Thiết kế bộ thực hành ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp

Đồ án tốt nghiệp

1






Nhiệm Vụ
Thiết kế đồ án tốt nhgiệp

Đề tài thiết kế: Thiết kế bộ thực hành ổn áp xoay chiều theo nguyên
tắc biến áp

2/Các số liệu ban đầu:
Công suất : 1 KVA
Dải điện áp đầu vào từ 160v đến 240v
Sai số đầu ra cho phép : +3v
- 3v

3/Nội dung phân thuyết minh và tính toán:

4/Phần bản vẽ:






Lời Nói Đầu



Ngày nay khi nền công nghiệp càng phát triển thì nhu cầu sử dụng
diện trong đời sống và sản xuất càng rộng rãi .Nguồn năng lượng điện vơi
Đồ án tốt nghiệp

2
ưu thế là nguồn năng lượng dễ sử dụng , không gây ô nhiễm môi trường
và con người có thể sản xuất được . Bởi vậy điện năng dần thay thế các
năng lượng khác như than , dầu mỏ, khí đốt…..
Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện rất lớn, nhưng lưới điện nước ta
vẫn chưa ổn định , nhất là vào giờ cao đi
ểm. Một vấn đề cần được giải
quyết đối với người vận hành điện cũng như các hộ sử dụng điện là có
một nguồn điện chất lượng cao , thể hiện ở các tính năng như là :sự ổn
định điện áp ,thời gian cung cấp điện … ổn định điện áp ảnh hưởng rât
nhiều tới các thông sô k
ĩ thuật ,các chỉ tiêu kinh tế của thiết bị điện .
Nhóm em đã chọn đề tài ” Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp
xoay chiều theo nguyên tắc biến áp ” làm đề tài tốt nghiệp với mong
muốn để các bạn sinh viên khoá sau được thực hành nắm chắc kiến thức

hoàn chỉnh về nguồn ổn áp, để từ đó có thể thiết kế máy ổn áp dân dụng
hay máy ổn áp trong công nghiệp.
Qua 4 năm học tâp tại khoa điện –cơ-điện tử, trường Đại Học
Phương Đông chúng em đã được tìm hiểu sâu về các kiên thức về thiêt bị
điện, biến đổi điện năng . Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Lưu Đức
Dũng và các anh tại trung tâm Nghiên cứu và phát triển công nghệ tự
động-418 Bạch Mai- Hà Nội; chúng em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp
một cách nghiêm túc và đúng thời hạn. Tuy nhiên ,vì thời gian có hạn và
khối lượng kiến thức đã được học tập , chúng em không tránh khỏi sai
sót trong khi thưc hiện,vì vậy chúng em rất mong sự góp ý, chỉ bảo tận
tình của các thầy cô để đồ án thiết kế này hoàn thiện hơn.



Chương I
:
GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI ỔN ÁP
XOAY CHIỀU

Ổn định điện áp ảnh hưởng rất nhiều tới các thông số kĩ thuật,các chỉ
tiêu kinh tế của thiết bị điện, cụ thể:

• Đối với động cơ không đồng bộ khi điên áp giảm xuống 10% thì momen
quay giảm 19%, hệ số trượt tâng 27.5%, dòng roto tăng 14%, dòng Stato
tăng 10%, nếu giảm tiếp 20% thì momen gi
ảm 36%.Ngược lại khi điện áp
tăng lên 10% thì mô men quay tăng lên 21% ,hệ số trượt giảm xuống 20%,
dòng điện Rôto giảm xuống 18% ,dòng điện stato giảm xuốngcòn 10%.

Đồ án tốt nghiệp

3
• Đối với thiết bị chiếu sáng,khi điện áp giảm xuống 10%thì quang thông
30%. điện áp giảm xuống 20% thì một số đèn huỳnh quang không có khả
năng phát sáng. Khi điện áp tăng 10% thì quang thông của đèn tăng lên 35%,
tuổi thọ của đèn giảm đi ba lần.

