Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 3 doc

MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 3: CÁC QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY  3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN  3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.4: XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.6: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG MÁY BIẾN ÁP  3.7: GHÉP MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG Back Phần II Next MÁY BIẾN ÁP  3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN Phương trình cân sức điện động: i2 i1 - Phần lớn  khép kín qua mạch từ u2 e W W móc vịng với dây quấn , sinh u1 e1 dây quấn sức điện động d1 d chính: e1     W1  (3.1) dt dt Trong đó: 1 = W1. d2 d (3.2) 2 = W2. e2     W2 dt dt - Một phần từ thơng khơng khép kín qua mạch từ mà khép mạch qua khơng khí dầu máy biến áp từ thông tản 1 2 d 1 d 1 (3.3) Với  1  W1  1 e 1     W1 dt dt    W2   d 2 d 2 e 2     W2 (3.4) dt Back dt Chương Next MÁY BIẾN ÁP Do từ trường tản khép kín qua mơi trường phi từ tính có độ từ thẩm  = const Khi xem từ thơng tản tỷ lệ với dịng điện sinh thơng qua hệ số điện cảm tản L1 L2 Vì ta có  1 = L1.i1   = L2.i2 di  e1 = - L1 (3.5) e2 = - L2 di (3.6) dt dt - Áp dụng luật Kishop cho mạch vòng sơ cấp thứ cấp ta có: Phía sơ cấp: u1 + e1 + e1 = i1.r1  u1 = - e1 - e1 + i1.r1 Phía thứ cấp: e2 + e2 = u2 + i2.r2  u2 = e2 + e2 – i2.r2    E  E  I r Biểu diễn dạng phức: U 1 1 1 (3.7)   E  E  (3.8) U 2   I r2 - Với giả thiết u1 hình sin i1 = I1msint.Thay vào biểu thức (3.5)  d ( I 1m sin t ) e1 = - L1 = - L1.I1m..cost = L1.I1m..sin(t - ) dt  = E1 sin(t - ) (3.9) Với E  L 1 I 1m  1 2 Back Chương Next MÁY BIẾN ÁP Tương tự: e2 = E2 sin(t - L  I m  Với E2 = Biểu diễn dạng phức: E 1   E     ) (3.10) jI1 x (3.11) jI x (3.12) Với x1 = L1. x2 = L2. điện kháng tản dây quấn sơ cấp thứ cấp Thay vào (3.7) (3.8) ta được:    E  jI x  I r   E  I ( jx  r ) U 1 1 11 1 1    E  I Z (3.13) U 1 1   E  jI x  I r  E  I ( jx  r ) U 2 2 2 2 2   E  I Z U 2 2 Back Chương (3.14) Next MÁY BIẾN ÁP 2.Phương trình cân sức từ động: i i2 Nếu bỏ qua điện áp rơi dây quấn sơ cấp ta có: u2 e W W dù máy u1 = econst U1 = E1 = 4,44W1fm Nhưng U1 = Uđm biến áp khơng tải hay có tải nên m = const E1 = const Để m = const sức từ động khơng tải sinh m phải tổng sức từ động sơ  cấp thứ cấp có tải để tổng sức từ động sinh  = m Ta có phương trình cân sức từ động máy biến áp: i1W1 + i2W2 = i0W1  I1W1  I W2  I W1   W  I1  I W2  I   I1  I    I W1  W   '    I  I  (  I )  Khi MBA có tải dịng I1 gồm thành phần: Thành phần I0 dùng để sinh từ thơng máy biến áp cịn thành phần (- I’2) làm nhiệm vụ bù lại tác dụng tải mạch thứ cấp Back Chương Next MÁY BIẾN ÁP  3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP Quy đổi máy biến áp: a) Sức điện động điện áp thứ cấp quy đổi E '2 ,U '2 : ' ' E W E W ' Ta có: W2 = W1 E1 = E Mặt khác:  hay   k E W2 E W2 '  E = k.E2 Với k hệ số quy đổi máy biến áp ' Tương tự: U = k.U2 ' b) Dòng điện thứ cấp quy đổi I : E E2.I2 = E '2 I '2  I '2  I  I ' k E2 c) Điện trở, điện kháng tổng trở thứ cấp quy đổi:  I2 '2 ' ' I r2  I r  r   ' I  ' ' x2  k x2 Back   r2  k r2   Z2  k Z2 Z 't  k Z t Chương Next MÁY BIẾN ÁP d) Hệ phương trình sau quy đổi: r1    x1 U1   E1  I1Z1  '2 U E '2  I  I  I  I '2 Z '2 (  I '2 )  U r’2 xm I r ' E  E m x’2  I '2 ' U Z 't Mạch điện thay thế: Mạch điện thay đơn giản máy biến áp: Thực tế thường Zm >> Z1 vàZ '2 nên ta coi Zm =   I  I1 = I '2 rn xn ' rn  r1  r2 x n  x1  x '2 1 U Z n  rn  jx n I =  I '  '2 U Z 't Zn tổng trở ngắn mạch máy biến áp Back Chương Next MÁY BIẾN ÁP  3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP Khi phụ tải đối xứng điện áp đặt vào dây 1 U quấn sơ cấp U1 = const f = const Dựa vào hệ phương trình máy biến áp có tải:U   E  I Z 1 1  '2  E '2  I '2 Z '2 U I1  I  ( I '2 ) E  E ' I r1  E I  I '2 1 I 1.Khi tải có tính chất cảm (RL): Vì tải có tính chất cảm nên I '2 chậm sau E '2 x 't  x '2 góc   artg ' I '2 ' rt  r2  '2 < E '2 Từ đồ thị véc tơ  U  , I1 )>  = (  ' ,  ' ) 1 = ( U U I2 Back j I x Chương  2 2 U '2  I '2 r2'  j I '2 x '2 E  E '2 Next MÁY BIẾN ÁP Khi tải có tính dung (RC): j I x ' Vì tải có tính dung nên I vượt 1 U trước E '2 góc ' x t  x '2   artg ' I ' rt  r2 1 ' ' Từ đồ thị véc tơ  U >E 1 < 2 I r 1  E  I '2 I 2 2 U '2  I '2 r2' Back Chương  I '2 E  E '2  j I '2 x '2 Next MÁY BIẾN ÁP * Tương ứng với mạch điện thay đơn giản (I = 0) ta có đồ thị véc tơ đơn giản Khi đó:  U  '  I Z   U  '  I (r  jx ) U n n n j I x n  j I x n U 1 U I r n ' U I   1 I '2 I rn ' U I   I '2 2 1 2 RL: 1 > 2 Back RC: 1 < 2 Chương Next MÁY BIẾN ÁP Sơ đồ thí nghiệm không tải máy biến áp pha: Với máy biến áp pha đấu Y/Y: U 0f U 0d Z0   I 0f I d r0  P0 3.I 20 d I0 A P0 W V V V V V V A W A  x  Z 20  r02 Với máy biến áp pha đấu /Y: U 0f U d Z0   I 0f I 0d  x  Z 20  r02 P0 P0 r0   I f I 0d P0 U f1 Tỷ số máy biến áp: k = Hệ số công suất cos0 = 3.U d I d Uf2 Back Chương Next MÁY BIẾN ÁP Bằng thí nghiệm không tải ta xác định tham số giản đồ thay máy biến áp không tải: r1 x1 Khi máy biến áp khơng tải I =  I0 xm Z0 = Z1 + Zm  E 1 U r0 = r1 + rm rm x0 = x1 + xm  j I x Thông thường máy biến áp điện lực: U r1