Công thức tính đường kính dây quấn máy biến áp và biến áp cách ly 1 pha

Công thức tính đường kính dây quấn  sẽ được giới thiệu trong phần này còn Cách quấn máy biến áp 220V ra 12V đã được triển khai ở phần trước phần này sẽ bao gồm các bước tiếp theo.

• Công thức tính máy biến áp 3 pha

• Tính toán máy biến áp 1 pha công suất nhỏ

• Công thức tính công suất biến áp

• Công thức tính máy biến áp 1 pha lớp 8

 

                                    công thức tính đường kính dây quấn máy biến áp

https://www.youtube.com/watch?v=OvvQsxB9cUw Máy biến áp được sử dụng hầu hết ở mọi lĩnh vực trong đời sống, Máy biến áp có thể là biến áp tăng áp, hoặc hạ áp. Tùy theo mục đích sử dụng mà có nhiều loại máy có thông số kỹ thuật khác nhau, Mong muốn tự làm để có được 1 máy biến áp  nhiều người muốn học hỏi để tự quấn cho mình 1 máy biến áp ưng ý nhưng chưa biết bắt đầu từ đâu hoặc còn gặp nhiều khúc mắc tính toán cũng như kinh nghiệm quấn để có 1 biến áp tốt và chất lượng  đúng tiêu chuẩn và có thể sử dụng bình thường. Bài viết này Fushin.com.vn sẽ chia sẻ 1 số kinh nghiệm quấn biến áp cơ bản và dễ hình dung nhất đê có thể mọi người đều có thể làm theo và thực hành được. Ở đây Fushin sẽ hướng dẫn bạn quấn máy biến áp loại lói sắt vuông hình E -I. Ví dụ:  Tôi cần 1 máy biến áp 1 pha có công suất 240VA cách ly có điện áp vào 220V, điện áp ra 24V  . Vậy cần lõi săt như thế nào, số vòng dây là bao nhiêu, tiết diện dây là loại dây nào? 

Xác định 3 thông số chính tạo ra 1 máy biến áp

• Thông số điện vào sơ cấp (U_Vào) ^: Điện vào biến áp là bao nhiều Vol
• Thông số điện ra thứ cấp (U_Ra ^: Điện đầu ra biến áp là bao nhiều Vol
• Công suất máy biến áp (P): Công suất máy thường được tính bằng KVA, Ampe (A) , KW.

Chuẩn bị:

• Tính Lõi thép vuông sắt (Fe) Silic loại E-I lớn nhỏ theo công suất máy: Để tính được lõi sắt ta cần tính được tiết được diện tích lõi sắt phải phù hợp với công suất của máy thì chọn lõi sắt có diện tích phù hợp nhất ta tính theo công  thức thực nghiệm sau đây. Đây là công thức áp dụng với tần số điện 50Hz tại Việt Nam để xác định diện tích lõi sắt cần quấn theo công suất

1. Công thức xác định diện tích lõi sắt cần quấn.

P = (K x η x S²)/14000  Trong đó:

• P là công suất của máy biến áp (VA)
• η là hệ số hiệu suất cốt lõi sắt
• K Hệ số hở từ thông giữa các lõi thép ( Các lá thép khi xếp lại với nhau luôn có 1 đường hở )
• S diện tích lõi sắt cần quấn (mm²)

Dưới đây là bảng tra hệ số hiệu suất của lõi sắt silic và hệ số hở của từ thông

Vật liệu tấm lõi	Hệ số hở (K)	Hệ số hiệu suất (η)
Lá thép E có bề dầy là 0.35mm	0.93	0,84
Lá thép E có bề dầy là 0.5mm	0.9	0.82
Lá thép bị han rỉ và lồi lõm	0.8	0.8

Từ công thức trên ta có thể tính được diện tích được diện tích lõi sắt biến áp cách cần quấn như sau,

READ  Lời bài hát Mộng mơ

 S²= (P x 14000)/(K x η) => S = √S²   Với thị trường Việt Nam hiện nay thường có loại Fe tôn Silic có độ dầy là 0,5mm là chính nên ta sẽ chọn hệ số K = 0,9, hệ số η = 0,82 Với ví dụ ở đầu bài ta đã có công suất máy P = 240VA có thể tính được diện tích cần tìm của lõi sắt là như sau S²= (P x 14000)/(K x η) = (240 x 14000)/ (0.9 x 0,82)= 4,552,846 mm² Lấy căn bậc 2 của S² ta tìm được S có diện tích S= 2133mm² = 21,3Cm² Như hình dưới đây ta có thể thấy được diện tích S được tính bằng chiều rộng a của bản Fe và chiều Dầy b của lõi S = a x b. Với diện tích cần quấn 21,3Cm²  từ đó có thể chọn bộ Fe có diện tích a= 4, b = 5 là phù hợp với công suất này  

