga watt (GW) [1] 1.1.2 Phân loại 1.1.2.1 Máy điện quay Máy điện quay loại máy điện nguyên lý hoạt động dựa vào tƣợng cảm ứng điện từ lực điện từ.[1] Nguyên nhân: Do từ trƣờng cuộn dây có chuyển động tƣơng gây Nhiệm vụ: Biến đổi lƣợng Đặc trƣng: Động máy phát điện (biến đổi điện sang ( động điện ) biến đổi sang điện ( máy phát điện ) trình biến đổi có tính thuận nghịch) U1,f ω Hình 1.1 Sơ đồ máy điện quay [1] 1.1.2.2 Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh loại máy điện làm việc dựa vào tƣợng cảm ứng điện từ.[1] Nguyên nhân: biến thiên từ thông cuộn dây chuyển động tƣơng Nhiệm vụ: dùng để biến đổi thông số điện Đặc trƣng cho máy điện tĩnh máy biến áp U1,f U2,f BA Hình 1.2 Sơ đồ biến đổi thuận nghịch máy điện tĩnh.[1] GVHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện quay Máy điện xoay chiều Máy điện không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy điện chiều Máy điện đồng Động đồng Máy phát đồng Động chiều Máy phát chiều Hình 1.3 Sơ đồ phân loại máy điện điện thƣờng gặp [1] 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN Nguyên lý làm việc tất loại máy điện dựa vào sở hai định luật cảm ứng điện từ định luật lực điện từ 1.2.1 Định luật cảm ứng điện từ 1.2.1.1 Trƣờng hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây Giả sử ta có vòng dây dẫn điện đặt từ trƣờng biến thiên (động điện) Khi vòng dây cảm ứng suất điện động Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều từ thông theo quy tắc vặn nút chai (nắm bàn tay phải), sức điện động cảm ứng đƣợc tính theo công thức: [1] d e = (1.1) dt Nếu cuộn dây có N vòng : GVHD: Lê Văn Nhạn SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Từ phƣơng trình ta nhận thấy: -Điều kiện thuận lợi đóng máy biến áp vào lƣới điện    tức điện áp u1=U1m tứ thông  dƣ =0, lúc đó:  = m cos(t  )  m (sin t  ) (6.18) Tức xác lập đóng máy biến áp vào lƣới, không xảy trình độ.[2] 6.3 Quá điện áp Hình 6.10 Sóng điện áp.[2] Hình 6.11 Sóng điện áp trƣớc sau chống sét[2] Khi máy biến áp làm việc lƣới điện thƣờng chịu điện áp xung kích, gọi điện áp, có trị số gấp nhiều lần trị số điện áp định mức Nguyên nhân gây điện áp: -Thao tác đóng ngắt đƣờng dây máy điện -Sét đánh vào đƣờng dây tải điện không sóng sét truyền đến máy biến áp Đây sóng nguy hiểm máy biến áp có trị số hàng triệu vôn Từ song điện áp ta thấy: dạng xung không chu kỳ với đầu sóng dốc, đuôi phẳng Thời gian tăng từ  Um khoảng s (hình 6.10) Để giảm biên độ Um0 sóng điện áp ta dùng chống sét phóng điện P (hình 6.11), để dẫn điện tích sóng xung kích xuống đất Ta thấy Um0 biên độ trƣớc chống sét lớn Sau tác động chống sét, điện áp sóng xung kích giảm nhiều Um Biên độ sau chống sét Um nhỏ trị số thử độ bền cách điện máy biến áp.