Tính toán dây cuốn cho may biến biến áp cách ly 1 pha Bước 1: xác định các thông số của may biến áp như : U:điện áp ;I :dòng điện ; tần số (f) suy ra công suất biểu kiến phí thứ cấp S 2 = U 21 .I 21 + U 22 .I 22 + U 23 .I 23 áp BƯỚC 2: Nếu áp dụng các công thức ước lượng thông thường, từ giá trị S 2 ta định ra tiết diện cần dùng cho lõi thép biến áp A t Trong đó, đơn vị của các đại lượng là: [A t ] = [cm 2 ];[S 2 ] = [VA]; [B] = [T]. Với K hd là hệ số hình dạng của lõi thép. nếu lõi thép dạng E,I thì K hd = 1+1,2; với lõi thép dạng U.I thì K kd = 0.75+0.85 A t =1,423K hd . 2 s B At at a b At at a b Sau khi xác định được giá trị A t ta có thể chọn a và b nhỏ để xác định kích thước lõi thép; thông thường b được xác định bằng cách đếm số lá thép và dựa vào bề dày của mỗi lá (0.5mm hay 0.35mm) để suy ra bề dày b . A t = a . b BƯỚC 3: Xác định số vòng dây quấn phía sơ và thư cấp. *Trong thực hành để dễ tính toán,ta xác định đại lượng trung gian n v :số vòng tạo ra 1 volt sức điên động cảm ứng.ta có: E = 4,44 f B . A t . N Khi E = 1 volt N = n v ; ta có được quan hệ sau: n v = 1 4.44 . . t f B A Trong (10.6) đơn vị của các đại lượng là : [ f ] = [ H z ]; f tần số nguồn điện xoay chiều [ B ] = [ T ] ; [ A t ] = [ m 2 ] [ n v ] = [ vòng /volt] *Khi xác định được n v ,số vòng dây bộ sơ cấp được xác định như sau: N 1 = U 1 . n v [ f ] = [ H z ]; f tần số nguồn điện xoay chiều [ B ] = [ T ] ; [ A t ] = [ m 2 ] [ n v ] = [ vòng /volt] *Khi xác định được n v ,số vòng dây bộ sơ cấp được xác định như sau: N 1 = U 1 . n v Trong đó ; N 1 : tổng số vòng cuộn dây sơ cấp U 1 : điện áp định mức cuộn dây sơ cấp *Đối với biến áp hai dây quấn, khi tính toán số vòng thứ cấp ta căn cứ vào giá trị điện áp thứ cấp không tải U 20 . Theo định nghĩa trong lý thuyết máy điện , gọi rU% là phần trăm sụt áp tại thứ cấp lúc mang tải so với lúc không tải , vậy: rU% = 20 2 2 .100 U U U − Trong đó: U 20 : điện áp không tải thứ cấp U 2 : điện áp định mức thứ cấp Theo Beyaert, khi tính toán ta có thể ước lượng rU% theo cấp công suất của biến áp, ta có thể định nghĩa đại lượng C h sau đây để dễ tính toán : 20 2 % 1 100 U U U ∆ = − 20 2 2 % 1 100 h U U U C U ∆ = + = vậy 20 U = C h. U 2 Trong trường hợp, tính toán chính xác , ta dựa theo S 2 để ước lượng C h (tra bảng 10.1), trong trường hợp ước lượng nhanh, ta có thể chọn C h = 1,05 (giá trị C h nhỏ ứng với S 2 lớn, và C h lớn khi S 2 bé) BƯỚC 4 Căn cứ theo giá trị dòng điện định mức tại các cuộn dây thứ cấp, ta định được công suất thứ cấp biến áp S 2 , và có thể ước lượng gần đúng hiệu suất ba η biến áp rồi suy ra dòng điện phía sơ cấp. * Trong trường hợp tổng quát, khi phía thứ cấp có nhiều ngõ ra (giả sử trong hình 10.1, ta có 3 ngõ ra); và ngõ vào có 2 mức nhập U 11 và U 12 Tổng công suất phía thứ cấp là S 2 = 3 2 2 1 . i i i U I = ∑ *Dòng điện phía thứ cấp được tính như sau: Tại ngõ vào U 11 : I 11 = 2 11 . ba S U η Bảng 10.1: Quan hệ giữa hệ số rU% theo công suất biểu kiến S 2 (Theo Beyaert) S 2 (VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300 rU% 20 17 15 12 10 9 8 7.5 7 (Theo Tranformatoren Fabrik Magnus ta có rU% theo S 2 khi phụ tải thuần trở Cos=1) S 2 (VA) 25 50 75 100 200 150 rU% 8 6.6 6.4 6 5.2 5.9 S 2 (VA) 250 400 500 600 1000 750 rU% 5 4.3 4 3.9 3.75 3.8 (B ảng rU% tại phụ tải thuần trở theo Schindler) S 2 (VA) 100 200 300 500 700 1000 1200 1500 rU% 4.5 4 3.9 3 2.5 2.5 2.5 2.5 Quan hệ C h theo S 2 S 2 (VA) Ch% S 2 (VA) Ch% S 2 (VA) Ch% S 2 (VA) Ch% 5 1.35 50 1.12 180 1.06 700 1.032 7.5 1.28 60 1.11 200 1.058 800 1.03 10 1.25 70 1.1 250 1.052 900 1.028 15 1.22 80 1.09 300 1.048 1000 1.025 20 1.18 90 1.085 350 10.45 1500 1.02 25 1.18 100 1.08 400 1.042 2000 1.016 30 1.14 120 1.075 500 1.038 3000 1.009 40 1.13 150 1.065 600 1.035 BƯỚC 5: Chọn mật độ dòng điện J; căn cứ vào giá trị dòng điện (tính được ở mỗi bộ dây) để suy ra đường kính dây quấn cho mỗi bộ dây d = 1,128 I J Trong đó: [ d ] = [mm]; [I] =[A]; [J] =[A/mm 2 ] S 2 (VA) 0 50 50 100 200 200 500 j 4 3.5 3 2.5 2 Bước 6 : Kiểm tra hệ thống lấp đầy k ld diện tich cửa sổ lõi thép. Khi dung lõi thép E,I có kích thước đúng tiêu chuẩn,kích thước sổ mạch từ có các kích thước là : . bề rộng cửa sổ 2 a c = . bề cao cửa sổ h= 3 2 a h = Gọi A cs : là diện tích mạch từ 2 3 . . 4 cs A c h a = = Sau đó ,căn cứ theo số liệu dây quấn ( số vòng và đường kính dây ) ta xác định tổng tiết diện choán chỗ dây quấn trong cửa sổ cà suy ra hệ số lấp đầy cửa sổ . K ld = (10 . 19) Nếu k ld = 0,36 đến 0,46 là phù hợp . Gọi p thép là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện, p thép =7,8kg / dm 3 . Khối lượng lõi thép = Thể tích lõi thép x khối lượng riêng. Với lõi thép tiêu chuẩn ta có thể tích lõi thép được xác định như sau. Thể tích lõi thép =[( . 3a ) - 2 ( c . h )] . b = ( – ) . b = 6a 2 b Vậy khối lượng lõi thép ( W th ) là : W th = 6a 2 b . 7,8 = 46,8a 2 b. Tóm lại: W th = 46,8a 2 b. Trong đó: [ W th ] = [ Kg ] ; [ a ] = [ b ] = [ dm ] . BƯỚC 7:Chọn bề dày cách điện làm khuôn quấn dây ( e kh ) và kích thước lõi gỗ ( hay lõi nhôm ) làm lõi quấn dây. * Thông thường bề dày cách điện làm khuôn quấn dây được chọn để đảm bảo độ bền cơ là chính,như vậy có thể chon e kh theo cấp công suất của biến áp ( xem bảng 10.4 ) Bảng 10.4 . Chọn bề dầy khuôn e kh theo cấp công suất biến áp S 2 . S 2 ( VA ) 1 10 10 200 200 500 500 1000 e kh ( mm ) 0,5 1 2 3 4 Trong bước tính trên khi tính được A t , chọn a và b , ta căn cứ theo giá trị b tìm được , suy ra số lá thép cho lõi thép theo bề dầy mỗi lá thép ; tuy nhiên khi thi công thực sự , lúc ghép tất cả các lá thép lại với nhau , bề dầy lõi thép sẽ lớn hơn b tính toán ( Như vậy , bề dầy thực sư dùng làm lõi và khuôn quấn