QUẤN DÂY MÁY BIẾN AP Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học viên có năng lực: • Quấn lại máy biến áp theo số liệu có sẵn, đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. • Tính toán quấn mới máy biến áp, đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Nội dung chính: ∗ Dụng cụ - Thiết bị: - Đồ nghề điện, cơ khí cầm tay. - Bàn quấn dây. - Máy đo VOM, Ampe kìm, Megom kế. - Lõi thép máy biến áp cách ly 50VA; Lõi thép survoltuer (5 ÷ 20). - Dây điện từ 10%; 25%; 70%.100%.140% - Gen cách điện các loại. - Giấy cách điện 2 zem;Giấy dầu. - Phụ kiện lắp ráp Adaptuer; Survoltuer. - Vecni cách điện và dung môi. 4.1. Quấn máy biến áp theo số liệu có sẵn. Là dạng bài toán mà người thợ đã có trước một lõi thép nào đó. Từ lõi thép có sẵn này kết hợp với các yêu cầu cần có khác (thông thường là điện áp U 2 và U 1 ) sẽ tiến hành xác định các thông số còn lại sao cho phù hợp với lõi thép đã có. Có thể tóm tắt bài toán như sau: Biết trước: Tiết diện lõi thép A t ; U 2 ; U 1 . Cần tìm: S BA → I 2 → I 1 ; n 1 ; n 2 ; d 1 ; d 2 Các bước tiến hành như sau: 1. Từ tiết diện lõi thép đã có tiến hành xác định dung lượng S BA theo biểu thức: (4.1) 2. Xác định dòng điện thứ cấp I 2 : (4.2) S 2 = S BA = 2 .423,1 .         hd mt k BA [VA] I 2 = 2 2 U S [A] 3. Vẽ lại sơ đồ hoàn chỉnh MBA: 4. Tính số vòng dây quấn cho mỗi vôn: (4.3) Trong đó: Tiết diện lõi thép được tính bằng m 2 Nếu tiết diện lõi thép được tính bằng cm 2 và f = 50Hz thì biểu thức trên trở thành. (4.4) 5. Tính số vòng quấn cho cuộn sơ cấp và thứ cấp: a. Số vòng quấn cho cuộn sơ cấp: (4.5) b. Số vòng quấn cho cuộn thứ cấp: Khi máy biến áp mang tải thì điện áp trên tải sẽ sụt giảm một lượng so với lúc không tải. Để đảm bảo đủ điện áp cung cấp cho khi máy vận hành thì phải trừ hao lượng sụt áp này khi tính toán từ (5 ÷ 15)%. (4.6) 6. Tính dòng điện phía sơ cấp: Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dòng điện phía sơ cấp (4.7) S 2 ( VA ) 3 10 25 50 100 1000 η (% ) 60 70 80 85 90 > 90 7. Tính đường kính dây quấn: Chọn mật độ dòng điện thích hợp và tính đường kính dây quấn • Phía sơ cấp: (4.8) n V = tm AB . 45 n 2 = n V . (U 2 + 5% ÷ 15%) I 1 = %. 1 2 η U S d 1 = 1,13 J I 1 tm ABf 44,4 1 n v = n 1 = n V . U 1 • Phía thứ cấp: (4.9) Với J là mật độ dòng điện (A / mm 2 ); Chọn tùy vào chế độ làm việc của MBA.  MBA làm việc liên tục J = (2,5 ÷ 5) A/mm 2 .  MBA làm việc ít J có thể chọn đến 7A/mm 2 . 8. Tính hệ số lắp đầy (k lđ ) Hệ số lắp đầy cho biết bề dày cuộn dây chiếm chổ bao nhiêu trong cửa sổ của lõi thép (4.10) Trong đó: BD: Bề dày cuộn dây C: Bề rộng cửa sổ c = 2 a • Tính bề dày cuộn dây - Cuộn sơ cấp có bề dày BD 1 được tính từ số vòng quấn n 1 . - Cuộn thứ cấp có bề dày BD 2 được tính từ số vòng quấn n 2 . - Bề dày cả cuộn dây BD = BD 1 + BD 2 + (1 ÷ 2)mm.  