Tìm hiểu chức năng , cấu tạo , quy trình công nghệ chế tạo mạch từ

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 I . NHIỆM VỤ CỦA MẠCH TỪ : 3 II. VẬT LIỆU CHẾ TẠO MẠCH TỪ : 3 III. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ : 4 1.1 Mạch Từ Máy Biến Áp Một Pha : 5 1.2 Mạch Từ Máy Biến Áp Ba Pha : 5 2. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÕI TÔN : 5 2.1.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Phương Pháp Pha Tấm 6 2.1.2 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Pháp Pha Băng : 7 2.2 Đối Với Máy Biến Áp Một Pha : 14 LỜI KẾT 19

LỜI MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời đại sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đạt mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình phát triển kinh tế đất nước ta có thể ví mạng lưới điện trên khắp toàn quốc như hệ thống mạch máu trên cơ thể Nhưng

để phân bố được hệ thống điện đi khắp cả nước ta phải có một mạng lưới truyền tải và phân phối điện năng mà máy biến áp đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình này

Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, các kỹ sư thiết kế máy điện, máy phát điện cung cấp cho các nhà máy điện phải tính toán sao cho tổn hao trên các máy là nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo được các chỉ tiêu về kỹ thuật đồng thời chi phi để sản xuất là nhỏ nhất Đặc điểm chung của các máy điện nói chung là đều phải có phần mạch từ được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện chúng có nhiệm vụ vô cùng quan trọng trong việc dẫn từ do đó giúp các máy điện hoạt động được

Chúng ta cùng tìm hiểu chức năng , cấu tạo , quy trình công nghệ chế tạo mạch

từ như thế nào

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

I NHIỆM VỤ CỦA MẠCH TỪ : 3

II VẬT LIỆU CHẾ TẠO MẠCH TỪ : 3

III CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ : 4

1.1 Mạch Từ Máy Biến Áp Một Pha : 5

1.2 Mạch Từ Máy Biến Áp Ba Pha : 5

2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÕI TÔN : 5

2.1.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Phương Pháp Pha Tấm 6

2.1.2 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Pháp Pha Băng : 7 2.2 Đối Với Máy Biến Áp Một Pha : 14

LỜI KẾT 19

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ

I NHIỆM VỤ CỦA MẠCH TỪ :

Trong cấu tạo máy biến áp mạch từ đóng một nhiệm vụ quan trọng

Công dụng của mạch từ đối với máy biến áp gồm hai công dụng chính là :

• Dẫn từ

• Đóng vai trò khung làm chỗ tựa cho các cuộn dây

Do đó mà mạch từ cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật tương ứng là :

- Dẫn từ tốt

- Có tổn hao do dòng điện xoáy nhỏ nhất

- Kết cấu chắc chắn , đảm bảo khi nâng hạ , vận chuyển mà không làm xê dịch vị trí các cuộn dây

II VẬT LIỆU CHẾ TẠO MẠCH TỪ :

1 THÉP KỸ THUẬT ĐIỆN :

Mạch từ máy biến áp thường được chế tạo bằng thép kỹ thuật điện Thép kỹ thuật điện là kim loại đa tinh thể do nhiều tinh thể dạng khối tạo thành Tuỳ thuộc vào chế độ cán mà cấu trúc tinh thể của thép cũng khác nhau

Thành phần:Sắt Fe Có hàm lượng Si từ 0.6% - 5% , nhôm Al và các nguyên tố khác

Việc dùng tôn cán nguội thay cho tôn cán nóng cho phép nâng từ cảm trong mạch lên từ 1,45 đến 1,65 ÷ 1,72 T Giảm được khối lượng mạch từ đồng thời giảm được tổn hao và dòng điện không tải Tổn hao trong các máy dùng tôn cán nguội chiếm từ 0,1 ÷0,2 % công suất máy , trong khi tổn hao không tải khi dùng tôn cán nóng đạt tới 0,3 %

