Kháo sát bộ nguồn P46 và P52- Thiết kế máy biến áp, chương 3

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

2
739
lượt xem
321
download

Kháo sát bộ nguồn P46 và P52- Thiết kế máy biến áp, chương 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nguyên lý làm việc của máy biến áp: Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp. Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộn dây được quấn trên lõi sắt mạch từ cột. Cuộn dây N1 mắc nối tiếp với nguồn điện vào và được gọi là cuộn sơ cấp, cuộn N2, lấy điện áp ra gọi là cuộn thứ cấp. ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Kháo sát bộ nguồn P46 và P52- Thiết kế máy biến áp, chương 3

  1. CHÖÔNG 3 LYÙ THUYEÁT TÍNH TOAÙN MAÙY BIEÁN AÙP I. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp: Maùy bieán aùp laøm nhieäm vuï bieán ñoåi ñieäp aùp. Coù hai loaïi maùy bieán aùp: Maùy bieán aùp taêng aùp vaø maùy bieán aùp haï aùp. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp döïa treân cô sôû hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Khaûo saùt moät maùy bieán aùp ñôn giaûn goàm hai cuoän daây ñöôïc quaán treân loõi saét maïch töø coät. Cuoïân daây N1 maéc noái tieáp vôùi nguoàn ñieän vaøo vaø ñöôïc goïi laø cuoän sô caáp, cuoän N2, laáy ñieän aùp ra goïi laø cuoän thöù caáp.  m I2 I1 E1 E 2 U2 U1 Hình 7. Nguyeân taéc laøm vieäc maùy bieán aùp. Khi cuoän daây thöù caáp N2 ñeå hôû, doøng ñieän sô caáp N1, taïo ra söùc ñieän ñoäng F0 gaây töø thoâng löu thoâng trong maïch töø qua hai cuoän daây N1 vaø N2, laøm phaùt sinh caùc söùc ñieän ñoäng E1vaø E2 trong 2 cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Khi noái cuoän thöù caáp N2 vôùi phuï taûi thì doøng ñieän thöù caáp I2 xuaát hieän. Phuï taûi caøng taêng, doøng I2 caøng taêng laøm doøng I1 taêng theo töông öùng ñeå giöõ oån ñònh töø thoâng khoâng ñoåi. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp. Neáu U2>U1: maùy bieán aùp taêng aùp U2
  2. II. Caùc coâng thöùc cô baûn veà maùy bieán aùp: - Khi maùy bieán aùp khoâng taûi, N2 chöa coù taûi, I0 = 0 U1 = E1+R1I1 +X1I1= E1+R1I0+X1I0 = E1 Do I0=0,04÷0,1Iñm neân U1=E1. -Khi maùy bieán aùp coù taûi I2>0: U1 = E1+R1I1 +X1I1 vôùi U1>E2 U2 = E2-R2I2 -X2I2 vôùi U2
  3. Hình 8a. Bieán aùp caùch ly Hình 8b. Bieán aùp töï ngaãu Öu ñieåm cuûa maùy bieán aùp töï ngaãu so vôùi maùy bieán aùp caùch ly: Khoái löôïng daây ñoàng vaø maïch töø giaûm nhieàu.  ÔÛ caùc ñoaïn chòu taûi chung 2 doøng I1 vaø I2 chæ caàn coù tieát dieän chòu taûi hieäu hai doøng ñieän I1 vaøI2.  Hieäu suaát cao hôn so vôùi maùy bieán aùp caùch ly.  Khoâng löu yù lôùp caùch ñieän giöõa cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Khuyeát ñieåm:  Khoâng an toaøn, chæ duøng bieán aùp töï ngaãu khi tyû soá ku = 0,5 ÷2  Ñoái vôùi ngaønh ñieän töû, maùy bieán aùp töï ngaãu ít ñöôïc söû duïng vì nguy hieåm cho ngöôøi söû duïng vaø gaây tieáng uø, nhieãu. VI. Caùc böôùc tính toaùn bieán aùp moät pha coâng suaát nhoû: Trong taäp luaän aùn naøy, ta chæ löu yù ñeán maùy maùy bieán aùp caùch ly, vì ôû ñaây, boä nguoàn söû duïng nhieàu maùy bieán aùp caùch ly hôn vôùi vôùi maùy bieán aùp töï ngaãu (chæ söû duïng hai boä Variac). Khi tính toaùn maùy bieán aùp moät pha, coâng suaát nhoû (döôùi 5KVA), ta coù theå taïm chia thaønh caùc daïng baøi toaùn sau: - Daïng baøi toaùn döïa vaøo sô ñoà bieán aùp ñeå xaùc ñònh kích thöôùc loõi theùp vaø soá lieäu daây quaán (baøi toaùn thuaän). - Daïng baøi toaùn ngöôïc laø döïa vaøo kích thöôùc loõi theùp ta tính toaùn soá lieäu daây quaán bieán aùp theo moät yeâu caàu ñeå taän duïng toái ña coâng suaát loõi theùp. Caùc phaàn chính cuûa maùy bieán aùp laø: Loõi theùp vaø daây quaán.
