Máy biến áp_Bài 3

Biến áp
BÀI 3
MÁY BIẾN ÁP
I. Mục đích yêu cầu
- Trong các hệ thống Viễn thông và Công nghiệp luôn có biến thế để cung cấp
nguồn cho mạch điện tử. Nếu nguồn không ổn định thì hệ thống không hoạt động
được.
- Sinh viên ngành Điện tử - Viễn thông cần phải hiểu rỏ về biến thế để sử dụng và
chế tạo ra nó để cung cấp nguồn cho các mạch điện tử.
II. Nội dung
1.1. CẤU TẠO:
1.1.1. Mạch từ :
Được ghép bởi các lá sắt mỏng, có chứa lượng silili từ 1% ( 4% và có bề dày từ 0,35 (
0,5 mm, nhằm mục đích giảm tổn hao điện năng do dòng FU - CO và hiện töôïng từ
trể.
Có hai loại mạch từ :
- Mạch từ có dạng EI. Dùng cho máy biến áp một pha công suất nhỏ.
- Mạch từ có dạng U.Gồm nhiều lá sắt hình chữ I ghép lại với nhau, dùng cho máy
biến áp 1 pha và 3 pha công suất trung bình.
- Mạch từ hình chữ X, đạt hiệu suất cao hơn nhưng gia công khó.
1.1.2. Cuộn dây quấn:
Dây quấn có nhiệm vụ tăng áp và hạ áp, gồm có cuộn sơ cấp và thứ cấp. Dây quấn
phải là dây đồng điện phân hoặc nhôm, có bọc lớp ê-may hoặc coton để cách điện.
Máy biến áp nhỏ dùng dây tròn. Đối với dây chịu dòng lớn thì dùng dây dẹp.
1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở cảm ứng điện từ.
- Khi cuộn thứ cấp W1 để hở, dòng điện sơ cấp I1 = I0 vào cuộn sơ cấp W1, tạo ra
sức từ động F0 gây ra từ thôngĠ lưu thông trong mạch từ thông qua cuộn dây W1,
W2 làm phát sinh ra các sức điện động E1 và E2 trong hai cuộn sơ cấp và thứ cấp.
- Nếu nối cuộn thứ cấp với tải thì dòng điện thứ cấp xuất hiện. Khi tải tăng thì I2 tăng,
làm cho I1 tăng tương ứng để giữ từ thông không đổi.

1.3. PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP:
Có nhiều cách phân loại máy biến áp. Ở đây ta chỉ dựa vào cơ cấu dây quấn sơ cấp và
thứ cấp mà phân thành hai dạng máy biến áp:
- Máy biến áp thường, có cuộn sơ cấp và thứ cấp biệt lập nhau.
- Máy biến áp tự ngẫu, có các cuộn sơ cấp và thứ cấp dùng quấn chung một cuộn,
do chúng có cùng một mạch.
• Máy biến áp tự ngẫu có khối lượng dây đồng và mạch từ giảm, hiệu suất cao hơn
biến áp thường. Nhưng lại gây guy hiểm cho người sử dụng nên ít được sử dụng.
1.4. MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP GIA DỤNG.
Thực tập cơ sở
Trang 18
Biến áp
1.4.1. Máy biến áp gia dụng một pha:
Sơ đồ hình 2.1 trình bày máy biến áp tăng giảm áp sử dụng thông thường trong
gia đình, nơi có nguồn điện không ổn định. Ở phần sơ cấp có hai công tắc chuyễn
mạch điện. Công tắc trên chọn điện áp phù hợp với điện áp nguồn. Công tắc dưới hiệu
chỉnh tinh điện áp ra đạt định mức 110V hoặc 220V.



220V0V110V220V80V
V
220V
160V
120V
80V
5
4
3
2

1
0
Ngoí
ra
Ngoí
vaìo
Chuäng











1.4.2. Ổn áp.
Thiết bị tự động ổn định điện áp ở ngõ ra khi điện áp nguồn thay đổi.
Cấu tạo máy ổn áp gồm 1 biến thế tự ngẫu và một mạch điện tử tự động điều chỉnh để
ổn định điện áp ngõ ra

T1
1 5
6
4 8 Rv2
0
Q1
VCC

D1
.
C2
- VCC- VCC
0
Rv3
R2
- VCC
.
Q2
Q4
-
+
2
1
3
4
VCC
VCC
Rv1
R1A
Q3
R3
C1
0
MG1
MOTOR DC
1 2

1.5. QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA:
1.5.1. Xác định số liệu dây quấn máy biến áp một pha:
Thực tập cơ sở
Trang 19
Biến áp
a. xác định tiết diện thực của lỏi sắt (S0 ):
Cn cứ vào kích thước lỏi saĩt a, b xác đònh tiêt din lỏi saĩt nơi quân
dađy.
S
0
= ( 0,9 ÷ 0,93)S(cm
2
)
Chọn K= 0,9 nếu bề dày lá sắt efe = 0,35mm
K= 0,93 nếu bề dày lá sắt efe = 0,50mm
K= 0,8 (0,85 nếu lá sắt bị rỉ, lồi lõm.
Với S = a.b (cm2 ).









