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

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

787
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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