Giáo trình quấn dây, sửa chữa máy điện (nghề điện công nghiệp trình độ cao đẳngtrung cấp)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ QUY NHƠN

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN 14: QUẤN DÂY, SỬA CHỮA MÁY ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN CƠNG 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 Cơng nghệ Quy Nhơn

Bình Định



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 cơng 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
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN...................................................................................................... 3
MỤC LỤC........................................................................................................................... 4
BÀI 1: QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP 1 PHA CẢM ỨNG............................................................1
1.1. Quấn máy biến áp một pha cỡ nhỏ kiểu cảm ứng................................................1
1.2. Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.......................18
BÀI 2: QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP 1 PHA TỰ NGẪU............................................19

2.1. Quấn dây máy biến áp 1 pha kiểu tự ngẫu.........................................................20
2.2. Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.......................30
BÀI 3: QUẤN DÂY STATO ĐỘNG CƠ QUẠT BÀN..............................................................31
3.1. Khảo sát và vẽ sơ đồ dây quấn..........................................................................32
3.2. Tháo dây cũ vệ sinh lõi thép..............................................................................33
3.3. Tính tốn số liệu dây quấn................................................................................33
3.4. Lót rãnh............................................................................................................. 36
3.5 Làm khn......................................................................................................... 36
3.6. Ra dây............................................................................................................... 36
3.7. Lồng dây........................................................................................................... 37
3.8. Đai đấu dây.......................................................................................................38
3.9. Lắp ráp vận hành thử nghiệm............................................................................38
3.10. Xử lý các sai hỏng thường gặp........................................................................39
3.11. Tẩm sấy bộ dây Stato......................................................................................40
BÀI 4: QUẤN DÂY STATO ĐỘNG CƠ 1 PHA........................................................41
4.1. Khảo sát và vẽ lại sơ đồ dây quấn.....................................................................41
4.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép.............................................................................42
4.3. Lót cách điện rãnh.............................................................................................43
4.4. Làm khuôn quấn dây lồng dây..........................................................................46
4.5. Đai đấu dây.......................................................................................................49
4.6. Lắp ráp vận hành thử nghiệm............................................................................50
4.8. Tẩm sấy bộ dây stato.........................................................................................53
BÀI 5: QUẤN DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG TÂM...........55
5.1. Khảo sát và vẽ lại sơ đồ dây quấn động cơ........................................................55
5.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép.............................................................................59
5.3. Lót cách điện rãnh.............................................................................................59
5.4. Làm khn, quấn dây, lồng dây........................................................................62
5.5. Đai đấu dây.......................................................................................................65
5.6. Lắp ráp vận hành thử nghiệm............................................................................66
5.7. Xử lý các sai hỏng thường gặp..........................................................................68

5.8.Tẩm sấy bộ dây stato..........................................................................................71


LỜI GIỚI THIỆU
Máy biến áp và các loại động cơ điện đóng vai trị 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 tơi trình bày về sơ đồ dây quấn, tính tốn số liệu dây quấn và kỹ
thuật quấn dây các loại máy biến áp và động cơ điện thông dụng. Về phần tính tốn
tốn số liệu dây quấn, giáo trình khơng trình bày cách tính tốn 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 tốn 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 q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi những sai sót, kính mong độc giả
đóng góp ý kiến để tài liệu được hồn thiện hơn.
Trân trọng kính chào
Bình Định, ngày

tháng

Tác giả
Nguyễn Văn Thắng

năm 2018


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 tốn 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 tồn 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; cơng 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 tốn 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

U1

W1

W2

U2

Hình 1.1: ký hiệu máy biến áp hai dây
quấn
* Xác định các số liệu yêu cầu:
- Điện áp định mức phía sơ cấp U1 [ V ].
1


- Điện áp định mức phía thứ cấp U2 [ V ].
- Dịng điện định mức phía thứ cấp I2 [ V ].
Trường hợp nếu không biết rõ giá trị I2, ta cần xác định được cơng 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 tốn cần dùng cho lõi sắt (At ):

√ s2
At = 1.432.K. Bm

[cm2] (1.2)

Trong đó:
At: là tiết diện tính tốn 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 khơng 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.

