Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Máy điện 1 (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp) được biên soạn nhằm giúp học viên mô tả được cấu tạo, phân tích nguyên lý của các loại máy điện; vẽ được sơ đồ khai triển dây quấn máy điện; tính toán được các thông số kỹ thuật trong máy điện. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: khái niệm máy điện, các định luật điện từ dùng trong máy điện; nguyên lý máy phát điện và động cơ điện; sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện; nguyên lí làm việc của máy biến áp;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN- ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN: MÁY ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày tháng năm 20 …… ……………… Ninh Bình, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho việc giảng dạy theo chương trình đào tạo Trường Cao đẳng Cơ Điện Xây dựng Việt Xơ, giáo trình cung cấp kiến thức máy điện Sau thời gian khảo sát nghiên cứu tài liệu thực tiễn lĩnh vực điện cơng nghiệp chúng tơi viết giáo trình nhằm phục vụ cho cơng tác dạy nghề Để hồn thành giáo trình giúp sức thể đội ngũ giáo viên Khoa Điện- điệnTĐH Giáo trình biên soạn để giảng dạy cho người học trình độ cao đẳng làm tài liệu tham khảo cho khố đào tạo ngắn hạn cho cơng nhân kỹ thuật chuyên ngành điện Mặc dù nhóm tác giả có nhiều cố gắng, song thiếu sót khó tránh Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đọc để giáo trình hồn thiện hơn! Ninh Bình, tháng 08 năm 2019 Tham gia biên soạn Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên Nguyễn Huy Hoàng Trần Đức Thiện LỜI GIỚI THIỆU MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN U CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HỒN THÀNH MƠ ĐUN Error! Bookmark not defined B I MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Định nghĩa phân loại máy điện 12 1.1 Định nghĩa 12 1.2 Phân loại 12 1.2.1 Máy điện tĩnh 12 1.2.2 Máy điện có phần động (quay chuyển động thẳng) 12 Các định luật điện từ dùng máy điện 14 2.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 14 2.1.1 Trường hợp từ thơng biến thiên xun qua vịng dây 14 2.1.2 Trường hợp dẫn chuyển động từ trường 14 2.2 Lực từ 15 Sơ lƣợc vật liệu chế tạo máy điện 16 3.1 Vật liệu dẫn điện 16 3.2 Vật liệu dẫn từ 16 3.3 Vật liệu cách điện 17 3.4 Vật liệu kết cấu 17 Phát nóng làm mát máy điện 17 BA I 1: MÁY BIẾN ÁP 19 Khái niệm chung 19 1.1 Khái niệm máy biến áp 19 1.2 Phân loại may biến áp 20 1.3 Công dụng máy biến áp: 20 Cấu tạo máy biến áp 21 2.1 Lõi thép 21 2.2 Dây quấn Error! Bookmark not defined 2.2.1 Dây quấn đồng tâm: Error! Bookmark not defined 2.2.2 Dây quấn xen kẽ Error! Bookmark not defined 2.3 Các phận khác: Error! Bookmark not defined 2.3.1 Thùng máy biến áp 22 2.3.2 Nắp thùng 22 Nguyên lý làm việc máy biến áp 22 3.1 Sơ đồ nguyên lý máy biến áp 22 3.2 Nguyên lý làm việc máy biến áp 23 Các đại lƣợng định mức máy biến áp 24 4.1 Điện áp định mức 24 4.2 Dòng điện định mức 24 4.3 Công suất định mức 25 Quấn dây quấn máy biến áp pha cỡ nhỏ 25 5.1.Tính tốn số liệu dây quấn máy biến áp 25 5.1.1 Lấy số liệu dây quấn