Tài liệu HD THUCTAP QUANDAY-BAI 1 pptx

ĐẠI-HỌC BÁCH KHOA – PHÒNG THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN & THỰC TẬP ĐIỆN- Trang BÀI 01 1.1 YÊU CẦU THỰC HIỆN :  Sinh viên dựa kích thước lỏi thép có sẵn sơ đồ nguyên lý biến áp pha yêu cầu thực hiện; tính toán số liệu dây quấn biến áp  Số liệu tính toán dây quấn phải đầy đủ thông số sau: Số vòng dây quấn (phía sơ cấp thứ cấp); đường kính dây quấn (dây trần) đường kính dây tính đến lớp men (émail) cách điện bọc xung quanh Khối lượng dây quấn  Kiểm tra điều kiện lắp đầy; ước tính số vòng lớp số lớp trước thi công 1.2.MỤC ĐÍCH : Bài thực tập giúp sinh viên nắm vững vấn đề sau:  p dụng phương pháp tính toán dây quấn biến áp theo lý thuyết vào lỏi thép biến áp cho trước  Giúp sinh viên hiểu rõ ý nghóa thông số tính toán nêu ly ùthuyết : hệ số lấp đầy, số vòng lớp số lớp  Dựa vào thông số tính toán theo lý thuyết cho dây quấn, thực việc bố trí đầu dây biến áp tiêu chuẩn tạo nét mỹ thuật cho dây biến áp 1.3.NỘI DUNG THỰC TẬP : Quá trình thực tập tiến hành theo bước sau: BƯỚC : Đo kích thước tiêu chuẩn thép E,I Khi sử dụng lỏi thép E, I; sinh viên cần đo kích thước sau (xem hình 1.1) sử dụng thép E, I tiêu chuẩn a/2 c a a/2 h b HÌNH 1.1: Các kích thước lỏi thép dạng E,I a a/2 a/2 Ký hiệu tên gọi kích thước lỏi thép: a : Bề rộng trụ lỏi thép b : Bề dầy lỏi thép biến áp c: bề rộng cửa sổ lỏi thép h: bề cao cửa sổ lỏi thép Các kích thước đo tính theo đơn vị [mm] hay [cm] CHÚ Ý:  Các kích thước a , c h đo trực tiếp thép E , I  Dụng cụ đo thước kẹp (sai số 1/50 mm)  Riêng kích thước b xác định gián tiếp cách đo xác định bề dầy thép E, I ; sau đếm tổng số thép E tổng số thép I Từ tính bề dầy lỏi thép biến áp cách áp dụng quan hệ sau: b = (Bề dầy thép)x (Tổng số thép) (1.1)  Với thép kỹ thuật điện tiêu chuẩn thuộc dạng tôle cán nóng hay cán lạnh vận hành tần số f = 50Hz, bề dầy tiêu chuẩn thép thường thuộc hai cở sau : 0,5 mm ; hay 0,35 mm  Kích thước tổng quát toàn thép sau ghép sát xác định theo hình 1.2 Chúng ta tính khối lượng lỏi thép biến áp (dạng tiêu chuẩn) theo quan hệ (1.2) Gọi WFer khối lượng 3a lỏi thép biến áp, với giá trị khối lượng riêng lỏi thép 7,8 2,5 a c a kg/dm ; biết kích thước a, b có quan hệ sau: W fer = 46,8.a b h b (1.2) Trong đó, đơn vị đo xác định sau: [W fer] = [Kg] ; [a] = [b] = [ dm] HÌNH 1.2: Các kích thước lỏi thép Sau xác định kích thước lỏi thép, tính tiết diện trụ lỏi thép chữ E Đây tiết diện cho từ thông móc vòng xuyên qua dây quấn Gọi At : tiết diện trụ lỏi thép, ta có: At = a.b (1.3) Trong đó; đơn vị đo : [At] = [ cm ] ; [a] = [b] = [cm] BƯỚC : Xác định giá trị nv (số vòng dây quấn tạo volt sức điện động cảm ứng) Trong