Bài giảng môn học Công nghệ lớp 11 - Bài 7 - Một số vấn đề chung về máy biến áp

C Bài7- Một số vấn đề chung về máy biến áp (Bài gồm 2 tiết: tiết 16,17) Ngày soạn: 15/10/2008 hương2.Máy biến áp a/ Mục tiêu bài học: 1. kiến thức: - Nắm được khái niệm chung về máy biến áp. - Hiểu được công dụng,cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBA. 2. Kĩ năng: - Làm được một số loại bài tập về MBA. - Đọc được các số liệu định mức của MBA và biết phân loại MBA 3. Thái độ: - HS liên hệ thực tế để thấy được vai trò của MBA đối với truyền tải và phân phối điện năng. B/ Chuẩn bị bài giảng: - Nghiên cứu bài 7-SGK . - Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng. - Vật mẫu: Lá thép kỹ thuật điện(lõi thép) c/ Tiến trình bài dạy: Tiết 16 - kháI niệm chung về máy biến áp 1/ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số lớp học 2/Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi: Trình bày cách sử dụng vạn năng kế để đo điện trở? 3/Đặt vấn đề vào bài mới: Trong cuộc sống sinh hoạt cũng như sản xuất,chúng ta rất hay gặp MBA.Vậy MBA có công dụng gì? Có những loại MBA nào? Cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBA ra sao?Chúng ta hãy nghiên cứu bài 7. 4/Nội dung giảng bài mới: Hoạt động 1: (12phút) Tìm hiểu công dụng của máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV đặt câu hỏi: +Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp hoặc ngược lại,ta dùng loại máy điện nào? (Máy biến áp) +Em hay gặp MBA ở đâu? ( Truyền tải và phân phối điện năng) +Em hãy giải thích vì sao cần có MBA tăng áp ở đầu đường dây và MBA hạ áp ở cuối đường dây? (*Phải có MBA ở đầu đường dây vì: - Cùng một công suất truyền tải trên đường dây,nếu tăng điện áp thì dòng điện sẽ giảm,từ đó có thể giảm tiết diện dây dẫn,dẫn tới hạ giá thành đường dây tải điện. - Khoảng cách càng xa càng cần điện áp cao.Hiện nay,đẻ truyền tải điện năng công suất lớn đi xa,người ta phải dùng hệ thống đường dây tải điện có điện áp cao: 35; 110; 220 ; 400; 500KV.Song thực tế máy phát chỉ có khả năng phát điện từ 3 đến 21 KV. Vì vậy phải có MBA tăng áp ở đầu đường dây truyền tải. *Phải có MBA hạ áp ở cuối đường dây vì: Các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp từ 0,2 đến 0,6KV). I/ Khái niệm chung về máy biến áp: 1.Công dụng: - Máy biến áp có vai trò quan trọng không thể thiếu trong truyền tải và phân phối điện năng. *Sơ đồ hệ thống truyền tải và phân phối điện năng: 1 2 3 4 5 Chú dẫn: 1.Máy phát điện. 2.MBA tăng áp. 3.Đường dây truyền tải. 4.MBA hạ. 5.Các hộ tiêu thụ. - Máy biến áp còn được dùng trong công nghiệp(như hàn điện...),trong đời sống gia đình,trong kĩ thuật điện tử(ghép nối tín hiệu giữa các tầng khuếch đại trong các bộ lọc,làm nguồn cho các thiết bị điện,điện tử như biến áp loa,biến áp trung tần...) Hoạt động 2: (8phút) Tìm hiểu về định nghĩa máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV nêu định nghĩa MBA và vẽ kí hiệu sơ đồ của MBA lên bảng. *GV hỏi: + Theo em cuộn dây nào là cuộn dây sơ cấp,cuộn dây nào là cuộn dây thứ cấp? 2.