Bài 9: Tính toán, thiết kế máy biến áp 1 pha

Chương II: MÁY BIẾN ÁP
Người soạn:
Trần Như Thảo, Trung tâm KTTH-HN Hương Trà.
Bài 8: (TPP 18-19)
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Bài 8: (Lí thuyết, TPP 18)
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Người 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 thép
1- 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 cm2
Sđm = U2 x I2 =12 x 3 = 36 VA
1320 vòng
79,2 vòng
4- 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:
Sd
4- 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)
Sd
Dd
Đường 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

Vậy


Kl: hệ số lấp đầy. Kl = 0,2 0,3  0,4: theo công suất Sđm tăng lên từ 100 – 500 VA
a
h
Scs
c
a/2
a/2
6- 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