bước thực hai thao tác: Chọn mật độ từ thông (hay từ cảm) B dùng tính toán cho lỏi thép p dụng công thức tính sức điện động tạo dây quấn biến áp để tính số vòng tạo V sức điện động cảm ứng (xem quan hệ 1.4) nv = 45 B.At (1.4) Trong đó, đơn vị đo xác định sau: [nv] = [vòng/volt] ; [B] = [T] ; [At ] = [cm ] CHÚ Ý:  Với thép kỹ thuật điện có bề dầy tiêu chuẩn 0,5mm đến 0,35 mm; thép thuộc dạng tôle cán nóng hàm lượng Silic từ 2% đến 4%; chọn giá trị mật độ từ thông B = 1T đến B = 1,2T (hàm lượng Silic thấp, từ cảm B chọn thấp) Lá thép kỹ thuật điện thuộc dạng dẫn từ đẳng hướng  Với thép kỹ thuật điện có bề dầy tiêu chuẩn 0,5mm đến 0,35 mm; thép thuộc dạng tôle lạnh hàm lượng Silic khoảng 4%; giá trị mật độ từ thông nằm phạm vi B = 1,4T đến B = 1,6T Đây dạng thép dẫn từ định hướng.Với dạng thép mạch từ cấu tạo theo hình dạng đặc biệt : hình xuyến không thuộc dạng E, I BƯỚC : Xác định sơ đồ nguyên lý máy biến áp ; tính toán số vòng dây quấn Theo lý thuyết số vòng dây quấn cuộn dây máy biến áp xác định theo sức điện động cảm ứng dây sơ thứ cấp (xem lại Lý thuyết Máy biến áp); Trong theo sơ đồ nguyên lý máy biến áp cần thực hiện, có thông số điện áp định mức dây Gọi U1 ; U2 điện áp dây quấn sơ thứ cấp biến áp, tính toán số vòng dây quấn biến áp theo quan hệ (1.5) (1.6) thực thi công N1 = n v U1 N2 = (1,05 ÷ 1,1).n v U2 (1.5) (1.6) Trong đó: N1 , N2 số vòng dây quấn sơ cấp, thứ cấp biến áp Trong quan hệ (1.6) khoảng giá trị ( 1,05 ÷ 1,1) xem tỉ số chênh lệch giửa sức điện động dây quấn thứ cấp so với điện áp định mức thứ cấp lúc đầy tải CHÚ Ý: Trong toán tính xác tỉ số chênh lệch xác định theo bảng số thống kê chọn trước Tỉ số phụ thuộc vào cấp công suất biến áp BƯỚC : Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số lấp đầy tính toán đường kính dây quấn sơ thứ cấp Trong bước 4, tiến hành công đoạn tính toán sau: Chọn mật độ dòng điện J qua dây quấn máy biến áp Giá trị mật độ dòng điện theo lý thuyết thiết kế phụ thuộc vào thông số sau : Cấp cách điện chịu nhiệt vật liệu dùng thi công dây biến áp, chế độ làm việc máy biến áp liên tục, ngắn hạn lặp lại hay ngắn hạn không lặp lại .; kiệu thông gió giải nhiệt cho dây quấn biến áp Muốn chọn giá trị mật độ dòng xác, cần tham khảo bảng số tiêu chuẩn Trong thực tập này, chọn mật độ dòng cho dây quấn máy 2 biến áp phạm vi : J = A/mm đến A/mm Tính toán diện tích cửa sổ lỏi thép; gọi Acs diện tích cửa sổ; có quan hệ sau: Acs = c.h (1.7) Trong đó: [ Acs ] = [mm ] ; [a] = [b] = [ mm] Với thép tiêu chuẩn, có quan hệ giửa kích thước a, b với kích thước cửa sổ lỏi thép sau: c= a 3.a ;h= 2 (1.8) Như vậy, xác định diện tích cửa sổ lỏi thép theo quan hệ khác sau : Acs = 3a2 = 0,75.a (1.9) Gọi Klđ hệ số lắp đầy cửa sổ lỏi thép; Klđ định nghóa sau: K lđ = Tổng tiết diện dây quấn sơ thứ cấp Tiết diện cửa sổ lỏi thép (1.10) Giá trị theo thi công xác định phạm vi sau : Klđ = 0,36 ÷ 0,46 Gọi η hiệu suất máy biến áp; theo lý thuyết máy biến áp, với máy biến áp dạng pha, định ngóa hiệu suất theo quan hệ sau: η = Công suất tác dụng tiêu thụ tải P2 = Công suất tác dụng cung cấp vào sơ P cấp = U2 I2 cos ϕ (1.11) U1.I1 cos ϕ1 Trong trường hợp tải có tính cảm, đồng thời xem tổn hao thép bé, điện kháng tản từ biến áp không cao; lúc giá trị hệ số công suất tải hệ số công suất phía sơ cấp xem gần Trong trường hợp này, cách gần viết sau: η= P2 U2 I2 cos ϕ U2 I2 S = ≅ = P U1.I S1 U1.I1 cos ϕ1 Trong đó: (1.12) S1 S2 : công suất biểu kiến cung cấp vào phía sơ cấp thứ cấp Nếu áp dụng quan hệ (1.12) xác định tỉ số giá trị dòng điện qua dây quấn sơ thứ cấp, xem quan hệ (1.13) I2 U = η I1 U2 (1.13) Với giá trị mật độ dòng điện J chọn công đoạn tính toán trên, suy tỉ số tiếtdiện dây quấn sơ cấp thứ cấp từ quan hệ (1.13 ) Theo lý thuyết ta có : s= I [A] = J A / mm [ ] Goïi s1 ; s2 tiết diện dây quấn sơ cấp thứ cấp, suy ra:  π.d       d 2 s I2 U1   = 2 = = = η s1 I1 U2  π.d   d1       Tóm lại, ta có quan hệ sau: d    =  d   1 η U1 U2 Trong đó: hay s2 1 s = η U (1.14) U d1 ; d2 đường kính dây trần phía sơ cấp thứ cấp Với dây quấn sơ thứ cấp dây điện từ tiết diện tròn tráng men, đường kính dây có tính lớp men bọc đường kíng dây trần quan hệ với sau đây: dcđ [mm] = d[mm] + CHÚ Ý: (1.15) 0,05mm Trong trình tính toán biến áp cần niệm sau đây: phân biệt khái Dựa theo giá trị dòng điện tải qua dây quấn mật độ dòng điện, xác định tiết diện dây , đường kính dây trần Dựa theo tiết diện dây đường kính dây có lớp men bọc, xác định hệ số lắp đầy cửa sổ lỏi thép Tuy nhiên quan hệ (1.15) cho loại dây điện từ có đường kính lớn 0,2mm; với đường kính dây nhỏ bề dầy lớp men giãm thấp Trong trình tính toán ước lượng thi công, tính tỉ số chênh lệch giửa tiết diện dây quấn trần tiết diện dây quấn tính lớp cách điện theo quan hệ (1.16) sau Quan hệ hoàn toàn xác dây quấn tiết diện tròn lớp men bọc dầy 0,05mm đồng thời đường kính dây quấn thay đổi phạm vi từ 0,25mm đến 1mm Trong đó; s cđ = (1,44 ÷ s 1,1) (1.16) scđ , s tiết diện dây quấn có tính lớp men bọc cách điện tiết diện dây trần Ngoài ý; đường kính dây có giá trị bé tỉ số tiết diện chênh lệch có giá trị lớn Trong trình tính toán ước lượng sơ bộ, lập quan hệ sau để loại bỏ ảnh hưởng chênh lệch giá trị giửa s scđ s U s 2cñ ≅ = η s1cñ s1 U2 (1.17) Phối hợp quan hệ vừa trình bày: (1.5); (1.6); (1.7); (1.10); (1.14); (1.16) ta có: + N2 s 2cñ N s K lñ = 1cñ (1.18) A cs Trong