Giáo án điện dân dụng THPT - BÀI 8- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

Chia sẻ: phalinh13

MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Kiến thức: - HS nắm được quy trình chung để tính toán thiết kế MBAmột pha công suất nhỏ. - Hiểu được yêu cầu,cách tính của từng bước khi thiết kế MBA một pha công suất nhỏ.

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Giáo án điện dân dụng THPT - BÀI 8- TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

Giáo án điện dân dụng THPT - BÀI 8- TÍNH
TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA



I/ MỤC TIÊU BÀI HỌC:

1. Kiến thức:

- HS nắm được quy trình chung để tính toán thiết kế
MBAmột pha công suất nhỏ.

- Hiểu được yêu cầu,cách tính của từng bước khi
thiết kế MBA một pha công suất nhỏ.

2. Kĩ năng:
- Thực hiện được quy trình chung để tính toán thiết
kế MBA một pha công suất nhỏ.

- Thực hiện được các bước tính toán: Xác định công
suất,tính toán mạch từ, tính số vòng dây của các cuộn
dây,tính tiết diện dây quấn, tính diện tích cửa sổ lõi
thép,sắp xếp dây quấn trong cửa sổ.

3. Thái độ:
- HS có ý thức tìm hiểu cách tính toán thiết kế MBA
và liên hệ trong thực tế.

II/ CHUẨN BỊ BÀI GIẢNG:

- Nghiên cứu bài 8-SGK .

- Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng.

- Dây quấn máy biến áp, lõi thép máy biến áp, kìm,
tuavít,…

III/ TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:

1/Ổn định lớp:2’

Kiểm tra sĩ số lớp học.

2/Kiểm tra bài cũ:3’

Câu hỏi: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc
của máy biến áp?

3/Đặt vấn đề vào bài mới:

Muốn thiết kế máy biến áp một pha công suất nhỏ
ta phải thực hiện những quy trình như thế
nào?Chúng ta hãy nghiên cứu nội dung bài 8.
4/Nội dung bài giảng mới: 80’




Hoạt động của T
Nội dung bài giảng
thầy và trò G

Hoạt động 1: Tìm 30’ I/Quy trình chung để tính toán
hiểu trình thiết kế MBA một pha công
qui
chung suất nhỏ.

* Tính toán thiết kế MBA gồm
những bước sau :
*GV diễn giải:

Việc tính toán
chính xácMBA ở 1. Xác định công suất Máy biến
chế độ có tải rất áp.
phức tạp vì phải 2. Tính toán mạch từ.
giải quyết giới hạn
3. Tính số vòng dây của các
tănh nhiệt độ tối
cuộn dây.
đa và sụt áp trong
4. Tính tiết diện dây quấn.
giới hạn cho
5. Tính diện tích cửa sổ lõi
phép.Để giải quyết
thép.
các vấn đề này,khi
tính toán cần phải
tiến hành một số * Chọn công suất MBA điều
phép tính khá chỉnh:
phức tạp.Trong Công suất Tính toán của MBA
bài này,chúng ta được tính theo công thức sau:
sử dụng phương P
Stt = Kđ.  cos (1+kdt) (VA)
i


dựa vào
pháp i




Trong đó:
những kết quả
thực nghiệm,đơn - Kđ là hệ số đóng đồng thời và
giản nhưng vẫn lấy bằng 0,61 tuỳ theo số tải
đảm bảo tính
nhiều hay ít và tính hoạt động
chính xác.
đồng thời của chúng.
*GV đưa ra các
bước tính toand - Pi là công suất của từng thiết bị
thiết kế MBA. mắc vào mạch.

- cos là hệ số công suất của
từng thiết bị mắc vào mạch,cụ
*GV hướng dẫn
thể:
chọn
HS cách
công suất MBA
trong gia đình.Giải
thích các thông số
trong công thức.


+Đèn sợi đốt và các dụng cụ
nhiệt điện

cos = 1

+Đèn ống,tủ lạnh,máy điều
hòa:

cos =
0,4  0,6

+Quạt điện: cos = 0,6  0,8

+Máy thu thanh thu hình:
*GV đưa ra ví cos =
dụ,tính toán cụ thể 0,8  0,9
để HS dễ hiểu.
Ví dụ: Chọn MBA điều chỉnh
GV gọi học sinh cung cấp cho tủ lạnh 110W, đèn
lên giải bài tập ống 40W, 2quạt trần 110W,
2quạt bàn 55W, lò sưởi 550W,
ấm đun nước 1500W,1ti vi
100W, 1máy quay băng 80W.
Điện áp giờ cao điểm là 130V,
bình thường là 220V.


