Bài giảng máy điện cđ phương đông

BÀI GI NG: MÁY I N C ol le ge MÁY I N CH NG I MÁY BI N ÁP I KHÁI NI M CHUNG V MÁY BI N ÁP bi n đ i n áp c a dòng n xoay chi u t n áp cao xu ng n áp th p ho c ng c l i t n áp th p lên n áp cao, ta dùng máy bi n áp Ngày vi c s d ng n n ng phát tri n r ng rãi, nên có nh ng lo i máy bi n áp khác nhau: máy bi n áp m t pha, máy bi n áp ba pha, máy bi n áp hai dây qu n, ba dây qu n… nh ng chúng đ u d a m t nguyên lý, nguyên lý c m ng n t Khái ni m Máy bi n áp m t thi t b n t t nh, làm vi c theo nguyên lý c m ng n t , dùng đ bi n đ i n áp c a h th ng dòng n xoay chi u nh ng v n gi nguyên t n s Trong b n v , máy bi n áp đ c ký hi u nh hình v : N1 N2 ho c a) u n i C PD b) Hình 9-1 u vào c a máy bi n áp n i v i ngu n n đ c g i s c p v i t i g i th c p Các đ i l ng, thông s c a máy bi n áp: Các đ i l ng thông S c p Th c p s U2 U1 i n áp I2 Dòng n I1 f T ns f P2 Công su t P1 N2 N1 S vòng dây Các đ i l ng đ nh m c Các đ i l ng đ nh m c c a máy bi n áp nhà ch t o qui đ nh đ cho máy có kh n ng làm vi c lâu dài hi u qu nh t Ba đ i l ng đ nh m c c b n là: a i n áp đ nh m c - i n áp s c p đ nh m c (U1đm): n áp qui đ nh cho dây qu n s c p, đ i v i máy bi n áp ba pha n áp dây - i n áp th c p đ nh m c (U2đm): n áp gi a đ u c a dây qu n th c p, n áp dây (đ i v i máy bi n áp ba pha), dây qu n th c p h m ch (không n i v i t i) n áp đ t vào dây qu n s c p đ nh m c i n áp đ nh m c quy t đ nh vi c b trí cu n dây cách n gi a l p, vòng dây l a ch n v t li u cách n đ đ m b o an toàn n v c a n áp đ nh m c V ho c Kv b Dòng n đ nh m c Trang BÀI GI NG: MÁY I N C PD C ol le ge Dòng n đ nh m c dòng n qui đ nh cho m i dây qu n c a máy bi n áp, ng v i công su t đ nh m c n áp đ nh m c Khi đ t n áp vào cu n dây s c p đ nh m c n i cu n dây th c p v i t i có công su t b ng công su t đ nh m c c a máy bi n áp dòng n đo đ c cu n dây s c p dòng n s c p đ nh m c (I1đm) dòng n đo đ c cu n dây th c p dòng n th c p đ nh m c (I2đm) i v i máy bi n áp m t pha, dòng n đ nh m c dòng n pha iv i máy bi n áp ba pha, dòng n đ nh m c dòng n dây Khi thi t k máy bi n áp ng i ta c n c vào dòng n đ nh m c đ ch n ti t di n dây qu n s c p th c p, xác đ nh t n hao n ng l ng n tr dây qu n đ đ m b o nhi t đ t ng trình s d ng không v t gi i h n an toàn c Công su t đ nh m c Công su t đ nh m c c a máy bi n áp công su t bi u ki n th c p ch đ làm vi c đ nh m c Công su t đ nh m c ký hi u Sđm, đ n v VA ho c kVA i v i máy bi n áp m t pha, công su t đ nh m c là: Sđm = U2đm* I2đm = U1đm* I1đm i v i máy bi n áp ba pha, công su t đ nh m c là: Sđm = U2đm* I2đm = U1đm* I1đm Ngoài nhãn máy ghi t n s , s pha, s đ n i dây, n áp ng n m ch, ch đ làm vi c… Trong trình s d ng máy bi n áp, n u ta đ t d i đ i l ng đ nh m c s gây lãng phí kh n ng làm vi c c a máy bi n áp, n u ta đ t đ i l ng đ nh m c gây nguy hi m, d gây h ng máy bi n áp Công d ng c a máy bi n áp: Máy bi n áp có vai trò quan tr ng h th ng n, dùng đ truy n t i phân ph i n n ng Các nhà máy n công su t l n th ng xa trung tâm tiêu th n (nh khu công nghi p, khu dân c …) th c n ph i xây d ng đ ng dây truy n t i n n ng i n áp máy phát th ng 6,3kV;10,5kV; 15,75kV; 38,5kV nâng cao kh n ng truy n t i gi m t n hao công su t đ ng dây, ph i gi m dòng n ch y đ ng dây b ng cách nâng cao n áp Vì v y đ u đ ng dây