quy trình chế tạo máy biến áp 3 pha
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (621.79 KB, 27 trang )
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
I : GIỚI
1.2, PHẦN
Khái niệm
máyTHIỆU
biến áp.CHUNG VÈ MÁY BIẾN ÁP
1.1.
- MáyGiới
biếnthiệu
áp là chung.
một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ,
biến đổi một hệ thong dòng điện xoay chiều ở điện ảp này thành một hệ thong dòng
hệ thống
cung
cấp điện
để dẫn
điện thay
từ đường
điệnTrong
xoay chiều
ở điện
áp khác,
với tần
sổ không
đoi. dây tải điện đến hộ tiêu thụ thì
cần phải có đường dây tải điện. Nhưng một vấn đề đặt ra là hao tổn trên đường dây
nhưNhững
thế nào
chobiến
kinháptếdùng
và phù
hợphệnhất.
cách
giữa biến
nơi sản
xuất lực
điệnhay
và
máy
trong
thốngNeu
điệnkhoảng
lực gọi
là máy
áp điện
hộ
tiêu
thụ
lớn
thì
hao
tổn
trên
đường
dây
sẽ
tăng
lên
và
ngược
lại.
MBA công suất. Như vậy MBA làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng.
Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp tăng cao
Máy phát điện
thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây
nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ nhỏ xuống, đồng thời hao tổn năng
lượng trên đường dây sẽ giảm xuống. Vì thế muốn truyền tải công suất lớn Hộ
đi tiêu
xa ítthụ
tổn hao và tiết kiệm kim loại màu, trên đường dây người ta phải dung điện áp cao,
thường là 35 kv, 110 kv, 220 kv, 500 kv, ...Như vậy phải có thiết bị tăng điện áp ở
đầu đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường dùng điện áp thấp , từ 0,4 đến
0,6 kv, do đó tới đây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dung để tăng
điện áp ở đầu ra của máy phát điện tức là đầu đường dây dẫn điện và giảm điện áp
khi tới các hộ tiêu thụ tức là ở cuối đường dây dẫn điện gọi là các máy biến áp
(MBA).
Máy biến áp có hai cuộn dây gọi là máy biến áp hai dây quấn. Dây quấn nối với
nguồn để thu năng lượng vào gọi là dây quấn so cấp, dây quấn nối với tải để đưa
năng lượng ra gọi là dây quấn thứ cấp. Dây quấn có điện áp cao gọi là cuộn cao áp
(CA), dây quấn có điện áp thấp gọi là hạ áp (HA). Ở MBA ba cuộn dây ngoài dây sơ
cấp và thứ cấp còn cuộn trung áp (TA). MBA biến đổi dòng xoay chiều một pha gọi
là máy biến áp 1 pha, MBA biến đổi dòng xoay chiều 3 pha gọi là MBA 3 pha, MBA
ngâm trong dầu gọi là MBA dầu,...
1.3. Các đại lượng định mức
Các đại lượng định mức của MBA quy định điều kiện kỹ thuật của máy. Các đại
lượng này do nhà máy chế tạo quy định và thường ghi trên nhãn máy.
- Dung lượng hay công suất định mức (S dm) là công suất toàn phần( biểu kiến )
đưa ra ở dây quấn thứ cấp, tính bằng kilôvôn ampe (kVA) hay (VA).
- Điện áp dây so cấp định mức u J là điện áp cuộn sơ cấp ( kv hay V ).
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 2
1
u
lđm
u
2đm
,
đm
>
đm
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
- Điện áp dây thứ cấp định mức U 2 là điện áp thứ cấp không tải và điện áp đặt vào
dây quấn sơ cấp là định mức( kv hay V ).
- Dòng điện cuộn sơ cấp định mức I
Um
và cuộn thứ cấp 12dm ứng với công suất và
điện áp định mức ( kA hay A ).
Đối với MBA 1 pha : Ildm = -ệta- và I2đm = A®Đối với MBA 3 pha : I lđ =
2đm
^3Uldm
Vãu
Ở đây ta chỉ xét đến MBA 1 pha.
