Giáo trình Quấn dây, sửa chữa máy điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng/Trung cấp) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Quấn dây, sửa chữa máy điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng/Trung cấp)" được biên soạn nhằm giúp người học tính toán và quấn mới máy biến áp kiểu cảm ứng đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện; Sửa chữa được các hư hỏng thông thường ở máy biến áp một pha;... Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Quấn dây, sửa chữa máy điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng/Trung cấp) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 14: QUẤN DÂY, SỬA CHỮA MÁY ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng 3 năm2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình này được biên soạn bởi giáo viên Khoa Điện trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo và giảng dạy nghành Điện công nghiệp tại trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn. Mọi hình thức sao chép, in ấn và đưa lên mạng Internet không được sự cho phép của Hiệu trưởng trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn là vi phạm pháp luật.
MỤC LỤC Trang
LỜI GIỚI THIỆU Máy biến áp và các loại động cơ điện đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất và sinh hoạt. Việc sử dụng và sửa chữa là vấn đề cần thiết và thường xuyên. Trong giáo trình này chúng tôi trình bày về sơ đồ dây quấn, tính toán số liệu dây quấn và kỹ thuật quấn dây các loại máy biến áp và động cơ điện thông dụng. Về phần tính toán toán số liệu dây quấn, giáo trình không trình bày cách tính toán chi tiết như thiết kế mới mà phần nào đơn giản hóa để có thể dễ dang sử dụng những vấn đề hữu hiệu trong tính toán chữa. Trên cơ sở nêu trên, giáo trình được biên soạn bao gồm các nội dung sau: Bài 1: Quấn dây máy biến áp1 pha cảm ứng Bài 2: Quấn dây máy biến áp 1 pha tự ngẫu Bài 3: Quấn dây Stato động cơ quạt bàn Bài 4: Quấn dây Stato động cơ 1 pha bơm nước Bài 5: Quấn dây Stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng tâm Tài liệu bao gồm những vấn đề cơ bản và cần thiết nhất cho người đọc nhằm bổ sung kiến thức và rèn luyện kỹ năng nghề, được biên soạn dựa trên cơ sở các giáo trình dạy nghề của Bộ đã ban hành cùng với những kinh nghiệm giảng dạy của nhiều giáo viên trong trường dạy nghề. Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong độc giả đóng góp ý kiến để tài liệu được hoàn thiện hơn. Trân trọng kính chào Bình Định, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Văn Thắng