đơn vị đo tiết diện tính theo [mm ] Chọn giá trị Klđ = 0,46 thành lập hệ phương trình sau dùng xácđịnh tiết diện dây quấn sơ thứ cấp (có tính lớp men bọc cách điện) N1.s1cñ + N2 s 2cñ = K lñ A cs  U  s 2cñ = s1cñ  η   U2  (1.19) Giải hệ thống phương trình suy : tiết diện dây quấn (có tính đến bề dầy cách điện) dây quấn sơ thứ cấp; đường kính dây có cách điện đường kính dây trần CHÚ Ý: Khi tính giá trị đường kính dây quấn, phải chỉnh tròn số giá trị tính theo kích thước sẵn có, qui định nhà sản xuất Quá trình chỉnh phải khéo léo để không làm gia tăng hệ số lấp đầy (đưa đến thực trạng không bỏ lọt dây vào cửa sổ lỏi thép); không làm giảm thấp giá trị Klđ ( tránh tình trạng làm giãm thấp công suất biến áp , không tận dụng kích thước sẵn có lỏi thép ) BƯỚC : Ước lượng công suất biểu kiến nhận phía thứ cấp biến áp Với kết tính bước 4, dựa vào giá trị tiết diện dây trần sơ thứ cấp, giá trị mật độ dòng điện chọn, tính dòng điện định mức qua dây quấn mang đầy tải (tải định mức) I1 = J.s1 I2 = J.s 21 (1.20) Căn vào giá trị dòng điện tính được, xác định công suất biểu kiến cung cấp từ thứ cấp đến tải S = U2 I2 (1.21) BƯỚC : Tính toán số vòng dây quấn lớp, số lớp dây quấn sơ thứ cấp Trong trình thi công, số vòng lớp dây quấn số lớp dây quấn thực dây; phụ thuộc vào yếu tố sau:  Kích thước vật liệu làm khuôn quấn dây  Bề dầy giấy cách điện lớp lớp dây quấn Với khuôn quấn dây, lựa chọn theo phương án sau:  PHƯƠNG ÁN DÙNG KHUÔN NHỰA ĐÚC SẴN : Chúng ta dùng khuôn nhựa đúc sẳn, kích thước khuôn tương thích với kích thước lỏi thép Chọn theo phương án này, không tốn thời gian làm khuôn, phải thực công tác chuẩn bị làm cạnh khuôn nhựa trước quấn dây Vì khả chịu nhiệt khuôn nhựa không cao so với loại vật liệu điện khác: bakelite, carton cách điện, giấy presspahn đồng thời để tạo dễ dàng trình chế tạo bề dầy khuôn nhựa thường hay lớn 1mm; bề cao hiệu dụng dùng rãi dây quấn nhỏ bề cao cửa sổ lỏi thép làm giãm thấp số vòng dây quấn bố trí cho lớp Điều cuối cần quan tâm chọn lựa khuôn ý đến bề dầy b lỏi thép Giá trị bề dầy lỏi thép, xác định trình tính toán số vòng dây, nhỏ bề dầy lỏi thép biến áp thực tế Sự kiện xãy ba vớ cạnh thép; làm tăng độ dầy lõi thép trình lắp ghép (công nghệ dập thép xác tinh vi làm giãm thấp lớp ba vớ xuất cạnh thép) Tóm lại trình thi công, trước thi công: nên ghép toàn thép vào khuôn nhựa để xác định khả chứa khuôn Nếu khuôn rộng so với bề dầy thép, dễ sinh tượng rung tiếng ồn tần số thấp biến áp vận hành Ngược lại khuôn hẹp, ghép hết toàn thép vào khuôn, số liệu tính toán sai lệch Vị trí cạnh cần làm trước thi công quấn dây Vị trí cạnh cần làm trước thi công quấn dây Các thép E lỏi thép ghép vào khuôn