- Tần số định mức fđm tính bằng Hz. Thường các MBA điện lực có tần số công
nghiệp là 50 Hz.Ngoài ra còn một số các thông số khác như số pha m, sơ đồ và tổ nối
dây quấn, điện áp ngắn mạch u n% , chế độ làm việc ( dài hạn hay ngắn hạn ),
1.4.
Nguyên lý làm việc của MBA.
Xét sơ đồ nguyên lý của MBA như hình dưới là MBA một pha hai dây quấn:
Cuộn sơ cấp có wl vòng dây, cuộn thứ cấp có w2 vòng dây được quấn trên lõi
thép. Khi đặt một điện áp xoay chiều u, vào cuộn sơ cấp trong đó sẽ có dòng điện lị,
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 3
x
jị A ’ iệm
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
„ wwim 27Tfw2(Ị)ni .
,
E2 =
= 4,44fw2(|)m
trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông ộ móc vòng với dây quấn sơ và thứ cấp sinh ra sức
điệnLàđộng
e, trị
và hiệu
e 2. Dây
thứsđđ
cấpdây
sẽ quấn
sinh sơ
ra và
dòng
các giá
dụngquấn
của các
dây điện
quấn Ithứ.
2 đưa ra tải với điện áp là
các vậy
biểu năng
thức trên
ta thấy
cảmđiện
ứng trong
quấn
với từtừthông
Ư2.Từ
Nhu
luợng
của sđđ
dòng
xoay dây
chiều
đã chậm
đuợcpha
truyền
dây quấn sơ
,
71
,
sang dây quấn thứ.
sinh ra nó một góc — .Cũng từ các biêu thức trên ta có tỷ sô biên đôi của MBA nhu
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin, thì từ thông do nó sinh ra
Eq
w,
sau:
k = ——cũng là một
hàm=số
hình sin: (ị) = (ị)m.sincot
1
E2 W2
Do đó theo định luật cảm ứng điện từ s đ .đ cảm ứng trong các dây quấn sơ và thứ
Neu coi u, = E J và ư 2 = E 2 (điện áp rơi trên các dây quấn là không đáng kể) thì k
dòsincot
..
7Ĩ.
được xem nhưdò
là tỷ số điện
áp giữa dây quấn sơ .và thứ cấp : k = —-.
e, = —Wj.—— = -Wj.——------= -w1.w.ọm coscot = V2Ej sin(cot — —)
dt
dt
2
dò
e2 = -w2.— = -w2.
dt
dòm sincot
.
rr . . 7tN
-------= -w2.w.(ị)m.coscot = V2 sin(cot-—)
dt
2
Trong đó
E = ww,ệ
2rfw^
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 4
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
1.5. Các loại MBA chỉnh.
Theo công dụng MBA có thể gồm những loại chính sau đây:
Máy BA điện lực dùng để truyền tải, phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
MBA chuyên dụng dùng cho các lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn
MBA tự ngẫu biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn, dung để mở máy các
động cơ điện xoay chiều.
MBA đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các đồng hồ đo.
Máy BA thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao. MBA có rất nhiều, song
thực chất các hiện tượng xảy ra trong chúng đều giống nhau.
1.6. Cấu tao MBA
MBA bao gồm các bộ phận chính sau đây : lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
1.6.1. Lõi thép
Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn.Theo hình
dáng lõi thép ta chia ra làm các loại sau:
- Máy biến áp kiểu lôi hay kiểu trụ(Hình 1 - 3):Dây quấn bao quanh trụ thép.Loại
này hiện nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượng
nhỏ và trung bình.