BÀI 1: QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP 1 PHA CẢM ỨNG Mã bài: MĐ 14-01 Thời gian: 21 giờ (LT: 02 giờ; TH: 10 giờ; Tự học: 09 giờ.) Giới thiệu: Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp, hoặc ngược lại từ điện thấp lên điện áp cao, người ta dùng máy biến áp. Ngày nay do việc sử dụng điện năng phát triển rộng rãi nên máy biến áp được sử dụng ứng dụng rộng rãi. Có nhiều loại máy biến áp khác nhau: máy biến áp điện lực, máy biến áp hai dây quấn, ba dây quấn, máy biến áp 1 pha, 3 pha Mục tiêu: - Tính toán và quấn mới máy biến áp kiểu cảm ứng đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện; - Sửa chữa được các hư hỏng thông thường ở máy biến áp một pha; - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo; - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Nội dung chính: 1.1. Quấn máy biến áp một pha cỡ nhỏ kiểu cảm ứng Là dạng bài toán mà người thợ nhận được những yêu cầu kỹ thuật cần có cho một máy biến áp cụ thể từ khách hàng như điện áp nguồn vào; điện áp ra cần có; công suất ngõ ra; mục đích sử dụng… Với dạng bài toán này chúng ta phải xác định được tiết diện lõi thép; số vòng dây quấn sơ cấp, thứ cấp và đường kính dây quấn sơ cấp, thứ cấp… 1.1.1. Tính toán các số liệu dây quấn máy biến áp 1.1.1.1. Lý thuyết liên quan Máy biến áp cảm ứng hay còn gọi là máy biến áp hai dây quấn, là loại máy biến áp có dây quấn sơ cấp và thứ cấp cách ly nhau. Ký hiệu máy biến áp hai dây quấn như hình * Xác định các số liệu yêu cầu: 6
- Điện áp định mức phía sơ cấp U1 [ V ]. - Điện áp định mức phía thứ cấp U2 [ V ]. - Dòng điện định mức phía thứ cấp I2 [ V ]. Trường hợp nếu không biết rõ giá trị I 2, ta cần xác định được công suất biểu kiến phía thứ cấp S2 : S2 = U2 . I2 [ VA ] (1.1) Tần số f nguồn điện. - Chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn. * Xác định tiết diện tính toán cần dùng cho lõi sắt (At ): At = 1.432.K. [cm2] (1.2) Trong đó: At: là tiết diện tính toán của lõi thép [cm2] S2: là công suất biểu kiến cung cấp tại phía thứ cấp biến áp [ VA ] K: là hệ số hình dáng lõi thép. Khi lá thép dạng EI ta có K = 1 1,2 Khi lá thép dạng UI ta có K = 0.75 0,85 Bm: là mật độ từ thông sử dụng trong lõi thép. Tùy theo hàm lượng silic nhiều hay ít mà chọn Bm cao hay thấp. Cũng tùy theo loại lá thép được chế tạo theo dạng dẫn từ có định hướng hoặc không định hướng mà chọn Bm cao hay thấp. Đối với lá thép dẫn từ không định hướng: Bm = (0,8 1,2)T Đối với là thép có dẫn từ định hướng: Bm = (1,2 1,6)T. * Chọn kích thước cho lõi thép, khối lượng lõi thép. 7
+ Kích thước cho lõi thép: Gọi Ag là tiết diện tính từ kích thước thực sự của lõi thép, ta có: Trong đó: a: là bề rộng lá thép cm b: là bề dày lõi thép cm Như vậy giữa Ag và At chênh lệch nhau do: Bề dầy cách điện tráng trên lá thép (để giảm nhỏ dòng điện Foucault chạy qua các lá thép trong lõi). Ag = [cm2] (1.3) Độ ba vớ có trên lá thép do công nghệ dập định hình lá thép gây nên. Độ chênh lệch này được xác định bằng hệ số ghép Kf, ta có: Trong thiết kế tính toán, tham khảo giá trị Kf theo bảng sau: Kf Bề dầy lá thép (mm) Lá thép ít ba vớ Lá thép nhiều ba vớ 0,35 0,92 0,8 0,5 0,95 0,85 Chú ý: Nếu đo được bề dầy mỗi lá thép và biết chính xác số lá thép ta tính được At và có thể xem At = Ag. Dựa vào giá trị Ag, ta chọn được kích thước a, b của lõi thép. Để dễ dàng trong thi công quấn dây, thường giữa a và b có mối quan hệ về kích thước như sau: b = a đến b = 1,5a Từ đó, ta có quan hệ sau : Ag = a.b = a2 (khi chọn a = b). Ag = a.b = a.1,5a = 1,5a2 (khi chọn b = 1,5a). Phối hợp giá trị a có sẵn trong thực tế, chọn giá trị a thích hợp cho lõi thép, từ đó tính lại chính xác giá trị b. Sau khi có kích thước lá thép, ta chọn khối lượng lõi thép. Khối lượng lõi thép: 8
