Tập bài giảng Thực hành Kỹ thuật điện

lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện Ghi chú: Khi một sinh viên thao tác công việc, sinh viên còn lại quan sát theo dõi bạn thao tác. 133 V. Phiếu kiểm tra đánh giá. Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành được tiến hành theo phiếu đánh giá sau đây: PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH Tên kỹ năng: .............................................................................................................. Họ và tên sinh viên:.............. MSSV:....................................................... NhómLớp..................... Ngày..........tháng........năm................... Giáo viên hướng dẫn...................................Ca thực tập.................................................... TT Tiêu chí đánh giá Điểm chuẩn Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Điểm đánh giá 1 Trình tự thực hiện - Thực hiện đầy đủ thao tác. - Thực hiện không đử thao tác 3 2 1 2 Kết quả đạt được - Hoàn thành sản phẩm - Chưa hoàn thành sản phẩm. 3 3 1 3 An toàn - Trang bị đầy đủ bảo hộ - Sử dụng đúng các dụng cụ và đồ nghề - Nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp - Có các điểm nối đất - An toàn cho người và thiết bị 2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 4 Thời gian - Đảm bảo an toàn, hoàn thành trước hoặc đúng thời gian quy định. - Quá giờ 2 2 0 Tổng điểm 10 134 BÀI 06: LẮP RẠP MẠCH ĐIỆN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Thời gian: Lý thuyết 1 giờ 30 phút Thực hành 8 giờ 30 phút I. Mục tiêu học tập Sau khi học xong bài học này sinh viên có khả năng: Kiến thức: + Phân tích được sơ đồ nguyên lý và sơ đồ lắp ráp của mạch điện khởi động Y/YY và mạch chạy 2 cấp tốc đô Y/YY. Kỹ năng: + Lắp ráp, kiểm tra vận hành các mạch điện điều theo đúng trình tự, đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật và thời gian. Thái độ: + Rèn luyện tính cẩn thận trong quá trình lắp đặt vận hành động cơ điện 3 pha, thái độ học tập nghiêm túc, phát huy trí sáng tạo trong thực hành. Tổ chức nơi thực hành gọn, sạch, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. II. Lý thuyết liên quan 1. Mạch điện khởi động Y/YY 1.1 Sơ đồ nguyên lý L1 L2 N AP1 2KYY ~3fa/380V - 50Hz RN K1 1KYY KY L3 A1 B1 C1 A B C AP2 L1 1 RNMT K1 D K1 3 5 ~ 220 V 0 2 KY Rth1KYY Rth RthKY 1KYY 1KYY 2KYY 7 9 11 13 15 NA2 B2 C2 B3 C3A3 B4 C4 A4 Mạch động lực Mạch điều khiển Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ 135 1.2 Nguyên lý hoạt động: a) Mở máy: - Đóng áptômát AP1, AP2 cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển - Bấm nút bấm MT, côngtắctơ K1 có điện tác động và tự duy trì bằng tiếp điểm K1(3- 5), Công tắc tơ KY có điện tác động, các tiếp điểm ở mạch động lực của côngtắctơ K1, KY đóng lại động cơ chạy ở chế độ Y - Khi K1 có điện, đồng thời Rth có điện, sau khoảng thời gian t đặt ở rơle thời gian , rơle tác động tiếp điểm thường đóng mở chậm Rth( 7-9) mở ra ngắt nguồn cấp cho công tắc tơ KY, tiếp điểm thường mở đóng chậm Rth( 11-13) đóng lại, côngtắctơ 1KYY cón điện, tiếp điểm 1KYY (13-15) đóng lại, cấp nguồn cho côngtắctơ 2KYY có điện, các tiếp điểm ở mạch động lực của côngtắctơ KY mở ra, của côngtắctơ 1KYY, 2 KYY đóng lại động cơ chạy ở chế độ YY b) Dừng máy: - Để dừng máy bấm nút bấm dừng D, côngtắctơ K1 mất điện, mở các tiếp điểm côngtắctơ K1 ở mạch động lực ngắt nguồn cấp cho động cơ M, động cơ M dừng. - Ngắt áptômát AP1, AP2 ngắt nguồn cấp cho mạch động lực và điều khiển c) Các khâu liên động và bảo vệ: - Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển bằng áptômát AP1, AP2 - Bảo vệ quá tải cho động cơ M bằng rơle nhiệt RN, khi xảy ra quá tải rơle nhiệt RN tác động, tiếp điểm RN(2, N) ở mạch điều khiển mở ra ngắt nguồn cấp cho côngtắctơ K, mở các tiếp điểm ở mạch động lực của côngtắctơ K ngắt nguồn cấp cho động cơ M, động cơ dừng - Bảo vệ cực tiểu bảo vệ điểm không bằng tiếp điểm K (3- 5) - Bảo vệ liên động tránh làm việc đồng thời hai côngtăctơ KY và 1KYY bằng tiếp điểm thường đóng KY(5- 11), 1KYY(1-7) 136 2.Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ 2.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 6.2 a Mạch động lực b mạch điều khiển Hình 6.3 Sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển mạch điện chạy 2 cấp tốc độ Y/YY 0 A RN KD1 2KY 2KYY 1KY KY (Y) KY 1KY D1 M1 M2 D2 KD2 (YY) 1 3 5 7 9 4 2 11 13 15 19 ĐC CD ~380V RN KY CC1 1KY 2KYY z x y B1 C1 A1 B C A 137 2.2 Nguyên lý hoạt động: a) Mở máy: - Đóng áptômát cấp nguồn cho mạch điều khiển - Bấm nút bấm M1, công tắc tơ KY có điện tác động và tự duy trì bằng tiếp điểm KY, công tắc tơ KY có điện tác động, các tiếp điểm ở mạch động lực của công tắc tơ KY, KY đóng lại động cơ chạy ở chế độ Y Bấm nút M2 Công tắc tơ 1KY tác động các tiếp điểm ở mạch động lực của công tắc tơ 1KY, KY bị ngắt đi, Các tiếp điểm của 1KY tác động đóng điện cấp cho 2KY làm công tắc tơ 2KY tác động và tự duy trì lúc này động cơ chạy ở chế độ YY b) Dừng máy: - Để dừng máy bấm nút bấm dừng D, công tắc tơ KY, 1KY, 2KY mất điện, mở các tiếp điểm công tắc tơ KY, 1KY ở mạch động lực ngắt nguồn cấp cho động cơ M, động cơ M dừng. - Ngắt cầu dao CD thì ngắt nguồn cấp cho mạch động lực và điều khiển III. Dự trù vật tư, thiết bị thực hành. Thiết bị, vật tư cho một nhóm thực tập (4 sinh viên) TT Tên thiết bị Số lượng Đv tính Ghi chú 1 Aptomat 3 pha (AP1), 1pha (AP2) 02 Cái 2 Contacto: K1 02 Cái 3 Contacto KY : điều khiển động cơ làm việc chế độ Y 02 Cái 4 Congtacto 1KYY, 2KYY: điều khiển động cơ làm việc ở chế độ YY 02 Cái 5 Rơle nhiêt: RN 02 Cái 6 Nút bấm mở máy: MT 01 Cái 7 Nút bấm dừng máy: D 01 Cái 8 Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc hai cấp tốc độ Y/YY 01 Cái 9 Băng cách điện 01 Cuộn TT Tên thiết bị Số lượng Đv tính Ghi chú 1 Kìm tuốt dây 01 Cái 1 Dây súp đơn 1x1.5 10 mét 2 Tô vít các loại 01 Bộ 3 Đinh vít 30 Cái 138 IV. Thực hành 1. . Mạch điện khởi động Y/YY 1.1 Sơ đồ lắp ráp: (Sinh viên tham khảo) Hình 6.4 Sơ đồ bố trí thiết bị mạch điện khởi động Y/YY 139 1.2 Quy trình thực hiện TT Tên các bước Công việc phải làm Kết quả đạt được 1 Lựa chọn kiểm tra thiết bị Cấp nguồn thử tác động các công tắc tơ , khởi động từ, rơ le các loại Hút không kêu, đo các tiếp điểm liền mạch 2 Gá lắp bố trí thiết bị Lắp thiết bị trên bo đúng vị trí bằng vít Thiết bị chắc chắn 3 Lắp mạch điều khiển Gia công đầu cốt, bắt vào thiết bị Đi dây theo máng nhựa, tránh chồng chéo 4 Thử mạch điều khiển Cấp nguồn điều khiển và tắc động đóng , mở máy bằng các nút điều khiển Mạch tác động theo đúng yêu cầu điều khiển 5 Lắp mạch động lực Gia công đầu cốt lắp dây động lực. Đấu dây vào động cơ Dây động lực phải đúng chủng loại, đi dây theo máng nhựa tránh chồng chéo 6 Vận hành động cơ Kiểm tra đủ nguồn điện 3 pha, đóng nguồn và khởi động máy Động cơ quay, chạy êm theo đúng yêu cầu điều khiển 1.3 Những hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân dự đoán Kiểm tra, sửa chữa Kết quả 1 Khi đóng cấp nguồn mạch điều khiển không làm việc Chưa có nguồn tới cuộn hút côngtắctơ K1 Kiểm tra lại dây cấp nguồn cho mạch điều khiển 2 Khi tác động ấn nút mở máy M động cơ quay, bỏ ra thì mất Mất duy trì Kiểm tra tiếp điểm duy trì của công tắc tơ K1 ( 3-5 ), hoặc dây nối tới nó 3 Khi tác động mở máy M động cơ quay chế độ Y không chạy được YY Rơ le thời gian Rth không tác động Kiểm tra nguồn cấp cho Rth , các dây nối tới cuộn hút Rth 140 2. Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ 2.1 Sơ đồ đi dây. Hình 6.5 Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ 1KY M1 M2 KY 2KYY D y z x CD A B C YY Y ~380V B1 C1 A1 B C A 141 2.2 Sơ đồ lắp ráp ATM1 ATM2 L1 L2 L3 L1 L2 L3 N A B C A1 B1 C1 L3 1KYY 2KYY A B C RN 1 135 135 9 3 1715 2 2 2N L1 L2 L3 N a1 b1 c1 KY 5 3 9 2 11 3 711 711 13 13 1 3 5 7 MYY MY D 11 13 713 15 17 Hình 6.6 Sơ đồ bố trí thiết bị mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ 142 2.3 Quy trình thực hiện TT Tên các bước Công việc phải làm Kết quả đạt được 1 Lựa chọn kiểm tra thiết bị Cấp nguồn thử tác động của công tắc tơ, khởi động từ, rơ le các loại. Hút không kêu, đo các tiếp điểm liền mạch 2 Gá lắp bộ trí thiết bị Lắp thiết bị trên bo đúng vị trí bằng vít Thiết bị chắc chắn 3 Lắp mạch điều khiển Gia công đầu cốt, bắt vào thiết bị Đi dây theo máng nhựa, tránh chồng chéo. 4 Thử mạch điều khiển Cấp nguồn điều khiển và tác động đóng, mở máy bằng các nút điều khiển Mạch tác động theo đúng yêu cầu điều khiển 5 Lắp mạch động lực Gia công đầu cốt lắp dây động lực. Đấu dây vào động cơ Dây động lực phải đúng chủng loại, đi dây theo máng nhựa tránh chồng chéo 6 Vận hành động cơ Kiểm tra đủ nguồn điện 3 pha, đóng nguồn và khởi động máy Động cơ quay, chạy êm theo đúng yêu cầu điều khiển 2.4 Những hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân dự đoán Kiểm tra, sửa chữa Kết quả đạt được 1 Khi đóng cấp nguồn mạch điều khiển không làm việc Chưa có nguồn tới cuộn hút công tắc tơ K2 Kiểm tra lại dây cấp nguồn cho mạch điều khiển 2 Khi tác động mở máy M1, M2 động cơ quay, bỏ ra thì dừng Mất duy trì Kiểm tra tiếp điểm duy trì của công tắc tơ K1, K2, K3 hoặc dây nối tới nó. 3 Động cơ không chạy được chế độ YY Công tắc tơ K3 chưa tác động Mạch động lực đấu sai. Kiểm tra tiếp điểm K2, K3 ; các dây nối tới cuộn hút K3 Kiểm tra lại dây nối mạch động lực 143 PHIẾU LUYỆN TẬP Tên kỹ năng: Mạch điện khởi động Y/YY Nhóm: .........Sinh viên:........................................Lớp: .................Ngày:.......................... Giáo viên hướng dẫn:...........................................Ca thực tập:.......................................... Lần Họ và tên Thời gian yêu cầu Thời gian thực hiện YÊU CẦU 1 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 75 phút - Sinh viên 1 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn loại động cơ điện. - Sinh viên 2 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 3 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 4 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 2 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 60 phút - Sinh viên 2 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 3 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 4 thực hiện lắp mạch điều khiển, kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 1 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 3 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 45 phút - Sinh viên 3 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 4 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 1 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. 