Số vòng dây quấn cho 1 lớp: (4.11) Trong đó: h K : Chiều dài h của khuôn quấn d / : Đường kính dây kể cả cách điện  Số lớp dây quấn: (4.12) Trong đó: n: Số vòng dây của từng cuộn (sơ hoặc thứ cấp) n VL : Số vòng dây quấn cho 1 lớp d 2 = 1,13 J I 2 K lđ = C BD = 0,6 ÷ 0,7; Tối đa là 0,8 / d h n K vl = VL n n n L =  Bề dày cuộn dây sơ hoặc thứ BD 1(2) = n L1(2) . d / i 9. Tính khối lượng dây quấn (W) (4.13) Với: W 1 ; W 2 là khối lượng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khối lượng của từng cuộn dây được tính theo biểu thức. (4.14) Trong đó: L TB : Là chiều dài trung bình của một vòng dây (tính bằng dm). n: Số vòng quấn của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. d: Đường kính dây quấn ở cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp (tính bằng mm 2 ). W: Là khối lượng (tính bằng Kg). 4.2. Tính tốn quấn mới máy biến áp. Laứ dáng baứi toaựn maứ ngửụứi thụù nhaọn ủửụùc nhửừng yẽu cầu kyừ thuaọt cần coự cho moọt maựy bieỏn aựp cú theồ tửứ khaựch haứng nhử ủieọn aựp nguồn vaứo; ủieọn aựp ra cần coự; cõng suaỏt ngoỷ ra; múc ủớch sửỷ dúng Vụựi dáng baứi toaựn naứy chuựng ta phaỷi xaực ủũnh ủửụùc tieỏt dieọn loừi theựp; soỏ voứng dãy quaỏn sụ caỏp, thửự caỏp vaứ ủửụứng kớnh dãy quaỏn sụ caỏp, thửự caỏp Coự theồ toựm taột baứi toaựn nhử sau: Bieỏt trửụực: S LOếI ; U 2 ; U 1 Cần tỡm: S BA → I 2 → I 1 ; n 1 ; n 2 ; d 1 ; d 2 4.2.1. Phương pháp tính tốn máy biến áp cảm ứng: Máy biến áp cảm ứng hay còn gọi là máy biến áp hai dây quấn, là loại máy biến áp có dây quấn sơ cấp và thứ cấp cách ly nhau. Ký hiệu máy biến áp hai dây quấn như hình 4.1. Trình tự tính tốn dây quấn và chọn kích thước lõi thép được tiến hành theo các bước sau: U 1 N 1 N 2 U 2 Hình 4.1: Ký hiệu máy biến áp hai dây quấn W = W 1 + W 2 W 1(2) = (1,2 ÷ 1,3). 8,9. L TB . n. 4 . 2 d π .10 -4 Bước 1: Xác định các số liệu yêu cầu: - Điện áp định mức phía sơ cấp U 1 [ V ]. - Điện áp định mức phía thứ cấp U 2 [ V ]. - Dòng điện định mức phía thứ cấp I 2 [ V ]. Trường hợp nếu không biết rõ giá trị I 2 , ta cần xác định được công suất biểu kiến phía thứ cấp S 2 : S 2 = U 2 . I 2 [ VA ] (4.15) - Tần số f nguồn điện. - Chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn. Bước 2: Xác định tiết diện tính toán cần dùng cho lõi sắt (A t ): (4.16) Trong đó: A t : là tiết diện tính toán của lõi thép [cm 2 ] S 2 : là công suất biểu kiến cung cấp tại phía thứ cấp biến áp [ VA ] K: là hệ số hình dáng lõi thép. Khi lá thép dạng EI (hình 4.2) ta có K = 1 ÷ 1,2 Khi lá thép dạng UI (hình 4.3) ta có K = 0.75 ÷ 0,85 B m : là mật độ từ thông sử dụng trong lõi thép. Tùy theo hàm lượng silic nhiều hay ít mà chọn B m cao hay thấp. Cũng tùy theo loại lá thép được chế tạo theo dạng dẫn từ có định hướng hoặc không định hướng mà chọn B m cao hay thấp. Đối với lá thép dẫn từ không định hướng: B m = (0,8 ÷ 1,2)T Đối với là thép có dẫn từ định hướng: B m = (1,2 ÷ 1,6)T. m t B S KA 2 423,1 = Bước 3: Chọn kích thước cho lõi thép, khối lượng lõi thép. ∗ Kích thước cho lõi thép: Gọi A g là tiết diện tính từ kích thước thực sự của lõi thép, ta có: (4.17) Trong đó: a: là bề rộng lá thép [cm] b: là bề dày lõi thép [cm] Như vậy giữa A g và A t chênh lệch nhau do: Hình 4.2 : Lõi thép dạng E,I Hình 4.3 : Lõi thép dạng U,I b a a b a Hình 4.4: Cách đo lấy kích thước lõi thép dạng E I Hình 4.5: Cách đo lấy kích thước lõi thép dạng U I baA g . = • Bề dầy cách điện tráng trên lá thép (để giảm nhỏ dòng điện Foucault chạy qua các lá thép trong lõi). (4.18) • Độ ba vớ có trên lá thép do công nghệ dập định hình lá thép gây nên. Độ chênh lệch này được xác định bằng hệ số ghép K f , ta có: Trong thiết kế tính toán, tham khảo giá trị K f theo bảng sau: Bề dầy lá thép K f Lá thép ít ba vớ Lá thép nhiều ba vớ 0,35 0,5 0,92 0,95 0,8 0,85  Chú ý: Nếu đo được bề dầy mỗi lá thép và biết chính xác số lá thép ta tính được A t và có thể xem A t = A g . Dựa vào giá trị A g , ta chọn được kích thước a, b của lõi thép. Để dễ dàng trong thi công quấn dây, thường giữa a và b có mối quan hệ về kích thước như sau: b = a đến b = 1,5a (4.19) Từ đó, ta có quan hệ sau : A g = a.b = a 2 (khi chọn a = b). A g = a.b = a.1,5a = 1,5a 2 (khi chọn b = 1,5a). Tóm lại: Khi biết trước giá trị A g , ta có thể xác định dãy giá trị a để chọn, bằng cách tính sau: (4.20) Phối hợp giá trị a có sẵn trong thực tế, chọn giá trị a thích hợp cho lõi thép, từ đó tính lại chính xác giá trị b. Sau khi có kích thước lá thép, ta chọn khối lượng lõi thép. f t K A Ag = g g Aa A aaaa ==≤≤ maxminmaxmin 5,1 vµvíi ∗ Khối lượng lõi thép: • Trường hợp lõi thép dạng E I : (hình 4.6) Gọi c là bề rộng cửa sổ. h là bề cao cửa sổ. Ta có thể tích lõi thép (đã trừ đi khoảng không gian trống của 2 cửa sổ) là: (4.21) Gọi γ là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện γ = 7,8 kg/dm 3 . Suy ra khối lượng lõi thép là : (4.22) Hay: (4.23) Trong công thức (4.9): W th : đơn vị là [kg] Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm] Trường hợp lõi thép E, I đúng dạng tiêu chuẩn, ta có quan hệ các kích thước như sau: 2 a c = và 2 3a h = Do đó công thức (4.23) có thể viết lại thành công thức (4.24) cho lá thép đúng tiêu chuẩn: (4.24) Hình 4.6: Cách đo kích thước lõi thép dạng E,I để tính toán a/2 a/2 a/2a h + a b c c h h) c 15,6ab(a h) c 7,8.2ab(a W th ++= ++= V. W th γ = h) c (a 2ab V ++= b46,8a W 2 th = • Trường hợp kết cấu lõi thép dạng UI : (hình 4.7) Thể tích lõi thép đã trừ đi cửa sổ là: V = 2ab(2a + c + h) (4.25) Suy ra khối lượng lõi thép: (4.26) Trong đó: W th : đơn vị là [kg] Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm] Thí dụ 1: Xác định khối lượng lõi thép biến thế có thể dùng chế tạo biến thế với các yêu cầu theo hình 4.8 GIẢI: Bước 1: a a c 2a+c a a 2a+h b Hình 4.7: Cách đo kích thước lõi thép dạng U,I để tính toán h) c 15,6ab(2a W th ++= Hình 4.8: Hình thí dụ 1 U 1 = 110V U 2 = 15V I 2 = 5A Tham số tại thứ cấp gồm:U 2 = 15V; I 2 = 5A Nên S 2 = U 2 .I 2 = 15.5= 75VA Bước 2: Chọn dạng lõi thép E, I đúng tiêu chuẩn, mật độ từ dùng cho lõi thép chọn là: B m = 1,2T, ta có: A t = 1,423(1 ÷ 1,2) m B S 2 = 1,423(1 ÷ 1,2) 2,1 75 = 10,269 cm 2 ÷ 12,32 cm 2 Ta có: A t = 10,27 cm 2 ÷ 12,32 cm 2 Bước 3: Nếu chọn K f = 0,95 (khả năng ghép sát tối đa), thì tiết diện A g cần dùng cho lõi thép so với tiết diện tính toán A t là: A g = 95,0 32,1227,10 2 cm÷ = 10,81 cm 2 ÷ 12,97 cm 2 Xác định a min và a max theo khoảng A g = 10,81 cm 2 ÷ 12,97 cm 2 . 