(NB) Giáo trình Máy điện 1 với mục tiêu giúp các bạn có thể phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy điện thông dụng như: máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ và máy điện một chiều.
Định nghĩa và phân loại máy điện
3 Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện
4 Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện
5 Phát nóng và làm mát máy điện
Máy biến áp
Khái niệm chung
Máy biến áp (MBA) là thiết bị điện tĩnh hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có chức năng biến đổi điện áp trong hệ thống dòng điện xoay, đồng thời giữ nguyên tần số.
Hệ thống điện đầu vào của máy biến áp bao gồm điện áp U1, dòng điện I1 và tần số f Sau khi quá trình biến đổi diễn ra, hệ thống điện đầu ra sẽ có điện áp U2, dòng điện I2 và tần số f.
1.1.2 Công dụng và nhiệm vụ của MBA
- MBA đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện
- Dùng để truyền tải và phân phối điện năng
MBA còn dùng để nâng cao điện áp hoặc giảm điện áp
MBA còn được sử dụng trong các lò nung, lò hàn điện và làm nguồn cho các thiết bị điện.
Các đại lượng định mức của MBA
1.2.1 Điện áp định mức: (U1đm; U2đm)
- U1đm là điện áp định mức qui định cho dây quấn sơ cấp
- U2đm là điện áp định mức qui định cho dây quấn thứ cấp
- Khi dây quấn thứ cấp hở mạch thì điện áp đặt vào sơ cấp là định mức
Điện áp định mức của MBA 1 pha là điện áp pha (Uđm = Upha), trong khi đó, đối với MBA 3 pha, điện áp định mức được xác định là điện áp dây (Uđm = Udây), được đo bằng V hoặc KV.
1.2.2 Dòng điện định mức: (I1đm; I2đm)
- Đối với MBA 1 pha thì dòng điện định mức là dòng điện pha (Iđm Ipha), với MBA 3 pha thì dòng điện định mức là dòng điện dây (Iđm = Idây)
- Dòng điện sơ cấp định mức là I1đm và dòng điện thứ cấp định mức là I2đm , đơn vị đo là A
1.2.3 Công suất định mức: (Sđm)
- Là công suất biểu kiến (toàn phần) định mức; kí hiệu: Sđm có đơn vị đo là VA, KVA
* Ngoài ra còn có các đại lượng khác là tần số định mức (fđm), sơ đồ nối dây và chế độ làm việc
Cấu tạo MBA
Lõi thép máy biến áp là bộ phận quan trọng dẫn từ thông chính, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ chất lượng cao như thép kỹ thuật điện Các lá thép này có độ dày từ 0,35 - 0,5mm và được sơn cách điện ở hai mặt để giảm tổn hao dòng Fucô, sau đó ghép lại thành lõi thép Tính chất của lá thép kỹ thuật điện thay đổi theo hàm lượng Sillic; hàm lượng Sillic cao giúp giảm tổn thất năng lượng nhưng làm cho thép trở nên giòn, cứng và khó gia công.
Lõi thép gồm hai bộ phận chính:
Trụ là nơi để đặt dây quấn
Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ
- Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín
Theo hình dáng lõi thép, máy biến áp thường chia ra làm 2 loại:
Kiểu trụ (hình 1.1a) sử dụng các lá thép UI, trong đó biến áp được quấn thành hai ống dây lồng vào hai trụ đứng Để cải thiện chất lượng truyền dẫn, cuộn sơ và cuộn thứ thường được chia thành hai nửa, đặt ở hai trụ khác nhau Hai nửa của mỗi cuộn dây cần được nối sao cho từ thông mà chúng tạo ra trong mạch từ có cùng chiều.
Kiểu bọc (hình 1.1b) của máy biến áp 1 pha bao gồm các lá thép EI, trong đó cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn chồng lên nhau thành một ống và lồng vào trụ giữa của chữ E Hai trụ bên có tiết diện bằng nửa trụ giữa, tạo thành hai mạch từ nhánh đối xứng, mỗi nhánh dẫn một nửa từ thông chính.
Thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn bọc cách điện
Dây quấn của máy biến áp bao gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ lõi thép, với cách điện giữa các vòng dây và giữa các dây quấn, đồng thời các dây quấn cũng được cách điện với lõi thép Thông thường, máy biến áp có hai cuộn dây quấn.
- Cuộn sơ cấp (W1): Là cuộn nối với nguồn
- Cuộn thứ cấp (W2): Là cuộn nối với tải, cung cấp điện cho phụ tải
Hình 1.2 Dây quấn máy biến áp
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Máy biến áp làm việc trên hiện tượng cảm ứng điện từ
Khi kết nối dây quấn sơ cấp với nguồn điện xoay chiều có điện áp U1, dòng điện I1 trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên trong lõi thép Từ thông này, do mạch từ khép kín, sẽ truyền sang cuộn thứ cấp, tạo ra sức điện động cảm ứng E2 tỷ lệ với số vòng dây W2 Đồng thời, từ thông biến thiên cũng sinh ra sức điện động tự cảm ứng E1 trong cuộn sơ cấp, tỷ lệ với số vòng W1.
K: tỉ số máy biến áp
Nếu K > 1 (U1 > U2): Máy biến áp giảm áp
Nếu K < 1 (U1 < U2): máy biến áp tăng áp
Hình1.3- Sơ đồ nguyên lý máy biến áp
Mô hình toán và sơ đồ thay thế của MBA
1.5.1 Mô hình toán a Quá trình điện từ trong MBA
* Theo nguyên lý làm việc của MBA thì ngoài do dòng I1 và I2 sinh ra thì trong MBA còn có từ thông tản
- Từ thông tản không chạy trong lõi thép mà tản trong không khí, các vật liệu
- Từ thông tản chỉ móc vòng riêng lẽ với mỗi dây quấn :
+ Với W1 thì từ thông tản được kí hiệu t1 : có giá trị thể hiện qua điện cảm tản(l1) và do I1 sinh ra, có trị số: l1 = t1 / I1
+ Với W2 thì từ thông tản được kí hiệu t2 và tương đương với t1 và do I2 sinh ra, có trị số: l2 = t2 / I2 b Phương trình điện áp của MBA
- Thứ cấp: U2= - E2 - R2I2 - jX2I2= - E1 - Z2I2 (2) c Phương trình sức từ động
Phương trình sức từ động thể hiện rõ quan hệ giữa I1 và I2:
Hệ 3 phương trình U1,U2, và sức từ động được gọi là mô hình toán của MBA
1.5.2 Sơ đồ thay thế MBA
Từ mô hình toán của máy biến áp (MBA), chúng ta xây dựng sơ đồ mạch và sơ đồ điện, được gọi là sơ đồ thay thế, nhằm thể hiện đầy đủ quá trình năng lượng của MBA Để đặc trưng và tính toán các quá trình năng lượng trong máy biến áp, người ta sử dụng một mạch điện tương đương, bao gồm các điện trở và điện kháng đặc trưng cho máy biến áp, được gọi là mạch điện thay thế máy biến áp.
