1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Chỉång 7 MẠY BIÃÚN ẠP ÂÀÛC BIÃÛT 7.1. MBA BA DÁY QÚN Mba ba dáy qún l mba cọ mäüt dáy qún så v hai dáy qún thỉï, dng âãø cung cáúp âiãûn cho cạc lỉåïi âiãûn cọ âiãûn ạp khạc nhau, ỉïng våïi cạc tè säú biãún âäøi : 2 1 2 1 12 W W U U k == ; 3 1 3 1 13 W W U U k == (7.1) 3 1 2 2 1 3 2 U & 1 U & 3 U & 2 I & 1 I & 3 I & Hçnh 7.1 Mba ba dá y q ún T Ỉu âiãøm ca mba ba dáy qún so våïi mba hai dáy qún : 1. Giạ thnh sn xút r hån mba hai dáy qún. 2. Màût bàòng chiãúm chäù bẹ hån. 3. Liãn tủc truưn ti nàng lỉåüng tỉì dáy qún så sang hai dáy qún thỉï hồûc truưn tỉì dáy qún thỉï náưy sang dáy qún thỉï khạc. 4. Täøn tháút nàng lỉåüng bẹ hån mba 2 dáy qún khong chỉìng hai láưn. Khuút âiãøm ca mba ba dáy qún so våïi mba hai dáy qún : 1. Âäü tin cáûy ca mba 3 dáy qún bẹ hån mba 2 dáy qún vç 2. Viãûc bäú trê âáưu ra ca mba 3 dáy qún phỉïc tảp hån mba 2 dáy qún. Cng nhỉ mạy biãún ạp hia dáy qún, ngỉåìi ta chãú tảo mạt biãún ạp ba dáy qún theo kiãøu täø mạy biãún ạp ba pha hồûc mạy biãún ạp ba pha ba trủ, åí mäùi pha âàût 2 ba dỏy quỏỳn nhổ hỗnh 7.1. Tióu chuỏứn tọứ nọỳi dỏy mba 3 dỏy quỏỳn Y 0 /Y 0 /-12-11 vaỡ tọứ mba 3pha hay mba 3pha ba truỷ Y 0 //-11-11. Theo qui õởnh tióu chuỏứn vóử cọng suỏỳt chóỳ taỷo mba 3 dỏy quỏỳn: S 1õm /S 1õm S 2õm /S 1õm S 3õm /S 1õm . 1 1 1 1 1 2/3 1 2/3 2/3 (1 2/3 1) 7.1.1. Phổồng trỗnh cồ baớn, sồ õọử thay thóỳ, õọử thở vectồ cuớa mba 3 dỏy quỏỳn. Quaù trỗnh õióỷn tổỡ trong mba 3 dỏy quỏỳn õổồỹc mọ taớ mhổ mba 2 dỏy quỏỳn, tỏỳt caớ caùc õaỷi lổồỹng cuớa hai dỏy quỏỳn thổù 2, 3 quy õọứi vóử sọỳ voỡng cuớa dỏy quỏỳn sồ: 1 2 22 W W II ' = ; 1 3 33 W W II ' = ; 2 1 22 W W UU ' = ; 3 1 33 W W UU ' = Cuợng nhổ mba 2dỏy quỏỳn, doỡng tổỡ hoùa mba3dỏy quỏỳn rỏỳt nhoớ õổồỹc xaùc õởnh : (7.2) 0 0321 =++ IIII '' &&&& Sõõ họứ caớm : vồùi Z 021 IZEE m ' &&& == m = r m + jx m . Sõõ taớn trong mọựi dỏy quỏỳn: ; ; . ' IjxE 111 && = ''' IjxE 222 && = ''' IjxE 333 && = Vồùi doỡng cỏn bũng họứ caớm : 1011 IIII ' &&&& = ióỷn khaùng : x 1 , x 2 , x 3 laỡ õióỷn khaùng taớn tổồng õổồng cuớa dỏy quỏỳn, õổồỹc tỗm thỏỳy khi coù tờnh