Giáo án điện dân dụng THPT - BÀI 8- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA I/ MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: - HS nắm được quy trình chung để tính toán thiết kế MBAmột pha công suất nhỏ. - Hiểu được yêu cầu,cách tính của từng bước khi thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. 2. Kĩ năng: - Thực hiện được quy trình chung để tính toán thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. - Thực hiện được các bước tính toán: Xác định công suất,tính toán mạch từ, tính số vòng dây của các cuộn dây,tính tiết diện dây quấn, tính diện tích cửa sổ lõi thép,sắp xếp dây quấn trong cửa sổ. 3. Thái độ: - HS có ý thức tìm hiểu cách tính toán thiết kế MBA và liên hệ trong thực tế. II/ CHUẨN BỊ BÀI GIẢNG: - Nghiên cứu bài 8-SGK . - Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng. - Dây quấn máy biến áp, lõi thép máy biến áp, kìm, tuavít,… III/ TIẾN TRÌNH BÀI DẠY: 1/Ổn định lớp:2’ Kiểm tra sĩ số lớp học. 2/Kiểm tra bài cũ:3’ Câu hỏi: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp? 3/Đặt vấn đề vào bài mới: Muốn thiết kế máy biến áp một pha công suất nhỏ ta phải thực hiện những quy trình như thế nào?Chúng ta hãy nghiên cứu nội dung bài 8. 4/Nội dung bài giảng mới: 80’ Hoạt động của thầy và trò T G Nội dung bài giảng Hoạt động 1: T ìm hiểu qui trình chung *GV diễn giải: Vi ệc tính toán chính xácMBA ở 30’ I/Quy trình chung đ ể tính toán thi ết kế MBA một pha công suất nhỏ. * Tính toán thi ết kế MBA gồm những bước sau : 1. Xác định công suất Máy biến chế độ có tải rất phức tạp vì phải gi ải quyết giới hạn tănh nhiệt độ tối đa và s ụt áp trong giới hạn cho phép.Đ ể giải quyết các vấn đề n ày,khi tính toán c ần phải tiến hành một số phép tính khá phức tạp.Trong bài này,chúng ta sử dụng ph ương pháp dựa vào nh ững kết quả thực nghiệm,đ ơn giản nhưng v ẫn đ ảm bảo tính áp. 2. Tính toán mạch từ. 3. Tính số vòng dây của các cuộn dây. 4. Tính tiết diện dây quấn. 5. Tính diện tích cửa sổ lõi thép. * Chọn công suất MBA điều chỉnh: Công su ất Tính toán của MBA được tính theo công thức sau: S tt = K đ .  i i P  cos (1+k dt ) (VA) Trong đó: - K đ là hệ số đóng đồng thời và lấy bằng 0,61 tuỳ theo số tải chính xác. *GV đưa ra các bước tính toand thiết kế MBA. *GV hư ớng dẫn HS cách ch ọn công su ất MBA trong gia đình.Gi ải thích các thông số trong công thức. nhiều hay ít và tính ho ạt động đồng thời của chúng. - P i là công suất của từng thiết bị mắc vào mạch. - cos là hệ số công suất của từng thiết bị mắc vào m ạch,cụ thể: +Đèn sợi đốt và các dụng cụ nhiệt điện cos = 1 +Đèn ống,tủ lạnh,máy điều hòa: cos = *GV đưa ra ví d ụ,tính toán cụ thể để HS dễ hiểu. GV g ọi học sinh lên giải bài tập *GV giả thích: Ta có thể coi khi dùng lò sưởi thì bỏ quạt,tủ lạnh v à 0,4  0,6 +Quạt điện: cos = 0,6  0,8 +Máy thu thanh thu hình: cos = 0,8  0,9 Ví d ụ: Chọn MBA điều chỉnh cung cấp cho tủ lạnh 110W, đèn ống 40W, 2quạt trần 110W, 2quạt bàn 55W, lò sưởi 550W, ấm đun nư ớc 1500W,1ti vi 100W, 1máy quay băng 80W. Điện áp giờ cao điểm là 130V, bình thường là 220V. Giải Lấy k dt =20% ; K đ =1,ta có: S tt =   2,01 9,0 100 1500550 4,0 40         =2605V ngư ợc lại.Khi dùng ti vi thì không dùng quay băng.Do đó ph ụ tải lớn nhất gồm đèn ống 40W,lò sư ởi 550W,ấm đun nư ớc 1500W,ti vi 100W. A Ta có dòng điện tính toán phía sơ cấp là: I tt = A U S tt 20 130 2605 min  Như vậy: Máy biến