CHƯƠNG 5 các MBA đặc BIỆT

CHƯƠNG 5: CÁC MBA ĐẶC BIỆT  MBA ba dây quấn  MBA tự ngẫu  MBA đo lường  MBA hàn hồ quang §1. MBA BA DÂY QUẤN • Máy biến áp ba dây quấn có 1 dây quấn cấp và 2 dây quấn thứ cấp, dùng để I1 U 1 3 1 2 T 2 13 I3 I2 U 3 U 2 cung cấp điện cho các lưới điện có điện áp MBA ba dây quấn khác nhau. • Dây quấn cao áp (1) được đặt giữa hai dây quấn hạ áp. • Tỉ số biến đổi điện áp: U 1 N1 U 1 N1 a12 = = a13 = = U2 N2 U3 N3 • Ưu điểm:  Giá thành thấp hơn máy biến áp 2 dây quấn  Kích thước nhỏ  Năng lượng được truyền liên tục từ sơ cấp sang thứ cấp  Tổn hao công suất nhỏ • Nhược điểm  Độ tin cậy thấp  Cách điện phức tạp • Các tổ nối dây tiêu chuẩn:  Yo/Yo/∆-12-11  Yo/∆/∆-11-11 • Các phương trình cơ bản: I 1− I ′2 − I ′3 = I 0 ≈ 0 N2 N3 N1 I′2 = I 2 I′3 = I 3 U′2 = U 2 N1 N1 N2  1 = E 1 + I 1R 1 + jI 1X 1 = E 1 + I 1Z1 U N1 U′3 = U 3 N3  ′2 = E ′2 − I ′2 R′2 − jI ′2 X′2 = E ′2 − I ′2 Z′2 U 1 U  ′3 = E ′3 − I ′3R′3 − jI ′3X′3 = E ′3 − I ′3 Z′3 U X 1 = ωL t1 X 2 = ωL t 2 X 3 = ωL t 3 • Mạch điện thay thế: Z′3 I 1 Z1 1 U  ′3 U −I ′3  ′2 U −I ′2 E 1 Zm • Đồ thị vec tơ Z′2  ′2 −U  ′3 −U ϕ2 ϕ1 ϕ3 I 1 I ′2 −I ′3 • Các tổng trở Z1, Z’2, Z’3 được xác định từ thí nghiệm ngắn mạch 2 Z1 Un 1 Un 3 Z n12 = Z1 + Z′2 Z′2 Z′3 2 Un 1 1 3 Z1 Un Un 2 3 Z′2 Z1 Z′2 Z′3 Z′3 Z n13 = Z1 + Z′3 Z n23 = Z 2 + Z′3 Un • Độ thay đổi điện áp thứ cấp:  Giữa dây quấn 1 và 2 ∆U∗12 U1dm − U′2 = U1dm = u∗nr12cosϕ2 + u∗nx12 sinϕ2 + u∗nr(3)cosϕ3 + u∗nx(3)sinϕ3 u∗nr12 rn12 I′2 = U1dm u∗nr(3) r1I′3 = U1dm u∗nx12 x n12I′2 = U1dm u∗nx(3) x1I′3 = U1dm  Giữa dây quấn 1 và 3 ∆U∗13 U1dm − U′3 = U1dm = u∗nr13cosϕ3 + u∗nx13sinϕ3 + u∗nr(2)cosϕ2 + u∗nx(2)sinϕ2 u∗nr13 rn13I′3 = U1dm u∗nr(2) r1I′2 = U1dm u∗nx13 x n13I′3 = U1dm u∗nx(2) x1I′2 = U1dm §2. MBA TỰ NGẪU 1. Cấu tạo: Trong máy biến áp tự ngẫu, giữa dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp, goài mối liên hệ từ còn có mối liên hệ điện. IHA x UHA E2,I2 X E1,I1 a E2,I2 A aICA A UCA UHA x E1,I1 X Nối thuận U2 U1 UCA a IHA x UHA X E2,I2 E1,I1 E2,I2 aICA A UCA UHA A E1,I1 a • Công suất truyền tải: là công với máy biến áp nối thuận: U1 UCA X Nối ngược suất truyền qua từ trường. Đối x U2 E2,I2 A UHA x E1,I1 X U2 U1 UCA S tk = E1I1 = E 2 I 2 a S tt = U CA I CA = U HA I HA U 1 E1 I 1 a1 = = = U2 E2 I2 - tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp U CA I HA a2 = = U HA I CA - tỉ số biến đổi điện áp lưới E2,I2 A UHA x E1,I1 X U2 U1 UCA • Đối với máy biến áp nối thuận S tk E2I 2 (U CA − U HA )I CA 1 = = = 1− S tt U CA I CA U CA I CA a2 • Đối với máy biến áp nối ngược: S tk E2I 2 (U CA − U HA )I HA = = = a2 − 1 S tt U CA I CA U CA I CA 2. Ứng dụng • Máy biến áp tự ngẫu dùng để nối các lưới điện có cấp điện áp khác nhau không nhiều, ví dụ 110-220kV, 220-500kV v.v. • Máy biến áp tự ngẫu dùng để khới động các động cơ không đồng bộ công suất lớn. • Máy biến áp tự ngẫu dùng để cung cấp điện cho các thiết bị điện dân dụng. • Máy biến áp tự ngãu dùng trong các phòng thid nghiệm để cung cấp điện áp thay đổi. 3. Ưu nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu • Máy biến áp tự ngẫu co giá thành thấp hơn máy biến áp hai dây quấn • Tổn hao công suất bé. • Điện áp ngắn mạch nhỏ, điện áp rơi trong máy nhỏ • Dòng điện ngắn mạch lớn • Trung tính phải nối đất • Phải tăng cường cách điện • Không có cách điện giữa cao áp và hạ áp. Ví dụ: Một m.b.a tự ngẫu 100kVA, 50Hz, 440/220V cung cấp cho một tải gồm lò điện 220V, 8kW và một động cơ 8kW, 220V, 50Hz làm việc với 90% công suất định mức, cosϕ = 0.86 và η = 0.88. Tính tổng