quan may bien ap 1 pha dien ap ra 12v

Thường tốc độnày phát triển cao hơn 20% tốc độ phát triển của nền săn xuất, do đó ngành chế tạomáy điện cần có những yêu cầu cao hơn về mặt số lượng, chất lượng và chủngloại.Ta biết ră

Mục lục Trang CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA

MÁY BIẾN ÁP 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Định nghĩa 6

1.3 Cấu tạo 7

1.3.1 Lõi thép 7

1.3.2 Dây quấn 10

1.3.3 Vỏ máy 11

1.4 Nguyên lý làm việc của máy biến áp 12

1.5 Các đại lượng định mức : 14

1.6 Các loại máy biến áp 15

1.7 Những hiện tượng xuất hiện từ hóa lõi thép 15

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP 17

2.1 Những vật dụng cần thiết 17

2.1.1 Khuôn cách điện: 17

2.2.2 Vật liệu dùng làm mạch từ: 17

2.1.3 Dây quấn: 18

2.1.4 Vật liệu cách điện: 18

2.2 Phương pháp làm khuôn 18

2.2.1 Làm khuôn: 18

2.4 Tính toán thông số lõi và bộ quấn dây cho máy biến áp 1 pha 24

2.4.1 Xác định công suất 24

2.4.2 Số vòng của cuộn dây 24

2.4.3 Đường kính dây quấn 24

2.5 Kiểm tra diện tích cửa sổ lõi thép 25

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP 1 PHA 26

3.1 Tính chọn mạch từ: 26

3.1.1 Tính toán số vòng dây 27

3.1.2 Tính chọn đường kính dây và loại dây 29

3.2 Kiểm tra diện tích cửa sổ 30

3.3 Tính toán khối lượng đồng và khối lượng thép 30

3.3.1 Khối lượng thép: 30

3.3.2 Khối lượng đồng: 31

3.4 Kiểm tra,thử nghiệm sản phẩm tại phòng 205B1 32

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày … tháng … năm 2015

Giáo Viên Hướng Dẫn

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay xã hội không ngừng phát triển sinh hoạt của người dân không ngừng

được nâng cao nên cần năng lượng điện năng lớn cũng như yêu cầu sử dụng các loạimáy điện mới để phục vụ sản xuất Tốc độ phát triến sản xuất của một nước đòi hỏimột tốc độ phất triển tương ứng của ngành công nghiệp điện lực Thường tốc độnày phát triển cao hơn 20% tốc độ phát triển của nền săn xuất, do đó ngành chế tạomáy điện cần có những yêu cầu cao hơn về mặt số lượng, chất lượng và chủngloại.Ta biết rằng đối với máy điện thì công suất càng lớn thì giá thành trên một đơn

vị công suất càng hạ lên máy điện có xu hướng ngày càng có công suất càng lớn,bên cạnh đó còn có những loại máy có công suất nhỏ để phục vụ trông sinh hoạt hộgia đình, máy biến áp (hay còn gọi là máy biến thế) là một trong những thiết bị quenthuộc và thiết thực nhất cả trong sinh hoạt lẫn sản xuất hàng ngày.Đây là công cụ đểthay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, tạo đầu ra cho 1 hiệu điệnthế tương ứng với nhu cầu sử dụng

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Máy điện chúng em đãđược giao thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo bộ nguồn đa năng”

Với sự hướng dẫn của cô: Nguyễn Thị Thùy Dung, chúng em đã tiến hành

nghiên cứu và thiết kế đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nênkhông thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoànthiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên thực hiệnĐỗ Xuân Tiến

Nguyễn Đình ThọHoàng Trung Thôn

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

1.1 Định nghĩa

Từ nguyên lý cơ bản trên ta có thể định nghĩa được máy biến áp nhưsau:Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảmứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này sang

hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không đổi.Máy biến

áp có hai dây quấn: Dây quấn nối với nguồn điện để thu năng lượng vào gọi làdây quấn sơ cấp,dây quấn nối với tải để đưa điện năng ra gọi là dây quấn thứcấp.Dòng điện, điện áp, công suất…… theo tên gọi của dây quấn sơ cấp vàthứ cấp tương ứng.Dây quấn có điện áp cao gọi là cuộn cao áp dây quấn cóđiện áp thấp gọi là cuộn hạ áp Nếu điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp thì

ta có máy biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp ta cómáy biến áp tăng áp.Máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều mộtpha thì gọi là máy biến áp một pha,máy biến áp biến đổi hệ thống xoay chiều

ba pha gọi là máy biến áp ba pha ,máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máybiến áp dầu, máy biến áp không trong dầu gọi là máy biến áp khô máy biến áp

có ba trụ nằm trong một mặt phẳng thì gọi là máy biến áp mạch từ phẳng.Máy biến áp có ba trụ nằm trong không gian gọi là máy biến áp có mạch từkhông gian

bu lông vít chặt lại Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời vàcác lá thép được xếp xen kẽ với nhau lần lượt theo trình

