Chia sẻ tài liệu: Bài 9: Tính toán, thiết kế máy biến áp 1 pha thuộc Giáo dục hướng nghiệp 11
Chương II: MÁY BIẾN ÁPNgười soạn:Trần Như Thảo, Trung tâm KTTH-HN Hương Trà. Bài 8: [TPP 18-19] TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHABài 8: [Lí thuyết, TPP 18]TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHANgười soạn:Trần Như Thảo, Trung tâm KTTH-HN Hương Trà. Bài 8:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BiẾN ÁP MỘT PHA. MỤC TIÊU:1- Hiểu được quy trình chung để tính toán, thiết kế MBA 1 pha công suất nhỏ.2- Hiểu được yêu cầu, cách tính của từng bước khi thiết kế MBA 1 pha công suất nhỏ.- Tính toán máy biến áp như thế nào? Gồm những nội dung gì ?1-Tính công suất [ Sđm]2-Tính toán mạch từ [ Tiết diện lõi thép, lá thép…]3-Tính số vòng dây của các cuộn dây. [ N1, N2 ]4-Tiết diện dây quấn [ Sd], chọn đường kính dây [ Ddq].5-Tính diện tích cửa sổ lõi thép [ Scs]+Việc tính toán MBA phải dựa vào một số phép tính rất phức tạp như giải quyết các chế độ có tải, giới hạn sụt áp cho phép, nhiệt độ tối đa…. Do đó, trong thực tế giải quyết vấn đề kĩ thuật này theo phương pháp tính toán một số phép tính thực nghiệm đơn giản nhưng khá chính xác. Gồm các bước sau đây: 1- Xác định công suất của MBA.2- Tính toán mạch từ.3- Tính số vòng dây của các cuộn dây.4- Tính tiết diện dây quấn, chọn đường kính dây.5- Tính tiết diện cửa sổ lõi thép1- Xác định công suất MBA:-Xác định công suất MBA cần chế tạo, vì hiệu suất MBA rất cao, nên: S1 = S2 = U2 x I2 [ V.A.] Công suất MBA cần chế tạo sẽ là: Sđm = U2 x I2 [ V.A.]Trong đó: U2 và I2 là điện áp và dòng điện thứ cấp định mức của MBA theo yêu cầu của người thiết kế [ dựa vào phụ tải ]2- Tính toán mạch từ MBA :a] Chọn mạch từ kiểu bọc có kích thước như sau: a: Chiều rộng trụ quấn dây. b: Chiều dày trụ quấn. c: Chiều rộng cửa sổ. h: Chiều cao cửa sổ. a/2: Độ rộng lá thép chữ I.Như vậy, tiết diện trụ thép chính: Shi = a x b [ cm]2- Tính toán mạch từ MBA : b] Tính tiết diện trụ quấn dây của lõi thép: Diện tích của trụ quấn dây phải phù hợp với công suất MBA. Tính gần đúng theo CT thực nghiệm:= Trong đó: Shi = a x b [ cm2] là diện tích hữu ích của trụ.Sđm là công suất MBA [ V.A.]2- Tính toán mạch từ MBA : +Tính tiết diện trụ quấn dây của lõi thép: Biết diện tích của trụ quấn dây, tính bề dày của lõi thép và số X tấm lá thép [ dày 0,5mm]và Trong đó: Shi = a x b [ cm2] là diện tích hữu ích của trụ.X là số tấm lá thép [ dày 0,5mm]Bài tập 1:Tính toán mạch từ cho 1 MBA dự kiến điện áp vào 220 vôn, điện áp ra 12 vôn, 5 ampe?Giải:1-Tính toán công suất MBA:Vì hiệu suất cao nên Sđm = S1 = S2= U2x I2 