biến áp có bề dầy lớn hơn b , ta gọi bề dầy này là b ’ , với b’ = = ( 10.22) Kích thước của khuôn quấn có thể chon như sau (xem hình 10.8 ) a kh = a + ( 1 đến 2 mm ) b kh = b + ( 1 đến 2 mm ) H hd = bề cao hiệu dụng khuôn quấn dây H hd = h – [ 2 e kh + ( 1 đến 2 mm ) ] BƯỚC 8: Xác định số vòng 1 lớp cho từng bộ dây. Gọi SV : số vòng / 1 lơp dây quấn Như vậy SV/lớp = Ta ghi SV / lớp = Trong đó K q = 0,08 dây đồng tiết diện tròn tráng email K q = 0,9 0,93 dây đồng bọc cotton , tiết diện dây tròn . Với dây đồng tiết diện chữ nhật ta có : K q = 0,8 0,85 *Từ giá trị SV của từng bộ dây sơ và thứ cấp , ta căn cứ theo số vòng dây của mỗi bộ dây để đinh ra số lớp ( SL) cho từng bộ dây , ta có : Số lớp ( SL ) = = Theo Beyaert bề dày cách điện lớp được xác định như sau: = *Cuối cùng ta xác định bề dày của mỗi bộ dây quấn Gọi e là bề dày cuộn dây ,ta xác định tổng quát như sau : = *Sau khi tính xong bề dầy cho từng cuộn dây , ta xác định bề dầy tổng cộng của cả bộ dây ; cuối cùng căn cứ theo bề dày cửa sổ mạch từ ta kiểm tra lại hệ số lấp đầy cuộn dây theo bề dầy choán chỗ dây quấn . Ta có = : sắp xếp thứ tự dây cuốn Căn cứ vào bề dầy của phần dây cuốn ta xách dịnh bề dài trung bình cho mỗi vòng dây ( tb L ) ta giả sử cuộn sơ cấp có 1 N thứ cấp là 2 N và 1 e , 2 e là bề dầy tương ứng . Gọi kh e là bề dầy củ khuôn ,, 2 kh kh a e a + = ,, 2 kh kh b e b + = từ đó ra xách định chiều dài trung bình cho một vòng dây ,, ,, 1 2( ) tb L a b e π = + + tương tụ cho cuộn thứ cấp ,, ,, 2 1 2 2( ) (2 ) TB L a b e e π = + + + Đối với dây sơ cấp :tổng bề dài 1 1 1 . tb L L N = Thứ cấp: 2 2 2 . tb L L N= Căn cứ vào số vòng dây cuốn đường kính dây,và bề dài trung bình cho mỗi vòng dây ta xách địn khối lượng cho từng loại dây cuốn 2 4 3 . w (1,2 1,3)(8,9 ). . . .10 4 tb d kg L N dm π − = ÷ TB L dm = d = (mm) w = kg Thi du Cho máy biến áp với các thôing số sau U 11 = 110V: U 12 =220 I 21 = 3 (Am) ;U 21 = 30(V) ;U 22 =60 (V); I 22 = 2(Am) ;U 23 = 18 (V);I 23 = 1 (A) BƯỚC 2: Chọn mật độ từ thông dùng cho lõi thép là B=1,2T lõi thép dạng EI. ta có; A t =1,423K hd . 2 s B Sơ bộ chọn A t =20cm 2 *Từ giá trị ta có thể chọn a max = t A khi a=b và a min = 1,5 t A .Khi b=1,5a .Suy ra: a max = = 4,47cm a min = = 3,65cm Tóm lại ta có thể chọn a trong khoảng giá trị từ 3,7cm đến 4,5cm (Trong khoảng giá trị này, các giá có trong thực tế thường gặp là 3,8cm; 4,2cm và 4,5cm) Gỉa sử chọn a= 3,8cm với A t = 20cm 2 Suy ra Nếu vói mỗi lá thép là 0,5mm và b=5,3mm;ta cần có bộ lõi thép dùng làm biến thế nói trên có 53 0,5 mm mm 106 lá thép (106 lá thép E và 106 lá thép I) Tính lại chính xác A t: A t = a.b =3,8.5,3 = 20,14 cm 2 BƯỚC 3:Xác định số vòng tạo ra một volt sức điện động cảm ứng ta có: 86,1 2,1.14,20.50.44,4 10 .44,4 10 44 === BAf n t v *Xác định tổng số vòng phía sơ cấp: Mỗi cuộn dây sơ cấp tương ứng với 