Xác định a các tham số và vẽ mạch điện thay thế đơn giản MBA... Trình bày a cách nối dây MBA hai dây quấn thành MBA tự ngẫu.. Tính b công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất
Trang 1CHƯƠNG 5: CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT
Bài tập 5-1 Một MBA ba pha ba dây quấn nối Yo/Yo/∆-12-11; 10000/6667/10000 kVA; 121/38.5/11kV; un12% = 15; un13% = 10.5; un23% = 6; unR12% = 1; unR13% = 0.65; un23% = 0.8 Xác định (a) các tham số và vẽ mạch điện thay thế đơn giản MBA Phía cao áp được nối với nguồn, phía điện áp trung bình có tải 3000kVA và cosϕ2 = 0.8; dây quấn điện
áp thấp có tải 6000kVA và cosϕ3 = 0.8 Tính (b) ∆u12% và u13%
Đáp số: a R1 = 3,29 Ω; R’2 = 11,35 Ω; R’3 = 6,23 Ω;
X1 = 87,20 Ω; X’2 = 161,29 Ω; X’3 = 66,25 Ω
b ∆u12% = 5,7 và u13% = 5,22
Các dòng điện pha định mức của máy biến áp:
3 1dm
1dm
S 10000 10
3U 3 121 10
×
3 2dm
2dm
S 6667 10
3U 3 38.5 10
×
3 3dm
3dm
S 10000 10
3U 3 11 10×
× ×
Quy đổi về sơ cấp ta có:
3 2dm
1dm
×
× 3 3dm
1dm
×
Các điện áp ngắn mạch của máy biến áp:
3 n12 1dm 121 10
U 0.15 U 0.15 10479V
3
×
3 nR12 1dm 121 10
U 0.01 U 0.15 698.5938V
3
×
U = U −U = 10479 698.5938− =10456V
3
U 0.105 U 0.105 7335.2V
3
×
3 nR13 1dm 121 10
U 0.0065 U 0.01 454.086V
3
×
U = U −U = 7332 454.086− =7321.2V
3 n23 1dm 121 10
U 0.06 U 0.06 4191.6V
3
×
3 nR23 1dm 121 10
U 0.008 U 0.008 558.8751V
3
×
Trang 22 2 2 2
U = U −U = 1333.7 177.8239− =4154.1V
Các tổng trở của máy biến áp:
nR12 n12
f1dm
U 698.5938
I 47.7149
nX12 n12
f1dm
U 10456
I 47.7149
nR13 n13
f1dm
U 454.086
I 47.7149
nX13 n13
f1dm
U 7321.2
I 47.7149
nR23 n23
f2dm
U 558.8751
I 31.7289
nX23 n23
f2dm
U 4154.1
I 31.7289
′
Tổng trở của các dây quấn:
1 Z Z Z 14.641 j219.126 9.5187 j153.4357 17.5683 j130.5859 Z
(3.294 j120.99)= + Ω
2 Z Z Z 17.5638 j130.5859 14.641 j219.1264 9.5187 j153.4357 Z
(11.34 j98.1384)= + Ω
3 Z Z Z 9.5187 j153.4357 17.5683 j130.5859 14.641 j219.1264 Z
(6.22 j32.44761)= + Ω
Độ thay đổi điện áp của máy biến áp:
t2 t12
2dm
S 3000
S 6667
t3 t12
3dm
S 6000
S 10000
n12 t12 2dm
1dm
R k I 14.641 0.45 31.7289 3
∗
× n12 t12 2dm
1dm
X k I 219.1264 0.45 31.7289 3
∗
×
1 t13 3dm
1dm
R k I 3.29 0.6 47.7149 3
∗
×
1 t13 3dm
1dm
X k I 120.99 0.6 47.7149 3
∗
×
Trang 3n13 t13 3dm
1dm
R k I 9.5187 0.6 47.7149 3
∗
× n13 t13 3dm
1dm
X k I 153.4357 0.6 47.7149 3
∗
×
1 t12 2dm
1dm
R k I 3.29 0.45 31.7289 3
∗
×
1 t12 2dm
1dm
X k I 120.99 0.45 31.7289 3
∗
×
U∗ u ∗cos u ∗sin u cos∗ u sin∗
0.00299 0.8 0.0447 0.6 0.001348 0.8 0.0247 0.6 0.06= × + × + × + × =
U∗ u ∗cos u ∗sin u cos∗ u sin∗
0.0039 0.8 0.0629 0.6 0.000672 0.8 0.0247 0.6 0.0562= × + × + × + × =
Bài tập 5-2 Một MBA ba pha hai dây quấn Sđm = 3200kVA; 35/6kV; 52.5/307.5A; Y/Y-12; un% = 6.94; unR% = 1.04; Pfe = 9.53kW; Pn = 32.5kW Bây giờ đem nối lại thành MBA
tự ngẫu Trình bày (a) cách nối dây MBA hai dây quấn thành MBA tự ngẫu Tính (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA; (c) hiệu suất MBA ở tải định mức với cosϕ = 0.8; (d) dòng điện ngắn mạch của MBA tự ngẫu
Sơ đồ nối máy biến áp như hình bên
Dòng điện trong các dây quấn:
3 dm
CA
S 3200 10
3U 3 35 10
×
× ×
3 dm
HA
S 3200 10
3U 3 6 10
×
× ×
Dòng điện trong cuộn dây chung:
I =I −I =307.9201 52.786 255.1338A− =
Công suất truyền tải của máy biến áp:
tk
S =3200kVA
S (a 1)S 1 3200 21866.67kVA
6
S =U I = 3 6000 255.1338 2651.4kVA× × =
Hiệu suất của máy biến áp:
S cos 21866.67 0.8 0.9976
S cos P P 21866.67 0.8 9530 32500
UCA
UHA
x a
A
X
E1I1
E2 I2
U1,N1
U2,N2
Trang 4Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp thường quy đổi về hạ áp:
U u U 0.0694 6000
I ∗S 3200 10
×
Khi nối thành máy biến áp tăng áp thì tổng trở ngắn mạch là:
CA
z z 0.7808 0.6665
+
Dòng ngắn mạch khi máy biến áp làm nhiệm vụ tăng áp:
HA n
n
U 6000
z 3 0.6665
Dòng ngắn mạch khi ,àm nhiệm vụ hạ áp:
CA
CA
I I 5197.5 30318A
′
Bài tập 5-3 Một MBA tự ngẫu một pha có điện áp 2300/450V, f = 60Hz, vận hành
giảm áp và cung cấp cho tải có tổng trở 2∠10oΩ Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy xác định: (a) dòng điện tải; (b) dòng điện vào phía cao áp; (c) dòng điện (biến đổi điện áp) trong cuộn dây chung; (d) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp
và công suất biến đổi (thiết kế) qua MBA
Dòng điện tải:
HA
t
U 450
Dòng điện phía cao áp:
CA
I U 225 450
I U 2300
×
Dòng điện trong cuộn dây chung:
I =I −I =225 44.02 180.98A− =
Công suất :
S =U I =450 180.98 81441VA× =
S =U I =450 44.02 19809VA× =
Bài tập 5-4 Một MBA tự ngẫu một pha vận hành tăng áp có tỉ số biến đổi điện áp a’=4
được nối với nguồn có điện áp 600V Phía cao áp nối với tải có công suất 100kVA, hệ
số công suất 0.8 (chậm sau) Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy vẽ mạch
Trang 5điện và xác định: (a) điện áp phía thứ cấp; (b) dòng điện tải, (c) dòng điện trong cuộn dây sơ; (d) dòng điện trong cuộn dây sơ cấp
Điện áp thứ cấp(cao áp):
U =a U′ = ×4 600 2400V=
Dòng điện tải:
3
t CA 100 10
2400
×
Dòng điện sơ cấp:
I =a I′ = ×4 41.667 166.667A=
Dòng điện trong cuộn sơ cấp:
I =I −I =166.667 41.667 125A− =
Bài tập 5-5 Một MBA tự ngẫu một pha có tổng số vòng là 600, trong đó dây quấn thứ
cấp là 200 vòng Phía cao áp được nối với nguồn có điện áp 2400V, f = 60Hz Dây quấn thứ nối với tải có công suất 4.8kVA, hệ số công suất 0.6 (chậm sau) Bỏ qua tổn hao và
từ thông tản trong máy, hãy xác định (a) điện áp phía thứ cấp; (b) dòng điện sơ cấp và thứ cấp; (c) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp; (d) công suất thiết kế MBA; (d)
từ thông cực đại trong lõi thép
Đáp số: (a) 800V; (b) 2A, 6A; (c) 1600VA; (d) 3200VA; (e) 0,015Wb
Số vòng dây sơ cấp:
N =600 N− =600 200 400vg− =
Điện áp thứ cấp:
HA
CA
Dòng điện tải:
t
HA
S 4800
U 800
Dòng điện sơ cấp:
HA
CA
Công suất thiết kế:
S =I U = − ×(6 2) 800 3200VA=
Công suất truyền dẫn trực tiếp:
S = −S S =4800 3200 1600VA− =
Trang 6Từ thông trong lõi thép:
HA 2
4.44fN 4.44 50 200
Bài tập 5-6 Một MBA tự ngẫu một pha có công suất 100kVA, 440/240V, 60Hz cung
cấp cho tải thuần trở công suất 8kW, 240V và một động cơ 10hp, 240V, 60Hz Động cơ đang vận hành 90% tải, cosϕ = 0.86 chậm sau, hiệu suất 88% Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy tính (a) công suất toàn phần mà nguồn cung cấp cho MBA; (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA
Công suất động cơ tiêu thụ từ lưới điện:
dc
dc P 10 736
cos 0.88 0.86
×
Tổng công suất của tải bằng công suất nguồn cung cấp cho máy biến áp:
P S cos +P 9725.2 0.86 8000 16364= ϕ = × + = W
Q S sin= ϕ =9725.2 0.5103 4962.7× = VAr
S = P +Q = 16364 +4962.7 =17100VA
Dòng điện tải:
t
HA
S 17100
U 240
Dòng điện sơ cấp:
HA
CA
I I 71.2484 38.8628A
Công suất thiết kế:
S =I U =(I −I ) 240 7772.6VA× =
Công suất truyền dẫn trực tiếp:
S = −S S =100000 7772.6 92227VA− =