  4. 1. Loõi theùp: Loõi theùp laø maùy bieán aùp thöôøng duøng laø loaïi theùp ñöôïc caùn moûng, coù chöùa haøm löôïng silic töø 1%-4%vaø beà daøy töø 0,35mm-0,5mm, nhaèm muïc ñích giaûm toån hao ñieän naêng trong maïch töø do taùc duïng bôûi doøng ñieän Fuco vaø hieän töôïng töø treã laøm phaùt nhieät. Töø caûm coù theå choïn B=1T hoaëc 1,2T (hay1000 Gauss hoaëc 1200 Gauss). Ngoaøi ra loaïi theùp coù haøm löôïng silic 1% ta choïn B=0,7-0,8T. Loõi theùp maùy bieán aùp coù hai loaïi hình thoâng thöôøng ñoù laø hình chöõ U-I vaø chöõ E-I, ñöôïc caùn moûng thaønh töøng taám. Caùc maãu khuoân naøy ñöôïc daäp khuoân theo moät kích thöôùc nhaát ñònh coù treân thò tröôøng. Chaát löôïng loõi theùp ñöôïc qui ñònh baèng haøm löôïng silic coù trong theùp. Noù aûnh höôûng raát lôùn ñeán chaát löôïng maùy bieán aùp, saét ñuùng chaát löôïng seõ coù ñoä töø caûm lôùn, töø thoâng sinh ra lôùn, gaây neân töø tröôøng maïnh. Nhôø ñoù ñaûm baûo vôùi moät soá voøng daây quaán seõ cho sinh ra moät ñieän aùp chính xaùc cao. Theùp caøng moûng toån hao caøng ít. Ngoaøi ra, hai maët loõi theùp coøn ñöôïc traùng moät lôùp verni raát moûng nhaèm muïc ñích laøm giaûm toàn hao naêng löôïng. Baûng chuaån cuûa loõi theùp chöõ E-I: a e c g b a h Hình 9a.E_I Hình 9b. U-I Loaïi a b C d e f g h 60.50 60 50 10 10 20 30 40 3.5 63.52,5 63 52.5 10.5 10.5 21 31.5 42 3.5 75.62,5 75 62.5 12.5 12.5 25 37.5 50 4.2 84.70 84 70 14 14 28 42 56 4.5
  5. 96.80 96 80 16 16 32 48 64 5.5 108.90 108 90 18 18 36 54 72 5.5 126.105 126 105 21 21 42 68 84 6.05 150.125 150 125 25 25 50 75 100 9 180.150 180 150 30 30 60 90 120 9.3 60.80 60 80 10 10 20 60 70 3 60.90 60 90 10 10 20 70 80 3.5 Baûng 1. 2. Daây quaán: Daây quaán coù nhieäm vuï taêng giaûm ñieän aùp, goàm coù cuoän sô caáp vaø cuoän thöù caáp. Daây quaán phaûi laø daây ñoàng ñöôïc phaân hoaëc nhoâm coù boïc lôùp email hoaëc coton ñeå caùch ñieän. Caùc maùy bieán aùp coâng suaát nhoû daây quaán thöôøng duøng daây troøn coù ñöôøng kính khoâng quaù 3mm. Ñoái vôùi daây chòu taûi ôû doøng ñieän lôùn ôû maùy bieán aùp coâng suaát lôùn duøng daây deïp, tieát dieän vuoâng hoaëc chöõ nhaät thì lôïi heä soá laáp ñaày daây hôn. Caùc böôùc tính toaùn nhö sau: Böôùc1: Tính choïn loõi theùp