S đm= 12 x 5 = 60 VA Shi= 1,2 x 7,75 = 9,3 cm2 2- Tính diện tích lõi thép: Áp dụng CT: Bài 8: [Lí thuyết, TPP 19]TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA [TT]Người soạn:Trần Như Thảo, Trung tâm KTTH-HN Hương Trà. Bài tập 1:Tính toán mạch từ cho 1 MBA công suất nhỏ, dự kiến điện áp vào 220 vôn, điện áp ra 12 vôn, 3 ampe?Giải:1-Tính toán công suất MBA:Vì hiệu suất cao nên Sđm = S1 = S2= U2x I2 S đm= 12 x 3 = 36 VA Shi= 1,2 x 6 = 7,2 cm2 2- Tính diện tích lõi thép: Áp dụng CT:Bài 8: [TPP19] TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA [TT] MỤC TIÊU:1- Hiểu được quy trình chung để tính toán, thiết kế MBA 1 pha công suất nhỏ.2- Hiểu được yêu cầu, cách tính của các bước tính số vòng dây quấn, tiết diện dây, đường kính dây, diện tích cửa sổ dây quấn….3- Rèn kĩ năng tính toán MBA theo thực nghiệm.3- Tính số vòng dây của các cuộn dây MBA:- Trong đó: 42 là hệ số cho sắt tốt. 50 : sắt xấu b - Từ đó, tính được số vòng cuộn sơ cấp: N1= n x U1. c - Số vòng cuộn thứ cấp: N2 = n x [U2+ 10% U2] .Xác định số vòng/ 1 vôn [n] là đại lượng trung gian để tính số vòng sơ cấp N1 và thứ cấp N2 : a- Số vòng n có thể tra bảng [8-3 SGK] hoặc tính theo công thức thực hành:BT2: -Tính toán số vòng/vôn và số vòng sơ cấp, thứ cấp cho 1 MBA dự kiến điện áp vào 220 vôn, điện áp ra 12 vôn, 3 ampe?Giải:1-Tính toán công suất MBA:Vì hiệu suất cao nên 2- Tính diện tích lõi thép: Thay số vào , 3- Tính số vòng/vôn : [Sắt tốt] 4- Số vòng sơ: N1=n x U1 = cuộn thứ: N2=n x [U2+10%U2] =6 x [12+1,2] =6 x 220 = Shi= 1,2 x 6 = 7,2 cm2Sđm = U2 x I2 =12 x 3 = 36 VA1320 vòng79,2 vòng4- Tính tiết diện dây quấn hoặc đường kính dây:-Tiết diện dây dẫn được tính như sau: Trong đó: Sd là tiết diện dây [ mm2] I : Cường độ [ cuộn sơ hoặc thứ] : Ampe J: Mật độ dòng điện A/mm2+ Bảng chọn trị số J theo công suất MBA:Sd4- Tính tiết diện dây quấn hoặc đường kính dây:-Trong đó: Sd là tiết diện dây [ mm2] Dd: Đường kính [ cuộn sơ hoặc thứ] :mm Π: Chọn 3,14+ Hoặc dùng bảng chọn trị số Dd theo tiết diện dây [ bảng 8-5 SGK]SdDdĐường kính dây quấn được tính như sau:5- Tính diện tích cửa sổ lõi thép MBA : +Diện tích cửa sổ lõi thép có kích thước như sau: Scs= H x c Chiều cao cửa sổ: H = 3c sẽ tiết kiệm vật liệu và hình dáng MBA đẹp. Tổng tiết diện 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp: Ssc=N1.Sd1 và Stc=N2.Sd2 VậyKl: hệ số lấp đầy. Kl = 0,2 0,3 0,4: theo công suất Sđm tăng lên từ 100 – 500 VAahScsca/2a/26- Sắp xếp dây quấn trong cửa sổ, vẽ sơ đồ quấn dây MBA:-a-Tính số vòng dây cho mỗi lớp : b-Tiếp đó, tính số lớp dây quấn:c-Vẽ sơ đồ quấn dây có ghi chú số vòng cho mỗi