*GV giả thích: Ta
Giải
có thể coi khi
Lấy kdt=20% ; Kđ=1,ta có:
dùng lò sưởi thì bỏ
Stt=  0,4  550  1500  100   1  0,2 =2605V
40
quạt,tủ lạnh và  
0,9
 
ngược lại.Khi A
dùng ti vi thì Ta có dòng điện tính toán phía sơ
không dùng quay cấp là:
băng.Do đó phụ
Itt= US 2605
tt
  20 A
130
tải lớn nhất gồm min




Như vậy:
đèn ống 40W,lò
sưởi 550W,ấm Máy biến áp được chọn phải có
đun nước công suất lớn hơn Stt hoặc cường
1500W,ti vi độ dòng điện sơ cấp lớn hơn Itt.
100W.




Hoạt động 2: Tìm 50’ II/Các bước tính toán cụ thể
hiểu các bước MBA một pha công suất nhỏ.
tính toán MBA 1 1.Xác định công suất MBA:
pha CS nhỏ
- Công suất của cuộn sơ cấp
*GV đưa ra hai MBA(P1)có thể tính từ công suất
của cuộn dây thứ cấp
cách tính:
P2
MBA(P2)nhờ biểu thức: P1 =
- Dựa vào hiệu 

suất thì: (VA)
P2 P
 P1  2

Trong đó:

P1


- Dựa vaò công  - Hiệu suất của MBA
thức: (thường lấy  =
0,850,95).Công suất MBA
S1 = S2 = U2.I2
Sđm = U2.I2 càng nhỏ thì  càng nhỏ.



- Nếu hiệu suất của MBA cao thì:
S1 = S2 = U2.I2

Công suất MBA cần chế tạo là:
Sđm = U2.I2

(U2,I2 - Điện áp,dòng điện thứ
* GV thuyết trình:
cấp định mức của MBA theo yêu
Khi chọn mạch
cầu thiết kế).
từ,cần chú ý trụ và
2.Tính toán mạch từ:
cửa sổ.Trụ của
a)Chọn mạch từ:
mạch từ phải có
tiết diện phù hợp Mạch từ của MBA nhỏ thường
với công suất của là mạch từ kiểu bọc,được ghép
máy.Cửa sổ phải bằng lá thép chữ E và chữ I (hình
có kích thước phù 8.1) có các thông số như sau:
hợp để có thể đặt
a: chiều rộng trụ quấn dây.
vừa cuộn dây.
b: chiều dày trụ quấn dây.

c: độ rộng cửa sổ.

h: chiều cao của sổ.

a/2: độ rộng lá thép chữ I

Đối với loại MBA công suất
nhỏ,khi chọn mạch từ cần xét đến
tiết diện của trụ lõi thép mà trên
đó sẽ đặt cuộn dây.
b)Tính diện tích trụ quấn của lõi
*GV diễn giải:
thép.
Diện tích trụ
quấn dây phải phù Đối với mạch từ kiểu bọc,diện
hợp với công suất tích trụ quấn dây được tính gần
đúng bằng công thức: Shi
MBA.
= 1,2. S dm


Trong đó:

+ Shi = a.b là diện tích hữu ích
*GV giải thích:
trụ,tính bằng (cm2).
Trong thực tế,lõi
thép được ép chặt + Sđm là công suất MBA,tính
nhưng vẫn có độ bằng (VA).
hở giữa các lá thép Diện tích thực của trụ lõi thép:
do độ cong vênh S hi
St = kl
và lớp sơn cách
Trong đó kl là hệ số lấp đầy được
điện của lá thép.Vì
cho trong bảng:
vậy cần phải tính
diện tích thực của Bảng 8-1.Hệ số lấp đầy kl
trụ lõi thép.

