bằng than graphit, các chổi than được tì chặt lên cổ góp nhờ lò xo.- Máy phát điện một chiều có nguyên lý hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday Khi cuộn dây được đặt trong
TỔNG QUAN
1 Lịch sử và phát triển của máy điện 1 chiều:
- Máy điện một chiều, còn được gọi là động cơ DC, có lịch sử và quá trình phát triển rất thú vị:
H2: máy rửa bát có sử dụng động cơ điện 1 chiều
Sự ra đời của động cơ DC:
- Động cơ DC được phát minh vào đầu thế kỷ 19, với những phát triển ban đầu được thực hiện vào năm 1832 bởi nhà khoa học người Anh William Sturgeon Sturgeon đã tạo ra động cơ DC đầu tiên có khả năng quay các máy móc Tuy nhiên, ý tưởng của Sturgeon đã được phát triển và xây dựng thêm bởi Thomas Davenport, một nhà phát minh người Mỹ Davenport được biết đến rộng rãi với việc chính thức phát minh ra một động cơ DC hoạt động, mà sau đó anh đã đăng ký bằng sáng chế vài năm sau vào năm 1837.
Sử dụng động cơ DC trong thế kỷ 19:
- Sau khi Davenport phát minh ra động cơ DC, nhiều nhà phát minh và kỹ sư khác đã bắt đầu phát triển các ý tưởng của riêng mình Vào năm 1834, kỹ sư người Nga Moritz von Jacobi đã phát minh ra động cơ DC quay đầu tiên Phát minh của ông trở nên nổi tiếng vì sức mạnh đáng kinh ngạc, sau đó đã thiết lập kỷ lục thế giới.
Phát triển tiếp theo của động cơ DC:
- Năm 1886, Frank Julian Sprague đã phát minh ra một động cơ có thể duy trì tốc độ ổn định dưới các tải biến đổi Phát minh của ông đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi hơn của động cơ DC, như hệ thống thang máy điện đầu tiên và hệ thống xe điện.
Động cơ DC hiện đại:
- Ngày nay, động cơ DC được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng Chúng có thể được điều khiển tốc độ rất linh hoạt, sử dụng điện áp cung cấp biến đổi hoặc bằng cách thay đổi cường độ dòng điện trong cuộn dây từ.
Với sự phát triển không ngừng, động cơ DC đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng hàng ngày.
2 Cấu tạo chi tiết của máy điện 1 chiều:
Cấu tạo của máy phát điện 1 chiều
- Máy điện một chiều có cấu tạo khá phức tạp, nhưng nhìn chung sẽ bao gồm những bộ phận chính sau đây:
1 Phần ứng (roto): Kết cấu dạng hình trụ với các khe để mang các cuộn dây Phần ứng thường bao gồm các đĩa thép tròn, mỏng, giúp giảm thiểu hao mòn do dòng điện gây ra trong quá trình hoạt động. hình ảnh cuộc roto
2 Phần cảm (stato) : Thường là các cuộn dây đồng được quấn chồng lên nhau hoặc quấn dạng sóng, có chức năng tạo ra suất điện động cảm ứng khi vận hành.
3 Gông (ách): Là phần khung bên ngoài của máy phát điện một chiều Ách máy được tạo thành từ gang hoặc thép, cung cấp độ bền cơ học cho thiết bị, đồng thời mang từ thông được tạo ra bởi cuộn dây từ trường.
4 Lõi từ : Bộ phận giúp trải đều từ thông trong khe hở không khí, đồng thời hỗ trợ các cuộn dây kích từ.
5 Cuộn dây kích từ: Cấu tạo từ đồng Cuộn dây được đặt trên mỗi cực và quấn thành nhiều vòng.
6 Cổ góp và bánh răng: Bánh răng đóng vai trò kết nối các cuộn dây với phần ứng Cổ góp đảm nhận vai trò thu thập dòng điện 1 chiều được tạo ra, cung cấp dòng điện cho dây dẫn phần ứng.
Máy điện một chiều vận hành dựa trên định luật cảm ứng điện từ của nhà khoa học Faraday Theo đó, khi một dây dẫn đặt trong từ trường không ổn định, một lực điện động sẽ được cảm ứng trong dây dẫn
- Máy điện một chiều có thể được phân loại dựa vào phương pháp kích từ Dưới đây là một số loại chính:
1 Máy điện một chiều kích từ độc lập : Cuộn dây kích từ không nối dung vào phần ứng mà lấy từ nguồn điện một chiều bên ngoài.
2 Máy điện một chiều kích từ song song (tự kích từ) : Dây quấn kích từ đấu song song với dây quấn phần ứng.
3 Máy điện một chiều kích từ nối tiếp : Loại này không được đề cập rõ trong nguồn tham khảo, nhưng thông thường, trong máy điện một chiều kích từ nối tiếp, cuộn dây kích từ được nối tiếp với cuộn dây phần ứng.
4 Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp : Loại này cũng không được đề cập rõ trong nguồn tham khảo, nhưng thông thường, trong máy điện một chiều kích từ hỗn hợp, cuộn dây kích từ có thể được kết nối với cuộn dây phần ứng theo cả hai cách trên.