cuộn dây: - Số vòng cuộn sơ cấp N1 , thứ cấp N’2 ; N’’2 …Bài tập:Hãy nối các câu cột A với cột B cho hợp lí:- Bài tập áp dụng: [ Theo nhóm, mỗi nhóm 1 câu] 1] Tính toán để quấn dây cho 1 MBA có điện áp cuộn sơ cấp là 220 v, cuộn thứ cấp có điện áp là 6 vôn, 12 vôn. Cho sắt tốt, mẫu lá thép bọc có a = 3 cm. 2] Cho mẫu lá thép đo được a=3,2 cm, b = 3,8 cm. Tính công suất dự kiến của MBA. Cho U1= 48 v, U2=6v, 9v. Tính số vòng dây và vẽ sơ đồ quấn dây cho máy?KÍNH CHÚC QUÝ THẦY CÔ SỨC KHỎE & THÀNH ĐẠT Thực hiện: TRẦN NHƯ THẢO – Tháng 10, 2010
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
TRUNG TM KTTH HN THNH PH HNG YấNđiện dân dụng11GV: LNG TH TRANGẹaởng Hửừu HoaứngKIỂM TRA BÀI CŨ* Câu hỏi 1: Nêu tên các bộ phận cấu tạo chính củaMBA và cho biết nhiệm vụ, cấu tạo của lõi thép?* Câu hỏi 2: Nêu nguyên lí làm việc của MBA?KIỂM TRA BÀI CŨ* Câu hỏi 1: Nêu tên các bộ phận cấu tạo chính của MBA vàcho biết nhiệm vụ, cấu tạo của lõi thép?* Cấu tạo chính MBA: 3 bp: - Lõi thép* Đáp án:- Dây quấn- Vỏ máy.* Nhiệm vụ, cấu tạo của lõi thép:- NV: làm mạch dẫn từ và làm khung quấn dây.- CT: + Ghép bằng những lá thép KTĐ dày 0,3 ÷ 0,5mm.+ Là thép hợp kim có thành phần Si, bên ngoài phủ lớpcách điện, được cán mỏng để giảm tổn hao NL.+ Hàm lượng Si càng nhiều tổn thất càng ít nhưng giòn,cứng, khó gia công.KIỂM TRA BÀI CŨ* Câu hỏi 1: Nêu tên các bộ phận cấu tạo chính của MBA vàcho biết nhiệm vụ, cấu tạo của lõi thép?* Đáp án: * Cấu tạo chính MBA:* Nhiệm vụ, cấu tạo của lõi thép:- Theo hình dáng, lõi thép MBA chia 2 loại:+ Kiểu lõi [kiểu trụ]:+ Kiểu bọc [kiểu vỏ]:KIỂM TRA BÀI CŨ* Câu hỏi 2: Nêu nguyên lí làm việc của MBA?* Đáp án: Nguyên lí làm việc của MBA:- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.- Nối 2 đầu dây quấn SC [N1 vòng] vào nguồn điện xoay chiềuđiện áp U1, sẽ có dòng I1 trong cuộn SC và sinh ra trong lõithép từ thông biến thiên Φ.- Do mạch từ khép kín, từ thông này móc vòng cảm ứng sangcuộn thứ cấp [N2 vòng] sức điện động cảm ứng E2 tỉ lệ vớiN2. Đồng thời từ thông biến thiên đó cũng sinh ra trong cuộnSC sức điện động tự cảm E1 tỉ lệ N1.- Nối 2 đầu cuộn TC với tải có dòng I2 trong mạch.MÁY BiẾN ÁP MỘT PHA* Các bước tính toán, thiết kế máy biến áp 1 phacông suất nhỏ:1. Xác định công suất máy biến áp2. Tính toán mạch từ3. Tính số vòng dây của các cuộn dây4. Tính tiết diện dây quấn5. Tính diện tích cửa sổ lõi thép6. Sắp xếp dây quấn trong cửa sổ1, Xác định công suất máy biến áp- Hiệu suất máy biến áp [ɳ ]:S2 S1= U1.I1 là công suất MBA nhận từ nguồnɳ=S1 S2= U2.I2 là công suất MBA cấp cho phụ tải- Vì hiệu suất máy biến áp công suất nhỏ cao:S1 ≈ S2 = U2.I2→ Công suất máy biến áp cần chế tạo là:Sđm = U2.I2 [= S2][U2, I2 là điện áp và dòng điện thứ cấp định mức củamáy]2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từ- Mạch từ MBA nhỏ thường là mạch từ kiểu bọc[vỏ], được ghép bằng lá thép chữ I và E.? Mạch từ là gì?