áp được chọn phải có công suất lớn hơn S tt hoặc cường độ dòng điện sơ cấp lớn hơn I tt . Hoạt động 2: Tìm hiểu các bước tính toán MBA 1 pha CS nhỏ *GV đưa ra hai 50’ II/Các bước tính toán cụ thể MBA một pha công suất nhỏ. 1.Xác định công suất MBA: - Công suất của cuộn sơ cấp MBA(P 1 )có th ể tính từ công suất cách tính: - Dựa vào hiệu suất thì:   2 1 1 2 P P P P  - Dựa vaò công thức: S 1 = S 2 = U 2 .I 2  S đm = U 2 .I 2 * GV thuyết trình: Khi chọn mạch từ,cần chú ý trụ và cửa sổ.Trụ của của cuộn dây thứ cấp MBA(P 2 )nhờ biểu thức: P 1 =  2 P (VA) Trong đó:  - Hi ệu suất của MBA (thường lấy  = 0,850,95).Công su ất MBA càng nhỏ thì  càng nhỏ. - Nếu hiệu suất của MBA cao th ì: S 1 = S 2 = U 2 .I 2 Công suất MBA cần chế tạo l à: S đm = U 2 .I 2 (U 2 ,I 2 - Điện áp,dòng đi ện thứ cấp định mức của MBA theo y êu cầu thiết kế). 2.Tính toán mạch từ: mạch từ phải có tiết diện phù hợp với công suất của máy.Cửa sổ phải có kích thước phù hợp để có thể đặt vừa cuộn dây. a)Chọn mạch từ: Mạch từ của MBA nhỏ thư ờng là mạch từ kiểu bọc,được ghép bằng lá thép chữ E và chữ I (h ình 8.1) có các thông số như sau: a: chiều rộng trụ quấn dây. b: chiều dày trụ quấn dây. c: độ rộng cửa sổ. h: chiều cao của sổ. a/2: độ rộng lá thép chữ I Đối với loại MBA công su ất nhỏ,khi chọn mạch từ cần xét đến tiết diện của trụ lõi thép mà trên đó sẽ đặt cuộn dây. *GV diễn giải: Di ện tích trụ quấn dây phải ph ù h ợp với công suất MBA. *GV gi ải thích: Trong thực tế,lõi thép được ép chặt nhưng vẫn có độ hở giữa các lá thép do độ cong v ênh và lớp s ơn cách điện của lá thép.Vì v ậy cần phải tính di ện tích thực của b)Tính diện tích trụ quấn của lõi thép. Đối với mạch từ kiểu bọc,diện tích trụ quấn dây đư ợc tính gần đúng bằng công thức: S hi = 1,2. dm S Trong đó: + S hi = a.b là diện tích hữu ích trụ,tính bằng (cm 2 ). + S đm là công su ất MBA,tính bằng (VA). Diện tích thực của trụ lõi thép: S t = l hi k S Trong đó k l là hệ số lấp đầy được cho trong bảng: Bảng 8-1.Hệ số lấp đầy k l [...]... Số lớp dây quấn = IV.TỔNG KẾT BÀI HỌC: 5’ - Khái niệm chumg về máy biến áp - Phân loại máy biến áp - Khái niệm máy biến áp V BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN TỰ HỌC Câu 1: Khi nối cuộn sơ cấp máy biến áp với nguồn điện một chiều sẽ xảy ra hiện tượng gì? Tại sao? Câu 2: Nêu khái niệm và công dụng của máy biến áp một pha công suất nhỏ? VI TỰ ĐÁNH GIÁ VÀ RÚT KINH NGHIỆM ... để áp dụng khi tính toán, thiết kế MBA MBA âm tần 0,8 MBA dùng trong 0,9 gia đình MBA lõi ferit 1 Bài tập: GV giao bài tập Hãy chọn mạch từ để quấn một cho học sinh MBA công suất 30VA,có điện áp HS nghiêm cứu và sơ cấp là U1=220V ,điện áp thứ trả lời cấp là U2= 12V,hiệu suất MBA  = 0,7 *GV yêu cầu HS đưa ra kết quả (Tra bảng 8-2 ,ta có diện tích hữu ích của trụ thép là Shi = 6,6cm2) *GV diễn giải: 3 Tính. .. sổ -Tính số vòng dây mỗi lớp: h ĐK dây có cách điện Số *GV kết luận: Tra vòng Số vòng dây dâySố vòng dây mỗi lớp mỗi lớp = - -1 các bảng sẵn có và theo những phương pháp tính toán trên,chúng ta có thể xác địnhấcc -Tiếp đó ,tính số lớp dây quấn bằng cách chia tổng số vòng cho số vòng của mỗi lớp: thông số của bất kỳ một MBA nhỏ nào Số lớp dây quấn = IV.TỔNG KẾT BÀI HỌC: 5’ - Khái niệm chumg về máy biến. .. cường độ dòng điện (A) - J: mật độ dòng điện cho phép(A/mm2) b )Tính đường kính dây quấn Để đơn giản trong tính toán,ta có thể tra bảng để tìm tiết