5,1 81,10 5,1 min == g A a = 2,68 cm ≈ 2,7 cm 6,397,12 max === Aga cm Tóm lại, để thực hiện biến thế có công suất 75VA ta chọn a trong khoảng từ 2,7cm đến 3,6cm. Áp dụng công thức a A b g = và W th = 46,8a 2 b ta có thể xác định một dãy giá trị cho các lõi thép có thể đạt được công suất yêu cầu ở đề bài như sau: a (cm) 2,7 2,8 3 3,2 3,4 3,5 3,6 Ag (cm 2 ) 10,81 ÷ 12,97 10,81 ÷ 12,97 10,81÷ 12,97 10,81÷ 12,97 10,81÷ 12,97 10,81÷ 12,97 10,81÷ 12,97 b (cm) 4 ÷ 4,8cm 3,86 ÷ 4,63 3,6 ÷ 4,32 3,37 ÷ 4,05 3,18 ÷ 3,81 3,09 ÷ 3,77 3 ÷ 3,6 W th (kg) 1,36 ÷ 1,64 1,42 ÷ 1,7 1,52 ÷ 1,82 1,62 ÷ 1,94 1,72 ÷ 2,06 1,77÷ 2,12 1,82 ÷ 2,18 Bảng giá trị này cho ta các kích thước lõi thép có thể tạo biến thế đúng theo yêu cầu trên, ta có thể chọn một trong các kích thước này tính toán sơ bộ, sau đó nếu cần ta sẽ hiệu chỉnh trong các bước tính sau. Giả sử trong thí dụ này ta chọn: a = 3,2cm; b = 3,4cm; W th = 1,63Kg [...]... (má ốp) b Kỹ thuật quấn dây: -Trước khi quấn dây phải vẽ sơ đồ bố trí các dây ra ở vị trí thực tế để sau này khi nối mạch không bị vướng và dễ phân biệt (Hình 4.23a) -Trước khi quấn dây cố định đầu dây khởi đầu như hình vẽ (Hình 4.24a) Trong lúc quấn dây cố gắng quấn dây cho thẳng và song hàng với nhau Cứ hết mỗi lớp dây phải lót giấy cách điện Đối với dây quá bé (d < 0,15) có thế quấn suốt luôn không... 4.2.1 ♦ Quấn dây dây đai ) - Bước 1: Chuẩn bị các vật tư, thiết bị cần thiết (bàn quấn, dây điện từ, gen cách điện, kéo, Bước 2: Gá khuôn và má ốp lên bàn quấn và xiết chặt ốc định vị khuôn Bước 3: Quay thử và chỉnh bộ đếm về 0 Bước 4: Tiến hành quấn dây • Chọn một mặt a trên khuôn quấn để đặt đầu dây ra đầu tiên • Khóa chặt vòng dây đầu tiên • Xỏ ống gen 1mm vào đầu dây ra • Tiến hành quấn dây rải... Bước 10: Xác định số vòng cho một lớp dây quấn sơ và thứ cấp Gọi: SV1 là số vòng một lớp dây quấn sơ cấp SV2 là số vòng một lớp dây quấn thứ cấp Ta có: SV1 = H hd K q d1cd SV2 = H hd K q d 2cd (4.41) (4.42) Trong đó: Kq: là hệ số quấn dây + Với dây đồng bọc cotton: Kq = 0,9 ÷ 0,93 + Với dây đồng tráng emay: Kq = 0,9 ÷ 0,93 Bước 11: Xác định số lớp cho mỗi phần dây quấn sơ và thứ cấp SL1 = N1 SV1 (4.43)... (sau khi quấn xong mỗi lớp) • Còn khoản 5 đến 10 vòng cuối cùng thì đặt vào 1 đoạn dây đai để chuẩn bị khóa vòng dây cuối cùng • Khóa vòng dây cuối, xỏ gen vào đầu dây cuối • Tháo khuôn ra khỏi bàn quấn, giữ cố định cuộn dây • Tháo cuộn dây ra khỏi khuôn quấn, bọc thêm một lớp cách điện bên ngoài  Các điểm cần lưu ý: - Hai đầu dây ra phải được cách điện bằng gen và phải bó trí ở mặt a của khuôn quấn -... hoàn tất việc quấn đủ số vòng dây, phải đặt dai vải hoặc giấy (H3-3c) sau đấy quấn dây