Mỗi loại máy điện một chiều có những ưu và nhược điểm riêng, và được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể.
4 Nguyên lý cơ bản của máy điện 1 chiều:
- Máy phát điện một chiều vận hành dựa trên định luật cảm ứng điện từ của nhà khoa học Faraday Theo đó, khi một dây dẫn đặt trong từ trường không ổn định, một lực điện động sẽ được cảm ứng trong dây dẫn Độ lớn cảm ứng được đo bằng phương trình suất điện động của máy phát điện.
Trong máy phát điện 1 chiều, sự chuyển động của cuộn dây sẽ tạo ra từ trường, giúp sản sinh ra dòng điện Đường dẫn của dòng điện cảm ứng sẽ được cung cấp dựa trên nguyên tắc bàn tay phải.
Công thức máy phát điện 1 chiều:
U: điện áp đầu cực máy
Rư: điện trở của dây quấn phần ứng
R.Iư: điện áp rơi phía trong dây quấn phần ứng
Nguyên lý máy phát điện 1 chiều
Máy phát điện 1 chiều gồm 4 loại:
Máy phát điện 1 chiều kích từ song song
Máy phát điện kích từ độc lập
Máy phát điện kích từ nối tiếp
Máy phát điện kích từ hỗn hợp
4.1 Ứng dụng chi tiết máy phát điện 1 chiều:
Hiện nay, máy phát điện 1 chiều được ứng dụng khá rộng rãi trong sinh hoạt và sản xuất, điển hình như:
Máy phát điện 1 chiều rất được ưa chuộng sử dụng với các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay với phạm vi lớn Thiết bị giúp cho các doanh nghiệp cũng như cơ sở sản xuất kinh doanh khắc phục được tình trạng mất điện đột ngột, giúp công việc không bị gián đoạn.
Thiết bị được ứng dụng trong sinh hoạt hàng ngày, cung cấp điện cho các hộ gia đình.
GHÉP MÁY BIẾN ÁP SONG SONG
Tác dụng khi 2 máy biến áp làm việc song song
- Theo chức năng thì mỗi máy biến áp sẽ làm việc với những chức năng khác nhau Tuy nhiên, nhiều trường hợp cần ghép 2 máy biến áp song song để phát huy tối đa tác dụng Vậy, nó có tác dụng gì? Cùng nhóm 8 tìm hiểu qua bài tiểu luận của bọn em dưới đây sau đây.
1.1 Tại sao cần ghép 2 máy biến áp làm việc song song?
Ghép 2 máy biến áp làm việc song song có lẽ là từ khóa mà chúng ta ít được biết đến Vậy khám pha tác dụng vô cùng tuyệt vời của nó nhé.
+ Ghép 2 máy biến áp làm việc song song sẽ đáp dưng được nhu cầu tổng tải mà một máy biến áp không thể thực hiện được
+ Ghép 2 máy biến áp làm việc sóng ong giúp giảm công suất tiêu thụ của tải + Trong quá trình làm việc, nếu một máy biến áp hỏng cần bảo dưỡng, sữa chữa máy biến áp thì máy còn lại vẫn có thể hoạt động đảm bảo độ tin cậy khi cung cấp điện cho nơi cần tiêu thụ.
+ Cuộc sống ngày càng tân tiến, kéo theo nhu cầu sử dụng điện đòi hỏi công suất của máy biến áp phải lớn Do đó, khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song sẽ đảm bảo được công suất cho người sử dụng.
Các thao tác vận hành của 2 máy biến áp làm việc song song: Các thao tác vận hành của 2 máy biến áp làm việc song song
2 Các thao tác vận hành của 2 máy biến áp làm việc song song: Đầu tiên, đóng cầu dao ngắt phía cao thế máy biến áp 1 và vận hành không tải máy biến áp
Tiếp theo, đóng cầu dao ngắt phía hạ thế máy biến áp 1 và cung cấp công suất P1.
Sau đó đóng cầu dao ngắt phía cao thế máy biến áp 2 và vận hành không tải máy biến áp 2 Đóng cầu dao ngắt phía hạ thế máy biến áp 2 và cung cấp công suất P2
Tổng công suất 2 máy biến áp cung cấp cho tải được tính bằng: P = P1 + P2
Điều kiện làm việc của 2 máy biến áp làm việc song song: Điều kiện làm việc của 2 máy biến áp làm việc song song
3 Điều kiện làm việc của 2 máy biến áp làm việc song song:
Hai máy biến áp song song phải đồng pha
Các máy biến áp khi ghép song song phải cùng tổ đấu dây Điện áp ngắn mạch chênh nhau không để vượt quá 10%
Khi ghép 2 máy biến áp song song, cần chú ý các máy biến áp phải có cùng tỷ số biến hoặc chênh lệch nhau không quá cao
Những thông tin trên đây là tổng hợp các kiến thức liên quan đến việc tìm hiểu về ghép 2 máy biến áp làm việc song song Mong rằng, nó sẽ giúp cho các bạn hiểu thêm về vai trò cũng như tác dụng của máy biến áp song song đem lại cho mọi người.
