Microsoft Word PHULUC 1 THUCTAP QUANDAY doc PHUÏ LUÏC 1 HÖÔÙNG DAÃN THÖÏC TAÄP QUAÁN DAÂY Trang PL 1 1 PL1 1 YEÂU CAÀU THÖÏC HIEÄN Vôùi loûi theùp bieán aùp daïng E, I ñuùng tieâu chuaån; soá lieäu ca[.]
Trang 1
PL1.1 YÊU CẦU THỰC HIỆN :
Với lỏi thép biến áp dạng E, I đúng tiêu chuẩn; số liệu các kích thước ghi nhận như sau (xem hình P1.1)
b
a/2
a/2
HÌNH P1.1 : Kích thước của lỏi thép biến áp cần gia công
Sơ đồ nguyên lý của bộ dây quấn biến áp cần thực hiện trình bày trong hình P1.2
HÌNH P1.2 Sơ đồ nguyên lý
PL1.2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN :
BƯỚC 1 : Đo các kích thước tiêu chuẩn của lá thép E,I
Từ đầu đề trên chúng ta có thể xác định các kích thước cơ bản của lỏi thép như sau:
¾ Bề rông trụ giửa lỏi thép: a = 48 mm
¾ Tổng số lá thép E : 128 lá , tổng số lá thép I : 132 lá ; Số lá thép thực sự sử dụng cho biến áp 128 lá E và 128 lá I
¾ Bề dầy lỏi thép : b = 128 lá x 0,5 mm = 64 mm
¾ Bề rộng cửa sổ lỏi thép : c = ½ a = 24 mm
¾ Bề cao cửa sở lỏi thép : h = 3/2 a =72 mm
PHỤ LỤC 1
128 lá thép E
132 lá thép I
Bề dầy của mỗi lá thép là 0,5 mm Kích thước trụ giửa của lá thép E là : a = 48 mm
Cho tần số nguồn điện cung cấp vào dây quấn sơ cấp biến áp là f = 50Hz Tính toán số liệu dây quấn biến áp và công suất biểu kiến cung cấp cho tải từ phía thứ cấp biến áp
Chọn mật độ dòng điện qua dây quấn biến áp là J = 5A/mm 2 ; mật độ từ thông qua lỏi thép là B = 1,2T Hệ số lắp đầy K lđ = 0,46 Cho hiệu suất biến áp là η = 90%
Trang 2¾ Khối lượng lỏi thép: W = 46,8.a 2 b = 46,8.(0,48) 2 (0,64)= 6,9 Kg
¾ Tiết diện cửa sổ lỏi thép: A cs = c.h = 24 x 72 = 1728 mm 2
¾ Tiết diện tính toán trụ giửa lỏi thép: A t = a.b = 48 x 64 = 3072 mm 2
A t = 30,72 cm 2
BƯỚC 2 : Xác định giá trị nv (số vòng dây quấn tạo ra 1 volt sức điện động cảm ứng)
Giá trị mật độ từ thông cho trước là B = 1,2T
Số vòng tạo ra 1 Volt sức điện động cảm ứng là:
volt / vòng 22 , 1 72 , 30
5 , 37 72 , 30 2 , 1
45 A
B
45 n
t
BƯỚC 3 : Xác định sơ đồ nguyên lý của máy biến áp ; tính toán số vòng dây quấn
Với sơ đồ nguyên lý của máy biến áp cho trong hình P1.2; điện áp định mức thứ cấp là : U 1 = 220V ; điện áp định mức thứ cấp là : U 2 = 14V
Số vòng dây quấn sơ cấp :
vòng 268 N
4 , 268 220 22 , 1 U n N
1
1 v 1
=
=
=
=
Số vòng dây quấn thứ cấp:
vòng 18 N
vòng 93 , 17 14 22 , 1 05 , 1 U n 05 , 1 N
2
2 v 2
=
=
=
=
BƯỚC 4 : Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số lấp đầy tính toán đường kính dây quấn sơ và thứ cấp
Trong bước 4, với giá trị hệ số lắp đầy là K lđ = 0,46 ; hiệu suất biến áp chọn
sơ bộ là η = 90% ta suy ra các quan hệ sau:
Tỉ số dòng điện qua dây quấn thứ cấp so với dòng điện qua dây quấn sơ cấp của biến áp:
143 , 14 I I
1428 , 14 14
220 9 , 0 U
U I I
1 2
2
1 1
2
=
=
=
= η
Tỉ số tiết diện dây quấn thứ cấp so với tiết diện dây quấn sơ cấp:
143 , 14 U
U s
s
2
1 1
2 = η =
Tỉ số đường kính dây quấn thứ cấp so với đường kính dây quấn sơ cấp:
76 , 3 143 , 14 14
220 9 , 0 U
U d
d
2
1 1
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
η