+ Kiểu lõi [kiểu trụ]:+ Kiểu bọc [kiểu vỏ]:2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từHình 8.1. Mạch từ ghép bằng lá thép chữ E và I2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từ- Mạch từ MBA nhỏ thường là mạch từ kiểu bọc[vỏ], được ghép bằng lá thép chữ I và E.- Các thông số:a: chiều rộng trụ quấn dâyb: chiều dày trụ quấn dâyc: độ rộng cửa sổh: chiều cao cửa sổa/2: độ rộng lá thép chữ IHình 8.1. Mạch từ ghép bằng lá thépchữ E và I2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từb, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thépba? Diện tích trụ quấn dây là hình gì?? Diện tích trụ quấn dây ảnh hưởngtới các thông số nào?2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từb, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép- Diện tích trụ quấn dây phải phù hợp công suất MBA.* C1: Theo công thức:+ Mạch từ kiểu bọc: Shi = 1,2. Sđm2a.b?làdiệntíchhữuíchtrụ[cm]Shi =Sđm = S2 là công suất máy biến áp [VA]2. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từb, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép- Diện tích trụ quấn dây phải phù hợp công suất MBA.* C1: Theo công thức:+ Mạch từ kiểu bọc: Shi = 1,2. Sđm+ Trong thực tế, do lõi thép được ép chặt nhưng vẫncó độ hở giữa các lá thép do cong vênh và lớp sơncách điện nên phải tính diện tích thực của trụ lõi> Shi]:thép St [St ?ShiSt = kl[k : hệ số lấp đầy tra bảng 8-1 sgk/46]2. Tính tốn mạch từa, Chọn mạch từb, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thépBảng 8-1. HỆ SỐ LẤP ĐẦY klLoại máy biến ápklMáy biến áp âm tần0,8Máy biến áp dùng trong gia đình0,9Máy biến áp lõi pherit12. Tính toán mạch từa, Chọn mạch từb, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép* C1: Theo công thức.* C2: Tra bảng 8-2 sgk/46, 47, 48.Bảng 8-2. DIỆN TÍCH TRỤ QUẤN DÂY TƯƠNG ỨNG VỚI CÔNGSUẤT MÁY BIẾN ÁP [tần số 50 Hz]Bảng 8-2. DIỆN TÍCH TRỤ QUẤN DÂY TƯƠNG ỨNG VỚI CÔNGSUẤT MÁY BIẾN ÁP [tần số 50 Hz]Diện tích thực tế [cm2]Công suất máy Diện tích hữu ích Shi [cm2] [Để tính khuôn quấn dây]biến áp [VA][Để tính số lá thép]kl = 0,9kl = 0,8 kl = 0,7103,84,24,75,4154,75,25,86,6205,46,06,77,7256,06,77,58,6306,67,38,29,4357,17,98,910,1407,68,49,510,8458,18,910,111,5508,59,410,612,1558,99,911,112,7Ví dụ: Hãy chọn mạch từ để quấn một máy biếnáp công suất 30VA, có điện áp sơ cấp U1 = 220V,U2 = 12V. Hiệu suất máy biến áp ɳ = 0,7.