máy biến áp Error! Bookmark not defined 5.1.2 Tháo lõi thép máy biến áp Error! Bookmark not defined 5.1.3 Tháo dây cũ máy biến áp: Error! Bookmark not defined 5.1.4 Tính tốn số liệu dây quấn máy biến áp pha mẫu Error! Bookmark not defined 5.2 Thi công quấn dây máy biến áp pha 27 5.2.1.Chuẩn bị khuôn 27 5.2.2 Quấn cuộn dây sơ cấp Error! Bookmark not defined 5.2.3.Quấn cuộn dây thứ cấp Error! Bookmark not defined 5.2.4 Lắp ghép thép vào cuộn dây Error! Bookmark not defined 5.3 Đo kiểm tra cách điện, thông mạch, chạy thử Error! Bookmark not defined Các chế độ làm việc máy biến áp 40 6.1 Chế độ không tải 40 6.1.1 Khái niệm: 40 6.1.2 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp không tải 40 6.1.3 Các đặc điểm chế độ không tải 40 6.1.4 Thí nghiệm khơng tải máy biến áp 41 6.2.Chế độ ngắn mạch 42 6.2.1.Khái niệm: 42 6.2.2 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch 43 6.2.3.Các đặc điểm chế độ ngắn mạch 43 6.2.4.Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp 44 6.3.Chế độ có tải 45 6.3.1.Khái niệm: 45 6.3.2.Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải 45 6.3.3.Tổn hao hiệu suất máy biến áp 47 Máy biến áp ba pha 48 7.1 Nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý làm việc 48 7.2 Phương pháp nối cuộn dây MBA pha tổ nối dây MBA 48 7.3 Máy biến áp làm việc song song Các máy biến áp đặc biệt 48 8.1 Máy biến áp tự ngẫu 54 8.2 Máy biến áp đo lường 54 8.3 Máy biến áp hàn 56 BÀI 2: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 58 Khái niệm chung động không đồng ba pha 58 1.1 Khái niệm 58 1.2 Phân loại 58 1.3 Các đại lượng định mức: 58 1.4 Công dụng động không đồng ba pha 59 Cấu tạo Động không đồng ba pha 59 2.1 Stator (phần tĩnh) 59 2.2 Rotor (phần quay) 60 2.3 Các phận khác: 61 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 61 3.1.Từ trường máy điện không đồng 61 3.1.1 Từ trường đập mạch dây quấn pha Error! Bookmark not defined 3.1.2 Từ trường quay dây quấn ba pha 61 3.1.3 Từ trường quay dây quấn hai pha 64 3.1.4 Từ thông tản 65 3.2 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 65 3.2.1 Nguyên lý làm việc động điện không đồng Error! Bookmark not defined 3.2.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện không đồng Error! Bookmark not defined Sơ đồ khai triển dây quấn động KĐB pha 66 4.1.Khái niệm chung dây quấn 66 4.1.1 Khái niệm 66 4.1.2 Phân loại: 66 4.1.3 Các định nghĩa 67 4.2.Sơ đồ khai triển dây quấn 69 Quấn dây động KĐB ba pha dây quấn lớp 2p = 4, kiểu đồng khuôn, vành rế 71 5.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 71 5.2 Trình tự quấn dây stato ĐCĐ pha 72 5.3 Thực công đoạn lồng dây: 73 5.3.1 Các bước thực tập: 73 5.3.2 Sơ đồ khai triển dây quấn: 74 5.3.3 Trình tự lồng dây: 74 Mômen quay động không đồng ba pha 76 Mở máy động không đồng ba pha 78 7.1.Mở máy động rôto dây quấn 79 7.2 Mở máy động rơ to lồng sóc 80 7.2.1 Mở máy trực tiếp 80 7.2.2 Giảm điện áp stato mở máy 80 Quấn dây stato ĐCĐ ba pha dây quấn đồng Tâm lớp, mặt phẳng 2p = 83 8.