[2] GVHD: Lê Văn Nhạn 40 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” CHƢƠNG BẢY MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 7.1 MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG Gồm hai loại máy biến điện áp máy biến dòng điện: 7.1.1 Máy biến dòng điện Máy biến dòng điện có dây quấn sơ cấp vòng dây nối tiếp với mạch cần đo dòng điện, dây quấn thứ cấp gồm nhiều vòng dây đƣợc nối với ampe-met thƣờng 5A Tổng trở dụng cụ đo nhỏ trạng thái làm việc máy biến dòng điện trạng thái ngắn mạch, lỏi thép không bảo hòa (  =0,8-1Wb) I0  sai số đo lƣờng trị số: [2] N2 I  I N1 I %  100% I1 (7.1) Theo mức độ sai số, máy biến áp dòng điện có cấp xác 0,2; 0,5; 1; 3; 10 nghĩa I % tƣơng ứng  0,2%,  0,5%,  Khi sử dụng ý không đƣợc để dây quấn thứ cấp hở mạch nhƣ dòng điện từ hoá lớn (I0 = I1), lõi thép bảo hoà từ nghiêm trọng (  =1,4 – 1,8Wb) nóng lên làm cháy dây quấn, bảo hoà từ thông đầu sinh suất điện động nhọn đầu, đầu dây quấn thứ cấp xuất điện áp cao hàng nghìn vôn, không an toàn cho ngƣời sử dụng I2 I1 A Hình 7.1 Máy biến dòng điện [2] GVHD: Lê Văn Nhạn 41 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” 7.1.2 Máy biến điện áp Dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp đƣa vào dụng cụ đo tiêu chuẩn thƣờng 100V Máy biến áp có dây quấn sơ cấp nối song song với lƣói điện dây quấn thứ cấp nối với vônmet Tổng trở Z dụng cụ lớn nên máy biến áp làm việc trạng thái gần nhƣ không tải, điện áp rơi máy nhỏ, đó: N1 U  U N2 U %  100% U1 (7.2) X A a x V Hình 7.2 Máy biến điện áp[1] Theo mức độ sai số máy biến điện áp có cấp xác: 0,5;1;3, nghĩa U % tƣơng ứng 0,5%; 1%; 3% Lƣu ý: vỏ máy phải nối đất để an toàn cho ngƣời sử dụng.[1] 7.2 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU - Có khả điều chỉnh đƣợc điện áp đầu theo yêu cầu - Máy biến áp tự ngẫu pha thƣờng có công suất nhỏ, dùng thí nghiệm thiết bị Vì sơ cấp thứ cấp cuộn dây nên hiệu suất máy cao, tiết kiệm đƣợc vật tƣ Nhƣợc điểm không an toàn điện dây quấn sơ cấp thứ cấp quấn chung cuộn dây a   U1 W1 b I2  W2 U2 Zt c Hình 7.3 Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu[1] GVHD: Lê Văn Nhạn 42 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” 7.3 MÁY BIẾN ÁP HÀN Là loại máy biến áp đặc biệt dùng để hàn phƣơng pháp hồ quang điện, cuộn dây thứ cấp mắc nối tiếp với cuộn kháng để thay đổi dòng điện hàn, không tải điện áp thứ cấp khoảng 60 – 70v, hàn giảm xuống 30v đặc tính máy dốc phù hợp yêu cầu hàn.[1] : khe hở U K Hình 7.4 Máy biến áp hàn[1] U2 60V-70V U2=f(I2) I2 Hình 7.5 Đặc tính V-A máy biến áp hàn[1] GVHD: Lê Văn Nhạn 43 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” PHẦN THỰC NGHIỆM CHƢƠNG MỘT KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 Chế độ không tải máy biến áp Là chế độ mà cuộn thứ cấp để hở, phía sơ cấp đặt vào điện áp định mức Dòng điện thứ cấp I20=0 Dòng điện sơ cấp I10=(2%-10%)I1đm Với I1đm: dòng điện sơ cấp định mức Công suất không tải P0 đƣợc xem gần tổn hao sắt từ máy Pst Công suất không tải U10=U1đm tính theo công thức: P0=Pst=U10*I10*cos  (1.1), cos  =0,1-0,3 Hệ số biến áp: k N1 E1 U 10   N E U 20 Dòng điện không tải phần trăm: I10%=(I10/I1đm).100% (1.2) (1.3) Với: I1đm=Sđm/U1đm (Sđm, U1đm xem nhãn máy).