Tính toán, chế tạo máy biến áp 3 pha 380 220(v) công suất 1 (KVa)

Đồ án môn học

MỤC LỤC
Phần I Đại cương về Máy Biến Áp
1.1
Định nghĩa và công dụng của máy biến áp

………………………………………………

4
1.1.1 Định nghĩa …………………………….....................................................
4
1.1.2 và công dụng của máy biến áp ……………….……………………….......
5
1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp…………………….......... 5
1.2.1 Cấu tạo…………………………......……… …………………………….. 8
1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp ….. ………………………......……. 9
1.3
Các đại lượng định mức………………………………….……………….. 10
1.4
Các loại máy biến áp chính……………………………………………….. 10
1.5
Tổ nối dây máy biến áp bap ha…………………………………………… 11
1.5.1 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha…………………………… 12
1.5.2 Cách đấu dây trong máy biến áp ba pha…………………………………… 13
1.5.3 Các kiểu tổ nối dây của máy biến áp ba pha………………………………. 13
1.6 Mạch từ của máy biến áp……………………………………………………… 13
Phần II Các bước tính toán quấn lại máy biến áp cảm ứng ba pha công suất nhỏ
2.1
Công suất,dòng điện của máy biến áp……………………………………… 14
2.2

Tính toán lõi thép …………………………………………………………... 14
2.3
Tính toán dây quấn…………………………………………………………. 14
2.4
Tính toán cửa sổ máy biến áp………………….......................................... 15
2.5
Tính toán trọng lượng MBA……………………………………………….. 16
PHẦN III Tính toán chế tạo Máy Biến Áp ba pha công suất nhỏ
A.Tính Toán..........................................................................................................
17
3.1 Công suất,dòng điện định mức của máy biến áp……………………………… 17
3.2 Tiết diện sơ bộ của trụ…………………………………………………………. 18
3.3 Tính toán kích thước MBA……………………………………………………. 19
3.4 Tính toán dây quấn máy biến áp……………………………………………….. 19
3.5 Khối lượng máy biến áp……………………………………………………….. 22
B.Sơ đồ đấu nối Máy Biến Áp 3 pha………………………………………………. 24
C.tính toán, lựa chọn thiết bị bảo vệ ………………………………………………. 25

1


Đồ án môn học

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài : Tính toán, chế tạo máy biến áp 3 pha 380/220(V) Công suất 1 (KVa)

2


Đồ án môn học

∗ Nội dung hoàn thành:

1. Cấu tạo,nguyên lý làm việc của MBA 3 pha.
2.Hiện tượng từ hoá trong MBA.
3.Tính toán và chế tạo MBA 3pha với các yêu cầu:công suất S=1(KVA), U1=380(V)
U2=220(V),sơ đồ nối theo kiểu ziczăc.
4. Chạy thử,kiểm tra thông số kỹ thuật.
5.Quyển thuyết minh và bản vẽ thể hiện nội dung đề tài.

3


Đồ án môn học

PHẦN I:ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ CÔNG DỤNG MÁY BIẾN ÁP
1.1.1. Định Nghĩa
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh,làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ,biến
đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành 1 hệ thống dòng điện xoay
chiều ở điện áp khác với tần số không đổi.Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện
lực gọi là máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất.Như vậy máy biến áp làm
nhiệm vụ truyền tải năng lượng.

Hình 1.1 Kí hiệu máy biến áp
Đầu vào của máy biến áp đối với nguồn điện được gọi là sơ cấp.Còn đầu ra nối
với tải được gọi là thứ cấp.Các đại lượng,thông số trong máy biến áp gồm có:
+ Điện áp sơ cấp U1,dòng điện sơ cấp I1,công suất sơ cấp P1 và số vòng dây sơ cấp W1.
+ Điện áp thứ cấp U2,dòng điện thứ cấp I2,công suất thứ cấp P2,số vòng dây thứ cấp
W2.
Nếu điến áp thứ cấp U1 lớn hơn điện áp sơ cấp U2 (U1>U2) thì ta gọi đó là máy biến áp hạ

áp,còn ngược lại nếu U11.1.2. Công dụng của Máy Biến Áp
Máy biến áp có vai tró rất quan trọng trong hệ thống điện,dùng để truyền tải và
phân phối điện năng đến tải tiêu thụ.Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và
phân phối điện năng,ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như
nối với mạch chỉnh lưu,làm nguồn điện cung cấp cho lò điện,máy hàn,máy thử nghiệm.....
Máy biến áp là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống truyền tải và phân phối
điện năng. Điện năng từ từ máy phát đến nơi tiêu thụ thường phải biến đổi về điện áp
thành nhiều cấp,vì thế tổng công suất của các máy biến áp gấp 4 đến 5 lần tổng công suất
đặt của máy phát điện.Do đó ta luôn thấy ở mỗi đầu nguồn phát luôn có trạm biến áp làm
nhiệm vụ tăng áp,và trước tải tiêu thụ luôn có trạm biến áp để làm nhiệm vụ hạ áp.