Trường hợp lõi thép dạng E I: (hình 1.6) Gọi c là bề rộng cửa sổ ; h là bề cao cửa sổ. Ta có thể tích lõi thép (đã trừ đi khoảng không gian trống của 2 cửa sổ) là: (1.4) Gọi là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện = 7,8 kg/dm3. Suy ra khối lượng lõi thép là : Hay (1.4) Wth: đơn vị là [kg] Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm] Trường hợp lõi thép E, I đúng dạng tiêu chuẩn, ta có quan hệ các kích thước như sau: a 3a c h 2 2 và (1.5) Trường hợp kết cấu lõi thép dạng UI: (hình 1.7) 9
Thể tích lõi thép đã trừ đi cửa sổ là: V = 2ab(2a + c + h) (1.6) Suy ra khối lượng lõi thép: (1.7) Trong đó: Wth: đơn vị là [kg] Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm] * Tính số vòng dây quấn cho mỗi vôn: (1.8) Trong đó:Tiết diện lõi thép được tính bằng m2 Nếu tiết diện lõi thép được tính bằng cm2 và f = 50Hz thì biểu thức trên trở thành. (1.8) *Tính số vòng quấn cho cuộn sơ cấp và thứ cấp: + Số vòng quấn cho cuộn sơ cấp: (1.8) + Số vòng quấn cho cuộn thứ cấp: Khi máy biến áp mang tải thì điện áp trên tải sẽ sụt giảm một lượng so với lúc không tải. Để đảm bảo đủ điện áp cung cấp cho khi máy vận hành thì phải trừ hao lượng sụt áp này khi tính toán từ (5 15)%. (1.9) * Tính dòng điện phía sơ cấp, thứ cấp: Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dòng điện phía sơ cấp + Dòng điện phía sơ cấp (1.8) Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dòng điện phía sơ cấp S2 ( VA ) 3 10 25 50 100 1000 (% ) 60 70 80 85 90 > 90 + Dòng điện phía sơ cấp 10
(1.9) * Tính đường kính dây quấn: Chọn mật độ dòng điện thích hợp và tính đường kính dây quấn Phía sơ cấp: (1.10) Phía thứ cấp: (1.11) Với J là mật độ dòng điện (A / mm2); Chọn tùy vào chế độ làm việc của MBA. MBA làm việc liên tục J = (2,5 5) A/mm2. MBA làm việc ít J có thể chọn đến 7A/mm2. * Tính hệ số lắp đầy (klđ) Hệ số lắp đầy cho biết bề dày cuộn dây chiếm chổ bao nhiêu trong cửa sổ của lõi thép (1.12) Trong đó: BD: Bề dày cuộn dây a 2 C: Bề rộng cửa sổ c = Tính bề dày cuộn dây Cuộn sơ cấp có bề dày BD1 được tính từ số vòng quấn n1. Cuộn thứ cấp có bề dày BD2 được tính từ số vòng quấn n2. Bề dày cả cuộn dây BD = BD1 + BD2 + (1 2)mm. Số vòng dây quấn cho 1 lớp: (1.13) Trong đó: hK: Chiều dài h của khuôn quấn d/ : Đường kính dây kể cả cách điện Số lớp dây quấn: (1.14) Trong đó: n: Số vòng dây của từng cuộn (sơ hoặc thứ cấp) nVL: Số vòng dây quấn cho 1 lớp Bề dày cuộn dây sơ hoặc thứ BD1(2) = nL1(2) . d/i (1.15) * Tính khối lượng dây quấn (W) (1.16) Với: W1; W2 là khối lượng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khối lượng của từng cuộn dây được tính theo biểu thức. 11