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 83 8.2 Trình tự quấn dây stato ĐCĐ pha 84 8.3 Thực công đoạn lồng dây: 85 8.3.1 Công đoạn 1: Chuẩn bị 85 8.3.2 Công đoạn 2: Làm cách điện 87 8.3.3 Công đoạn 3: Quấn nhóm bối dây 89 8.3.4 Công đoạn 4: Lồng dây 90 8.3.5 Công đoạn 5: Đấu nối dây quấn 94 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 98 9.1 Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số 98 9.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực 98 9.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator 99 9.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch rôto động rôto dây quấn 99 10 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng tâm 1lớp, mp (2p=2) 100 10.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 100 10.1.1 Đặc điểm dây quấn 2p = lồng dây kiểu ba mặt phẳng 100 10.1.2 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 100 10.2 Trình tự quấn dâyđộng KĐB ba pha 101 10.3 Thực công đoạn lồng dây: 102 11 Quấn dây stato ĐCĐ ba pha, Dây quấn ĐK lớp vành rế; 2p = 104 11.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 104 11.2 Trình tự quấn dây stato ĐCĐ pha 104 11.3 Thực công đoạn lồng dây: (Tương tự 8) 105 11.3.1 Các bước thực tập: 105 11.3.2 Sơ đồ khai triển dây quấn: 106 11.3.3 Trình tự lồng dây: 106 12 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng khuôn lớp, 2p=4; vành rế 106 12.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn: 106 12.1.1 Đặc điểm dây quấn hai lớp 106 12.1.2 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 107 12.2 Trình tự quấn dây động KĐB pha: 108 12.3 Thực công đoạn lồng dây (Sơ đồ hình 9.2) 108 13 Quấn dây stato ĐCĐ KĐB ba pha, dây quấn lớp, 2p = 4, Đồng tâm vành rế 110 13.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 110 13.2 Trình tự quấn dây động KĐB pha: 111 13.3 Thực công đoạn lồng dây 111 B I 3: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 113 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động không đồng pha 113 1.1 Cấu tạo động không đồng pha 113 1.1.1 Stator (phần tĩnh) 113 1.1.2 Rotor (phần quay) 113 1.2 Nguyên lý làm việc động không đồng pha 114 2.Các phƣơng pháp mở máy điều chỉnh tốc độ động KĐB pha 116 2.1.Các phương pháp mở máy động điện pha 116 2.1.1.Dùng dây quấn phụ: 116 2.1.2.Dùng điện trở để mở máy: 117 2.1.3.Dùng tụ điện mở máy: 117 2.1.4.Động điện pha kiểu điện dung: 117 2.2.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ quay động pha 118 Cấu tạo chung dây quấn stato động pha 122 Quấn dây động KĐB pha, dây quấn đồng tâm lớp phân tán (2p = 4) 123 4.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn (Tương tự động KĐB pha) 123 4.2 Trình tự quấn dây (Tương tự động KĐB pha) 123 4.3 Thực công đoạn quấn(Tương tự động KĐB pha) 123 Quấn dây động KĐB pha, dây quấn đồng tâm lớp phân tán (2p = 2) 123 5.1 Thành lập sơ đồ khai triển dây quấn (Tương tự động KĐB pha) 123 5.2 Trình tự quấn dây (Tương tự động KĐB pha) 124 5.3 Thực công đoạn quấn (Tương tự động KĐB pha) 124 Nối dây động điện pha vào lƣới điện pha 124 6.1 Khái niệm chung 124 6.2 Các sơ đồ nối động pha vào lưới điện pha 124 6.2.1 Các sơ đồ nối 125 6.2.3 Một số sai hỏng thường gặp: 126 6.3.Các đại lượng định mức, biểu đồ lượng hiệu suất động