Hình 1.2 Sơ đồ truyền tải điện năng
1.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

4


Đồ án môn học
1.2.1 Cấu tạo
Máy biến áp là thiết bị từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy
biến áp cơ bản gồm có 3 bộ phận:
+ Lõi thép.
+ Dây quấn.
+ Vỏ máy.

Hình 1.3 Máy biến áp 3 pha
a. Lõi thép
Gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép với nhau thành mạch vòng khép kín,giữa
các lá thép có sơn cách điện.Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung dây

để quấn. theo hình dáng thì người ta chia ra các loại lõi thép:
+Máy biến áp kiểu lõi (hay trụ) : Là loại Máy Biến Áp có dây quấn bao quanh trụ
thép, loại này ất thông dụng cho các Máy Biến Áp có công suất nhỏ hoặc trung bình.
Dây quấn bao quanh trụ lõi thép thường được dùng cho các máy biến áp dung
lượn nhỏ và trung bình.
+ Máy biến áp kiểu bọc
Mạch từ được phân ra 2 bên và bọc lấy 1 phần dây quấn.Loại này chỉ dùng trong một
số ngành chuyên môn đặc biệt như Máy Biến Áp dùng trong lò luyện kim hay Máy Biến
Áp 1 pha công suất nhỏ trong kỹ thuật vô tuyến điện,truyền thanh…..
Ngoài 2 kiểu máy biến áp trên thì còn có 1 kiểu máy biến áp khác,nó là trung gian
của 2 kiểu trên gọi là máy biến áp kiểu lõi trụ
Lõi thép của MBA gồm có 2 phần:
+ Phần trụ : kí hiệu là chữ T
+ Phần gông :kí hiệu là chữ G

5


Đồ án môn học
Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn còn gông là phần lõi thép nối các trụ lại với
nhau thành mạch từ kín và không có dây quấn.
Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ
thuật điện (dày từ 0,35 ÷ 0,5 mm) có phủ sơn cách điện lên bề mặt.
Trụ và gông có thể ghép với nhau bằng phương pháp ghép nối hoặc ghép xen kẽ sau
đó dùng xà ép và bu lông vít chặt lại.
Vì lí do an toàn nên toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy.
b. dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp,làm nhệm vụ nhận năng lượng
vào và truyền năng lượng ra.
Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng cũng có thể làm bằng nhôm nhưng

không phổ biến.
Có 2 loại dây quấn :dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp.
- Dây quấn nhận năng lượng từ lưới điện gọi là dây quấn sơ cấp.
- Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây thứ cấp.
Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn dây quấn máy biến áp thành dây
quấn cao áp (CA) và dây quấn hạ áp(HA)
Xét về cấu tạo thì dây quấn được chia thành 2 loại:dây quấn đồng tâm và dây quấn
xen kẽ:
+ Dây quấn xen kẽ: là loại có dây quấn cao áp và hạ áp đều được phân thành
nhiều bánh dây.Các bánh dây cao và hạ áp đặt xen kẽ nhau theo nhiều trục. Bánh dây đặt
gần xà thường là hạ áp.

Hình 1.4 Dây quấn xen kẽ
+ Dây quấn đồng tâm : Có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm.Có dây
quấn cao áp và dây quấn hạ áp có chung 1 trục và cùng chiều cao. Để giảm cách điện dây