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 5
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Hình l-3a:MBA kiểu lõi 1 pha
12
Hình l-3b: MBA kiểu lõi 3 pha
- Mảy biến áp kiểu bọc (Hình 1-4) /Mạch từ được phân nhánh ra hai bên và bọc
lấy một phần dây quấn. Loại này thường chỉ dùng trong một vài nghành chuyên môn
đặc biệt như máy biến áp dùng trong lò điện luyện kim hay máy biến áp một pha
công suất nhỏ trong kỹ thuật vô tuyến điện, truyền thanh..v.v
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 6
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn (80 -^100 MVA trên một
pha), điện áp thật cao (220^-400kVA), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho
việc vận chuyển trên đường, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được phân nhánh sang
hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ vùa kiểu bọc, gọi là máy biến
áp trụ - bọc ( Hình 1 - 5).
b)
“)
HÌnh 1 - 5:Máy biến áp kiểu trụ bọc : a) Một pha b) Ba pha
Lõi thép máy biến áp gồm có hai phần : phần trụ - kí hiệu chữ T và phần gông - kí
hiệu bằng chữ G. Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn; gông là phần lõi thép nối các
trụ lại với nhau thành mạch từ kín và không có dây quấn. Đối với máy biến áp kiểu
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 7
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
hao do dòng điện xoáy gây ra, lõi thép được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện dày
0,35 mm có phủ son cách điện trên bề mặt. Trụ và gông có thẻ ghép nối với nhau
bằng phương pháp ghép nối hoặc xen kẽ. Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng sau đó
dùng xà ép và bulon vít chặt lại. Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời
và các lớp lá thép được xếp xen kẽ với nhau lần lượt theo trình tự a , b như dưới
đây.Sau khi ghép, lõi thép cũng được vít chặt bằng xà ép và bulon. Phương pháp sau
tuy phức tạp nhưng giảm được tổn hao do dòng điện xoáy gây ra và rất bền về
phương diện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay đều dùng kiểu ghép này.
Hình 1- 6 : Ghép ròi lõi thép máy biến áp
Do dây quấn thường quấn hình tròn nên tiết diện ngang của trụ thép thường làm
thành hình bậc thang gần tròn. Gông từ vì không quấn dây nên để thuận tiện cho việc
chế tạo tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản : hình vuông, hình chữ thập
hoặc chữ T. Tuy nhiên, hiện nay hâu hết các máy biến áp điện lực, người ta hay dùng
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 8
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối với vỏ máy và vỏ máy được nối đất.
Đối với tôn silic nguội dị hướng, để từ thông luôn đi theo chiều cán là chiều có từ
dẫn lớn, lá thép được ghép từ các lá tôn có cắt chéo một góc nhất định, thí dụ như ở
hình 1-10. Cách ghép lõi thép bằng các lá tôn như trên hình 1-7 và 1-10 được sử
dụng khi chiều dài lá tôn trong khoảng từ 0,2 -ỉ- 0,35 mm. Khi chiều dài lá tôn nhỏ
hon 0,2 mm, người ta dùng công nghệ mạch từ quấn lá tôn vô định hình dày 0,1 mm.
Việc quấn các dải lá tôn có bề rộng khác nhau với những độ dày thích đáng vẫn cho
phép thực hiện mạch từ có tiết diện ngang có nhiều bậc nội tiếp trong vòng tròn. Khi
công suất nhỏ và trung bình số bậc từ 5 -ỉ- 9; còn với công suất lớn số bậc từ 10^13
(hình 1-11).
Hình 1-10
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 9
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng luợng vào
và truyền năng luợng ra. Kim loại làm dây quấn thuờng bằng đồng , cũng có thể bằng
nhôm nhưng không phổ biến. Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA, người ta chia
ra hai loại dây quấn chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
1.6.2.1.
Dây quẩn đồng tâm:
Ở dây quấn đồng tâm, tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA
thường quấn phía trong gần trụ thép còn dây quấn CA thường quấn phía ngoài bọc
lấy dây quấn HA (Hình 1 - 3). Với cách quấn này có thể giảm bớt được điều kiện
cách điện của dây quấn CA (kích thước rãnh dầu cách điện, vật liệu cách điện dây
quấn CA), bởi vì giữa dây quấn CA và trụ đã có cách điện bản thân của dây quấn
HA.
