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

Chia sẻ: tailieunghanhdien

Tài liệu tham khảo tính toán dây cuốn cho may biến biến áp cách ly 1 pha

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Tính toán dây cuốn cho may biến biến áp cách ly 1 pha

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
s2
At=1,423Khd.
B

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
At
At b
b
a
a



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 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
1
Khi E = 1 volt N = nv ; ta có được quan hệ sau: nv = 4.44 f .B. A
t

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:
U 20 − U 2
rU% = .100 Trong đó:
U2
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 :
∆U % U 20
= −1
100 U2
U 20
∆U %
= Ch vậy 20 = Ch. U2
U2 U
= 1+
U2 100
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 ηba 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
3

S2 = ∑U
i =1
2i .I 2i

*Dòng điện phía thứ cấp được tính như sau:
Tại ngõ vào U11:
S2
I11 = η .U
ba 11

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

S2(VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300
rU% 20 17 15 12 10 9 8 7.5 7
(Theo Tranformatoren Fabrik Magnus ta có rU% theo S2 khi phụ tải
thuần trở Cos=1)

S2(VA) 25 50 75 100 200 150
rU% 8 6.6 6.4 6 5.2 5.9
S2(VA) 250 400 500 600 1000 750
rU% 5 4.3 4 3.9 3.75 3.8
(B ảng rU% tại phụ tải thuần trở theo Schindler)

S2(VA) 100 200 300 500 700 1000 1200 1500
rU% 4.5 4 3.9 3 2.5 2.5 2.5 2.5
Quan hệ Ch theo S2

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 1.1 250 1.052 900 1.028
15 1.22 80 1.09 300 1.048 1000 1.025
20 1.18 90 1.085 350 10.45 1500 1.02
25 1.18 100 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

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
I
d = 1,128 Trong đó:
J
[ d ] = [mm]; [I] =[A]; [J] =[A/mm2]
S2(VA) 0 50 50 100 200 200 500
j 4 3.5 3 2.5 2


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 :



a
c=
2

. bề rộng cửa sổ
3a
. bề cao cửa sổ h= h =
2
3
Gọi Acs : là diện tích mạch từ Acs = c.h = .a 2
4
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 .

S2 ( VA ) 1 10 10 200 200 500 500 1000
ekh ( mm ) 0,5 1 2 3 4

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 :

Số lớp ( SL ) = =
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 ( Ltb ) ta giả sử cuộn sơ cấp có N1 thứ cấp là N 2 và e1 , e2 là
bề dầy tương ứng
.
Gọi ekh là bề dầy củ khuôn
akh + 2ekh = a ,,
bkh + 2ekh = b,, từ đó ra xách định chiều dài trung bình cho một vòng dây
Ltb = 2(a ,, + b,, ) + π e1 tương tụ cho cuộn thứ cấp
LTB 2 = 2(a ,, + b,, ) + π (2e1 + e2 )
Đối với dây sơ cấp :tổng bề dài L1 = Ltb1.N1
Thứ cấp: L2 = Ltb 2 .N 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
π d 2 −4
w = (1, 2 ÷ 1,3)(8,9 kg 3 ).Ltb . .N . .10
dm 4
LTB = 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;
s2
At=1,423Khd.
B
Sơ bộ chọn At =20cm2
At
*Từ giá trị ta có thể chọn amax = At khi a=b và amin = .Khi
1,5
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
53mm
biến thế nói trên có 0,5mm 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
10 4 10 4
ta có: nv = = = 1,86
4,44. f . At .B 4,44.50.20,14.1,2



*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 ηba = 87 %
Từ đó ta tính được dòng điện phía sơ cấp
S2
Khi nhập vào sơ cấp U11 = 110V, dòng sơ cấp là I11= η U =3 (A)
ba . 11

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
5
Pha thứ cấp với I21 = 5(A) d 21 = 1,128 = 1.12mm tương tụ
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
3a
BƯỚC 6: kích thước lõi thép a= 3,8cm ;b= 5,3cm h = = 5, 7 cm
2
Ta có khối lượng lõi thép wth = 46,8a2 b =3,58kg diện tích cử sổ lõi thép
Acs =1083 mm 2




Dây cuốn Số vòng Đường Đường Tiết Tổng
kính kính có diện dâ tiết diện
(mm) cách có cách bộ dây
điện( điện mm 2 mm 2
mm 2 ) )
Phần sơ cấp 0 ÷ 110v 205 1 1,05 966 177.5
Phần sơ cấp 110 ÷ 220V 205 0.7 0.75 0.442 90.5
Phần thứ cấp ( U21 = 30V 60 1.15 1.2 1.13 67.8
)
Phần thứ cấp ( U22 = 120 0.8 0.85 0.567 68.04
60V )
Phần thứ cấp ( U23 = 18V 40 0.6 0.65 0.332 13.28
)