6


Đồ án môn học
quấn quấn cao áp thường đặt xa trụ.Dây quấn cao áp được phân thành nhiều bánh dây(gọi
là galet) còn dây quấn hạ áp thường chỉ có 1 bánh dây.
Những kiểu dây quấn đồng tâm:
+ Dây quấn hình trụ
+ Dây quấn hình xoắn
c. Vỏ máy
Bao gồm thùng và nắp thùng
+ Thùng MBA làm bằng thép,tuỳ theo dung lượng của máy biến áp mà hình dáng
và kết cấu thùng khác nhau.Lúc máy biến áp làm việc một phần năng lượng bị tiêu hao
thoát ra khỏi dưới dạng nhiệt đốt nóng trong lõi thép,dây quấn và các bộ phận khác làm

cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành liên tục với tải
định mức trong thời gian quy định và không bị sự cố phải tăng cường làm lạnh bằng cách
ngâm máy biến áp trong thùng dầu. Đối với máy biến áp dung lượng lớn để làm giảm
kích thước của máy và tăng cường làm mát người ta dùng bộ thùng dầu có ống hoặc
thùng dầu có bộ tản nhiệt.Những máy biến áp có dung lượng trên 1000(kVA) người ta
dùng thêm bộ tản nhiệt có thêm quạt gió để làm lạnh.
+ Nắp thùng: Dùng để đậy thùng và dùng để đặt chi tiết như:
• Các sứ ra của dây quấn CA và HA
• Ống bảo hiểm
Ngoài ra trên nắp còn đặt bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnh
điện áp của dây quấn CA.

1.2.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

Gọi W1 là số vòng dây của cuộn dây sơ cấp
W2 là số vòng dây của cuộn thứ cấp

7


Đồ án môn học
Khi đặt 1 điện áp xoay chiều vào dây sơ cấp sẽ có dòng I1,trong lõi thép sinh ra từ
thông φ móc vòng với cả 2 cuộn dây cuốn sơ cấp và thứ cấp cảm ứng ra các sức điện
động e1 và e2.Dây quấn thứ cấp có sức điện động sinh ra dòng điện I2 đưa ra tải và điện áp
U2. Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ cấp
sang dây quấn thứ cấp.
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra
cũng là một hàm số hình sin:
φ = φ m . sin ωt
Do đó theo định luật cảm ứng điện từ,sức điện động trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp

là:
dφ m . sin ωt
dφ
dt
e1=-w1. dt =-w1
= -w1 ω.φ m cos ωt

=
dφ m . sin ωt
dφ
dt
e2=-w2 dt =-w2

2 E1 . sin(ωt −

π
)
2 (1.1)

= -w2. ωφ m . cos ωt
π
ωt − )
2 (1.2)
= 2 .E2.sin(

Với
ω.w1 .φ m 2π . f .ϕ m .ω1
2 =
2
E1=

=4,44f. ω1 .φ m
ω.w2 .φ m 2π . f .ϕ m .ω 2
2 =
2
E2=
=4,44f. ω 2 .φ m

(1.3)

(1.4)
Với E1,E2 là các giá trị hiệu dụng của các sức điện động của dây quấn sơ cấp và
thứ cấp
Các biểu thức (1.1)và (1.2) cho thấy sức điện động trong dây quấn chậm pha với
π
từ thông sinh ra nó một góc 2 .
Dựa vào biểu thức (1.3) và (1.4) người ta định nghĩa tỷ số máy biến áp như sau:
E1 w1
k= E 2 = w2

Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1 ≈ E1,U2 ≈ E2 do đó k
được xem như tỷ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

8


Đồ án môn học

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 chế tạo máy quy
định và thường ghi trên nhãn MBA.
1.3.1. Dung lượng hay công suất định mức Sdm :
Là công suất toàn phần (hay công suất biểu kiến) đưa ra ở dây quấn thứ cấp (với đơn vị
là KVA hay VA).
1.3.2 .Điện áp dây sơ cấp định mức U1dm:
Là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng KV hay V.Nếu dây quấn sơ cấp có các
đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.
1.3.3.Điện áp dây thứ cấp định mức U2dm:
Là điện áp của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây
quấn sơ cấp là định mức tính bằng KV hay V.
1.3.4. Dòng điện dây định mức của cuộn sơ cấp I1dm và thứ cấp I2dm:
Đây là những dòng điện của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện
áp định mức, được tính bằng Ampe(A) hay kiloAmpe(KA).
Ở MBA 1 pha:
E1 U 1
K= E 2 = U 2

S dm
= U 1dm

I1dm

I2dm

S dm
= U 2 dm

Ở MBA 3 pha:

S dm

I1dm= 3.U 1dm

S dm

I2dm= 3U 2 dm

1.3.5 Tần số định mức fdm
Đối với MBA thì tần số thường là 50 Hz (đơn vị tính bằng Hz)
1.4 CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP CHÍNH
Theo công dụng,máy biến áp có thể gồm những loại chính sau:
1. Máy biến áp điện lực
Dùng để dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
2. Máy biến áp chuyên dùng
Dùng cho các lò luyện kim,cho các thiết bị chỉnh lưu,máy biến áp hàn điện...