Hình 1.2 : Lõi thép dạng
E,I
2

Hình


.3 : Lõi thép dạng
U,I

* Chọn kích thước cho lõi thép, khối lượng lõi thép.
+ Kích thước cho lõi thép:

b

Hình 1.4: Cách đo lấy kích
thước
lõi thép dạng E I

a

Gọi Ag là tiết diện tính từ kích thước thực sự của lõi thép, ta có:
Trong đó:

A g=a .b

b

Hình 1.5: Cách đo lấy kích
thước
lõi thép dạng U I

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).
At
A = K f [cm2] (1.3)
g

a

Độ ba vớ có trên lá thép do cơng 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 tốn, 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).
a

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:

3

Trường hợp lõi thép dạng E I: (hình 1.6)

a/2
h+a

h

a/2

a

c

a/2

b

c

Hình 1.6: Cách đo kích thước lõi thép dạng E,I để
tính tốn
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)
V = 2ab (a + c + h)
Gọi  là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện  = 7,8 kg/dm3.
Suy ra khối lượng lõi thép là :
W th =γ . V
Hay W th = 7,8.2ab(a + c + h)
(1.4)

= 15,6ab(a + c + h)
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:
c

a
3a
h
2 và
2
2

W th = 46,8a b

(1.5)

Trường hợp kết cấu lõi thép dạng UI: (hình 1.7)

a
2a+h

a

c

a

a

b

2a+c

Hình 1.7: cách đo kích thước lõi thép dạng U,I
để tính tốn

4


Thể tích lõi thép đã trừ đi cửa sổ là:
V = 2ab(2a + c + h) (1.6)
Suy ra khối lượng lõi thép:
W th= 15,6ab (2a + c + h ) (1.7)
Trong đó:
Wth: đơn vị là [kg]
Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm]
* Tính số vịng dây quấn cho mỗi vôn:

n v=

1
4 , 44 . f . Bm . A t

(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.
nV =

(1.8)

45
*Tính số vịng quấn cho cuộn sơ cấpBvà. Athứ cấp:
+ Số vòng quấn cho cuộn sơ cấp:
(1.8)
n1 = nV . U
1

+ 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 tốn từ (5  15)%.

n2 = nV . (U2 + 5%  15%)

(1.9)

* Tính dịng điện phía sơ cấp, thứ cấp:
Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dịng điện phía sơ cấp
+ Dịng điện phía sơ cấp
S2

(1.8)
I1 = U 1 .η % [A]
Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dịng điện phía sơ cấp
S2 ( VA )
 (% )

3 10
60 70

25
80

50
85

100
90

1000
> 90

+ Dịng điện phía sơ cấp
S2

I2 = U 2

(1.9)
[A]
5


* Tính đường kính dây quấn:
Chọn mật độ dịng điện thích hợp và tính đường kính dây quấn
Phía sơ cấp:
(1.10)
I1

d1 = 1,13 J
Phía thứ cấp:

√

d2 = 1,13 (1.11)
I2
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
BD
(1.12)
Klđ = C = 0,6  0,7; Tối đa là
Trong đó:
BD: Bề dày cuộn 0,8
dây
a
C: Bề rộng cửa sổ c = 2

Tính bề dày cuộn dây
Cuộn sơ cấp có bề dày BD1 được tính từ số vịng quấn n1.
Cuộn thứ cấp có bề dày BD2 được tính từ số vịng quấn n2.
Bề dày cả cuộn dây BD = BD1 + BD2 + (1  2)mm.
Số vòng dây quấn cho 1 lớp:
hK

(1.13)
n vl=

Trong đó:

¿

d

hK: Chiều dài h của khn quấn
d/ : Đường kính dây kể cả cách điện

Số lớp dây quấn:

n L=

n
nVL

(1.14)

Trong đó:

n: Số vịng 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)
W = W1 + W2
Với: W1; W2 là khối lượng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

Khối lượng của từng cuộn dây được tính theo biểu thức.

Trong đó:

π .d 2
4
W1(2) = (1,2  1,3). 8,9. LTB. n.