144 Sinh viên 4 - Sinh viên 2 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 4 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 30 phút - Sinh viên 4 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 1 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 2 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 3 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện Ghi chú: Khi một sinh viên thao tác công việc, sinh viên còn lại quan sát theo dõi bạn thao tác. 145 PHIẾU LUYỆN TẬP Tên kỹ năng: Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ chạy 2 cấp tốc độ Nhóm: .........Sinh viên:........................................Lớp: .................Ngày:.......................... Giáo viên hướng dẫn:...........................................Ca thực tập:.......................................... Lần Họ và tên Thời gian yêu cầu Thời gian thực hiện YÊU CẦU 1 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 75 phút - Sinh viên 1 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 2 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 3 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 4 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 2 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 60 phút - Sinh viên 2 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 3 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 4 thực hiện lắp mạch điều khiển, kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 1 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 3 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 45 phút - Sinh viên 3 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 4 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 1 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 2 thực hiện lắp mạch động lực 146 Sinh viên 4 và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện 4 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 30 phút - Sinh viên 4 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra khí cụ điện, chọn động cơ điện. - Sinh viên 1 thực hiện gá lắp thiết bị lên bo thực hành đúng vị trí - Sinh viên 2 thực hiện lắp mạch điều khiển và kiểm tra vận hành mạch điều khiển. - Sinh viên 3 thực hiện lắp mạch động lực và kiểm tra, vận hành đo thông số mạch điện Ghi chú: Khi một sinh viên thao tác công việc, sinh viên còn lại quan sát theo dõi bạn thao tác. 147 IV.Phiếu kiểm tra đánh giá. Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành được tiến hành theo phiếu đánh giá sau đây: PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH Tên kỹ năng: Họ và tên sinh viên:.............. MSSV:....................................................... NhómLớp..................... Ngày..........tháng........năm................... Giáo viên hướng dẫn...................................Ca thực tập.................................................... TT Tiêu chí đánh giá Điểm chuẩn Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Điểm đánh giá 1 Trình tự thực hiện - Thực hiện đầy đủ thao tác. - Thực hiện không đử thao tác 3 2 1 2 Kết quả đạt được - Hoàn thành sản phẩm - Chưa hoàn thành sản phẩm. 3 3 1 3 An toàn - Trang bị đầy đủ bảo hộ - Sử dụng đúng các dụng cụ và đồ nghề - Nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp - Có các điểm nối đất - An toàn cho người và thiết bị 2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 4 Thời gian - Đảm bảo an toàn, hoàn thành trước hoặc đúng thời gian quy định. - Quá giờ 2 2 0 Tổng điểm 10 148 BÀI 07: QUẤN MÁY BIẾN ÁP 1 PHA Thời gian: Lý thuyết 2 giờ 15 phút Thực hành 12giờ 45 phút I. Mục tiêu học tập Sau khi học xong bài học này sinh viên có khả năng: Kiến thức: + Tính toán các thông số quấn máy biến áp 1 pha cảm ứng và tự ngẫu Kỹ năng: + Quấn hoàn thiện máy biến áp 1 pha, vận hành và kiểm tra các thông số kỹ thuật Thái độ: + Rèn luyện tính cẩn thận khi thực hiện tính toán thông số và quấn dây biến áp, thái độ học tập nghiêm túc, phát huy trí sáng tạo trong thực hành. Tổ chức nơi thực hành gọn, sạch, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. II. Lý thuyết liên quan 1. Máy biến áp cảm ứng 1.1 Định nghĩa Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng từ dùng để biến đổi biến đổi điện áp của hệ thống điện xoay chiều nhng vẫn giữ nguyên tần số Ký hiệu: Hình 7.1 Ký hiệu máy biến áp Hình dáng: Hình 7.2 Máy biến áp 1 pha 1.2 Phân loại và công dụng của máy biến áp. * Phân loại: - Theo số pha + MBA 1 pha, MBA 3 pha - Phân loại theo dung lượng + MBA điện lực, MBA dân dụng - Phân loại theo nguyên lý làm việc và chế tạo + MBA cảm ứng, MBA hàn, MBA đo lường 149 *Công dụng: - Dùng để phân phối và truyền tải điện năng - Sử dụng trong các máy công cụ, thiết bị lò nung, trong hàn điện, làm nguồn cho các thiết bị điện tử 1.3. Các tham số cơ bản của máy biến áp - Điện áp định mức: U1đm: là điện áp định mức của cuộn sơ cấp U2đm: là điện áp định mức của cuộn thứ cấp - Dòng điện định mức: I1đm; I2đm là dòng định mức cho mỗi dây quấn của MBA ứng với điện áp định mức - Công suất định mức: là cơ sở biểu kiến định mức Sđm= U2đmI2đm = U1đmI1đm Ngoài ra trên vỏ MBA ngời ta còn ghi fđm, số pha, sơ đồ nối dây, điện áp ngắn mạch và chế độ làm việc 1.4. Cấu tạo: Cấu tạo của MBA gồm hai phần cơ bản là mạch từ và dây quấn. + Mạch từ: Được ghép bởi các lá thép kỹ thuật điện, có chứa hàm lượng silic từ 1% đến 4% và có bề dày từ 0,35 đến 0,5 mm. Có hai dạng mạch từ chính là mạch từ kiểu bọc có dạng EI (dùng trong MBA 1 pha công suất nhỏ), và mạch từ kiểu trụ có dạng U (do nhiều lá thép chữ I ghép lại, dùng cho các MBA có công suất trung bình trở lên). Mạch từ gồm 2 phần: + Trụ: là nơi để quấn cuộn dây + Gông: Nối liền mạch từ giữa các trụ quấn dây với nhau Hình 7.4 Các loại lõi thép thông dụng Hình 7.3 Cấu tạo máy biến áp 150 + Dây quấn: - Dây quấn có nhiệm vụ tăng giảm điện áp, gồn có cuộn sơ cấp và thứ câp. Dây quấn phải là dây đồng điện phân hoặc dây nhôm, có bọc lớp vỏ e-may hoặc coton để cách điện. Gồm 2 cuộn dây: Cuộn sơ cấp: Có W1; U1; i1; d1; E1 Nối // nguồn vào Cuộn thứ cấp: Có W2; U2; i2; d2; E2. Nối // tải 1.5. Nguyên lý làm việc: - Máy biến áp làm việc dựa trên cơ sở cảm ứng điện từ. Mắc cuộn sơ cấp vào nguồn điện, lấy điện áp ra ở cuộn thứ cấp. Đặt vào dây quấn sơ cấp 1 điện áp xoay chiều u1 sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong dây quấn sơ cấp w1. Dòng điện i1 sinh ra từ thông biến thiên  khép mạch trong lõi thép móc vòng (xuyên qua) đồng thời với cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thông chính  = mSint Vì từ thông qua dây quấn sơ cấp có số vòng W1 biến thiên nên theo định luật cảm ứng điện từ trong dây quấn thứ cấp xuất hiện một sức điện động (Sđđ) cảm ứng ) 2 (2111     tSinE dt d We Và cảm ứng ra dây quấn thứ cấp 1 SĐĐ là: ) 2 (2222     tSinE dt d We W1 và W2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp nhìn vào công thức e1 và e2 ta thấy e1 và e2 có cùng tần số nhng có trị hiệu dụng khác nhau k W W E E  2 1 2 1 gọi là hệ số máy biến áp k > 1 => W1 > W2 gọi là máy giảm áp k W1 < W2 gọi là máy tăng áp 2. Máy biến áp tự ngẫu 2.1 Giới thiệu chung Máy biến áp tự ngẫu(MBA TN) có một số vòng chung giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp Nếu so sánh MBA TN Với MBA cách ly cung cấp công suất thì nó một số đặc điểm sau : - Lõi thép nhỏ hơn, số vòng dây ít hơn - Đường kính dây quấn nhỏ hơn - Từ tản và ∆U% nhỏ hớn - Dễ chế tạo, giá thành hạ - Không an toàn bằng MBA cách ly 151 2.2 Các dạng sơ đồ thông dụng Hình 7.5 : MBA TN 1 cấp điện thế vào, ra (thường U1 = 70 ÷ 110V, U2 = 110 V) Hình 7.6: MBA TN 2 cấp điện thế vào và ra (thường U1=60÷110V hay U1=160÷220V và U2=110/220V) Hình 7.7 : MBA TN 4 cấp điện áp vào và 2 cấp điện áp ra 152 3. Tính toán thông số quấn máy biến áp 1 pha cảm ứng • Bước 1 : Xác định các số liệu ban đầu - Điện áp định mức phía sơ cấp (U1) và phía thứ cấp (U2) - Dòng điện định mức phía thứ cấp I2 - Nếu không biết rõ I2 cần xác định công suất biểu kiến phía thứ cấp S2 S2 = U2 . I2 trong đó S[VA]; U[V] ; I[A] - Tần số nguồn điện f - Chế độ làm việc : ngắn hạn hay dài hạn • Bước 2 : Xác định tiết diện tính toán At cần dùng cho lõi thép Căn cứ vào điều kiện tản nhiệt và giữ độ sụt áp tại thứ cấp lúc mang tải ta có : 21,432. S A K t Bm  At[cm2]; Bm [T]; S2 [VA] At : Tiết diện tính toán của lõi thép S2 : Công suất biểu kiến tại thứ cấp MBA K : Hệ số hình dạng lõi thép - Lõi thép E, I : K = 1 ÷ 1,2 - Lõi thép U-I : K = 0,75 ÷ 0,85 Bm Mật độ từ thông trong lõi thép (Chọn) - Với lõi thép dẫn từ không định hướngBm = 0,8 ÷ 1,2T - Với lõi thép dẫn từ có định hướng Bm = 1,2 ÷ 1,6T • Bước 3 : Chọn kích thước cho lõi thép, tính khối lượng lõi thép Gọi Ag là Tiết diện thực của lõi thép ta có Ag = a . b (6.3) At ≠ Ag do : - Bề dày cách điện tráng trên lõi thép - Độ ba via có trên biên lá thép do công nghệ dập định hình lá thép, độ chênh lệch giữa At và Ag xác định bảng hệ số ép chặt Kf t g f A A K  (Kf tra bảng 7.1) Bảng 7.1 : Xác định hệ số ép chặt Kf Bề dày lá thép (mm) Kf Lá thép ít ba via Lá thép nhiều ba via 0,35 0,92 0,8 0,5 0,95 0,85 153 Khi biết được At , chọn Kf suy ra Ag từ đó chọn các kích thước của lõi thép a, b. Để dễ thi công quấn dây, thường giữa a, b có quan hệ về kích thước như sau : b = a ÷ 1,5a Suy ra : Ag = a . b = a 2 ( khi a = b ) hoặc Ag = 1,5a 2 ( khi 1,5a = b) tóm lại ta có thể xác định dãy giá trị cho a, khi biết Ag như sau : amin ≤ a ≤ amax với min 1,5 gA a  ; axm ga A Phối hợp các giá trị cho sẵn của a trong thực tế, Chọn a thích hợp cho lõi thép, từ đó tính lại giá trị chính Khi định được a và b áp dụng các phép tính hình học ta suy ra khối lượng cần dùng cho lõi thép. a) Trường hợp lõi thép dạng EI : Gọi : c : bề rộng cửa sổ lõi thép; h : bề cao cửa sổ lõi thép Thể tích lõi thép (trừ đi khoảng không gian ở 2 cửa sổ) được tính như sau : V = 2ab ( a + c + h ) Hình 7.8 : Các kích thước cơ bản của lõi thép Khối lượng riêng của lá thép kỹ thuật điện γ = 7,8 Kg/dm3 - Khối lượng lõi thép là Wth = γ . Vth = 7,8 x 2ab ( a + c + h ) = 15,6 ab ( a + c + h ) Wth [kg]; a,b,c [dm] - Trường hợp lõi thép EI đúng dạng tiêu chuẩn ta có Lúc đó Vth = 46,8 a 2 b b) Trường hợp lõi thép dạng UI : Tương tự: c, h là bề rộng và bề cao cửa sổ lõi thép - Thể tích lõi thép đã trừ đi cửa sổ là 154 V = 2ab (a + c + h) - Khối lượng lõi thép là : Wth =15,6ab (2a + c + h) • Bước 4 : Xác định số vòng tạo ra 1 volt sức điện động trong mỗi bối dây sơ và thứ cấp. 1 4,44. . . n v f B A m t  • Bước 5 : Xác định độ sụt áp phía thứ cấp lúc mang tải định mức Gọi U20, U2 ; là điện áp phía thứ cấp lúc chưa mang tải và có tải . Độ sụt áp phần trăm: 20 2 20 2 2 % .100 ( 1).100 U U U U U U      20 2 20% .100 ( 1).100 2 2 U U U U U U      Hoặc 20U =Ch*U2 Ch có thể tra từ Bảng 3.2 như sau : Bảng 7.2 bảng quan hệ số Ch theo S2 (199) S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch S2 (VA) Ch 5 1,35 50 1,12 180 1,060 700 1,032 7,5 1,28 60 1,11 200 1,058 800 1,030 10 1,25 70 1,10 250 1,052 900 1,028 15 1,22 80 1,09 300 1,048 1000 1,025 20 1,18 90 1,085 350 1,045 1500 1,020 25 1,16 100 1,08 400 1,042 2000 1,016 30 1,14 120 1,075 500 1,038 3000 1,009 40 1,13 150 1,065 600 1,035 • Bước 6 : Xác định số vòng dây quấn tại sơ và thứ cấp Căn cứ vào nv, U1, U20, gọi N1 và N2 lần lượt là số vòng dây quấn phía sơ và thứ cấp, ta có : N1 = U1 . nv N2 = U20 . nv • Bước 7 : Ước lượng hiệu suất η của máy biến áp, tính dòng điện phía sơ cấp Trong giai đoaïn tính sơ bối biến thế hay trong các phép tính đơn giản, tra hiệu suất η theo các bảng sau : 155 Bảng 7.3 : Theo Robert Kuhn (200) S2 (VA) 3 10 25 50 100 1000 η% 60 70 80 85 90 > 90 Bảng 7.4 : Theo Anten hopp (200) S2 (VA) 3 50 100 150 200 300 500 750 1000 η% 86,4 87,6 89,6 90,9 91,3 93 93 95,3 94 Chọn được η% từ đó tính dòng điện phía sơ cấp: 1 1. S I U  • Bước 8 : Chọn mật độ dòng điện J suy ra Tiết diệnvà đường kính dây quấn phía sơ và thứ cấp. Các căn cứ để chọn mật độ dòng điện J - Cấp cách điện vật liệu ; - Điều kiện giải nhiệt dây quấn - Chế độ vận hành liên tụ chay ngắn hạn Khi biến thế vận hành liên tục, điều kiện giải nhiệt kém chọn J theo Bảng 7.5. Bảng 7.5 Mật độ dòng điện, khi biến thế vận hành liên tục S2 (VA) 0 - 50 50 – 100 100 – 200 200 – 500 500 – 1000 J(A/mm 2 ) 4 3,5 3 2,5 2 Với vật liệu cách điện cấp A (nhiệt độ tối đa cho phép 1050C) máy làm việc ngắn hạn, không liên tục (6 – 10 liên tiếp) có thể Chọn J theo Bảng 7.6 Bảng 7.6 Mật độ dòng điện khi biến thế làm việc ngắn hạn. S2 (VA) 0 - 50 50 – 100 100 – 200 200 – 500 500 – 1000 J(A/mm 2 ) 5 – 6 4,5 – 5,5 4 – 5 3,5 – 4,5 3 – 4 Ngoài ra ta cũng có thể chọn J theo nhiệt độ phát nóng cho phép theo Bảng 7.7. Bảng 7.7 Mật độ dòng điện theo nhiệt độ phát nóng At (cm 2 ) J (A/mm 2 ) Độ gia nhiệt 40 0 C J (A/mm 2 ) Độ gia nhiệt 60 0 C At (cm 2 ) J (A/mm 2 ) Độ gia nhiệt 40 0 C J (A/mm 2 ) Độ gia nhiệt 40 0 C 1,0 4,6 5,5 6,0 2,3 2,8 1,4 4,0 4,9 6,5 2,25 2,7 2,0 3,5 4,3 7,0 2,2 2,6 2,4 3,3 4,0 7,5 2,15 2,6 2,8 3,1 3,7 8,0 2,1 2,5 156 3,0 3,0 3,6 9,0 1,9 2,4 3,5 2,8 3,4 10 1,8 2,3 4,0 2,7 3,3 15 1,6 1,9 4,5 2,6 3,2 20 1,4 1,8 5,0 2,4 3,0 30 1,25 1,5 5,5 2,35 2,8 40 1,15 1,4 Chọn được J suy ra đướng kính dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Gọi d1, d2 là đường kính dây dẫn tròn, chưa kể lớp cách điện của sơ và thứ cấp ta có: 1 1 2 2 1,13 ; 1,13 I I J I I J   Bước 9: Chọn bề dày cách điện làm khuôn quấn dây (ec) và bề cao hiệu dụng quấn dây Hhd : Hình 7.9 Kích thước lõi thép Để dễ thi công quấn dây thường ta chọn : ak = a + (1 đến 2mm ) bk = b + (1 đến 2mm ) Hhd = h – ( 2ec + 1 đến 2mm ) Để đảm bảo độ bền cơ học, ec chọn theo cấp công suất của biến thế .. Bảng 7.8 Công suất của biến thế theo độ bền cơ học. S2 (VA) 1 - 10 10 – 200 200 – 500 500 – 1000 1000 – 3000 ec (mm) 0,5 1 2 3 4 • Bước 10 : Xác định số vòng cho một lớp dây quấn sơ và thứ cấp Gọi SV1 và SV2 lần lượt số vòng 1 lớp dây quấn sơ và thứ cấp. Ec aK Hhd H h d bK 157 1 2 1 2 ;hd hd cd cd H H SV Kq SV Kq d d   d1cđ và d2cđ : đường kính dây quấn của phía sơ và thứ cấp, có tính cả lớp cách điện. Kq : Hệ số quấn và sắp xếp dây quấn với dây đồng học catton Kq = 0,9 ÷ 0,93, dây đồng tráng email : Kq = 0,93 ÷ 0,95 • Bước 11 : Số lớp cho mỗi phần dây quấn sơ và thứ cấp Gọi SL1 và SL2 là số lớp của bối dây sơ và thứ cấp ta có : 1 2;1 2 1 2 N N SL SL SV SV   Bề dày cách điện giữa các lớp của của dây quấn sơ và thứ cấp 1 20,0624 ; 0,0624d1 2 SV SV e ec cdn nv v   ecđ1,ecđ2 [mm]; SV1,2 [vòng/lớp]; nv [vòng/vôn] • Bước 12 : Tính bề dày mỗi phần dây quấn Gọi BD1 và BD2 là bề dày cuộn dây quấn sơ và thứ cấp ta có : BD1 = SL1 ( e1cđ + ecđ1 ); BD2 = SL2 ( e2cđ + ecđ2 ) Bề dày tổng cả bối dây quấn : BD BD = BD1 + BD2 + ec + ecđ3 ecđ3 : cách điện giữa dây quấn sơ và thứ cấp 1 2 3 1,4 1000 cd U U e   Hình 7.10 Bề dày mỗi phần dây quấn BD2 c BD1 ec ecd 158 + Kiểm tra hệ số lấp đầy Klđ1 theo bề dày choán chỗ cuộn dây so với bề rộng cửa sổ lõi thép ta có : 1ld BD K C  Klđ1 max cho phép bỏ lọt cuộn dây vào cửa sổ là Klđ1 = 0,7 – 0,8. Nếu Klđ1 tính được không thỏa, thì phải điều chỉnh lại kết cấu để bỏ lọt cuộn dây. Chú ý: Để giảm các Bước điều chỉnh, ta có thể kiểm tra Klđ bảng cách tính khác, thực hiện ngay sau Bước 8, gọi Klđ2 là hệ số lấp đầy tính theo tiết diện choán chỗ của dây quấn so Với tiết diện cửa sổ mạch từ lõi thép. Kld2= Tổng diện tích choán chỗ của dây quấn/ diện tích của rãnh Gọi Scđ1và Scđ2 là tiết diện dây quấn sơ và thứ cấp kể cả lớp cách điện ta có: 2 1. 1c 2 . 2c . ld N S đ N S đ K c h   Nếu Klđ2 = 0,4 ÷ 0,46 thì bối dây bỏ lọt vào cửa sổ, giá trị này tướng ứng với Klđ1=0,7÷0,75. • Bước 13 : Xác định chiều dài trung bình cho một dòng dây quấn sơ và thứ cấp, suy ra tổng chiều dài cho bối dây sơ và thứ cấp. Tùy thuộc vào bối dây quấn sơ và thứ cấp lắp đặt theo dạng nào để tính chiều dài cuộn dây. Thường MBA 2 quấn được bố trí theo các dạng sau : Hình 7.11 Sơ đồ bố trí dây quấn máy biến áp. Sơ cấp Thứ cấp Sơ cấp Thứ cấp Thứ cấp Sơ cấp Thứ cấp Sơ cấp 159 Giả sử dây quấn bố trí như H.6.5a, dây quấn sơ cấp quấn bên trong, thứ cấp quấn bên ngoài, Tính Ltb1 , Ltb2 như sau : - Đặt a’ = a + 2ec ; b’ = b + 2ec ta có Ltb1 = 2 ( a’ + b’ ) + π.BD1 Ltb2 = 2 ( a’ + b’ ) + π [ 2(BD1 + ecđ ) + BD2 ] - Chiều dài dây quấn sơ và thứ cấp L1 = N1 . Ltb1 ; L2 = N2 . Ltb2 • Bước 14 : Tính khối lượng dây quấn cuộn sơ và thứ cấp 2 41W . .8,9.10 1 1 4 2 42W . .8,9.10 2 2 4 d K L dp d K L dp     Kdp : Hệ số dự phòng sai số do thi công thực tế so với tính toán với dây êmail Kdp = 1,1 ÷ 1,5, dây bọc cotton Kdp = 1,2 ÷ 1,3 Hình 7.12 Ví dụ1 : Tính toán, thiết kế MBA 1 pha 2 dây quấn biết các số liệu : U1 = 110V, U2 = 15V, I2= 5A, f = 50Hz chế độ làm việc ngắn hạn, cách điện sử dụng cấp A. ec a BD1 BD2 ecd Ltb1 Ltb2 160 Giải Bước 1 : Xác định các số liệu ban đầu - Hiệu thế định mức : U1 = 110V ; U2 = 75V - Dòng điện định mức phía thứ cấp : I2 = 5A - Tần số dòng điện f = 50Hz, chế độ làm việc ngắn hạn - Công suất biểu kiến phía thứ cấp - S2 = U2 . I2 = 15 . 5 = 75VA Bước 2 : Xác định tiết diện tính toán At cần dùng cho lõi thép Chọn lõi thép EI đúng tiêu chuẩn, mật độ từ của lõi thép Bm = 1,2T Tiết diện tính toán của lõi thép: 2 21,423.(1 1,2) 1,423.(1 1,2)1,2 (10,269-12,32)cmt m S A B      Bước 3 : Chọn kích thước cho lõi thép, tính khối lượng lõi thép - Chọn Hệ số ép chặt lõi sắt : Kf = 0,95 ( Bảng 3.1) - Tiết diện thực của lõi thép là : 2(10,27 12,32) (10,81 12,97) 0,95 t g f A A cm K      - Tính giá trị amin và amax theo Ag = (10,81 ÷ 12,97) cm 2 min 10,81 2,68 2,7 1,5 1,5 gA A cm    ax 12,97 3,6M gA A cm   - Để thực hiện MBA có công suất 75VA ta chọn a từ 2,7 ÷ 3,6 cm Áp dụng công thức : gA b a  Và Wtb = 46,8a 2 b ta Xác định được một dãy giá trị cho phép đạt được công suất trên như sau : Bảng 7.9 a (cm) 2,7 2,8 3 3,2 3,4 3,5 3,6 Ag (cm 2 ) 10,81– 12,97 10,81– 12,97 10,81– 12,79 10,81– 12,97 10,81– 12,97 10,81– 12,97 10,81– 12,97 b (cm) 4 – 4,8 3,86 – 4,63 3,6 – 4,32 3,37 – 4,05 3,18 – 3,81 3,09 – 3,77 3 – 3,6 Wth (Kg) 1,36 – 1,64 1,42 – 1,7 1,52 – 1,82 1,62 – 1,94 1,72 – 2,06 1,77 – 2,12 1,82 – 2,18 Căn cứ vào bảng tính toán trên ta chọn : 161 a = 3,2 cm ; Wth = 1,63 kg ; At = 10,336 cm 2 ; b = 3,4 cm ; Ag = 10,88 cm 2 ; Kf = 0,9 - Bề dày lá thép tiêu chuẩn là 0,5mm và b = 34mm. Vậy tổng số lá thép chữ E, I cần dùng là 34/0,5=68 lá thép - Kích thước lá thép: Hình 7.13 Kích thước lõi thép ban đầu Bước 4 : Xác định số vòng tạo ra 1 volt sức điện động trong mỗi bối dây sơ và thứ cấp 1 37,54 3,63 òng / ô 4,44. . . 