Hình 1.1 Hình vẽ minh họa ghép nối máy biến áp

Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn Theo hình dáng lõi thép người ta chia ra

Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ:Dây quấn bao quanh trụ thép Loại này hiệnnay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượngnhỏ và trung bình

Hình 1.2: Hình vẽ minh họa Máy biến áp Kiểu Lõi

- Máy biến áp kiểu bọc:

Mạch từ được phân ra hai bên và “bọc “ lấy một phần dây quấn Loại nàythường chỉ được dùng trong một vài nghành chuyên môn đặc biệt như máybiến áp dùng trong lò điện, luyện kim, hay máy biến áp một pha công suất nhỏdùng trong kỹ thuật vô tuyến điện, âm thanh

Hình 1.3: Hình vẽ minh họa Máy biến áp kiểu Trụ Bọc

- Máy biến áp kiểu trụ bọc:

Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn (80- 100 MVAtrên một pha), điện áp thật cao (220-400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép,tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được phânsang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ vừa kiểu bọc

a: ba pha b: một pha

Hình:1.4: Hình vẽ minh họa Máy biến áp kiểu trụ bọc

Sau khi ghép,lõi thép cũng được vít chặt bằng xà ép và bu lông Phương phápnày tuy phức tạp song giảm được tổn hao do dòng điện xoáy gây nên và rấtbền về phương diện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay đều dùngkiểu ghép này Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngangcủa trụ thép thường làm thành hình bậc thang gần tròn Gông từ vì khôngquấn dây, do đó, để thuận tiện cho việc chế tạo tiết diện ngang của gông cóthể làm đơn giản: hình chữ nhật, hình chữ thập hoặc hình chữ T Để đảm bảo

an toàn: toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải được nối

1.2.2 Dây quấn

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu nănglượng vào và truyền năng lượng ra.Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng,cũng có thể dùng dây quấn bằng nhôm nhưng không phổ biến Theo cách sắpxếp dây quấn cao áp và hạ áp, người ta chia ra hai loại dây quấn chính: dâyquấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

- Dây quấn đồng tâm:

Hình 1.5: Hình vẽ minh họa Dây quấn hình trụ dây tròn nhiều lớp

Dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm Dâyquấn hạ áp thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao áp quấnphía ngoài (nếu máy biến áp ba dây quấn thường cuộn trung áp TA đặt giữa,cũng có thể trong cùng) Cuộn CA đặt ngoài sẽ đơn giản được việc rút đầudây điều chỉnh điện áp cũng như giảm được kích thước rãnh cách điện giữacác cuộn dây và giữa cuộn dây với trụ sắt Trong dây quấn đồng tâm lại cónhiều kiểu khác nhau, dây quấn hình trụ, dây quấn hình xoắn, dây quấn xoáy

ốc liên tục

-Dây quấn hình xoắn: gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đườngxoắn ốc,giữa các vòng dây có rãnh hở

Hình 1.6: Hình vẽ minh họa Dây quấn hình xoắn

- Dây quấn xen kẽ: các bánh dây quấn cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽnhau dọc theo trụ thép

bị sự cố, phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm máy biến áp trong thùngdầu.Đối với máy biến áp dung lượng lớn để giảm kích thứơc của máy và tăngcường làm mát, người ta dùng loại thùng dầu có ống hoặc thùng dầu có gắncác bộ tản nhiệt.Những máy biến áp có dung lượng trên 10.000 kVA, người tadùng những bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm lạnh

-Nắp thùng:

Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như.Các

sứ đầu ra của dây quấn cao áp và hạ áp Làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn

ra với vỏ máy Bình giãn dầu, ống bảo hiểm Ngoài ra trên nắp còn đặt bộphận truyền động của cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấncao áp

1.3 Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Hình 1.7.Hình vẽ minh họa Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp.

