quan may bien ap 1 pha 220v ha ap 3v,6v,12v

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện - Điện tử

Đồ án môn học

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUẤN LẠI MÁY BIẾN ÁP 1 PHA U 1=220V ,U2=
3V,6V,12V.
3.1 Tính toán và thiết kế bộ quấn dây cho máy biến áp 1 pha
3.1.1 Xác định công suất.
Công thức xác định công suất máy biến áp cơ nhỏ.
S2 = I2 x U2 = 12 x 1 = 12 (V/A)
Vậy công suất máy biến áp cần chế tạo. Sđm = I2 x U2
3.1.2 Số vòng của cuộn dây

V=4,44. 10-8.N.B.f.S

→

V
4,44.10 −8. f .S

N=

Trong đó
V: Điện áp đặt vào cuộn biến áp (V)
N: Số vòng cuộn dây của biến áp
B: Cảm ứng tư
f : Tần số của dòng điện sử dụng
S: Tiết diện của lõi thép (cm2)
3.1.3 Đường kính dây quấn
-

Đường kính dây sơ cấp

d1 =

4S1
π
Trang 1


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

2

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

- Đường kính dây thứ cấp
4S 2
π

d2 =
Trong đó:
S: Tiết diện dây
d : Đường kính dây

3.2.Phương pháp tính toán quấn lại máy biến áp 1 pha
3.2.1. Kiểm tra diện tích cửa sổ lõi thép
Scs = Kq . Sdq

Kq- Hệ số lấp đầy cửa sổ. Lấy 0,35.

Diện tích quy vuông của mỗi vòng dây quấn.Sd = d2
+Tiết diện dây quấn chiếm chỗ là:
Sba = Ssc + Stc =n1.d12 + n2.d22
- Tiết diện quy vuông của cuộn sơ cấp:

Ssc=n1. d12

n1: Số vòng dây quấn cuộn sơ cấp
d1: Đường kính dây sơ cấp
-Tiết diện quy vuông của cuộn thứ cấp: Stc = n2. d22
n2: Số vòng dây quấn cuộn thứ cấp
d2: Đường kính dây thứ cấp
+ Diện tích cửa sổ:

Scs = h .c

2

Trang 2


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

3

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

3.3. Tính chọn mạch từ:
Kích thước và chất lượng lõi thép quyết định việc truyền tải công suất tư bên
sơ cấp sang bên thứ cấp . Lõi càng lớn thì khả năng truyền đạt công suất càng lớn
và Lõi của máy biến áp thường được ghép bằng lá thép kỹ thuật điện dày tư 0,1-0,2
mm với máy biến áp âm tần và tư 0,35-0,5mm với máy biến áp điện lực ,thực tế
thường gọi loại thép noày là tôn silic (hàm lượng silic là 4%). Bề mặt của lá thép
phủ một lớp sỏi cách điện để chống dòng fucô. Lõi thép của máy biến điện lực
thường được chế tạo kiểu chữ nhật 2 cửa sổ (chữ E) .

Hình 3.1: Lõi thép máy biến áp Hình chữ E
Trong đó :
a : Độ rộng của bản
h : Chiều cao cửa sổ
b : Chiều dày xếp thép
a/2 : Độ rộng chữ I
c : Độ rộng của sổ
Tuy nhiên trong thực tế khó tìm được 1 bộ lõi thép thỏa mãn các chỉ tiêu này
mà thường chỉ đạt được 1 số chỉ tiêu độ rộng bản (a) gấp đôi đọ rộng chữ I (a/2)
với P= 12(w)
Ta có :Sci=1,2 .