Trong hình vẽ, MBA được thể hiện với tổn hao trong dây quấn và từ thông tản, được mô tả bằng điện trở R và điện cảm L nối tiếp với dây quấn sơ cấp và thứ cấp Để kết nối trực tiếp mạch sơ cấp và thứ cấp, hai dây quấn cần có cùng cấp điện áp Tuy nhiên, trong thực tế, điện áp của các dây quấn thường khác nhau, do đó cần quy đổi một trong hai dây quấn về dây quấn còn lại để đảm bảo chúng có cùng cấp điện áp.
Để nghiên cứu và tính toán máy biến áp, hai dây quấn cần có số vòng dây bằng nhau Người ta thường qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp, coi số vòng dây của dây quấn thứ cấp bằng số vòng dây của dây quấn sơ cấp (W2 = W1) Việc qui đổi này nhằm đảm bảo rằng quá trình vật lý và năng lượng trong máy biến áp không thay đổi trước và sau khi qui đổi.
- Qui đổi sức điện động E’2 và điện áp U’2 thứ cấp
Với k = W1/ W2 là hệ số qui đổi thứ cấp về sơ cấp
Tương tự như trên thì U’2 qui đổi: U’2 = kU2
- Qui đổi dòng điện thứ cấp I’2: I’2 = 1/kI2
- Qui đổi điện trở, điện kháng, tổng trở thứ cấp(R’2, X’2, Z’2):
R’2 = k2R2 ; X’2 = k2X2 ; Z’2 = k2Z2 b Sơ đồ thay thế MBA
* Thay các đại lượng qui đổi vào mô hình toán của MBA ta có hệ thống các phương trình qui đổi
* Dựa vào các phương trình qui đổi ta có thể suy ra một mạch điện tương ứng gọi là mạch điện thay thế của MBA:
Hình 1.4: Mạch điện thay thế hình T của MBA
Hình 1.5: Mạch điện thay thế đơn giản của MBA
Các chế độ làm việc của MBA
1.6.1 Chế độ làm việc không tải a Phương trình và sơ đồ thay thế
Chế độ không tải của máy biến áp (MBA) là trạng thái mà phía thứ cấp hở mạch, trong khi phía sơ cấp được cung cấp điện áp Khi không tải, dòng điện I2 bằng 0, dẫn đến U1 = I0Z0, trong đó Z0 là tổng trở không tải của MBA, được tính bằng tổng của Zl và Zth Sơ đồ thay thế cho chế độ này phản ánh các thông số quan trọng của MBA trong trạng thái không tải.
Hình 1.6 Sơ đồ thay thế MBA khi không tải b Các đặc điểm của chế độ không tải
Mà Z0 thường rất lớn nên I không tải nhỏ bằng 2 - 10% Iđm
Công suất không tải của máy biến áp (MBA) là khi công suất ở phía thứ cấp bằng 0, tuy nhiên MBA vẫn tiêu thụ công suất tổn hao do sắt từ và công suất tổn hao trên điện trở của dây quấn sơ cấp.
* Hệ số công suất không tải
Công suất phản kháng không tải Q0 có giá trị lớn so với công suất tác dụng không tải, dẫn đến hệ số công suất ở trạng thái không tải thấp Thí nghiệm về không tải được thể hiện trong hình 1.7.
Hình 1.7 Sơ đồ thí nghiệm không tải
* Để xác định hệ số MBA (k), tổn hao sắt từ P và các thông số của máy ở chế độ không tải ta tiến hành thí nghiệm:
- Đặt Uđm vào W1, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ trên sơ đồ cho ta các thông số:
+ Oát kế chỉ công suất không tải P0 = Pst
+ Ampe kế chỉ dòng không tải I0
+Các vôn kế chỉ giá trị U1, U20
Hệ số biến áp (k), dòng điện không tải %, R không tải, Z không tải, điện kháng không tải X0, hệ số công suất không tải(cos)
1.6.2 Chế độ ngắn mạch a Phương trình và sơ đồ thay thế
- Chế độ ngắn mạch là chế độ thứ cấp bị nối tắt lại, sơ cấp vẫn đặt vào điện áp:
Hình 1.8: Sơ đồ thay thế ở chế độ ngắn mạch
- Vì tổng trở Z’2 rất nhỏ so với Zth nên coi gần đúng có thể bỏ nhánh từ hoá, dòng In là dòng thứ cấp ngắn mạch
- Qua sơ đồ thay thế ta xác định được:
Rn R1 + R’2 ; là điện trở mạch MBA
Xn = X1 + X’2 ; là điện kháng ngắn mạch MBA
Zn = R n 2 X n 2 ; là tổng trở ngắn mạch MBA b Đặc điểm ngắn mạch MBA
* Từ phương trình Un = InZn In = n n
Vì tổng trở Zn nhỏ nên In thường rất lớn = 10-25 lần Iđm gây nguy hiểm với MBA và ảnh hưởng đến tải c Thí ngiệm ngắn mạch MBA
Để xác định tổn hao trên R dây quấn cũng như các thông số sơ cấp và thứ cấp, chúng ta thực hiện thí nghiệm ngắn mạch MBA.
Dây quấn W2 được sử dụng để nối ngắn mạch và kết nối với nguồn thông qua bộ điều chỉnh điện áp Nhờ vào bộ điều chỉnh này, người dùng có thể thay đổi điện áp đầu vào cho W1 = Un một cách linh hoạt.
I dây quấn bằng định mức
- Un là điện áp ngắn mạch và được tính theo % của U1đm
Khi ngắn mạch U2 = 0 Un là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn
Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch phản ánh tổn hao trong điện trở R của hai dây quấn, từ đó cho phép tính toán các thông số cần thiết trong sơ đồ thay thế.
+ Tổng trở ngắn mạch Zn = âm n
1 + Điện trở ngắn mạch Rn = 1âm 2 n
+ Điện kháng ngắn mạch Xn = Z n 2 R n 2
+ Điện áp ngắn mạch phản kháng % UnX% = âm âm n
100% = Un%sinn + Điện áp ngắn mạch tác dụng % UnR% = âm âm n
1.6.3 Chế độ có tải của MBA a Giản đồ năng lượng của MBA
* Chế độ có tải là chế độ trong W1 nối với Uđm, W2 nối với tải
Công suất đưa vào máy biến áp (MBA) được xác định là P1 = U1I1cosϕ1 Trong đó, một phần công suất này bị tiêu hao do điện trở R của dây dẫn, được tính là Pcu1 = R1I1² Ngoài ra, tổn hao trong lõi thép là Pfe = RmI0² Phần công suất còn lại được truyền sang phía thứ cấp là Pât = E2'I2'cosψ2.