10,336 v t m n v v n f A B    Bước 5 : Xác định độ sụt áp phía thứ cấp lúc mang tải định mức Với S2 = 75 VA, từ các bảng số 44% và Ch theo S2 (Bảng 3.2 – 23) Chọn Ch = 1,1 => U20 = U2.Ch = 1,5 . 1,1 = 16,5 V Bước 6 : Xác định số vòng dây quấn tại sơ và thứ cấp Với U1 = 100V; U20 = 16,5 V, nv = 3, 632 vòng/vôn Suy ra số vòng phía sơ và thứ cấp như sau : N1 = U1 . nv = 110 . 3,632 = 399,52 vòng N2 = U20 . nv = 16,5 . 3,632 = 59,928 vòng Lấy tròn số : N1 = 400 vòng ; N2 = 60 vòng Bước 7 : Ước lượng hiệu suất η của máy biến áp, tính dòng điện phía sơ cấp Chọn η% = 88% ưùng Với S2 = 75 VA ( Bảng 3.3 – 24 ) Dòng điện phía sơ cấp : 2 1 1 75 0,775 . 0,88.10 S I A U   Bước 8 : Chọn mật độ dòng điện J suy ra tiết diện và đường kính dây quấn phía sơ a=32mm b=68mm 96mm h=48mm 64mm 16mm 16mm 162 và thứ cấp. MBA làm việc ngắn hạn (10h/ngày) cách điện sử dụng cấp A Từ Bảng 3.5 (25) chọn mật độ dòng điện J = 5,5 A/mm2 Suy ra đường kính dây quấn sơ và thứ cấp như sau : 1 1 0,775 1,13 1,13 0,424 5,5 I d mm J    Chọn d1 = 0,45mm 2 2 5 1,13 1,13 1,07 5,5 I d mm J    Chọn d2 = 1,1mm - Sơ và thứ cấp dùng dây dẫn tiết diện tròn bọc Email, đường kính dây kể cả bọc cách điện là : 1 2 1 2 0,45 1,1 ; 0,5 1,15cd cd d dmm mm d mm d mm   Kiểm tra sơ bộ hệ số lấp đầy : Klđ2 (Để giảm khối lượng tính toán) Kiểm tra sơ bộ hệ số lấp đầy Klđ2 theo tiết diện choán chỗ dây quấn trên tiết diện cửa sổ lõi thép. 2 2 2 2 2 2 2. .0,51 d 0,196 0,2 1 4 4 2. .1,152 d 1,038 1,04 2 4 4 d cS mm mm cd d cS mm mm cd             - Diện tích cửa sổ lõi thép : Acs = C.h = 16 . 48 = 768 mm 2 . . 400.0,2 60.1,04 142,41 1 2 2 0,185 2 768 768 N S N S cd cdK ld A cs       - Với Klđ2 = 0,185 quá thấp so với tiêu chuẩncho phép, do Vậy ta phải điều chỉnh lại kích thước lõi thép, nhưng vẫn giữ nguyên tiết diện lõi thép đã được tính ban đầu Để duy trì các tham số khác không đổi. - Chọn Klđ2 tăng lên khoảng 0,36 và giả sử số liệu dây quấn sơ và thứ cấp không đổi, diện tích cửa sổ là : 2142,41( ) .( . ) 395,55 2 1 1 0,36 A K N S mm cs ld cd     - Căn cứ Acs ta tính được a 163 23 3 à 2 2 4 a a a c v h A cs     Vậy 4. 4.395,55 22,96 3 3 A csa    - Đối chiếu bước 3 ta có thể chọn a tại mức thấp nhất là a = 24mm - Để có số vòng như cũ, cần giữ nguyên Ag = 10,88 cm 2 At = 10,336 cm 2 vậy : b=Ag/a=10,48/2,4=4,45cm - Tóm lại : ta điều chỉnh lại kích thước lõi thép để giảm khối lượng thép và khối lượng dây, đồng thời nâng cao Klđ, lợi dụng tối đa khoảng trống cửa sổ lõi thép ta Chọn : a = 2,4 cm; b = 4,5 cm ; Wth = 46,8 a 2 b = 1,21 kg ≈ 1,2 kg Hình 7.14 kích thước lõi thép điều chỉnh - Với kết cấu mới điều chỉnh Ta có : Ag = 10,8cm 2 ; Kf = 0,95; At = 10,26cm 2 ; Acs = 432 cm 2 ; Bm = 1,2T; nv=3,66vòng/vôn; N1 = 402 vòng ; N2 = 60 vòng. 1 2 1 2 0,45 1,1 ; 0,5 1,15cd cd d dmm mm d mm d mm   - Hệ số lấp đầy rãnh (tính theo tiết diện) là : N .S + N .S 400.0,2 + 60.1,04 142,41 1cd 2 2cdK = = = = 0,33 ld2 A 432 432 cs Tóm tắt: Các tham số chính của MBA đã tính được như sau : U1 = 110v, U2 = 15v , I2 = 5ª, S2 = 75V, Aa = 24 mm, b = 45 m, mh = 36 mm, Ag = 10,8 cm 2 C = 12 mm, At = 10,26 cm 2 Bm = 1,2 Tnv = 3,66 vòng/vônN1 = 402 vòngN2 = 60 vòng 2,4cm 4,5cm 1,2 cm 3,6 cm 164 4.Cách tính toán MBA TN : • Bước 1 : Xác định điện áp sơ cấp U1, thứ cấp U2 , dòng điện định mức thứ cấp I2 (hoặc S2). Ta có : S2 = U2 . I2 - Năng lượng điện chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp, đến phụ tải theo 2 đường : qua cuộn dây chung và môi trường từ của lõi thép. - Công suất biểu kiến chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp nhờ lõi thép là : â 2 ( ) cao th p th cao U U S S U   - Trường hợp MBA giảm áp U2 < U1 2 2 1 (1 )th U S S U   - Trường hợp MBA tăng áp U2 > U1 1 2 2 (1 )th U S S U   • Bước 2 : Xác định tiết diện tính toán At cho lõi thép. 1,423 tht m S A K B  K là hệ số hình dạng lõi thép Chú ý: Các Bước tính toán còn lại tính như MBA cách ly, tuy nhiên cần chú ý thêm các đặc điểm sau : a) Khi định ∆U% cho MBA TN, tham chiếu Bảng ∆U% cho theo MBA cách ly, rồi chuyển sang cho MBA TN theo công thức quy đổi. ∆U%MBATN = ∆U%MBACL . Kbđ Kbđ : Hệ số biến đổi â d ( ) cao th p b cao U U K U   b) Khi xác định dòng điện qua các phần dây quấn, cần Chú ýđến hướùng và các thaønh phần dòng điện qua mỗi bối dây, tùy theo MBA ở traïng thaùi tăng hay giảm áp. Trường hợp MBA giảm áp (Hình 7.13) I2 dòng đi qua tải từ thứ cấp và không đi qua bất cứ phần nào của bối dây. I1 dòng từ nguồn vào dây quấn từ a->b, I2 > I1; U2 < U1. Ic dòng điện qua phần dây chung từ c->b 165 Áp dụng định luật Kirchhff tại nút b và c có : I1 + Ic = I2 => Ic = I2 - I1 Hình 7.15 Sơ đồ máy biến áp hạ áp Hình 7.16 sơ đồ máy biến áp tăng áp Như vậy : I1 quyết định tiết diện dây quấn từ a – b Ic quyết định tiết diện dây quấn từ b – c Ví dụ : Tính toán lõi thép và dây quấn MBA TN như hình vẽõ. Biết điện áp ngõ vào là 80V và 250V; điện áp ngõ ra là 220V, dòng điện tải là 10A, f=50Hz. Lõi thép dạng E và I Với Bm = 1T, J = 4A/mm 2 , ηba = 0,9. Giải Bước 1: Xác định điện áp sơ cấp U1, thứ cấp U2 , dòng điện định mức thứ cấp I2 (hoặc S2). Ta có : S2 = U2.I2 = 220 . 