(1.16)

(1.17)

LTB: Là chiều dài trung bình của một vịng dây (tính bằng dm).
6


n:
d:

Số vòng quấn của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp.
Đường kính dây quấn ở cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp (tính bằng

W:

Là khối lượng (tính bằng Kg).

mm2).

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 vịng dây
+ Số vịng cuộn sơ cấp
+ Số vịng 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 tốn số liệu quấn máy biến áp cảm ứng U1 = 220V, U2 = 15V, I2 = 5A

U1 = 220V

U2 = 15V

* 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:
S2

75
= 1,423(1  1,2) 1,2 = 10,269 cm2  12,32 cm2

At = 1,423(1  1,2) Bm
Ta có: At = 10,27 cm2  12,32 cm2

7


* 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 tốn 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.

a max

Ag

10,81
1,5
1,5 = 2,68 cm  2,7 cm
 Ag  12,97  3,6

a min 



cm
Tóm lại, để thực hiện biến thế có cơng suất 75VA ta chọn a trong khoảng từ 2,7cm đến
b

Ag

a và Wth = 46,8a2b ta có thể xác định một dãy giá trị
3,6 cm. áp dụng công thức
cho các lõi thép có thể đạt được cơng suất u cầu ở đề bài như sau:

a (cm) 2,7

2,8

3

Ag (cm2) 10,81  12,97 10,81  12,97
b (cm)
4  4,8cm
Wth (kg) 1,36  1,64

3,86  4,63
1,42  1,7

3,2

3,4

3,5

3,6

10,81
10,81 12,97 10,81 12,97 10,81 12,97
10,81 12,97
12,97
3,6  4,32
3,37  4,05 3,18  3,81
3,09  3,77 3  3,6
1,52  1,82
1,62  1,94 1,72  2,06
1,77 2,12 1,82  2,18

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 tốn 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
34mm
là 0,5mm = 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
32mm

34mm

64mm

16mm
32mm

48mm

a/2

Wth =
1,63kg
96mm

Hình 1.9: Kích thước lõi thép cần dùng

8


Xác định số vịng tạo ra một vơn trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.

n v=

1
4 , 44 . f . A t .B m

Trong đó: nv: đơn vị là [vịng/vơn]
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:
4
10
n v=
4 , 44 . f . A t .B m
Khi f = 50Hz:
45 ,045
n v=
At . Bm
Để gọn hơn, được ghi nhận tại mỗi mức giá trị của Bm cho trước:
55 , 3
Với

n v=
B m=0,8 T
At
Với

45 ,045
B m=1 T
n v=
At
Với

B m=1,2 T

37 , 54
n v=
At
Xác định độ sụt áp phía thứ cấp lúc mang tải định mức.
Ta ln ln 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:
Δ U% =

(

)

U 20−U 2
U
.100= 20 −1 . 100
U2
U2

Tuy nhiên, để dễ tính tốn trong thiết kế, ta biến đổi như sau:
U 20
U2

Do đó:

=1+

ΔU

100

0
0

= Ch

U 20= Ch .U 2

ở giai đoạn xác định sơ bộ ban đầu, U% hay Ch được xác định theo các bảng sau :
S2
5
10
25
50
75
100
150
200
300
(VA)
17
15
12
10
9
8
7,5
7
U% 20

Hoặc tham khảo bảng dùng cho phụ tải thuần trở (hệ số cos = 1)
10
S2
150 200 250 400 500 600
25 50 75
0
(VA)
5,9 5,2 5
4,3 4
3,9
U% 8 6,5 6,1 6

750

1000

3,8

3,75
9


Bảng quan hệ: hệ số Ch theo S2
S2
Ch
S2 (VA) Ch
S2 (VA) Ch
S2 (VA)
(VA)
700

1,060
180
1,12
50
1,35
5
800
1,058
200
1.11
60
1,28
7,5
900
1,052
250
1,10
70
1,25
10
1000
1,048
300
1,09
80
1,22
15
1500
1,045
350

1,085
90
1,18
20
2000
1,042
400
1,08
100
1,16
25
3000
1,038
500
1,075
120
1,14
30
1,035
600
1,065
150
1,13
40
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:

Ch
1,032

1,030
1,028
1,025
1,020
1,016
1,009

37,54
37,54
nv= At = 10,336 =3,6319  3,632 vịng/vơn.