Quy tắc để ghép 2 máy biến áp song song: Quy tắc để ghép 2 máy biến áp song song
4 Quy tắc để ghép 2 máy biến áp song song: Để ghép hai máy biến áp song song, bạn cần tuân thủ các quy tắc sau: Đồng pha: Hai máy biến áp song song phải đồng pha.
Cùng tổ đấu dây: Các máy biến áp khi ghép song song phải cùng tổ đấu dây. Điện áp ngắn mạch: Điện áp ngắn mạch chênh nhau không được vượt quá 10%.
Tỷ số biến: Khi ghép 2 máy biến áp song song, cần chú ý các máy biến áp phải có cùng tỷ số biến hoặc chênh lệch nhau không quá cao
Ngoài ra, bạn cũng cần thực hiện các thao tác vận hành sau: Đầu tiên, đóng cầu dao ngắt phía cao thế máy biến áp 1 và vận hành không tải máy biến áp
Tiếp theo, đóng cầu dao ngắt phía hạ thế máy biến áp 1 và cung cấp công suất P1.
Sau đó đóng cầu dao ngắt phía cao thế máy biến áp 2 và vận hành không tải máy biến áp. Đóng cầu dao ngắt phía hạ thế máy biến áp 2 và cung cấp công suất P2.
Tổng công suất 2 máy biến áp cung cấp cho tải được tính bằng:
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
Tính toán dây quấn stator động cơ cảm ứng 3 pha:
Bước 1: Đo các kích thước tiêu chuẩn của lõi thép stator động cơ
Bước 1: Đo các kích thước tiêu chuẩn của lõi thép stator động cơ
Lõi thép stator của động cơ 3 pha có các kích thước ghi nhận như sau:
Lõi thép stator của động cơ 3 pha có các kích thước ghi nhận như sau:
- Đường kính trong: DDt t0mm0mm
- Bề dày lõi thép stator:
- Bề dày lõi thép stator: L0mmL0mm
- Bề dày gông lõi thép stator:
- Bề dày gông lõi thép stator: bbg g mm mm
- Bề dày răng stator: bbr r=4mm=4mm
- Tổng số rãnh stator: ZH rãnhZH rãnh
- Rãnh hình ovalle có kích thước như hình vẽ:
- Rãnh hình ovalle có kích thước như hình vẽ: dd1 1=6mm; d=6mm; d2 2=8mm; h"mm; h=8mm; h"mm; hr r%mm%mm
Xác định số liệu dây quấn stator để động cơ vận
Xác định số liệu dây quấn stator để động cơ vận hànhh được trong lưới 3 pha; stator ra 6 đầu dây hànhh được trong lưới 3 pha; stator ra 6 đầu dây với sơ đồ đấu dây vận hành là: Y/ với sơ đồ đấu dây vận hành là: Y/ΔΔ-380V/220V-380V/220V
Hình 1 Các kích thước lõi thép stator cần xác định để tính toán dây quấn Hình 1 Các kích thước lõi thép stator cần xác định để tính toán dây quấn
Bước 2: Tính số liệu dây quấn stator
Bước 2: Tính số liệu dây quấn stator
- Ước lượng số cực tối thiểu 2p:Ước lượng số cực tối thiểu 2p:
- Xác lập quan hệ từ thông cực đại (Xác lập quan hệ từ thông cực đại (ФФm m) qua một cực từ với mật độ từ thông (hay) qua một cực từ với mật độ từ thông (hay từ cảm) tại khoảng hở không khí (B từ cảm) tại khoảng hở không khí (Bδ δ).).
Trong đó: α ασ σ: hệ số cung cực từ, chọn α: hệ số cung cực từ, chọn ασ σ=0,7=0,7
Diện tích một cực từ:
Diện tích một cực từ: [4][4]
Suy ra quan hệ từ thông cực đại với từ thông tại khe hở không khí:
Suy ra quan hệ từ thông cực đại với từ thông tại khe hở không khí:
Bước 3: Lập bảng quan hệ giữa mật độ từ thông qua răng
Bước 3: Lập bảng quan hệ giữa mật độ từ thông qua răng (B(Br r)) với mật độ với mật độ từ thông qua gông từ thông qua gông ((BB g g ) và mật độ từ thông tại khe hở không khí (B) và mật độ từ thông tại khe hở không khí (B δ δ ).).
- Quan hệ của mật độ từ thông qua gông stator (B
- Quan hệ của mật độ từ thông qua gông stator (Bg g) với mật độ từ thông tại) với mật độ từ thông tại khoảng hở không khí (B khoảng hở không khí (Bδ δ).).
- - Quan hệ của mật độ từ thông qua răng stator (BQuan hệ của mật độ từ thông qua răng stator (Brr) với mật độ từ thông tại) với mật độ từ thông tại khoảng hở không khí (B khoảng hở không khí (Bδ δ).).
- - Xác định mật độ từ thông tại khoảng hở không khí (BXác định mật độ từ thông tại khoảng hở không khí (Bδ δ))
Chọn giá trị tối đa cho mật độ từ thông qua răng B
Chọn giá trị tối đa cho mật độ từ thông qua răng Br max r max=1,5T, và giá trị tối=1,5T, và giá trị tối đa cho mật độ từ thông qua gông stator B đa cho mật độ từ thông qua gông stator Bg max g max=1,3T.=1,3T.