Định nghĩa máy biến áp: - Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lí cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều này thành điện áp xoay chiều khác nhưng vẫn giữ nguyên tần số. - Trong bản vẽ sơ đồ điện,MBA được ký hiệu như sau: U2 U1 hoặc - Cuộn dây nối với nguồn gọi là cuộn dây sơ cấp kí hiệu các đại lượng U1, I1, N1,P1 - Cuộn dây nối với tải gọi là thứ cấp kí hiệu các đại lượng U2, I2, N2, P2. Hoạt động 3: (7phút) Tìm hiểu các số liệu định mức của MBA. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV diễn giải: Các số liệu định mức của MBA quy định điều kiện kỹ thuật của MBA,do nhà máy chế tạo quy định thường ghi trên nhãn hiệu của MBA như:Công suất định mức,điện áp sơ cấp định mức,dòng điện sơ cấp định mức,dòng điện thứ cấp định mức,tần số định mức. *GV cần lưu ý với HS rằng: MBA khi làm việc không được vượt quá các trị số định mức ghi trên nhã máy biến áp. 3/ Các số liệu định mức của MBA: a)Dung lượng hay công suất đinh mức Sđm: Là công suất toàn phần(hay biểu kiến)của MBA.Đơn vị: Vôn-Ampe(VA) hoặc kilôvôn-ampe (KV). b)Điện áp sơ cấp định mức U1đm: Là điện áp của dây quấn sơ cấp. Đơn vị: Vôn (V) hoặc kilôvôn (KV). c)Dòng điện sơ cấp định mức I1đm và thứ cấp định mức I2đm: Là dòng điện của dây quấn SC và TC ứng với công suất và điện áp định mức. Đơn vị: Ampe (A) hoặc kilôampe (KA). Sđm= U1đm.I1đm = U2đm.I2đm d)Tần số định mức fđm (Hz): Thường các máy biến áp điện lực có tần số công nghiệp là 50 Hz. Hoạt động 4: (6phút) Tìm hiểu về phân loại máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GVđưa ra cách phân loại MBA.Người ta thường phân loại theo công dụng. 4.Phân loại máy biến áp: - Máy biến áp điện lực: Dùng trong truyền tải và phân phối điện năng. - Máy biến áp tự ngẫu: Biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn và dùng để mở máy những động cơ điện xoay chiều. - Máy biến áp công suất nhỏ:Dùng cho các thiết bị đóng cắt,các thiết bị điện tử và trong gia đình. - Máy biến áp chuyên dùng:Dùng cho các lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, điện phân, MBA hàn điện. - Máy biến áp đo lường:Dùng giảm điện áp và dòng điện khi đưa vào các đồng hồ đo điện. - Máy biến áp thí nghiệm:Dùng để thí nghiệm các điện áp cao. 5/Củng cố và hướng dẫn về nhà: - GV tổng hợp bài theo đề mục. - Yêu cầu HS tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBA. Tiết 17- cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1/ổn định lớp: 2/Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi: Trình bày khái niệm về MBA? Các thông số định mức của MBA? 3/Nội dung bài giảng: Hoạt động 1: (15phút) Tìm hiểu về cấu tạo của máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV vẽ sơ đồ cấu tạo MBA một pha lên bảng và yêu cầu HS vẽ vào vở. Mạch từ I1 I2 Tải U2 U1 N1 N2 *GV chỉ ra cấu tạo MAB trên sơ đồ để HS nhận biết và tìm hiểu thực tế. *GV cần giải thích cho HS thấy rõ: Lõi thép gồm 2 phần: + Trụ: Là nơi đặt dây quấn. + Gông: Để khép kín mạch từ. *GV đặt câu hỏi:Tại sao lõi thép lại được tạo bởi nhiều lá thép KTĐ mỏng mà không chế tạo bằng một khối thép? (Khi từ thông qua lõi thép biến thiên làm xuất hiện sđđ cảm ứng.Nếu khối thép là một vật dẫn,sđđ này sẽ tạo ra dòng khép kín,đó là dòng điện xoáy hay dòng pu-cô.Nó làm nóng lõi thép gây tổn thất năng lượng,làm nóng máy dẫn đến giảm độ cách điện). II/ Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp. 1.Cấu tạo Máy biến áp. Gồm 3 bộ phận chính: - Lõi thép: tạo thành mạch từ khép kín - Bộ phận dẫn điện : gồm các cuộn dây quấn sơ cấp và thứ cấp. - Vỏ máy : Để bảo vệ và làm mát cho máy biến áp. a)Lõi thép. - Công dụng: dùng làm mạch từ, đồng thời làm khung quấn dây. - Hình dáng lõi thép: thường được chia làm 2 loại: kiểu bọc(dây quấn được lồng trên trụ giữa), kiểu lõi (dây quấn được lồng trên 2 trụ). Lõi thép được ghép bằng những lá thép KTĐ dày khoảng 0,3.. 0,5mm là thép hợp kim có thành phần silíc,bên ngoài có sơn phủ êmay cách điện. b)Dây quấn máy biến áp. -Thường làm bằng đồng được tráng men hoặc bọc cách điện bằng vải mềm có độ bền cơ học cao,khó đứt,dẫn điện tốt. Dây điện có hai cuộn: cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp: dây quấn nối với nguồn là cuộn sơ cấp,dây quấn nối với tải là cuộn thứ cấp. c)Vỏ máy. Thường làm bằng kim loại,dùng để bảo vệ máy đồng thời là nơi để gá lắp đồng hồ đo điện,đèn báo,chuông báo,ổ lấy điện Hoạt động 2: (20phút) Tìm hiểu nguyên lý làm việc của máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV giải thích hiện tượng cảm ứng điện từ bằng các câu hỏi sau: +Cho dòng điện biến đổi đi qua một cuộn dây,trong cuộn dây sẽ sinh ra đại lượng nào? (Từ trường biến đổi). + Nếu đặt cuộn dây thứ hai vào trong từ trường của cuộn dây thứ nhất thì trong cuộn dây thứ hai sinh ra đại lượng nào? (Sđđ cảm ứng và dòng điện cảm ứng) *GV nhấn mạnh:Hai cuộn dây đặt càng sát nhau thì mức độ cảm ứng điện càng mạnh.Mức độ đó tăng lên rất mạnh khi cả hai cuộn dây trên cùng một lõi thép,đặc biệt trên một mạch từ khép kín. *GV nêu ra cho HS thấy được nguyên lý làm việc của MBA dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. N1 U2 U1 f I1 I2 Tải N2 *GV minh hoạ trên hình vẽ để chỉ ra từ thông móc vòng qua cả hai cuộn dây. Câu hỏi: MBA như thế nào gọi là MBA tăng áp,MBA hạ áp? *GV cần chỉ dẫn để HS thẩy: MBA chỉ vận hành với nguồn điện xoay chiều.Tuyệt đối không nối với nguồn một chiều vì khi nối cuộn dây sơ cấp với nguồn một chiều,MBA sẽ phát nóng và cháy trong thời gian ngắn.Vì dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp tăng rất lớn. 2.Nguyên lý làm việc của máy biến áp. a)Hiện tượng cảm ứng điện từ. Cho dòng điện biến đổi đi qua một cuộn dây dẫn điện sẽ sinh ra một từ trường biến đổi.Nếu đặt cuộn dây thứ hai vào trong từ trường của cuộn dây thứ nhất thì trong cuộn dây thứ hai sinh ra sức điện động cảm ứng.Dòng điện cảm ứng này cũng biến đổi tương tự như dòng điện sinh ra nó và tồn tại trong suốt thời gian từ thông biến đổi được duy trì.Đó là hiện tượng cảm ứng điện từ. b)Nguyên lý làm việc của máy biến áp. Khi ta nối dây quấn sơ cấp máy biến áp vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1,trong dây quấn sơ cấp có dòng điện I1chạy qua,và sinh ra từ thông f biến thiên.Do mạch từ khép kín nên từ thông này móc vòng qua cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp và sinh ra trong cuộn TC một sđđ cảm ứng E2 tỉ lệ với số vòng dây N2.Đồng thời từ thông biến thiên cũng sinh ra trong cuộn SC một sđđ tự cảm E1 tỉ lệ với số vòng dây N1. * Nếu bỏ qua tổn thất điện áp,ta có: U1 = E1 ; U2 = E2 Do đó: =K (Hệ số MBA) - Nếu K<1 ta gọi MBA tăng áp - Nếu K>1 ta gọi MBA giảm áp *Công suất MBA nhận từ nguồn là: S1 = U1.I1 Công suất MBA cấp cho phụ tải là: S2 = U2.I2 Nếu bỏ qua tổn hao,ta có: S1 = S2 nên U1.I1 = U2.I2 hay Như vậy,nếu tăng điện áp K lần thì đồng thời dòng điện sẽ giảm K lần và ngược lại. 4/Tổng hợp-Đánh giá-Giao nhiệm vụ cho HS. - GV tóm tắt bố cục bài học và yêu cầu học sinh xem kỹ lại bài học. - Giao bài tập về nhà: Trang 43 – SGK. (Bài gồm 2 tiết: Từ tiết 18 đến tiết 19) Ngày soạn: 20/10/2008 Bài8- tính toán thiết kế máy biến áp một pha a/ Mục tiêu bài học: 1. kiến thức: -HS nắm được quy trình chung để tính toán thiết kế MBAmột pha công suất nhỏ. -Hiểu được yêu cầu,cách tính của từng bước khi thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. 2. Kĩ năng: -Thực hiện được quy trình chung để tính toán thiết kế MBAmột pha công suất nhỏ. -Thực hiện được các bước tính toán:Xác định công suất,tính toán mạch từ,tính số vòng dây của các cuộn dây,tính tiết diện dây quấn,tính diện tích cửa sổ lõi thép,sắp xếp dây quấn trong cửa sổ. 3. Thái độ: - HS có ý thức tìm hiểu cách tính toán thiết kế MBA và liên hệ trong thực tế. B/ Chuẩn bị bài giảng: - Nghiên cứu bài 8-SGK . - Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng. c/ Tiến trình bài dạy: Tiết 18 quy trình chung để tính toán thiết kế máy biến áp một pha công suất nhỏ - tính tiết diện trụ quấn dây của lõi thép 1/ổn định lớp: Kiểm tra sĩ số lớp học. 2/Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp? 3/Đặt vấn đề vào bài mới: Muốn thiết kế máy biến áp một pha công suất nhỏ ta phải thực hiện những quy trình như thế nào?Chúng ta hãy nghiên cứu nội dung bài 8. 4/Nội dung bài giảng mới: Hoạt động 1: (10phút) Tìm hiểu quy trình chung để tính toán thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV diễn giải: Việc tính toán chính xácMBA ở chế độ có tải rất phức tạp vì phải giải quyết giới hạn tănh nhiệt độ tối đa và sụt áp trong giới hạn cho phép.Để giải quyết các vấn đề này,khi tính toán cần phải tiến hành một số phép tính khá phức tạp.Trong bài này,chúng ta sử dụng phương pháp dựa vào những kết quả thực nghiệm,đơn giản nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác. *GV đưa ra các bước tính toand thiết kế MBA. *GV hướng dẫn HS cách chọn công suất MBA trong gia đình.Giải thích các thông số trong công thức. *GV đưa ra ví dụ,tính toán cụ thể để HS dễ hiểu. *GV giả thích: Ta có thể coi khi dùng lò sưởi thì bỏ quạt,tủ lạnh và ngược lại.Khi dùng ti vi thì không dùng quay băng.Do đó phụ tải lớn nhất gồm đèn ống 40W,lò sưởi 550W,ấm đun nước 1500W,ti vi 100W. I/Quy trình chung để tính toán thiết kế MBA một pha công suất nhỏ. *Tính toán thiết kế MBA gồm những bước sau : 1. Xác định công suất Máy biến áp. 2.Tính toán mạch từ. 3.Tính số vòng dây của các cuộn dây. 4.Tính tiết diện dây quấn. 5.Tính diện tích cửa sổ lõi thép. *Chọn công suất MBA điều chỉnh: Công suất Tính toán của MBA được tính theo công thức sau: Stt = Kđ.