Do đó để có một dòng điện chất lượng ,duy trì tuổi thọ của động cơ,
thiết bị
điện ổn định điện áp là một yêu cầu vô cùng cấp thiết .cho đến nay
với sự phát triển của khoa học kĩ thuật cho phép thiết kế một bộ nguồn ổn
áp theo nhiều phương pháp như là :
- ổn áp sắt từ có tụ
- ổn áp sắt từ không tụ
- ổn áp dùng khuếch đại từ
- ổn áp dùng máy biến áp kêt hợp điều khiển t
ự động
- ổn áp kiểu bù

ở mỗi phương án có ưu ,nhược điểm đặc trưng riêng về thông số kĩ
thuật ,chỉ tiêu kinh tế.





I/ Giới thiệu chung :

Do lưới điện dao động nhiều ảnh hưởng không tốt đến sự hoạt động
của các thiết bị điện nên người ta đã chế tạo thiết bị tự động ổn định điện áp

(gọi tắt là ổn áp) .

ổ
n áp là một thiết bị có thể tự động duy trì điện áp ra thay đổi trọng
phạm vi nhỏ khi điện áp vào thay đổi trong một phạm vi lớn .Cùng với sự
phát triển của khoa học kĩ thuật, các loại ổn áp cũng ngaỳ càng được cải
tiến từ đơn giản đến phức tạp và chất lượng ngày càng tốt hơn.

Để đánh giá được chất lượng củ
a ổn áp người ta đưa ra công thức sau
:

K =
UvUr
UrUv
*
*
Δ
ΔΔ


K : hệ số đánh giá chất lượng ổn áp

Đồ án tốt nghiệp

4

UvUv,Δ
: độ biến thiên điện áp vào , điện áp vào

UrUr,Δ
: độ biến thiên điện áp ra , điện áp ra

Như vậy qua công thức trên chúng ta đã thấy rằng muốn nâng cao
chất lượng của ổn áp thì phải giảm được độ biến thiên của điện áp ra.


II/ Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các loại ổn áp thông dụng


1)
ổ
n áp sắt từ không tụ :

1.1) Nguyên lý làm việc
:
ổ
n áp sắt từ không tụ làm việc dựa theo nguyên lý bão hoà từ sơ đồ
nguyên lý làm việc của ổn áp sắt từ không tụ được trình bày dưới đây:


Hình 1.1



1.2)Cấu tạo :

ổ
n áp loại này gồm hai cuộn dây W1 và cuộn dây W2 quấn trên hai

lõi thép

- Cuộn dây W1 là cuộn tuyến tính ( có khe hở không khí trong
mạch từ)
- Cuộn dây W2 là cuộn bão hoà
- Điện áp vào U
V
đặt lên cả hai cuộn W1 và W2 còn điện áp ra
lấy trên cuộn bão hoà W2
Đồ án tốt nghiệp

5

1.3) Nguyên lý làm việc:

Với cấu tạo như trên chúng ta thấy rằng :

U
V
= U
1
+ U
2


Và nếu bỏ qua tổn hao trên hai cuộn kháng thì ta có:

U
V
= U

1
+ U
R

Đặc tính V – A của các phần tử được thể hiện ở hình 1.2 dưới đây:





Hình 1.2



Từ đường đặc tính trên chúng ta nhận thấy rằng với một sự thay đổi
lớn điện áp vào thì đầu ra của ổn áp thay đổi ít hơn . Tuy vậy sự dao động
của điện áp ra vẫn còn tương đối lớn vì đặc tính V-A của cuộn kháng bão
hoà không thể nằm song song với trục hoành được.


1.4) Ưu nhược điểm của ổn áp sắt từ không tụ:

Ưu điểm :

- Có cấu tạo đơn giản
- Dễ thiết kế, chế tạo

Nhược điểm :
Đồ án tốt nghiệp

6

- Điện áp ra bị méo dạng
- Dòng tổn hao lớn
- Hiệu suất thấp
- Chất lượng của ổn áp không cao

2) Ôn áp sắt từ có tụ:

2.1) Cấu tạo :




Hình 1.3

Ổn áp sắt từ có tụ cũng gồm hai cuộn kháng :
Cuộn W1 và cuộn W2 . Cuộn W1 là cuộn làm việc ở chế độ tuyến tính,
cuộn W2 làm việc ở chế độ bão hoà .Hai cuộn đươc mắc nối tiếp nhau .Điện
áp đầu vào đươc đặt lên hai cuộn này .Điện áp ra đươc lấy trên hai đầu cuộn
W2 và tụ C . Tụ C được mắc song song với cuộn bão hoà W2
M
ục đích để giảm nhỏ dòng chạy trong cuộn W1 . Việc mắc thêm tụ
điên trong mạch tạo ra hiện tương cộng hưởng vì thế ổn ap săt từc có tụ còn
gọi là bộ cổng hưởng.