9


Đồ án môn học
3. Máy biến áp tự ngẫu
Là máy biến áp biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn,dùng để mở máy các động
cơ điện xoay chiều.
4. Máy biến áp đo lường
Là máy biến áp dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo.
5. Máy biến áp thí nghiệm
Là máy biến áp dùng để thí nghiệm các điện áp cao

1.5

TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Để máy biến áp ba pha làm việc được các dây quấn sơ cấp hoặc thứ cấp phải được
nối với nhau theo 1 qui luật nhất định.Ngoài ra,sự phối hợp kiểu nối dây quấn sơ cấpvớ
kiểu nối dây quấn thứ cấp cũng hình thành các tổ nối dây quấn khác nhau.
Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp và
dây thứ cấp.Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và thứ cấp của
máy biến áp.Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yêu tố sau:
- Chiều quấn dây.
- Cách ký hiệu đầu dây.
- Kiểu đấu dây quấn sơ cấp và thứ cấp

1.5.1 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha

10


Đồ án môn học

Hình 1.5.1Cách ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp
Một cuộn dây luôn có 2 đầu :một đầu dây gọi là đầu đầu còn đầu còn lại gọi là đầu
cuối Đối với máy biến áp 1 pha thì không cần quy định đầu của dây(đầu đầu và đầu cuối
chọn tuỳ ý) còn đối với máy biến áp ba pha thì việc xác định đầu đầu và đầu cuối rất quan
trọng theo một chiều nhất định (hìn a) nếu không điện áp ra sẽ không đối xứng (hình b)
Để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu người ta thường đánh dấu các đầu
tận cùng lên sơ đồ ký hiệu dây quấn của máy biến áp với quy ước sau:

Hình 1.5.2 Ký hiệu các đầu dây trong máy biến áp ba pha

1.5.2 Cách đấu dây trong máy biến áp ba pha

11


Đồ án môn học
Dây quấn của máy biến áp có thể đấu hình sao (Y) hay hình tam giác ( ∆ ).Đấu sao
thì 3 đầu X,Y,Z chụm lại với nhau,còn 3 đầu A,B,C để tự do.Nếu đấu sao có trung tính thì
ký hiệu là Y0 hay Yn

Hình 1.5.3 a. Đấu sao

b .Đấu tam giác

Đấu tam giác thì đầu đầu của pha này chụm với đầu cuối của pha kia từng đôi
một.Nếu đấu sao mà có thêm dây trung tính thì được ký hiệu chữ Y0 Dây quấn Y0 thường
được áp dụng với máy biến áp cung cấp cho tải hỗn hợp vừa dùng điện áp dây phục vụ
cho công nghiệp vừa dùng điện áp pha phục vụ cho dân dụng
Người ta dùng phân số để biểu thị cách đấu dây trong máy biến áp ba pha.Chẳng
∆

hạn,một máy biến áp được ghi Y thì có nghĩa là dây quấn cao áp được đấu theo kiểu
tam giác còn dây quấn hạ áp đấu theo kiểu sao.
Ngoài 2 kiểu đấu dây chủ yếu trên,dây quấn máy biến áp cũng có thể đấu theo
kiểu zic-zăc.Lúc đó mỗi pha dây quấn gồm 2 nửa cuộn dây ở trên 2 trụ khác nhau nối nối
tiếp và mắc ngược nhau.Nhưng kiểu đấu dây này ít được dùng vì tốn nhiều dây đồng hơn
và chỉ dùng trong các máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu hoặc trong máy biến
áp đo lường để hiệu chỉnh sai số và góc lệch pha.

Hình 1.5.4 Cách đấu zic-zăc cho dây quấn máy biến áp 3 pha

1.5.3 Các kiểu tổ nối dây của máy biến áp ba pha

12


Đồ án môn học
Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp
với kiểu đấu dây thứ cấp.nó biểu thị góc lẹch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và
thứ cấp của máy biến áp.Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Chiều quấn dây
- Cách ký hiệu đầu dây
- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp
Ở máy biến áp 3 pha còn do cách đấu day quấn hình Y hay ∆ với những thứ tự
khác nhau mà góc lệch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và thứ cấp có thể là
30o,60o,90o,........,360o
Trong thực tế để thuận tiện hơn thì người ta không dùng "đợ" để chỉ góc lệch pha
đó mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị và gọi tên tổ nối dây của máy biến
áp.Theo cách này thì người ta qui ước kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động của dây sơ
cấp,kim ngắn của nó chỉ sức điện động dây thứ cấp.Như vậy thì trong máy biến áp sẽ có
12 tổ nối dâ
1.6 Mạch từ của máy biến áp
1. Máy biến áp 1 pha
+ Mạch từ kiểu lõi
+ Mạch từ kiểu bọc
2. Máy biến áp ba pha
Dựa vào sự không liên quan hay có liên quan của các mạch từ giũa các pha người
ta chia ra :Máy biến áp có mạch từ riêng và máy biến áp có hệ thống mạch từ chung.
Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lập
với nhau như ở trường hợp máy biến áp ba pha ghép từ 3 máy biến áp 1 pha gọi tắt là tổ

máy biến áp ba pha

Hình 1.6.1 Tổ Máy biến áp 3 pha

13


Đồ án môn học
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG
BA PHA CÔNG SUẤT NHỎ
Để tính toán các số liệu cho một máy biến áp ta thực hiện các bước sau:
- Tính toán công suất máy biến áp .
- Tính tiết diện lõi sắt để tính tiết diện của các cuộn dây.
- Tính số lá sắt cần dùng.
- Tính số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
- Tính tiết diện và đường kính dây.
- Tính khoảng trống của khung máy biến áp để chứa các cuộn dây (cửa sổ máy
biến áp)
-Tính trọng lượng dây và lõi thép
∗ NHỮNG ĐẠI LƯỢNG CẦN TÍNH
2.1 CÔNG SUẤT,DÒNG ĐIỆN ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP
Bao gồm công suất định mức 1 trụ S1
Công suất định mức 1 pha Sf
Dòng điện định mức phía sơ cấp I1 và phía thứ cấp I2 của máy biến áp.
U d1
∗ Chú ý: khi nối Y hoặc zic-zăc thì :If1=Id1

Uf1= 3
Ud2

If2=Id2
Uf2= 3
2.2 TIẾT DIỆN LÕI THÉP CỦA MÁY BIẾN ÁP
Bao gồm tiết diện đo Sd và tiết diện thực của lõi thép ST(tiết diện có kể đến cách
điện)
2.3 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
∗ Số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp:
Từ công thức E=U-0,5 ∆ U = 4,44BtSTwf.10-8
E
.10 8
4
,
44
B
S
f
⇒ w=
t T

(w số vòng dây quấn)

∆u %.U 1
Với ∆ U= 100

14


Đồ án môn học
∗ Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp:

- Tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp được tính theo dòng điện và mật độ
dòng điện cho phép.Nếu tiết diện cây lớn hơn 10mm2 thì ta nên chọn loại dây có tiết diện
hình chữ nhật.
- Tiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với dòng điện chạy trong
dây dẫn và tỷ lệ nghịch với mật độ dòng điện cho phép
- Mật độ dòng điện cho phép (D) là số Ampe/mm2 dây dẫn khi máy biến áp làm
việc liên tục ma không gây phát nóng gây nguy hiểm làm hỏng dây dẫn.
Mật độ dòng điện được biết theo bảng thông số sau:
Công suất tiêu thụ (VA) Mật độ dòng điện D(A/mm2)
Dòng liên tục
Dòng gián đoạn
0-50
4
4
51-100
3,5
4
101-200
3
3,5
201-500
3
3,5
501-1000
3
3,5
1001-1500
2,5
3
1501-2000

2,5
3
2001-3000
2
2,5
I
Với tiết diện dây dẫn được tính: s= D

2.4 TÍNH TOÁN CỬA SỔ MÁY BIẾN ÁP
Khi cửa sổ có chiều cao quá lớn sẽ làm tăng dòng từ hoá,tăng trọng lượng của lõi
thép.Nhưng chiều cao quá bé sẽ làm tăng nhiệt độ dây quấn và tăng trọng lượng dây.Ta
có tỷ số tương ứng giữa chiều cao va chiều rộng cửa sổ thích hợp là:
h
k= r =2,5-3

