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 (UVào) : Điện vào biến áp là bao nhiều Vol
- Thông số điện ra thứ cấp (URa : 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
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,
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
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
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.
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.
- Lõi sắt Fe có bề rộng Fe 4Cm, độ dày 5Cm
- Số vòng Sơ cấp: 495 Vòng,
- Số vòng dây thứ cấp 52,8 Vòng
- Tiết diện dây sơ cấp có đường kính 0.7mm,
- Dây thứ cấp có đường kính 2.0mm
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:
- Lõi sắt Fe có bề rộng Fe 6Cm, độ dày 8,5Cm
- Số vòng Sơ cấp: 194 Vòng,
- Số vòng dây thứ cấp 42 Vòng
- Tiết diện dây sơ cấp có đường kính 1.6mm,
- Dây thứ cấp có đường kính 3.2mm
Mọi thông tin chi tiết liên hệ số 0902.562.589 để được hỗ trợ thêm, Ngoài ra nếu bạn không tự quấn được biến áp vì không đủ linh kiện, vật tư máy móc để sản xuất bạn có thể đặt hàng cty chúng tôi nhận chế tạo máy, sản xuất và quấn biến áp theo yêu cầu.
Bài viết có bản quyền của Hoàng Tiến