quấn dây Phương pháp ghép thép E vào khuôn quấn dây HÌNH 1.3 : Khuôn nhựa dùng quấn dây phương pháp ghép lỏi thép thử khuôn Trong hình 1.3 trình bày hình dạng khuôn nhựa, Hhd h vị trí cạnh cần làm trước thi công, cách ghép thử lỏi thép vào khuôn nhựa trước thi công Kích thước khuôn dùng quấn HÌNH 1.4: Bề cao hiệu dụng quấn dây dây trình bày hình 1.4 Khi tính toán số vòng lớp dây quấn, bề cao quấn dây xác định theo kích thước trừ bề dầy khuôn quấn (phần khuôn che phía mặt dây) Gọi bề cao dùng quấn dây bề cao hiệu dụng Hhd , ta có: Hhd = h − 2.( bề dầy khuôn quấn dây) (1.22)  PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG KHUÔN QUẤN DÂY BẰNG GIẤY CÁCH ĐIỆN : Khi dùng giấy cách điện làm khuôn quấn dây biến áp, ta phải chọn giấy cách có độ dầy khoãng 1mm (nếu khuôn lớp) 0,5mm (khi thực khuôn có lớp) Giấy cách điện làm khuôn phải cứng , có độ bền học LÕI GỖ GIẤY CÁCH ĐIỆN DÙNG LÀM KHUÔN h h b' a' a' b' a' b' a' c' Đường gấp Phần giấy cắt bỏ GIẤY CÁCH ĐIỆN DÙNG LÀM KHUÔN (Sau cắt bỏ 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 HÌNH 1.5 : Phương pháp thực khuôn quấn dây giấy cách điện Trong hình 1.5 trình bày trình tự thực khuôn quấn dây làm giấy cách điện Với phương pháp làm khuôn quấn dây giấy cách điện; thực cần ý đến đặc điểm sau: Lõi gỗ phải có kích thước quan hệ với kích thước lỏi thép sau:  Kích thước a’ lõi gỗ lớn kích thước a thép khoãng 0,5 mm  Kích thước b’ lõi gỗ lớn kích thước toàn thép E ghép sát lại; kích thước lớn kích thước b dùng tính toán tiết diện lõi thép  Kích thước h lõi gỗ độ cao h cửa sổ lõi thép Bề rộng giấy cách điện dùng làm “tai” khuôn quấy dây dùng che cạnh dây quấn chống xây xát với thép trình lắp ghép phải có bề rộng với bề rộng c cửa sổ lõi thép Phải dùng keo dán lớp giấy gấp mí khuôn quấn dây Lớp gấp mí nằm phía cánh a lõi thép Dùng kéo dán định vị giấy cách điện (“tai “ khuôn quấn) vào khuôn quấn dây Sau thực hiện; chờ cho lớp keo dán khô hẳn, cho lõi gỗ thoát khỏi khuôn giấy dùng thép E ướm kiểm tra lại điều kiện bỏ lọt thép E vào khuôn quấn dây Nếu cần thiết dùng kéo tỉa định hình vị trí dư thừa Sau cho thép E vào khuôn kiểm tra độ cao khuôn phải hay thấp bề cao h cửa sổ lõi thép (xem hình 1.6) HƯỚNG TÁC ĐỘNG THOÁT LÕI GỖ KHỎI KHUÔN QUẤN DÂY HÌNH 1.6: Thoát lõi gỗ ướm thử thép E vào khuôn quấn dây Dựa vào kích thước khuôn xác định số vòng cho lớp dây quấn bề dầy tính toán cho dây quấn Số vòng dây quấn cho lớp dây quấn sơ cấp: SV1 / lớp = Hhd K d1cđ quấn (1.23) Trong đó: Kquấn : hệ số quấn phụ thuộc vào công nghệ quấn dây, giá trị xác định phạm vi : Kquấn = (0,95 đến 0,92 ) Số vòng dây quấn cho lớp dây quấn thứ cấp: SV2 / lớp = Hhd K d 2cđ quấn (1.24) Số lớp dây quấn sơ cấp : SL1 = N1 SV1 / lớp (1.25) Số lớp dây quấn thứ cấp : SL = N2 SV2 / lớp (1.26) Bề dầy cuộn dây quấn : Trong đó: e = SL1.