(1.17) Trong đó: LTB: Là chiều dài trung bình của một vòng dây (tính bằng dm). n: Số vòng quấn của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. d: Đường kính dây quấn ở cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp (tính bằng mm2). W: Là khối lượng (tính bằng Kg). 1.1.1.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Xác định các thông số yêu cầu (cho trước) + Điện áp định mức sơ cấp U1 + Điện áp định mức thứ cấp U2 + Dòng điện định mức thứ cấp I2 hoặc + Công suất định mức S2 Bước 2: Xác định tiết diện lõi sắt, dạng lõi sắt cần dùng (At ): + Dạng lõi thép EI hay UI + Tiết diện trụ quấn dây At + Khối lượng thép cần dùng Bước 3: Tính số vòng dây + Số vòng cuộn sơ cấp + Số vòng cuộn thứ cấp Bước 4: Tính tiết diện, đường kính dây quấn + Dây quấn cuộn sơ cấp + Dây quấn cuộn thứ cấp Bước 5: Tính khối lượng dây quấn + Khối lượng cuộn sơ cấp + Khối lượng cuộn thứ cấp Bước 6 : Kiểm tra hệ số lấp đầy 1.1.1.3. Thực hành Tính toán số liệu quấn máy biến áp cảm ứng U1 = 220V, U2 = 15V, I2 = 5A * Tham số tại thứ cấp gồm: U2 = 15V; I2 = 5A Nên S2 = U2.I2 = 15.5= 75VA * Chọn dạng lõi thép E, I đúng tiêu chuẩn, mật độ từ dùng cho lõi thép chọn là: Bm = 1,2T, ta có: 12
S2 75 Bm 1,2 At = 1,423(1 1,2) = 1,423(1 1,2) = 10,269 cm2 12,32 cm2 2 Ta có: At = 10,27 cm 12,32 cm2 * Nếu chọn Kf = 0,95 (khả năng ghép sát tối đa), thì tiết diện Ag cần dùng cho lõi thép so với tiết diện tính toán At là: 10,27 12,32cm 2 0,95 Ag = = 10,81 cm2 12,97 cm2 Xác định amin và amax theo khoảng Ag = 10,81 cm2 12,97 cm2. Ag 10,81 a min 1,5 1,5 = 2,68 cm 2,7 cm a max Ag 12,97 3,6 cm Tóm lại, để thực hiện biến thế có công suất 75VA ta chọn a trong khoảng từ 2,7cm đến Ag b a 3,6 cm. áp dụng công thức và Wth = 46,8a2b ta có thể xác định một dãy giá trị cho các lõi thép có thể đạt được công suất yêu cầu ở đề bài như sau: a (cm) 2,7 2,8 3 3,2 3,4 3,5 3,6 Ag 10,81 10,81 10,81 10,81 10,81 10,81 10,81 12,97 (cm2) 12,97 12,97 12,97 12,97 12,97 12,97 3,37 3,09 b (cm) 4 4,8cm 3,86 4,63 3,6 4,32 3,18 3,81 3 3,6 4,05 3,77 Wth 1,77 1,36 1,64 1,42 1,7 1,52 1,82 1,62 1,94 1,72 2,06 1,82 2,18 (kg) 2,12 Bảng giá trị này cho ta các kích thước lõi thép có thể tạo biến thế đúng theo yêu cầu trên, ta có thể chọn một trong các kích thước này tính toán sơ bộ, sau đó nếu cần ta sẽ hiệu chỉnh trong các bước tính sau. Giả sử ta chọn: a = 3,2cm; b = 3,4cm; Wth = 1,63Kg Ag = 10,88 cm2; At = 10,336 cm2 (Kf = 0,95) Khi dùng lá thép E, I đúng tiêu chuẩn, kích thước lõi thép cần dùng (để tạo ra S2 = 75VA) như hình 1.9. Chú ý: Nếu bề dầy mỗi lá thép là 0,5mm và b = 34mm, tổng số lá thép chữ E cần dùng 13
34mm 0,5mm là = 68 (lá). Tóm lại: Bộ lá thép gồm 68 lá thép chữ E và 68 lá thép chữ I. Khối lượng lõi thép: Wth = 1,63kg Xác định số vòng tạo ra một vôn trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Trong đó: nv: đơn vị là [vòng/vôn] f: đơn vị là [Hz] At: đơn vị là [m2] Bm: đơn vị là [T] Trường hợp At dùng đơn vị là [cm2] và các đại lượng khác có đơn vị giống như trên, ta có: Khi f = 50Hz: Để gọn hơn, được ghi nhận tại mỗi mức giá trị của Bm cho trước: Với Với Với Xác định độ sụt áp phía thứ cấp lúc mang tải định mức. Ta luôn luôn có U20 > U2. Trong đó: U20: là điện áp thứ cấp khi không tải. U2: là điện áp thứ cấp khi tải định mức. Thường ta đặt tham số U% với định nghĩa: 14
Tuy nhiên, để dễ tính toán trong thiết kế, ta biến đổi như sau: Do đó: ở giai đoạn xác định sơ bộ ban đầu, U% hay Ch được xác định theo các bảng sau : S2 (VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300 U% 20 17 15 12 10 9 8 7,5 7 Hoặc tham khảo bảng dùng cho phụ tải thuần trở (hệ số cos = 1) S2 (VA) 25 50 75 100 150 200 250 400 500 600 750 1000 U% 8 6,5 6,1 6 5,9 5,2 5 4,3 4 3,9 3,8 3,75 Bảng quan hệ: hệ số Ch theo S2 S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch 5 1,35 50 1,12 180 1,060 700 1,032 7,5 1,28 60 1.11 200 1,058 800 1,030 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 1,020 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 Ta đã tìm được a = 3,2cm, b = 3,4cm, Ag = 10,88cm2, At = 10,336cm2. Nếu lõi thép có mật độ từ là Bm = 1,2T, ta có: 37,54 37,54 At 10,336 nv= = =3,6319 3,632 vòng/vôn. Ứng với S2 = 75VA, tra bảng chọn Ch = 1,1 Nên U20 = U.Ch = 15.1,1 = 16,5V Với U1 = 220V, U20 = 16,5V và nv = 3,632 vòng/vôn. Suy ra số vòng phía sơ và thứ cấp như sau: N1 = U1.nv = 220 . 3,632 = 399,52 vòng 800 vòng N2 = U20 .nv = 16,5 . 3,632 = 59,928 vòng 60 vòng Ước lượng hiệu suất của máy biến thế, xác định dòng điện phía sơ cấp I1. Trong thiết kế sơ bộ, hoặc đơn giản hóa, hiệu suất có thể tra bảng theo S2. Có thể tham khảo một số bảng sau: Theo Robert Kuhn: 15
S2 (VA) 3 10 25 50 100 1000 % 60 70 80 85 90 Lớn hơn 90 Theo Anton Hopp: S2 (VA) 30 50 100 150 200 300 500 750 1000 % 86,4 87,6 89,6 90,9 91,3 93 93 95,3 94 Theo Walter Kehse: S2 (VA) 10 20 30 50 100 150 300 500 % 80 80 85 90 91 92 92 92,5 Theo AEG (biến thế nguồn của bộ chỉnh lưu): S2 (VA) 25 50 100 200 300 400 500 700 1000 % 76,5 84 85 86 88 90 90,5 91 92 Theo Newnes: S2 (VA) 100 150 200 250 500 750 1000 1500 2000 2500 3500 5000 % 83,5 89,3 90,5 91,2 92,5 93,5 94,1 95 95,4 95,7 95,9 98,2 Theo Elektroteknik und Machinenbau (Vienne 16/8/1931): S2 (VA) 150 250 500 1000 2000 3000 5000 % 88,5 89,6 91 92,8 94,2 94,9 95,7 Theo Nationnal Bureau of Atandard S.408 Westinghouse: S2 (VA) 2,5 5 9 25 50 80 150 200 500 650 % 78 81,8 84,2 87,7 88,8 90,5 92,5 92,7 94,3 94,4 Theo Schindler: S2 (VA) 100 200 300 500 % 92,5 93,5 94 94,5 Theo Transfor Matoren Fabrik Magnus S2 (VA) 25 50 75 100 150 200 250 400 500 % 84,2 86,8 89 90 91 91,9 92 93,2 93,6 Sau khi tra bảng, chọn được % cho biến thế, từ đó xác định được dòng điện phía sơ cấp: [A] Chọn mật độ dòng điện J, suy ra tiết diện và đường kính dây dẫn phía sơ cấp và thứ cấp. Chọn J để xác định đường kính dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố: Cấp cách điện vật liệu. Điều kiện giải nhiệt dây quấn. Chế độ làm viện (dài hạn hay ngắn hạn). 16
Ta có thể tham khảo các bảng giá trị cho phép của J như sau: Bảng quan hệ giữa J theo S2, khi biến thế vận hành liên tục, điều kiện giải nhiệt kém (hoặc cấp cách điện thấp). S2 (VA) 0 50 50 100 100 200 200 500 500 1000 J (A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2 Trường hợp vật liệu cách điện cấp A (nhiệt độ tối đa ở điểm nóng nhất cho phép là 1050C), máy làm việc ngắn hạn, ta có thể chọn J cao hơn giá trị bảng trên từ (1,2 1,5)lần. Cụ thể ta có. S2 (VA) 0 50 50 100 100 200 200 500 500 1000 J(A/mm2) 5 6 4,5 5,5 4 5 3,5 4,5 3 4 Ngoài ra ta cũng có thể chọn J theo nhiệt độ phát nóng cho phép: J (A/mm2) J (A/mm2) J (A/mm2) J (A/mm2) 2 2 At (cm ) với độ gia với độ gia At (cm ) với độ gia nhiệt với độ gia nhiệt nhiệt 400C nhiệt 600C 400C 600C 1,0 4,6 5,5 6,0 2,3 2,8 1,4 4,0 4,9 6,5 2,25 2,7 2,0 3,5 4,3 7,0 2,2 2,6 2,4 3,3 4,0 7,5 2,15 2,6 2,8 3,1 3,7 8,0 2,1 2,5 3,0 3,0 3,6 9,0 1,9 2,4 3,5 2,8 3,4 10 1,8 2,3 4,0 2,7 3,3 15 1,6 1,9 4,5 2,6 3,2 20 1,4 1,8 5,0 2,4 3,0 30 1,25 1,5 5,5 2,35 2,8 40 1,15 1,4 Căn cứ theo các số liệu tham khảo trên, chọn J và suy ra đường kính dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Trong các thành phần tính toán trước ta có: I2 = 5A; S2 = 75VA; U1 = 220V. Chọn % = 88% ứng với S2 = 75VA Dòng điện phía sơ cấp là: I1 = = 0,387 A Giả sử biến thế vận hành 10 giờ/ngày, cách điện sử dụng cấp A, chọn J = 5,5 2 A/mm (ứng với S2 = 75), suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp như sau: d1 = 1,13 = 0,212 mm, chọn d1 = 0,30 mm. 5 5,5 d2 = 1,13 = 1,07mm, chọn d2 = 1,1mm Chọn dây emay có đường kính dây kể cả cách điện là: d1cđ = 0,35mm ; d2cđ = 1,15mm Xác định khối lượng sử dụng cho bộ dây biến áp Từ các kết quả đã tính: a = 32mm, b = 34mm, c = 16mm, h = 48mm. Số vòng dây sơ cấp: N1 = 800 vòng d1/d1cđ = 0,30/0,35mm (dây tráng emay) Số vòng dây thứ cấp: N2 = 60 vòng d2/d2cđ = 1,1/1,15mm (dây tráng emay) Kiểm tra sơ bộ hệ số lấp đầy Klđ: S1cđ = = 0,096 mm2 0,1mm2 17
S2cđ = = 1,038 mm2 1,04mm2 Diện tích cửa sổ lõi thép: Scs = c.h = 16 . 48 = 768mm2 Klđ = = 0,185 Với Klđ tính được quá thấp so với tiêu chuẩn cho phép (0,7 0,8) ta có thể điều chỉnh giảm kích thước lõi thép, để giảm khối lượng dây. Tuy nhiên muốn duy trì các tham số khác không đổi ta phải giữ tiết diện lõi thép như lúc đầu đã tính. Ta thử xét phương án điều chỉnh như sau: Chọn Klđ tăng lên khoảng 0,36 và giả sử số liệu dây quấn sơ và thứ cấp không đổi. Tổng diện tích choán chỗ của bộ dây không đổi, vẫn bằng 142,4mm 2. Suy ra diện tích cửa sổ là:cửa sổ là: 142,4 0,36 Scs = = 395,55mm2 Căn cứ theo Scs tính ra a: a 3a 2 2 Vì: c= và h = 3a 2 4 Nên: Scs = 4 S cs 4.395,55 3 3 Vậy: a= = 22,96 mm Nếu duy trì số vòng như cũ, ta cần duy trì: Ag = 10,88 cm2 để có At = 10,336cm2 Ag 10,88 a 2,4 Muốn vậy: b = = 4,5cm Tóm lại, ta điều chỉnh lại kích thước lõi thép để giảm khối lượng thép và khối lượng dây đồng, đồng thời nâng cao Klđ, lợi dụng tối đa khoảng trống cửa sổ lõi thép. Ta chọn: a = 2,4cm; b = 4,5cm; Wth = 46,8a2b = 1,21kg 1,2kg 18
Như vậy, kết cấu mới được điều chỉnh lại có số liệu như sau: Ag = 10,8cm2 với Kf = 0,95 (khả năng ghép sát) At = Ag.Kf = 10,8 . 0,95 = 10,26cm2; Ssc = 432 cm2 Bm = 1,2T; nv = 3,66 vòng/vôn N1 = 402 vòng; N2 = 60 vòng d1/d1cđ = 0,45/0,5mm; d2/d2cđ = 1,1/1,15mm Hệ số lấp đầy rãnh (tính theo tiết diện) là Klđ = 0,53 Căn cứ vào số liệu mới, tính lại các bước từ bước 9 đến bước 14 Bề dày khuôn quấn dây: ec = 1mm Kích thước khuôn giấy: ak = a + 1mm = 25mm bk = 45 + 1mm = 46mm Bề cao hiệu dụng: Hhd = h - (2ec + 1mm) = 36 - (2,1 + 1) = 33mm Số vòng quấn cho mỗi lớp sơ cấp và thứ cấp: H hd 33 .K q .0,95 62,7 62 d1cd 0,5 SV1 = vòng / lớp 33 .0,95 27,26 27 1,15 SV2 = vòng / lớp Số lớp của cuộn dây sơ và thứ cấp: N1 402 6,48 7 SV1 62 SL1 = lớp N2 60 2,2 3 SV2 27 SL2 = lớp Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp sơ cấp với nhau: SV1 62 nv 3,66 ecđ1 = 0,0624 = 0,0624 0,25mm chọn ecđ1 = 0,25mm Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp thứ cấp với nhau: 27 3,66 ecđ2 = 0,0624 0,169mm chọn ecđ2 = 0,2mm Bề dầy cuộn dây sơ và thứ cấp: BD1 = SL1 (d1cđ + ecđ1) = 7(0,5 + 0,25) = 5,25mm BD2 = SL2 (d2cđ + ecđ2) = 3(1,15 + 0,2) = 4,05mm Bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: U1 U 2 1000 ecđ3 = 1,4. = 0,49mm Chọn ecđ3 = 0,5mm. Tổng bề dầy bộ dây BD = BD1 +BD2 + ecđ3 = 9,8mm Kiểm tra lại hệ số lấp đầy theo bề dầy cửa sổ bị choán chỗ 19
BD 9,8 c 12 Klđ = = = 0,816 Với tính toán trên nếu hiệu chỉnh: ecd1 = ecd2 = 0,1mm và ecđ3 = 0,25mm, ta có: BD1 = 4,2mm; BD2 = 3,75mm; BD = 8,2mm nên Klđ = 0,683 Chọn cách bố trí bộ dây giống như hình 1.12, ta có: a’ = a + 2ec= 24 + 2.1 = 26mm. b’ = 45 + 2 = 47mm. Bề dài trung bình của một vòng dây quấn sơ cấp: Ltb1= 2 (a’+b’) + .BD1 = 2.(26 + 47) + 3,14 . 4,2 = 159,19 mm Chọn Ltb1= 159,2 mm = 1,592 dm. Bề dài trung bình của một vòng dây quấn thứ cấp: Ltb2= 2(a’+b’) + .[2(BD1+ecđ3) + BD2] = 185,74 mm Chọn Ltb2= 186 mm = 1,86 dm. Tổng bề dài cuộn dây quấn sơ cấp: L1= N1.Ltb1= 402.1,592 = 640 dm Tổng bề dài cuộn dây quấn thứ cấp: L2= N2.Ltb2= 60.1,86 = 111,6 dm = 112 dm. Khối lượng bộ dây quấn sơ cấp: .0,452 4 W1= 1,1 . 640 . 10-4.8,9 W1= 0,0996 kg 0,1 kg. Khối lượng bộ dây quấn thứ cấp: .1,12 4 W2= 1,1.112. 10-4.8,9 W2= 0,1042 kg 0,11 kg. Tổng khối lượng bộ dây quấn: W= W1 + W2 = 0,1 + 0,11 = 0,21 kg. Tóm tắt kết quả như sau: Kích thước mạch từ: Số liệu: a = 24 mm; b = 45 mm; Ag = 10,8 cm2; At = 10,26 cm2 Bm = 1,2T; nv = 3,66vòng/vôn; N1 = 804 vòng. d1/d1cđ = 0,30mm/0,35mm; N2 = 60 vòng, Wth = 1,2kg d2/d2cđ = 1,1mm/1,15mm; W2 = 0,11kg, W1 = 0,1kg Hệ số lấp đầy: Llđ = 0,33 (tính theo tiết diện choán chỗ) Llđ = 0,68 (tính theo bề dày choán chỗ) Bề dày cách điện giữa các lớp sơ cấp và thứ cấp: ecđ1 = ecđ2 = 0,1 mm Bề dày cách điện khuôn: ec = 1 mm Bề dày cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp: ecđ3 = 0,25 mm. 20