2.5.TÍNH TOÁN TRỌNG LƯỢNG DÂY VÀ LÕI THÉP
a.Trọng lượng dây quấn:
Khối lượng dây đồng:
mCu=VCu.MCu(kg)
Với VCu thể tích khối đồng được tính:
VCu=SCu.l

15


Đồ án môn học
Trong đó SCu tiết diện dây(dm2),l chiều dài dây quấn của cuộn dây(dm)(l được tính
lấy chu vi trungbình mỗi vòng dây nhân với số vòng dây).Chiều dài trung bình được tính
Dngoai + DTrong
2

như sau:ltb=n. π .Dtb (Dtb =
: đường kính trung bình mỗi vòng dây)
MCu trọng lượng riêng của đồng
b.Trọng lượng lõi thép:
Trọng lượng lõi thép được tính theo công thức:
MFe=VFe.mFe

Với VFe thể tích lõi thép(VFeT+VFeG)
mFe trọng lượng riêng của sắt

16


Đồ án môn học
PHẦN III : TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG BA PHA
CÔNG SUẤT NHỎ
A.TÍNH TOÁN
Với các số liệu cho trước:
U1dm=380(V)
U2dm=78(V)
Sdm=1(KVA),tần số f=50(Hz)
3.1 Công suất,dòng điện định mức của máy biến áp
1.Công suất định mức 1 pha của máy biến áp:
S dm
1000
Sf = 3 = 3 = 333,333(VA)

2.công suất định mức trên 1 trụ của máy biến áp:
S dm
1000

S1 = 3 = 3 = 333,333(VA)

3.Dòng điện định mức của máy biến áp:
S dm
∗ Sơ cấp:
∗ Thứ cấp:

I1= 3.U 1

1000
3.380 =1,519 (A)

S
1000
3
.
U
dm = 3.78 =4,273 (A)
I2=

Khi nối theo kiểu zic-zăc thì:
U d1

Ở cuộn sơ cấp:

If 1 =Id 1 =1,519

Uf 1 = 3
Ud2

Ở cuộn thứ cấp:

If 2 =Id 2 =4,273

Uf 2 = 3

17


Đồ án môn học

3.2 Tiết diện sơ bộ của trụ

a

c h

b

Kích thước lõi thép:
- Tiết diện thực của lõi thép
ST=1,2. S1 =1,2. 333.33 =21,9 (Cm2)
Với S1 là công suất định mức 1 trụ của máy biến áp.
- Tiết diện có kể đến cách điện:
S T 21.9
S'T= k t = 0.9 =24,333 (Cm2)

Trong đó

k = 0,9

nếu bề dầy lá thép bằng 0,35 mm
k = 0,93
nếu bề dầy lá thép bằng 0,5 mm
k = 0,8 – 0,85 nếu các lá thép bị han rỉ, lồi lõm

Cạnh a được tính theo công thức:

18


Đồ án môn học
a = S'T
3.3 Tính toán kích thước MBA
Ta chọn lá thép kĩ thuật với bề dầy tiêu chuẩn là (0.35mm),chiều rộng mỗi trụ là
a=

S'T

= 24.333 = 4,93 (Cm)

+ Gọi chiều rộng trụ là

a

(Cm)

+ Bề dầy trụ là

b (b=1.2a) (Cm)

+ Chiều rộng cửa sổ là

c (c=a)

(Cm)

+ Chiều cao cửa sổ là
h (h=3a) (Cm)
- Vậy b =1,2a=1,2.4,93 = 5,916 (Cm) ≈ 5,92(Cm)
c = a = 4,93 (Cm)
h = 3.4,93 = 14,79 (Cm)
b
59,16
Vậy số lá thép cần dùng là : n= 0,35 = 0,35 =169,02 (lá) ≈ 169 (lá)

Với b = 59,16 (mm) tổng bề dầy các lá thép
chiều dầy mỗi lá thép là 0,35 mm
3.4 Tính toán dây quấn máy biến áp
∗ Số vòng dây ở các cuộn sơ cấp và thứ ấp của máy biến áp
Điện áp trên 1 vòng dây:
Có UV=4,44.f.Bt.ST.10-4
Với Bt: cường độ từ cảm trong trụ (Bt=1,2(T))
ST : Tiết diện 1 trụ của máy biến áp
⇒ UV= 4,44.50.1,2.21,9.10-4 =0,58 (V/vòng)
Vậy số vòng dây trên mỗi vôn:
1
n= 0,58 =1,72 (vòng/vôn)