- Một phần Pđt bù vào tổn hao trên R của W2 là: P cu 2 R 2 ' I 2 ' 2 , phần còn lại là P đầu ra của MBA: P 2 U 2 ' I 2 ' cos2
- Tương tự như vậy công suất phản kháng của MBA: Q1 =U1I1sin1 thì một phần để tạo từ trường tản của W1: q 1 X 1 I 1 2 và từ trường trong lõi thép
X q m m và phần còn lại đưa qua thứ cấp : Q ât E 2 ' I 2 ' sin 2
- Khi tải có tính điện cảm ( 2 >0) Q 2 0 Q1 >0 Q được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp
- Khi tải có tính điện dung ( 2 < 0) Q 2 0 Q được truyền từ thứ cấp sang sơ cấp
* Giản đồ năng lượng của MBA
Hình 1.10: Sơ đồ thay thế MBA Hình 1.11 Giản đồ năng lượng MBA b Sự thay đổi của điện áp phía thứ cấp
* MBA có tải và có sự thay đổi ở tải gây nên sự biến thiên của U2
- Khi U1 định mức biến thiên của U2 là: U2 = U2đm-U2
- Độ biến thiên của U2 được tính theo % là: U2% = âm âm
- Đường đặc tính ngoài của MBA thể hiện quan hệ U2 = f(I2) khi U1=Uđm và cos = const
- Từ đồ thị ta thấy khi tải dung tăng U2 tăng, khi tải cảm tăng U2 giảm
- Để điều chỉnh được U2 đạt giá trị mong muốn ta thay đổi số vòng đay trong khoảng 5%
Máy biến áp ba pha
Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha, ta có thể dùng 3 máy biến áp một pha hình 2.12 a hoặc dùng máy biến áp 3 pha (Hình 2.12 a)
Cấu tạo lõi thép của máy biến áp 3 pha bao gồm 3 trụ, với dây quấn sơ cấp được ký hiệu bằng chữ cái in hoa Cụ thể, pha A được ký hiệu là AX, trong khi pha B được ký hiệu là BX.
Dây quấn thứ cấp trong hệ thống điện được ký hiệu bằng chữ thường, cụ thể là pha a (ax), pha b (by) và pha c (cz) Các dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể được kết nối theo hai hình dạng: hình sao hoặc hình tam giác Khi dây quấn sơ cấp được kết nối theo hình tam giác và dây quấn thứ cấp theo hình sao, đồng thời có dây trung tính, ký hiệu sẽ là Y/YN.
Số vòng dây pha của cuộn sơ cấp được ký hiệu là w1, trong khi số vòng dây của cuộn thứ cấp là w2 Tỷ số điện áp pha giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp sẽ được xác định dựa trên tỷ lệ giữa w1 và w2.
Tỷ số điện áp không những chỉ phụ thuộc vào tỷ số vòng dây mà còn phụ thuộc vào cách nối hình sao hay tam giác
Hình 1.13: Lõi thép MBA 3 pha
Hình 1.14: Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn
Sự làm việc song song của MBA
1.8.1 Điều kiện làm việc song song của MBA
* Trong hệ thống điện, trong các lưới điện các MBA làm việc song song và để làm việc được phải thuộc vào các điều kiện:
- Uđm sơ cấp và thứ cấp phải bằng nhau tương ứng nghĩa là tỷ số biến đổi của MBA phải bằng nhau
- Các MBA phải có cùng tổ nối dây nghĩa là điện áp thứ cấp của các máy trùng trùng pha nhau
- Điện áp các mạch của các máy phải bằng nhau
1.8.2 Sơ đồ đấu dây làm việc song song của MBA
Hình 1.14 vẽ 2 MBA 3 pha làm việc song song
Dòng điện của máy II nhỏ hơn định mức, cho thấy máy II đang trong trạng thái non tải, trong khi máy I đã đạt định mức Nếu máy II đạt tải định mức, máy I sẽ bị quá tải Thực tế cho phép điện áp ngắn mạch của các máy sai khác không quá 10%.
Hình 1.14: MBA làm việc song song
Quấn dây máy biến áp
Quấn máy biến áp theo số liệu có sẵn
Bài toán này liên quan đến việc sử dụng một lõi thép có sẵn để xác định các thông số kỹ thuật khác, thường là điện áp U2 và U1 Người thợ sẽ kết hợp lõi thép này với các yêu cầu cần thiết để đảm bảo các thông số phù hợp và tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị.
Có thể tóm tắt bài toán như sau:
Biết trước: Tiết diện lõi thép At; U2; U1
Cần tìm: SBA I2 I1; n1; n2; d1; d2 Các bước tiến hành như sau:
Từ tiết diện lõi thép đã có tiến hành xác định dung lượng SBA theo biểu thức
Xác định dòng điện thứ cấp I2
Vẽ lại sơ đồ hoàn chỉnh MBA
Tính số vòng dây quấn cho mỗi vôn
Tiết diện lõi thép được tính bằng m2
Nếu tiết diện lõi thép được tính bằng cm2 và f = 50Hz thì biểu thức trên trở thành
Tính số vòng quấn cho cuộn sơ cấp và thứ cấp
Số vòng quấn cho cuộn sơ cấp
S [A] n1 = nV U1 t m A B f 44 , 4 n v 1 b Số vòng quấn cho cuộn thứ cấp
Khi máy biến áp hoạt động với tải, điện áp trên tải sẽ giảm so với khi không có tải Để đảm bảo cung cấp đủ điện áp cho máy trong quá trình vận hành, cần phải trừ hao lượng sụt áp này, thường dao động từ 5% đến 15% trong các phép tính.
Tính dòng điện phía sơ cấp
Tra bảng chọn hiệu suất của MBA và tính ra dòng điện phía sơ cấp
Tính đường kính dây quấn
Chọn mật độ dòng điện thích hợp và tính đường kính dây quấn
Với J là mật độ dòng điện (A / mm2); Chọn tùy vào chế độ làm việc của MBA MBA làm việc liên tục J = (2,5 5) A/mm2
MBA làm việc ít J có thể chọn đến 7A/mm2
Tính hệ số lắp đầy (klđ)
Hệ số lắp đầy cho biết bề dày cuộn dây chiếm chổ bao nhiêu trong cửa sổ của lõi thép n2 = nV (U2 + 5% 15%)
Trong đó: BD: Bề dày cuộn dây
Tính bề dày cuộn dây
Cuộn sơ cấp có bề dày BD1 được tính từ số vòng quấn n1
Cuộn thứ cấp có bề dày BD2 được tính từ số vòng quấn n2
Bề dày cả cuộn dây BD = BD1 + BD2 + (1 2)mm
Số vòng dây quấn cho 1 lớp:
Trong đó: hK: Chiều dài h của khuôn quấn d/ : Đường kính dây kể cả cách điện
Trong đó: n: Số vòng dây của từng cuộn (sơ hoặc thứ cấp) nVL: Số vòng dây quấn cho 1 lớp
Bề dày cuộn dây sơ hoặc thứ: BD1(2) = nL1(2) d/i
Tính khối lượng dây quấn (W)
Với: W1; W2 là khối lượng của cuộn sơ cấp và thứ cấp
Khối lượng của từng cuộn dây được tính theo biểu thức
LTB là chiều dài trung bình của một vòng dây tính bằng dm, trong khi n là số vòng quấn của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp Đường kính dây quấn ở cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp được ký hiệu là d và tính bằng mm² Khối lượng của cuộn dây được ký hiệu là W và được đo bằng Kg.