Ta xét sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha hai dây

Cuộn dây sơ câp có W1

Cuộn dây thứ cấp có W2

Dây được quấn trên lõi thép chữ E

1.4 Các đại lượng định mức:

Các lượng định mức của máy biến áp quy định điều kiện kỹ thuật củamáy Các lượng này do nhà máy chế tạo quy định và thường ghi trên nhãnmáy biến áp

Dung lượng hay công suất định mức ( Sđm): Là công suất toàn phần đưa

ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp,tính bằng vôn – ampe ( VA )

Điện áp dây sơ cấp định mức ( Uđm ): Là điện áp của dây quấn sơ cấptính bằng vôn ( V )

Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện ápđịnh mức của từng đầu phân nhánh.Điện áp dây thứ cấp định mức ( U ): Là

điện áp của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vàodây quấn sơ cấp là định mức, tính bằng V.

Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm: Là những dòngđiện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp địnhmức, tính bằng ampe (A)

Tần số định mức ( f số công nghiệp là 50 Hz.Ngoài ra trên nhãn củamáy biến áp còn ghi những số liệu khác như: số pha m; sơ đồ và tổ nối dâyquấn; điện áp ngắn mạch Unm n %; chế độ làm việc ( dài hạn hay ngắn hạn );phương pháp làm lạnh.Thường các máy biến áp điện lực có tần đm gồm cảnhữnhg tình trạng làm việc định mức của máy biến áp, mà có thể không ghitrên nhãn máy như: hiệu suất định mức, độ chênh nhiệt định mức, nhiệt độđịnh mức của môi trường xung quanh

1.5 Các loại máy biến áp

Theo công dụng, máy biến áp có thể gồm những loại chính sau đây:+ Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệthống điện lực

+ Máy biến áp chuyên dùng dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện, …

+ Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn, dùng để

\mở máy các động cơ điện xoay chiều

+ Máy biến áp đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưavào các đồng hồ đo

+ Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao

1.6 Những hiện tượng xuất hiện từ hóa lõi thép

Khi từ hóa lõi thép máy biến áp mạch từ bão hòa xuất hiện hiện tượng

mà trong một số trường hợp sẽ làm ành hưởng tình trạng làm việc của máybiến áp, khi máy làm việc chế độ không tải ảnh hưởng của hiện tượng bão hòalớn nhất.Nghĩa là khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin,còn dây quấnthứ cấp hở mạch.Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng điện khôngtải chạy trong nó, dòng điện không tải sinh ra từ thông ф chạy trong lõi thépmáy biến áp Giả sử điện áp đặt vào hai đầu cuôn dây sơ cấp có dạng

U = Um sin t và bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn U = -e = w

dt

d

nghĩa là từthông sinh ra cũng biến thiên theo thời gian Ф= фm.sin t Nếu không kể đến tổnhao trong lõi thép thì dòng điện không tải Iothuần túy là thành phần dòng điện phảnkháng dùng để từ hóa lõi thép I0=I0x do đó những quan hệ  =f(i0) cũng chính làquan hệ từ hóa B = f(H) Theo lý thuyết cơ sở kỹ thuật điện thì do hiện tượng bãohòa mạch từ, nếu ф là hình sin, I0 sẽ không sin mà có dạng nhọn đầu và trùng phavới ф,nghĩa là dòng điện i0 ngoài thành phần sóng cơ bản i0l còn có các thành phầnsóng điều hòa bậc cao: bậc 3, 5, 7 trong đó thành phần sóng bậc 3 io3 lớn nhất vàđáng kể hơn cả, còn các thành phần khác không đáng kể có thể bỏ qua.Nếu mạch từcàng bảo hòa thì càng nhọn đầu do đó thành phần sóng bậc cao càng lớn đặc biệt làthành phần sóng bậc ba.Khi có kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ ф= f(i0) làquan hệ từ trễ B(H).Khi đó dòng điện từ hóa gồm hai thành phần, tác dụng và phảnkháng, có dạng nhọn đầu và vượt trước ф một góc α nào đó Góc α lớn hay bé tùythuộc mức độ trể của B đối với H nhiều hay ít, nghĩa là tổn hao từ trễ trong lõi thépnhiều hay ít, vì thế α được gọi là góc tổn hao từ trể Trên thực tế I dòng điện I<10%

I0, nên dòng điện Ior thực ra không ảnh hưởng đến dòng điện từ hóa nhiều và có thểcoi i0 x ≈ io.