P

=1,2 .√12

≈

4,16 cm2

Sci=ks.St
3

Trang 3


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

4

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

≤

ks 1 hệ số ép chặt lõi thép tư ( 0,7

÷

0,9 )

Đối với thép ferit: ks=1
Vì lõi thép ta chọn là lõi thép ferit do đó ks=1
→
→

Sci= St =a.b= 4,16 mặt

≠

b=3a

→

Sci=3a2

⇒

≈

a= 1,2 (cm)

h =2a =1,2 x 2 = 2,4 (cm) , b = 3a =3 x 1,2 = 3,6 (cm);
c =0,8a = 0,8 x 1,2 = 0,96 (cm)

Tuy nhiên trong thực tế ta ko tìm được 1 bộ lõi có các thông số như trên mà chỉ có
các thông số gần như trên là lõi thép E 4 nên ta có thể dùng lõi E 4 cho bộ máy biến
áp này.
Tư các thông số tính toán ta có hình dạng, kích thước của lõi thép:
L = 3.a+2.c = 3 x 1,2 + 2 x 0,96 = 5,52 (cm) là chiều rộng của lõi thép
t

h = h +2.a = 2,4 + 2 x 1,2 = 4,8 (cm) là chiều cao của lõi thép
(do ta sử dụng lõi chữ EI nên đường kích gông bằng đường kính trụ)
,

b

=

b
kt

== 3,79 (cm) là chiều dày thực tế của lõi thép đã kể đến cách điện

* Số lá thép cần thiết là:
Có b = 3,6 (cm) = 36 (mm) và một lá dày 0,6 (mm)
b
0,35

=> số lá thép =

=

102,86 (lá thép)

3.3.1 Tính toán số vòng dây

Muốn tính toán số vòng dây cho cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp
phải trải qua đại lượng trung gian là “số vòng /1 v ” là số vòng phải quấn cho một
vôn điên áp vào và một vôn điện áp ra .
Việc tính này theo công thức thực nghiệm

W=

N.B
S ci

W – số vòng trên 1 vôn điện áp

4

Trang 4


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

5

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

Sci – thiết diện có ích của lõi thép
N – hệ số lõi .N lấy tư 40 đến 60 tùy theo chất lượng lõi thép
B – cảm ứng tư
Kinh nghiệm cho thấy những lõi thép có chất lượng cao là lõi có là mỏng ,bẻ dễ gẫy
, khi cắt bằng kéo vết cắt bị xé rách theo nhiều hướng khác nhau chứ k theo ý định
của người cắt .Với lõi này chỉ cần lấy N=45 là biến áp có thể hoạt động tốt Với tôn
silic của Liên Xô –Trung Quốc và một số nước đông âu nên chọn N=50 Để điện áp
chạy không bị nóng ta thường chọn N lớn hơn một cấp do đó với (N=45) thì hệ số
cảm ứng tư B=1 nên
W = = 10,82 (vòng / 1v )
- Số vòng dây sơ cấp :
n1=U1.W= 220 x 10,82 = 2379 (vòng)
-Số vòng dây cuộn thứ cấp :
n2=(U2+10% x U2) x w
-Điện áp ra 3 (V)
n2’= (3 +10% x 3) x 10,82= 36 (vòng )
-Điện áp ra 6 (V)

n2’= (6 + 10% x 6) x 10,82= 71 (vòng )
-Điện áp ra 12 (V)
n2= (12+10% x 12) x 10,82 = 143 (vòng )
Sở dĩ phải cộng thêm 10%.U2 là phải cộng thêm lượng sụt áp của cuộn dây thứ cấp
khi có tải .