Chọn lõi sắt Fe phù hợp với công suất máy 240VA diện tích là 21,3cm2, có  a =4cm, b= 5cm là phù hợp

Lưu ý: Khi tính ra được diện tích lõi sắt S cần quấn cho biến áp được bao nhiêu ta không nhất thiết phải chọn loại Fe có diện tích phải chính xác 100%, Do đó có thể chọn con số tương đối hoặc gàn đúng. Như ví dụ trên ta tính được diện tích lõi sắt cần quấn cho công suất 240VA là 21,3Cm². Do ngoài thị trường có các bộ Fe có diện tính lõi cố định nên ta chọn loại có bản rộng a = 4cm, b = 5cm là phù hợp. Hoặc có bộ Fe nào có diện tích lõi tương đương thì ta chọn loại đó. Từ đó lấy a x b = S. Tìm được S = a x b = 4 x 5 = 20cm²

• Lõi cách điện bằng nhựa hoặc giấy cách điện phải phù hợp với chiều dài và rộng của bộ Fe Silic đã chọn có diện tích lõi.

Lõi cách điện được làm bằng nhựa ép cách điện tốt, chịu nhiệt tốt , Hoặc có thể dùng bằng giấy cách điện

2.Tính số vòng dây quấn

Sau khi tìm được 1 bộ Fe có công suất phù hợp bạn cần tính số vòng dây và tiết diện dây cần quấn.Để xác định được số vòng dây quấn ta phải biết được điện áp đầu vào và điện áp đầu ra cần lấy.

+ N/V là số vòng trên 1 vol + N1 là số vòng dây quấn của cuộn dây sơ cấp + N2 là số vòng dây quấn của con dây thứ cấp

Tính số vòng/ vol ( N/V theo công thức sau

  N/V = F/S

Trong đó

+ F là hệ số từ thẩm của Fe đước sử dụng mặc định từ 36 đế 50. Tùy loại Fe có độ từ tính cao hay thấp mà có thể chọn hệ số bất kỳ, Fe càng tốt chọn hệ số càng thấp, ở đây mình cũng sử dụng hệ số từ thẩm F= 45 với loại Fe thông dụng trên thị trường Việt Nam.

+ S là diện tích Fe đã tính (Cm)

==> Số vòng trên 1 vol được tính N/V = 45/20= 2,2 ( Vậy là cần 2,2 vòng trên 1 vol)

Vậy 

- Số vòng dây quấn thứ cấp N1 = 220V x 2,2 = 495 Vòng,

- Số vòng quận thứ cấp : N2 = 24V x 2,2 = 52,8 Vòng

3.Tính dòng tải và tiết diện sơ cấp và thứ cấp 

Ta có  công thức công suất điện 1 pha:

 P = U x I  = U1 x I1 = U2 x I2 

Trong đó:

+ P là công suất máy biến áp (240VA) + U₁: Điện áp đầu vào sơ cấp (220V)

+ U₂: Điện áp đầu ra thứ cấp (24V)

+ I₁: Dòng tải sơ cấp

+ I₂: Dòng tải thứ cấp

=> I1 = 240/220 = 1.09A, I2 = 240/24= 10A

Vậy dòng tả đầu vào sơ cấp là 1.09A, dòng tải đầu ra thứ cấp 10A

 Ở Việt Nam và 1 số nước như Nhật, Đài Loan họ thường tính 3A/mm2 tiết diện dây quấn ( 3A/mm2 là tiêu chuẩn cao mới làm biến áp bạn nên chọn 5A/mm2 ). Bạn có thể dựa vào bảng tính của Fushin.com.vn dưới đây đã giúp bạn tính toán sẵn dòng tải trên mỗi loại dây đồng có đường kính khác nhau mà có thể chọn loại dây phù hợp.

Bảng tính dòng tải A (Ampe /milime vuông tiết diện dây) trên mỗi loại dây đồng 

Như ví dụ trên mình tra mật độ chịu tải tốt của dây đồng tương đương 3A/mm2 tiết diện dây ( 3Ampe trên 1 mili vuông tiết diện dây) với dòng tải đầu vào (sơ cấp) 1.09A mình sẽ chọn dây có đường kình 0,7mm. Dòng tải đầu ra ( Thứ cấp) 10A mình sẽ chọn dây có đường kính 2.0mm.

Từ các thông số đã tính toán được ta có các thông số kỹ thuật máy biến áp như sau.

