Chuyên đề tốt nghiệp: Tìm hiểu ngành điện tử công suất phần 4 ppt

Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
19


W
1
= 9,1150,1.10.62,147.50.
44,4
380

44,4
4
1


tFe
BQf
U

Lấy W
1
= 116 vòng
+ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp
W
2
=
7,20116.
380
86,67

.
1
1
2
W
U
U
vòng
Lấy W
2
= 21 vòng.
+ Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp.
Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J
1
= J
2
= 2,75 (A/mm
2
)
+ Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp
S
1
=
29
75,2
80
1
1

J

I
mm
2
, suy ra đờng kính dây d
1
= 07,6
4
1


cw
S
mm
+ Tính lại mật độ dòng diện trong cuộn sơ cấp.
J
1
= 76,2
29
80
1
1

S
I
A/mm
2

+ Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp.
S
2

= 94,164
75,2
6,453
1
2

J
I
mm
2
, suy ra d
2
= 5,14
4
2


cw
S
mm
c. Kết cấu dây dẫn sơ cấp:
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục
+ Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp
W
11
=
4395,0.
03,0607,0
5,1.232
.

2
1





c
n
g
k
d
hh
vòng
Trong đó: k
c
= 0,95 là hệ số ép chặt
h là chiều cao trụ
h
g
là khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp
Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5cm
+ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp
n
11
= 69,2
43
116
11
1

W
W
lớp
+ Chọn số lớp n
11
= 3 lớp. Nh vậy có 116 vòng chia thành 3 lớp, chọn 2 lớp đầu vào có
40 vòng, lớp thứ 3 có 116 3.40 = 36 vòng.
+ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
h
1
=
8,20
95,0
637,0.31
k
d . W
c
111

cm
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
20


+ Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày S
01
= 0,1 cm.

+ Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp a
01
= 1,0 cm.
+ Đờng kính trong của ống cách điện
D
t
= d
Fe
+ 2. a
01
2. S
01
= 14 + 2,1 2. 0,1 =16,8 cm.
+ Đờng kính trong của cuộn sơ cấp.
D
t1
= D
t
+ 2S
01
= 16,8 + 2.0,1 = 17 cm.
+ Chọn bề dầy giữa 2 lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd
11
= 0,1 mm
+ Bề dày cuộn sơ cấp:
B
d
= (dn
1
+ cd

11
) . n
11
= (0,637 + 0,1) . 3 = 2,211 cm
+ Đờng kính ngoài của cuộn sơ cấp Dn
1
= D
t1
+ 2. B
d1
= 17 + 2. 2.211 = 21,422 cm.
+ Đờng kính trung bình của cuộn sơ cấp.
Dt
b1
=
211,19
2
422,2117
2
11




nt
DD
cm
+ Chiều dày dây quấn sơ cấp.
L
1

= W
1
. . D
tb
= . 116 . 19,211 = 70 m.
+ Chọn bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd
01
= 1,0 cm.
d. Kết cấu dây cuốn thứ cấp.
+ Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp.
h
1
= h
2
= 20,8 cm
+ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp.
W
12
=
1395,0.
03,045,1
8,20
.
2
2



c
k

dn
h
vòng.
+ Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp.
n
12
= 61,1
13
21
12
2

W
W
lớp.
+ Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n
12
= 2 lớp. Chọn 1 lớp đầu có 12 vòng, lớp thứ 2 có số
vòng là: 21 12 = 9 vòng.
+ Chiều cao thự tế của cuộn thứ cấp.
h
2
=
95,2375,1.
95,0
13
.
2
12

p
c
d
k
W
cm.
+ Đờng kính trong của cuộn thứ cấ:
D
t2
= D
n1
+ 2. a
12
= 21,422 + 2 . 1 = 23.422 cm.
+ Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp cd
22
= 0,1 mm.
+ Bề dày cuộn sơ cấp.
B
d2
= (d
n2
+ cd
22
). n
12
= (1,48 + 0,01) . 2 = 2,98 cm.
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46