3.3.2. Tính chọn đường kính dây và loại dây
Đường kính dây cuộn sơ cấp phụ thuộc vào dòng điện sơ cấp còn đường kính
dây cuộn thứ cấp phụ thuộc vào dòng thứ cấp .
Ta có :
P1= 1,2.P2 = 1,2 x 12 = 14,4 (w)
P1= I1.U1

→

I1 = = 0,07 (A) dòng thứ cấp

Đầu ra 3V
5

Trang 5


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

6

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

I2 =

P2
U2

== 4,8(A)

Đầu ra 6V

I2 =

P2
U2

== 2,4(A)

Đầu ra 12 V :

I2 =

P2
U2

==1,2 (A)

Dòng điện sơ cấp
-Đường kính dây

d = 1,13

Với

∆I

I
∆I

mật độ dòng điện chạy trong dây dẫn lấy tư (2,5

Mật độ dong điện

∆I

÷

3,5 )A/mm2

được chọn phù hợp để phù hợp với điều kiện làm việc và

nhiệt độ của dây dẫn trong khoảng cho phép với công suất S= 150VA ta chọn

∆I

= 3 ( A/mm2 ) là phù hợp nhất
Biết dòng điện chạy qua cuộn dây rồi ta dễ dàng tìm được đường kính dây cỡ dây
của các cuộn dây như sau :

d1=1,13

I1

∆I

== 0,2 (mm)

-Đường kính cuộn dây thứ cấp :
-Điện áp ra 3 V

d2=1,13

I2
∆I

=1,13 = 1,3 (mm)

-Điện áp ra 6 V
6

Trang 6


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

7

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

I2
∆I

d2’=1,13

=1,13 = 0,9 (mm)

-Điện áp ra 12 V

d2=1,13

I2
∆I

=1,13 = 0,6 (mm)

3.4. Kiểm tra diện tích cửa sổ
- -Loại dây quấn cho máy biến áp cỡ nhỏ thường là dây Ê may
+ Tiết diện dây quấn chiếm chỗ là :
Sba=Ssc+Stc=n1.d12 + n2.d22 =2379 x 0,22 + 250 x 1,32 = 517,66(mm2)
-Tiết diện quy vuông của cuộn sơ cấp
Ssc=n1.d12= 2379 x 0,22 = 95,16 (mm2)
- Tiết diện quy vuông của cuộn dây thứ cấp
Stc= n2 .

d2

2

= 233,3 (mm ); với

d2

== 0,9(mm)

- Diện tích cửa sổ :
Scs= h.c= 0,96 x 2,4 = 2,304 (cm2) .
So sánh kết quả tính toán S với kết quả thực tế dây dẫn chiến chỗ S ba thì dây quấn
cs
vào được hết cửa sổ => diện tích cửa sổ mà ta chọn là đảm bảo
3.5. Tính toán khối lượng đồng và khối lượng thép
Tư hình dáng và các kích thước của lõi thép,số vòng và tiết diện của dâyquấn ta có
thể tính toán được khối lượng của thép và đồng.
3.3.1. Khối lượng thép:
t

T

Áp dụng công thức: G =St . l .

γt

−4

. 10

Trong đó:
2

St là diện tích trụ thép (cm )
ℓt = 4T + 2h + 1,5a = 4 x 3,6 + 2 x 2,4 + 1,5 x 1,2= 21 (cm)
γt = 7,8 kg/dm3 là khối lượng riêng của thép.

7

Trang 7


Trường ĐHSPKT Hưng Yên

8

Đồ án môn học

Khoa Điện - Điện tử

−3

T

G = 4,16 x 21 x 7,8 x 10 = 0,6 (Kg)
3.6. Kiểm tra,thử nghiệm sản phẩm tại phòng 205B1
- Đo thử cuộn sơ và thứ , kiểm tra chập chạm giữa các cuộn dây với nhau , giữa
các cuộn day với vỏ máy
- Kiểm tra độ cách điện giữa các cuộn dây và vỏ máy
+Thí nghiệm máy biến áp
-khi không có tải với nguồn:
U1= …….. (V)
Ta đo được: U2 =……….(V) và U2’ =……...(V)
-khi có tải với nguồn:
U1 =……..(V)
Ta đo được: U2=………(V) và U2’=………(V)
-Khi ngắn mạch với nguồn:

U1=……..(V)
Ta đo được U2=………(V) và U2’=………(V)

8

Trang 8