Tính toán quấn mới máy biến áp
Bài toán thiết kế máy biến áp yêu cầu người thợ phải nhận diện các thông số kỹ thuật từ khách hàng, bao gồm điện áp nguồn vào, điện áp ra, công suất và mục đích sử dụng Để giải quyết bài toán này, cần xác định tiết diện lõi thép, số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp, cũng như đường kính dây quấn của cả hai.
Có thể tóm tắt bài toán như sau:
Phương pháp tính toán máy biến áp cảm ứng
Máy biến áp cảm ứng, hay còn gọi là máy biến áp hai dây quấn, là thiết bị có dây quấn sơ cấp và thứ cấp được cách ly Để tính toán dây quấn và chọn kích thước lõi thép cho máy biến áp này, cần thực hiện theo một quy trình cụ thể.
Hình 2.1: Ký hiệu máy biến áp hai dây quấn
Bước 1: Xác định các số liệu yêu cầu Điện áp định mức phía sơ cấp U1 [ V ] Điện áp định mức phía thứ cấp U2 [ V ]
Dòng điện định mức phía thứ cấp I2 [ V ]
Trường hợp nếu không biết rõ giá trị I2, ta cần xác định được công suất biểu kiến phía thứ cấp S2 :
Chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn
Bước 2: Xác định tiết diện tính toán cần dùng cho lõi sắt (At )
At: là tiết diện tính toán của lõi thép [cm2]
S2: là công suất biểu kiến cung cấp tại phía thứ cấp biến áp [ VA ] K: là hệ số hình dáng lõi thép
Khi lá thép dạng EI (hình 1.2) ta có K = 1 1,2
Khi lá thép dạng UI (hình 1.3) ta có K = 0.75 0,85
Bm là mật độ từ thông trong lõi thép, được lựa chọn dựa trên hàm lượng silic và loại lá thép Đối với lá thép dẫn từ không định hướng, Bm thường dao động từ 0,8 đến 1,2 T Trong khi đó, đối với lá thép có dẫn từ định hướng, Bm có thể đạt từ 1,2 đến 1,6 T.
Hình 2.2 : Lõi thép dạng E,I Hình 2.3 : Lõi thép dạng U,I m t B
Bước 3: Chọn kích thước cho lõi thép, khối lượng lõi thép
Kích thước cho lõi thép:
Hình 2.4: Cách đo lấy kích thước lõi thép dạng E I Hình 2.5: Cách đo lấy kích thước lõi thép dạng U I
Gọi Ag là tiết diện tính từ kích thước thực sự của lõi thép, ta có:
Trong đó: a: là bề rộng lá thép cm b: là bề dày lõi thép cm
Như vậy giữa Ag và At chênh lệch nhau do:
Bề dày lớp cách điện trên lá thép giúp giảm dòng điện Foucault trong lõi, trong khi độ bavia trên lá thép xuất phát từ công nghệ dập định hình Độ chênh lệch này được xác định qua hệ số ghép Kf.
Trong thiết kế tính toán, tham khảo giá trị Kf theo bảng sau:
Lá thép ít bavia Lá thép nhiều bavia 0,35
Nếu đo được bề dầy mỗi lá thép và biết chính xác số lá thép ta tính được
At và có thể xem At = Ag
Dựa vào giá trị Ag, kích thước của lõi thép được xác định với các kích thước a và b Để thuận tiện trong quá trình thi công quấn dây, kích thước b thường có mối quan hệ với kích thước a, với công thức b = a đến b = 1,5a.
Từ đó, ta có quan hệ sau :
Tóm lại: Khi biết trước giá trị Ag, ta có thể xác định dãy giá trị a để chọn, bằng cách tính sau:
Để tính toán chính xác giá trị b, cần phối hợp giá trị a có sẵn trong thực tế và chọn giá trị a phù hợp cho lõi thép Sau khi xác định kích thước lá thép, bước tiếp theo là lựa chọn khối lượng lõi thép.
Trường hợp lõi thép dạng EI: (hình 2.6)
Hình 2.6: Cách đo kích thước lõi thép dạng E,I a /2 a /2 a /2 a h + a c c b h g g a A a A a a a min max min max
Gọi c là bề rộng cửa sổ, h là bề cao cửa sổ
Ta có thể tích lõi thép (đã trừ đi khoảng không gian trống của 2 cửa sổ) là:
Gọi là khối lượng riêng của thép kỹ thuật điện = 7,8 kg/dm3
Suy ra khối lượng lõi thép là :
Trong công thức (4.9): Wth: đơn vị là [kg]
Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm]
Trường hợp lõi thép E, I đúng dạng tiêu chuẩn, ta có quan hệ các kích thước như sau:
2 c a và 2 h 3a Trường hợp kết cấu lõi thép dạng UI: (hình 2.7)
Hình 2.7: Cách đo kích thước lõi thép dạng U,I
Thể tích lõi thép đã trừ đi cửa sổ là: V = 2ab(2a + c + h) a a c
Suy ra khối lượng lõi thép:
Wth: đơn vị là [kg]
Các kích thước a, b, c, h: đơn vị là [dm]
Xác định khối lượng lõi thép biến thế có thể dùng chế tạo biến thế với các yêu cầu theo hình 2.8
Tham số tại thứ cấp gồm: U2 = 15V; I2 = 5A
Chọn dạng lõi thép E, I đúng tiêu chuẩn, mật độ từ dùng cho lõi thép chọn là: Bm = 1,2T, ta có:
Ta có: At = 10,27 cm2 12,32 cm2
Nếu chọn Kf = 0,95 (khả năng ghép sát tối đa), thì tiết diện Ag cần dùng cho lõi thép so với tiết diện tính toán At là:
Xác định amin và amax theo khoảng Ag = 10,81 cm2 12,97 cm2
, min 1 A g a = 2,68 cm 2,7 cm a max Ag 12 , 97 3 , 6 cm
Để chế tạo biến thế có công suất 75VA, kích thước a nên được chọn trong khoảng từ 2,7cm đến 3,6cm Sử dụng công thức a * b = A_g và W_th = 46,8a²b, chúng ta có thể xác định các giá trị cho lõi thép nhằm đạt được công suất yêu cầu Các giá trị cụ thể cho a (cm) bao gồm: 2,7, 2,8, 3, 3,2, 3,4, 3,5, và 3,6.