Do đó số vòng dây phía sơ cấp mỗi pha là:
N1=1,72.380=654 (vòng)

Số vòng dây phía thứ cấp mỗi pha là:
n2 = 1,05.1,72.78=140 (vòng)
∗ Tiết diện dây quấn máy biến áp

19


Đồ án môn học
+ Dây sơ cấp :
I 1 1,519
s1= D = 3 =0,506(mm2)

Với D là mật độ dòng điện.Ta lấy D= 3( Máy biến áp làm việc ở chế độ liên tục)
2
4.0,5 2
4.s1
π =0.57(mm)
Ta có đường kính dây d1= π =

+ Dây thứ cấp:
tương tự cũng có:
I 2 4,273
s2= D = 3 =1,424 (mm2) ⇒

2
4.1,424 2
4.s 2
π
d2= π =
=1,607(mm)

Số vòng dây trên 1 lớp:
Sơ cấp:
H hd
.k q
V= d 1cd

Với Hhq=h-2.1,5=147,9 - 3= 144,3 (mm)
144,3
.0,92 =
⇒ V= 0,6
221,26 (vòng/lớp) ≈ 221(Vòng /lớp)

*Số lớp dây quấn
+ Sơ cấp:
n1 654
n*= V = 221 ≈ 3(lớp)

+ thứ cấp:
n 2 140
n**= V = 221 ≈ 1 (lớp)

20


Đồ án môn học

- Xác định khối lượng dây quấn:
a’ = a+2.ekh

Ltb2 Ltb1

e1

e2

b’=b+2.ekh

- Bề dầy cuộn sơ cấp,với cách điện dầy dcd=0,1 (mm)
e1=n*(d1+ dcd)=5.(0,57+0,1)=3,35(mm)
- Bề dầy cuộn thứ cấp :
e2=n**.(d2+dcd)=1.(1,607+0,1)=1,707(mm)
- chiều dài trung bình của cuộn dây:
+Dây sơ cấp:
ltb1=2.(a'+b')+ π .e1
Với a'=a+2dkh= 49,3+2.1 = 51,3 (mm)
⇒ ltb1= 2.( 51,3 +44)+3,14.2,8 = 199,392 (mm)
+ Dây thứ cấp:
ltb2=2.(a'+b')+ π (2e1+e2)
Với b'=b+2dkh= 59,16 +2.1= 61,16 (mm)
⇒ ltb2=2.(37+61,16) + 3,14.(2.2,8+5,5)=231,174 (mm)
- Tổng bề dài bộ dây cuốn quấn sơ cấp và thứ cấp:
+ Dây sơ cấp:
L1=(số sợi chập)N1.Ltb1=1.537. 199,392 = 107073,504(mm) =1070,7(dm)
+ Dây thứ cấp:
L2=(số sợi chập)N2.Ltb2=1.(115+131). 199,392 = 49050,432(mm)
= 490,5(dm)

21

Đồ án môn học
- Khối lượng bộ dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
+ Dây sơ cấp:
3,14.0,57 2
π .d1 2
4
Msc= (1,1 → 1,2).(8,9)L1 4 .10-40=(1,1 → 1,2).8,9. 1070,7.
.10-4

= (0,267 ÷ 0,292)kg
Với Khối lượng riêng của đồng là DCu=8,9 kg/dm2
L1 chiều dài dây sơ cấp.
d1 đường kính dây sơ cấp.
⇒ Khối lượng dây đồng ở cuộn sơ cấp trong MBA 3 pha là:
3.(0,267 ÷ 0,292) = (0,8 → 0,876)(kg)
+ Dây thứ cấp:
π .d 2 2
Mtc= (1,1 ÷ 1,2 ) . ( 8,9 kg/dm3) L2 ( 4 ).10-4 (kg)A
3,14.1,607 2
4
= (1,1 ÷ 1,2 ). 8,9. 490,5 .(
).10-4
= (0,97 ÷ 1,062) kg

L2 chiều dài dây thứ cấp.
d2 đường kính dây thứ cấp.
Vậy khối lượng cuộn dây thứ cấp ở 3 pha là:
3(0,97 ÷ 1,062) = (2,91 ÷ 3,186)(kg)
Vậy tổng khối lượng của dây cuốn thứ cấp và sơ cấp để cuả MBA ba pha là :