Với giá trị Bδ δ được tính theo các giới hạn cực đại của B được tính theo các giới hạn cực đại của Br max r maxvà Bvà Bg max g max ta chọn ta chọn mật độ từ thông qua khe hở không khí là: B mật độ từ thông qua khe hở không khí là: Bδ δ=0,61 Từ [2] ta tính được giá trị=0,61 Từ [2] ta tính được giá trị cực đại của từ thông qua một cực từ: cực đại của từ thông qua một cực từ:
Bước 4: Chọn kết cấu dây quấn stator, xây dựng sơ đồ dây quấn và tính hệChọn kết cấu dây quấn stator, xây dựng sơ đồ dây quấn và tính hệ số dây quấn K số dây quấn K dq dq
Thông thường, với động cơ có công suất lớn hơn 10HP (7,5Kw), dây quấn
Thông thường, với động cơ có công suất lớn hơn 10HP (7,5Kw), dây quấn stator thường sử dụng là dạng 2 lớp Tuy nhiên trong bài này để sinh viên dễ stator thường sử dụng là dạng 2 lớp Tuy nhiên trong bài này để sinh viên dễ dàng theo dõi phương pháp tính toán, chúng ta chọn dây quấn dạng 1 lớp. dàng theo dõi phương pháp tính toán, chúng ta chọn dây quấn dạng 1 lớp. Khi chọn dây quấn dạng 1 lớp; các thông số của dây quấn được xác định
Khi chọn dây quấn dạng 1 lớp; các thông số của dây quấn được xác định như sau: như sau:
- ZH rãnh, với 2p=4 cực; suy ra:
- ZH rãnh, với 2p=4 cực; suy ra: rãnh/1 bước cực. rãnh/1 bước cực.
- Tổng số rãnh phân bố cho một pha trên mỗi bước cực:
- Tổng số rãnh phân bố cho một pha trên mỗi bước cực: rãnh/ 1 pha/ 1 bước cực rãnh/ 1 pha/ 1 bước cực
- Góc lệch điện giữa hai rãnh liên tiếp:
- Góc lệch điện giữa hai rãnh liên tiếp: điện điện
- Với giá trị ττ rãnh, dùng dây quấn đồng khuôn tập trung; bước bối dây rãnh, dùng dây quấn đồng khuôn tập trung; bước bối dây y rãnh. y rãnh.
- Hệ số dây quấn: Với dây quấn l lớp, hệ số dây quấn được xác định theo
- Hệ số dây quấn: Với dây quấn l lớp, hệ số dây quấn được xác định theo quan hệ sau: K quan hệ sau: Kdq dq=K=Kr r Hệ số quấn rải (K Hệ số quấn rải (Kr r))
Hệ số dây quấn: Kdq dq=K=Kr r=0,95766=0,96=0,95766=0,96
Sơ đồ khai triển dây quấn cho một pha tiêu biểu được trình bày trong hình 1
Sơ đồ khai triển dây quấn cho một pha tiêu biểu được trình bày trong hình 1 VàVà toàn bộ 3 pha trong hình 2. toàn bộ 3 pha trong hình 2.
Hình 1 Dây quấn đồng khuôn tập trung, dạng l lớp bước đủ; stator động cơ có
Hình 1 Dây quấn đồng khuôn tập trung, dạng l lớp bước đủ; stator động cơ có số liệu số liệu ZH rãnh; 2p=4 cực; y rãnh; q=4 rãnh/1 pha/ 1 bước cực
ZH rãnh; 2p=4 cực; y rãnh; q=4 rãnh/1 pha/ 1 bước cực
Hình 2 Dây quấn đồng khuôn tập trung, dạng l lớp bước đủ; stator động cơ có
Hình 2 Dây quấn đồng khuôn tập trung, dạng l lớp bước đủ; stator động cơ có số liệu số liệu ZH rãnh; 2p=4 cực; y rãnh; q=4 rãnh/1 pha/ 1 bước cực
ZH rãnh; 2p=4 cực; y rãnh; q=4 rãnh/1 pha/ 1 bước cực
Sơ đồ khai triển trình bày đầy đủ 3 pha dây quấn, khoảng lệch pha các đầu
Sơ đồ khai triển trình bày đầy đủ 3 pha dây quấn, khoảng lệch pha các đầu vào 120 vào 120 0 0
Bước 5: Xác định tổng số vòng cho mỗi pha dây quấn (N
Bước 5: Xác định tổng số vòng cho mỗi pha dây quấn (N pha pha ).).