10 = 2200VA Công suất của lõi thép : â 2 ( ) cao th p th cao U U S S U   Ta có hai trường hợp: *TH1 : U1 = 80V; U2 = 220V â 2 220 80 ( ) 2200.( ) 1400 220 cao th p th cao U U S S VA U      U U1 I1 I1 I2 I2 Ic Ic U U2 166 *TH2 : U1 = 250V; U2 = 220V â 2 250 220 ( ) 2200.( ) 264 250 cao th p th cao U U S S VA U      Chọn Sth = 1400VA : Trường hợp cần công suất lõi thép cao nhất Bước 2 : Xác định tiết diện tính toán lõi thép At 2 214001,423 1,423.(1 1,2) 53,24 63,89 1 th t m S A K cm cm B      t g f A A K  Chọn Kf = 0,95 suy ra Ag = 56cm 2 đến 67,25cm2 Chọn a = 5,5cm, suy ra : 56 10 5,5 gA b cm a    Xác định lại chính Xác : Ag = 55cm 2 và At = 52,25cm 2 Bước 3 : Tính nv 4 1 0,862 4,44.50.52,25.10 .1 vn   vòng/vôn Phân bố số vòng dây cho mỗi phần dây quấn : - Đoạn cd : Ncd = 80V.nv = 80. 0,862 = 69 vòng. - Đoạn bc (220 - 80 = 140V) : Nbc = 140. 0,862 = 120 vòng. - Đoạn ab (250 – 220 = 30V) : Nab = 30. 0,8467 = 26 vòng. Bước 4 : Xác định dòng điện qua mỗi phần dây quấn : *TH1 : Ngõ vào U1 = Uvào =80V, Ura 167 = 220V I2 = I2đm = 10A; 22002 30,55 1 . 0,9.80 1 S I A U   Hình 7.18 Dòng điện qua phần dây chung là : IC = I1 – I2 = 20,55A IC = Icd = 20,55A Iab = 0 Ibc = I2 = 10A *TH2 : Ngõ vào U1 = Uvào(ad) = 250V, Ura = 220V I2 = Iđm = 10A, 22002 9,78 1 . 0,9.250 1 S I A U   ⇒ IC = Ibc = Icd = 10 – 9,78 = 0,22A Iab = I1 = 9,78 A Hình 7. 19 Ta có bảng tóm tắt như sau : Bảng 7.10 TH Dòng điện (A) Điện áp (V) Iab Ibc Icd 1 Uvào cd = 80V Ura bd = 220V 0 10 20,55 2 Uvào ad = 250V Ura bd = 220V 9,78 0,22 0,22 Dòng điện tối đa (A) 9,78 10 20,55 Để dễ thi công và biến áp dùng đủ công suất cho cả 2 trường hợp trên. Ta Chọn 168 biến áp có cung 1 cỡ dây từ a đến c có dòng điện để tính đường kính dây quấn là 10A; đoaïn từ c đến d có cung một cỡ dây Với dòng điện Để tính đường kính dây quấn là 20A. Bước 5 : Tính đường kính dây quấn BA + Đoạn từ a đến c: 1 1 10 1,13 1,13 1,78 4 I d mm J    chọn d1= 1,8mm d1cđ = d1 + 0,05 = 1,85mm + Đoaïn từ c đến d: 2 1 20 1,13 1,13 2,53 4 I d mm J    chọn d2= 2,5mm d2cđ = d2 + 0,05 = 2,55mm Tiết diện dây kể cả cách điện : + Đoạn từ a đến c : 2 2.d 3,14.1,85 21cdS = = = 2,69mm 1cd 4 4  + Đoaïn từ c đến d: 2 2.d 3,14.2,55 22cdS = = = 5,68mm 2cd 4 4  Bước 6 : Kiểm tra sơ bộ klđ d 2 2 1 2 2 . . 69.5,68 120.2,69 26.2,69 784,66 3 3 3 . . 55 2268,75 2 2 4 4 784,66 0,346 2268 dq l cs dq cd cd bc cd cs ld A K A A N S N S mm a a A c h a K                          169 III. Dự trù vật tư, thiết bị thực hành. Thiết bị, vật tư cho một nhóm thực tập (4 sinh viên) TT Dụng cụ Số lượng Đv tính Ghi chú 1 Bàn quấn dây 01 cái 2 Bộ đồ nghề điện 01 Bộ 3 Đồng hồ VOM, Volt kế Ampere kế Megohmmeter 01 Bộ TT Vật tư Số lượng Đv tính Ghi chú 1 Lõi thép máy biến áp 01 kg 2 Dây điện từ 02 kg 3 Ống gen 01 mét 4 Giấy cách điện 01 mét 5 Chỉ đai, băng vải 01 Cuộn 6 Băng keo 01 Cuộn 7 Gỗ cây, ván ép. 01 cái 8 Dao tre 01 cái IV. Thực hành. 1. Quấn máy biến áp. Bước 1 1. Chuẩn bị 1/ Dụng cụ - Bàn quấn dây - Bộ đồ nghề điện - Đồng hồVOM, Volt kế Ampere kế Megohmmeter 2/ Vật liệu dùng để quấn dây : - Lõi thép máy biến áp - Dây điện từ - Ống gen - Giấy cách điện - Chỉ đai, băng va - Ba keo - Gỗ cây, ván ép. Bước 2 Tính toán số liệu dây quấn (đã trình bày trên) Bước 3 Làm khuôn quấn dây - Khuôn quấn dây có nhiệm vụ cách điện giữa bối dây và lõi thép. Khuôn quấn dây có tai giữ không cho dây bung ra , học sinh quấn dây dễ dàng hớn (khuôn 170 quấn dây không có tai thường dùng trường hợp quấn dây bằng máy tự động). Khuôn quấn dây thường làm bảng bìa presspahn dày 0,3 ÷ 1mm tùy theo nhu cầu sử dụng và công suất của MBA - Qui trình làm khuôn như sau : + Chế tạo lõi gỗ Hình 7.20 Kích thước lõi gỗ + Cắt giấy làm khuôn Hình 7.21 Cắt bìa làm khuôn + Gấp giấy cách điện quanh lõi gỗ Hình 7.22Gấp giấy cách điện quang lõi gỗ + Lồng tấm cách điện che cạnh dây quấn 171 Hình 7.23 Lồng tấm cách điện che cạnh dây quấn *Chú ý: • Kích thước của lõi gỗ: a’ = a + 0,5mm b’ = b; h = h. • Bề rộng của tấm giấy cách điện dùng làm “tai” của khuôn quấn dây che các cạnh dây quấn chống xây xát với lá thép trong quá trình lắp ghép phải có bề rộng bằng bề rộng c của lõi thép. + Sau khi thực hiện, chờ keo dãn khô hẳn, cho lõi gỗ ra khỏi khuôn giấy, và dùng lá thép E ướm kiểm tra lại điều kiện bộ lót lá thép, và chiều cao của khuôn phải bằng hay thấp hơn bề cao h của cửa sổ lõi thép. Bước 4: Lắp lõi gỗ và khuôn quấn dây vào bàn quấn. Hình 7.24 Lắp lõi gỗ và khuôn quấn dây vào bào quấn *Chú ý: - Cần của tay quay ở vị trí thấp nhất - Mép của khuôn quấn dây tại phía ra dây phải được định vị nằm ở trên. Bước 5: Cố định đầu dây ra trước khi tiến hành quấn dây sơ cấp 172 Hình 7.25 Cố định đầu dây ra Bước 6: Quấn dây và lót giấy cách điện lớp sau khi thực hiện đủ số vòng dây quấn 1 lớp Hình 7.26 Lót giấy cách điện sau khi quấn Chú ý: thao tác dùng búa nhựa định hình được thực hiện liên tục khi quấn được 1 hoặc 2 lớp. 173 Bước 7: Đưa đầu dây ra khi hoàn tất cuộn dây quấn Khi dây quấn coøn khoảng 10 vòng dây, ta dưøng lại và bố trí băng vải (hay băng dính cách điện) Để giữ đầu ra dây. Hình 7.27 Đưa đâu dây ra khi quấn hoàn tất Chú ý: đầu dây ra phải cung phía với đầu dây vào Bước 8: Hoàn chỉnh các đầu ra dây trước khi ghép lõi thép vào dây quấn : Hình 7.28 Khuôn quấn được quấn hoàn chỉnh. - Qui trình thao tác các bối dây coøn lại thực hiện tương tự theo các Bước đã trình bày - Sau khi quấn xong các bối dây, cần hàn các dây mềm nối các đầu dây ra. Nên dùng mã màu cho các dây nối Để đánh dẫu cực tính hay các cấp điện áp. Hàn chì 174 mối nối, xỏ ghen bọc cách điện quan mối hàn. - Sắp sếp các đầu ra dây song song, dùng băng keo dán giữ chặt. - Sau cùng, dùng giấy cách điện bọc quanh phía ngoài cuộn dây quấn Bước 9: Lắp ghép các lá thép vào cuộn dây quấn. Hình 7.29 Lắp lõi thép vào cuộn dây quấn Bước 10: Đo đạc và thử nghiệm - Đo nguội : + Đo cách điện cuộn dây với lõi thép + Đo cách điện cuộn dây với nhau + Đo thông mạch - Đo nóng : + Đo dòng điện không tải + Đo điện áp vào và 175 PHIẾU LUYỆN TẬP Tên kỹ năng: Thực hành quấn máy biến áp cảm ứng 1pha Nhóm: .........Sinh viên:........................................Lớp: .................Ngày:.......................... Giáo viên hướng dẫn:...........................................Ca thực tập:.......................................... Lần Họ và tên Thời gian yêu cầu Thời gian thực hiện YÊU CẦU 1 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 75 phút - Sinh viên 1 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 2 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 3 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 4 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 2 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 60 phút - Sinh viên 2 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 3 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 4 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 1 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 3 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 45 phút - Sinh viên 3 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 4 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 1 thực hiện quấn dây theo 176 Sinh viên 4 thông số tính toán. - Sinh viên 2 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 4 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 30 phút - Sinh viên 4 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 1 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 2 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 3 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 177 PHIẾU LUYỆN TẬP Tên kỹ năng: Thực hành quấn máy biến áp tự ngẫu 1pha Nhóm: .........Sinh viên:........................................Lớp: .................Ngày:.......................... Giáo viên hướng dẫn:...........................................Ca thực tập:.......................................... Lần Họ và tên Thời gian yêu cầu Thời gian thực hiện YÊU CẦU 1 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 75 phút - Sinh viên 1 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 2 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 3 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 4 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 2 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 60 phút - Sinh viên 2 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 3 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 4 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 1 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 3 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 45 phút - Sinh viên 3 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 4 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 1 thực hiện quấn dây theo 178 Sinh viên 4 thông số tính toán. - Sinh viên 2 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 4 Sinh viên 1 Sinh viên 2 Sinh viên 3 Sinh viên 4 30 phút - Sinh viên 4 thực hiện chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị thực hành, lựa chọn và kiểm tra lõi thép, dây quấn, thực hiện tính toán thông số máy biến áp - Sinh viên 1 thực hiện chế tạo lõi gỗ, cắt bìa làm khuôn.. - Sinh viên 2 thực hiện quấn dây theo thông số tính toán. - Sinh viên 3 thực hiện lắp ghép các lá thép vào khuôn dây quấn, hoàn thiện kiểm tra đo đạc, vận hành máy biến áp. - Đảm bảo đúng thời gian. 179 V.Phiếu kiểm tra đánh giá. Kiểm tra đánh giá kết quả thực hành được tiến hành theo phiếu đánh giá sau đây: PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH Tên kỹ năng:.................................................................................................................... Họ và tên sinh viên:.............. MSSV:........................................................ NhómLớp..................... Ngày..........tháng........năm................... Giáo viên hướng dẫn...................................Ca thực tập.................................................... TT Tiêu chí đánh giá Điểm chuẩn Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Điểm đánh giá 1 Trình tự thực hiện - Thực hiện đầy đủ thao tác. - Thực hiện không đử thao tác 3 2 1 2 Kết quả đạt được - Hoàn thành sản phẩm - Chưa hoàn thành sản phẩm. 3 3 1 3 An toàn - Trang bị đầy đủ bảo hộ - Sử dụng đúng các dụng cụ và đồ nghề - Nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp - Có các điểm nối đất - An toàn cho người và thiết bị 2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 4 Thời gian - Đảm bảo an toàn, hoàn thành trước hoặc đúng thời gian quy định. - Quá giờ 2 2 0 Tổng điểm 10 180 TÀI LIỆU THAM KHẢO + Giáo trình, tài liệu chính: 1. Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh. Kỹ thuật điện. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật - 2001. 2. Trương Sa Sanh, Nguyễn Xuân Cường, Nguyễn Quang Nam. Kỹ thuật điện đại cương. 3. Sơ đồ các bài thực tập trang bị điện. Trường ĐHSPKT Nam Định. 4.Bài giảng thực hành máy điện. Trường ĐHSPKT Nam Định. + Tài liệu tham khảo [5]. Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn. Khí cụ điện. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật-2002. [6] Nguyễn Văn Tâm. An toàn điện. NXB KHKT - 1989 . [7]. R.Bourgeois; P.Dalle; B.Maizieres; E.Esvan; E. Seuillot. Người dịch: Lê Văn Doanh. Cẩm nang Kỹ thuật điện tự động hoá và tin học công nghiệp. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật -1999