đè chồng lên băng vải, giấy đó, để cuối cùng lòn dây qua và rút chặt băng vải giữa cho chắc Hình 4.23a: cách bố trí các dây ra ở vị trí thực tế Hình 4.23c: Cách uốn các dây ra thực tế (dạng khoen kín) Hình 4.24a: Cách cố định đầu dây khởi đâu Hình 4.24c: Cách cố định đầu dây cuối cuộn dây c Cách ráp lại lá sắt của... Thứ cấp Thứ cấp Sơ cấp Thứ cấp Sơ cấp Sơ cấp Thứ cấp Hình 4.11: Một số cách bố trí dây quấn đối với biến thế hai dây quấn Giả sử kết cấu dây quấn sơ cấp bố trí bên trong và thứ cấp bao bọc quanh sơ cấp, bề dài trung bình Ltb1 và Ltb2 cho bộ dây sơ và thứ cấp xác định như sau (xem hình 4.12) Hình 4.12: Cách bố trí dây quấn sơ cấp bên trong và thứ cấp bên ngoài bao bọc quanh sơ cấp Đặt : a’ = a + 2ec... Phương pháp tính toán máy biến áp tự ngẫu: a Trình tự tính toán máy biến áp tự ngẫu: Đối với MBA tự ngẫu 1 ngỏ vào và 1 ngỏ ra thì 2 ngỏ này có thể hoán đổi cho nhau khi sử dụng, do đó khi tính toán phải đảm bảo cả 2 trường hợp • Gọi SBA là dung lượng của biến áp trong cả 2 trường hợp • Căn cứ vào U1, U2 đã có suy ra I 1, IA Sau đó căn cứ vào sơ đồ sẽ tính ra được dòng 2 0 điện chạy trong đoạn dây chung... vị là [vòng/lớp] nv: đơn vị là [vòng/vôn] Bước 12: Xác định bề dày mỗi phần dây quấn Khi biến áp có lõi thép E I, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp quấn trên một trục lõi (bố trí đồng trục), ta xác định bề dầy cuộn dây sơ và thứ cấp như sau: Gọi: BD1 là bề dầy cuộn dây sơ cấp BD2 là bề dầy cuộn dây thứ cấp BD là bề dầy tổng của cả bộ dây Ta có: (4.48) BD1 = SL1 (d1cd + e cd1 ) BD 2 = SL 2 (d 2cd + e cd2 ) (4.49)... sử biến thế vận hành 10 giờ/ngày, cách điện sử dụng cấp A, chọn J = 5,5 A/mm 2 (ứng với S2 = 75), suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp như sau: d1 = 1,13 0,775 = 0,424 mm, chọn d1 = 0,45 mm 5,5 d2 = 1,13 5 = 1,07mm, chọn d2 = 1,1mm 5,5 Chọn dây emay có đường kính dây kể cả cách điện là: d1cđ = 0,5mm d2cđ = 1,15mm Bước 9: Chọn bề dầy cách điện làm khuôn quấn dây (ec) và bề cao hiệu dụng quấn dây. .. ráp - Tháo khuôn quấn ra khỏi cuộn dây Xử lý các mối nối, cách điện cẩn thận; sau đó kiểm tra lại các lớp bọc cách điện - Lồng xen kẻ các lá thép vào lòng cuộn dây - Cạo sạch các đầu dây ra, đưa vào nguồn cho máy vận hành thử đo kiểm lại các cấp điện áp ở ngỏ ra - Hàn nối các đầu dây vào đúng sơ đồ Kiểm tra lại sự thay đổi điện áp ngỏ ra khi điều chỉnh gallett G2 Chú ý: Khi lắp ráp phải đảm bảo độ . pháp tính tốn máy biến áp cảm ứng: Máy biến áp cảm ứng hay còn gọi là máy biến áp hai dây quấn, là loại máy biến áp có dây quấn sơ cấp và thứ cấp cách ly nhau. Ký hiệu máy biến áp hai dây quấn. một lớp dây quấn sơ và thứ cấp. Gọi: SV 1 là số vòng một lớp dây quấn sơ cấp. SV 2 là số vòng một lớp dây quấn thứ cấp. Ta có: (4.41) (4.42) Trong đó: K q : là hệ số quấn dây + Với dây đồng. QUẤN DÂY MÁY BIẾN AP Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học viên có năng lực: • Quấn lại máy biến áp theo số liệu có sẵn, đảm bảo hoạt động tốt,