21


+ Đờng kính ngoài của cuộn thứ cấp.
D
n2
= D
t2
+ 2. B
d2
= 27,056 + 2. 3,52 = 34,696 cm.
+ Đờng kính trung bình của cuộn thứ cấp.
n
2
= . W
2
. D
tb2
= . 21. 30,576 = 20,172 m.
+ Đờng kính trung bình các cuộn dây.
D
12
= 133,17
2
096,3417
2
21

nt
DD
cm
r
12
= 5665,8
2
133,17
2
12

D
cm.
+ Chọn khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp: a
22
= 2 cm.
e. Tính kích thớc mạch từ:
+ Chọn sơ bộ các kích thớc cơ bản của mạch từ.
+ Chọn hình dáng của trụ.
+ Chọn trụ chữ nhật với các kích thớc.
Q
Fe
= a . b (a- bề rộng trụ, b- bề dày trụ).
+ Chọn là thép có độ dày 0,35 mm
+ Diện tích cửa sổ
Q
cs
= Q
cs1

+ Q
cs2
= k
ld
. W
1
. S
cu1
+ k
ld
. W
2
. S
cu2
.
k
ld
: hệ số lấp đầy, chọn bằng 3.
Q
cs1
, Q
cs2
: phần do cuộn sơ, thứ cấp chiếm chỗ (mm
2
).
S
cu1
, S
cu2
: tiết diện dây sơ, thứ cấp, kể cả cách điện (mm

2
)
Q
cs
= 3 . (116 . 29 + 21 . 164,94) = 20483,22 mm
2

+ Chọn kích thớc cửa sổ:
Khi đã diện tích cửa sổ Q
cs
, cần chọn các kích thớc cơ bản (chiều cao h, và chiều
rộng c v ới Q
cs
= h . c) của cửa sổ mạch từ.
Theo công thức kinh nghiệm với máy biến áp 3 pha, lõi thép III thì:
m = 2
a
h

n = 7,0
a
c

l = 1
a
b

Q
cs
= h . c, suy ra a = 120, b = 96, c = 8, 67, h = 241, 92.

Chiều rộng toàn bộ mạch từ C
C = 2c + 3a = 532,22 mm.
Chiều cao mạch từ H
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
22


H = h + 2a = 483,84 mm.
Hình dáng kết cấu:











f. Kết cấu dây quấn:
Dây quấn đợc bố trí theo chiều dọc trụ, với mỗi cuộn dây đợc cuốn thành nhiều lớp
dây, mỗi lớp dây đợc quấn liên tục, các vòng dây sát nhau. Các lớp dây cách điện với nhau
bằng các bìa cách điện. Cách tính các thông số này nh sau:
+ Số vòng dây trên mỗi lớp của cuộn sơ cấp.
W
11
=

5,1.2984
1
1



l
g
d
hh

+ Số vòng dây trên mỗi lớp của cuộn thứ cấp.
W
22
=


2
1
l
g
d
hh

d
l1
=
cachdien
d
3,0

Với : h: chiều cao cửa sổ.
d
l1
, d
l2
: đờng kính dây quấn sơ, thứ cấp, kể cả cách điện.
h
g
: khoảng cách điện với gông.
Chọn h
g1
= 2d
n1

Chọn h
g2
= 2d
n2

+ Số lớp dây trong cửa sổ:
Cuộn sơ cấp: S
dl1
= 69,2
3
116
11
1

W

W

Cuộn thứ cấp: S
dl2
=
615,1
13
21
22
2

W
W

a
H
h
c
C
b
a

Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
23


+ Bề dày mỗi cuộn dây:
Cuộn sơ cấp: Bd

1
= d
1
. S
dl1
+ cd . S
ld1
= 1,7135 cm
Cuộn thứ cấp: Bd
2
= d
2
. S
dl2
+ cd . S
ld2
= 2,3902 cm
Với cd: chiều dày của bìa cách điện, chọn bằng 0,3 mm.
+ Tổng bề dày các cuộn dây.
Bd = Bd
1
+ Bd
2
+ Bd
3
+ + cd
t
+ cd
n