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP 2.1 Phương pháp làm khuôn:

Khuôn cuốn được chế tạo sẵn bằng nhựa hoặc chế tạo bằng bìa cứng có độ dày 1mm phụ thuộc vào kích thước lõi thép máy biến áp và được chế tạo gồm 2 phần chính

+ Làm má khuôn:

Bước 2: cắt má khuôn

Bước 3: Đo và kẻ các kích thước a, c, b như hình vẽ

Bước 4: Nối và cắt hai đuờng chéo

Bước 5:Đục lỗ bắt dây

Ráp khuôn: Gián phần thân khuôn với má khuôn với nhau

2.2 Quấn dây:

-Trong lúc quấn dây cố gắng quấn dây cho thẳng và song hàng với nhau

- Đối với dây quá bé (d< 0,15 mm) có thể quấn suốt không cần giấy cách điệngiữa các lớp Chỉ cần lót cách điện kĩ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp.

3 Lồng lõi thép:

4 Quy trình hoàn thành

a) khuôn cuốn dây

b) quấn cuộn dây sơ cấp

g) Máy biến áp hoàn chỉnh

2.3 Tính toán và thiết kế bộ quấn dây cho máy biến áp 1 pha

2.3.1 Xác định công suất.

Công thức xác định công suất máy biến áp cơ nhỏ

S=1,2 P

Trong đó: S: Tiết diện của lõi thép (cm2)

P: Công suất của máy biến áp

2.3.2 Số vòng của cuộn dây

V=4,44 10-8.N.B.f.S  N=4,44.10V 8.f.S

Trong đó

V: Điện áp đặt vào cuộn biến áp (V)

N: Số vòng cuộn dây của biến áp

B: Cảm ứng từ

f : Tần số của dòng điện sử dụng

S: Tiết diện của lõi thép (cm2)

2.3.3 Đường kính dây quấn

- Đường kính dây sơ cấp

S: Tiết diện dây

d : Đường kính dây

2.4.Phương pháp tính toán quấn lại máy biến áp 1 pha

2.5 Kiểm tra diện tích cửa sổ lõi thép

Scs = Kq Sdq Kq- Hệ số lấp đầy cửa sổ Lấy 0,35

Diện tích quy vuông của mỗi vòng dây quấn.Sd = d2

+Tiết diện dây quấn chiếm chỗ là:

Sba = Ssc + Stc =n1.d12 + n2.d22

- Tiết diện quy vuông của cuộn sơ cấp: Ssc=n1 d12

n1: Số vòng dây quấn cuộn sơ cấp

d1: Đường kính dây sơ cấp

-Tiết diện quy vuông của cuộn thứ cấp: Stc = n2 d2

n2: Số vòng dây quấn cuộn thứ cấp

d2: Đường kính dây thứ cấp

+ Diện tích cửa sổ: Scs = h c

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP 1 PHA

U 1 =220V ,U 2 = 12v.

3.1 Tính chọn mạch từ:

Kích thước và chất lượng lõi thép quyết định việc truyền tải công suất từ bên

sơ cấp sang bên thứ cấp Lõi càng lớn thì khả năng truyền đạt công suất càng lớn vàLõi của máy biến áp thường được ghép bằng lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,1-0,2

mm với máy biến áp âm tần và từ 0,35-0,5mm với máy biến áp điện lực ,thực tếthường gọi loại thép noày là tôn silic (hàm lượng silic là 4%) Bề mặt của lá thépphủ một lớp sỏi cách điện để chống dòng fucô Lõi thép của máy biến điện lựcthường được chế tạo kiểu chữ nhật 2 cửa sổ (chữ E)

Hình 3.1: Lõi thép máy biến áp Hình chữ E

Trong đó :

a : Độ rộng của bản

h : Chiều cao cửa sổ

b : Chiều dày xếp thép

a/2 : Độ rộng chữ I

c : Độ rộng của sổ

tuy nhiên trong thực tế khó tìm được 1 bộ lõi thép thỏa mãn các chỉ tiêu này màthường chỉ đạt được 1 số chỉ tiêu độ rộng bản (a) gấp đôi đọ rộng chữ I (a/2)

với P= 150(w)

Ta có :Sci=1,2 P =1,2 √300 20,785 cm2