không đồng 127 T I LIỆU THAM KHẢO 129 MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN Mã mơ đun: MĐ16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn học: An tồn lao động, mạch điện, mơ đun đo lường - Tính chất: Mơ đun mơ đun đào tạo chuyên ngành - Ý nghĩa vai trị: Nó cung cấp cho người học kiến thức cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương trình cân điện từ máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều Từ tạo điều kiện tiền đề vững cho mô đun máy điện 2, truyền động điện, trang bị điện Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Mô tả cấu tạo, phân tích nguyên lý loại máy điện + Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện + Tính tốn thơng số kỹ thuật máy điện - Về kỹ năng: + Quấn lại động pha, ba pha bị hỏng theo số liệu có sẵn + Tính tốn quấn máy biến áp công suất nhỏ + Chủ động lập kế hoạch, dự trù vật tư, thiết bị - Về lực tự chủ trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo tư khoa học công việc Nội dung mô đun Thời gian (giờ) Số TT Tổng số Lý thuyết 04 04 Tên mô đun Bài mở đầu: Khái niệm chung máy Thực Kiểm hành, tra thí nghiệm, thảo luận, Bài tập điện Các định luật điện từ dùng máy điện 1 Định nghĩa phân loại máy điện 1 Nguyên lý máy phát điện động điện 1 Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện 0.5 0.5 Phát nóng làm mát máy điện 0.5 0.5 Bài 1: Máy biến áp 35 Khái niệm chung 0.5 0.5 Cấu tạo máy biến áp 0.5 0.5 Nguyên lí làm việc máy biến áp 1 Các đại lượng định mức máy biến áp 1 Quấn máy biến áp pha cỡ nhỏ 28 Các chế độ làm việc máy biến áp 2 Máy biến áp ba pha 1 1 Bài 2: Máy điện không đồng 87 14 Khái niệm chung máy điện không đồng 1 Cấu tạo động không đồng ba pha 1 Nguyên lý làm việc động không đồng 1 Phương pháp chung thành lập sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng pha 2 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng tâm 1lớp, hai mặt phẳng, 2p = 20 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng khuôn 1lớp, vành rế, 2p=4 Điều chỉnh tốc độ động không đồng Các máy biến áp đặc biệt Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng tâm 1lớp, mặt phẳng (2p=2) 10 24 24 65 15 16 12 2 16 15 6.2.2 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch Sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch vẽ hình 16-2-24 Vì tổng trở z’2 nhỏ so với zth, nên coi gần bỏ nhánh từ hố Dịng điện sơ cấp dịng điện ngắn mạch In Hình 16-2-24: Sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch Phương trình cân điện là: U1 = In(Z1 + Z’2) = InZn (2-36) Trong đó: Zn = (R1 + R’2) + j(X1 + X’2) = Rn + jXn = znejn Rn R1 + R’2 điện trở ngắn mạch máy biến áp Xn = X1 + X’2 điện kháng ngắn mạch máy biến áp zn = Rn2 X n2 tổng trở ngắn mạch máy biến áp zn tổng trở phức ngắn mạch máy biến áp 6.2.3 Các đặc điểm chế độ ngắn mạch - Dòng điện ngắn mạch Từ phương trình ta có dịng điện ngắn mạch In = U1đm zn (2-37) Vì tổng trở ngắn mạch nhỏ dòng điện ngắn mạch thường lớn 10 25 lần dòng điện định mức, nguy hiểm máy biến áp ảnh hưởng đến tải dùng điện - Lúc ngắn mạch điện áp thứ cấp U2 = điện áp ngắn mạch Un điện áp rơi tổng trở dây