õóỳn aớnh hổồớng cuớa caùc dỏy quỏỳn khaùc. (Ngỏựu hồỹp tổỡ thọng taớn). Phổồng trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp cuớa mba ba dỏy quỏỳn : 11111111 IZEI r EEU &&&&&& +=+= . (7.3) '''''''' IZEIrEEU 22222222 &&&&&& =+= . '''''''' IZEIrEEU 33333333 &&&&&& =+= Hỗnh 7.2 Sồ õọử thay thóỳ mba 3 dỏy quỏỳn 1 U & 2 U & 3 U & Z 1 Z 2 Z m Z 3 1 I & 0 I & ' I 2 & ' I 3 & 3 Täøng tråí nhạnh tỉì hoạ Z m tçm âỉåüc bàòng tênh toạn hồûc thê nghiãûm. Cạc täøng tråí Z 1 ,Z’ 2 ,Z’ 3 , âỉåüc xạc âënh tỉì thê nghiãûm ngàõn mảch (hçnh 7.3) nhỉ: Z n12 = Z 1 + Z’ 2 = r n12 + jx n12 Z n13 = Z 1 + Z’ 3 = r n13 + jx n13 (7.4) Z n23 = Z’ 2 + Z’ 3 = r n23 + jx n23 . Gii hãû phỉång trçnh ta tçm âỉåüc :Z 1 , Z’ 2 , Z’ 3 . Z 1 = 2 1 (Z n12 + Z n13 - Z n23 ); Z’ 2 = 2 1 (Z n12 + Z n23 - Z n13 ); (7.5) Z’ 3 = 2 1 (Z n13 + Z n23 - Z n12 ). U n Z 1 Z 3 ’ Z 2 ’ U n Z 1 Z 3 ’ Z 2 ’ U n Z 1 Z 3 ’ Z 2 ’ U n U n U n 1 1 2 3 2 3 1 2 3 Hçnh 7.3 Så âäư v mảch âiãûn thay thãú khi thê nghiãûm Tỉì âäư thë vectå ca mba ba dáy qún (hçnh 7.4), ta tháúy U’ 2 khäng nhỉỵng phủ thüc vo I’ 2 m cn phủ thüc vo I’ 3 . V U’ 3 khäng nhỉỵng phủ thüc vo I’ 3 m cn phủ thüc vo I’ 2 . Âãø gim nh hỉåíng náưy ta cáưn gim täøng tråí Z 1 bàòng cạch âàût cün dáy 1 vo giỉỵa 2 dáy qún 2 v 3, lục âọ x 1 cọ thãø cọ giạ trë ám. ngàõn mảch mba ba dáy qún Hçnh 7-4 Âäư thë vectå mba 3 dáy qún j x 1 I 1 jx’ 2 I’ 2 -E’ 2 r’ 2 I’ 2 U’ 2 -I’ 3 -I’ 2 I 1 I 0 U’ 3 φ 4 7.1.2. ọỹ thay õọứi õióỷn aùp thổù cỏỳp mba ba dỏy quỏỳn. Dỏy quỏỳn 1 vaỡ 2 : dm ' dm * U UU U 1 21 12 = . = u nr*12 cos 2 + u nx*12 sin 2 + u nr*(3) cos 3 + u nx*(3) sin 3 (7.6) Trong õoù: dm ' n *nr U Ir u 1 212 12 = ; dm ' n *nx U Ix u 1 212 12 = ; dm ' )(*nr U Ir u 1 31 3 = ; dm ' )(*nx U Ix u 1 31 3 = ; Dỏy quỏỳn 2 vaỡ 3 : dm ' dm * U UU U 1 31 13 = . = u nr*13 cos 3 + u nx*13 sin 3 + u nr*(2) cos 2 + u nx*(2) sin 2 .(7.7) Trong õoù: dm ' n *nr U Ir u 1 313 13 = ; dm ' n *nx U Ix u 1 313 13 = ; dm ' )(*nr U Ir u 1 21 2 = ; dm ' )(*nx U Ix u 1 21 2 = ; I 2 , I 3 : doỡng õióỷn taới. cos 2 ,cos 3 : hóỷ sọỳ cọng suỏỳt. 