Tính toán, thiết kế máy biến áp cảm ứng một pha công suất nhỏ:

Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



Giáo trình Ñieän



Bảng quan hệ hiệu suất theo S2 (theo AEG)

S2 VA



25



50



100



200



300



400



500



700



1000



%



76,5



84



85



86



88



90



90,5



91



92



Xác định dòng điện phía thứ cấp:

I1 



S2

trong đó : Hiệu suất máy biến áp

.U1



P1 



P2 S 2









3.2. Chọn mạch từ máy biến áp:

At 1,423.



S2

.K

B



Trong đó At : Là tiết diện tính tóan cần dùng (cm2)

S: Cơng suất biểu kiến cung cấp tại phía thứ cấp

B: Mật độ từ thơng (0,8 – 1,2T)

(ta chọn mật độ từ thông từ 0,6-1,2, trong đó tol kém chất lượng chọn B thấp, tol tốt

chọn B lớn)

K: Hệ số lõi thép

- Nếu lõi thép hình E, I thì K = 1,0 đến 1,2

- Nếu lõi thép hình U, I thì K = 0,75 đến 0,85

Nếu lõi thép cho trước At = a.b

b



a



a

b



EI



c

h



Lõi thép hình chữ U, I



c



UI

h



Lõi thép hình chữ E, I



- Xác định tiết diện thực tế và độ dày cách điện của lõi thép độ bìa khi lõi thép độ

chênh lệch này sẽ được xác định = hệ số

Biên soạn: Trần Văn Đạt



At

A

a.b

k f  A tt  t 

A tt

kf

kf

-51-



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



Giáo trình Điện



B = (1-1,5).a theo bề dày của lõi thép thì kf được xác định theo

- Nếu bề dày lá thép là 0,35mm thì K = 0,8 – 0,92

- Nếu bề dày lá thép là 0,5mm thì K = 0,85 – 0,95



b



a/2

a



a/2

a+h



a/2



a/2

2(a+c)



Khi đó Att = a.b

b = a  1,5a (khi a = b) và At = a.1,5a2( khi a = 1,5b)

Bề dày lõi thép



Kf

Thép ít ba vớ



Thép nhiều ba vớ



0,35mm



0,92



0,8



0,5mm



0,95



0,85



Khối lượng lõi thép

- Trường hợp lõi dạng E,I : Wth = 46,8.a2.b

- Trường hợp hình U,I : Wth = 15,6.a.b(2a + c + h)

Giả sử để thực hiện máy biến áp công suất 75VA ta chọn a trong khỏang từ 2,7cm

đến 3,6cm.

3.3. Tính số vòng dây:

- Xác định số vòng dây quấn trên một vôn sức điện điện động trong bộ dây sơ và

thứ cấp

Nvòng/vơn =



1

4,44. f . At .B.10  4



Trong đó:

N: Số vòng dây quấn trên 1 vơn

f là tần số lưới điện; với tần số f = 50Hz ta có thể tính như sau:

Biên soạn: Trần Văn Đạt



-52-



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



Nvòng/vơn=



Giáo trình Điện



45

. At .B

45



Nếu B = 0,8 →Nvòng/vơn= .A .B

t

45,045



Nếu B = 1; → Nvòng/vơn= .A

t



37,54



Nếu B = 1,1 → Nvòng/vơn= A

t



Đơn vị: At = cm2; a = b = cm

S2 VA



5



10



25



50



75



100



150



200



300



 U%



20



17



15



12



10



9



8



7,5



7



- Xác định tổng số vòng dây quấn phía sơ cấp và thứ cấp:

Cuộn sơ cấp: N1 = nv.U1

Cuộn thứ cấp: N2 = (1,05  1,1)nv.U2

Trong đó :



N1: Số vòng dây quấn sơ cấp

N2: Số vòng dây quấn thứ cấp

U1: Điện áp của dây quấn sơ cấp

U2: Điện áp của dây quấn thứ cấp



3.4. Đường kính dây dẫn:

Chọn mật độ dòng điện J suy ra tiết điện và đường kính dây quấn phía thứ cấp và

sơ cấp

Mật độ dòng điện J chọn để xác định đường kính dây quấn phụ thuộc

- Cấp cách điện vật liệu

- Điều kiện giải nhiệt dây quấn

- Chế độ vận hành liên tục hay ngắn hạn



S2 VA



0 đến 50



50 đến 100



100 đến 200



200 đến 500



500 đến 1000



J(A/mm2)



4



3,5



3



2,5



2



Với vật liệu cách điện cấp A (nhiệt độ tối đa cho phép tại điểm nóng nhất 105 0 )

máy làm việc ngắn hạn không liên tục (6 đến 10giờ) ta chọn J cao hơn trong bảng trên từ

1,2 đến 1,5 lần.

S2 VA



0 đến 50



50 đến 100



100 đến 200



200 đến 500



500 đến 1000



J(A/mm2)



5 đến 6



4,5 đến 5,5



4 đến 5



3,5 đến 4,5



3 đến 4



- Xác định tiết diện và đường kính dây

Biên soạn: Trần Văn Đạt



-53-



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



Giáo trình Điện



I1

J



+ Sơ cấp d1 1,13

+ Thứ cấp d 2 1,13



I2

J



Mật độ dòng điện (A/mm2) thường ta chọn J từ 2,5 đến 6(A/mm2)

Ví dụ: Quấn máy biến áp theo yêu cầu U1 =110/200V; U2 = 24V, I2 = 5A

 Bước 1: Xác định các số liệu ban đầu

- Điện áp sơ cấp U1 = 110/220v

- Điện áp thứ cấp U2 = 6/9/12/24v

- Dòng điện thứ cấp định mức I2 = 5A

Do dòng điện I2 chưa biết rõ nên ta xác định cơng suất biểu kiến phía thứ cấp là:

S2 = U2.I2 = 24.5 = 120VA

 Bước 2: Xác định tiết diện tính tốn

A t 1,423.K.