( 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
K ld = = 0,385 < 0, 46 (thỏa)
1083
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
b
b' = = 59mm.
0,9
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:
53
SV 11 lóp = 0,95 = 48vòng / lớp
1, 05
205
Số lớp SL11 = 4, 27 ≈ 5 lớp.
48
2.SV 11lóp 2.48
ecd1 =1,4 = 1, 4 = 0,32mm
nv .1000 1,86.1000
chọn ecld11 = 0,35mm.
Bề dầy phần dây quấn sơ cấp(từ 0V đến 110V),gọi bề dầy này là e1.
E11= SL11 (dcd11 + ecd11 ) =5 ( 1,05+0,35 ) = 7mm
b. đối với sơ cấp ( đoạn dây từ 110v đến 220v)
53.0,95
SV12 = = 67 ( vòng) SL12 = 3 (lớp )
lop 0, 75
2.67
Bề dấy cách điện lớp ecd 12 = 1, 4. = 0,375mm bề dầy cách điện cuộn sơ cấp
100.1,86
e12 = SL12 (d cd 12 + ecd 12 ) = 3(0, 75 + 0,35) = 3,3mm
53.0,93
tự đối với bộ dây thứ cấp ta suy ra như sau :U21 = 30V SL21 = = 41 lơp
lop 1, 2
2.41
SL21 = 2 lớp ecd 21 = 1, 4. = 0, 29mm = 0,3mm
1,86.1000
Bề dầy cuộn thứ cấp : e21 = 2(1, 2 + 0,3) = 3mm
53.0,95
SV22 = = 60
Đối với cuộn dây thứ cáp U22 = 60V SV lop 0,85

2.60
SL22 =2 lớp ecd 22 = 1, 4 0,35mm ; e22 = 2(0,85 + 0,35) = 2, 4mm
1,86.1000
53.0,95
Dối với cuộn dây thứ cấp U =18v ; SV23 lop = = 77
0, 65
40
SL 23 = = 0,516 = 1 lớp chọn e23 = 0,35mm ; e23 = 1(0, 65 + 0,35) = 1mm
77
Ta có thể bố trí các ớp dây cuốn ,trong đó cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp được xác
220
định như sau ecd so = 1, 4. = 0, 65mm chọn = 0,7mm tổng bề dày cuộn dây cả
thu 1000
khuôn giấy e = e11 = e11 +e12 + ecd so +e21 +e22 +e23 + ekh = 7+3,3+0,7+2,4+1+1,5 =
thu
18,9mm
a 18,9
Với bề rộng của cửa sổ lõi thép c = = 19mm ta có kld = = 0,99 > 0,8 không thỏa
2 19
Nếu hiệu các lớp cách điện ta có
Bề dầy cuộn sơ cấp (0 đến 110v):e11 = 5(1,05+0,1) = 5,75mm
Từ (110 đến 220v) e12 = 3(0,75+0,1) = 2,55mm
Bề dầy từng phần dây cuốn thứ cấp :e21 = 2(1,2+0,1) = 2,6mm ; e22 = 2(0,85+0,1) =
1,9mm ; e23 = 2(0,65+0,1) = 0,75mm ;
Tổng bề dày của khuôn :e = 5,75+ 2,55 + 0,1+ 2,6 + 1,9 + 0,75 + 1,5 = 15,15mm
15,15
kld = = 0, 79 ( thỏa)
19
a ,, = akh + 2ekh = 40 +1,5.2 = 4mm
b,, = bkh + 2ekh = 60 + 1,5.2 = 63mm
Dối với bộ dây sơ cấp co d= 0,7mm Ltb2 = 2( a ,, + b,, ) + π e 12 = 2( 43+ 63) + π 2,55 =
220mm = 1,2dm
Đối với bộ dây có d = 1mm Ltb11 = 2(a + b ) + π (2e12 + e11 ) = 246mm
,, ,,


Đối với cuộn dây có d = o,8mm
Ltb 22 = 2(a ,, + b,, ) + π (2(e12 + e11 ) + e22 ) = 2(43+63)+ π (2(2,55+5,75)+1,9) = 270mm
=2,7dm
Đối với bộ dây có d = 1,5mm Ltb 21 = 2(a + b ) + π §2(e12 + e11 + e22 ) + e21 ¨ = 2,842dm
,, ,,


Đối với bộ dây thứ cấp có d = 0,6mm Ltb 23 = 2(a + b ) + π §2(e12 + e11 + e22 + e21 ) + e23 ¨
,, ,,


= 2(43+63) + π (2(5,75 +1,9 +2,55 +2,6) +0,75) = 2,95dm
Ta xác đinh dược khối lượng của bộ dây
π d 2 −4
w day = (1, 2 ÷ 1,3)8,9 kg 3 ).Ltb .N . .10 = 1,024kg = 1kg
dm 4
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