7.2. MAẽY BIN AẽP Tặ NGU. Mba tổỷ ngỏựu laỡ loaỷi mba maỡ ồớ õoù ngoaỡi sổỷ lión hóỷ vóử tổỡ coỡn coù sổỷ lión hóỷ trổỷc tióỳp vồùi nhau vóử õióỷn giổợa dỏy quỏỳn sồ cỏỳp vaỡ dỏy quỏỳn thổù cỏỳp . Hỗnh 7.5 Sồ õọử cuớa mba tổỷ ngỏựu mọỹt pha U CA E 2 I 2 E 1 I 1 U HA I CA U CA E 2 I 2 E 1 I 1 U HA I CA I HA A X a x I HA x a A X I CA N ọỳi ngổồỹc (b) U CA U HA I HA I CA x a A X E 1 I 1 E 2 I 2 U 1 U 2 a N ọỳi thuỏỷn (a) U CA U HA E 2 I 2 U 2 I HA x A E 1 I 1 U 1 X 5 Hçnh 7.4 trçnh by hai kiãøu näúi dáy ca mba tỉû ngáùu : Näúi thûn hçnh 7.5a v ngỉåüc 7.5b Ta tháúy cäng sút truưn ti ca mba tỉû ngáùu gäưm hai thnh pháưn : 1. Truưn qua nhåì tỉì trỉåìng trong li thẹp. 2. Truưn dáùn trỉûc tiãúp. Dung lỉåüng thiãút kãú mba tỉû ngáùu l dung lỉåüng truưn dáùn nhåì tỉì trỉåìng: S tkãú = E 1 I 1 = E 2 I 2 (7.8) Dung lỉåüng mba tỉû ngáùu truưn qua lục váûn hnh thỉûc tãú : S tti = U CA I CA = U HA I HA (7.9) Tè säú biãún âäøi âëãn ạp ca mba TN: K I I E E U U === 1 2 2 1 2 1 (7.10) Tè säú biãún âäøi âëãn ạp ca lỉåïi âiãûn : K I I U U CA HA HA CA == thỉåìng K< 2.5. (7.11) Xẹt trỉåìng håüp näúi thûn (hçnh a): KIU I)UU( IU IE S S CACA CAHACA CACA itt ãútk 1 1 22 −= − == (7.12) Xẹt trỉåìng håüp näúi ngỉåüc (hçnh b): 1 1 1 22 −=−= − == KK) K ( IU I)UU( IU IE S S CACA HAHACA CACA itt ãútk (7.13) Nhỉ váûy kiãøu näúi thûn cọ låüi hån nãn âỉåüc dng trong thỉûc tãú. Cäng dủng ca mba TN : 1. Mba tỉû ngáùu dng âãø liãn lảc giỉỵa cạc hãû thäúng âiãûn cọ cạc cáúp âiãûn ạp khạc nhau trong hãû thäúng âiãûn nhỉ : 110-220; 220-500; 330-750 kV. 2. Mba tỉû ngáùu dng âãø måí mạy cạc âäüng cå khäng âäưng bäü cäng sút låïn. 3. Mba tỉû ngáùu dng räüng ri lm ngưn cho cạc thiãút bë âiãûn sinh hoảt. 4. Mba tỉû ngáùu dng åí cạc phng thê nghiãûm âãø thay âäøi âiãûn ạp liãn tủc. Ỉu nhỉåüc âiãøm ca mba tỉû ngáùu : • Ỉu âiãøm : 1. Mba tỉû ngáùu chãú tảo r hån mba 2 dáy qún cng cäng sút. 2. Lục váûn hnh täøn hao trong mba tỉû ngáùu cng nh hån: ) k ( S p S p tkettai 1 1−= ∑ ∑ nghéa l täøn hao chè cn ( k 1 1− ) so våïi mba 2 dáy qún. 6 3. Âiãûn ạp u n ca mba tn nh cn ( k 1 1− ) so våïi mba 2 dáy qún cng cäng sút. 4. Sủt ạp trong mba tỉû ngáùu nh vç u n nh. • Nhỉåüc âiãøm : 1. Vç u n nh nãn dng âiãûn I n tỉång âäúi låïn. 2. Khi váûn hnh våïi lỉåïi âiãûn trung tênh mba tỉû ngáùu phi näúi âáút nãúu khäng s khäng an ton. 3. Mba tỉû ngáùu u cáưu cạch âiãûn cao hån mba thỉåìng. 