Trong khi làm việc thì thép kỹ thuật điện bị già hoá theo thời gian Sự già hóa này được đánh giá bằng hệ số già hoá tính bằng % tăng tổn hao riêng Hệ số này đo bằng thí nghiệm Cho già hoá nhân tạo được thực hiện bằng giữ mẩu thép trong lò có nhiệt độ 1200c đối với tôn cán nguội , 1500 c đối với tôn cán nóng trong thời gian 120 giờ Hệ số này thường không quá 3% đối với tôn cán nóng và 6% đối tôn cán nguội Đối với thép kỹ thuật điện thì tính dẫn từ của nó chịu sự ảnh hưởng của tác động

cơ học và nhiệt độ

Ảnh hưởng của cắt và đột lỗ trong quá trình pha tôn và đột lỗ sẽ chịu tác động của

cơ khí Kết cấu tinh thể của thép tại mép cắt hoặc lỗ đột sẽ bị biến cứng Sự biến cứng sẽ làm giảm từ cảm của thép và tăng tổn hao Sự biến cứng chỉ xảy ra ở mép cắt nơi chịu ứng suất cơ khí mạnh nên mức độ giảm chất lượng phụ thuộc vào chiều dài mép cắt và chất lượng dụng cụ cắt

Khi cắt hoặc đột lỗ cần phải làm cho độ ba via là nhỏ nhất Nhỏ hơn 2 lần chiều dày lớp sơn giữa các lá thép Nếu ba via quá lớn sẽ làm giảm khả năng dẫn từ của thép

Ảnh hưởng của việc ép mạch từ : khi ép mạch từ đặt biệt đối với tôn cán nguội cần xác định được lực ép tối ưu Nếu lực ép không đủ lớn thì kết cấu mạch từ sẽ lỏng lẻo

dễ biến dạng Nếu lực ép quá lớn , tính dẫn từ của thép kỹ thuật điện cán nguội sẽ giảm , tổn hao dòng không tải sẽ tăng Thực tế nên chọn lực ép sao cho áp suất trên

bề mặt lá thép giữa trụ hoặc gông nằm trong khoảng từ 1÷3kg/cm2

Ảnh hưởng nhiệt : sự biến cứng sẽ làm giảm tính dẫn từ của thép kỹ thuật điện

Để khắc phục người ta sử dụng phương pháp ủ lá tôn Sau khi gia công cơ ở nhiệt độ 790÷8300c Giải pháp này đạt hiệu quả cao khi chiều rộng các lá tôn đến 300mm và

dùng ở mật độ từ thông 1÷2 T Khi chiều rộng lá tôn lớn hơn và ở mật độ từ thông 1,8 T thì hiệu quả ủ giảm mạnh

Ảnh hưởng do va đập , cuốn , bẻ và chất nặng trong quá trình vận chuyển lắp ghép chế tạo sẽ làm tăng tổn hao Do đó cần hạn chế những sự việc trên

2 THÉP KẾT CẤU :

Thép kết cấu để làm các chi tiết như xà ép gông , ty treo , boulon , các tấm thép hai bên trụ và gông Các loại thép này thường là thép hợp kim thấp , hàm lượng cacbon trong thép khoảng 0,1 ÷ 0,4 % Trong các máy lớn đặt biệt để giảm khối lượng thép kết cấu người ta dùng thép có tính chất cơ khí cao như hợp kim niken nhẹ , crôm , molipden Những loại thép này có giới hạn bền cao mà tính chất từ trong thực

tế không khác mấy so với thép kết cấu hợp kim thấp

III CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MẠCH TỪ :

1.

KẾT CẤU MẠCH TỪ MÁY BIẾN ÁP :

Mạch từ của máy biến áp được ghép lại từ nhiều lá thép kỹ thuật điện

Các lá thép này được ghép theo nhiều kiểu tuỳ theo loại ba pha hoặc một pha , theo công dụng và điều kiện làm việc của máy biến áp Ở đây giới thiệu hai kiểu

ghép là đối với máy biến áp ba pha người ta chọn kiểu lắp hình tim các lá thép chéo góc 450 Đối với máy biến áp một pha chọn kiểu lắp lá tôn cuốn

1.1 Mạch Từ Máy Biến Áp Một Pha :

Tận dụng ưu điểm của thép cán nguội là tổn hao nhỏ , đường sức từ chạy có hướng nên người đã tận dụng tính chất này vào lõi thép kiểu cuốn vừa đảm bảo được phương hướng tính dẫn từ của thép , vừa tránh được các khe hở do lắp ghép Điều này làm giảm được đáng kể dòng không tải và nâng cao năng suất Tuy nhiên còn có nhược điểm là quấn khó chặt , khó lắp rắp cuộn dây

Mô tả kết cấu mạch từ máy biến áp một pha : gồm hai lõi tôn cuốn ghép sát nhau

và được giữ bởi một gông ép lõi để bảo vệ cũng như để lắp chặt với vỏ thùng khi lắp rắp

1.2 Mạch Từ Máy Biến Áp Ba Pha :

Lõi sắt hình tim vẫn là kết cấu cổ điễn được chọn làm kiểu lắp ghép cho máy biến

áp ba pha vì có các ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản , làm việc chắc chắn

- Công nghệ chế tạo ít phức tạp

Mô tả kết cấu mạch từ máy biến áp ba pha :

- Trụ có đặt cuộn dây

- Gông phần không đặt cuộn dây dùng để khép kín mạch từ Gông thường được ép chặt bằng sắt U

Xà kẹp trên và dưới liên kết với nhau bằng các ty đứng và ty ép xà Để giữ cho lõi tôn đứng vững ta lắp thêm thanh sắt kê lõi tôn

2 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÕI TÔN :

Do tính đặt thù của hai kiểu lắp tôn khác nhau giữa máy biến áp một pha và ba pha nên luận án sẽ giới thiệu hai dây chuyền công nghệ chế tạo lõi tôn khác nhau

2.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Ba Pha :

Vật liệu sử dụng là tôn silíc cuộn do Nga sản xuất Kích thước khổ tôn là

750mm , dày 0,27mm

2.1.1 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Phương Pháp Pha Tấm

A Công Đoạn Pha Tấm :

a Giới Thiệu Máy Pha Tấm :

Dàn gá đỡ cuộn tôn : Trục cuộn tôn đặt trên dàn nhờ ổ bi và có thể xoay tròn để xả tôn ra nhờ một động cơ

Băng chuyền dùng để đỡ và di chuyển tôn tới máy cắt

Sau máy cắt là một hệ thống thiết bị dùng đo chiều dài tự động khi tới một độ dài cần thiết , sẽ có bộ phận chặn tôn là để lưỡi cắt hoạt động Độ dài của tôn có thể điều chỉnh theo ý muốn

b Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Pha Tôn :

Người công nhân khởi động động cơ cho quay cuộn tôn Tôn được xả ra và được đưa đến máy cắt nhờ băng chuyền Trên băng chuyền có lắp đặt hệ thống những thanh sắt có nhiệm vụ ép sát tấm tôn trên băng chuyền Tới độ dài cần thiết thanh chặn sẽ dập xuống giữ tấm tôn lại cho dao cắt hoạt động Những tấm pha sau khi được công nhân sắp đặt ngay ngắn đến khi đủ số lượng cần thiết sẽ chuyển đi Tấm pha cần được tính toán thiết kế quy trình cắt và chọn kích thước sao cho hệ số sử dụng

là cao nhất (không dưới 85% trọng lượng tấm tôn) Hệ số sử dụng được định nghĩa là

tỷ số giữa diện tích tôn sử dụng trên diện tích tôn làm ra nó

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải pha tôn theo chiều cán

- Lá tôn phải bằng phẳng , các cạnh song song , vuông góc giữa các cạnh với nhau

- Độ bavia phải nhỏ hơn 6%

B Công Đoạn Pha Tôn Từ Miếng Pha Tấm :

a Giới Thiệu Về Máy Cắt Tôn :

Máy do Nga chế tạo Lưỡi dao được làm bằng thép có độ bền cơ khí cao để khi cắt lưỡi không bị mẻ hoặc chóng cùn Vì khi lưỡi dao mẻ sẽ tạo ra độ sần sùi trên cạnh tôn , do đó độ bavia sẽ vượt quá mức độ cho phép

b Nguyên Lý Làm Việc

Người công nhân sẽ lấy từng tấm pha được cắt sẵn trên bàn cắt Tấm pha này sẽ được cắt theo từng lá tôn theo kích thước thiết kế trên bản vẽ Các kích cở của tôn được đo đạt bằng gá định vị gắn trên máy cắt Người công nhân chỉ cần đẩy tấm pha vào đúng vị trí giới hạn , nhấn nút để máy thực hiện việc cắt Tất cả những gá định vị góc cắt khổ cắt , chiều dài cắt đều có thể cân chỉnh theo ý muốn

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải cắt tôn theo chiều cán

- Lá tôn sau được cắt phải bằng phẳng , các cạnh phải song song với nhau Các góc cắt (450, 900) phải chính xác