(0,8 → 0,876)kg + (2,91 ÷ 3,186) kg = (3,71 ÷ 4,186 ) (kg).
3.5 Tính toán khối lượng của máy biến áp
* Tính toán Lõi thép:
- Diện tích cửa sổ
scs=c.h= 4,93.14,79=72,9147 (Cm2)=7291,47(mm2)
- diện tích cửa sổ bị chiếm chỗ:
3.( n1. s1 + n2 .s 2 ) 3.(654.0,506 + 140.1,424)
kd
0,3
scc=
=
= 5302,84 (mm2)

Với n1,n2 là số vòng dây sơ cấp,thứ cấp.
S1,s2 tiết diện dây sơ cấp,thứ cấp.
kd hệ số lấp đầy cửa sổ với cuộn dây tráng đồng cách điện thì ta lấy k d=0,3.
Dk: scs>scc (Thoả mãn đk )

22


Đồ án môn học

*Khối lượng lõi thép
T

ad c
h
2
Ta có tiết diện lõi thép ST=21,9 (Cm )

T là khoảng cách trung bình giữa 2 trụ gần nhau:
a
a 4,93
4,93
T= 2 + c + 2 = 2 + 4,93 + 2 = 9,86 (Cm)

+ltb là chiều dài trung bình lõi thép
ltb=4T + 3h +1,5a = 4. 9,86 +3.14,79+1,5.4,93 = 91,205 (Cm)
⇒ Khối lượng lõi thép là:
G = St.ltb.Dt.10-3 = 21,9. 91,205.7,8.10-3 = 15,6(Kg)
Vậy tổng khối lượng của máy biến áp:
15,6+(3,56 ÷ 3,897) = (19,61 ÷ 19,497)kg

B.Sơ đồ đấu nối Máy Biến Áp 3 pha.

23


Đồ án môn học
Sau khi tính toán các số liệu máy biến áp,ta tiến hành đấu nối máy biến áp theo sơ đồ:
- Khi phía thứ cấp nối sao-ziczăc,phía sơ cấp thường nối theo kiểu sao.
- Dây quấn mỗi trụ chia làm hai phần,mỗi pha sẽ gồm hai nửa dây quấn nằm trên
2 trụ khác nhau. Điểm trung tính có thể nối điểm cuối hay điểm đầu của hai nửa dây
quấn.
- Nối sao-ziczăc thường dùng dây quấn đồng tâm,dây quấn trên mỗi trụ chia làm 2
phần,mỗi phần đều quấn toàn chiều cao trụ chia làm 2 phần,mỗi phần đều quấn toàn
chiều cao trụ và chúng tạo thành dây quấn đồng tâm.
- Ưu điểm của đấu nối theo kiểu zic-zăc: Khi nối theo kiểu Ziczăc sẽ cân bằng
được phụ tải phía sơ cấp khi phụ tải phía thứ cấp không đối xứng.Khi phía thứ cấp nối
sao-ziczăc thì phía sơ cấp thường nối sao

A

B

a

C

b

0

c0

C.TÍNH TOÁN , LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ.

24


Đồ án môn học
Để bảo vệ khi xảy ra quá tải cũng như ngắn mạch thì chúng ta phải xử dụng các
thiết bị bảo vệ như Aptômat,cầu dao,cầu chì…..Với máy biến áp công suất nhỏ thì việc sử
dụng cầu chì bảo vệ cho quá tải cũng như ngắn mạch là có thể làm được.
Kí hiệu cầu chì bảo vệ :

Hình Kí hiệu cầu chì cắt tải
Các điều kiện để chọn và kiểm tra cầu chì:
Các đại lượng chọn và kiểm tra cầu chì

Công thức tính toán

Điện áp định mức Udmcc= (V)

Udmcc ≥ Udm

Dòng điện định mức Idmcc = (A)

Idmcc ≥ I lvmax

Với các số liệu đã cho thì ta có i1dm= 1,52(A),Udm= 380 (V) ,cos ϕ = 0,9.
Vì đây là máy biến áp mới nên ta lấy hiệu suất η =0,9, Sdm = 1(KVA).Vậy công suất tác
dụng của máy biến áp là:
Pdm = 3 . Udm.I1dm.cos ϕ = 3 .380.1,52.0,9
⇒ P= 600(W)

Pdm

600

Do đó: Ilvmax= 3.U dm .I dm . cos ϕ .η = 3.380.1,52.0,6.0,9 = 1,11(A)
Vậy ta chọn cầu chì có Idmcc = 1,5 (A),Udmcc= 500(V) của hãng KAINO.

25