công suất biểu kiến cung cấp từ m.b.a; công suất biểu kiến truyền tải và công suất biểu kiến biến áp. Công suất tác dụng của động cơ: Pdm k 8000 × 0.9 Pdc = = = 8181.81W η 0.88 Công suất phản kháng của động cơ: Qdc = Pdc tgϕ = 8181.81 × 0.5934 = 4854.8VAr Công suất biểu kiến lấy từ m.b.a: 2 S = (Pdc + Plo )2 + Qdc = (8181.81 + 8000)2 + 4854.8 2 = 16894.4VA M.b.a có tỉ số biến đổi điện áp a = 2 nên công suất truyền tải trực tiếp bằng công suât truyền tải qua từ trường: 16894.4 S1 = S 2 = = 8447.2VA 2 §3. CÁC MBA ĐO LƯỜNG 1. Máy biến điện áp: dùng để biến điện áp cao thành điện áp thấp phù hợp với các thiết bị đo lường và điều khiển A a U1 V W X x δu U1 U′2 • Cuộn sơ cấp được nối với nguồn có điện áp cần đo còn cuộn thứ cấp nối với Voltmeter hay cuộn dây điện áp của các thiết bị điều khiển • Chú ý:  Thứ cấp phải được nối đất  Không được để ngắn mạch thứ cấp 2. Biến dòng điện: dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ, phù hợp với các thiết bị đo lường và điều khiển • Chú ý:  Thứ cấp phải được nối đất  Không được để hở mạch thứ cấp §4. MÁY BIẾN ÁP HÀN • Máy biến áp có hai dây quấn • Điện áp không tải U20 = (60 - 80)V • Đặc tính ngoài của máy biến áp có độ dốc lớn • Có thể điều chỉnh dòng điện hàn U2 Khe hở không khí U20 U1 K U2 0 I Iđm [...]... Pdc tgϕ = 8181.81 × 0 .59 34 = 4 854 .8VAr Công suất biểu kiến lấy từ m.b.a: 2 S = (Pdc + Plo )2 + Qdc = (8181.81 + 8000)2 + 4 854 .8 2 = 16894.4VA M.b.a có tỉ số biến đổi điện áp a = 2 nên công suất truyền tải trực tiếp bằng công suât truyền tải qua từ trường: 16894.4 S1 = S 2 = = 8447.2VA 2 §3 CÁC MBA ĐO LƯỜNG 1 Máy biến điện áp: dùng để biến điện áp cao thành điện áp thấp phù hợp với các thiết bị đo lường... U CA I CA U CA I CA 2 Ứng dụng • Máy biến áp tự ngẫu dùng để nối các lưới điện có cấp điện áp khác nhau không nhiều, ví dụ 110-220kV, 220 -50 0kV v.v • Máy biến áp tự ngẫu dùng để khới động các động cơ không đồng bộ công suất lớn • Máy biến áp tự ngẫu dùng để cung cấp điện cho các thiết bị điện dân dụng • Máy biến áp tự ngãu dùng trong các phòng thid nghiệm để cung cấp điện áp thay đổi 3 Ưu nhược điểm... Điện áp ngắn mạch nhỏ, điện áp rơi trong máy nhỏ • Dòng điện ngắn mạch lớn • Trung tính phải nối đất • Phải tăng cường cách điện • Không có cách điện giữa cao áp và hạ áp Ví dụ: Một m.b.a tự ngẫu 100kVA, 50 Hz, 440/220V cung cấp cho một tải gồm lò điện 220V, 8kW và một động cơ 8kW, 220V, 50 Hz làm việc với 90% công suất định mức, cosϕ = 0.86 và η = 0.88 Tính tổng công suất biểu kiến cung cấp từ m.b.a; công... cuộn dây điện áp của các thiết bị điều khiển • Chú ý:  Thứ cấp phải được nối đất  Không được để ngắn mạch thứ cấp 2 Biến dòng điện: dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ, phù hợp với các thiết bị đo lường và điều khiển • Chú ý:  Thứ cấp phải được nối đất  Không được để hở mạch thứ cấp §4 MÁY BIẾN ÁP HÀN • Máy biến áp có hai dây quấn • Điện áp không tải U20 = (60 - 80)V • Đặc tính ngoài của ... đất • Phải tăng cường cách điện • Không có cách điện cao áp hạ áp Ví dụ: Một m.b.a tự ngẫu 100kVA, 50 Hz, 440/220V cung cấp cho tải gồm lò điện 220V, 8kW động 8kW, 220V, 50 Hz làm việc với 90%... Tổn hao công suất nhỏ • Nhược điểm  Độ tin cậy thấp  Cách điện phức tạp • Các tổ nối dây tiêu chuẩn:  Yo/Yo/∆-12-11  Yo/∆/∆-11-11 • Các phương trình bản: I 1− I ′2 − I ′3 = I ≈ N2 N3... phản kháng động cơ: Qdc = Pdc tgϕ = 8181.81 × 0 .59 34 = 4 854 .8VAr Công suất biểu kiến lấy từ m.b.a: S = (Pdc + Plo )2 + Qdc = (8181.81 + 8000)2 + 4 854 .8 = 16894.4VA M.b.a có tỉ số biến đổi điện