26 Đầu tiên, dựa vào tiết diện cực từ, chúng ta xác định giá trị cho hệ số K Đầu tiên, dựa vào tiết diện cực từ, chúng ta xác định giá trị cho hệ số KE E;; trong bước 3 chúng ta tính được diện tích cực từ là (τ.L)!2cm trong bước 3 chúng ta tính được diện tích cực từ là (τ.L)!2cm 2 2 và giá trị và giá trị
Hình 3 Quan hệ KE E theo giá trị (τ.L) theo giá trị (τ.L) Chúng ta có thể dựa trên giản đồ mô tả quan hệ giữa hệ số K
Chúng ta có thể dựa trên giản đồ mô tả quan hệ giữa hệ số KE E với diện tích với diện tích cực từ (τ.L) Với giá trị (τ.L)!2cm cực từ (τ.L) Với giá trị (τ.L)!2cm 2 2 ta được K ta được KE E=0,935.=0,935.
Trong trường hợp không dùng đồ thị ta có thể áp dụng phép tính như sau:
Trong trường hợp không dùng đồ thị ta có thể áp dụng phép tính như sau:
Tại giá trị (KTại giá trị (KE E))1 1=0,93 ta có tương ứng giá trị (τ.L)=0,93 ta có tương ứng giá trị (τ.L)1 10cm0cm 2 2
- Tại giá trị (KTại giá trị (KE E))2 2=0,95 ta có tương ứng giá trị (τ.L)=0,95 ta có tương ứng giá trị (τ.L)2 2@0cm@0cm 2 2
- Tại giá trị (τ.L)!2cmTại giá trị (τ.L)!2cm 2 2 giá trị K giá trị KE E được xác định theo quan hệ sau: được xác định theo quan hệ sau:
Tổng số vòng của 1 pha dây quấn:
Tổng số vòng của 1 pha dây quấn: [9][9]Với Với KKE E=0,935=0,935
Từ [9] suy ra: vòng/pha. vòng/pha.
Với ZH, số bối dây trong một pha là 8 bối Suy ra số vòng mỗi bối là:
Với ZH, số bối dây trong một pha là 8 bối Suy ra số vòng mỗi bối là: vòng /bối vòng /bối
Chọn Nb b vòng thì tổng số vòng trên một pha N vòng thì tổng số vòng trên một pha Npha phax82 vòng/1 phax82 vòng/1 pha
* Tóm lại ta xác định được số liệu dây quấn stato như sau:
* Tóm lại ta xác định được số liệu dây quấn stato như sau:
- Dây quấn động cơ có 6 đầu dây ra, đấu vận hành theo sơ đồ: Y/
- Dây quấn động cơ có 6 đầu dây ra, đấu vận hành theo sơ đồ: Y/ΔΔ-380V/220V-380V/220V
- Dây quấn 1 lớp, dạng đồng khuôn tập trung; bước bối dây: y rãnh.
- Dây quấn 1 lớp, dạng đồng khuôn tập trung; bước bối dây: y rãnh.
- Hệ số dây quấn: Kdq dq=0,96=0,96
- Dây quấn bố trí mỗi pha một mạch nhánh
- Dây quấn bố trí mỗi pha một mạch nhánh
- Tổng số bối dây trong một pha: 8 bối/pha
- Tổng số bối dây trong một pha: 8 bối/pha
- Tổng số vòng/pha: 112 vòng/pha
- Tổng số vòng/pha: 112 vòng/pha
- Tổng số vòng cho một bối dây: N
- Tổng số vòng cho một bối dây: Nb b vòng /bối vòng /bối
Bước 6: Xác định tiết diện rãnh stator, căn cứ vào hệ số lắp đầy rãnh để xác Bước 6: Xác định tiết diện rãnh stator, căn cứ vào hệ số lắp đầy rãnh để xác định đường kính dây quấn stator định đường kính dây quấn stator
Với tiết diện rãnh quả lê ta có:
Với tiết diện rãnh quả lê ta có:
Chọn hệ số lắp đầy K
Chọn hệ số lắp đầy Kld ld=0,43, ta suy ra tiết diện dây quấn kể cả lớp cách=0,43, ta suy ra tiết diện dây quấn kể cả lớp cách điện là: điện là: mmmm 2 2 Đường kính dây quấn (có tính luôn lớp cách điện): Đường kính dây quấn (có tính luôn lớp cách điện):
Chọn đường kính dây trần không tính lớp men cách điện là:
Chọn đường kính dây trần không tính lớp men cách điện là: ddcd cd – 0,05mm=2,429-0,05=2,379mm – 0,05mm=2,429-0,05=2,379mm chọn d=2,35mm chọn d=2,35mm
* Chú ý: Với đường kính dây quá lớn, độ cứng gia tăng, điều kiện thi công
Máy biến áp 1 pha cách ly
Bước 1: Thu thập các thông số cần thiết cho việcThu thập các thông số cần thiết cho việc tính toán: tính toán:
* Trường hợp 1: Không có lõi thép, cần xác định:: Không có lõi thép, cần xác định:
- Điện áp định mức sơ cấp U
- Điện áp định mức sơ cấp U1 1
- Điện áp định mức thứ cấp U
- Điện áp định mức thứ cấp U2 2
- Dòng điện thứ cấp I2 2 ( hoặc công suất biểu kiến S ( hoặc công suất biểu kiến S2 2))