Hình 1-3
Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm :
- Dây quấn hình trụ:
Neu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn quấn thành nhiều lớp (Hình 1 - 12b). Neu
tiết diện lớn thì dùng dây dẹt và quấn thành hai lớp (Hình 1 - 12a). Dây quấn hình trụ
dây tròn thường làm dây quấn cao áp điện áp tới 35kV; dây quấn hình trụ , dẹt
thường làm dây quán hạ áp với điện áp từ 6kV trở xuống. Nói chung dây quấn hình
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 10
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
- Dây quẩn hình xoắn:
Gồm nhiều dây dẹt chập lại quấn theo đuờng xoắn ốc, giữa các vòng dây có rãnh
hở (Hình 1-13). Kiểu này thuờng dùng cho dây quấn hạ áp của các máy biến áp có
dung lượng trung bình và lớn.
- Dây quẩn xoắn ốc liên tục:
Làm bằng dây dẹt khác với dây quấn hình xoắn ở chỗ dây quấn này được quấn
thành những bánh dây phang cách nhau bằng những rãnh hở (Hình 1 - 14). Bằng
cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 11
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Dây quấn này chủ yếu dùng làm cuộn cao áp, điện áp 35kV trở lên và dung lượng
lớn.
Hình 1-14:Dây quấn xoáy ốc liên tục
1.6.2.2.
Dây quẩn xen kẽ
Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép (Hình 1-15).
Cần chú ý rằng để cách điện dễ dàng, các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn
hạ áp. Kiểu dây quấn này hay dùng cho các máy biến áp kỉểu bọc. Vì chế tạo và cách
điện khó khăn, kém vững chắc về cơ học nên các máy biến áp kiểu trụ hầu như không
dùng kiểu dây quấn xen kẽ.
mnnm:
II111 11 I ỉ I~rr
nmnnir
HA
CA
II I I I I I I I I I I
Hình 1 -15
1.6.3. Vỏ máy.
Vỏ máy gồm hai bộ phận : thùng và nắp thùng.
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 12
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
1.6.3.1. Thùng máy biến áp.
Thùng máy biến áp làm bằng thép thường là hình bầu dục. Lúc máy biến áp làm
việc, một phần năng lượng bị tiêu hao phát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây
quấn và các bộ phận khác, làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Do đó giữa máy biến
áp và môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ gọi là nhiệt độ chênh. Neu
nhiệt độ chênh đó quá mức quy định sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây sự
cố đối với máy biến áp. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành với tải liên tục trong
thời gian quy định (thường là 15 -ỉ- 20 năm) và không bị sự cố, phải tăng cường làm
lạnh máy biến áp trong thùng dầu, nhiệt truyền từ các bộ phận bên trong máy biến áp
sang dầu, rồi từ đó qua vách thùng và ra môi trường xung quanh. Lớp dầu sát vách
thùng sẽ chuyển động xuống phía dưới lại tiếp tục làm nguội một cách tuần hoàn các
bộ phận trong máy biến áp. Mặt khác, dầu máy biến áp còn làm nhiệm vụ tăng cường
cách điện.
Tuỳ theo dung lượng máy biến áp mà hình dáng và kết cấu thùng dầu có khác
nhau. Loại thùng đơn giản nhất là loại phang thường dùng cho các máy biến áp dung
lượng từ 30kVA trở xuống. Với các máy biến áp cỡ trung bình và lớn người ta hay
dùng loại thùng dầu có ống (Hình 1-16) hoặc loại thùng có bộ tản nhiệt (Hình 1 -17).
Ở những máy biến áp dung lượng đến lOOOOkVA, người ta dùng những bộ tản
nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm lạnh (Hình 1 - 18). Ở các máy biến áp
dùng trong trạm thuỷ điện, dầu được bơm qua hệ thống ống nước để tăng cường làm
lạnh.
Sinh viên thực hiện:
13
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang
Đồ An Mảy Điện
Lớp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Hình 1 - 1 7
____________________________Hình
____________________________
1
-18
Trang 14
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
1.6.3.2. Nắp thùng.
Nắp thùng dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như :
- Các sứ ra của dây quẩn CA và HA\ có nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn với vỏ
máy. Tuỳ theo điện áp của máy biến áp mà người ta dùng sứ cách điện thường hoặc
có dầu. Hình 1 - 19 vẽ một sứ ra 35kV có chứa dầu. Điện áp càng cao thì kích thước
và trọng lượng sứ ra càng lớn.