* Lời giải:- Chọn mạch từ: Vì máy biến áp cần chế tạo có côngsuất nhỏ [Sđm = 30VA] nên chọn mạch từ kiểu bọc,ghép bằng lá thép chữ E và I.- Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép [Cách 1]:+ Diện tích hữu ích trụ:Shi = 1,2. Sđm = 1,2. 30 ≈ 6,6 [cm2]+ Diện tích thực trụ:St = Shi/klBảng 8-1. HỆ SỐ LẤP ĐẦY klLoại máy biến ápklMáy biến áp âm tần0,8Máy biến áp dùng trong gia đình0,9Máy biến áp lõi pherit1Ví dụ: Hãy chọn mạch từ để quấn một máy biếnáp công suất 30VA, có điện áp sơ cấp U1 = 220V,U2 = 12V. Hiệu suất máy biến áp ɳ = 0,7.* Lời giải:- Chọn mạch từ: Vì máy biến áp chế tạo công suất nhỏ[Sđm = 30VA] nên chọn mạch từ kiểu bọc, ghépbằng lá thép chữ E và I.- Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép [Cách 1]:+ Diện tích hữu ích trụ:Shi = 1,2. Sđm = 1,2. 30 ≈ 6,6 [cm2]+ Diện tích thực trụ:St = Shi/kl = 6,6/0,9 ≈ 7,3 [cm2]Ví dụ: Hãy chọn mạch từ để quấn một máy biếnáp công suất 30VA, có điện áp sơ cấp U1 = 220V,U2 = 12V. Hiệu suất máy biến áp ɳ = 0,7.* Lời giải:- Chọn mạch từ: Vì máy biến áp chế tạo công suất nhỏ[Sđm = 30VA] nên chọn mạch từ kiểu bọc, ghépbằng lá thép chữ E và I.- Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép [Cách 2]:+ Tra bảng 8-2: DIỆN TÍCH TRỤ QUẤN DÂYTƯƠNG ỨNG VỚI CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP[tần số 50 Hz]Bảng 8-2. DIỆN TÍCH TRỤ QUẤN DÂY TƯƠNG ỨNG VỚI CÔNGSUẤT MÁY BIẾN ÁP [tần số 50 Hz]Diện tích thực tế [cm2]Công suất máy Diện tích hữu ích Shi [cm2] [Để tính khuôn quấn dây]biến áp [VA][Để tính số lá thép]kl = 0,9kl = 0,8 kl = 0,7103,84,24,75,4154,75,25,86,6205,46,06,77,7256,06,77,58,6306,67,38,29,4357,17,98,910,1407,68,49,510,8458,18,910,111,5508,59,410,612,1558,99,911,112,7Ví dụ: Hãy chọn mạch từ để quấn một máy biếnáp công suất 30VA, có điện áp sơ cấp U1 = 220V,U2 = 12V. Hiệu suất máy biến áp ɳ = 0,7.* Lời giải:- Chọn mạch từ: Vì máy biến áp chế tạo công suất nhỏ[Sđm = 30VA] nên chọn mạch từ kiểu bọc, ghép bằnglá thép chữ E và I.- Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép [Cách 2]:+ Tra bảng 8-2: DIỆN TÍCH TRỤ QUẤN DÂY TƯƠNGỨNG VỚI CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP [tần số 50 Hz]→ Diện tích hữu ích trụ:Shi = 6,6 [cm2]→ Diện tích thực trụ [kl = 0,9]: St = 7,3 [cm2]1, Công suất máy biến áp cần chế tạoSđm = U2.I2 [= S2]2, Tính toán mạch từa, Chọn mạch từ- Mạch từ MBA công suất nhỏ thường là mạch từ kiểubọc [vỏ] được ghép bởi lá thép chữ E và I.b, Tính diện tích trụ quấn dây của lõi thép* C1: Theo công thức- Diện tích hữu ích trụ: Shi = 1,2. Sđm- Diện tích thực trụ:S = S /k