quấn Từ nhận xét trên, sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngắn mạch 43 6.2.4 Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Để xác định tổn hao điện trở dây quấn xác định thông số sơ cấp thứ cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngắn mạch Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch vẽ Hình 16-2-25 Hình 16-2-25: Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch Dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua mạch điều chỉnh điện áp Nhờ điều chỉnh điện áp ta điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp Un cho dòng điện dây quấn định mức Un gọi điện áp ngắn mạch, thường tính theo phần trăm điện áp sơ cấp định mức Un% = Un 100% = 10% U1đm (2-38) Vì điện áp ngắn mạch nhỏ, từ thông nhỏ, bỏ qua tổn hao sắt từ Cơng suất đo thí nghiệm ngắn mạch Pn tổn hao điện trở dây quấn Từ ta tính thơng số dây quấn sơ đồ thay - Tổng trở ngắn mạch zn = Un I1đm (2-39) - Điện trở ngắn mạch Rn = Pn (2-40) I1đm2 - Điện kháng ngắn mạch Xn = z n2 Rn2 (2-41) Để tính thơng số dây quấn máy biến áp, thường dùng công thức gần sau: R1 R’2 Rn 44 (2-42) X1 X’2 Xn (2-43) Biết hệ số biến áp, tính thơng số thứ cấp chưa quy đổi R2 = R'2 k2 (2-44) X2 = X'2 k2 (2-45) - Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm RnI1đm 100% = Un%cosn U1đm UnR% = (2-46) - Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm Unx% = XnI1đm 100% = Un%sinn U1đm (2-47) 6.3 Chế độ có tải 6.3.1 Khái niệm: Chế độ có tải chế độ dây quấn sơ cấp nối vào nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để đánh giá mức độ tải, người ta đưa hệ số tải kt kt = I2 I2đm I1 I1đm (2-48) kt = tải định mức kt < non tải kt > tải Ở chế độ tải, phương trình cân điện từ xét Các thông số sơ đồ thay xác định thí nghiệm khơng tải ngắn mạch Dưới ta dựa vào hệ phương trình sơ đồ thay để nghiên cứu số đặc tính làm việc lúc có tải 6.3.2 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải - Độ biến thiên điện áp thứ cấp Máy biến áp có tải, thay đổi tải gây nên thay đổi điện áp thứ cấp U Khi điện áp sơ cấp định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm tính sau: U2% = U2đm - U2 100% U2đm Nhân tử mẫu với hệ số biến áp k = 45 W1 ta có: W2 (2-49) U2% = kU2đm - kU2 U1đm - U'2 = 100% kU2đm U1đm (2-50) Đồ thị véctơ máy biến áp có tải (hình 16-2-26a) ứng với sơ đồ thay đơn giản vẽ hình 16-2-26b a b Hình 16-2-26 Để tính U2 ta chiếu U1 lên U’2 Theo đồ thị thấy rằng, góc lệch pha U1 U’2 khơng lớn, coi gần U1đm = OB OC U1đm - U’2 AC = AB cos (n - t) = ABcosn cost + AB sinnsint = I1zncosncost + I1znsinnsint n góc tổng trở ngắn mạch tải t góc lệch pha điện áp U2 dịng điện I2, góc tổng trở t = arctg Vậy U2% = Xt Rt I1Zncosncost + I1znsinnsint 100% U1đm I1đmzncosncost + I1đmznsinnsint = kt ( ) 100% U1đm = kt (UnR% cost + Unx%sint) Trong đó: kt = I1 I1đm (2-51) hệ số tải UnR% = I1đmzncosn 100% = Un%cosn U1đm (2-52) Unx% = I1đmzncosn 100% = Un%sinn U1đm (2-53) Trên hình 16-2-26a vẽ U2% ứng với loại tải cost = const 46 - Đường đặc tính ngồi Đường đặc tính ngồi máy biến áp biểu diễn quan hệ U = f(I2), U1 = U1đm cost = const Điện áp thứ cấp U2 là: U2% U2 = U2đm - U2 = U2đm (1) 100 (2-54) Dựa vào công thức ta vẽ đường đặc tính ngồi Từ đồ thị ta thấy, tải dung, I2 tăng U2 tăng Khi tải cảm trở, I2 tăng U2 giảm (tải cảm U2 giảm nhiều hơn) Để điều chỉnh U2 đạt giá trị mong muốn, ta thay đổi số vòng dây khoảng +5% (thường thay đổi so vòng dây cuộn cao áp) Hình 16-2-27: 6.3.3 Tổn hao hiệu suất máy biến áp Khi máy biến áp làm việc có tổn hao sau: - Tổn hao điện trở dây quấn sơ cấp thứ cấp gọi tổn hao đồng Pđ Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải Pd I 12 R1 I 22 R2 I 12 ( R1 R' ) I 12 Rn k t2 I 12dm Rn (2-55) Pđ = kt2Pn (2-56) Trong Pn cơng suất đo thí nghiệm ngắn mạch - Tổn hao sắt từ Pst lõi thép, dòng điện xoáy từ trễ gây Tổn hao sắt từ không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thông chính, nghĩa phụ thuộc vào điện áp Tổn hao sắt từ cơng suất đo khí thí nghiệm không tải Pst = P0 Hiệu suất máy biến áp là: 47 (2-57) = P2 P2 ktSđmcost = = P1 P2+Pst+Pđ ktSđmcost + P0 + kt2Pn (2-58) Trong P2 công suất tác dụng đầu (tải tiêu thụ) P2 = S2cost = ktSđmcost kt = I2 I2đm S2 Sđm Nếu cost không đổi, hiệu suất cực đại khi: n =0 kt Sau tính, ta có hiệu suất cực đại tổn hao đồng tổn hao sắt từ k2tPn = P0 Hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại là: kt = P0 Pn (2-59) Đối với máy biến áp cơng suất trung bình lớn, hiệu suất cực đại hệ số tải kt = 0,5 0,7 Máy biến áp ba pha 7.1 Nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý làm việc 7.1.1 Nhiệm vụ: Để biến đổi điện áp hệ thống dịng điện ba pha, ta dùng máy biến áp pha, dùng máy biến áp ba pha 7.1 Cấu tạo Máy biến áp pha có cấu tạo nguyên lý tương tự máy biến áp pha Chúng ta hình dung máy biến áp pha tập hợp máy biến áp pha ghép lại với Các phận gồm: a Lõi thép: Lõi thép máy biến áp ba pha gồm trụ b Dây quấn: Dây quấn MBA pha gồm dây quấn cho pha Trên pha gồm 01 cuộn sơ cấp, 01 cuộn thứ cấp ( số máy có 02 cuộn thức cấp) Ký hiệu cuộn dây sơ cấp/ thứ cấp cho pha tương ứng là: Pha A kí hiệu AX/ ax; pha B kí hiệu BY/by; pha C kí hiệu CZ/ cz Dây quấn bố trí theo nhiều kiểu khác nhau, hình vẽ kiểu thơng dụng: 48 A B C Hình 16-2-28: Sơ đồ X1 Y Z 1 y x a Cấu tạo MBA pha z b c Dây quấn hình trụ dây quấn đơn giản phần lớn kiểu khác dây quấn đồng tâm Phương pháp nối cuộn dây MBA áp pha thực theo nhiều cách khác tạo thành tổ nối dây – qua cho ta lệch pha điện áp sơ cấp điện áp thứ cấp khác c Các phận khác: * Thùng máy biến áp (vỏ MBA) chế tạo thép tạo thành thùng kín cách ly với mơi trường bên Trong thùng đổ đầy dầu cách điện Ngoài ra, thùng cịn bố trí bình dầu phụ nối lưu thơng với thùng (bình giãn dầu); xung quanh thùng bố trí cánh tản nhiệt để tăng cường trao đổi nhiệt dầu MBA với môi trường bên ngoài; ống đựng hạt chống ẩm Ngoài máy biến áp lớn cịn có phận để kiểm tra nhiệt độ dầu; ống nối bình giãn dầu với nắp thùng người ta đặt rơle để phát cố Khi có cố làm phát nóng cục khơng lớn (do tiếp xúc chỗ nối tồi, cố cách điện tôn) xảy phân hủy phận cách điện rắn dầu nữa, kèm theo bọt khí sủi lên Những bọt khí sinh từ dầu, khí sủi lên tích lại rơle đẩy dầu phao nối tiếp điểm tín hiệu Khi xảy cố nặng kèm theo phát sinh