[4] 1.1.2 Chế độ có tải máy biến áp Là chế độ cuộn thứ cấp nối với tải Đặc tính máy biến áp đƣờng biểu diễn mối quan hệ U2=f(I2), U1=U1đm hệ số công suất không đổi 1.1.3 Chế độ ngắn mạch máy biến áp Là chế độ đầu cuộn thứ cấp nối tắt với Dòng điện ngắn mạch cuộn thứ cấp I2n=(10-25)I2đm điện áp sơ cấp chế độ định mức Un%=(U1n/U1đm)100% U1n điện áp cuộn sơ cấp chế độ ngắn mạch, cho I2=I2đm Công suất ngắn mạch Pn đƣợc xem gần công suất tổn hao dây quấn (tổn hao đồng): Pn=Pđ=U1n*I1n*cos  n (1.4), (cos  n  ).[4] 1.2 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1.2.1 Ở phòng thí nghiệm kỹ thuật điện- Khoa Công Nghệ- ĐHCT Mô tả thiết bị: Nguồn điện pha 220VAC, máy biến áp tự ngẫu INPUT: 220VAC, OUTPUT:0-110VAC, biến đổi điện áp thứ cấp nhờ vào núm vặn máy Máy biến áp thƣờng 110/220VAC máy biến áp khảo sát Tải thay đổi đƣợc bóng đèn 220V-200W đóng mở nhờ công tắc tụ điện (C= 12 F ), máy đo cos  , Vôn kế, Ampe kế [4] GVHD: Lê Văn Nhạn 44 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Hình 1.1.Hình ảnh mô thí nghiệm máy biến áp Tiến hành thí nghiệm: Chế độ không tải máy biến áp Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải Mạch điện thay Nối mạch điện nhƣ hình vẽ, bật công tác nguồn Vặn từ từ núm điều chỉnh điện áp đồng thời theo dõi vôn kế U10=110V Ghi giá trị I10, U10, U20, trị số cos  vào bảng Bảng I10 (A) U10 (V) U20 (V) cos  0,7 110 220 0,2 Tỉ số biến áp k  P0 (W) 15,4 U 10 110   0,5 U 20 220 Dòng điện không tải phần trăm I10%=7/9%I1đm GVHD: Lê Văn Nhạn 45 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Chế độ có tải máy biến áp ( tải trở R) Bật công tắc nguồn Vặn từ từ núm điều chỉnh điện áp đồng thời theo dõi vôn kế U1=110V Thay đổi tải R cách mở lần lƣợt công tắc R1, R2, R3, R4, R5 Mỗi lần bậc công tắc ghi nhận giá trị I1, U2, I2,cos  không đổi, vào bảng Bảng Số bóng đèn đƣợc mở I1 (A) 1,9 2,6 4,1 5,0 6,5 U2 (V) 221 219 216 214 213 I2 (A) 0,7 1,0 1,5 2,0 2,4 U2(V) Đồ thị U2=f(I2) 222 221 220 219 218 217 216 215 214 213 212 U2 (V) 0.5 1.5 2.5 I2(A) Nhận xét: I2 tăng U2 giảm Chế độ ngắn mạch máy biến áp Bậc công tắc nguồn Vặn từ từ núm điều chỉnh điện áp đồng thời theo dõi ampe kế I1n=I1đm = Sđm/ Uđm Ghi giá trị U1n, I1n vào bảng GVHD: Lê Văn Nhạn 46 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” U1n (V) I1n (A) I2n (A) cos n 30 9,1 4,5 Công suất ngắn mạch Pn  U1n I1n cos n  273W 1.2.2 Ở phòng thực tập Cơ Nhiệt- Khoa Sƣ Phạm- ĐHCT Mô tả thiết bị: Máy biến áp tự ngẫu Liên Xô model 220V-2A-50Hz, đồng hồ Sanwa đo U, đồng hồ BK Tools đo I Tiến hành thí nghiệm: Thay đổi điện áp sơ cấp giử nguyên số vòng dây thứ cấp đo điện áp thứ cấp U1 (V) U2 (V) 50 100 150 200 Lần 21 45 65 86 Lần 23 44 64 86 Lần 22 45 65 85 Đồ thị U2=f(U1) 100 90 80 U2(V) 70 60 50 Series1 40 30 20 10 0 50 100 150 200 250 U1(V) Kết luận: Khi U2 tăng U1 tăng, giử nguyên số vòng dây thứ cấp với I2=0 Đo đặc tuyến I2=f(R2), U2=10V I2(V) 0.22 0.42 0.77 1.17 R2(  ) 45.45 23.81 13.20 8.55 GVHD: Lê Văn Nhạn 47 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Đồ thị I2=f(R2) 1.4 1.2 I2(A) 0.8 Series1 0.6 0.4 0.2 0 10 15 20 25 30 35 R2( ôm) Kết luận: I2 tỉ lệ nghịch với R2 Thay đổi U, I giữ tải không đổi U(V) 10 15 20 25 30 35 40 I(A) 0.145 0.277 0.405 0.541 0.659 0.774 0.914 1.034 Đồ thị I=f(U) 1.2 I(A) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 15 20 25 30 35 40 45 U(V) Kết luận: I(A) tăng tỉ lệ thuận với U(V) GVHD: Lê Văn Nhạn 48 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” CHƢƠNG HAI QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG 2.1 CỞ SỞ LÝ THUYẾT Bƣớc 1: Đo kích thƣớc tiêu chuẩn với mạch từ phân nhánh chữ E I.[2] Hình 8.1 Các kích thƣớc lõi thép dạng E,I.[2] Trong đó: a : bề rộng trụ thép b : bề dày lỏi thép c : bề rộng cửa sổ lỏi thép h : bề cao cửa số lỏi thép Các khích thƣớc đo tính theo đơn vị (mm) hay (cm) Chú ý: - Các kích thƣớc a,c,h đƣợc đo trực tiếp thép E, I - Dụng cụ đo thƣớc kẹp ( sai số 1/20 mm) - Riêng kích thƣớc b đƣợc đo gián tiếp cách đo bề dày thép E, I sau đếm tổng số thép E,I Từ tính bề dày lõi thép quan hệ sau: b = bề dày thép  tổng số thép - Sau xác định kích thƣớc lỏi thép ta tính tiết diện thực trụ lõi thép chữ E S0 = k.S - Gọi S0 (cm2)là tiết diện trụ lõi thép, ta có: Với S tiết diện phần lõi thép: S = a.b (cm2) Đây tiết diện cho từ thông móc vòng xuyên phận dây quấn k = 0.9 thép E có bề dày 0.35mm k=0.93 thép E có bề dày 0.5 mm k=0.8-0.85 thép bị han rỉ không phẳng S  P   1.1  * Công suất máy biến áp theo tiết diện thực: -Số 1.1 giá trị chênh lệch công suất tổn thất.[2] GVHD: Lê Văn Nhạn 49 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” Bƣớc 2: Xác định nv (vòng/vôn) (số vòng dây quấn tạo vôn sức điện động cảm ứng): 45 nv  B.S -Số 45 hệ số phụ thuộc vào tần số chất lõi thép Ngƣời ta thƣờng chọn khoảng từ 35-50 nhƣng 45 đƣợc chọn -B cảm ứng từ đƣợc chọn theo thép kỹ thuật điện tùy thuộc vào lƣợng silic thép nhƣng thƣờng giá trị B từ(1T-1.2T) (1.4T-1.6T)[2] Bƣớc 3: Xác định số vòng dây quấn -Để xác định số vòng dây quấn ta phải biết đƣợc điện áp đầu vào điện áp đầu cần lấy N1 = U1.nv Ta tính theo công thức: N2 = 1.1.U2.nv Trong đó: N1, N2 số vòng dây quấn cuộn sơ cấp thứ cấp U1, U2 điện áp đầu vào điện áp đầu ra[2] Bƣớc 4: Tính toán tiết diện dây quấn sơ cấp thứ cấp Tiết diện dây quấn đƣợc chọn theo mật độ dòng điện J Mật độ dòng điện J đƣợc chọn phù hợp với điều kiện làm việc nhiệt độ dây dẫn khoảng cho phép -Một số cách chọn mật độ dòng điện J cho phép + Với J=4(A/mm2) Công suất từ (0-50 VA) + Với J=3.5(A/mm2) Công suất từ (50-100 VA) + Với J=3(A/mm2) Công suất từ (100-200 VA) + Với J=2.5(A/mm2) Công suất từ (200-250 VA) + Với J=2(A/mm2) Công suất từ (500-1000 VA) + Với biến áp công suất thấp ta chọn J= 5-10(A/mm2) Từ ta tính đƣợc tiết diện dây quấn sơ cấp(S1) dây quấn thứ cấp(S2) theo I công thức:[2] S J -I1,I2 biết tính đƣợc dựa mối quan hệ số vòng dây sơ cấp, thứ cấp điện áp sơ cấp, thứ cấp Do ta chọn dây đồng hình tròn nên ta tính đƣợc đƣờng kính nhờ vào tiết diện dây quấn sơ cấp(d1) thứ cấp(d2) theo công thức: [2] S  -Thông thƣờng với máy biến áp pha công suất dƣới 500VA, dây quấn sơ cấp quấn không cần cách điện lớp, để tránh làm tăng bề dày cuộn dây giấy cách điện tạo ra.[2] d  GVHD: Lê Văn Nhạn 50 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” 2.2 TIẾN HÀNH QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG Mỏ hàn súng có thông số kĩ thuật: 120V-60W-1,5A quấn thành mỏ hàn sử dụng 220V - Lá thép kỉ thuật hình vành khuyên có : + Đƣờng kính ngoài: 36,2mm + Đƣờng kính trong: 13,4mm Ta đƣợc chiều rộng: a  36,2  13,4  11,4mm + Chiều cao h= 76,4mm Suy diện tích thép là: S=a.h= 11,4.76,4= 870,96 mm2 + Tiết diện trụ cúa thép: S  k S=0,9.870,96=783,86mm2 + Lá thép dày 0,35mm -Công suất máy biến áp tiết diện thực: 783,86 2.10 4 S  P    50,78W 1,12  1.1  Xác định số vòng/vôn:  Thực nghiệm : lúc đầu mỏ hàn quấn đƣợc 328 vòng, đƣờng kính dây 0,42mm Ta có: nv = 328 vòng/ 120V= 2,73 vòng/vôn  Theo lý thuyết: nv  35 35   2,79 vòng/vôn (Lõi thép tốt chọn 35 B=1,6T) B.S 1,6.783,86.10 2 Xác định số vòng dây: Mỏ hàn súng có số vòng thứ cấp: N2= vòng  Lý thuyết: Số vòng sơ cấp: N1 = U1.nv= 220.2,79= 613,8 vòng  Thực nghiệm: Số vòng sơ cấp: N1= U1.nv= 220.2,73= 600,6 vòng Tính toán tiết diện dây quấn sơ cấp, ta có:  Lý thuyết: Ta chọn J=3.5(A/mm2) P= 60 W, I=1,5A Tiết diện dây quấn sơ cấ : S1  Đƣờng kính cuộn sơ: d1  GVHD: Lê Văn Nhạn 1,5  0,428mm 3,5 S1  2 0,428  0,738mm 3.14 51 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng”  Thực nghiệm: Tiết diện dây quấn sơ cấp, ta đƣợc: J I I' I S  ' '   S S I S' Mà ta có: d S d2 d' 0,42 S nên: '  '2   d    0,30mm , (lúc đầu dây quấn sơ cấp S d 2 mỏ hàn 120V có đƣờng kính d’=0.42mm) d1  0.28mm Nên thực nghiệm quấn dây Nhận xét: + Lý thuyết thực nghiệm gần nhƣ + Quấn xong , hàn thử máy không run, nóng vừa phải, chảy chì nhanh, đạt yêu cầu kĩ thuật Sản phẩm mỏ hàn: GVHD: Lê Văn Nhạn 52 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” PHẦN KẾT LUẬN Máy biến áp hệ thống biến đổi cảm ứng điện từ dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều có điện áp thành dòng điện xoay chiều có điện áp khác Các dây quấn, mạch từ đứng yên trình biến đổi từ trƣờng để sinh suất điện động cảm ứng dây quấn thực phƣơng pháp điện Mặt khác máy biến áp có vai trò quan trọng kinh tế đất nƣớc ta bƣớc đại hóa Máy biến áp đƣợc dùng để truyền tải điện xa mà kinh phí thấp Ngoài có máy biến với công suất nhỏ hơn, máy biến áp dùng để ổn định điện áp nhà máy hay đồ sạc,…dùng cho thiết bị điện với hiệu điện nhỏ (220V sang 24V, 12V, 3V ) Ưu điểm: -Trong trình nghiên cứu đề tài, đƣợc giáo viên hƣớng dẫn giúp đỡ nhiệt tình để hoàn thành tốt đề tài - Đề tài giúp hiểu rõ máy biến áp ứng dụng vào việc truyền tải điện đặc biệt tự quấn máy biến áp đon giản -Bên cạnh đó, đề tài giúp tích lũy thêm số kiến thức máy biến áp, từ phục vụ việc giảng dạy bậc trrung học phổ thông sau đƣợc tốt Thông qua đề tài hiểu rõ máy điện cụ thể máy biến áp, nhƣ nguyên tắc hoạt động, cấu tạo, máy biến áp pha, pha, trạng thái làm việc, tƣợng từ hóa, loại máy biến áp……… Thông qua thực nghiệm hiểu rõ tính thiết bị đo, cách quấn máy biến áp đơn giản Nếu có điều kiện muốn đo thông số kĩ thuật máy biến áp để so sánh lại lý thuyết thực nghiệm bên Bộ môn Kĩ thuật điện Khoa Công Nghệ GVHD: Lê Văn Nhạn 53 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: “Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Gia Hanh- Nguyễn Hồng Thanh –Lê Văn Đào- Giáo Trình Máy Điện (NXBKHOA HỌC KỸ THUẬT) [2] Nguyễn Quí Trọng Huyên-Sư phạm vật lý K35- luận văn tốt nghiệp”Tìm hiểu chung máy biến áp”-2013 [3] ThS Lê Văn Nhạn -Giáo trình kỹ thuật điện- Bộ môn Vật Lý- Khoa Sư Phạm- ĐH Cần Thơ [4] ThS Đoàn Phú Cường- Giáo trình thực tập kỹ thuật điện- Bộ môn Vật Lý-Khoa Công Nghệ - ĐH Cần Thơ-2013 GVHD: Lê Văn Nhạn 54 SVTH: Thạch Hy [...]... Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng  Ngoài ra trên nhãn máy của máy biến áp còn ghi các số liệu nhƣ: số pha m, sơ đồ và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch Un%, chế độ làm việc và phƣơng pháp làm mát.[2] 2.1.3 Các máy biến áp chính Theo công dụng máy biến áp gồm những loại chính sau đây:[5]  Máy biến áp công suất dùng để truyền tải và phân phối công suất... biến áp một pha.[2] 3.1.2 Tỷ số máy biến áp -Đối với máy biến áp ba pha tỷ số máy biến áp là tỷ số giữa điện áp dây cuộn sơ và thứ Tỷ số này phụ thuộc vào số vòng trên hai cuộn và cách đấu.[3] Ví dụ: Nếu máy đấu Y/Y thì : K 3U p1 N1 U d1   Ud2 3U p 2 N 2 (3.1) Nếu máy đấu Y/  thì : GVHD: Lê Văn Nhạn 20 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng ... áp công suất nhỏ, ngƣời ta thực hiện quấn xen kẽ giữa dây quấn hạ áp và cao áp thành từng đĩa tách rời nhau.[2] GVHD: Lê Văn Nhạn 17 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng 2.3.3 Vỏ máy Vỏ máy gồm 2 phần: thùng và nắp thùng 2.3.3.1 Thùng máy biến áp: Thùng làm bằng thép, thƣờng là hình bầu dục, lúc máy biến áp làm việc một phần năng lƣợng bị tiêu... kiện các ,áy biến áp có thể lảm việc song song: - Cùng tỉ số máy biến áp - Cùng tổ nối dây GVHD: Lê Văn Nhạn 27 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng CHƢƠNG NĂM CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP 5.1 CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 5.1.1 Điện kháng tản Hình 5.1 Từ thông máy biến áp một pha hai dây quấn [3] Trong... Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng CHƢƠNG HAI TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG 2.1.1 Định nghĩa Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không đổi Dây quấn nối với nguồn điện... văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông làm cảm ứng vào dây quấn sơ cấp một suất điện động: e1 = -N1 d ( 2.5) dt e2 = -N2 d Dây quấn thứ cấp: (2.6) dt Hình 2.9 Nguyên lý làm việc của máy biến áp [1] Trong đó N1 và N2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch... CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP Bình giản dầu Sứ hạ áp Sứ cao áp Nắp thùng Ống an toàn Cánh tản nhiệt Thùng Đế Hình 2.2 Hình dạng chung của máy biến áp[ 1] GVHD: Lê Văn Nhạn 15 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng 2.3.1 Lõi thép: Lõi thép dùng để làm mạch từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn  Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: dây quấn bao quanh trụ... nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng Hình 3.4 Sự lệch pha của máy biến áp một pha [2] -Tổ nối dây của máy biến áp ba pha: ở máy biến áp ba pha, do nối Y và  với những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha giữa suất điện động dây sơ cấp và suất điện động dây thứ cấp là 300,600,…,3600 -Thực tế không dùng độ để chỉ góc lệch pha mà dùng kim đồng hồ (hình 3.5) để biểu thị và gọi tên... quấn thứ ta có tổ nối dây Y/  -5,9,1 Nhƣ vậy máy biến áp khi nối Y/  , ta có tổ nối dây là số lẻ.[2] Hình 3.7 tổ nối dây của máy biến áp nối Y/  -11[2] GVHD: Lê Văn Nhạn 24 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng CHƢƠNG BỐN TRẠNG THÁI LÀM VIỆCHIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP 4.1 TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP 4.1.1 Trạng thái không tải Là trƣờng hợp... cấp Sức điện động sơ cấp và thứ cấp cùng tần số nhƣng trị hiệu dụng khác nhau GVHD: Lê Văn Nhạn 19 SVTH: Thạch Hy Luận văn tốt nghiệp: Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng Nếu (2.10) chia cho (2.11): K= E1 N1  E2 N 2 (2.12) K: gọi là hệ số biến áp Nếu giả thiết máy biến áp đã cho là máy biến áp lý tƣởng, nghĩa là bỏ qua sự sụt áp gây ra do điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài ... nghiệp: Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng CHƢƠNG SÁU CÁC VẤN ĐỀ THƢỜNG GẶP TRONG MÁY BIẾN ÁP 6.1 TỪ HÓA LÕI THÉP MÁY BIẾN ÁP 6.1.1 Mạch từ máy biến áp Các dạng mạch từ máy biến áp. .. nghiệp: Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng 7.1.2 Máy biến điện áp Dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp đƣa vào dụng cụ đo tiêu chuẩn thƣờng 100V Máy biến áp có dây quấn. .. nghiệp: Tìm hiểu máy biến áp quấn máy biến áp mỏ hàn súng CHƢƠNG BẢY MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 41 7.1 MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG 41 7.1.1 Máy biến dòng điện 41 7.1.2 Máy biến