2.2/ Nguyên lý hoạt động:

Tụ C được tính toán sao cho khi điện áp vào U
V

= U
đm
thì I
C
= 1 , lúc
này mạch điện ở trạng thái cộng hưởng dòng điện.
Đặc tính V – A


Đồ án tốt nghiệp

7




Hình 1.4



Khi vào đường đặc tính trên chúng ta thấy rằng :
- Khi U
R
< U
CH
: mạch có tính điện dung
- Khi U
R
< U
CH

: mạch có tính điện cảm
Vì vậy phải chọn miền làm việc của ổn áp sau điểm cộng hưởng tức là
U
V
> U
CH

2.3) Ưu nhược điểm của ổn áp sắt từ có tụ:

+ Ưu điểm :

- Hiệu suất cao
- Độ tác động nhanh
- Đơn giản , dễ chế tạo

+ Nhược điểm :

- Điện áp ra bị méo dạng
- Dải điện áp đầu vào hẹp
- Xuất hiện những sóng hài bậc



3. Ổn áp kiểu khuyếch đại từ :

3.1) Cấu tạo:
Gồm một khuyếch đại từ và một biến áp tự ngẫu

Đồ án tốt nghiệp

8

Hình vẽ sau mô tả cấu tạo của ổn áp kiểu khuyếch đại từ :


®k
§
®k

Hình 1.5

+ Khuyếch đại từ là một khí cụ điện gồm nhiều cuộn dây cuốn quanh một
lõi thép ,trong đó có cuộn làm việc và cuộn điều khiển . Cuộn điều khiển
đươc cấp điện một chiều thường có hai cuộn mắc ngược cực tính nhau để
Khử sự ảnh hưởng của mạch xoay chiều ở cuộn làm việc vào mạch m
ột
chiều ở cuộn điều khiển . Điều chỉnh điện áp hay dòng điện của cuộn làm
việc nhờ điều khiển dòng điện trong cuộn điều khiển.

+ Điện áp vào được đặt vào đầu vào của biến áp tự ngẫu.

+ Điện áp ra lấy ở đầu ra của biến áp tự ngẫu.


3.2) Nguyên lý hoạt động:

U
V
= U
KĐT

+ U
1TN

U
R
= K . U
TN
= K( U
V
– U
KĐT
)

Như vậy muốn cho U
R
không đổi thì i
ĐK
phải được điều chỉnh sao cho
thoả mãn:
- Khi U
V
tăng thì điều chỉnh I
ĐK
tăng để U
KĐT
tăng
- Khi U
V
giảm thì điều chỉnh I
ĐK

giảm để U
KĐT
giảm

Đồ án tốt nghiệp

9
Vì vậy vấn đề cơ bản đặt ra là làm sao tạo được quá trình tự động thay
đổi I
ĐK
thêo quy luật U
V
,thay đổi để U
R
không đổi > Điều này được giải
quyết nhờ hệ thống điều khiển gồm các cơ cấu phát, đo, so sánh bằng các
phần tử điện từ hoặc điện tử .


3.3) Giới thiệu nguyên lý hoạt động của ổn áp kiểu
khuyếch đại từ cụ thể :
®k3
®k2
®k1
t¶i


Hình 1.6

W1, W2, W3 : 3 cuộn dây điều chỉnh đó chính là cơ cấu phát
Chúng ta phải chỉnh định R
1
sao cho khi U
V
= U
đm
và I
T
= I
đm
thì điện
áp Ra U
R
= U
đm
,tức là :

U
V
= U
đm

Đồ án tốt nghiệp

10
U
T
= I
đm

Ö
U
R
= U
đm

+ Cuộn U
đk2
và W
đk3
được mắc nối tiếp với hai cuộn kháng bão hoà
L
2
và cuộn tuyến tính L
3
qua bộ chỉnh lưu.