diện và đường kính dây quấn sau khi đã tính được dòng điện SC và TC.Sau khi đã tính được tiíet diện dây quấn,ta tiến hành tra bảng 8-5 đựoc giá trị đường kính dây quấn hoặc ngược lại *GV vẽ hình và 5 .Tính diện tích cửa sổ lõi thép chỉ dẫn cho HS - Hình chữ... suất(VA) dòng điện cho phép(A/mm 2 *HS theo dõi bảng 50 4 50  100 3,5  ( 8-4 ) mật độ dòng điện cho phép để tính toán ) 100  200 200  500 GV hướng 3 2,5 500  1000 2 dẫn học sinh cách tính tiết diện dây quấn HS chú ý theo dõi Vậy tiết diện dây quấn được tính như sau: I Sdd = J (mm2) GV đưa ra bảng 85 để HS tra bảng Trong đó: - Sdd là tiết diện dây quấn (mm2) *HS theo dõi bảng ( 8-5 ) làm tư liệu - I là cường... sổ Kl được cho +N1 , N2 là số vòng dây của trong bảng 8-6 cuộn sơ cấp và thứ cấp + S , S là tiết diện dây quấn SC dq1 dq 2 và TC -Diện tích cửa sổ được tính: Scs = h.c Cách2:  S SC  S TC Kl - Tra số bảng vòng dây/1cm2(Bảng 8-7 ) - Từ đó tiến hành tính diện tích cửa sổ lõi thép: Scs = h.c  N n 1 1  N2 n2 n 1- Số vòng dây/cm2 của cuộn sơ cấp n 2- Số vòng dây/cm2 của cuộn thứ cấp Chú ý: * Các cỡ dây... công suất 30VA,có điện áp sơ cấp là U1=220V ,điện áp thứ cấp là U2 = 12V,hiệu suất MBA  = 0,7 Giải: -Từ thông số S =30VA,tra bảng 8-2 ta có diện tích hữu ích của trụ thép là:Shi=6,6cm2 -Từ đó tra bảng 8-3 lấy số vòng/vôn là: 4,7 vòng/V(có thể lấy n=5vòng/vôn) Vậy số vòng dây sơ cấp là: N1 = 220.5 = 1100 (vòng) Số vòng dây cuộn TC là: N2 = (12+1,2).5 = 66(vòng) *GV giải thích: Tiết diện 4 .Tính tiết diện... thép,đó là một thông số quan trọng khi tính toán - Diện tích cửa sổ được tính như sau: Scs = h.c (Theo kinh nghiệm h  3c sẽ tiết kiệm được vật liệu và hình dáng *GV đưa ra 2 cách tính cửa sổ lõi MBA đẹp) thép Cách tính diện tích của cửa *GV giải thích về sổ lõi thép: hệ số lấp đầyKl: Cách1: Trong thực tế còn -Tính tổng tiết diện 2cuộn dây thêm phần cách SC và TC chiếm diện tích cửa sổ điện và là:... từ bài học,chúng ta chọn Tiết diện lõi cách tính qua đại thép hữu lượng trung gian là “số vòng/vôn”,ký hiệu 2 ích(cm ) 4 Số vòng/vôn 9,5 là n-số vòng tương 6 6,3 8 4,7 10 3,8 12 3,2 14 2,7 16 2,4 18 2,1 20 1,9 22 1,7 24 1,6 26 1,5 28 1,4 30 1,3 ứng cho mỗi vôn điện áp sơ cấp hay thứ cấp *HS kẻ và ghi bảng 8-3 *GV Câu hỏi: Tại sao số vòng dây cuộn TC lại cộng thêm 10% điện áp TC? (Trong công thức tính. .. công thức tính N2,10%U2là lượng sụt áp khi có tải của dây quấn TC) *GV đưa ra ví dụ Từ đó ta tính được số vòng dây để HS áp dụng cuộn SC: tính toán *GV hướng dẫn N1 = U1.n Số vòng dây cuộn TC: HS làm ví dụ bằng N2 = (U2 + 10%U2).n cách đặt câu hỏi gợi mở: +Đề bài ch S = 30VA,từ đó ta có thông số nào? +Tìm được Shita sẽ tìm được đại lượng nào? +Hãy tính N1và N 2? Ví dụ: Tính số vòng dây quấn cho MBA với . Giáo án điện dân dụng THPT - BÀI 8- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA I/ MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: - HS nắm được quy trình chung để tính toán thiết kế MBAmột pha công. cách tính toán thiết kế MBA và liên hệ trong thực tế. II/ CHUẨN BỊ BÀI GIẢNG: - Nghiên cứu bài 8-SGK . - Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng. - Dây quấn máy biến áp, lõi thép máy. nhỏ. - Hiểu được yêu cầu,cách tính của từng bước khi thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. 2. Kĩ năng: - Thực hiện được quy trình chung để tính toán thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. - Thực