Hình 1- 19
- Bình giãn dầu:Lằ một thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp và nối với thùng
bằng một ống dẫn dầu. Để đảm bảo dầu trong thùng luôn đầy phải duy trì dầu ở một
mức nhất định. Dầu trong thùng máy biến áp thông qua bình dãn dầu giãn nở tự do.
Ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu để theo dõi mức dầu bên trong.
- ỏng bảo hiểm:Làm bằng thép thường là hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng,
một dầu bịt bằng một dĩa thuỷ tinh. Neu vì một lý do nào dó áp suất trong thủng tăng
Sinh viên thực hiện:
Trang 15
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
lên đột ngột đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị
hư hỏng. Ngoài ra trên nắp còn đặt một bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu
điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
PHÀN 2:GIỚI THIỆU VÈ MÁY BIẾN ÁP HÀN
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KÉ MÁY BIẾN ÁP HÀN CẢM ỨNG
2.1. Máy Biến Áp Hàn
về cấu tạo và nguyên lý làm việc thì máy biến áp hàn chính tương tự máy biến áp
thường nhưng giữa biến áp thường và máy biến áp hàn có điểm khác nhau cơ bản đó
là biến áp thường được chế tạo để làm việc ở chế độ liên tục còn biến áp hàn chỉ làm
việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nhưng phải thoả mãn được sự thay đổi đột ngột từ
trạng thái này sang trạng thái khác.Tham số quan trọng của máy biến áp hàn là dòng
điện mà không phải là điện áp như trong máy biến áp thường.
2.1.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của máy biến áp hàn
Máy biến áp hàn có các chỉ tiêu sau đây:
- Điện áp không tải u 20 của biến áp hàn phải cao hơn điện áp hàn(Ư h)
- Trong máy biến áp hàn phải có bộ phận có thể điều chỉnh được dòng điện hàn
cho phù hợp với từng loại que hàn , độ dày vật hàn và cách hàn.
- Trong máy biến áp hàn, dòng ngắn mạch thường lớn gấp 15 đến 20 lần dòng định
mức do đó làm nóng chảy nhanh que hàn và nguy hiểm cho máy biến áp và không
khống chế được dòng điện hàn. Do vậy trong biến áp hàn dòng điện ngắn mạch
không được quá lớn, nó chỉ được phép nằm trong giới hạn từ 1,3
1,5 dòng hàn.
- Điện áp của máy biến áp hàn phải biến đổi phù hợp linh hoạt.
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 16
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
2.2.2 Tỉnh toán và lựa chọn
- Khi điện áp thay đổi phụ thuộc vào vật hàn(vật liệu, điện trở...) thì dòng điện hàn
không được thay đổi quá nhiều( hầu như không đổi)
Các máy biến áp hàn đều có dòng điện hàn rất lớn để đảm bảo dòng hàn có thể hàn
nóng chảy kim loại (ví dụ máy biến áp hàn hồ quang có dòng hàn từ 80A đến
Máy biến áp hàn là một loại máy biến áp đặc biệt . Sau đây ta sẽ đi vào tính toán
và thiết kế máy biến áp hàn loại nhỏ.
2.1.2. Nguyên tắc hàn
Các kích thước cơ bản của lõi thép
- Nối đầu mát với vật cần hàn sau đó đưa đầu ra của biến áp với vật hàn để tạo
dòng ngắn mạch, khi có dòng ngắn mạch chạy qua chỗ tiếp xúc sẽ phát sinh nhiệt làm
nóng
vật cần
và chuẩn
hàn chúng
vớiE,
nhau.
Tachảy
sử dụng
lõihàn
thép
hìnhlạichữ
I với các thông số cơ bản như hình vẽ trên.