(d1cđ + e cđ1) + SL (d 2cñ + e cñ ) (1.27) e : bề dầy cuộn dây quấn, có tính cách điện lớp dây quấn ecđ1 : bề dầy giấy cách điện lớp lớp dây quấn sơ cấp ecđ2 : bề dầy giấy cách điện lớp lớp dây quấn thứ cấp Thông thường, với máy biến áp pha công suất 50VA, dây quấn sơ cấp quấn không cần cách điện lớp, để tránh làm tăng bề dầy cuộn dây giấy cách điện lớp tạo Chỉ cần cách điện lớp dây quấn sơ cấp thứ cấp Với công nghệ này, thi công cần rãi số vòng dây lớp trình quấn dây; đồng thời phải tẩm cách điện thật kỹ Với biến áp có công suất lớn từ 100VA trở lên, nên dùng cách điện lớp cuộn dây; bề dầy cách điện lớp phụ thuộc vào khoãng điện áp chênh lệch hai lớp dây quấn Nếu điện áp chênh lệch hai lớp không 600V, chọn giấy presspahhn độ dầy cách điện khoãng 0,1mm Kiểm tra lại hệ số lấp đầy tính theo bề dầy choán chỗ cuộn dây so với bề rộng cửa sổ lõi thép Trong trường hợp này, không để ý đến bề dầy khuôn quấn dây, có hệ số lắp đầy cửa sổ lỏi thép tính theo bề dầy chóan chỗ cuộn dây quấn biến áp sau: e K lđcs = c (1.28) Giá trị cho phép hệ số Klđcs = ( 0,75 ÷ 0,82 ) Nếu giá trị tính toán nhỏ khoãng giá trị cho phép, chưa tận dụng hết khả lỏi thép; ngược lại giá trị tính toán lớn khoảng giá trị cho phép này, cuộn dây có khả không bỏ lọt vào cửa sổ Đến giai đoạn số liệu tính toán thỏa, tiến hành thực sang phần thi công quấn dây biến áp (Thực tập sang 2) 1.4 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP : Sau trình, tiến hành đo đạc kích thước thực tế lõi thép; tính toán chi tiết dây quấn biến áp Phòng Thực tập; phần báo cáo kết thực tập thực nhà, nộp lại lần thực tập Nội dung yêu cầu báo báo gồm: Bản tính toán chi tiết số liệu dây quấn ; cách trình bày tương tự thí dụ tính toán mẫu ( phụ lục 1) Ngoài sinh viên cần tính toán thêm số liệu khối lượng dây quấn biến áp (Phần tính toán xem phụ lục 2) Bản báo cáo thực tập, thực theo cá nhân hay theo tổ qui định Thầy hướng dẫn thực tập ... trị giửa s scđ s U s 2cñ ≅ = η s1cđ s1 U2 (1. 17) Phối hợp quan hệ vừa trình bày: (1. 5); (1. 6); (1. 7); (1. 10); (1. 14); (1. 16) ta có: + N2 s 2cđ N s K lđ = 1cđ (1. 18) A cs Trong đơn vị đo tiết diện... dây Gọi U1 ; U2 điện áp dây quấn sơ thứ cấp biến áp, tính toán số vòng dây quấn biến áp theo quan hệ (1. 5) (1. 6) thực thi công N1 = n v U1 N2 = (1, 05 ÷ 1, 1).n v U2 (1. 5) (1. 6) Trong đó: N1 , N2... η= P2 U2 I2 cos ϕ U2 I2 S = ≅ = P U1.I S1 U1.I1 cos ? ?1 Trong đó: (1. 12) S1 S2 : công suất biểu kiến cung cấp vào phía sơ cấp thứ cấp Nếu áp dụng quan hệ (1. 12) xác định tỉ số giá trị dòng điện