Loõi theùp thoâng duïng nhaát laø loaïi theùp coù hình daïng E-I. Xaùc ñònh sô ñoà bieán aùp vôùi ñaày ñuû caùc tham soá ñieän aùp vaø doøng ñieän ôû phía thöù caáp vaø sô caáp. Töø ñoù suy ra coâng suaát bieåu kieán S2 ôû phía thöù caáp: n S2= 1 U2i.I2i (KVA) Böôùc2: Neáu aùp duïng caùc coâng thöùc öôùc löôïng thoâng thöôøng, töø giaù trò S2, ta ñònh ra tieát dieän caàn duøng cho loõi theùp maùy bieán aùp At. S2 At=1,423.Khd. [cm2]. B Vôùi loõi theùp daïng U-I thì Khd= 0.75-0.85 Vôùi caùch xaùc ñònh naøy At= a.b * Khi choïn a = b vôùi At = a.b, chu vi trung bình cuûa sôïi daây nhoû nhaát (so vôùi caùc keát caáu khaùc khi choïn a khaùc b vaø At = a.b). Do ñoù daãn ñeán khoái löôïng daây toán ít nhaát vaø toån hao ñoàng trong bieán aùp nhoû nhaát, coù theå laøm taêng hieäu suaát bieán aùp, giaûm nhoû ñoä giaûm aùp ôû thöù caáp bieán aùp
  6. khi mang taûi. Tuy nhieân, khi choïn theo phöông phaùp naøy khoái löôïng loõi theùp seõ taêng leân so vôùi keát caáu khaùc cuûa loõi theùp khi a
  7. Vaäy soá voøng daây quaán sô caáp: N1=U1. nv N1: toång soá voøng quaán sô caáp. U1: ñieän aùp ñònh möùc cuûa daây quaán sô caáp. 2. Ñoái vôùi maùy bieán aùp hai daây quaán, khi tính toaùn soá voøng thöù caáp ta caên cöù vaøo giaù trò ñieän aùp thöù caáp khoâng taûi U20. Goïi  U% laø phaàøn traêm suït aùp taïi thöù caáp mang taûi so vôùi luùc khoâng taûi U20  U2 Vaäy  U%= .100% U2 U20: Ñieän aùp khoâng taûi thöù caáp. U2: Ñieän aùp ñònh möùc thöù caáp. Theo Beyaert, khi tính toaùn coù theå öôùc löôïng  U% theo caáp coâng suaát cuûa bieán aùp ,ta coù theå ñònh nghóa ñaïi löôïng Ch sau ñaây ñeå deã tính toaùn: U% U20  1 100 U2 U% U20  1  Ch . 100 U2 U% Vaäy U20=Ch.U2 hay Ch=1+ 100 Trong tính toaùn chính xaùc, ta döïa vaøo S2 ñeå öôùc löôïng Ch, trong tröôøng hôïp öôùc löôïng nhanh, ta coù theå choïn: Ch=1,05  1,15. Böôùc 4: Döïa vaøo S2 ta öôùc löôïng gaàn ñuùng hieäu suaát ba roài suy ra doøng sô caáp: S2 Doøng ñieän phía sô caáp: I1= ba * U1 Baûng 2: Quan heä giöõa  U% theo coâng suaát bieåu kieán S2. Theo Beyeart ta coù: S2(VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300  U% 20 17 15 12 10 9 8 7,5 7 Theo Transfomatoren Fabik Magnus ta coù  U% theo S2 khi phuï taûi thuaàn trôû (cos  =1).