(1+kdt) (VA) Trong đó: -Kđ là hệ số đóng đồng thời và lấy bằng 0,6đ1 tuỳ theo số tải nhiều hay ít và tính hoạt động đồng thời của chúng. -Pi là công suất của từng thiết bị mắc vào mạch. - cosj là hệ số công suất của từng thiết bị mắc vào mạch,cụ thể: +Đèn sợi đốt và các dụng cụ nhiệt điện cosj = 1 +Đèn ống,tủ lạnh,máy điều hòa: cosj = 0,4 0,6 +Quạt điện: cosj = 0,6 0,8 +Máy thu thanh thu hình: cosj = 0,8 0,9 Ví dụ:Chọn MBA điều chỉnh cung cấp cho tủ lạnh 110W,đèn ống 40W,2quạt trần 110W,2quạt bàn 55W,lò sưởi 550W,ấm đun nước 1500W,1ti vi 100W,1máy quay băng 80W.Điện áp giờ cao điểm là 130V,bình thường là 220V. Giải Lấy kdt=20% ; Kđ=1,ta có: Stt==2605VA Ta có dòng điện tính toán phía sơ cấp là: Itt= Như vậy: Máy biến áp được chọn phải có công suất lớn hơn Stt hoặc cường độ dòng điện sơ cấp lớn hơn Itt. Hoạt động 2: (15phút) Tìm hiểu cách xác định công suất Máy biến áp và chọn mạch từ Máy biến áp. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV đưa ra hai cách tính: - Dựa vào hiệu suất thì: - Dựa vaò công thức: S1 = S2 = U2.I2 Sđm = U2.I2 * GV thuyết trình: Khi chọn mạch từ,cần chú ý trụ và cửa sổ.Trụ của mạch từ phải có tiết diện phù hợp với công suất của máy.Cửa sổ phải có kích thước phù hợp để có thể đặt vừa cuộn dây. h h a/2 a/2 c a c b a/2 Hình 8.1 Mạch từ ghép bằng lá thép chữ E và I II/Các bước tính toán cụ thể MBA một pha công suất nhỏ. 1.Xác định công suất MBA: - Công suất của cuộn sơ cấp MBA(P1)có thể tính từ công suất của cuộn dây thứ cấp MBA(P2)nhờ biểu thức: P1 = (VA) Trong đó: h - Hiệu suất của MBA (thường lấy h = 0,85đ0,95).Công suất MBA càng nhỏ thì h càng nhỏ. - Nếu hiệu suất của MBA cao thì: S1 = S2 = U2.I2 Công suất MBA cần chế tạo là: Sđm = U2.I2 (U2,I2 - Điện áp,dòng điện thứ cấp định mức của MBA theo yêu cầu thiết kế). 2.Tính toán mạch từ: a)Chọn mạch từ: Mạch từ của MBA nhỏ thường là mạch từ kiểu bọc,được ghép bằng lá thép chữ E và chữ I (hình 8.1) có các thông số như sau: a: chiều rộng trụ quấn dây. b: chiều dày trụ quấn dây. c: độ rộng cửa sổ. h: chiều cao của sổ. a/2: độ rộng lá thép chữ I. Đối với loại MBA công suất nhỏ,khi chọn mạch từ cần xét đến tiết diện của trụ lõi thép mà trên đó sẽ đặt cuộn dây. Hoạt động 3: (7phút)Tìm hiểu về cách tính diện tích trụ quấn của lõi thép. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV diễn giải: Diện tích trụ quấn dây phải phù hợp với công suất MBA. *GV giải thích: Trong thực tế,lõi thép được ép chặt nhưng vẫn có độ hở giữa các lá thép do độ cong vênh và lớp sơn cách điện của lá thép.Vì vậy cần phải tính diện tích thực của trụ lõi thép. *HS kẻ bảng hệ số lấp đầy để áp dụng khi tính toánmthiết kế MBA. b)Tính diện tích trụ quấn của lõi thép. Đối với mạch từ kiểu bọc,diện tích trụ quấn dây được tính gần đúng bằng công thức: Shi = 1,2. Trong đó: + Shi = a.b là diện tích hữu ích trụ,tính bằng (cm2). + Sđm là công suất MBA,tính bằng (VA). Diện tích thực của trụ lõi thép: St = Trong đó kl là hệ số lấp đầy được cho trong bảng sau: Bảng 8-1.Hệ số lấp đầy kl Loại MBA kl MBA âm tần 0,8 MBA dùng trong gia đình 0,9 MBA lõi ferit 1 Hoạt động 4: (8phút) Tìm hiểu bảng 8-2 trang 46-SGK. *GV đưa ra bảng 8-2 về diện tích trụ dây quấn tương ứng với công suất của MBA tần số 50 Hz. Bảng 8-2. Diện tích trụ quấn tương ứng với công suất MBA (Tần số 50 Hz) Công suất MBA(VA) Diện tích hữu ích Shi (cm2) (Để tính số lá thép) Diện tích thực tế St (cm2) (Để tính khuôn quấn dây) kl = 0,9 kl = 0,8 kl= 0,7 10 3,8 4,2 4,7 5,4 15 4,7 5,2 5,8 6,6 20 5,4 6,0 6,7 7,7 25 6,0 6,7 7,5 8,6 30 6,6 7,3 8,2 9,4 35 7,1 7,9 8,9 10,1 40 7,6 8,4 9,5 10,8 45 8,1 8,9 10,1 11,5 50 8,5 9,4 10,6 12,1 55 8,9 9,9 11,1 12,7 60 9,3 10,3 11,6 13,3 Công suất MBA(VA) Diện tích hữu ích Shi (cm2) (Để tính số lá thép) Diện tích thực tế St (cm2) (Để tính khuôn quấn dây) kl = 0,9 kl = 0,8 kl= 0,7 65 9,7 10,8 12,1 13,8 70 10,0 11,2 12,6 14,3 75 10,4 11,6 13,0 14,9 80 10,7 11,9 13,4 15,3 85 11,1 12,3 13,8 15,8 90 11,4 12,7 14,2 16,3 95 11,7 13,0 14,6 16,7 100 12,0 13,3 15,0 17,1 150 14,7 16,3 18,4 21,0 200 17,0 18,9 21,2 24,2 250 19,0 21,1 23,7 27,1 300 20,8 23,1 26,0 29,1 350 22,5 24,9 28,1 32,1 400 24,0 26,7 30,0 34,3 450 25,5 28,3 31,8 36,4 500 26,8 29,8 33,5 38,3 550 28,1 31,3 35,2 40,2 600 29,4 32,7 36,7 42,0 650 30,6 34,0 38,2 43,7 700 31,8 35,3 39,7 45,4 750 32,9 36,5 41,1 47,0 800 33,9 37,7 42,4 48,5 850 35,0 38,9 43,7 50,0 900 36,0 40,0 45,0 51,4 950 37,0 41,1 46,2 52,8 1000 38,0 42,2 47,4 54,2 1500 46,5 51,6 58,1 66,4 2000 53,7 59,6 67,1 76,7 *GV đưa ra một bài tập để HS có thể tra theo bảng trên để tìm diện tích trụ dây quấn tương ứng của MBA. Bài tập: Hãy chọn mạch từ để quấn một MBA công suất 30VA,có điện áp sơ cấp là U1=220V,điện áp thứ cấp là U2= 12V,hiệu suất MBA h = 0,7. *GV yêu cầu HS đưa ra kết quả. (Tra bảng 8-2,ta có diện tích hữu ích của trụ thép là Shi = 6,6cm2). 4/Tổng hợp-Giao nhiệm vụ cho HS. - GV tóm tắt bố cục bài học và yêu cầu học sinh xem kỹ lại bài học. - Giao bài tập về nhà: Xem lại bài học và tìm hiểu cách tính toán số vòng dây của cuộn dây và cách tính tiết diện dây quấn,tính diện tích cửa sổ lõi thép... Tiết 19 tính số vòng dây của cuộn dây-tính tiết diện dây quấn-tính diện tích cửa sổ lõi thép-sắp xếp dây quấn trong cửa sổ 1/ổn định lớp: 2/Kiểm tra bài cũ: Câu hỏi: Hãy viết công thức tính diện tích hữu ích,diện tích thực của trụ quấn dây của lõi thép và giải thích các thông số? 3/Nội dung bài giảng: Hoạt động 1: (10phút) Tìm hiểu về cách tính số vòng dây của cuộn dây. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV diễn giải: Với một MBA và tần số nhất định,số vòng của một cuộn dây phụ thuộc vào tiíet diện trụ lõi thép đã chọn và chất lượng lõi thép.Có nhiều cách tính số vòng dây của các cuộn dây,Trong khuôn khổ bài học,chúng ta chọn cách tính qua đại lượng trung gian là “số vòng/vôn”,ký hiệu là n-số vòng tương ứng cho mỗi vôn điện áp sơ cấp hay thứ cấp. *HS kẻ và ghi bảng 8-3. *GV Câu hỏi: Tại sao số vòng dây cuộn TC lại cộng thêm 10% điện áp TC? (Trong công thức tính N2,10%U2là lượng sụt áp khi có tải của dây quấn TC). *GV đưa ra ví dụ để HS áp dụng tính toán. *GV hướng dẫn HS làm ví dụ bằng cách đặt câu hỏi gợi mở: +Đề bài ch S = 30VA,từ đó ta có thông số nào? +Tìm được Shita sẽ tìm được đại lượng nào? +Hãy tính N1và N2? 