* Trường hợp 2: Có lõi thép, cần xác định:: Có lõi thép, cần xác định:
- Điện áp định mức sơ cấp U
- Điện áp định mức sơ cấp U1 1
Điện áp định mức thứ cấp UĐiện áp định mức thứ cấp U2 2
- Kích Kích thước lõi thép: a,b đơn vị là cmthước lõi thép: a,b đơn vị là cm
Hình 1.1 Các kích thước cơ bản của lỏi thép dạng E,I
Hình 1.1 Các kích thước cơ bản của lỏi thép dạng E,I a : Bề rộng trụ giữa của lỏi thép (mm) a : Bề rộng trụ giữa của lỏi thép (mm) b : Bề dầy của lỏi thép (mm); b : Bề dầy của lỏi thép (mm); b b = = ((Bề dầy Bề dầy 1 1 lá théplá thép) ) x x ((Tổng số lá thépTổng số lá thép))
( Với lá thép kỹ thuật điện tiêu chuẩn thuộc dạng
( Với lá thép kỹ thuật điện tiêu chuẩn thuộc dạng tôle cán nóng hay cán lạnh vận hành tại tần số f tôle cán nóng hay cán lạnh vận hành tại tần số f 50Hz, bề dầy tiêu chuẩn của lá thép thường thuộc
50Hz, bề dầy tiêu chuẩn của lá thép thường thuộc một trong hai cở sau : 0,5 mm ; hay 0,35 mm) một trong hai cở sau : 0,5 mm ; hay 0,35 mm) c: bề rộng cửa sổ lỏi thép (mm); c: bề rộng cửa sổ lỏi thép (mm); h: bề cao cửa sổ lỏi thép (mm); h: bề cao cửa sổ lỏi thép (mm);
Bước 2: Xác định tiết diện tính toán của lõi Bước 2: Xác định tiết diện tính toán của lõi theùp: theùp:
- Trường hợp chưa có lõi thép
- Trường hợp chưa có lõi thép::
Ta tính toán theo công thức sau:
Ta tính toán theo công thức sau:
At : Tiết diện tính toán của lõi thép [cm
At : Tiết diện tính toán của lõi thép [cm 2 2 ]]
K : Hệ số hình dạng, phụ thuộc dạng lõi thép, lõi
K : Hệ số hình dạng, phụ thuộc dạng lõi thép, lõi chữ E,I chọn K= 1-> 1,2, lõi thép dạng chữ U,I chọn K chữ E,I chọn K= 1-> 1,2, lõi thép dạng chữ U,I chọn K 0,75-> 0,85.
S2 2 : Công suất biểu kiến phía thứ cấp, S : Công suất biểu kiến phía thứ cấp, S2 2 = U = U2 2 II2 2
Bm m : Mật độ từ thông qua lõi thép, thép thường, chọn : Mật độ từ thông qua lõi thép, thép thường, chọn
BBm m= 1-> 1,2Tesla, thép tốt chọn B= 1-> 1,2Tesla, thép tốt chọn Bm m =1,2-> 1,6 Tesla, [T] =1,2-> 1,6 Tesla, [T].
Ta đã tính được tiết diện lõi thép A
Ta đã tính được tiết diện lõi thép At t tuy nhiên đấy tuy nhiên đấy là lõi thép đặc, lõi thép thực tế được ghép lại bằng là lõi thép đặc, lõi thép thực tế được ghép lại bằng nhiều lá thép mỏng có chiều dày từ 0,35-> 0,5mm. nhiều lá thép mỏng có chiều dày từ 0,35-> 0,5mm. Tùy thuộc vào chất lượng lá thép dày, mỏng và độ
Tùy thuộc vào chất lượng lá thép dày, mỏng và độ ba via nhiều hay ít mà ta ghép nhiều hay ít lá thép để ba via nhiều hay ít mà ta ghép nhiều hay ít lá thép để được tiết diện A được tiết diện At t , việc này được đặc trưng bằng hệ , việc này được đặc trưng bằng hệ số ghép chặc lá thép K số ghép chặc lá thép Kf f Thường K Thường Kf f được chọn theo bảng sau: được chọn theo bảng sau:
Lá thép ít ba Lá thép ít ba viavia
Lá thép nhiều Lá thép nhiều ba via ba via
Sau đó ta tính tiết diện ghép của lõi thép:
Sau đó ta tính tiết diện ghép của lõi thép:
- Trường hợp đã có lõi thép:
- Trường hợp đã có lõi thép:
Từ hai kích thước a,b ta tính tiết diện ghép của lõi thép: Từ hai kích thước a,b ta tính tiết diện ghép của lõi thép:
Chọn hệ số Kf f sau đó tính: sau đó tính:
AAt t = K = Kf f AAg g (B2-4)(B2-4) Từ đây tính công suất biểu kiến S
Từ đây tính công suất biểu kiến S2 2 dựa vào (B2 – 1) dựa vào (B2 – 1)
Bước 3 : : Tình số vòng tạo ra một vôn điện thế NTình số vòng tạo ra một vôn điện thế N v v
Nv v = = [ vòng/vôn] (B2-5) [ vòng/vôn] (B2-5)
Trong đđó: At t [cm [cm 2 2 ] , B] , Bm m : [T] : [T]
- B- Bm m chọn bằng 0,8T ta có N chọn bằng 0,8T ta có Nv v = = (B2-6) (B2-6)
- B- Bm m chọn bằng 1T ta có N chọn bằng 1T ta có Nv v = = (B2-7) (B2-7)