+ Cuộn W
đk2
và W
đk3
đấu ngược cưc tính nhau nên sức từ động của
chúng bằng hiệu hai sức từ động

(iw)
Σ
= ( i
đk2
* w

đk2
) – ( i
đk3
* w
đk3
)

+ Biến trở R
2
để chỉnh định dòng i
đk2


+ Biến trở R
3
để chỉnh định dòng i
đk3

+ Việc điều chỉnh dòng điều khiển i
đk2
và i
đk3
thực hiện sao cho khi

U
R
= U
Rđm
thì (iw)
Σ

=0
Hình vẽ bên thể hiện đặc tính của ổn áp kiểu khuyếch đại từ:


®k3
®k
®m
r
®k2
®k2
®k3


Hình 1.6

3.4) Ưu nhược điểm của ổn áp kiểu khuyếch đại từ :

* Ưu điểm :
- Khả năng chịu quá tải lớn
- Hiệu suất cao
- Có thể chế tạo với công suất lớn
Đồ án tốt nghiệp

11
- Điện áp ra khá ổn định
- Độ tác động nhanh



* Nhược điểm :

- Giá thành hạ
- Thiết bị cồng kềnh phức tạp
- Điện áp ra bị méo dạng

4) ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp:

Trong máy biến áp , điện áp tỷ lệ với số vòng dây theo biểu thức:


2
1
2
1
W
W
U
U
=


U
1
: Điện áp sơ cấp của máy biến áp
U
2
: Điện áp thứ cấp của máy biến áp
W
1
: Số vòng dây sơ cấp của máy biến áp

W
2
: Số vòng dây thứ cấp của máy biến áp

4.1) Cấu tạo :

Ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp có cấu tạo đơn giản gồm :

BL - máy biến áp ổn áp : là máy biến áp tự ngẫu có con trượt chổi
than

ĐSV : Động cơ secvô ( động cơ 1 chiều kích từ nam châm vĩnh cửu)
truyền động cho con trượt của BL

Mạch điều khiển : Lấy tín hiệu từ đầu ra của ổn áp U
ra
,so sánh với
điện áp cần giữ ổn định U
ôđ
..


Đồ án tốt nghiệp

12

con truît
Ul=Uvμo
M¹ch ®iÒu khiÓn
§SV

ra=U«®





Hình 1.7


4.2) Nguyên lý làm việc
:

Ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp hoạt động theo nguyên lý khi
điện áp đầu vào thay đổi thì mạch điều khiển sẽ phát tín hiệu để động cơ
secvô sẽ kéo chổi than làm thay đổi số vòng dây để tương ứng với điện áp
đầu vào sao cho điện áp đầu ra sẽ là định mức thì dừng lại

Mạch điều khiển có đầu vào nối với đầu ra của ổn áp,
đó chính là cơ
cấu so sánh và phát tín hiệu điều khiển bằng các phần tử điện tử bán dẫn .

4.3) Ưu nhược điểm của loại ổn áp làm việc theo nguyên
tắc biến áp
:


+ Ưu điểm :

- Giá thành rẻ
- Không cồng kềnh ,dễ chế tạo

- Không méo dạng điện áp
Đồ án tốt nghiệp

13
- Dải làm việc rộng

+ Nhược điểm :

- Mạch điều khiển phức tạp
- Độ tác động chậm
- Bị giới hạn công suất lớn do tiếp xúc chổi than
- Khi thay đổi đầu vào đột ngột thi đầu ra cũng có sai
số lớn do sử dụng hệ cơ khí) sau đó mới có sai số
nhỏ .



5) ổn áp kiểu bù :

Ổn áp loại này làm việc theo nguyên tắc bù công suất thiếu

5.1) Cấu tạo :



®k



Hình 1.8

+ Gồm một biến áp kiểu cảm ứng ,đầu ra được nối tiếp với cuộn thứ
cấp của biến áp , sơ cấp của biến áp được nối với điện áp điều khiển
Đồ án tốt nghiệp

14

+ Có nhiều nhiều cách để điều khiển cuộn sơ cấp của biến áp bù như
dùng biến áp vi sai , hai mặt được mài đi để lấy điện áp qua hai chổi quay
ngược chiều nhau cấp cho sơ cấp biến áp bù . Hoặc cách khác là dùng các
phần tử không tiếp điểm để đóng, cắt biến áp bù tuỳ theo điện áp lưới là cao
hay thấp.