Bảng giá trị này cung cấp các kích thước lõi thép phù hợp để chế tạo biến thế theo yêu cầu Chúng ta có thể lựa chọn một trong những kích thước này để thực hiện tính toán sơ bộ và sẽ điều chỉnh nếu cần trong các bước tính toán tiếp theo.
Giả sử trong thí dụ này ta chọn: a = 3,2cm; b = 3,4cm; Wth = 1,63Kg
Khi dùng lá thép E, I đúng tiêu chuẩn, kích thước lõi thép cần dùng (để tạo ra S2 = 75VA) như hình 2.9
Chú ý: Nếu bề dầy mỗi lá thép là 0,5mm và b = 34mm, tổng số lá thép chữ E cần dùng là mm mm
Bộ lá thép gồm 68 lá thép chữ E và 68 lá thép chữ I
Khối lượng lõi thép: Wth = 1,63kg
Hình 2.9: Kích thước lõi thép cần dùng
Xác định số vòng tạo ra một vôn trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Trong đó: nv: đơn vị là [vòng/vôn] f: đơn vị là [Hz]
Trường hợp At dùng đơn vị là [cm2] và các đại lượng khác có đơn vị giống như trên, ta có:
Khi f = 50Hz: Để gọn hơn, (4.29) được ghi nhận tại mỗi mức giá trị của Bm cho trước:
Xác định độ sụt áp phía thứ cấp lúc mang tải định mức
U20: là điện áp thứ cấp khi không tải
U2: là điện áp thứ cấp khi tải định mức
Thường ta đặt tham số U% với định nghĩa:
Tuy nhiên, để dễ tính toán trong thiết kế, ta biến đổi như sau:
Do đó: Ở giai đoạn xác định sơ bộ ban đầu, U% hay Ch được xác định theo các bảng sau :
Hoặc tham khảo bảng dùng cho phụ tải thuần trở (hệ số cos = 1)
Bảng quan hệ: hệ số Ch theo S2
Xác định số vòng dây quấn tại sơ cấp và thứ cấp:
Dựa vào kết quả tính được trong thí dụ 1 tính toán số vòng dây quấn cho biến thế (hình 1.8)
Trong thí dụ 1, tìm được a = 3,2cm, b = 3,4cm,
Nếu lõi thép có mật độ từ là Bm = 1,2T, ta có:
Bước 4: Áp dụng (4.13) hay (4.18) tại tần số f = 50Hz: nv= A t
Bước 5: Ứng với S2 = 75VA, tra bảng chọn Ch = 1,1
Với U1 = 110V, U20 = 16,5V và nv = 3,632 vòng/vôn
Suy ra số vòng phía sơ và thứ cấp như sau:
Bước 7: Ước lượng hiệu suất của máy biến thế, xác định dòng điện phía sơ cấp I1
Trong thiết kế sơ bộ, hoặc đơn giản hóa, hiệu suất có thể tra bảng theo S2 Có thể tham khảo một số bảng sau:
Theo AEG (biến thế nguồn của bộ chỉnh lưu):
Theo Elektroteknik und Machinenbau (Vienne 16/8/1931):
Theo Nationnal Bureau of Atandard S.408 Westinghouse:
Theo Transfor Matoren Fabrik Magnus
Sau khi tra bảng, chọn được % cho biến thế, từ đó xác định được dòng điện phía sơ cấp:
Chọn mật độ dòng điện J, suy ra tiết diện và đường kính dây dẫn phía sơ cấp và thứ cấp
Chọn J để xác định đường kính dây dẫn phụ thuộc vào các yếu tố:
Cấp cách điện vật liệu Điều kiện giải nhiệt dây quấn
Chế độ làm viện (dài hạn hay ngắn hạn)
Ta có thể tham khảo các bảng giá trị cho phép của J như sau:
Bảng quan hệ giữa J theo S2, khi biến thế vận hành liên tục, điều kiện giải nhiệt kém (hoặc cấp cách điện thấp)
Trong trường hợp vật liệu cách điện cấp A với nhiệt độ tối đa cho phép ở điểm nóng nhất là 1050C và máy làm việc ngắn hạn, có thể chọn giá trị J cao hơn từ 1,2 đến 1,5 lần so với giá trị bảng.
Ngoài ra ta cũng có thể chọn J theo nhiệt độ phát nóng cho phép:
J (A/mm2) với độ gia nhiệt 400C
J (A/mm2) với độ gia nhiệt 600C
J (A/mm2) với độ gia nhiệt 400C
J (A/mm2) với độ gia nhiệt 600C
Căn cứ theo các số liệu tham khảo trên, chọn J và suy ra đường kính dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Gọi d1 và d2 là đường kính dây dẫn tròn (không tính lớp cách điện bọc bao quanh dây) tại sơ và thứ cấp Ta có:
Tính số liệu đường kính dây quấn của biến thế đã khảo sát trong các thí dụ
Trong các thành phần tính toán trước ta có:
Dòng điện phía sơ cấp là:
Giả sử biến thế vận hành 10 giờ/ngày, cách điện sử dụng cấp A, chọn J 5,5 A/mm2 (ứng với S2 = 75), suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp như sau: d1 = 1,13 5 , 5
= 1,07mm, chọn d2 = 1,1mm Chọn dây emay có đường kính dây kể cả cách điện là: d1cđ = 0,5mm d2cđ = 1,15mm
Để thuận tiện cho việc thi công quấn dây, cần chọn bề dày cách điện cho khuôn quấn dây (ec) và bề cao hiệu dụng quấn dây (Hhd) với công thức: ak = a + (1 2)mm và bk = a + (1 2)mm.
Hhd: là bề cao hiệu dụng để quấn dây ec: là bề dày bìa cách điện, chọn theo cấp công suất của biến áp
Hình 2.10: Chọn kích thước cách điện làm khuôn quấn dây Để đảm bảo độ bền cơ học chọn ec theo cấp công suất của biến thế như bảng sau:
Xác định số vòng cho một lớp dây quấn sơ và thứ cấp
Gọi: SV1 là số vòng một lớp dây quấn sơ cấp
SV2 là số vòng một lớp dây quấn thứ cấp
Kq: là hệ số quấn dây
+ Với dây đồng bọc cotton: Kq = 0,9 0,93
+ Với dây đồng tráng emay: Kq = 0,9 0,93
Xác định số lớp cho mỗi phần dây quấn sơ và thứ cấp
Từ công thức tổng quát, ta viết lại cách tính cho ecđ1 và ecđ2:
Trong đó: ecđ1 và ecđ2: đơn vị là [mm]
SV1 và SV2: đơn vị là [vòng/lớp] nv: đơn vị là [vòng/vôn]
Xác định bề dày mỗi phần dây quấn
Khi sử dụng biến áp với lõi thép E I, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được quấn đồng trục trên cùng một trục lõi, việc xác định bề dày của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của biến áp.
Gọi: BD1 là bề dầy cuộn dây sơ cấp
BD2 là bề dầy cuộn dây thứ cấp
BD là bề dầy tổng của cả bộ dây
Trong đó: ecđ3 là cách điện giữa sơ và thứ
Cuối cùng, kiểm tra hệ số lấp đầy klđ1 theo bề dày choán chỗ cuộn dây so với bề rộng cửa sổ lõi thép, ta có:
Giá trị tối đa cho phép của Klđ1 để bỏ lọt cuộn dây (kể cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp) vào cửa sổ là Klđ1 = 0,7 0,8
Nếu Klđ1 tính thỏa mãn giá trị nói trên thì ta tính tiếp các bước còn lại
Nếu không thỏa mãn giá trị nói trên ta phải tính lại, điều chỉnh lại kết cấu để bỏ lọt dây quấn
Cũng có thể kiểm tra bằng cách tính khác (ngay sau bước 8)
Gọi kld2 là hệ số lấp đầy, tính theo tiết diện choán chỗ của dây quấn so với tiết diện cửa sổ mạch từ
Tổng diện tích choán chổ của bộ dây Tiết diện cửa sổ lõi thép
Gọi Scđ1 và Scđ2 là tiết diện dây quấn sơ và thứ cấp kể cả lớp bọc cách điện, ta có:
Nếu Klđ2 = 0,4 0,46 thì bộ dây bỏ lọt vào cửa sổ, khoảng giá trị này tương ứng khoảng giá trị Klđ1 = 0,7 0,75
Xác định chiều dài trung bình cho một vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp, suy ra tổng bề dài cho bộ dây sơ cấp và thứ cấp
Trong bước này, phương pháp tính toán sẽ khác nhau tùy thuộc vào cách lắp đặt bộ dây sơ cấp và thứ cấp, có thể là cùng một trụ hoặc hai trụ khác nhau Đối với biến thế hai dây quấn thông thường, có nhiều cách bố trí dây quấn khác nhau cần được xem xét (xem hình 2.11).
Hình 2.11: Một số cách bố trí dây quấn đối với biến thế hai dây quấn
Trong bài viết này, chúng ta giả sử rằng kết cấu dây quấn sơ cấp được bố trí bên trong, trong khi dây quấn thứ cấp bao bọc xung quanh dây quấn sơ cấp Chiều dài trung bình của dây quấn sơ cấp và thứ cấp được xác định lần lượt là Ltb1 và Ltb2, như thể hiện trong hình 2.12.
Hình 2.12: Cách bố trí dây quấn sơ cấp bên trong và thứ cấp bên ngoài bao bọc quanh sơ cấp a’ = a + 2ec; b’= b + 2ec
Gọi L1 và L2 là tổng bề dài của bộ dây quấn sơ và thứ cấp
Xác định khối lượng dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
Kdp: là hệ số dự phòng do sai số trong thi công thực tế so với tính toán + Với dây emay: Kdp = 1,1 1,15
+ Với dây bọc cotton: Kdp = 1,2 1,3
Tương tự, khối dây quấn thứ cấp được tính:
Xác định khối lượng sử dụng cho bộ dây biến thế đã tính trong các VD 1, 2, 3 Giải:
Từ các thí dụ 1, 2, 3 ta đã có các kết quả sau: a = 32mm, b = 34mm, c = 16mm, h = 48mm
Số vòng dây sơ cấp:
N1 = 400 vòng d1/d1cđ = 0,45/0,5mm (dây tráng emay)
Số vòng dây thứ cấp:
N2 = 60 vòng d2/d2cđ = 1,1/1,15mm (dây tráng emay)
Kiểm tra sơ bộ hệ số lấp đầy Klđ:
= 1,038 mm2 1,04mm2 Diện tích cửa sổ lõi thép:
Khi Klđ tính toán thấp hơn tiêu chuẩn cho phép (0,7 0,8), chúng ta có thể điều chỉnh kích thước lõi thép để giảm khối lượng dây Tuy nhiên, để duy trì các tham số khác không đổi, cần giữ tiết diện lõi thép như ban đầu đã tính.
Ta thử xét phương án điều chỉnh như sau:
Chọn Klđ tăng lên khoảng 0,36 trong khi giữ nguyên số liệu dây quấn sơ và thứ cấp Tổng diện tích choán chỗ của bộ dây vẫn không đổi, vẫn là 142,4mm2 Do đó, diện tích cửa sổ được tính toán là:
= 395,55mm2 Căn cứ theo Scs tính ra a:
= 22,96 mm Đối chiếu theo thí dụ 1 ta có thể chọn a tại mức thấp nhất là a = 24mm
Nếu duy trì số vòng như cũ, theo thí dụ 2 ta cần duy trì:
Ag = 10,88cm2 để có At = 10,336cm2
Chúng ta cần điều chỉnh kích thước lõi thép nhằm giảm thiểu khối lượng thép và dây đồng, đồng thời nâng cao khả năng dẫn điện (Klđ) và tối ưu hóa không gian trong cửa sổ lõi thép.
Ta chọn: a = 2,4cm; b = 4,5cm; Wth = 46,8a2b = 1,21kg 1,2kg
Hình 2.13: Kích thước lõi thép cần dùng sau khi điều chỉnh
Như vậy, kết cấu mới được điều chỉnh lại có số liệu như sau:
Ag = 10,8cm2 với Kf = 0,95 (khả năng ghép sát)
At = Ag.Kf = 10,8 0,95 = 10,26cm2; Ssc = 432 cm2
N1 = 402 vòng; N2 = 60 vòng d1/d1cđ = 0,45/0,5mm; d2/d2cđ = 1,1/1,15mm
Hệ số lấp đầy rãnh (tính theo tiết diện) là Klđ = 0,53
Căn cứ vào số liệu mới, tính lại các bước từ bước 9 đến bước 14 Bước 9:
Bề dầy khuôn quấn dây: ec = 1mm
Kích thước khuôn giấy: ak = a + 1mm = 25mm bk = 45 + 1mm = 46mm
Hhd = h - (2ec + 1mm) = 36 - (2,1 + 1) = 33mm Bước 10:
Số vòng quấn cho mỗi lớp sơ cấp và thứ cấp:
Số lớp của cuộn dây sơ và thứ cấp:
N lớp Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp sơ cấp với nhau: ecđ1 = 0,0624 n v
Xác định bề dầy cách điện giữa các lớp thứ cấp với nhau: ecđ2 = 0,0624 3 , 66
0,169mm chọn ecđ2 = 0,2mm Bước 12:
Bề dầy cuộn dây sơ và thứ cấp:
BD1 = SL1 (d1cđ + ecđ1) = 7(0,5 + 0,25) = 5,25mm
BD2 = SL2 (d2cđ + ecđ2) = 3(1,15 + 0,2) = 4,05mm
Bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: ecđ3 = 1,4 1000
= 0,49mm Chọn ecđ3 = 0,5mm Tổng bề dầy bộ dây BD = BD1 +BD2 + ecđ3 = 9,8mm Kiểm tra lại hệ số lấp đầy theo bề dầy cửa sổ bị choán chỗ
Chú ý: Nếu cách điện lớp chọn theo tiêu chuẩn kỹ thuật như trên ta có thể giảm bề dầy cách điện tính theo công thức (4.31), (4.32), (4.33), (4.37) xuống 0,5 lần
Với thí dụ tính toán trên nếu hiệu chỉnh: ecd1 = ecd2 = 0,1mm và ecđ3 = 0,25mm, ta có:
BD1 = 4,2mm; BD2 = 3,75mm; BD = 8,2mm nên Klđ = 0,683
Chọn cách bố trí bộ dây giống như hình 4.12, ta có: a’ = a + 2ec= 24 + 2.1 = 26mm b’ = 45 + 2 = 47mm
Bề dài trung bình của một vòng dây quấn sơ cấp:
Bề dài trung bình của một vòng dây quấn thứ cấp:
Ltb2= 2(a’+b’) + [2(BD1+ecđ3) + BD2] = 185,74 mm
Tổng bề dài cuộn dây quấn sơ cấp:
Tổng bề dài cuộn dây quấn thứ cấp:
Khối lượng bộ dây quấn sơ cấp:
Khối lượng bộ dây quấn thứ cấp:
Tổng khối lượng bộ dây quấn:
TÓM TẮT KẾT QUẢ NHƯ SAU:
Hình 2.14: Kích thước mạch từ
A = 24 mm; b = 45 mm; Ag = 10,8 cm2; At = 10,26 cm2
Bm = 1,2T; nv = 3,66vòng/vôn; N1 = 402 vòng d1/d1cđ = 0,45mm/0,5mm; N2 = 60 vòng Wth = 1,2kg d2/d2cđ = 1,1mm/1,15mm; W2 = 0,11kg W1 = 0,1kg
Hệ số lấp đầy: Llđ = 0,33 (tính theo thiết diện choán chỗ)
Llđ = 0,68 (tính theo bề dày choán chỗ)
Bề dày cách điện giữa các lớp sơ cấp và thứ cấp: ecđ1 = ecđ2 = 0,1 mm
Bề dày cách điện khuôn: ec = 1 mm
Bề dày cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp: ecđ3 = 0,25 mm
Phương pháp tính toán máy biến áp tự ngẫu
Kỹ thuật quấn dây máy biến áp
Khuôn cách điện có chức năng cách điện giữa cuộn dây và mạch từ, đồng thời tạo độ cứng cho cấu trúc, thường được làm từ giấy cách điện presspahn, phíp (fibre) hoặc chất dẻo chịu nhiệt Hiện nay, khuôn cách điện được chia thành hai dạng khác nhau.
Khuôn không vách chặn được sử dụng đối với máy biến áp lớn (hình 2.20a) Khuôn có vách chặn thường sử dụng ở các máy biến áp nhỏ (hình 2.20b)
Kích thước của khuôn so với kích thước của lõi như sau:
Các hệ số dự trù b, c và h cần được chọn một cách hợp lý để đảm bảo không quá hẹp hoặc quá rộng, nhằm tránh tình trạng cấn khi lắp vào mạch từ, gây ra hiện tượng chạm masse Cụ thể, ak được thiết kế để các lá thép ép chặt vào nhau, ck phải nhỏ hơn clõi khoảng 0,5mm để thuận tiện cho việc lắp khuôn vào cửa sổ, hk nhỏ hơn hlõi khoảng 1mm để khe hở giữa I và chữ E khít nhau, và bk lớn hơn blõi khoảng 1mm để dễ dàng lắp chữ E vào khuôn.
Góc tiếp giáp giữa ak và bk theo chiều cao của hk cần được đảm bảo vuông thành và sắc cạnh, không có sự uốn lượn Điều này giúp khi lắp lá thép, mặt trong của ak sẽ sát khít với mặt lá thép, đảm bảo tính chính xác và độ bền cho công trình.
Nếu có vật liệu bằng bìa mica, bakêlít hoặc các tông chịu nhiệt cứng, bề dày 0,5mm làm khuôn quấn dây rất tốt
Sau khi lấy mẫu khuôn cuộn dây, cần thực hiện khuôn nòng để đảm bảo khít khao với khuôn cách điện Mục đích là lắp khuôn vào trục máy quấn dây sao cho tâm của khuôn trùng với tâm trục máy Các thông số cần điều chỉnh bao gồm b k = b + Δb, h k = h - Δh, và a k c k = c -
Khuôn nòng được làm bằng gỗ có kích thước theo hình 2.21, với một lỗ khoan ở mặt phẳng akxbk có đường kính bằng đường kính trục máy quay suốt chiều dài hk Bên cạnh đó, cần gia công thêm 2 tấm chặn (má ốp) bằng gỗ vuông có kích thước 15x15cm, tốt nhất là sử dụng gỗ ván ép, với bề dày khoảng 3 đến 5mm để ép chặt 2 đầu khuôn trên trục khi máy quấn dây hoạt động.
Trước khi quấn dây, cần vẽ sơ đồ bố trí các dây tại vị trí thực tế để đảm bảo khi nối mạch không bị vướng và dễ dàng phân biệt.
Trước khi quấn dây cố định đầu dây khởi đầu, cần đảm bảo quấn dây thẳng và song hàng với nhau Sau mỗi lớp dây, phải lót giấy cách điện để đảm bảo an toàn Đối với dây có kích thước nhỏ (d < 0,15), có thể quấn liên tục mà không cần lót giấy giữa các lớp, chỉ cần lót cách điện kỹ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Khi quấn dây, nếu muốn đưa dây ra ngoài, cần thực hiện theo hình 2.24b và đảm bảo dây được cách điện bằng ống gaine cách điện Mối nối dây cũng phải được đưa ra ngoài cuộn dây như hình 2.24c Đối với khuôn không có vách chặn dây, để giữ các lớp dây không bị chải ra ngoài, cần sử dụng băng vải hoặc giấy để chặn dây ở cả hai phía đầu cuộn dây, như thể hiện trong hình 2.24d.