1. Lõi sắt Fe có bề rộng Fe 4Cm, độ dày 5Cm
2. Số vòng Sơ cấp: 495 Vòng,
3. Số vòng dây thứ cấp 52,8 Vòng
4. Tiết diện dây sơ cấp có đường kính 0.7mm,
5. Dây thứ cấp có đường kính 2.0mm

READ  Cách làm giá đỗ tại nhà bằng rổ nhựa mập, ít rễ

Máy biến áp 1 pha Fushin khi hoàn thành Có dầy đủ các thông số trên bạn dã có thể quấn 1 máy biến áp đúng tiêu chuẩn và đạt hiệu suất cao nhất. Các thông số trên mang tính chất tham khảo, tuỳ loại máy và ứng dụng có thể chọn loại Fe, và tiết diện dây phù hợp hơn, nhìn chung thì tát cả các loại máy biến áp 1 pha đều sử dụng công thức trên để quấn. Ví dụ 2: Cần quấn biến áp 1 pha cách ly Vào 220Vac (U1) ra 48Vac (U2)công suất 30A (I2). Vậy cần bộ Fe có tiết diện bao nhiêu? Số vòng dây quấn và tiết diện dây sơ cấp, thứ cấp?  Ở đề bài này trước tiên cần phải xác định được công suất của máy biến áp: Ta có công thức công suất: - P = U x I = U1 x I1 = U2 x I2 => P = U2 x I2 = 48 x 30 = 1440VA Ở đây chỉ biết được dòng tải đầu ra I2 của 48V là 30A nên cần xác định dòng tải sơ cấp I1: => I1 = P/U1 = 1440/220 = 6,54A Xác định được dòng tải của sơ cấp và thứ cấp ta tra bảng dòng tải ampe trên mỗi loại dây đồng theo bảng trên. Với mật độ chịu tải 3A/mm² là mức dây đồng chịu tải tốt nhất nên ở đây Fushin cũng sẽ chọn loại dây chịu tải ỏ mức này. I1 = 6,54A => Chọn dây Ø = 1,6 I2 = 30A => chọn dây Ø = 3,2 ( Hoặc dây  Ø 3,4).  (Bấm VÀO ĐÂY nếu bạn chưa biết tính dòng tải chịu được trên mỗi loại dây đồng là bao nhiêu) - Xác định diện tích lõi sắt cần quấn P = (K x η x S²)/14000 => S²= (P x 14000)/(K x η)= ( 1440 x 14000)/(0.9 x 0,820) = 27317073 mm² => S = √S² ==> √27317073 = 5226 mm² = 52,26cm² Với diện tích này ta có thể chọn bộ Fe có diện tích lõi tương đương có  chiều dầy a = 6cm, Chiều dầy b = 8,5 cm. Hoặc a = 5cm, b = 10,5cm. Tùy vào lõi sắt có sẵn có thể chọn Fe có kích thước tương đương. Ở đây mình sẽ chọn a = 6cm, b = 8,5cm => S = 6 x 8,5 = 51cm2 - Xác định số vòng/ Vol (N/V) N/V = F/S =  45/51 = 0,88 (Vòng/vol) F: Hệ số từ thẩm của Fe ( 36-50) S: Diện tích lõi săt  => N1= U1 X 0.88 = 220 X 0.88 = 194 Vòng => N2= U2 X 0.88 = 48 X 0.88 = 42 Vòng Tổng hợp lại ta có các thông số sau đây:

1. Lõi sắt Fe có bề rộng Fe 6Cm, độ dày 8,5Cm
2. Số vòng Sơ cấp: 194 Vòng,
3. Số vòng dây thứ cấp 42 Vòng
4. Tiết diện dây sơ cấp có đường kính 1.6mm,
5. Dây thứ cấp có đường kính 3.2mm

(5) Chọn vật liệu làm dây

Đối với vật liệu làm cuộn dây, dây đồng tráng men polyurethane (UEW) và dây đồng tráng men polyester (PEW) thường được sử dụng. Tuy nhiên, trong các tình huống khó đạt được khoảng cách Đường rò yêu cầu, chẳng hạn như bên trong máy biến áp nhỏ, nên sử dụng dây cách điện ba lớp.

Vì mức độ xếp chồng có thể được tăng lên bằng cách cuộn dây đến hết chiều rộng cuộn dây của nó, hãy chọn đường kính dây cho phép cuộn dây đến hết chiều rộng cuộn dây.

Về đường kính dây, đường kính dây càng nhỏ thì điện dung ký sinh càng thấp và tác dụng của hiệu ứng bề mặt càng thấp, với cái giá là mật độ dòng điện tăng lên. Theo quy tắc chung, nên chọn đường kính dây trong khoảng từ 4 đến 8 A / mm2 mật độ dòng điện.

Hiệu ứng bề mặt là xu hướng dòng điện xoay chiều (AC) trở nên phân bố bên trong vật dẫn sao cho mật độ dòng điện gần bề mặt của vật dẫn là lớn nhất và giảm theo cấp số nhân khi có độ sâu lớn hơn trong vật dẫn. … Ở tần số cao, độ sâu của da trở nên nhỏ hơn nhiều.

Các thông số dưới đây được tính toán từ phần trước : Tính toán máy biến áp trong nguồn AC/DC

Theo chu kỳ duty cycle, Duty(max) = 0,424; dòng điện cực đại phía sơ cấp, Ippk ＝ 2,32A và dòng điện cực đại phía thứ cấp, Ispk ＝ 12,5A, kết quả tính toán cho dòng điện hiệu dụng phía sơ cấp, Iprms và dòng điện hiệu dụng phía thứ cấp, Isrms được hiển thị như sau:

Trong đó, nếu mật độ dòng điện là 6A / mm^2, đường kính dây được tính theo công thức sau :

Trong ví dụ này, cuộn dây phía thứ cấp bao gồm 2 lớp với 2 hàng song song, cì vậy sẽ có 4 cuộn dây :

* Lưu ý rằng các tính toán trên không được xem xét dựa trên hiệu ứng tiệm cânh và hiệu ứng bề mặt. Hiệu ứng tiệm cận của máy biến áp là xu hướng dòng điện chạy theo các dạng không mong muốn khác — vòng lặp hoặc phân bố tập trung — do sự hiện diện của từ trường được tạo ra bởi các vật dẫn gần đó. Trong máy biến áp và cuộn cảm, tổn hao hiệu ứng tiệm cận thường chiếm ưu thế hơn tổn hao hiệu ứng bề mặt.

Sau đó, Tính mật độ dòng điện với đường kính dây đã chọn, và để xác nhận rằng mật độ dòng điện nằm trong khoảng 4 đến 8A / mm2 :

Những tính toán này không bao gồm các hiệu ứng tiệm cận và bề mặt. Hiệu ứng tiệm cận đề cập đến hiện tượng dòng điện chạy qua các vật dẫn gần đó bị ảnh hưởng bởi từ trường kích thích và không thể chạy qua các vật dẫn đó một cách đồng đều. Trong hiệu ứng bềj măt, ở tần số cao, dòng điện có xu hướng tập trung ở các cạnh bên ngoài của dây dẫn.

Nếu đường kính dây đáp ứng chính xác nhu cầu của bạn mà không có sẵn hoặc trong trường hợp các đặc tính cần được cải thiện hơn nữa, sẽ rất hữu ích khi sử dụng dây Litz. Dây Litz bao gồm các vật liệu dây mỏng được xoắn lại với nhau, và nó giảm thiểu hiệu ứng da do sử dụng dây mỏng. Khi được sử dụng kết hợp, nhiều dây Litz có thể tăng diện tích mặt cắt ngang.

Cuối cùng, kiểm tra sự gia tăng nhiệt độ của máy biến áp và thực hiện các điều chỉnh khi cần thiết.

(6) Sơ đồ kết nối, Cấu tạo lớp, Thông số kỹ thuật dây

Cách tổ chức dây và lớp cần đạt được phải được lập sơ đồ. Thông số kỹ thuật của cuộn dây cần được ghi lại rõ ràng dưới dạng task. Các hạng mục này là cần thiết như một phần của bản vẽ thiết kế khi yêu cầu tạo mẫu máy biến áp.

Sơ đồ đấu dây được hiển thị bên dưới (trong phần bên trái) mô tả các đường tín hiệu sẽ được kết nối với các chân nào trong mạch cấp nguồn. Bởi vì loại dây điện ảnh hưởng đến bố cục bảng, nó cần được thiết lập liên quan đến nhiệm vụ thiết kế bố trí task.

Sơ đồ cấu hình lớp (ở phía dưới bên phải) mô tả kiểu tổ chức đã được quyết định. Trong thiết kế này, với tầm quan trọng gắn liền với các đặc tính cần đạt được, cuộn dây xếp chồng được chọn để tăng mức độ ghép nối.

Thông số kỹ thuật của cuộn dây: Như đã đề cập ở trên, hãy chọn đường kính dây bằng toàn bộ chiều rộng của cuộn dây. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng hướng độ dày của khung quấn nằm trong phạm vi cho phép.

(7) Xác định thông số kỹ thuật máy biến áp công thức tính đường kính dây quấn

Sau khi tính toán các giá trị số và thiết kế kết cấu, cuối cùng chúng tôi tạo ra loại thông số kỹ thuật máy biến áp được mô tả dưới đây.

Những điểm chính: ・ Sau khi tính toán các giá trị số, chúng ta chuyển sang thiết kế một cấu trúc máy biến áp cụ thể.

・ Sau khi hoàn thành thiết kế kết cấu thô, ngoài việc tính toán các giá trị số, Quá trình hoàn thiện có thể được đẩy nhanh với sự trợ giúp sẵn có từ các nhà sản xuất của máy biến áp.