Kiểm tra cơng suất dự tính Pdt đối với mạch từ.
a
b
a

b
Hình 2.1
P
dt
= U
2
.I
2
(VA)
P
mt
=
2
0
2,1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
S
(AV)
Cơng suất dự tính khơng lớn hơn cơng suất mạch từ là được.
b. Tính số vòng dây mỗi Vơn:
Từ cơng thức E= 4,44.f.BS0.W, với E = 1v, f = 50Hz.
Ta có:ĉ.
Rút gọn lại:

()

vonvong
S
K
W /
.
0
1
=
.
K : Hằng số phụ thuộc theo B(weber/m2 ).
S0 : Tiết diện thực của lỏi sắt (cm2)
*. Chọn hệ số K theo mật độ từ B.
Mật độ từ B 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5wb/mm
2
Hệ số K 64 56 50 45 41 37,5 34,5 32,4 30
c. Tính số vòng dây của cuộn sơ cấp W1 :
W1 = W.U1 (vòng/vơn).
d. Tính số vòng dây của cuộn thứ cấp W2 :
Thực tập cơ sở
Trang 20
Biến áp
Khi số vòng dây của cuộn thứ cấp, cần phải dự trù tăng thêm một số vòng dây, để
bù trừ sự sụt áp do trở kháng của cuộn thứ cấp.
W2 =W.(U1+ U2) (vòng/vôn);
Độ dự trù điện áp ?U2 được chọn theo bảng sau:
P(V.A) 100 200 300 500 750 1000 1200 1500 >1500
()
%
2
UΔ

4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0
g. Tính tiết diện dây sơ cấp và thứ cấp:
Khi tính tiết diện dây nên căn cứ vào điều kiện làm việc của máy biến áp mà chon mật
độ dòng j cho phù hợp. Nhiệt độ làm việc của máy biến áp không lớn hơn 800c.
Bảng mật độ dòng j khi máy biến áp làm việc 24/24.
P(V.A) 0 – 50 50 – 100 100 – 200 200 – 250 500 - 1000
J(A/mm
2
) 4 3,5 3 2,5 2
Tiết diện dây sơ cấp xác địng theo mật độ dòng J:

()
2
1
2
1
..
mm
JU
p
s
η
=
.
Với: (:Hiệu suất máy biến áp khoảng 0,85 ( 0,90.
U1: Điện áp nguồn.
Tiết diện dây thứ cấp:

()

2
2
2
mm
J
I
s =

Xác định đường kính dây d1, d2 .

s
s
d 13,1
14,3
2 ==
.
Vậy ĉ
22
13,1 sd =

e. Kiểm tra khoảng trống chứa dây:
Số vòng dây cho một lớp dây với d1cd = d1 + ecd.

1
1
1
−=
cd
l
d

L
W

với : - dây tráng ê- may: ecd = 0,03-0,08mm
- dây bọc coton :ecd = 0,15 – 0,40mm
- Số lớp ở cuộn thứ cấp:
L
l
W
W
N
1
1
1
=

- Bề dày của cuộn sơ cấp W1 :
()
lcd
Nd
111
.=
ε

Thực tập cơ sở
Trang 21
Biến áp
- Bề dày của cuộn sơ cấp W2 :
()
lcd

Nd
222
.=
ε

Bề dày của cả cuộn dây:

()(
21
25,11,1
)
εεε
+÷=
t
.
So sánh bề dày của cuộn dây so với bề rộng của cửa sổ nếu nhỏ hơn thì ta tiến hành
quấn dây.
1.5.2. Tính tóan số lệu của máy biến áp tự ngẫu.
Đôi với máy biên áp tự ngẫu cần chú ý.
- Cường độ dòng điện của cuộn dây chung cho hai dòng điện I
1
,I
2
là I thì.
I = I
1
– I
2
- Công suất biểu kiến của máy biên áp.
cao

thapcao
dma
U
UU
PP
−
=

Tính số liệu dây quấn cũng tương tự như trên.

..
.
.
.
.
.
.
I
1
I
2
U
1
U
2
U
1
U
2
I

1
I
2
I
1
-I
2
Bieán aùp caùch ly

Bieán aùp töï ngaãu







1.5.3. kỹ thuật quấn dây máy biến áp:
a. Khuông cách điện:
Khuông cách điện nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây và mạch từ, còn làm
sườn cứng để định hình cuộn dây.

b. Kỹ thuật quấn dây:
Trước khi quấn dây phải vẽ s
ơ đồ bố trí dây ra ở thực tế để sau khi nối mạch
không bị vướng và deê phân biệt.

Thực tập cơ sở
Trang 22