Trang 3 Chúng ta thành lập hệ thống phương trình 2 ẩn số xác định tiết diện dây quấn sơ và thứ cấp (có tính luôn lớp cách điện)
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
= +
2
1 cđ 1 cđ 2
cs lđ cđ 2 2 cđ 1 1
U
U s s
A K s
N s N
η
Hay:
cđ 1 cđ
2
cđ 2 cđ
1
s 143 , 14 s
1728 46 , 0 s
18 s
268
=
= +
cđ 1 cđ
2
cđ 2 cđ
1
s 143 , 14 s
88 , 794 s
18 s
268
=
= +
Giải hệ thống phương trình trên chúng ta suy ra:
2 cđ
2
2 cđ
1
cđ 1
mm 51 , 21 521
, 1 143 , 14 s
mm 521 , 1 574
, 522
88 , 794 s
88 , 794 s
574 , 522
=
=
=
=
=
Với dây quấn tiết diện tròn, chúng ta suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp (có tính đến bề dầy cách điện) :
mm 39 , 1 521 , 1 128 , 1 s 128 , 1 s 4
cđ
π
Chọn đường kính dây quấn sơ cấp có giá trị sau (tương ứng với tiêu chuẩn sản xuất của các nhà chế tạo)
d 1cđ = 1,35 mm Đường kính dây trần sơ cấp:
d 1 = 1,3 mm Đường kính dây quấn thứ cấp:
mm 23 , 5 51 , 21 128 , 1 s
128 , 1 s
4
cđ
π
CHÚ Ý:
Với dây tiết diện tròn, trong thực tế đường kính dây lớn nhất là d = 3,5mm Nếu cần sử dụng tiết diện dây lớn hơn chúng ta có thể sử dụng theo một trong các phương án sau:
PHƯƠNG ÁN 1: Dùng dây quấn có tiết diện hình chữ nhựt (dây dẹp)
PHƯƠNG ÁN 2 : Chập nhiều dây có tiết diện nhỏ hơn để thay tương đương cho dây có tiết diện lớn Khi thực hiện theo phương án này trong quá trình thi công chúng ta nên chập các dây thành phần quấn cùng một lúc để đảm bảo các thông số dây quấn thứ cấp của mỗi mạch nhánh song song hoàn toàn giống nhau Không nên quấn riêng mỗi nhánh thành từng bộ dây riêng độc lập; khi vận hành đấu song song ( đấu dây ở ngoài) tổng trở của các nhánh song song thành phần chắc chắn không bằng nhau
Trang 4Với phương án 2, chúng ta thường chọn số sợi chập là 2 để thuận lợi cho quá trình thi công Gọi d tp : đường kính dây chập thành phần ; giá trị d tp được xác định theo quan hệ sau
Khi chập 2 dây thành phần ta xác định được quan hệ sau:
2 tp 2
d 2 d
4
d 2 4
d
=
= π π
Nếu chọn đường kính dây quấn thứ cấp (theo tính toán trên) có giá trị là :
d 2cđ = 5 mm; đường kính dây trần tương ứng là : d 2 = 4,95 mm Với số sợi chập là 2, đường kính dây thành phần sử dụng phía thứ cấp là:
mm 5 , 3 2
95 , 4 2
d
tp
Đường kính dây thành phần có tính luôn lớp cách điện là : d 2tpcđ = 3,55mm
Kiểm tra lại hệ số lắp đầy với các đường kính dây quấn sơ và thứ cấp xác định được
¾ Đường kính dây sơ cấp : d 1 / d 1cđ = 1,3 / 1,35 mm
¾ Đường kính dây quấn thứ cấp (dây thành phần khi dùng 2 dây chập) : d 2tp / d 2tpcđ = 3,5 / 3,55 mm
¾ Tiết diện dây quấn sơ cấp (tính luôn lớp men cách điện):
2 2
cđ
4
35 , 1
¾ Tiết diện dây quấn thứ cấp, dây thành phần (tính luôn lớp men cách điện):
2 2
2 cđ
4
55 , 3
¾ Hệ số lắp đầy :
) thỏa ( 428 , 0 1728
64 , 739 1728
9 , 9 18 2 43 , 1 268
Số liệu dây quấn xác định cho bộ dây quấn được tóm tắt theo hình P1.3
HÌNH P1.3 : Tóm tắt số liệu tính toán cho bộ dây quấn biến áp
N1 = 268 vòng Dây đơn d1 = 1,3mm d1cđ = 1,35mm
N2 = 18 vòng Chập 2 dây
d 2 = 3,5mm d2cđ = 3,55mm
Trang 5BƯỚC 5 : Ước lượng công suất biểu kiến nhận được phía thứ cấp biến áp.