cd
t
, cd
n
: bề dày cách điện trong cùng ngoài cùng.
Bd = 4,1637, suy ra 2Bd = 8,3274 (cm).
Trớc khi tính khối lợng Fe và Cu, kiểm tra bè dàt các cuộn dây nhỏ hơn chiều rộng
cửa sổ (2Bd < c).
Kích thớc hợp lí giữa cuộn dây và trụ.
c = c 2 . Bd trong khoảng (0,5 2) cm khoảng cách này cần thiết để
đảm bảo hoặc làm mát.
g. Khối lợng Fe và Cu sử dụng:
+ Khối lợng Fe:
M
Fe
= V
Fe
. m
Fe
(kg)
Với V
Fe
: thể tích khối sắt (dm
3
).
V
Fe
= 3. a. b. h + 2. c. a. b = 13,097 dm
3
.

= Q
Fe
. (3h + 2c) = 13096495,96 mm
3
.
m
Fe
= 7,85 kg/dm
3
, suy ra m
Fe
= 102,81145 kg
+ Khối lợng Cu:
M
Cu
= V
Cu
. m
Cu
(kg).
V
Cu
: thể tích khối đồng của các cuộn dây (dm
3
).
V
Cu
= 3. (S
Cu1
. l

1
+ S
Cu2
. l
2
) = 3. (29. 10
-4
. 70 + 164,94. 10
-4
20,172) = 1,607 (dm
3
)
m
Cu
= 8,9 kg/dm
3
.
S
Cu
: tiết diện dây dẫn (dm
2
).
l: chiều dài các vòng dây.
Suy ra: M
Cu
= 14,3023 (kg).
h. Tính các thông số của máy biến áp .
+ Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75
0
C .

R
1
= .
1
1
S
l
= 0,0000172 .
0415,0
29
10.70
3

()
+ Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75
0
C .
R
2
= .
2
2
S
l
= 0,0000172.
0021,0
94,164
10.172,20
3

()
Đồ án điện tử công suất

Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
24


+ Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp .
R
BA
= R
2
+ R
1
2
1
2








W
W
= 0,0021 + 0,0415
2
116

21






=3,46 . 10
-3
()
+ Sụt áp trên điện trở máy biến áp .
U
r
= R
BA
.I
d
= 3,46 . 10
-3
. 555,556 = 1,922 (V)
+ Điện kháng máy biến áp qui đổi về thứ cấp .
X
BA
= 8 .
2
.(W
2
)
2
.

3
.
21
12
dd
qd
BB
a
h
r
..10
-7

= 8 .

2
.21
2
.














3
392,17135,1
01,0.
92,241
711,11
.314.10
-7


= 0,073 ()
Trong đó: r =
2

2t
D
= 11,711 mm.
+ Sụt áp trên điện kháng máy biến áp .
U
x
=

3
X
BA
.I
d
=

3
0,073 . 555,556 = 38,73 (V)
R
dt
=

3
.X
BA
= 0,07 ()
+ Sụt áp trên máy biến áp .
U
BA
=
22

xr
UU
=
22
73,38922,1
= 38,77 (V)
+ Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp .
Z
BA
=
22
BABA
XR =


2
2
3
073,010.46,3

= 0,07308 ()
+ Điện áp ngắn mạch tác dụng .
U
nr
=
2
2
.
U
IR

BA
.100 = 100.
86,67
6,453.10.46,3
3
= 2,31 %
+ Điện áp ngắn mạch phản kháng .
U
nx
=
2
2
.
U
Ix
BA
.100 =
86,67
6,453.073,0
.100 = 8,4 %
+ Điện áp ngắn mạch phần trăm.
U
n
=
22
nxnr
UU
=
22
4,831,2

= 8,71 (V)
+ Dòng điện ngắn mạch xác lập .