Trong
2.2.đó: Tỉnh toán và thiết kế.
a :cầu:
BềTính
rộngtoántrụvà giữa
lõi Máy
thép, biến áp hàn đầu dây dùng trong sửa chữa
Yêu
sửa chữa
máy điện với 2 đầu ra có dòng hàn la 1 OA và 20A.
c: Bề rộng cửa sổ lõi thép (c = — ).
2.2.1. Các thông số đã cho và lựa3a
chọn ban đầu
h : Chiều cao cửa sổ lõi thép (h = —).
- Điện áp đầu vào : ƯỊ = 220V
kích
thước
trên
mm hoặc
cm. là 10A và 20A.
-CácHai
đầu
dây ra
thứtính
cấptheo
có dòng
làm việc
-2 thứ 2cấp S2= 200VA.
-- Chọn
hiệutrụ
suất
máy
r| =A90%
và công2 suất đầu ra
Tiết diện
giữa
lõilàthép
t = a.b (mm ) = a.b.10 (cm ).
- Chọn điện áp không tải đầu ra
phía thứ cấp tương ứng với dòng 20A là 10V và
'
B.A,
l,2.a.b,10“2
a.b
điện áp không tải phía thứ cấp tương ứng với dòng 10 A là 20V
- SỐ vòng dây phía sơ cấp máy biến áp:
=U21 =20 V; I21 = 10A
u22Số= vòng
10 V dây
; I22 phía
= 20A
thứ cấp 10A:
Sinh
Sinh viên
viên thực
thực hiện:
hiện:
Trần
Trần Văn
Văn Quân
Quân -- Phạm
Phạm Tiến
Tiến Tạo
Tạo -- Nguyễn
Nguyễn Văn
Văn Quang
Quang
Trang 17
18
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
3750.20
_
ab
75000
ab
n22 n „ .u 0022
ab
ab
Công suất đầu ra của máy biến áp là s 2 = 200 VA
-
,,
Q
200
- Tỉ sô dòng điện qua dây quân thứ câp so với dòng điện qua dây quân sơ câp là:
hx _
TỊTỊỊ _ 0,9.220 _
I,
U21
20
-1-22 _ 9-UỊ _ 0,9.220 _ g
II
Ư22
10
- Tỉ Số tiết diện dây quấn thứ cấp so với tiết diện dây quấn sơ cấp là :
s, ri.u, , , n.d2 . . . .
, , , J ị \ /s , , Ậ
Từ — = ——- và do s = — (d: đuờng kính dây quân) nên ta có tỉ sô sau:
Si u2
d,
4
= .m-YỈ1- => d22 = VÍ9.8 .d| (mm)
ỵ u22
T1 = 11rl-Ĩ7L =>đ2t = v9Ĩ9 .d| (mm)
d,
]Ị U2I
Trong đó d21 và d22 lần lượt là đường kính dây trần phía thứ cấp tương ứng với
điện áp ra 20V và 10V.
X
20
- Đường kính2 dây quân sơ câp:
/4.1, Ị4.1,01 _ A _A_ . _ .
T _ T n.d, _
Từ
lị
=
J . — = >
d j
=
J—r
=
=0.507
(mm)
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 19
cs
22
4
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
- Đường kính dây quấn thứ cấp :
d22 = VĨ9^ .d, = ■\fl9fi .0,507 = 2,256 (mm)
d21 = V9^.d, =V^9.0,507 = 1,595 (mm)
- Đường kính dây tính cả lớp cách điện là:
dlcđ = dị + 0,05 = 0,557 (mm)
d2Icđ
=
d
21
+
0,05
=
1,645
(mm)
d
22cđ = d22 + 0,05 = 2,307 (mm)
- Quy chuẩn dây dẫn:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam ta lựa chọn các cỡ dây cho máy biến áp có bán trên thị
trường
như
sau:
Đối với dây d21cđ=1,645 (mm) do không có bán trên thị trường nên ta chập đôi 2
dây 1,2 (mm) lại, khi đó ta có : dtpcd = 1,2 mm => d21tp = 1,15 (mm)
d21cđ = (1,645-0.05)2 = 2,544 (mm2)
2d212 =2.1.152 =2,645 .Ta thấy độ chênh lệch không đáng kể nên có thể đảm
bảo tưong đối chuẩn dòng làm việc yêu cầu.