5.2) Nguyên lý hoạt động của ổn áp dùng biến áp bù có
biến áp vi sai để điều khiển sơ cấp biến áp bù
:



ra
M¹ch
®iÒu
khiÓn
M
M

Hình 1.9

Nguyên lý hoạt động của loại ổn áp này là bù công suất thiếu. Khi
điện áp đầu vào mà thay đổi bao nhiêu so với điện áp định mức thì biến áp
bù chỉ cần bù dương hay bù âm một lượng bấy nhiêu để điện áp ra là định
mức.

Từ sơ đồ trên chúng ta có : U
R
= U
lưới
+ U
bù


Để điều khiển điện áp đặt vào sơ cấp của biến áp bù, mạch điều khiển
được lấy tín hiệu từ đầu ra cua ổn áp sẽ phát tín hiệu để điều khiển 2 secvô
motơ quay ngược chiều nhau một lượng để sao cho bên thứ cấp biến áp bù
có được lượng điện áp cần thiết để đầu ra của ổn áp là định mức .
Đồ án tốt nghiệp

15

5.3) Ưu, nhược điểm của ổn áp kiểu bù ;

* Ưu điểm :

- Gọn nhẹ
- Dải làm việc rộng , điều chỉnh trơn
- Không bị méo dạng điện áp

- Có thể chế tạo với công suất lớn




* Nhược điểm:

- Độ tác động chậm do có tác động cơ cấu chuyến
động quay
- Mạch điều khiể
n phức tạp


Kết luận :


Qua sự phân tích trên thì ở mỗi hình thức ổn áp có những ưu điểm và
nhược điểm riêng , căn cứ vào yêu cầu của đồ án : “ Thiết kế bộ thực hành
nguồn ổn áp xoay chiều “ , từ ưu điểm của ổn áp hoạt động theo nguyên tắc
biến áp rất thích hợp cho đề tài này nên chúng em đã chọn hình thức ổn áp
hoạt đọng theo nguyên tắc biến áp làm cơ sở
để thiết kế “ Bộ thực hành
nguồn ổn áp “.

Đồ án tốt nghiệp

16



Chương II
:
THIẾT KẾ , TÍNH TOÁN MẠCH LỰC CỦA BỘ
THỰC HÀNH NGUỒN ỔN ÁP XOAY CHIỀU
LÀM VIỆC THEO NGUYÊN TẮC BIẾN ÁP
CÔNG SUẤT 1KVA



I/ Sơ đồ mạch lực và mối quan hệ giữa các biến áp thành
phần:

Như đã giới thiệu ở chương I , trên thực tế hiện nay có nhiều loại ổn
áp sử dụng các nguyên lý khác nhau . Việc lưa chọn kết hợp những nguyên
lý đó để tạo ra một sơ đồ mạch lực có thể đáp ứng được những yêu cầu về kỹ
thuật và kinh tế là một việc quan trọng. Mỗi loại ổn áp có những ưu và
nhược đ
iểm riêng nên khi lựa chọn phương án thiết kế mạch lực nhóm em đã
chọn hình thức ổn áp làm việc theo nguyên tắc biến áp , với ưu điểm dải

làm việc rộng, không méo dạng điện áp phù hợp với yêu cầu của “ bộ thực
hành ổn áp “ .
Qua quá trình nghiên cứu chúng em đã thiết kế sơ đồ mạch lực gồm :
- Một biến áp tự ngẫu
- M
ột biến áp ổn áp
- Một biến áp tín hiệu
Mạch lực của chúng em được xây dựng như sau:
Đồ án tốt nghiệp

17

S¬ cÊp
§SV
Uth
B.A tÝn hiÖu
Ulu¬Ý
B.A tô ngÉu
B.A æn ¸p
Uvμo
+12v
+Uu
-Uu
-12v
GND
GND
V«n kÕ V«n kÕ

Hình 2.1 : vẽ sơ đồ của mạch lực

1) Chức năng của các phần tử trong mạch :

• Máy biến áp ổn áp ( máy biến áp động lực ) : là máy biến áp tự
ngẫu có con trượt chổi than
• Chức năng : Biến áp ổn áp tạo ra điện áp ổn định 220V khi điện
áp vào thay đổi từ 160V đến 240V .