*HS kẻ bảng hệ số Loại MBA kl
lấp đầy để áp dụng
MBA âm tần 0,8
khi tính toán, thiết
MBA dùng trong 0,9
kế MBA.
gia đình

MBA lõi ferit 1

Bài tập:

Hãy chọn mạch từ để quấn một
GV giao bài tập
MBA công suất 30VA,có điện áp
cho học sinh
sơ cấp là U1=220V,điện áp thứ
HS nghiêm cứu và
cấp là U2= 12V,hiệu suất MBA 
trả lời
= 0,7.

*GV yêu cầu HS đưa ra kết quả.

(Tra bảng 8-2,ta có diện
tích hữu ích của trụ thép là Shi =
6,6cm2)
*GV diễn giải: 3. Tính số vòng dây của các
cuộn dây.
Với một MBA
và tần số nhất - Để tính được số vòng dây của
định,số vòng của các cuộn dây,ta xem bảng 8-3 về
một cuộn dây phụ quan hệ giữa tiết diện lõi thép và
thuộc vào số vòng/vôn (với tần số 50Hz và
tiíet
diện trụ lõi thép đã cường độ từ cảm B = 1,2T).
chọn và chất *Bảng 8-3.Quan hệ giữa tiết
lượng lõi thép.Có diện lõi thép và số vòng /vôn
nhiều cách tính số
Với tần số 50Hz và cường độ từ
vòng dây của các
cảm B = 1,2T
cuộn dây,Trong
khổ bài
khuôn
Tiết diện lõi
học,chúng ta chọn
Số
thép hữu
cách tính qua đại
vòng/vôn
2
ích(cm )
lượng trung gian
“số
là 4 9,5
vòng/vôn”,ký hiệu
là n-số vòng tương 6 6,3
ứng cho mỗi vôn
8 4,7
điện áp sơ cấp hay
10 3,8
thứ cấp.

12 3,2
*HS kẻ và ghi 14 2,7
bảng 8-3.
16 2,4
*GV
18 2,1
Câu hỏi: Tại sao
số vòng dây cuộn 20 1,9
TC lại cộng thêm
22 1,7
10% điện áp TC?
24 1,6
(Trong công thức
26 1,5
tính N2,10%U2là
lượng sụt áp khi
28 1,4
có tải của dây
30 1,3
quấn TC).
*GV đưa ra ví dụ Từ đó ta tính được số vòng dây
để HS áp dụng cuộn SC:
tính toán. N1 = U1.n
*GV hướng dẫn Số vòng dây cuộn TC:
HS làm ví dụ bằng
N2 = (U2 + 10%U2).n
cách đặt câu hỏi
gợi mở:

+Đề bài ch S =
Ví dụ:
30VA,từ đó ta có
Tính số vòng dây quấn cho
thông số nào?
MBA với những thông số sau:
+Tìm được Shita
công suất 30VA,có điện áp sơ
sẽ tìm được đại
cấp là U1=220V,điện áp thứ cấp
lượng nào?
là U2 = 12V,hiệu suất MBA  =
+Hãy tính N1và
0,7.
N 2?


Giải:

-Từ thông số S =30VA,tra bảng
8-2 ta có diện tích hữu ích của trụ
thép là:Shi=6,6cm2.

-Từ đó tra bảng 8-3 lấy số
vòng/vôn là:

thể lấy
4,7 vòng/V(có
n=5vòng/vôn).

Vậy số vòng dây sơ cấp là:

N1 = 220.5 = 1100 (vòng)

Số vòng dây cuộn TC là:

N2 = (12+1,2).5 = 66(vòng)



*GV giải thích: 4.Tính tiết diện dây quấn (hoặc
đường kính dây quấn).
Tiết diện dây
a)Tính tiết diện dây quấn.
quấn của các cuộn
dây SC và TC tỉ lệ Mật độ dòng điện cho
-
thuận với dòng phép(A/1mm2) là số ampe/1mm2
điện và tỉ lệ
nghịch với mật độ dây dẫn khi vận hành liên tục mà
điện cho
dòng không sinh ra phát nóng nguy
hiểm và tổn thất lớn,được xác
phép.
định bằng thực nghiệm.Công suất
Vậy mật độ
MBA càng nhỏ thì mật độ dòng
dòng đện cho phép
điện cho phép càng lớn.
là gì?
Bảng8-4.Mật độ dòng điện cho
phép