Diện tích quy vuông của dây quấn so cấp:
249562,5,
2x
ab
cđ
2
ab
216000 ,
ab
2x
Sinh viên thực hiện:
n
Trần1^22
Văn“ Quân
- Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
22d22cđ
Trang 20
5,11
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đô An Máy Điện
Lóp ĐK2
Diện tích cửa sổ cần thiết là :
Như vậy lõi thép chọn sao cho thoả mãn điều kiện: Scs > Scsmin
csmi]
__
3a2 ^ 1749843,75
b> 2333125
> -----------------
- Tính chọn lõi thép:
Chọn a = 36 mm thay vào phương trình trên ta được b = 50,007 mm
Với là thép dày 0,35mm ta chọn bề dày lõi thép là: b = 51.1mm tương đương với
146 là thép.
- Kích thước cơ bản của lõi thép
a
=3,6
(cm)
b = 5,11 (cm)
c = a/2 = 1,8 (cm)
h = 3a/2 = 5,4 (cm)
- Tính số vòng/vôn :
= 2,038 (vòng/vôn)
Số vòng dây sơ cấp : nj= 220.2,038 = 448,36 (vòng) « 448(vòng)
Số vòng dây thứ cấp :
n21 = 20.2,038 = 40,76 (vòng) « 41( vòng)
n22 = 10.2,038 = 20,38 (vòng) «20 (vòng)
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 21
1
4
4
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
n,=448 vòng
di3đ-0,55mm
ri2i=41 vòng
Ư!=220V
d^1=đ-1,2mm
Chập hai dây đường kính
Ư21-20V
ri22-20
vòng
d22cđ=2,5m
m
1)22=
10V
số liệu tính toán cho bộ dây quẩn
2.2.3. Tỉnh toán dòng điện ra sau khỉ lựa chọn lõi thép và bộ dây
quấn:
- Dòng điện phía
sơ cấp: IJ =
122
71.2,452.5
121
2.2.4.
Tỉnh toán số vòng dây quẩn 1 lóp và số lóp dây quấn
-
Chọn khuôn quấn dây làm bằng giấy cứng bề dầy khuôn quấn là 0,5(mm)
-
Be cao hiệu dụng của khuôn là : Hhd = h - 2.0,5 = 54 - 1=53 (mm)
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 22
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
SV1 = ^hd= 53.0,85 = 819 (vòng) = 82 (vòng)
dlcđ
0,55
- Số lớp dây quấn sơ cấp :
SLl=^-=— =5,46 (lớp)
SV1 82
Ta quấn 5 lóp 82 vòng và một lớp 448-5*82=38 vòng.
- Số vòng dây quấn 1 lóp thứ cấp và số lóp thứ cấp:
o\ĩ - ^hd-Kq 53.0,85 _ 10
SV22 = —7^—- =
^22cđ
*’
(
,
^
= 18.02 (vòng)
2,5
_
SV21---------------------------= 18,77=19(vòng)
Hhd.Kq_
53.0,85
2d21tp 2.1,2
SL2,= ^ = 2,15 (lớp)
Quấn 2 lớp 19 vòng và một lóp 3 vòng.
- Bề dầy cuộn dây quấn khi chọn lóp cách điện có bề dày 0,1 (mm)
e = SLi(dlcđ + ecd) + SL2i(d2|Cd + ecd) + SL22(d22cđ + ecđ)
Kldcs = — = —-— = 0,602 , Giá tri này thấp hơn khoảng cho phép, nếu công
c 18
dày khuôn quấn dây giá trị hệ số lấp đầy tính được có giá trị sau:
K]dcs = —————— = 0,63<1 nên thoả mãn yêu cầu.