7.3. MẠY BIÃÚN ẠP ÂO LỈÅÌNG 7.3.1. Mạy biãún âiãûn ạp Mạy biãún âiãûn ạp (hçnh 7.6a) dng âãø biãún âiãûn ạp cao thnh âiãûn ạp nh âãø âo lỉåìng v âiãưu khiãøn. Cäng sút mạy biãún âiãûn ạp 25÷1000VA. Mạy biãún âiãûn ạp cọ dáy qún så näúi våïi lỉåïi âiãûn v dáy qún thỉï näúi våïi Vän mẹt, cün dáy ạp ca Watt kãú, cün dáy ca cạc råle bo vãû, hồûc cạc thiãúc bë âiãưu khiãøn khạc (hçnh 7.6b). Cạc loải dủng củ náưy cọ täøng tråí Z ráút låïn nãn mạy biãún âiãûn ạp xem nhỉ lm viãûc åí chãú âäü khäng ti, do âọ sai säú vãư trë säú nh v bàòng : 100 1 1 2 1 2 U U W W U %U − =Δ (7.14) Gọc δ u giỉỵa U 1 v U’ 2 (hçnh 7.6c) cng nh. δ u U 1 U’ 2 Hçnh 7.6 Mạy biãún âiãûn ạp (a) U 1 U 2 A X a x (b) V W (c) 7 Cáúp chênh xạc v sai säú ca mbâa : Cáúp chênh xạc 0.5 1 3 Sai säú ΔU ± 0.5% ± 1% ± 3% Sai säú δ u ± 20’ ± 40’ K 0 qui âënh Chụ : Khi sỉí dủng mbâa khäng âỉåüc näúi tàõt mảch thỉï cáúp vç näúi tàõt mảch thỉï cáúp tỉång âỉång näúi tàõt mảch så cáúp nghéa l gáy sỉû cọ ngàõn mảch åí lỉåïi âiãûn. 7.3.2. Mạy biãún dng âiãûn : Mạy biãún dng âiãûn dng âãø biãún dng âiãûn låïn thnh dng âiãûn nh âãø âo lỉåìng bàòng cạc dủng củ âo tiãu chøn v âiãưu khiãøn. Cäng sút Mạy biãún dng âiãûn : 5÷100VA. Mạy biãún dng âiãûn (hçnh 7.7a) cọ dáy qún så gäưm êt vng dáy màõc näúi tiãúp våïi mảch cáưn âo dng v dáy qún thỉï gäưm nhiãưu vng dáy näúi våïi ampe mẹt, cün dáy dng ca Watt mẹt, cün dáy ca cạc råle bo vãû, hồûc cạc thiãúc bë âiãưu khiãøn khạc (hçnh 7.7b). Cạc loải dủng củ náưy cọ täøng tråí Z ráút bẹ nãn mạy biãún dng âiãûn lm viãûc åí trảng thại ngàõn mảch, khi âọ li thẹp mạy biãún dng âiãûn khäng bo ha v Φ = (0.8÷1)Wb, do âọ sai säú âo lỉåìng vãư trë säú nh v bàòng : 100 1 1 1 2 2 I I W W I %i − =Δ (7.15) Gọc δ i giỉỵa I 1 v I’ 2 (hçnh 7.7c) cng nh. δ i I 1 I’ 2 Hçnh 7.7 Mạy biãún dng âiãûn (a) I 1 I 2 A W (b) (c) 8 Cáúp chênh xạc v sai säú ca mạy biãún dng âiãûn : Cc xạc 0.2 0.5 1 3 10 Ssäú ΔI ± 