Mật độ
dòng điện
Công
cho
suất(VA)
phép(A/mm
2
)
*HS theo dõi bảng
50 4

(8-4) mật độ dòng
50  100 3,5
điện cho phép để
tính toán.
100  200 3

200  500 2,5
GV hướng dẫn
500  1000 2
học sinh cách tính
tiết diện dây quấn
Vậy tiết diện dây quấn được tính
HS chú ý theo dõi
như sau:

Sdd = J (mm2)
I
GV đưa ra bảng 8-
5 để HS tra bảng. Trong đó:

- Sdd là tiết diện dây quấn (mm2).
*HS theo dõi bảng - I là cường độ dòng điện (A).
(8-5) làm tư liệu.
- J: mật độ dòng điện cho
phép(A/mm2).

b)Tính đường kính dây quấn.

Để đơn giản trong tính toán,ta
có thể tra bảng để tìm tiết diện và
đường kính dây quấn sau khi đã
tính được dòng điện SC và
TC.Sau khi đã tính được tiíet
diện dây quấn,ta tiến hành tra
bảng 8-5 đựoc giá trị đường kính
dây quấn hoặc ngược lại.

*GV vẽ hình và 5.Tính diện tích cửa sổ lõi thép.
chỉ dẫn cho HS - Hình chữ nhật bị bao bọc bởi
thấy rõ cửa sổ lõi mạch từ khép kín gọi là cửa sổ
thép của MBA. lõi thép,đó là một thông số quan
trọng khi tính toán.

- Diện tích cửa sổ được tính như
sau:

Scs = h.c

(Theo kinh nghiệm h  3c sẽ tiết
kiệm được vật liệu và hình dáng
MBA đẹp).
*GV đưa ra 2 cách
tính cửa sổ lõi
Cách tính diện tích của cửa
thép.
sổ lõi thép:
*GV giải thích về
Cách1:
hệ số lấp đầyKl:

Trong thực tế còn -Tính tổng tiết diện 2cuộn dây
thêm phần cách SC và TC chiếm diện tích cửa sổ
điện và khoảng là:
hở,người ta dùng SSC = N1. S ; STC = N2. S dq 2
dq1


hệ số lấp đầy cửa
Trong đó:
sổ Kl được cho
+N1 , N2 là số vòng dây của
trong bảng 8-6.
cuộn sơ cấp và thứ cấp.

+ S , S là tiết diện dây quấn SC
dq1 dq 2



và TC.

-Diện tích cửa sổ được tính:
S SC  S TC
Scs = h.c 
Kl


.

Cách2:
bảng số vòng
- Tra
dây/1cm2(Bảng 8-7).

- Từ đó tiến hành tính diện tích
cửa sổ lõi thép:

Scs = h.c  N N2
1

n n2
1




n1- Số vòng dây/cm2 của cuộn sơ
cấp.

n2- Số vòng dây/cm2 của cuộn
thứ cấp.

Chú ý:

* Các cỡ dây ở trên có thay đổi
chút ít tuỳ theo nhà chế tạo.

*GV đưa ra các 6.Sắp xếp dây quấn trong cửa
bước sắp xếp dây sổ.
quấn trong cửa sổ. -Tính số vòng dây mỗi lớp:

h
ĐK dây có
cách điện
Số vòng dây
Số vòng dâySố vòngỗi mỗi lớp
m dây lớp =
- -1
*GV kết luận: Tra
các bảng sẵn có và
những
theo
phương pháp tính
-Tiếp đó ,tính số lớp dây quấn
toán trên,chúng ta
bằng cách chia tổng số vòng cho
có thể xác địnhấcc
số vòng của mỗi lớp:
thông số của bất
kỳ một MBA nhỏ
Số lớp dây quấn =
nào.




IV.TỔNG KẾT BÀI HỌC: 5’
- Khái niệm chumg về máy biến áp

- Phân loại máy biến áp

- Khái niệm máy biến áp

V. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN TỰ HỌC

Câu 1: Khi nối cuộn sơ cấp máy biến áp với nguồn
điện một chiều sẽ xảy ra hiện tượng gì? Tại sao?

Câu 2: Nêu khái niệm và công dụng của máy biến áp
một pha công suất nhỏ?

VI. TỰ ĐÁNH GIÁ VÀ RÚT KINH NGHIỆM
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản