TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMỤC LỤCMÁY BIẾN ÁPI/ LỜI MỞ ĐẦUII/ GIỚI THIỆU VỀ MÁY BIẾN ÁPIII/ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆCIV/ MỘT SỐ KĨ THUẬT KHI QUẤN BIẾN ÁPV/ ỨNG DỤNGSVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPLỜI MỞ ĐẦUChúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng củakhoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hoá – hiện đạihoá được đặt lên hàng đầu.Nói đến công nghiệp hoá, hiện đại hoá thì không thể tách rời đượcngành điện, điện tử. Đóng vai trò mấu chốt trong quá trình đó.Trong nghành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vôcùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phátđiện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện. Khi điện đã đượcsản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trìnhtruyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điệnlực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việcđiện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảmđiện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ.Trong lĩnh vực công nghiệp máy biến áp đóng vai trò vô cùng quantrọng phục vụ cho việc cung cấp điện năng chuyển hoá thành các dạngnăng lượng khác ứng dụng vào sản xuất. Trong đó máy biến áp dùng chođầu ámy chạy điện cũng đóng vai trò rất quan trọng phục vụ cho ngànhgiao thông vận tải. Đầu máy chạy điện là phương tiện giao thông hữu íchtiện lợi, đặc biệt nó có lợi cho môi trường. vì vậy đầu máy chạy điệnđược sử dụng khá rộng rãi trên thế giới. Tuy nhiên một vấn đề đặtbra làviệc cấp điện cho động cơ đầu máy là khó khăn. Vì vậy việc thiết kế chếtạo MBA cho đầu máy chạy điện cần đặc biệt chú trọng.Chính vì lý do đó mà cần thiết kế máy biến áp dùng cho đầu máy chạyđiện. Vì kiến thức còn nhiều hạn chế, nên mong thầy hướng dẫn tận tìnhđể em hoàn thành tốt hơn. Cảm ơn thầy!SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang2TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPII/ GIỚI THIỆU VỀ MÁY BIẾN ÁP1/ Giới thiệu chung:a/ Khái niệm:Máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay mộtcuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng một từ trường. Cấu tạo cơ bảncủa máy biến áp thường là hai hay nhiều cuộn dây đồng cách điện đượcquấn trên cùng một lõi sắt hay sắt từ ferit.Máy biến áp có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng áp hoặc hạáp, đầu ra cho một điện áp ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến áp là mộtphần tử rất quan trọng trong truyền tải điện năng.b/ Cấu tạo và phân loại:+ Cấu tạo: Máy biến áp gồm có các bộ phận chính : lõi thép, dây quấn,vỏ máy.+ Phân loại: Có nhiều cách phân loại máy biến áp, nhưng theo côngdụng, máy biến áp được chia thành những loại chính sau: Máy biến áp điện lực [còn gọi là máy biến áp công suất] dùng đểtruyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực. Máy biến áp chuyên dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnhlưu, máy biến áp hàn điện, … Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắmdùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều. Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao [thí nghiệmcao áp]…Máy biến áp được chia theo các loại sau đây:Cấp A: máy biến áp khô: lõi và dây quấn không chứa chất lỏng cáchđiện. tổn thất nhiệt được tiêu tán trực tiếp ra không khí xung quanh,chiếm diện tích lớn và mật độ dòng điện thấp. Công suất đến khoảng5000kVA, điện áp tối đa 36kV.Cấp O: máy biến áp ngâm dầu: lõi và dây quấn chauws dầu cách điệnhoặc chất lỏng tổng hợp khó cháy, với điểm cháy 3000C, dầu vừa làchất làm mát vừa là môi trường cách điện.Cấp L: lõi và dây quấn chứa chất lỏng tổng hợp, có điểm cháy > 3000C,đồng thời để làm mát và là môi trường cách điện. Về cấu tạo chúngSVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang3TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPgiống máy biến áp dầu.c/ Định nghĩa và thuật ngữ:Điện áp định mức của hệ thống hoặc thiết bị: định nghĩa theo IEC 38là điện áp mà hệ thống hoặc thiết bị được thiết kế và theo nó các đặc tínhvận hành được tạo nên.Dung lượng định mức của máy biến áp Sđm[KVA]: là công suất biểukiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp máy biến áp.Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm [V, kV]: Nếu dây quấn sơ cấp có cácđầu phân nhánh thì ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm [V,kV]: là điện áp dây của dâyquấn thứ cấp khi máy không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp làđịnh mức.Bộ điều áp không tải: thường cho phép chọn từ 2,5% đến 5% [12,5%nếu cần] so với định mức của cuộn áp lớn nhất. Biến áp phải được cắtđiện trước khi chuyển đầu phân áp.Đấu dây: được chỉ dưới dạng sơ đồ bằng ký hiệu tiêu chuẩn cho cuộnnối hình sao, tam giác và hình sao liên kết và theo ký hiệu chữ, số quyđịnh bởi IEC. Ký hiệu này đọc từ trái sang phải, chữ cái đầu chỉ cuộn cóáp lớn nhất, chữ cái thứ hai chỉ mức kế tiếp..Các chữ cái viết hoa chỉ cuộn có áp lớn nhất:D = tam giácY = saoZ = zigzagIII = nối hởN = nối trung tínhCác chữ cái thường được dùng cho các cuộn thứ cấp và tam cấp:d = tam giácy = saoz = zigzagiii = nối hởn = nối trung tínhChỉ góc pha, vectơ của dây quấn điện áp cao lấy làm chuẩn. Con số nhânvới 300 chỉ góc vectơ dây quấn hạ áp chậm sau điện áp dây quấn cao áp.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang4TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPIII/ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC1/ Cấu tạo: Máy biến áp 1 pha : Gồm có hai phần chínha] Mạch từ :Lõi thép làm bằng các lá thép kĩ thuật điện[dày từ 0,35mm đến0,5mm có lớp cách điện bên ngoài] và ghép lại thành một khối.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang5TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPDùng để dẫn từ cho máy.b] b] Dây quấn:- Làm bằng dây điện từ [tráng lớp cách điện] quấn trên lõi thép.- Máy biến áp một pha thường có 2 dây quấn:+ Dây quấn sơ cấp: nối với nguồn, kí hiệu U1, có N1 vòng dây.+ Dây quấn thứ cấp: lấy điện ra sử dụng, kí hiệu U2, có N2 vòngdây.2/ Nguyên lí làm việc:- Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp.- Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạáp. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượngcảm ứng điện từ. Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộndây được quấn trên lõi sắt mạch từ cột.- Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp.- Dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp.- Nếu điện áp thứ cấp bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp giảmáp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áptăng áp. Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp vàthứ cấp còn có dây quấn thứ ba với điện áp trung bình.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang6TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁP- Máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều một pha gọilà máy biến áp một pha, máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điệnxoay chiều ba pha gọi là máy biến áp ba pha. Máy biến áp ngâmtrong dầu gọi là máy biến dầu, máy biến áp không ngâm trong dầugọi là máy biến áp khô, máy biến áp có ba trụ nằm trong một mặtphẳng gọi là máy biến áp mạch từ phẳng, máy biến áp với ba trụnằm trong không gian gọi là máy biến áp mạch từ không gian. Những đại lượng định mức của máy biến áp- Các đại lượng định của máy biến áp qui định điều kiện kỹ thuậtcủa máy.- Các đại lượng này do nhà máy chế tạo qui định và thường được ghitrên nhãn máy biến áp- Dung lượng hay công suất định mức Sđm: là công suất toàn phần[hay biểu kiến ] đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp, tínhbằng kilô vôn –ampe [KVA] hay vôn-ampe [VA].- Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm: là điện áp của dây quấn sơcấp tính bằng kilôvôn [KV] hay vôn [V].- Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cảđiện áp định mức của từng đầu phân nhánh.- Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm: là điện áp dây của dây quấnthứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơcấp là định mức, tính bằng kilô vôn [KV] hay vôn[V].- Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm: là nhữngdòng điện dây của dây quấn sơ cấpp và thứ cấp ứng với công suấtvà điện áp định mức, tính bằng kilôampe [KA] hay ampe [A].SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang7TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPIV/ MỘT SỐ KĨ THUẬT KHI QUẤN MÁY BIẾN ÁPĐể quấn được máy biến áp thì chúng ta cần phải lưu ý mấy vấn đề cơbản sau đây :+ Công suất biến áp+ Điện áp đầu vào+ Điện áp đầu ra+ Tổn hao của máy biến áp+ Quan trọng hơn nữa cần để ý đến vật tư quấn máy biến áp[separator]1 ] Cấu tạo máy biến áp:Máy biến áp có cấu tạo rất đơn giản nó gồm những phần sau :+ Thứ 1 : Nó có 1 cuộn dây sơ cấp. Đây là cuộn dây đầu vào. Điện ápđầu vào được đưa vào cuộn dây này.+ Thứ 2 : Cuộn dây sơ cấp. Đây là cuộn dây đầu ra. Điện áp đầu ra đượclấy từ cuộn dây này+ Thứ 3: Lõi sắt hay Ferit. Đây cũng là gông đỡ cho biến áp và là phầncảm ứng giữa hai cuộn sơ cấp và thứ cấpMáy biến áp nó cấu tạo gồm 3 phần chính đó. Chỉ có điện áp xoay chiềumới truyền được qua biến áp chuẩn nhất là điện áp hình sin.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang8TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁP2 ] Tính toán các thông số của máy biến áp:a] Xác định thiết diện thực của lõi sắt [trụ] : So [cm2]Do các lá thép hình chữ E ghép lại có lớp các điện nên do đó ta phải trừđi cái lớp cách điện đó do đó thì thiết diện thực của lõi sắt sẽ là :So = k.Svới S là thiết diện của phần giữa lõi sắt [Vuông hay chữ nhật ] : S = a.b[cm2] [ Đây là thiết diện tử thông móc vòng xuyên qua các bộ cuộn dây]k= 0.9 đối với lá thép E có bề dầy là 0.35mmk=0.93 đối với lá thép E có bề dầy là 0.5mmk= 0.8 - 0.85 nếu lá thép bị han rỉ và lồi lõm* Công suất của biến áp theo thiết diện thựcP = [S0/1.1]2==> So = sqrt [P] / 1.1SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang9TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPThông thường mọi người hay chọn lõi hình vuông hay chữ nhật nên tacó độ rộng của bản :c = sqrt [So]Từ đó ta chọn công suất biến áp cần quấn ==> Xác định được kích thướccủa lõi sắt.b] Tính số Vòng/Von : nvCái này ta phải chọn cảm ứng từ B hay từ thông và dựa theo công thứctính sức điện động ta sẽ tính được số vòng/ vonnv = 45 / B.So [V/von]Ở đây thì 45 là hệ số phụ thuộc vào tần số và bản chất lõi. Cái giá trị nàymọi người thường chọn trong giả từ [35-50] Nhưng theo kinh nghiệmthấy mọi người chọn 45.B ở đây là cảm ứng từ nó được chọn theo lá thép kĩ thuật điện tùy thuộcvào lường silic trong thép nhưng mà thông thường giá trị B này từ [1Tđến 1.2T] và có khi là từ [1.4T - 1.6T]c] Xác định số vòng dây quấnĐể xác định được số vòng dây quấn ta phải biết được điện áp đầu vào vàđiện áp đầu ra cần lấy.+ N1 là số vòng dây quấn của cuộn dây sơ cấp+ N2 là số vòng dây quấn của con dây thứ cấp+ U1 là điện áp đầu vào+ U2 là điện áp đầu raTheo công thức tính ta sẽ được như sau :N1 = U1.nvN2 = 1.1.U2.nvGiá 1.1 đây là giá trị chênh lệch công suất do tổn thấtd] Tính toán tiết diện của dây quấn thứ cấp và sơ cấpTiết diện của dây quấn được chọn theo mật độ dòng điện J. Mật độ dòngđiện J được chọn phù hợp để phù hợp với điều kiện làm việc và nhiệt độcủa dây dẫn trong khoảng cho phép.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang10TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPTôi có tham khảo 1 số cách chọn mật độ dòng nhiệt J theo công suất+ Với J = 4 [A/mm2] - Công suất từ [0 - 50 VA]+ Với J = 3.5 [A/mm2] - Công suất từ [ 50 - 100VA]+ Với J = 3 [A/mm2] - Công suất từ [100 - 200VA]+ Với J = 2.5 [A/mm2] - Công suất từ [ 200 - 250VA]+ Với J = 2 [A/mm2] - CÔng suất từ [ 500 - 1000VA]+ Với biến áp công suất thấp ta có thể chọn J = 5 - 10 [A/mm2]Từ đó ta tính được thiết diện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp+ Thiết diện dây quấn sơ cấps1 = I1/J+ Thiết diện dây quấn thứ cấps2 = I2/JCác giá trị I1 và I2 ta có thể biết và tính được dựa vào mối quan hệ giữasố vòng dây sơ cấp thứ cấp và điện áp sơ cấp và thứ cấp.Tính nốt đường kính của dây nhờ vào thiết diện của dây : [Do ta chọndây đồng là hình tròn nên ta tính được như sau ]+ Cuộn sơ cấp : d1 = 2.sqrt[s1/3.14]+ Cuộn thứ cấp : d2 = 2.sqrt[s2/3.14]Ngoài ra còn chi li cho 1 máy biến áp thì nó còn cả hệ số lấp đầy, tínhkhuôn đúc...!Như vậy để quấn được biến áp thì chúng ta cần phải biết những thứ trênđể quấn được biến áp mong muốn. Do quấn bằng thủ công sẽ khôngđược chặt và nhiều khe hở nên hiệu suất của biến ápsẽ giảm và tổn hao sẽ lớn.SVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang11TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAIMÁY BIẾN ÁPV/ ỨNG DỤNGMáy biến thế [máy biến áp ] dùng để thay đổi hiệu điện thế từ trạmcung cấp đến các trạm tiêu thụ, qua các trạm tiêu thụ hiệu điện thế sẽđược giảm đến một mức nhất định phù hợp với nhu cầu dùng điện tạinơi đó và tránh gây nguy hiểm cho người sử dụng.Có thể hiểu nôm na là máy biến thế có tác dụng giảm điện áp từ caoxuống thấp , và ngược lại.Máy biến áp là thành phần thiết yếu của hệ thống truyền tải điện vàthường là tài sản giá trị nhất trong trạm biến áp.Tài Liệu website://hqdt.vn/baiviet/tinh-toan-quan-may-bien-ap-1-pha-tan-so50hz.html//bienapabb.vn/chi-tiet/3372/nguyen-ly-lam-viec-cua-maybien-ap-3-pha.htmSVTH: NGUYỄN THÁI ĐỊNHTrang12