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 vịng/vơn.
Suy ra số vịng 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:
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
76,5 84
85
86
88
90
90,5
%
Theo Newnes:
S2
100 150 200 250 500 750 100 1500 2000 250
(VA)
0
0

83,5 89, 90,5 91,2 92,5 93,5 94,1 95 95,4 95,7
%
3

700
91

1000
92

3500 5000
95,9

98,2

Theo Elektroteknik und Machinenbau (Vienne 16/8/1931):
10


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
2,5 5
9
25
50
80
150
200
500
650
(VA)
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
25
50
75
100
150
200
250
400 500
(VA)
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 dịng điện phía sơ
cấp:
[A]
S2
I1=
η %. U 1
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).
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
2
J (A/mm ) 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
2
J(A/mm )
5 6
4,5  5,5
45
3,5  4,5
3 4
Ngồi ra ta cũng có thể chọn J theo nhiệt độ phát nóng cho phép:

J (A/mm2) J (A/mm2)
J (A/mm2)
At (cm2) với độ gia với độ gia At (cm2)
với độ gia
0
0
nhiệt 40 C nhiệt 60 C
nhiệt 400C
1,0
4,6
5,5
6,0
2,3
1,4
4,0
4,9
6,5
2,25
2,0
3,5
4,3
7,0
2,2
2,4
3,3
4,0
7,5
2,15
2,8
3,1

3,7
8,0
2,1
3,0
3,0
3,6
9,0
1,9

J (A/mm2)
với độ gia
nhiệt 600C
2,8
2,7
2,6
2,6
2,5
2,4
11


3,5
4,0
4,5
5,0
5,5

2,8
2,7
2,6

2,4
2,35

3,4
3,3
3,2
3,0
2,8

10
15
20
30
40

1,8
1,6
1,4
1,25
1,15

2,3
1,9
1,8
1,5
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 tốn trước ta có:

I2 = 5A;
S2 = 75VA; U1 = 220V.
Chọn % = 88% ứng với S2 = 75VA
75
Dịng điện phía sơ cấp là: I1 = 0. 88 . 220 = 0,387 A

Giả sử biến thế vận hành 10 giờ/ngày, cách điện sử dụng cấp A, chọn J = 5,5
A/mm (ứng với S2 = 75), suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp như sau:
2

d1 = 1,13

√

0 ,387
5,5

= 0,212 mm, chọn d1 = 0,30 mm.

5
d2 = 1,13 5,5 = 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:

3,14.0,352
4
= 0,096 mm2  0,1mm2
S1cđ =
2
3,14.1,15
4
S2cđ =
= 1,038 mm2  1,04mm2
Diện tích cửa sổ lõi thép:
Scs = c.h = 16 . 48 = 768mm2
800 .0,1+60. 1 ,04
Klđ = 768

= 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 khơng
đổi. Tổng diện tích chốn chỗ của bộ dây khơng đổi, vẫn bằng 142,4mm2. Suy ra diện
tích cửa sổ là:cửa sổ là:
12


142,4

Scs = 0,36 = 395,55mm2

Căn cứ theo Scs tính ra a:
a
3a
c = 2 và h = 2
3a 2
Scs = 4

Vì:
Nên:

4S cs

3

4.395,55
3
= 22,96 mm

Vậy:
a=
Nếu duy trì số vịng như cũ, ta cần duy trì:
Ag = 10,88 cm2 để có At = 10,336cm2
Ag



10,88
2,4 = 4,5cm

Muốn vậy: b = a
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
24mm

45mm

12mm

36mm

Hình 1.13: Kích thước lõi thép cần dùng sau khi điều chỉnh
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 vịng/vơn
N1 = 402 vịng; N2 = 60 vịng
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

13


Kích thước khn 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
0,5
vòng / lớp
SV1 = d1cd
33
.0,95  27,26  27
SV2 = 1,15
vòng / lớp

Số lớp của cuộn dây sơ và thứ cấp:
N 1 402

 6,48  7
SV
62
1
SL1 =
lớp

N2
60

 2,2  3
27
SV
2
SL =
lớp
2

Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp sơ cấp với nhau:
SV1
nv

62

3
,
66
= 0,0624
0,25mm

ecđ1 = 0,0624
Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp thứ cấp với nhau:

chọn ecđ1 = 0,25mm

27


3
,
66
0,169mm
ecđ2 = 0,0624

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
ecđ3 = 1,4. 1000 = 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 chốn chỗ
BD
9,8
Klđ = c = 12 = 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 vịng 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
14


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:
 .0,45 2
W1= 1,1 . 640 . 4 10-4.8,9
W1= 0,0996 kg  0,1 kg.
Khối lượng bộ dây quấn thứ cấp:
 .1,12
W2= 1,1.112. 4 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:
24mm

45

I2 = 5A
12mm

U1 = 220V

36mm

U2 = 15V
S2 = 75VA

Hình 1.14: kích thước mạch từ
Số liệu:
a = 24 mm; b = 45 mm;
Ag = 10,8 cm2; At = 10,26 cm2
Bm = 1,2T; nv = 3,66vịng/vơn; N1 = 804 vịng.
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 chốn 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.
1.1.2. Chuẩn bị khuôn
1.1.2.1. Lý thuyết liên quan
Chọn bề dầy cách điện làm khuôn quấn dây (ec) và bề cao hiệu dụng quấn dây (Hhd)
Để dễ thi công quấn dây, thông thường ta chọn:
ak = a + (1  2)mm; bk = a + (1  2)mm
Hhd = H - [2ec + (1  2)mm]
Trong đó: Hhd: là bề cao hiệu dụng để quấn dây, ec: là bề dày bìa cách điện,
15

chọn theo cấp cơng suất của biến áp.

Hình 1.15: Chọn kích thước cách điện làm khn quấn dây
1.1.2.2. Trình tự thực hiện
Bước 1: Đo các kích thước thực tế lõi thép
+ Chiều rộng a của lõi thép
+ Chiều dài b của lõi thép
+ Chiều cao h của lõi thép
Bước 2: Xác định kích thước khn
+ Chiều rộng khn ak
+ Chiều dài khuôn bk
+ Chiều cao hiệu dụng Hhd
Bước 3: Làm nịng gỗ
Khn nịng làm bằng gỗ có kích thước như hình 1.16, giữa mặt phẳng ak.bk
khoan một lỗ có đường kính bằng đường kính trục máy quay suốt dọc chiều dài hk.
Đồng thời, gia cơng thêm 2 tấm chặn (hình 1.17) bằng gỗ, vng, kích thước
15x15cm (tốt nhất là gỗ ván ép), có bề dày khoảng (3  5)mm để ép chặt 2 đầu khuôn
trên trục khi quay máy quấn dây.

16


bk

hk
ak

Hình 1.16: Khn nịng
Hình 1.17: Tấm chặn

1.1.2.3. Thực hành
Làm khn quấn dây và nòng gỗ cho bộ lõi thép đã tính được.
(01 HSSV/1 sản phẩm/ 1lần)
1.1.3. Quấn cuộn dây sơ cấp thứ cấp
1.1.3.1. Lý thuyết liên quan
Trước khi quấn dây phải vẽ sơ đồ bố trí các dây ra ở vị trí thực tế để sau này khi
nối mạch ráp vào vỏ thuận tiện.
Trước khi quấn dây cố định đầu dây khởi đầu như hình vẽ (Hình 1.18a). Trong lúc
quấn dây cố gắng quấn dây cho thẳng và song hàng với nhau. Cứ hết mỗi lớp dây phải lót
giấy cách điện. Đối với dây quá bé (d < 0,15) có thế quấn suốt ln khơng cần lót giấy
cách điện giữa các lớp. Chỉ lót cách điện kỹ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp mà thôi.
Khi quấn giữa chừng muốn đưa dây ra ngồi thực hiện như hình (Hình 1.19b). Dây
đưa ra ngoài này phải được cách điện bằng ống gen cách điện. Việc nối dây giữa chừng
cũng phải đưa mối nối ra ngoài cuộn dây giống như đưa đầu dây ra ở giữa cuộn dây.
Đối với loại khuôn không có vách chận dây, để giữ các lớp dây khơng bị chài ra
ngồi khn, dùng băng vải hoặc giấy chận dây lại ở cả 2 phía đầu cuộn dây (Hình 1.19d).
Khi sắp hồn tất việc quấn đủ số vịng dây, phải đặt dai vải hoặc giấy (Hình 1.19c).
Sau đấy quấn dây đè chồng lên băng vải, giấy đó, để cuối cùng lòn dây qua và rút
chặt băng vải giữa cho chắc.
17


Hình 1.18 a: Cách cố định đầu dây khởi
đâu

Hình 1.19 c: cách cố định đầu dây cuối cuộn
dây

Hình 1.19 b: Cách ra đầu dây giữa cuộn
dây

Hình 1.19 d: Cách giữ các lớp
dây

1.1.3.2. Trình tự thực hiện
Quấn cuộn sơ cấp trước, cuộn thứ cấp sau.
Bước 1: Lắp khuôn lên trục bàn quấn
Bước 2: Cố định đầu dây đầu tiên.
Bước 3: Bắt đầu quấn từng lớp dây, đếm chính xác đủ số vịng.
Bước 4: Cố định đầu dây cuối
Bước 5: Lót cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp
Bước 6: Quấn cuộn thứ cấp tương tự.
1.1.3.3. Thực hành.
HSSV quấn cuộn dây máy biến áp với số liệu đã tính ở bước trên.
(01 HSSV/1 sản phẩm/ 1lần)
1.1.4. Lắp ghép mạch từ
1.1.4.1. Lý thuyết liên quan
Lắp từng lá sắt E suốt dọc chiều (b) của khuôn, trở đầu đối diện nhau. Các lá sắt
cuối cùng thường rất khó lắp phải dùng búa sắt lót một miếng gỗ đóng dần dần, nhẹ
nhàng cho lá sắt ép chặt vào lõi khuôn.
Sau khi lắp chặt các lá sắt chữ “E”, vì các chữ “E” trở đầu nên giữa 2 gơng từ
chữ “E” có một khe hở để lắp chữ “I”. Các lá sắt chữ “I” cũng lắp dần vào các khe hở
đó ở cả 2 phía của khuôn.
Chú ý: Các lá sắt càng ép chặt, khi vận hành MBA khỏi rung và không phát tiếng “ù”.
Nếu các lá sắt lỏng ngoài tiếng kêu và rung, MBA cịn bị nóng lên do từ trở
lớn.

18
Hình 1.20: cách ghép mạch từ với lá sắt EI

1.1.4.2.Trình tự thực hiện
Bước 1: Lắp các lá thép chữ E từng cặp đối xứng nhau
Bước 2: Lắp các lá thép chữ I
Bước 3: Dùng búa gõ đều, cân chỉnh bộ lõi thép sao cho các lá thép thẳng mép, đều
nhau.
Bước 4: Lắp bộ cùm, ép chặt lõi thép
1.1.4.3.Thực hành
Các nhóm HSSV tiến hành lắp lõi thép vào cuộn dây đã quấn xong
(01 HSSV/1 sản phẩm/ 1lần)
1.1.5. Đo kểm tra thông mạch, kiểm tra chạm vỏ, vận hành thử nghiệm
1.1.5.1. Lý thuyết liên quan
- Kiểm tra không điện:
+ Đo thông mạch cuộn sơ cấp, thứ cấp.
+ Đo cách điện cuộn sơ cấp - thứ cấp: Rcđ ≥ 0,5 MΩ
+ Đo cách điện cuộn dây- lõi thép: Rcđ ≥ 0,5 MΩ
- Vận hành thử nghiệm
+ Đấu cuộn sơ cấp vào nguồn Ung = U1đm
+ Đo điện áp ngõ ra thứ cấp U20 = U2 đm +∆U2 đm
+ Máy biến áp làm việc chỉ nghe tiếng “ù “ nhẹ, khơng có tiếng kêu, rung.
1.1.5.2. Trình tự thực hiện.
Bước 1: Cạo sạch các đầu dây
Bước 2: Đo thông mạch cuộn sơ cấp, thứ cấp
Bước 3: Đo cách điện cuộn sơ cấp- thứ cấp
Bước 4: Đo cách điện từng cuộn dây- lõi thép
Bước 5: Đấu cuộn sơ cấp vào nguồn vận hành thử nghiệm
Bước 6: Đo các thông số Ung ,U1đm , U20
1.1.5.3.Thực hành
Các nhóm HSSV tiến hành kiểm tra, đấu điện vận hành thử sản phẩm.
(01 HSSV/1 sản phẩm/ 1lần)

1.2. Các sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
1.2.1. Điện áp ngõ ra U2 > U2 đm
- Nguyên nhân:
+ Quấn thiếu số vòng cuộn sơ cấp.
+ Quấn thừa số vòng cuộn thứ cấp
+ Điện áp nguồn tăng cao.
- Biện pháp khắc phục:
+ Đo kiểm tra lại điện áp nguồn
+ Kiểm tra số vòng cuộn thứ cấp, nếu số vòng quấn thừa thì tháo bớt. Nếu sau kiểm tra
mà cuộn thứ cấp đủ số vịng thì chắc chắn cuộn sơ cấp đã quấn thiếu vòng, cần phải
quấn lại đúng số vòng đã tính tốn.
19


1.2.2. Điện áp ngõ ra U2 < U2 đm
- Nguyên nhân:
+ Quấn thiếu số vòng cuộn thứ cấp.
+ Quấn thừa số vòng cuộn sơ cấp
+ Điện áp nguồn giảm thấp.
- Biện pháp khắc phục:
+ Đo kiểm tra lại điện áp nguồn
+ Kiểm tra số vòng cuộn thứ cấp, nếu số vịng quấn thiếu thì quấn thêm. Nếu sau kiểm
tra mà cuộn thứ cấp đủ số vịng thì chắc chắn cuộn sơ cấp đã quấn thừa số vòng, cần
phải quấn lại đúng số vịng đã tính tốn.
1.2.3. Cuộn dây khơng thơng mạch
- Nguyên nhân:
+ Cạo chưa sạch lớp cách điện ở các đầu dây
+ Các mối nối chưa tiếp xúc tốt
- Biện pháp khắc phục:

Kiểm tra, cạo sạch cách điện các đầu dây
1.2.4. Chạm vỏ
- Nguyên nhân:
+ Quá trình lắp lá thép làm hỏng, rách khung cách điện
- Biện pháp khắc phục:
+ Tháo lõi thép kiểm tra
1.2.5. Máy biến áp làm việc có tiếng kêu
- Nguyên nhân:
+ Các lá thép chưa được cùm, ép chặt.
+ Điện áp nguồn tăng cao
- Biện pháp khắc phục:
+ Đo kiểm tra lại điện áp nguồn.
+ Kiểm tra cùm chặt các lá thép.
Câu hỏi và bài tập
Tính tốn các số liệu, chọn lõi thép quấn máy biến áp :
U1 = 220V; U21 = 12V, I21 = 5A; U22 = 24V, I22 = 8A
Lõi thép MBA dạng EI có kích thước: a = 4.5cm, b =5,5 cm, h = 5.5 cm
Tính tốn các số liệu để quấn MBA theo yêu cầu:
U1 = 220V, U2 = 36V, S2 = 550VA
Kiểm tra kích thước lõi thép đã cho với công suất yêu cầu

BÀI 2: QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP 1 PHA TỰ NGẪU
Mã bài: MĐ 14-02
Thời gian: 21 giờ (LT: 02 giờ; TH: 09 giờ; Tự học: 09 giờ; KT: 01 giờ.)
Giới thiệu:
Máy biến áp tự ngẫu khác máy biến áp cảm ứng ở chỗ dây quấn thứ cấp là một bộ
phận của dây quấn sơ cấp, nên ngoài sự liên hệ qua hỗ cảm các dây quấn sơ cấp và
thứ cấp cịn có sự liên hệ trực tiếp về điện. Máy biến áp tự ngẫu được sử dụng khi điện
áp sơ cấp và thứ cấp chênh lệch ít (K ¿ 2) nhằm mục đích tiết kiệm chi phí chế tạo.
Mục tiêu:

20