• Động cơ secvô ĐSV : ( động cơ 1 chiều kích từ nam châm
vĩnh cửu).Truyền động cho con trượt của máy biến áp ổn áp.

• Máy biến áp tự ngẫu có ch
ức năng giả làm U
lưới
thay đổi và
khảo sát dải điện áp có U
lưới
thay đổi ( khi chỉnh định )của bộ ổn áp .

• Máy biến áp tín hiệu có chức năng : lấy tín hiệu điện áp từ U
ra

của máy ổn áp tới mạch điều khiển .

2) Dải làm việc của ổn áp :
Đồ án tốt nghiệp

18

Dải làm việc của ổn áp rộng hay hẹp cũng quyết định đến chất
lượng của ổn áp , mặt khác cũng để phù hợp với điều kiện thực tế ở

Việt Nam nên quyết định chọn dải làm việc của ổn áp là từ 160V đến
240V.

• Khi lưới điện áp dao đông trong phạm vi 160V -> 217 là 160V
thì : Động cơ secvô tự động thay đổi kéo con trượt ch
ổi than giảm số
vòng dây sơ cấp tương ứng với điện áp vào để giữ cho U
ra
ổn định
xung quanh giá trị 220V

• Khi lưới điện áp dao động trong phạm vi 223V -> 240V thì :
Động cơ secvô tự động kéo con trượt chổi than tăng số vòng dây sơ
cấp tương ứng với điện áp vào , giữ cho điện áp ra ổn định xung
quanh giá trị 220V
Sai số cho phép là : ± 3V

Qua đó chúng ta thấy rằng điện áp ra qua ổn áp sẽ được ổn định ở
điện áp định mức là 220V khi
điện áp lưới dao động từ 160V đến 240V, với
sai số cho phép là +3V và -3V .


II/ Tính toán thiết kế máy biến áp thành phần:

Tìm hiểu về máy biến áp tự ngẫu :
Trong trường hợp điện áp sơ cấp và thứ cấp khác nhau không đáng kể
nghĩa là tỉ số biến áp nhỏ ,để được kinh tế hơn về mặt chế tạo và vận hành
người ta thường dùng máy biến áp tự ngẫu .

Giống như máy biến áp thường, máy biến áp tự ngẫu cũng có hai cuộn
Sơ cấp và thứ cấ
p . Hai cuộn này không chỉ liên hệ với nhau về từ mà còn
liên hệ với nhau về điện
+ Máy biến áp tự ngẫu tăng áp : n = U
vào
/ U
ra
< 1

+ Máy biến áp tự ngẫu hạ áp : n = U
vào
/U
ra
>1




Đồ án tốt nghiệp

19
1) Tính toán chế tạo biến áp tự ngẫu công suất 1KVA

• Công suất 1 KVA :

Từ đó ta tính được dòng định mức là :

I
đm

= S / U
đm


=> I
đm
= 1000 / 220

I
đm
= 4,55 (A)

Thông số thiết kế :

S = 1 KVA

I
đm
= 4,55 (A)

Quấn dây từ 0 -> 250 (V)
Để thừa 1/10 lõi không quấn dây


• Từ công thức : F = k
S


k : hệ số kinh nghiệm

• Tiết diện tác dụng của lõi sắt : ta chọn k = 1,3

F = 1,3
1000


=> F = 41,11 (cm
2
)

• Tiết diện thực của lõi sắt :

Chọn K
cl
= 0,9

K
thực
= K
cl
* 41,11

=> K
thực
= 0,9 * 41,11
Đồ án tốt nghiệp

20

K

thực
= 37 (cm
2
)


• Số vòng dây trên toàn bộ lõi sắt là :

W = 250 / 4,44 * f * K
thực
* B
T


=> W = 250 / 4,44 *50 *37 * 1,2

W = 250 / 1

W = 250 (vòng)

• Chọn mật độ dòng điện :

J = 4,55 A / mm
2


• Tiết diện dây quấn như sau :

S =
J

I


=> S =
55,4
55,4


Vậy S = 1 (mm
2
)