110V vào (khi xem U 1 = E1) ta có số vòng tương ứng 110V nhập vào là: N 11 = N 12 = 110.n v = 110.1,86 = 204,6 = 205 vòng *Muốn xác định số vòng thứ cấp, ta cần xác định các giá trị điện áp thứ cấp lúc không tải Ta có: S 21 = U 21 . I 21 = 30.5 = 150VA S 22 = U 22 .I 22 = 60.2 = 120VA S 23 = U 23 .I 23 = 18.1 =18VA Áp dụng bảng 10.1 ta suy ra hệ số C h cho mỗi bộ dây thứ cấp như sau: Khi :S 21 = 150VA; C h 21 =1,065 S 22 = 120VA; C h22 =1,075 S 23 =18VA; C h23 = 1,2 Suy ra các giá trị điện áp không tải trên mỗi bộ phận thứ cấp như sau U 210 = C h21 .U 21 =1,065 .30 = 31,95 =32V U 220 = C h22 . U 22 =1,075 .60 =64,5V U 230 = C h23 . U 23 =1,2 .18 =21,6V Số vòng dây cho mỗi bộ dây quấn thứ cấp N 21 = U 210 n v = 32 .1,86 = 59,52 =60 vòng N 22 = U 220 .n v = 64,5 .1,86 = 119,97 = 120 vòng N 23 = U 230 .n v = 21,6 .1,86 = 40,17 = 40 vòng BƯỚC 4: Với tổng công suất phía thứ cấp là S 2 = 288VA Áp dụng bảng 10.2 ta có thể chọn 87 ba η = % Từ đó ta tính được dòng điện phía sơ cấp Khi nhập vào sơ cấp U 11 = 110V, dòng sơ cấp là I 11 = 2 . 11ba S U η =3 (A) Khi nhập vào sơ cấp U 12 = 220V dòng sơ cấp là I 12 = 1.5(A) Bước 5 theo bảng 10.3 với S 2 = 288VA,vận hành liên lục ,điều kiện giải nhiệt kém , ta chọn j= 2,5mm 2 nếu biến áp cách điện mức E,R ta chọn j=4 Pha thứ cấp với I 21 = 5(A) 21 5 1,128 1.12 4 d mm = = tương tụ d 22 = 0.8mm ; d 23 = 0.6mm dường kính dâ sơ cấp được tính như sau với U = 110V; I = 3(A) d 11 = 1mm doạn nhập vào 220v, I = 1,5A BƯỚC 6: kích thước lõi thép a= 3,8cm ;b= 5,3cm 3 5,7 2 a h = = cm Ta có khối lượng lõi thép w th = 46,8a 2 b =3,58kg diện tích cử sổ lõi thép A cs =1083 2 mm Dây cuốn Số vòng Đường kính (mm) Đường kính có cách điện( 2 mm ) Tiết diện dâ có cách điện 2 mm ) Tổng tiết diện bộ dây 2 mm Phần sơ cấp 0 110v ÷ 205 1 1,05 966 177.5 Phần sơ cấp 110 ÷ 220V 205 0.7 0.75 0.442 90.5 Phần thứ cấp ( U 21 = 30V ) 60 1.15 1.2 1.13 67.8 Phần thứ cấp ( U 22 = 60V ) 120 0.8 0.85 0.567 68.04 Phần thứ cấp ( U 23 = 18V ) 40 0.6 0.65 0.332 13.28 ( Tổng tiết diện cả bộ sơ cấp và thứ cấp ) = 417,22 mm 2 . Với diện tích của sổ mạch từ là A cs = 1083 mm 2 , suy ra hệ số lấp đầy theo diện tích choán chỗ trong cửa sổ như sau : 417,22 0,385 0,46 1083 ld K = = < (thỏa) BƯỚC 7: Chọn bề dầy cho giấy làm khuôn biến áp là ` e kh = 1,5 mm. Bề dầy lõi thép (b) khi có tính ảnh hưởng ba-via tạo nên ' 59 . 0,9 b b mm= = Các kích thước khuôn được xác định như sau : a kh = a + 2mm = 40mm b kh = b’+ 1mm = 60mm H kh = h – ( 2e kh + 1mm) = 53mm BƯỚC 8:áp dụng công thức tính (10.24) đến (10.28) ta tóm tắt kết quả sau : a. đối với dây quấn sơ cấp ( đoạn dây từ 0 đến 110V ). Ta gọi số vòng quấn 1 lớp là: 11 ópl SV = 53 0,95 48 òng / 1,05 v= lớp Số lớp SL 11 = 205 4,27 5 48 ≈ lớp. e cd1 =1,4 11 óp 2. 