khí nổ (ngắn mạch vài vịng dâyv.v ) làm dầu thùng di chuyển mạnh vào bình giãn dầu.Luồng dầu làm lật phao khác rơle để đóng tiếp điểm tương ứng cắt máy biến áp khỏi lưới điện Còn thiết bị gọi ống xả để bảo vệ cho máy biến áp khỏi bị biến dạng khí có khí nổ bùng lên Miệng ống xả bịt kín màng chắn tính tốn cho áp lực tăng lên bị vỡ trước thùng bị biến dạng * Dây dẫn sứ vào: Việc nối điện dây quấn CA HA với lưới điện thực nhờ dây dẫn (bằng dây dẫn cách điện đặt phía thùng máy biến áp) sứ vào (bằng sứ cách điện có dẫn xuyên 49 qua) Thanh dẫn sứ vào phải cách điện chắn phía dầu phía khơng khí nắp thùng nối đất Điện áp tăng lên kích thước sứ vào tăng kết cấu chúng phức tạp Các sứ vào điện áp 110KV cao đựng đầy dầu 7.1.3 Nguyên lí làm việc Nguyên lí làm việc máy biến áp pha dựa nguyên lí làm việc máy biến áp pha sơ đồ nguyên lý máy biến áp pha hình vẽ: Để MBA pha làm việc, cuộn dây sơ cấp, thứ cấp đấu kiển hình kiểu hình tam giác Khi nối đầu dây A,B,C vào nguồn xoay chiều pha tương ứng với pha A,B,C lưới điện, có dịng xoay chiều pha vào cuộn dây sơ cấp IA, IB, IC lệch 1/3 chu kỳ Các dòng điện IA, IB, IC tạo từ thông A, B , C tương ứng khép kín mạch từ lệch 1/3 chu kỳ Do vậy, cuộn dây ax, by, cz phía thứ cấp sinh sức điện động cảm ứng lệch pha 1/3 chu kỳ Các sức điện động lấy mạch ngồi ta có điện áp đầu MBA pha 7.2 Phương pháp nối cuộn dây MBA pha tổ nối dây MBA 7.2.1 Phương pháp nối cuộn dây MBA pha Gọi số vòng dây cuộn sơ cấp pha w1, số vòng dây cuộn thứ cấp pha w2, tỷ số điện áp pha thứ cấp sơ cấp là: U p2 U p1 w2 k w1 Tỷ số điện áp dây phụ thuộc vào tỷ số vòng dây mà phụ thuộc vào cách nối hình hay tam giác - Khi nối Y/YN: (sơ cấp nối Y, thứ cấp nối Y N) Khi sơ cấp nối Y: Ud1= Up1 Khi thứ cấp nối YN: Ud2= Up2 nên: U d1 Ud2 3U p1 3U p w1 w2 Ưu điểm cách mắc cuộn dây máy biến giảm áp lực điện áp 1/ , 57,7% điện áp đường dây Một ưu điểm khác cách mắc Y/YN khả tạo quan hệ tất điện áp đường dây phía máy biến sang điểm trung hòa Trên 50 máy biến phân bố, phía điện áp thấp cung cấp tải pha qua cần có phía tiếp đất mà thơi.Cách mắc Y/Y N có mục đích lúc tải pha khơng cân cần hoạt động mà khơng có vật dẫn trung hịa sơ cấp Với tải khơng cân bằng, việc trung hòa điện chuyển dời từ tâm điểm mà làm cho ba điện áp không - Khi nối / Sơ cấp nối : Ud1=Up1 Thứ cấp nối : Ud2=Up2 U d U p1 w1 U d U p w2 nên: Các cuộn dây máy biến cần phục vụ cho điện áp đường dây đầy đủ cần phải cách điện Mặt khác dòng điện cuộn dây 1/ , 57,7% cường độ dòng điện đường dây, yêu cầu tiết diện mặt cắt vật dẫn phải nhỏ so với cách mắc Y/Y N cách mắc / cho ta kết cuộn dây chịu áp lực điện lớn Bên cạnh đường kính dây nhỏ hơn, sức căng học cuộn dây nhỏ Do đó, cách mắc máy biến áp / thường dùng ứng dụng điện áp điều hòa Điểm bất lợi chúng khơng có dây trung tính - Khi nối /Y (sơ cấp nối tam giác, thứ cấp nối sao) Khi sơ cấp nối : Ud1=Up1 Khi thứ cấp nối Y: Ud2= Up2 Vậy tỷ số điện áp dây là: U d1 Ud2 U p1 3U p w1 3w2 - Khi nối Y/ : Khi sơ cấp nối Y: Ud2= Up2 Khi thứ cấp nối : Ud1=Up1 Vậy tỷ số điện áp dây là: 3U p1 U d1 3w1 Ud2 U p2 w2 7.2.2 Tổ nối dây máy biến áp: Ở ta ý đến tỷ số điện