- B- Bm m chọn bằng 1,2T ta có N chọn bằng 1,2T ta có Nv v = = (B2-8) (B2-8)
Bước 4: Xác định điện áp không tải phía thứ : Xác định điện áp không tải phía thứ caáp: caáp:
Do cuộn dây thứ cấp có điện trở nội và điện
Do cuộn dây thứ cấp có điện trở nội và điện kháng tản nên khi mang tải sẽ có một độ sụt thế kháng tản nên khi mang tải sẽ có một độ sụt thế trên dây quấn, nên muốn có điện thế U trên dây quấn, nên muốn có điện thế U2 2 lúc mang lúc mang tải định mức ta phải quấn dây sao cho bộ dây này tải định mức ta phải quấn dây sao cho bộ dây này tạo ra một điện áp lớn hơn U tạo ra một điện áp lớn hơn U2 2, điện áp này gọi là, điện áp này gọi là điện áp không tải, ký hiệu là U điện áp không tải, ký hiệu là U20 20 Các nhà sản xuất Các nhà sản xuất biến áp đã thử nghiệm và cho ta các giá trị độ sụt biến áp đã thử nghiệm và cho ta các giá trị độ sụt thếâ phụ thuộc vào công suất biểu kiến S thếâ phụ thuộc vào công suất biểu kiến S2 2
Có hai cách tính U20 20, , cách thứ nhất dựa vào trị số, , cách thứ nhất dựa vào trị số
U20 20 = U = U2 2 + U + U2 2 ∆∆U% [voân] (B2-9)U% [voân] (B2-9) Để tìm trị số Để tìm trị số ∆∆U% , dựa vào công suất SU% , dựa vào công suất S2 2 ta tra bảng phụ ta tra bảng phụ luùc 4 luùc 4
Cách thứ hai là dựa vào hệ số Ch, như sau:
Cách thứ hai là dựa vào hệ số Ch, như sau:
10)10) Để tìm trị số Ch , dựa vào công suât S Để tìm trị số Ch , dựa vào công suât S2 2 ta tra bảng phụ ta tra bảng phụ luùc 3 luùc 3
Bước 5: Xác định số vòng dây quấn sơ cấp thứ : Xác định số vòng dây quấn sơ cấp thứ caápcaáp
Số vòng dây quấn sơ cấp:
Số vòng dây quấn sơ cấp:
Số vòng dây quấn thứ cấp:
Số vòng dây quấn thứ cấp:
NN2 2 = U = U20 20 Nv [vòng] (B2-Nv [vòng] (B2- 12)
Bước 6 : Chọn hiệu suất : Chọn hiệu suất ηη của máy biến áp, tính của máy biến áp, tính dòng điện sơ cấp I dòng điện sơ cấp I 1 1 Để tìm hiệu suất Để tìm hiệu suất ηη của máy biến áp, dựa vào của máy biến áp, dựa vào coâng suaát S công suất S2 2 ta tra bảng phụ lục 5, trang 35 tài liệu tham ta tra bảng phụ lục 5, trang 35 tài liệu tham khảo đã dẫn, sau đó ta tính dòng điện sơ cấp như sau: khảo đã dẫn, sau đó ta tính dòng điện sơ cấp như sau:
Trong đó S2 2 [VA] , U [VA] , U1 1 [vôn] [vôn]
Bước 7 : Chọn mật độ dòng diện qua dây dẫn J , : Chọn mật độ dòng diện qua dây dẫn J , tính đường kính dây quấn sơ cấp d tính đường kính dây quấn sơ cấp d 1 1 , d, d 2 2 ::
Mật độ dòng điện là số lượng ampe đi qua tiết diện Mật độ dòng điện là số lượng ampe đi qua tiết diện ngang của dây dẫn Chọn mật độ dòng điện dựa vào ngang của dây dẫn Chọn mật độ dòng điện dựa vào coâng suaát S công suất S2 2, chế độ làm việc, cấp cách điện của , chế độ làm việc, cấp cách điện của vật liệu dùng để quấn máy biến áp vật liệu dùng để quấn máy biến áp
DDựựa vaa va¦¦o So S2 2 ta tra ba ta tra ba§§ng phung phu¨¨ lu lu¨¨c 6 để tìm J sau đó tính:c 6 để tìm J sau đó tính: Đường kính dây quấn sơ cấp: Đường kính dây quấn sơ cấp: dd1 1 = 1,13 = 1,13 (B2-14) (B2-14) Đường kính dây quấn thứ cấp: Đường kính dây quấn thứ cấp: dd2 2 = 1,13 = 1,13 (B2-15) (B2-15)
Bước 8 : Kiểm tra hệ số lấp đầy rãnh : Kiểm tra hệ số lấp đầy rãnh
Trước khi tiến hành quấn dây ta phải kiểm tra hệ số Trước khi tiến hành quấn dây ta phải kiểm tra hệ số lấp đầy rãnh K lấp đầy rãnh Kld ld, nếu thỏa ta mới tiến hành quấn , nếu thỏa ta mới tiến hành quấn daây daây
Trong đó N1 1, N, N2 2 lần lượt là số vòng dây quấn sơ cấp, lần lượt là số vòng dây quấn sơ cấp, thứ cấp thứ cấp
S1cd 1cd , S , S2cd 2cd lần lượt là tiết diện dây quấn sơ cấp, thư lần lượt là tiết diện dây quấn sơ cấp, thư cấp kế cả lớp cách điện cấp kế cả lớp cách điện
Scs cs : Diện tích cửa sỗ : Diện tích cửa sỗ.
