Tài liệu Tính toán dây cuốn cho may biến biến áp cách ly 1 pha pdf

b BƯỚC 3: Xác định số vòng dây quấn phía sơ và thư cấp.. nv Trong đó ; N1 : tổng số vòng cuộn dây sơ cấp U1 : điện áp định mức cuộn dây sơ cấp *Đối với biến áp hai dây quấn, khi tính toá

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

S2 = U21.I21+ U22.I22 + U23.I23

áp

BƯỚC 2: Nếu áp dụng các công thức ước lượng thông thường, từ giá trị S2

ta định ra tiết diện cần dùng cho lõi thép biến áp At

Trong đó, đơn vị của các đại lượng là:

[At] = [cm2];[S2] = [VA]; [B] = [T]

Với Khd là hệ số hình dạng của lõi thép nếu lõi thép dạng E,I thì Khd

= 1+1,2; với lõi thép dạng U.I thì Kkd = 0.75+0.85

Sau khi xác định được giá trị At 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

At=1,423Khd s2

B

At at a b

At at a b

dựa vào bề dày của mỗi lá (0.5mm hay 0.35mm) để suy ra bề dày b At =

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 nv :số vòng tạo ra 1 volt sức điên động cảm ứng.ta có:

E = 4,44 f B At N

Khi E = 1 volt N = nv ; ta có được quan hệ sau: nv = 4.44 1

t

f B A

Trong (10.6) đơn vị của các đại lượng là :

[ f ] = [ Hz ]; f tần số nguồn điện xoay chiều

[ B ] = [ T ] ; [ At ] = [ m2 ]

[ nv ] = [ vòng /volt]

*Khi xác định được nv ,số vòng dây bộ sơ cấp được xác định như sau: N1 =

U1 nv

[ f ] = [ Hz ]; f tần số nguồn điện xoay chiều

[ B ] = [ T ] ; [ At ] = [ m2 ]

[ nv ] = [ vòng /volt]

*Khi xác định được nv ,số vòng dây bộ sơ cấp được xác định như sau: N1 =

U1 nv

Trong đó ;

N1 : tổng số vòng cuộn dây sơ cấp

U1 : 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 U20 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:

2

.100

U



Trong đó:

U20 : điện áp không tải thứ cấp

U2 : 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 Ch sau đây để dễ tính toán :

20

2

%

1 100

U

U

U



20

2

2

% 1

U

C U



   vậy U20= Ch U2

Trong trường hợp, tính toán chính xác , ta dựa theo S2 để ước lượng Ch (tra bảng 10.1), trong trường hợp ước lượng nhanh, ta có thể chọn Ch = 1,05 (giá trị Ch nhỏ ứng với S2 lớn, và Ch lớn khi S2 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 S2 , và có thể ước lượng gần đúng hiệu suất ba 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 U11 và U12

Tổng công suất phía thứ cấp là

S2 = 3 2 2

1

.

i i

i

U I





*Dòng điện phía thứ cấp được tính như sau:

Tại ngõ vào U11:

I11 = 2

11

.

ba

S

U



Bảng 10.1: Quan hệ giữa hệ số rU% theo công suất biểu kiến S2 (Theo Beyaert)

(Theo Tranformatoren Fabrik Magnus ta có rU% theo S2 khi phụ tải thuần trở Cos=1)

(B ảng rU% tại phụ tải thuần trở theo Schindler)

Quan hệ Ch theo S2

25 1.18 100 1.08 400 1.042 2000 1.016

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/mm2]

Bước 6 : Kiểm tra hệ thống lấp đầy kld 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 Acs : là diện tích mạch từ 3 2

4

cs

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

Kld = (10 19)

Nếu kld = 0,36 đến 0,46 là phù hợp

Gọi pthép là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện, pthép =7,8kg / dm3

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 = 6a2b

Vậy khối lượng lõi thép ( Wth) là :

Wth = 6a2b 7,8 = 46,8a2b

Tóm lại:

Wth = 46,8a2b

Trong đó: [ Wth ] = [ Kg ] ; [ a ] = [ b ] = [ dm ]

BƯỚC 7:Chọn bề dày cách điện làm khuôn quấn dây ( ekh ) 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 ekh theo cấp công suất của biến áp ( xem bảng 10.4 )

Bảng 10.4

Chọn bề dầy khuôn ekh theo cấp công suất biến áp S2

Trong bước tính trên khi tính được At , 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 )

akh = a + ( 1 đến 2 mm )

bkh = b + ( 1 đến 2 mm )

Hhd = bề cao hiệu dụng khuôn quấn dây Hhd = h – [ 2 ekh + ( 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 Kq = 0,08 dây đồng tiết diện tròn tráng email

Kq = 0,9 0,93 dây đồng bọc cotton , tiết diện dây tròn

Với dây đồng tiết diện chữ nhật ta có :

Kq = 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 :

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 (L tb) ta giả sử cuộn sơ cấp có N1 thứ cấp là N2 và e1,e2 là bề dầy tương ứng

Gọi e kh là bề dầy củ khuôn

,,

2

kh kh

,,

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 tương tụ cho cuộn thứ cấp

,, ,,

TB

Đối với dây sơ cấp :tổng bề dài L1 L N tb1 1

Thứ cấp: L2 L N tb2 2

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

4

tb d

dm

TB

L dm d = (mm) w = kg

Thi du

Cho máy biến áp với các thôing số sau U11= 110V: U12=220

I21 = 3 (Am) ;U21= 30(V) ;U22=60 (V); I22 = 2(Am) ;U23= 18 (V);I23 = 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 s2