- Độ bavia phải nhỏ hơn 0,06

2.1.2 Công Nghệ Chế Tạo Lõi Tôn Máy Biến Áp Ba Pha Theo Pháp Pha Băng :

A Công Đoạn Pha Băng :

a Giới Thiệu Máy Pha Băng :

Dàn gá đỡ cuộn tôn : dàn gá của công đoạn pha băng cũng giống như công đoạn pha tấm Nó gồm có trục đỡ cuộn tôn , trên hai đầu trục có gắn hai vòng bi lớn

để trục có thể quay dễ dàng nhờ một động cơ kéo Động cơ này được điều khiển bằng

hệ thống rơ le , công tắc tơ

Máy cắt băng : gồm bàn cắt , bên trên có gắn các lưỡi dao Tuỳ vào yêu cầu cần cắt bao nhiêu băng thì sẽ bố trí bao nhiêu lưỡi Phía trước bàn cắt có đặt hệ thống ống thép có thể quay đường kính ống khoảng 20 cm , có nhiệm vụ ép sát miệng tôn lên bàn , tránh sự cong quẹo và định hướng cho miếng tôn đi vào phần dao cắt

Hệ thống rulô : dùng để quấn các miếng băng sau khi pha Nếu cắt ra bao nhiêu băng thì sẽ có bao nhiêu rulô để quấn vào Các rulô bố trí sao cho các sợi băng tôn quấn vào không bị tréo nhau

b Nguyên Lý Làm Việc :

Cho quay rulô để xả tôn ra cho đến khi tạo một lượng vỏng xuống hố trữ tôn Sau

đó cân chỉnh lại cho tốc độ xả bằng với tốc độ cắt của máy cắt Hố trữ tôn có nhiệm

vụ tạo sự liên tục cung cấp tôn cho máy cắt Giữ cho tốc độ tôn đi qua máy cắt không đổi trong suốt quá trình vận hành Tấm tôn này sau khi qua máy cắt sẽ được phân thành các băng tôn và đổ xuống hết hố dự trữ khác , sau đó được các rulô khác quấn lại thành những cuộn riêng biệt Hố dự trữ tôn có có tác dụng điều tiết các băng tôn ra

tự nhiên , không bị lôi kéo Hố này tạo độ dư thừa của dây băng giúp các rulô quấn không gây ảnh hưởng đến quá trình cắt

Trong suốt quá trình vận hành phải theo dõi tiến trình xả tôn , cắt tôn , quấn tôn có khớp nhau không Khi lượng tôn xả ra quá nhiều làm đầy hầm chứa dự trữ gây ách tắc đường ra Nếu xả tôn ra thiếu , không đủ tôn dự trữ gây ảnh hưởng đến công việc cắt Đối với hệ thống rulô quấn phải canh chỉnh điều phối lượng vào và luợng ra để đảm bảo luôn tồn tại một lượng dự trữ nhất định trong hầm chứa tôn Nếu sản lượng quấn của rulô lớn hơn sản

lượng băng tôn sau cắt sẽ gây nên hiện tượng các sợi băng tôn bị căng , ảnh hưởng đến công việc cắt Ngược lại thì hầm chứa băng tôn sẽ bị đầy tràn , do đó băng tôn dễ

bị rối bời với nhau , ảnh hưởng đến việc cắt

c Yêu Cầu Kỹ Thuật :

- Phải pha băng đúng chiều cán ( tức là chiều dài của tấm băng tôn )

- Lá tôn phải bằng phẳng , các cạnh phải song song với nhau , kích thước khổ băng tôn trên suốt độ dài đều bằng nhau

- Độ ba via phải nhỏ hơn 0,06

B Công Đoạn Cắt Tôn Từ Miếng Pha Băng :

a Giới Thiệu Về Máy Cắt Tôn :

Máy cắt tôn từ miếng pha băng nhỏ hơn máy cắt tôn bên pha tấm Chiều dài lưỡi dao nhỏ hơn Cả hai máy có những đặc tính , chức năng làm việc tương đối giống nhau

b Nguyên Lý Làm Việc :

Sau khi pha băng xong , các cuộn băng tôn sẽ được chuyển đến máy cắt tôn Mỗi một rulô được gắn trên một bệ đỡ Sợi băng tôn sẽ được kéo ra để máy cắt thực hiện

cắt theo kích thước của thiết kế Các lá tôn sau khi cắt sẽ được xếp thành từng chồng phục vụ cho công đoạn lắp rắp

c Công Đoạn Lắp Rắp :

