bài giảng Máy biến áp ba pha

Khái niệm.Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này U1sang cấp điện áp khác U2với

I Khái niệm.

Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này (U1)sang cấp điện áp khác (U2)với tần số không đổi (f) Gồm ba MBA một pha

Máy biến áp ba pha có mạch từ riêng hoặc mạch từ chung

II Cấu tạo MBA 3 pha.

Máy biến áp gồm hai phần chính: Lõi thép và dây quấn

Có các phần khác như vỏ máy, cách điện, sứ đỡ, các thiết bị

làm mát, thùng giãn dầu,

Lõi thép của máy biến áp 3 pha(Transformer Core) các lá thép

mỏng ghép lại, về hình dáng có hai loại: loại trụ (core type) và loại bọc (shell type)

Dây quấn: dùng dây đồng tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ

nhật

- Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding)

- Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding)

III Nguyên lý hoạt động.

u1, N1 

dt

d N

e1   1 

dt

d N

e2   2  (  = msinωt)

e1, e2 : sức điện động cảm ứng pha sơ cấp và thứ cấp

 

i1 

Tỉ số biến áp:

2

1

2

1

N

N E

E k

p

p





2

1

1

2

2

1

N

N I

I U

U k

p

p p

p







Tùy theo cách đấu MBA ba pha, quy đổi U1đm, U2đm về giá trị pha

và tính tỉ số biến áp

đm 2

đm 1

p 2

p 1

U

U U

U

đm 2

đm 1

đm 2

đm 1

p 2

p 1

U

U 3 3

/ U

U U

U

đm 2

đm 1

đm 2

đm 1

p 2

p 1

U 3

U U

3 / U

U U

đm 2

đm 1

đm 2

đm 1

p 2

p 1

U

U 3

/ U

3 / U

U U

Các đại lượng trên nhãn máy ( định mức )

- Điện áp định mức sơ cấp: U1đm (V, KV) giá trị dây

- Điện áp định mức thứ cấp: U2đm (V, KV) khi MBA không tải

- Dòng điện định mức sơ cấp: I1đm (A, KA)

- Điện áp định mức thứ cấp: I2đm (A, KA) Khi MBA đầy tải

Hiệu suất MBA cao

Tần số định mức: fđm(Hz)

Hiệu suất %

- Công suất định mức : công suất biểu kiến phía thứ cấp của

máy biến áp : Sđm (VA, KVA), S đm = S 2 = U3 2đm I 2đm

S đm = S 1 = U3 1đm I 1đm

IV Sơ đồ tương đương MBA ba pha.

MBA ba pha có sơ đồ tương đương trên một pha

r1 jx1 r’2 jx’2

rm

jxm

ztải

E1p E’2p

Lưu ý: Cần quy đổi các giá trị của MBA ba pha về một

pha để tính toán các thông số

ro

jxo

op o

I

U

z 

2 p 0

0 0

I 3

P

2 0

2 0

Hệ số công suất MBA không tải:

r1  r’2 << rm

x1  x’2 << xm

ro = rm

xo = xm

0

0 0

z

r cos 

0 o

0

p 0 op

0

I U 3

P I

U 3







tổn thất MBA không tải =

tổn hao mạch từ Po = PFe

Qua thí nghiệm có: In , Pn , Un

np

np n

I

U

z 

2 np

n n

I 3

P

2 n

2 n

Hệ số công suất MBA ngắn mạch

n

n n

z

r cos 

n n

n np

np

n

I U 3

P I

U 3







Unp

r1 = r’2 = rn/ 2

x1 = x’2 = xn/ 2

r2 = r’2/ k2

x2 = x’2/ k2

tổn thất MBA ngắn mạch = tổn hao dây quấn Pn= PCu

Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm:

100 100

1

1 1

2

2

2     





đm

đm đm

đm

U

U U

U

U U

% U

) sin

% U

cos

% U

(

%

U   nr  2  nx  2



Điện áp ngắn mạch Un (V)

Điện áp ngắn mạch phần trăm Un (%)  1đm 100

n n

U

) V ( U (%) U

Điện áp ngắn mạch thành phần điện trở Unr (%), điện kháng Unr (%)

n np nxp

n np nrp

x I ) V ( U

r I ) V ( U





100 100

100 100

1 1

1 1

x U

x

I x

U

) V ( U (%) U

x U

r

I x

U

) V ( U (%) U

p

n np đm

nx nx

p

n np đm

nr nr









n n

nx

n n

nr

sin U U

cos U U











Cos : hệ số công suất của tải + Nếu tải trở :

+ Nếu tải cảm :

+ Nếu tải dung :

I trễ pha so với U, Cos 2 trễ

I sớm pha so với U, Cos 2 sớm

Sụt áp

Tăng áp

2



Cos = 1, sin 2 = 0,

2



Cos > 0, sin 2 > 0,

2



Cos > 0, sin 2 < 0,

đm

1

2



Cos : hệ số công suất của tải

100 P

P

%

1

2 





Tổn hao dây quấn PCu: tổn hao đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn= PCu

Tổn hao mạch từ PFe: tổn hao đo được trong thí nghiệm không tải Po= PFe

Tổng tổn hao MBA : P = P o + P 2 n

Công suất tác dụng phần sơ cấp và thứ cấp của MBA : P1, P2

P1 = P2 + P + Hiệu suất MBA :

100 2

0 2

P P

cos S

cos S

n đm

đm

















- Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp.

Cuộn dây sơ cấp:

Đầu đầu :A, B, C Đầu cuối : X, Y, Z Trung tính : O hoặc N

- Chiều quấn dây

- Cách ký hiệu các đầu dây

Cuộn dây thứ cấp:

Đầu đầu :a, b, c Đầu cuối : x, y, z Trung tính : o hoặc n

gian và đặt ở vị trí số 12

( chọn biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số 12)

AB

E

Kiểu đấu dây bên thứ cấp và tương ứng với từng cuộn dây sơ cấp  vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn thứ cấp ( đi theo từng pha, từ trên xuống).

( chọn Eab biểu thị bằng kim giờ của đồng hồ tính thời gian)

Từ đó suy ra số giờ của tổ đấu dây  xác định tổ đấu dây

- Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha Y/  có góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp là 330 0 Xác định tổ dấu dây của máy biến áp này?

- Xác định góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp khi biết tổ đấu dây, bằng cách lấy giờ x 30 0

- Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha có tổ dấu dây Y/ -1 Xác định góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp của máy biến áp này?

- Cùng tỷ số biến áp (k).

- Cùng giá trị điện áp ngắn mạch phần trăm (un%)