2.48 1,4 0,32 .1000 1,86.1000 l v SV mm n = = chọn e cld11 = 0,35mm. Bề dầy phần dây quấn sơ cấp(từ 0V đến 110V),gọi bề dầy này là e 1 . E 11= SL 11 (d cd11 + e cd11 ) =5 ( 1,05+0,35 ) = 7mm b. đối với sơ cấp ( đoạn dây từ 110v đến 220v) 12 53.0,95 67 0,75 lop SV = = ( vòng) 12 3SL = (lớp ) Bề dấy cách điện lớp 12 2.67 1,4. 0,375 100.1,86 cd e mm = = bề dầy cách điện cuộn sơ cấp 12 12 12 12 ( ) 3(0,75 0,35) 3,3 cd cd e SL d e mm= + = + = tự đối với bộ dây thứ cấp ta suy ra như sau :U 21 = 30V 21 53.0,93 41 1,2 lop SL = = lơp 21 2SL = lớp 21 2.41 1,4. 0,29 1,86.1000 cd e mm = = = 0,3mm Bề dầy cuộn thứ cấp : 21 2(1,2 0,3) 3e mm= + = [...]... dày cuộn dây cả khuôn giấy thu 10 00 e = e 11 = e 11 +e12 + ecd so +e 21 +e22 +e23 + ekh = 7+3,3+0,7+2,4 +1+ 1,5 = 18 ,9mm SL22 =2 lớp ecd 22 = 1, 4 thu Với bề rộng của cửa sổ lõi thép c = a 18 ,9 = 19 mm ta có kld = = 0,99 > 0,8 không thỏa 2 19 Nếu hiệu các lớp cách điện ta có Bề dầy cuộn sơ cấp (0 đến 11 0v):e 11 = 5 (1, 05+0 ,1) = 5,75mm Từ (11 0 đến 220v) e12 = 3(0,75+0 ,1) = 2,55mm Bề dầy từng phần dây cuốn thứ... 1mm Ltb 11 = 2(a + b ) + π (2e12 + e 11 ) = 246mm Đối với cuộn dây có d = o,8mm Ltb 22 = 2(a ,, + b,, ) + π (2(e12 + e 11 ) + e22 ) = 2(43+63)+ π (2(2,55+5,75) +1, 9) = 270mm =2,7dm ,, ,, Đối với bộ dây có d = 1, 5mm Ltb 21 = 2(a + b ) + π §2(e12 + e 11 + e22 ) + e 21 ¨ = 2,842dm ,, ,, Đối với bộ dây thứ cấp có d = 0,6mm Ltb 23 = 2(a + b ) + π §2(e12 + e 11 + e22 + e 21 ) + e23 ¨ = 2(43+63) + π (2(5,75 +1, 9 +2,55... :e 21 = 2 (1, 2+0 ,1) = 2,6mm ; e22 = 2(0,85+0 ,1) = 1, 9mm ; e23 = 2(0,65+0 ,1) = 0,75mm ; Tổng bề dày của khuôn :e = 5,75+ 2,55 + 0 ,1+ 2,6 + 1, 9 + 0,75 + 1, 5 = 15 ,15 mm 15 ,15 kld = = 0, 79 ( thỏa) 19 a ,, = akh + 2ekh = 40 +1, 5.2 = 4mm b,, = bkh + 2ekh = 60 + 1, 5.2 = 63mm Dối với bộ dây sơ cấp co d= 0,7mm Ltb2 = 2( a ,, + b,, ) + π e 12 = 2( 43+ 63) + π 2,55 = 220mm = 1, 2dm ,, ,, Đối với bộ dây có d = 1mm...Đối với cuộn dây thứ cáp U22 = 60V SV SV22 lop = 53.0,95 = 60 0,85 2.60 0,35mm ; e22 = 2(0,85 + 0,35) = 2, 4mm 1, 86 .10 00 53.0,95 = 77 Dối với cuộn dây thứ cấp U =18 v ; SV23 lop = 0, 65 40 SL 23 = = 0, 516 = 1 lớp chọn e23 = 0,35mm ; e23 = 1( 0, 65 + 0,35) = 1mm 77 Ta có thể bố trí các ớp dây cuốn ,trong đó cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp được xác định 220 như sau ecd so = 1, 4 = 0, 65mm chọn... thứ cấp có d = 0,6mm Ltb 23 = 2(a + b ) + π §2(e12 + e 11 + e22 + e 21 ) + e23 ¨ = 2(43+63) + π (2(5,75 +1, 9 +2,55 +2,6) +0,75) = 2,95dm Ta xác đinh dược khối lượng của bộ dây π d 2 −4 w day = (1, 2 ÷ 1, 3)8,9 kg 3 ).Ltb N 10 = 1, 024kg = 1kg dm 4  . 7.5 1. 28 60 1. 11 200 1. 058 800 1. 03 10 1. 25 70 1. 1 250 1. 052 900 1. 028 15 1. 22 80 1. 09 300 1. 048 10 00 1. 025 20 1. 18 90 1. 085 350 10 .45 15 00 1. 02 25 1. 18 10 0. Tính toán dây cuốn cho may biến biến áp cách ly 1 pha Bước 1: xác định các thông số của may biến áp như : U:điện áp ;I :dòng điện ;