  8. S2(VA) 25 50 75 100 150 200  U% 8 6,5 6,1 6 5,9 5,2 S2(VA) 250 400 500 600 750 1000  U% 5 4,3 4 3,9 3,8 3,75 Theo Schindler S2(VA) 100 200 300 500 700 1050 1200 1500  U% 4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5
  9. Quan heä Ch theo: S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% 5 1,35 50 1,12 180 1,06 700 1,032 7,5 1,28 60 1.11 200 1,058 800 1,03 10 1,25 70 1,10 250 1,052 900 1,028 15 1,22 80 1,09 300 1,048 1000 1,025 20 1,18 90 1,085 350 1,045 1500 1,02 25 1,16 100 1,08 400 1,042 2000 1,016 30 1,14 120 1,075 500 1,038 3000 1,009 40 1,13 150 1,065 600 1,035 Böôùc 5: Choïn maät ñoä doøng ñieän J, caên cöù vaøo giaù trò doøng ñieän (tính ñöôïc moãi boä daây) ñeå suy ra ñöôøng kính daây quaán cuûa moãi boä daây: I d= 1,128. (mm) . J Trong ñoù I=[A],J=[A/mm2]. Khi choïn J chuù yù ñeán caùc tham soá raøng buoäc sau: - Caáp caùch ñieän cuûa vaät lieäu duøng cheá taïo boä daây. - Cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, ngaén haïn coù laëp laïi hay khoâng laëp laïi. - Ñieàu kieän thoâng gioù vaø giaûi nhieät. Baûng 3: Quan heä giöõa ba theo S2 . Theo Robert Kuhn S2(VA) 3 10 25 50 100 1000 ba % 60 70 80 85 90 >90 Theo Auton Hopp S2(VA) 30 50 100 150 200 300 500 750 1000 ba % 86,4 87,6 89,6 90,9 91,3 93 93 95,3 94 Theo Walter Kehse.
  10. S2(VA) 10 20 30 50 100 150 300 500 ba % 80 80 85 90 91 92 92 92,5 Bieán aùp cho boä nguoàn chænh löu (Theo AEG ). S2(VA) 25 50 100 200 300 400 500 700 1000 ba % 76,5 84 85 86 88 90 90,5 91 92 Theo Newnes S2(VA) 100 150 200 250 500 750 ba % 88,5 89,3 90,5 91,2 92,6 93,5 S2(VA) 1000 1500 2000 2500 3500 5000 ba % 94,1 95 95,4 95,7 95,9 96,2 Theo Elektroteknik und Machinenbau. S2(VA) 150 250 500 1000 2000 3000 5000 ba % 88,5 89,6 91 92,8 94,2 94,9 95,7 Theo National Bureau of standar S408-Westinghouse. S2(VA) 2,5 5 9 25 50 80 150 200 500 ba % 78 81,8 84,2 87,7 88,8 90,5 92,5 92,2 94,1 Theo Schindler S2(VA) 100 200 300 500 ba % 92,5 93,5 94 94,5 Theo Tranformatoren Fabik Magus S2(VA) 25 50 75 100 150 200 250 400 500 ba % 84,2 86,8 89 90 91 91,9 92 93,2 93,8
  11. Baûng 4: Quan heä giöõa J theo S2 (khi bieán aùp laøm vieäc lieân tuïc,laøm nguoäi töï nhieân hoaëc duøng caáp caùch ñieän thaáp Y hay A. S2(VA) 0  50 50  100 100  200 200  500 500  1000 J(A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2 Tröôøng hôïp bieán aùp laøm vieäc ngaén haïn (lieân tuïc trong 6 giôø ñeán 10 giôø), caùch ñieän duøng caáp cao hôn E hay