3.Tính số vòng dây của các cuộn dây. - Để tính được số vòng dây của các cuộn dây,ta xem bảng 8-3 về quan hệ giữa tiết diện lõi thép và số vòng/vôn (với tần số 50Hz và cường độ từ cảm B = 1,2T). *Bảng 8-3.Quan hệ giữa tiết diện lõi thép và số vòng /vôn Với tần số 50Hz và cường độ từ cảm B = 1,2T Tiết diện lõi thép hữu ích(cm2) Số vòng/vôn 4 9,5 6 6,3 8 4,7 10 3,8 12 3,2 14 2,7 16 2,4 18 2,1 20 1,9 22 1,7 24 1,6 26 1,5 28 1,4 30 1,3 Từ đó ta tính được số vòng dây cuộn SC: N1 = U1.n Số vòng dây cuộn TC: N2 = (U2 + 10%U2).n Ví dụ: Tính số vòng dây quấn cho MBA với những thông số sau: công suất 30VA,có điện áp sơ cấp là U1=220V,điện áp thứ cấp là U2 = 12V,hiệu suất MBA h = 0,7. Giải: -Từ thông số S =30VA,tra bảng 8-2 ta có diện tích hữu ích của trụ thép là:Shi=6,6cm2. -Từ đó tra bảng 8-3 lấy số vòng/vôn là: 4,7 vòng/V(có thể lấy n=5vòng/vôn). Vậy số vòng dây sơ cấp là: N1 = 220.5 = 1100 (vòng) Số vòng dây cuộn TC là: N2 = (12+1,2).5 = 66(vòng) Hoạt động 2: (10phút) Tìm hiểu về tính tiết diện dây quấn. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV giải thích: Tiết diện dây quấn của các cuộn dây SC và TC tỉ lệ thuận với dòng điện và tỉ lệ nghịch với mật độ dòng điện cho phép. Vậy mật độ dòng đện cho phép là gì? *HS ghi chép bảng (8-4) mật độ dòng điện cho phép để tính toán. GV đưa ra bảng 8-5 đẻ HS tra bảng. *HS ghi chép bảng (8-5) làm tư liệu. 4.Tính tiết diện dây quấn (hoặc đường kính dây quấn). a)Tính tiết diện dây quấn. - Mật độ dòng điện cho phép(A/1mm2) là số ampe/1mm2 dây dẫn khi vận hành liên tục mà không sinh ra phát nóng nguy hiểm và tổn thất lớn,được xác định bằng thực nghiệm.Công suất MBA càng nhỏ thì mật độ dòng điện cho phép càng lớn. Bảng8-4.Mật độ dòng điện cho phép Công suất(VA) Mật độ dòng điện cho phép(A/mm2) 50 4 50 100 3,5 100 200 3 200 500 2,5 500 1000 2 Vậy tiết diện dây quấn được tính như sau: Sdd = (mm2) Trong đó: - Sdd là tiết diện dây quấn (mm2). - I là cường độ dòng điện (A). - J: mật độ dòng điện cho phép(A/mm2). b)Tính đường kính dây quấn. Để đơn giản trong tính toán,ta có thể tra bảng để tìm tiết diện và đường kính dây quấn sau khi đã tính được dòng điện SC và TC.Sau khi đã tính được tiíet diện dây quấn,ta tiến hành tra bảng 8-5 đựoc giá trị đường kính dây quấn hoặc ngược lại. Bảng 8-5. Đường kính dây dẫn theo tiết diện dây Đường kính dây dẫn (mm) Tiết diện dây dẫn (mm2) 0,07 0,0038 0,08 0,0050 0,09 0,0063 0,1 0,0078 0,12 0,0113 0,14 0,015 0,15 0,017 0,18 0,025 0,20 0,031 0,22 0,038 0,25 0,049 0,30 0,070 0,35 0,096 0,40 0,125 0,45 0,159 0,50 0,196 0,60 0,283 0,70 0,38 0,80 0,50 Hoạt động 3: (15phút) Tìm hiểu về tính diện tích cửa sổ lõi thép. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV vẽ hình và chỉ dẫn cho HS thấy rõ cửa sổ lõi thép của MBA. c 1 2 h Hình 8.2-Dây quấn trong cửa sổ máy biến áp 1.Dây quấn SC 2.Dây quấn TC *GV đưa ra 2 cách tính cửa sổ lõi thép. *GV giải thích về hệ số lấp đầyKl: Trong thực tế còn thêm phần cách điện và khoảng hở,người ta dùng hệ số lấp đầy cửa sổ Kl được cho trong bảng 8-6. Bảng 8- 6. Hệ số lấp đầy cửa sổ Công suất MBA(VA) Hệ số lấp đầy(Kl) 10 100 0,2 100 500 0,3 500 trở lên 0,4 Bảng 8-7.Số vòng dâyêmay trên cm2 Đường kính dây trần (mm) Đường kính dây được cách điện êmay(mm)* Số vòng/cm2 10/100 0,115 5500 12/100 0,14 4000 13/100 0,15 3600 14/100 0,16 3100 15/100 0,17 2800 16/100 0,18 2500 18/100 0,20 2070 20/100 0,22 1720 22/100 0,245 1400 25/100 0,275 1140 30/100 0,325 810 35/100 0,38 590 40/100 0,43 470 50/100 0,535 305 60/100 0,64 215 70/100 0,74 160 80/100 0,84 125 90/100 0,95 100 5.Tính diện tích cửa sổ lõi thép. - Hình chữ nhật bị bao bọc bởi mạch từ khép kín gọi là cửa sổ lõi thép,đó là một thông số quan trọng khi tính toán. - Diện tích cửa sổ được tính như sau: Scs = h.c (Theo kinh nghiệm h3c sẽ tiết kiệm được vật liệu và hình dáng MBA đẹp). vCách tính diện tích của cửa sổ lõi thép: ỉCách1: -Tính tổng tiết diện 2cuộn dây SC và TC chiếm diện tích cửa sổ là: SSC = N1. ; STC = N2. Trong đó: +N1 , N2 là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp. +,là tiết diện dây quấn SC và TC. -Diện tích cửa sổ được tính: Scs = h.c *Chú ý: - Nếu cửa sổ quá rộng sẽ lãng phí vật liệu,cần chọn lõi thép nhỏ hơn. - Nếu cửa sổ nhỏ hơn yêu cầu có thể sử lý theo một trong những cách sau: + Chọn lại lõi thép để có kích thước cửa sổ theo yêu cầu. +Tăng diện tích trụ quấn dây(tăng số lá thép)để giảm số vòng dây. +Giảm tiết diện dây dẫn(giảm công suất MBA). ỉCách2: - Tra bảng số vòng dây/1cm2(Bảng 8-7). - Từ đó tiến hành tính diện tích cửa sổ lõi thép: Scs = h.c n1- Số vòng dây/cm2 của cuộn sơ cấp. n2- Số vòng dây/cm2 của cuộn thứ cấp. Chú ý: * Các cỡ dây ở trên có thay đổi chút ít tuỳ theo nhà chế tạo. Hoạt động 4: (5phút) Tìm hiểu về sắp xếp dây quấn trong cửa sổ. Hoạt động của GV và HS Nội dung *GV đưa ra các bước sắp xếp dây quấn trong cửa sổ. *GV kết luận: Tra các bảng sẵn có và theo những phương pháp tính toán trên,chúng ta có thể xác địnhấcc thông số của bất kỳ một MBA nhỏ nào. 6.Sắp xếp dây quấn trong cửa sổ. -Tính số vòng dây mỗi lớp: ĐK dây có cách điện h Số vòng dây mỗi lớp= - - 1 Số vòng dây Số vòng dây mỗi lớp -Tiếp đó ,tính số lớp dây quấn bằng cách chia tổng số vòng cho số vòng của mỗi lớp: Số lớp dây quấn = 4/Tổng hợp-Đánh giá-Giao nhiệm vụ cho HS. - GV tóm tắt bố cục bài học và yêu cầu học sinh xem kỹ lại bài học. - Giao bài tập về nhà: Làm bài tập trang 54-SGK. Tính toán thiết kế máy biến áp một pha công suất nhỏ Bài9- Thực hành (Bài gồm 3 tiết: Từ tiết 20 đến tiết 22) Ngày soạn: 26/10/2008 a/ Mục tiêu bài học: 1. kiến thức: -HS nắm được cấu tạo của máy biến áp -HS nắm được trình tự tính toán thiết kế MBAmột pha công suất nhỏ. 2. Kĩ năng: -Tính toán thiết kế được máy biến áp một pha công suất nhỏ. 3. Thái độ: -HS có ý thức tìm hiểu cấu tạo và tính toán thiết kế MBA 1pha công suất nhỏ. B/ Chuẩn bị bài dạy: - Nghiên cứu bài 9-SGK . - Đọc tài liệu tham khảo liên quan đến bài giảng. - MBA một pha công suất nhỏ (đ