Ag 



S2



1,423.



B



120

15,6cm 2

1



A t 15,6



16,4cm 2

K f 0,95



 Bước 3: Xác định kích thước thật của lõi thép

Xác định amin và amax theo Ag = 16,4cm2

Để quấn biến áp có cơng suất 120VA ta chọn a trong khoảng từ 3,3  4cm

Ta chọn a = 3,5cm

a min 



Ag

1,5







16,4

3,3cm

1,5



a max  A g  16,4 4cm



Xác định khối lượng lõi

Wth = 46,8.a2.b = 46,8.3,52.4,7 =2700g =2,7Kg

Như vậy ta chọn kích thước lõi thép sau:

a = 3,5cm

b = 4,7cm

Wth = 2,7kg

At = 15,6cm2

Ag = 16,4cm2 chọn lõi EI

* Chú ý: nếu mỗi là thép là 0,5mm và b = 47mm thì tổng số lá thép chữ E là 47/0,5 = 94

 Bước 4: Xác định số vòng quấn trên vơn

Biên soạn: Trần Văn Đạt



-54-



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



W0 



Giáo trình Điện



45

45



3Vòng / vôn

B.A t 1.15,6



 Bước 5: Xác định độ giảm thế phía thứ cấp lúc mang tải định mức

U20 = Ch.U2 = 1,075.24 = 26v ( tra bảng chọn ch = 1,075)

 Bước 6: Xác định số vòng dây sơ cấp và thứ cấp

W1 = U1.W0 = 220.3 = 660vòng

W2 = U20.W0 = 26.3 = 78vòng

 Bước 7: Xác định dòng điện sơ cấp

I1 



S2

120



0,6 A

.U1 0,89.220



 Bước 8: Xác định đường kính dây sơ cấp và thứ cấp

d1 1,13.



I1

0,6

1,13.

0,4mm

J

4,5



d 2 1,13.



I2

5

1,13.

1,3mm

J

4,5



220v



0v



110v



6v

9v

12v



220v



24v



4. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục những hư hỏng thông thường của

máy biến áp dân dụng một pha

4.1. Hiện tượng:

- Hiện tượng 1: Cấp nguồn, MBA không hoạt động, khơng có điện áp ngõ ra.

- Hiện tượng 2: Cấp nguồn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ tác động ngay, có hiện

tượng nổ cầu chì hoặc cháy dây nguồn.

- Hiện tượng 3: Điện áp tăng cao, máy nóng nhiều, rung có tiếng kêu lạ...

- Hiện tượng 4: chạm vỏ máy bị điện giật.

4.2. Nguyên nhân:

- Nguyên nhân hiện tượng 1: Có thể bị đứt cuộn dây sơ cấp hoặc thứ cấp hoặc do

tiếp xúc điện khơng tốt.



Biên soạn: Trần Văn Đạt



-55-



Khoa KT Điện- Điện lạnh- Điện tử

kỹ thuật -75h



Giáo trình Điện



- Ngun nhân hiện tượng 2: Do chạm chập tại các đầu nối, đầu ra dây hoặc ráp sai

mạch...

- Nguyên nhân hiện tượng 3: Do chạm chập tại các đầu nối, đầu ra dây hoặc ráp sai

mạch, hư hỏng ở gallett...

- Nguyên nhân hiện tượng 4: Lõi thép chạm cuộn dây và chạm ra vỏ; Do các

đầu nối chạm vỏ hoặc gallett bị chạm...

4.3. Cách khắc phục:

- Cách khắc phục hiện tượng 1: Dùng Ohm kế, đèn thử, Volt kế kiểm tra tiếp xúc

điện hoặc đo điện áp ra của máy. Những điểm nhiều khả năng gây hở mach là: tại các ngỏ

vào ra; bộ phận chuyển mạch, đổi nối, bộ phận cấp nguồn ... Sửa chữa: hàn nối, cách điện

tốt sau khi sửa chữa.

- Cách khắc phục hiện tượng 2: Dùng Ohm kế kiểm tra, quan sát bằng mắt.

Sửa chữa cách ly các đầu dây, xử lý cách điện.

- Cách khắc phục hiện tượng 3: Đo điện áp vào/ ra, đối chiếu với tính tốn; Sửa

chữa cách ly các đầu dây, xử lý cách điện.

- Cách khắc phục hiện tượng 4: Kiểm tra cách điện bằng mêga Ohm kế hoặc Volt kế

( không dùng bút thử điện do dòng điện cảm ứng) sau đó xử lý cách điện.

C. Câu hỏi và bài tập:

1/ Trình bày các bước quấn dây máy biến áp?

2/ Trình bày cách tính cơng suất máy biến áp.

3/ Trình bày cách tính chọn mạch từ máy biến áp

4/ Trình bày cách tính số vòng dây quấn?

5/ Trình bày cách tính đường kính dây dẫn?



Biên soạn: Trần Văn Đạt



-56-