B ta coù theå choïn J cao hôn trong baûng 4 töø 1,2  1,5 laàn. S2(VA) 0  50 50  100 100  200 200  500 500  1000 J(A/mm2) 6 5 5,5  4,5 5 4 4,5  3,5 4 3 Ngoaøi ra coù theå choïn J theo nhieät ñoä phaùt noùng cho pheùp cuûa daây quaán. Theo Beyeart ta coù baûng sau: Baûng 5:Quan heä giöõa J vaø At nhö sau: J(A/mm2) J(A/mm2) J(A/mm2) J(A/mm2) At(cm2) vôùi ñoä gia vôùi ñoä gia At(cm2) vôùi ñoä gia vôùi ñoä gia nhieät 400C nhieät 600C nhieät 400C nhieät 600C 1 4,6 5,5 5 2,4 3 1,4 4 4,9 5,5 2,35 2,8 2 3,5 4,3 6 2,3 2,8 2,4 3,3 4 6,5 2,25 2,7 2,8 3,1 3,7 7 2,2 2,6 3 3 3,6 7,5 2,15 2,6 3,5 2,8 3,4 8 2,1 2,5 4 2,7 3,3 9 1,9 2,4 4,5 2,6 3,2 10 1,8 2,3
  12. Böôùc 6: Kieåm tra heä soá laáp ñaày klñ theo dieän tích cöûa soå loõi theùp: Hình 10. Hình daïng loõi theùp - Beà roäng cöûa soå c=a/2 - Beà cao cöûa soå h=3a/2. Vì vaäy, ta coù Acs= c* h =3a2/4 Sau ñoù, caên cöù vaøo soá lieäu daây quaán (soá voøng vaø ñöôøng kính daây) ta xaùc ñònh tieát dieän choaùn choã daây quaán trong cöûa soå vaø suy ra heä soá laáp ñaày cöûa soå: Toång dieän tích daây quaán Klñ = Dieän tích cöûa soå maïch töø Klñ =0,36  0,46 laø phuø hôïp. * Theå tích loõi theùp 5a  a 3a  2 2 =( * 3a  2(c * h) * b)   15    * b  6a 2 * b . 2  2 2   Vaäy khoái löôïng cuaû loõi theùp laø Wthvôùi: Wth= 6a2 * b*7,8 (kg) Wth =46,8* a2*b. Vôùi  th =7,8 kg/dm3 a,b =[dm]. Böôùc 7: Choïn beà daày caùch ñieän laøm khuoân daây quaán (ekh ) vaø kích thöôùc loõi goã(hay nhoâm) laøm loõi daây quaán. Choïn beà daày ekh theo coâng suaát bieán aùp S2. Baûng 6: Quan heä giöõa ekh vaø S2 S2(VA) 1÷10 10÷200 200÷500 500÷1000 1000÷3000 ekh(mm) 0,5 1 2 3 4
  13. Trong böôùc tính treân, khi tính At , choïn a vaø b, ta caên cöù theo giaù trò b tìm ñöôïc suy ra soá laù theùp cho töøng loõi theùp theo beà daày moãi laù theùp. Tuy nhieân, khi thi coâng, luùc gheùp taát caû caùc laù theùp laïi vôùi nhau, beà daày loõi theùp seõ lôùn hôn b tính toùan (vì do lôùp bavia) khi daäp laù theùp. Nhö vaäy, beà daày thöïc söï duøng laøm loõi theùp vaø khuoân quaán bieán aùp coù theå daøy lôùn hôn b, ta goïi beà daày naøy laø b’. b b b’=  k gheùp 0.9  0,92 Vaäy kích thöôùc khuoân quaán coù theå choïn nhö sau: akh= a+(1÷2mm) bkh=b’+(1÷2mm) hhd=beà cao hieäu duïng khuoân daây quaán. Vôùi hhd=h –[2eek +(1÷2mm)]. Böôùc 8: Xaùc ñònh soá voøng moät lôùp cho töøng boä daây: Beà cao hieäu duïng quaán daây * Heä soá quaán SV1LÔP = . Ñöôøng kính keå caû caùch ñieän Hhd SVlôùp  * K qd d cñ Kqd=0,93÷0,95,daây ñoàng tieát dieän troøn traùng email. Kqd=0,9÷0,93, daây ñoàng boïc coton tieát dieän troøn. Kqd=0,8÷0,85, daây ñoàng tieát dieän chöõ nhaät. * Töø giaù trò soá voøng cuaû töøng boä daây (SV) sô vaø thöù caáp, ta caên cöù theo soá voøng daây cuûa moãi boä daây ñeå ñònh ra soá lôùp (SL) cho töøng boä daây ta coù: Toång soá voøng boä daây N SL =  Soá voøng daây quaán moät lôùp SVlôùp Theo Beyaert beà daøy caùch ñieän moãi lôùp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:  Beà daøy caùch ñieän giöõa 2 lôùp  Ñieän aùp cheânh leäch giöõa 2 lôùp     14 *  , (V)  (mm)  1000 2 * SVloùp e cñ 2 lôùp  14 * , (mm). n v * 1000 Beà daøy cuûa moãi boä daây quaán: e laø beà daøy cuoän daây ta xaùc ñònh toång quaùt nhö sau:  Beà daày   ñöôøng kính daây   beà daây caùch   cuoän daây e   Soá lôùp(SL) *  coù caùch ñieän d    ñieân moãi lôùp            cñ   
  14. Chuù yù: caàn phaân bieät hai phöông phaùp tính heä soá laáp ñaày trong tính toaùn: - Tính theo dieän tích choaùn choã daây quaán so vôùi dieän tích cöûa soå: A dq Dieän tích daây quaán Klñ=  A cs Dieän tích cöûa soå Klñ=0,36÷0,46 laø phuø hôïp. - Giaù trò tính theo beà daày cuaû cuoän daây so vôí beà roäng cöûa soå. Beà daøy cuoän daây Klñ= Beà daøy cöûa soå Neáu giaù trò heä soá laáp ñaày naèm trong khoaûng 0,6÷0,75 laø xem nhö cuoän daây boû loït cöûa soå loõi theùp, giaù trò toái ña laø 0,8. Vieäc phaân loaïi caáp caùch ñieän tuøy theo yeâu caàu coâng vieäc, moâi tröôøng laøm vieäc cuûa ñoäng cô maø ngöøôi ta saûn xuaát theo caáp caùch ñieän sau: Baûng 7: Nhieät ñoä cuûa caùc caáp caùch ñieän Caáp caùch ñieän Y A E B F H C Nhieät ñoä max(0c) 90 105 120 130 155 180 180 Theo baûng treân khi saûn xuaát ñoäng cô töø caáp caùch ñieän B trôû ñi caùc vaät lieâu caùch ñieän duøng trong ñoäng cô phaûi chòu nhieät ñoä cao chæ cho pheùp duøng caùch ñieïân Amian, Thuûy Tinh, Verni, Silicol... Theo tieâu chuaån Vieät Nam yeâu caàu: - Nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh khoâng quaù 40oC. - Khoaûng bieán thieân nhieät ñoä khoâng quaù 100C trong 8 giôø. - Ñoä aåm töông ñoái moâi tröôøng xung quanh 98% ôû 250C. Baûng 8: Vaät lieäu caùch ñieän duøng trong bieán aùp Chaát caùch ñieän Ñieän aùp ñaùnh thuûng (V) Giaáy boùng (15/1000,loaïi duøng cho tuï) 500 Giaáy boùng 3/100 500
  15. Giaáy boùng 4/100 600 Giaáy daàu 5/100 1000 Vaûi daàu 5/100 3000 Bìa Pressphalin 1/10 800 Bìa 5/100 4000 Biaø 1mm 8000
Đồng bộ tài khoản