Khi sắp hoàn tất việc quấn đủ số vòng dây, phải đặt dai vải hoặc giấy (H2-
25) sau đấy quấn dây đè chồng lên băng vải, giấy đó, để cuối cùng lòn dây qua và rút chặt băng vải giữa cho chắc
Hình 2 22: Tấm chặn (má ốp) b k a k h k
Hình 2.23a: Cách bố trí các dây ra ở vị trí thực tế Hình 2.23b: cách nối các mối nối dây
Hình 2.23c: Cách uốn các dây ra thực tế (dạng khoen kín) Hình 2.23d: Cách uốn các dây ra thực tế (dạng khoen hở)
Hình 2.24a: Cách cố định đầu dây khởi đầu Hình 2.24b: Cách ra đầu dây giữa cuộn dây
Hình 2.24c: Cách cố định đầu dây cuối cuộn dây Hình 2.24d: Cách giữ các lớp dây
2.5.2 Cách ráp lại lá sắt của mạch từ:
Tùy vào hình dạng của lá sắt, mạch từ có thể được ghép thành dạng EI hoặc các thanh chữ I theo một trật tự nhất định Đối với cách ghép mạch từ với lá sắt EI, việc sắp xếp và kết nối các thành phần cần được thực hiện một cách chính xác để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Lắp đặt từng lá sắt E theo chiều dọc (b) của khuôn, đảm bảo các đầu lá đối diện nhau Việc lắp các lá sắt cuối cùng thường gặp khó khăn, do đó cần sử dụng búa sắt và một miếng gỗ để nhẹ nhàng đóng từng lá, giúp ép chặt chúng vào lõi khuôn.
Sau khi lắp chặt các lá sắt hình chữ "E", do các chữ "E" được đảo ngược, tạo ra một khe hở giữa hai gông từ chữ "E" để lắp chữ "I" Các lá sắt hình chữ "I" sẽ được lắp dần vào các khe hở này ở cả hai phía của khuôn.
Các lá sắt càng ép chặt, khi vận hành MBA khỏi rung và không phát tiếng “ù”
Nếu các lá sắt lỏng ngoài tiếng kêu và rung, MBA còn bị nóng lên do từ trở lớn
Hình 2.25: Cách ghép mạch từ với lá sắt EI b.Cách ghép mạch từ với lá sắt chữ I:
Hình 2.26: Cách ghép mạch từ với lá sắt c.Hàn 2 đầu dây vào-ra:
Các đầu dây vào ra của hai cuộn dây phải nằm cùng một phía của tai khuôn
Đối với các MBA sử dụng dây có đường kính nhỏ, người ta khoan hai lỗ gần nhau ở tai khuôn để quấn vài vòng dây ở đầu ra, nhằm tránh tình trạng dây quá nhỏ dễ bị đứt.
Khi sử dụng dây điện có đầu ra quá nhỏ, người ta thường gắn một miếng tôn sắt hoặc tôn đồng để hàn các đầu dây của cuộn dây với dây nguồn và tải Dây nguồn và tải thường được làm từ loại dây sợi đơn, mềm Việc lựa chọn tiết diện dây nguồn và tải cần phù hợp với công suất của máy biến áp (MBA).
Sử dụng ôm kế để kiểm tra cách điện giữa hai cuộn dây và giữa cuộn dây với lõi sắt Nếu phát hiện hai cuộn dây chạm nhau hoặc chạm vào lõi sắt, cần tháo toàn bộ và quấn lại dây Sau đó, đấu điện nguồn để kiểm tra xem điện áp U2 có đúng theo thiết kế hay không Bước tiếp theo là tiến hành sấy sơ bộ.
Trong môi trường ẩm thấp, lớp êmay và bìa cách điện dễ bị hút ẩm, do đó cần thực hiện sấy sơ bộ để loại bỏ độ ẩm Việc tẩm sơn cách điện cũng là một bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả và độ bền cho sản phẩm.
Thường các MBA làm việc trong điều kiện môi trường ẩm thấp phải tẩm sơn cách điện
Sau khi sấy sơ bộ phải tẩm sơn cách điện bằng cách:
- Nhúng toàn bộ MBA vào sơn cách điện đến lúc không thấy bọt khí nổi lên nữa mới lấy MBA ra
- Đổ sơn cách điện từ từ vào các cuộn dây g.Sấy lại và xuất xưởng:
Sau khi tẩm sơn phải sấy lại cho khô sơn, kiểm tra cách điện, U2 một lần nữa rồi cho xuất xưởng
Các pan thông thường trong máy biến áp
Trường hợp này gây hiện tượng điện giật, nếu kèm sự nổ cầu chì, bốc khói nhẹ thì do sự chạm masse đã làm chập mạch cuộn dây
Quy trình sản xuất máy biến áp
(A) Kích thước của trung tâm lõi (b) Kích thước khung gỗ
A: Lõi khu vực trung tâm A1 = A + 2mm
B: Cán lõi B1 = b + 2mm C: Chiều dài trung tâm lõi C1 = C + 2mm Chất liệu của mô hình bằng gỗ: cây thông [Hình 1.74A kích thước mô hình bằng gỗ]
2.7.1 Khu vực giấy cách điện:
Giấy cách điện được làm phù hợp với khung hình bằng gỗ như Hình 1.75
[Hình 6.1 Kích thước củ akhu vực để giấy cách điện]
(3) Xác định khung bằng gỗ trên giấy thủ công
(4) Quấn một giấy thủ công ccó bề dày 0.12mm trên khung như Hình 1.76, và sau đó sửa băng
[Hình6.2Phương pháp gia cố cách điện giữa lõi và cuộn dây]
(5) Quấn dây : Đầu tiên, cuốn dây cuộn sơ cấp và cách nhiệt nó, và sau đó cuốn cuộn thứ cấp
(6) Sau khi loại bỏ mô hình bằng gỗ, lắp ráp một lõi
Cả hai bên cuộn dây được chọn từ mô hình gỗ, sau đó xen kẽ lõi E và chèn lõi I ở giữa Cuối cùng, vít được đặt vào lỗ lõi và thắt chặt hoàn chỉnh.
(7) Điện trở cách điện cách và đo dòng điện kích thích:
Sử dụng máy đo sức kháng để kiểm tra điện trở cách điện giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, cũng như giữa lõi sắt và dây quấn của máy phát điện Nếu sau khi kết nối cuộn thứ cấp với cuộn sơ cấp, ampe kế cho thấy điện áp định mức dòng điện kích thích là 1/10 dòng điện định mức, điều này chứng tỏ thiết kế và lắp ráp cuộn dây đã đạt tiêu chuẩn tốt.