áp dây sơ lược số ưu nhược điểm cách mắc thực tế có nhiều máy biến áp làm việc song song với nhau, ta phải ý đến góc lệch pha điện áp dây sơ cấp 51 điện áp dây thứ cấp Vì ký hiệu tổ đấu dây máy biến áp, ngồi kí hiệu cách đấu dây quấn (hình hình tam giác) cịn ghi thêm chữ số góc lệch pha điện áp dây sơ cấp thứ cấp Tổ nối dây máy biến áp hình thành phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha điện áp dây sơ cấp điện áp dây thứ cấp Góc lệch pha phụ thuộc vào yếu tố sau đây: - Chiều quấn dây - Cách kí hiệu đầu dây - Kiểu đấu dây quấn sơ cấp thứ cấp Trong thực tế, để thuận tiện người ta không dùng “độ” để góc lệch pha mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị gọi tên tổ nối dây máy biến áp Cách biểu thị sau: Kim dài đồng hồ s.đ.đ dây sơ cấp đặt cố định số 12, kim ngắn s.đ.đ dây thứ cấp đặt tương ứng số:1,2, ,12 tùy theo góc lệch pha chúng 30, 60, 360o có 12 tổ nối dây Ví dụ MBA ba pha có hai dây quấn nối hình Y, chiều quấn dây kí hiệu đầu dây s.đ.đ pha dây quấn hồn tồn trùng pha góc lệch pha hai điện áp dây 0o hay 360o Ta nói MBA thuộc tổ nối dây 12 kí hiệu Y/Y-12 Nếu đổi chiều quấn dây hay đổi kí hiệu đầu dây dây quấn thứ cấp ta có tổ nối dây Y/Y-6 Hoán vị thứ tự pha thứ cấp ta có tổ nối dây chẵn 2,4,6,8,10 Cũng với MBA ta đấu Y/ (như hình vẽ) góc lệch pha điện áp dây sơ cấp thứ cấp 330 o- MBA thuộc tổ nối dây Y/ -11 Thay đổi chiều quấn dây hay đổi kí hiệu đầu dây dây quấn thứ cấp ta có tổ nối dây Y/ -5 Hốn vị pha thứ cấp ta có tổ nối dây lẻ 1,3,7,9 A B X Y Z a b c x y Hình a A C z X B Y a x X Z b y A C Y a c z B x Hình b X Z b y c z Hình c Hình 16-2-29: Tổ nối dây MBA 52 A C B Y a x C Z b y Hình d c z 7.3 Sự làm việc song song MBA Trong hệ thống điện, lưới điện, máy biến áp thường làm việc song song với Nhờ làm việc song song, công suất lưới điện lớn nhiều so với công suất máy, cho phép nâng cao hiệu kinh tế hệ thống an toàn cung cấp điện máy hỏng hóc máy phải sửa chữa Điều kiện máy làm việc song song là: Điện áp định mức sơ cấp, thứ cấp phải nhau, tổ nối dây điện áp ngắn mạch phải + Điện áp định mức sơ cấp thứ cấp máy phải tương ứng U1I = U1II U2I = U2II Nghĩa tỷ số biến áp máy phải kI_=kII Trong đó: kI hệ số biến áp máy I; kII hệ số biến áp máy II Trong thực tế cho phép hệ số biến áp k máy khác không 0,5% + Các máy phải có tổ nối dây Ví dụ khơng cho phép hai máy có tổ nối dây Y / 11 Y/Y – 12 làm việc song song với điện áp thứ cấp hai máy không trùng pha Điều kiện đảm bảo cho khơng có dịng điện cân lớn chạy quấn máy chênh lệch điện áp thứ cấp chúng + Điện áp ngắn mạch máy phải UnI% = UnII%=… Trong UnI% điện áp ngắn mạch phần trăm máy I UnII% điện áp ngắn mạch phần trăm máy II Cần đảm bảo điều kiện này, để tải phân bố máy tỉ lệ với công suất định mức chúng Nếu không đảm bảo điều kiện thứ 3, ví dụ UnI% < UnII% máy I nhận tải định mức, máy II non tải Thật vậy, trường hợp này, dòng điện máy I đạt định mức IIdm, điện áp rơi máy I IIdZnI, dòng điện máy II III điện áp rơi máy II IIIZnII Vì hai máy làm việc song song, điện áp rơi hai máy phải nhau, ta có: IIdm ZnI =IIZnII (1.72) ZnI, ZnII tổng trở ngắn mạch máy I,II Vì UnI %