0.2% ± 0.5% ± 1% ± 3% ±10% S.säú δ i ± 10’ ± 40’ ± 80 K qui âënh Chụ : Khi sỉí dủng mạy biãún dng âiãûn khäng âỉåüc dãø dáy qún thỉï håí mảch vç nhỉ váûy dng tỉì họa I 0 = I 1 ráút låïn v li thẹp bo ha nghiãm trng s nọng lãn lm chạy dáy qún, hån nỉỵa tỉì thäng bàòng âáưu s sinh ra sââ nhn âáưu åí dáy qún thỉï cọ thãø xút hiãûn âiãûn ạp cao hng nghçn vän lm cho dáy qún thỉï v ngỉåìi sỉí dủng khäng an ton. 7.4. MẠY BIÃÚN ẠP HN HÄƯ QUANG Khe håí khäng khê Hçnh 7.8 Så âäư mạy biãún ạp hn häư quang U 1 K L loải mạy biãún ạp âàûc biãût dng âãø hn bàòng phỉång phạp häư quang âiãûn. Mạy âỉåüc chãú tảo cọ âiãûn khạng tn låïn v cün dáy thỉï cáúp näúi våïi âiãûn khạng ngoi K âãø hản chãú dng âiãûn hn. Vç thãú âỉåìng âàûc tênh hn ráút däúc, ph håüp våïi u cáưu hn âiãûn (hçnh 7.8). Cün dáy så cáúp näúi våïi ngưn âiãûn, cün dáy thỉï cáúp mäüt âáưu näúi våïi cün âiãûn khạng K räưi näúi tåïi que hn, cn âáưu kia näúi våïi táúm kim loải cáưn hn. Mạy biãún ạp lm viãûc åí chãú âäü ngàõn mảch ngàõn hản dáy qún thỉï cáúp. Âiãûn ạp thỉï cáúp âënh mỉïc ca mạy biãún ạp hn thỉåìng l 60 ÷70V. Khi dê que hn vo táúm kim loải, s cọ dng âiãûn låïn chảy qua lm nọng chäù tiãúp xục. Khi nháúc que hn cạch táúm kim lai mäüt khong nh, vç cỉåìng âäü âiãûn trỉåìng låïn lm ion họa cháút khê, sinh häư quang v ta nhiãût lỉåüng låïn lm nọng chy chäù hn. Âãø âiãưu chènh dng âiãûn hn, cọ thãø thay âäøi säú vng dáy ca dáy qún thỉï cáúp mạy biãún ạp hn hồûc thay âäøi âiãûn khạng ngoi bàòng cạch thay âäøi khe håí khäng khê ca li thẹp K. ]R R^ . dm ' )(*nx U Ix u 1 31 3 = ; Dỏy quỏỳn 2 vaỡ 3 : dm ' dm * U UU U 1 31 13 = . = u nr* 13 cos 3 + u nx* 13 sin 3 + u nr*(2) cos 2 + u nx*(2) sin 2 . (7. 7) Trong õoù: dm ' n *nr U Ir u 1 31 3 13 = . Z 1 ,Z’ 2 ,Z’ 3 , âỉåüc xạc âënh tỉì thê nghiãûm ngàõn mảch (hçnh 7 .3) nhỉ: Z n12 = Z 1 + Z’ 2 = r n12 + jx n12 Z n 13 = Z 1 + Z’ 3 = r n 13 + jx n 13 (7. 4) Z n 23 = Z’ 2 + Z’ 3 = r n 23 . r n 23 + jx n 23 . Gii hãû phỉång trçnh ta tçm âỉåüc :Z 1 , Z’ 2 , Z’ 3 . Z 1 = 2 1 (Z n12 + Z n 13 - Z n 23 ); Z’ 2 = 2 1 (Z n12 + Z n 23 - Z n 13 ); (7. 5) Z’ 3 = 2 1 (Z n 13 + Z n 23 - Z n12 ).