Đường kính dây quấn :

d =
Π
S*4
=
14,3
1*4


=> d = 1,13 (mm
2
)

Chọn dây dẫn biến áp tự ngẫu có tiết diện tròn , có thông số sau :

Đương kính ngoài : d = 1,4 ( vì trên bề mặt của dây quấn phải mài
đi 1 phần để điện áp ra chổi than. Nên chọn dây có đường kính = 1,4)

Đồ án tốt nghiệp

21

• Chu vi lõi xuyến :

Chọn hệ số chèn kín K
c
= 0,7

C =
7,0
*dW


W : Số vòng dây quấn

d : Đường kính dây quấn



=> C =
7,0
4,1*250
= 500 (mm)

Vì phải để lại 1/10 chu vi của lõi không quấn dây nên chu vi của lõi
cần phải có là :

C

T
=
C
C
+
10


=> C
T
=
500
10
500
+


C
T
= 550 (mm)

* Đường kính ngoài cuả lõi ;

D
n
= C
T
/
Π

=> D
n
= 550 / 3,14

D
n
= 175 (mm)



• Đường kính trong của lõi là :

Đồ án tốt nghiệp

22
D
tr
= C
tr
/
Π


Với C
tr
là chu vi của lõi được tính như sau :

Chọn hệ số xếp chồng K
XC

= 2,75

thì chu vi trong của lõi là :

C
tr
= C
T
/ 2,75

=> C
tr
= 550 / 2,75

Vậy C
tr
= 200 (mm)

Vậy đường kính trong của lõi là :

D
tr
= C
tr
/ 3,14

=> D
tr
= 200 / 3,14 (mm)

D
tr
=64 (mm)


• Chiều dầy của lõi sắt là :

A = D
n
- D
tr
/ 2

=> A = 56 (mm)

• Chiều cao của lõi sắt :

B = F / A

=> B = 41,11 / 5,6


B = 73,4 (mm) = 0,734 (dm)

Vậy lõi sắt sẽ có kích thước như hình vẽ :

Đồ án tốt nghiệp

23

q
dn
dtr



Hình 2.2


• Thể tích của toàn bộ lõi sắt :

V = (D
n
/ 2 )
2
*3,14 * B - (D
tr
/ 2 )
2
* 3,14 *B

V =
4
*14,3 B
* (D
n
2
-D
tr
2

)

=> V =
4
734,0*14,3
( 1,75
2
- 0,64
2
) = 1,53 (dm
3
)


• Trọng lượng toàn bộ lõi sắt :

Chọn m = 7,5 (kg)

=> M = 7,5 * 1,53 = 11,5 (kilogam)

• Dây quấn :

Giữa lõi sắt và dây quấn đặt 1 lớp cách điện dày 2mm
Đồ án tốt nghiệp

24

Ta có chu vi của lõi là :

C = 2 * ( A + B + 2*2 )

=> C = 2 * ( 56 + 73,4 + 4 )

C = 267 (mm)


• Chiều dài toàn bộ dây quấn là ;

L = C * W

=> L = 267 * 250

Vậy L = 66 (mm)

• Trọng lượng toàn bộ dây quấn là : chọn dây quấn emay

M = 66 * 55,9 => M = 3,689 (KG)










Bảng tóm tắt số liệu của biến áp tự ngẫu:

Dây quấn


Mạch từ
Loại
Dây

d W M

Loại
Tôn
A B D
tr
D
n
M
Đồ án tốt nghiệp

25
Tròn
emay
1,4
(mm)
250
(vòng)

3,689
(KG)
Silic
Quấn

tròn
56
(mm)

73,4
(mm)
64
(mm)
175
(mm)
11,5

(KG)




2) Thiết kế chế tạo máy biến áp lực :


Các thông số :

S =1 KVA

Quấn dây từ 0 đến 250 V

Để thừa 1/10 lõi không quấn dây

Phạm vi thay đổi điện áp lưới : 160V đến 240V

• Với U
1min
= 160 (V)

-> I
1
= S / U
1min


-> I
1
= 1000 / 160

-> I
1
= 6,25 (A)



• Với U
1max
= 240(V)

-> I
1

= S / U
1max


-> I
1
= 4,17 (A)

=> Chọn I
đm
= 6,25 (A)