Trong công đoạn lắp rắp sẽ có hai công nhân thực hiện công việc này Trước tiên công nhân phải xác định lõi tôn của máy biến áp có công suất bao nhiêu Lõi tôn gồm bao nhiêu cấp Mỗi cấp có bao nhiêu lá , kích thước mỗi lá là bao nhiêu Tất cả thông số này giúp cho công nhân chuẩn bị vật liệu để tiến hành lắp rắp

Tiến hành công việc lắp rắp : trong công đoạn này có công nhân chuẩn bị những xấp tôn cần thiết để nơi thuận tiện Để khi thao tác lắp rắp gọn gàng nhanh chóng Chuẩn

bị một mặt phẳng đủ lớn , trước tiên đặt xà kẹp cho ngay ngắn tương ứng với kích thước lõi tôn của máy , vì sau này xà kẹp có nhiệm vụ giữ chặt lõi tôn trong suốt quá trình vận hành Sau đó đặt giấy cách điện phủ kín bề mặt xà kẹp , để cách điện lõi tôn với xà kẹp tránh tổn hao từ Đối máy có công suất nhỏ từ 300 ÷ 400 KVA dùng giấy cách điện từ 1mm đến 2mm Còn đối với công suất lớn từ 560 KVA trở lên thì ngoài giấy cách điện ra người ta còn trang bị thêm những thanh bakêlit dày khoảng 2 ÷ 4

mm dán lên giấy cách điện Mục đích tạo khe hở giữa bề mặt xà kẹp với bề mặt lõi tôn Từ đó dầu biến thế có thể luân chuyển trong khe hở này giúp làm mát lõi tôn Hai công nhân tiến hành việc tiếp theo là tuần tự đặt những lá tôn đầu tiên của cấp cao nhất lên , cân chỉnh cho ngay ngắn , là nền tảng chính xác cho các lá sau Hình dạng lá tôn ở cấp này là hình chữ nhật và mỗi lần sắp hai lá để tiết kiệm thời gian Lớp thứ hai sẽ đặt lên lớp thứ nhất nhưng xen kẻ che chỗ giáp mí của lớp trước Việc đặt tôn xen kẻ nhau có tác dụng liên kết chặt chẻ các lớp còn lại với nhau giúp lõi sắt

từ vững chắc hơn Người công nhân sẽ dùng búa để cân chỉnh cho ngay ngắn và vuông góc giữa các lá tôn với nhau Công việc này phải thực hiện liên tục trong suốt quá trình lắp rắp Ngoài việc cân chỉnh , đòi hỏi công việc phải ăn khớp Cho đến khi đặt đến độ dày cần thiết thì ngưng lại , chuyển sang cấp tiếp theo

Đối với cấp kế tiếp , người công nhân tiến hành tương tự Tuy nhiên do kích thước cấp sau lớn hơn cấp trước nên người công nhân xử dụng thước đo canh phần dư cho đều ra hai bên Và theo trình tự như trên sắp xếp cho đến khi bề dày của cấp đạt tới yêu cầu kỹ thuật thiết kế thì dừng lại Những cấp ngoài cùng được lắp rắp từ những lá tôn vuông góc hình chữ nhật dể làm tăng độ liên kết của kết cấu mạch từ

Những cấp nằm trong thường sử dụng những lá tôn cắt xéo góc 450 để làm giảm từ trở tại khe kết nối , giảm được tổn hao từ trong máy biến áp Các cấp này cũng được tiến hành lắp rắp tương tự như lớp ngoài

Sau khi lõi sắt đã được lắp rắp hoàn chỉnh , sẽ được đặt giấy cách điện xà kẹp lên , cân chỉnh sao cho hai miếng xà đối diện nhau Sử dụng ron xiết chặt lõi tôn lại với

nhau với một lực vừa đủ đúng theo yêu cầu kỹ thuật Nếu lực siết quá nhỏ dẫn đến mạch từ lỏng lẻo , dễ bị xê dịch khi vận chuyển Trong lúc vận hành sẽ tạo ra độ rung cao Nếu lực siết lớn quá qui định sẽ làm thay đổi từ tính của lõi sắt từ kỹ thuật điện cán nguội , làm tăng tổn hao về dòng điện không tải

Cấp thấp

Cấp cao