B

Sơ bộ chọn At =20cm2

*Từ giá trị ta có thể chọn amax = A t khi a=b và amin =

1,5

t

A

.Khi b=1,5a Suy ra:

amax = = 4,47cm

amin = = 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 At= 20cm2

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 0,553mm mm 106 lá thép (106 lá thép E và 106 lá thép I) Tính lại chính xác At:

At = a.b =3,8.5,3 = 20,14 cm2

BƯỚC 3:Xác định số vòng tạo ra một volt sức điện động cảm ứng

2 , 1 14 , 20 50 44 , 4

10

44 , 4







B A f

n

t v

*Xác định tổng số vòng phía sơ cấp:

Mỗi cuộn dây sơ cấp tương ứng với 110V vào (khi xem U1 = E1) ta có số vòng tương ứng 110V nhập vào là:

N11 = N12 = 110.nv = 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: S21 = U21 I21 = 30.5 = 150VA

S22 = U22 .I22 = 60.2 = 120VA

S23 = U23 I23 = 18.1 =18VA

Áp dụng bảng 10.1 ta suy ra hệ số Ch cho mỗi bộ dây thứ cấp như sau: Khi :S21 = 150VA; Ch 21 =1,065

S22 = 120VA; Ch22 =1,075

S23 =18VA; Ch23 = 1,2

Suy ra các giá trị điện áp không tải trên mỗi bộ phận thứ cấp như sau

U210 = Ch21.U21 =1,065 30 = 31,95 =32V

U220 = Ch22 U22 =1,075 60 =64,5V

U230 = Ch23 U23 =1,2 18 =21,6V

Số vòng dây cho mỗi bộ dây quấn thứ cấp

N21 = U210 nv = 32 1,86 = 59,52 =60 vòng

N22 = U220.nv = 64,5 1,86 = 119,97 = 120 vòng

N23 = U230.nv = 21,6 1,86 = 40,17 = 40 vòng

BƯỚC 4: Với tổng công suất phía thứ cấp là S2 = 288VA

Áp dụng bảng 10.2 ta có thể chọn  ba 87%

Từ đó ta tính được dòng điện phía sơ cấp

Khi nhập vào sơ cấp U11 = 110V, dòng sơ cấp là I11= 2

11

ba

S U

Khi nhập vào sơ cấp U12 = 220V dòng sơ cấp là I12 = 1.5(A)

Bước 5 theo bảng 10.3 với S2 = 288VA,vận hành liên lục ,điều kiện giải

nhiệt kém , ta chọn j= 2,5mm2 nếu biến áp cách điện mức E,R ta chọn j=4 Pha thứ cấp với I21 = 5(A) 21 1,128 5 1.12

4

d22 = 0.8mm ; d23 = 0.6mm

dường kính dâ sơ cấp được tính như sau với U = 110V; I = 3(A)

d11 = 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

Ta có khối lượng lõi thép wth = 46,8a2 b =3,58kg diện tích cử sổ lõi thép Acs

=1083mm2

kính (mm)

Đường kính có cách điện(

2

Tiết diện

dâ có cách điệnmm2

)

Tổng tiết diện bộ dây

2

mm

( Tổng tiết diện cả bộ sơ cấp và thứ cấp ) = 417,22 mm2

.

Với diện tích của sổ mạch từ là Acs = 1083 mm2 , suy ra hệ số lấp đầy theo diện tích choán chỗ trong cửa sổ như sau :

417, 22

0,385 0, 46 1083

ld

BƯỚC 7: Chọn bề dầy cho giấy làm khuôn biến áp là

` ekh = 1,5 mm

Bề dầy lõi thép (b) khi có tính ảnh hưởng ba-via tạo nên

0,9

b

Các kích thước khuôn được xác định như sau :

akh = a + 2mm = 40mm

bkh = b’+ 1mm = 60mm

Hkh = h – ( 2ekh + 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

óp

l

Số lớp SL11 = 2054, 27 5

48  lớp

ecd1 =1,4 2. 11óp 2.48

l v

SV

mm

chọn ecld11 = 0,35mm

Bề dầy phần dây quấn sơ cấp(từ 0V đến 110V),gọi bề dầy này là e1

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

2.67

1, 4 0,375 100.1,86

cd

53.0,93

41

1, 2

lop

SL  lớp 21

2.41

1, 4 0, 29 1,86.1000

cd

Bề dầy cuộn thứ cấp :e21  2(1, 2 0,3) 3   mm

53.0,95

60 0,85

lop

SL 22 =2 lớp 22

2.60

1,86.1000

cd

53.0,95

77 0,65

lop

40

0,516 1

77

Ta có thể bố trí các ớp dây cuốn ,trong đó cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp được xác định

1000

so

cd thu

giấy e = e 11 = e 11 +e 12 + cd so

thu

2

a

19

ld

Nếu hiệu các lớp cách điện ta có

Bề dầy từng phần dây cuốn thứ cấp :e 21 = 2(1,2+0,1) = 2,6mm ; e 22 = 2(0,85+0,1) =

Tổng bề dày của khuôn :e = 5,75+ 2,55 + 0,1+ 2,6 + 1,9 + 0,75 + 1,5 = 15,15mm

15,15

0, 79

19

ld

,,

2

kh kh

,,

2 60 1,5.2 63

kh kh

Dối với bộ dây sơ cấp co d= 0,7mm L tb2 = 2(a,, b,,) + e 12 = 2( 43+ 63) +  2,55 = 220mm = 1,2dm

tb

Đối với cuộn dây có d = o,8mm

,, ,,

tb

=2,7dm

tb

Đối với bộ dây thứ cấp có d = 0,6mm L tb23  2(a,, b,,)    2(e12 e11 e22 e21 ) e23 

= 2(43+63) + (2(5,75 +1,9 +2,55 +2,6) +0,75) = 2,95dm

Ta xác đinh dược khối lượng của bộ dây

2 4 3

4

d

dm