Dòng điện định mức qua dây quấn sơ cấp, I 1 :
A 6 , 6 I
636 , 6 5 4
3 , 1 J 4
d I
1
2 2
1 1
≅
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
Công suất biểu kiến cung cấp từ nguồn vào phía sơ cấp biến áp:
VA 1452 6
, 6 220 I.
U
Dòng điện định mức qua dây quấn thứ cấp, I 2 :
A 96 I
A 21 , 96 5 4
5 , 3 2 J 4
d chập dây 2 I
2
2 2
tp 2 2
≅
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
Công suất biểu kiến cung cấp từ nguồn vào phía sơ cấp biến áp:
VA 1344 96
14 I.
U
CHÚ Ý :
Với quá trình tính toán trên, với kích thước lỏi thép và số liệu dây quấn vừa tính toán, chúng ta nhận thấy dòng điện định mức và công suất biểu kiến biến áp được xác định thông qua giá trị mật độ dòng điện J.
Như vậy, với vật liệu có cấp cách điện chịu đựng nhiệt độ cao, chúng ta có thể chọn mật độ dòng điện qua dây quấn có giá trị lớn ; ngược lại với vật liệu cách điện thuộc cấp cách điện thấp chúng ta phải giãm giá trị mật độ dòng xuống thấp Điều này cho thấy với cùng kích thước lỏi thép và số liệu dây quấn, cấp cách điện của vật liệu có ảnh hưởng đến việc xác định thông số công suất biểu kiến của máy biến áp.
Với biến áp vừa tính như trên, nếu chọn mật độ dòng điện qua dây quấn là J = 4 A/mm 2 , các giá trị dòng điện định mức và công suất biểu kiến của máy biến áp được tính lại như sau:
Dòng điện định mức sơ cấp : 6 , 6 0 , 8 5 , 28 A 5 , 3 A
mm / A 5
mm / A 4 6 , 6
Dòng điện định mức thứ cấp : 96 0 , 8 76 , 8 A
mm / A 5
mm / A 4 96
Công suất biểu kiến cung cấp đến tải từ thứ cấp:
VA 1075 VA
2 , 1075 8
, 76 14 I.
U
Công suất biểu kiến cung cấp từ nguồn vào sơ cấp:
VA 1166 3
, 5 220 I.
U
Trang 6BƯỚC 6: Tính toán số vòng dây quấn một lớp và số lớp dây quấn
Chọn khuôn quấn dây làm bằng nhựa, bề dầy khuôn là 1,5mm
Bề cao hiệu dụng quấn dây được xác định theo (1.22) như sau:
H hd = h – 2 x1,5mm= 72mm – 3mm = 69mm Xác định số vòng dây quấn một lớp cho dây quấn sơ cấp (chọn dây quấn
sơ cấp quấn bên trong) Theo (1.23) ta có:
lớp / vòng 47 02 , 47 92 , 0 35 , 1
69 K
d
H lớp /
cđ 1
hd
Số lớp dây quấn sơ cấp; tính theo (1.25):
lớp 7 , 5 47
268 lớp / SV
N SL
1
1
Trong trường hợp này, ta nhận thấy giá trị số lớp tính được không nguyên, muốn chỉnh tròn giá trị này thành 6 lớp, chúng ta có thể hiệu chỉnh lại số vòng cho mỗi lớp dây quấn sơ cấp như sau:
Thực hiện quấn 4 lớp, mỗi lớp có 45 vòng; và 2 lớp có 44 vòng
Trong trường hợp muốn dễ dàng thi công cho các lớp đều như nhau chúng ta có thể hiệu chỉnh số vòng lại như sau quấn 6 lớp mỗi lớp có
45 vòng Tổng số vòng dây quấn là: 45vòng/lớp x 6 lớp = 270 vòng Với giá trị này phần trăm sai lệch theo giá trị tính toán lý thuyết không đáng kể
Số vòng dây quấn một lớp thứ cấp:
lớp / vòng 18 lớp / vòng 88 , 17 92 , 0 55 , 3
69 K
d
H lớp /
cđ 2
hd
Số lớp dây quấn thứ cấp:
lớp 2 18
2 18 lớp / SV
N SL
2
2
Bề dầy cuộn dây quấn, khi chọn cách diện lớp cóbề dầy 0,1mm:
mm 16 e
) 1 , 0 55 , 3 (
2 ) 1 , 0 35 , 1 (
6 e
) e d (
SL ) e d (
SL
=
+ +
+
=
+ +
+
=
Kiềm tra hệ số lấp đầy theo bề dầy cửa sổ lỏi thép:
66 , 0 24
16 c
e
K lđcs = = =
Giá trị này thấp hơn khoãng cho phép, nếu chúng ta cộng thêm bề dầy khuôn quấn dây, giá trị hệ số lấp đầy tính được có giá trị như sau:
729 , 0 24
5 , 1 16 c
ôn bềdầykhu e