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 23
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
2.2.5. Tỉnh toán khối lượng dây quẩn và kích thước của bộ dây.
- Bề dày cuộn sơ cấp :
ej = SLi(dlcđ +0,1) = 5.(0,55+0,1) = 3,25 (mm)
- Bề dày cuộn thứ cấp :
e21 = SL2i(d2Icđ+0,5) = 2.(2.1,2+0,1) = 5 (mm)
e 22= SL22(d22cđ + 0,5) = 2(2,5 + 0,1) = 5,2(mm)
Muốn uớc luợng khối lượng dây ta tiến hành tính toán dựa trên các giả thiết :Các
vòng dây quấn song song với các cạnh của khuôn quấn dây
Khối lượng dây quấn được lấy dư 15% để dự trù các phần dây quấn sử dụng thêm
nhưng không nằm trong phần tính toán và các đầu dây của đoạn ra dây của các đầu
phân áp. Trong hình dưới chúng ta trình bày sự phân bố các bộ dây quấn cần thực
hiện trong quá trình thi công (coi như đã hoàn chỉnh):
r—
a'=a+2ekhi
Các kích thước của bộ dây quẩn máy biến áp
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 24
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Trong đó:
a’ : Be rộng của cuộn dây khi có tính thêm bề dày của khuôn quấn dây
b’ : bề dày của cuộn dây khi tính cảbề dày khuôn quấn và hệ số ép chặt.
Ltbl
:
L
: Bề dày trung bình của 1 vòng dây quấn thứ cấp đối với áp ra 20 V
tb21
Bề
dày
trung
bình
của
1
vòng
dây
quấn
sơ
cấp
Ta có:
a’ = a+2.e kh = 36 + 2.0,5 = 37 (mm)
b’ = b/0,8+2.ekh = 64,87 «65 (mm)
- Be dài trung bình của một vòng dây sơ cấp (bộ dây sơ cấp nằm sát lõi thép)
Ltbl= 2.(a'+b') + 7T.e1 = 2.(37+65)+71.3,25 = 214,21(mm)
- Khi bộ dây có đuờng kính 1,2 (mm) tuơng ứng với dòng 10 A, áp 20 V bố trí ôm
bên ngoài bộ dây quấn sơ cấp ta có:
Ltb21 =2.(a’+b’)+7T.(2.e1 + e21) = 2.(37+65)+ 71.(2.3,25 + 5) = 240,128(mm)
- Bộ dây quấn thứ cấp có đuờng kính 2,5 mm nằm bên ngoài cùng tuơng ứng với
dòng 20A , áp 10 V, ta có:
Ltb22 = 2.(a’+b’)+7T.(2.e1 +2.e21 +e22) = 2.(37+65)+71.(2.3,25 + 2.5 + 5,2)
= 272,17 (mm)
- Tổng bề dài của dây quấn sơ cấp là :
=448.214,21 = 95966,08(mm)= 959,7 (dm)
- Tổng bề dài của dây quấn thứ cấp:
L21=N21.Ltb21 =41.240,128 = 9845,248 (mm)= 98,45 (dm)
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 25
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
- Khối lượng dây sơ cấp :
w,= 1,15.8,9.L,.—,1(T4 = 1,15.8,9.959,7.^-.lo-4 = 0,192(kg)
4
4
- Khối lượng dây thứ cấp
w21 = (2)1,15.8,9.98,45.^TL_.1()-4 =0,21(kg)
4
W22 = 1,15.8,9.54,43.K'2’45 10~4 = 0,2626(kg)
4
Tổng khối lượng toàn bộ dây quấn là :
w = w! +w21 + w22 = 0,192 + 0,21 + 0,2626 = 0,6646(kg)
2.3. Tiến hành quấn dây.
Sau khi lựa chọn được lõi thép, dây quấn và các thông số cần thiết ta tiến hành
quấn dây cho máy.
2.3.1. Chuẩn bị
- Bàn quấn
- Khuôn quấn
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 26
Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên
Khoa Điện - Điện Tử
Đồ An Máy Điện
Lóp ĐK2
2.3.3. Báo cáo và thử nghiệm.
Hình dáng bên ngoài của Mảy biến áp hàn
Sinh viên thực hiện:
Trần Văn Quân - Phạm Tiến Tạo - Nguyễn Văn Quang
Trang 27