Tính các tham số đó như sau:
Tính các tham số đó như sau:
Do dây dẫn tròn nên tiết diện mặt cắt ngang
Do dây dẫn tròn nên tiết diện mặt cắt ngang của dây dẫn được tính như sau: của dây dẫn được tính như sau:
Trong đó d1cd 1cd là đường kính dây quấn sơ cấp kể cả là đường kính dây quấn sơ cấp kể cả lớp cách điện, để tìm d lớp cách điện, để tìm d1cd 1cd ứng với mỗi đường kính dâyứng với mỗi đường kính dây dẫn ta tra bảng phụ lục 7 Ví dụ đối với dây dẫn có dẫn ta tra bảng phụ lục 7 Ví dụ đối với dây dẫn có đường kính 1mm , tra bảng ta tìm được bề dày một lớp đường kính 1mm , tra bảng ta tìm được bề dày một lớp êmay là 0,036mm, vậy đường kính dây kể cả lớp êmay là 0,036mm, vậy đường kính dây kể cả lớp cách điện của nó là: cách điện của nó là: dd1cd 1cd = d = d1 1 + 2 lần bề dày lớp cách điện + 2 lần bề dày lớp cách điện (B2-18)
(B2-18) dd1cd 1cd = d = d1 1 + 2 + 2 0,036 = 1,072 mm 0,036 = 1,072 mm Đối với dây dẫn thứ cấp ta cũng tính toán tương Đối với dây dẫn thứ cấp ta cũng tính toán tương tự.tự. Để tính nhanh ta có thể cộng thêm bề dày lớp Để tính nhanh ta có thể cộng thêm bề dày lớp cách điện là 0,05mm mà không cần tra bảng. cách điện là 0,05mm mà không cần tra bảng.
Nếu trị số Kld ld không nằm trong giới hạn cho phép ta không nằm trong giới hạn cho phép ta phải điếu chỉnh lại phải điếu chỉnh lại
Kết quả đạt được
- Máy điện một chiều đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và các ngành công nghiệp Động cơ điện 1 pha có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều một pha Nó được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng nhỏ và đơn giản như các máy móc gia đình, quạt, máy bơm nước,
Hạn chế
Tuy nhiên, máy điện một chiều có một số hạn chế:
- Giá thành: So với máy điện xoay chiều, máy điện một chiều có giá thành đắt hơn.
- Chế tạo và bảo quản cổ góp: Chế tạo và bảo quản cổ góp của máy điện một chiều khá phức tạp.
- Khởi động: Máy điện một chiều không thể khởi động bằng cách tự bật động cơ và phải sử dụng một thiết bị phụ trợ như bộ khởi động hoặc tụ đề.
- Truyền đi xa: Nếu muốn truyền đi xa, cần kết hợp với các phương pháp khác, chẳng hạn như dùng bộ chuyển đổi.
- Điều chỉnh cường độ dòng điện: Điện 1 chiều sẽ khó điều chỉnh cường độ dòng điện hơn Do đó, chúng sẽ bị hạn chế trong các ứng dụng yêu cầu phải điều chỉnh năng lượng như lĩnh vực công nghiệp điện tử.
Vì những hạn chế này, máy điện một chiều cần được cải tiến và phát triển thêm để tăng hiệu suất và ứng dụng rộng rãi hơn.
Kết luận
Máy điện một chiều, còn được gọi là động cơ điện một pha, đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và các ngành công nghiệp Động cơ điện 1 pha có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều một pha Nó được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng nhỏ và đơn giản như các máy móc gia đình, quạt, máy bơm nước, … Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có một số hạn chế
Vì nó chỉ sử dụng nguồn điện một pha, nó không thể khởi động bằng cách tự bật động cơ và phải sử dụng một thiết bị phụ trợ như bộ khởi động hoặc tụ đề.
Hướng phát triển
Với sự phát triển của công nghệ, đã xuất hiện nhiều loại điện 1 pha khác nhau để phù hợp với các nhu cầu sử dụng đa dạng, nhằm đáp ứng mọi nhu cầu của con người trong cuộc hiện đạ i Các ứng dụng của động cơ điện 1 pha ngày càng phổ biến và đa dạng hơn, mang lại lợi ích đáng kể cho con người trong đời sống và sản xuất Các động cơ điện 1 pha đã được kết hợp với các bộ vi xử lý và mạch điện tử để tăng hiệu suất và độ chính xác.
Như vậy, máy điện một chiều vẫn còn nhiều tiềm năng để phát triển và cải tiến trong tương lai.