c n đ t máy bi n áp t ng áp M t khác n áp c a t i th ng kho ng 110 đ n 500V, đ ng c công su t l n th ng t đ n 6kV, v y cu i đ ng dây c n đ t máy bi n áp h áp, nh hình v 9.2: ng dây ngu n MBA t ng áp t i MBA h áp Hình 9-2 II MÁY BI N ÁP M T PHA 1.C u t o Máy bi n áp có hai b ph n lõi thép dây qu n Trang BÀI GI NG: MÁY I N C ol le ge a Lõi thép Lõi thép máy bi n áp dùng đ d n t thông c a máy bi n áp, đ c ch t o t nh ng v t li u d n t t t, th ng thép k thu t n Lõi thép g m hai b ph n: - Tr : n i đ đ t dây qu n - Gông: ph n khép kín m ch t gi a tr Tr gông t o thành m ch t khép kín gi m dòng n xoáy lõi thép, ng i ta dùng thép k thu t n ( dày kho ng 0,35mm đ n 0,5mm, m t có s n cách n ) ghép l i v i thành lõi thép Các d ng thép k thu t n th ng s d ng có hình ch U, E, I nh hình v : C PD Hình 9-4 Lá thép k thu t n b Dây qu n Dây qu n máy bi n áp th ng đ c ch t o b ng dây đ ng ( ho c nhôm), có ti t di n tròn ho c hình ch nh t, bên dây d n có b c cách n  a b Hình 9-5 M t c t ngang dây qu n Dây qu n g m nhi u vòng dây đ c l ng vào tr lõi thép Gi a vòng dây, gi a dây qu n có cách n v i dây qu n có cách n v i lõi thép Máy bi n áp th ng có hai ho c nhi u dây qu n Khi dây qu n đ t m t tr c thông th ng dây qu n n áp th p đ c đ t sát tr thép, dây qu n khác đ ït l ng bên ngoài, làm nh v y đ gi m đ c v t li u cách n ( hình 9-6) Trang BÀI GI NG: MÁY I N i n áp th p Gông Cao áp V i cu n s c p là: e = - N1 d dt e = - N d dt C PD V i cu n th c p là: : C ol le ge Hình 9-6 Lõi thép c a máy bi n áp làm mát t ng c ng cách n cho máy bi n áp, ng i ta th ng d t lõi thép dây qu n m t thùng d u máy bi n áp Máy bi n áp công su t l n, v thùng d u có cánh t n nhi t, có đ u s đ n i đ u dây qu n ngoài, b ph n chuy n m ch đ u ch nh n áp, r le h i đ b o v máy Nguyên lý làm vi c Nguyên lý làm vi c c a máy bi n áp d a c s c a hi n t ng c m ng n t N u đ t vào cu n dây s c p c a máy bi n áp m t dòng n xoay chi u v i n áp U 1, dòng n xoay chi u qua cu n dây s t o m ch t m t t thông  Do m ch t khép kín nên t thông móc vòng qua cu n dây c a máy bi n áp sinh s c n đ ng Hình 9-7 Gi s t thông c a máy bi n áp bi n đ i hình sin đ i v i th i gian:  = maxsint (Wb) Sau l y đ o hàm thay vào ph ng trình 9-3 ta đ c: e1 = - N 1maxcost Vì cost = - sin(t – 90 ) Nên e1 = N 1max sin(t – 900 ) Bi u th c ch rõ s c n đ ng e1 ch m pha so v i t thông  m t góc 900 Tr s c c đ i c a s c n đ ng: E1max = N1max Trang BÀI GI NG: MÁY I N Chia E1max cho d ng s c p: E1 = E 1max 2 thay  = 2f, ta đ = 2 f c bi u th c c a s c n đ ng hi u N1 max = 4,44fN 1max k= E1 U N = = E2 U 20 N2 C ol le ge T ng t ,bi u th c s c n đ ng hi u d ng c a cu n th c p: E2 = 4,44fN 2max Khi máy bi n áp không n i v i t i, dòng n cu n th c p I2 = 0, s c n đ ng s c p th c t g n b ng n áp s c p E1  U1 s c n đ ng th c p g n b ng n áp th c p E2 = U20 (U 20 n áp th c p không t i) T s s c n đ ng cu n dây c a máy bi n áp m t pha, t c t s n áp c a t i, đ c rút t bi u th c 9-8 9-9, b ng t s vòng dây c a cu n dây T s kí hi u b ng ch k g i t s bi n áp: - N u N1 > N suy k > , U > U 2, máy bi n áp h áp - N u N < N2 suy k < , U < U2, máy bi n áp t ng áp Khi n i cu n dây th c p v i t i, n u b qua t n hao máy bi n áp, có th coi g n quan h gi a đ i l ng s c p th c p nh sau: U1I1 = U2I2 Ho c: U1 I  k U I1 Ví d 1: M t máy bi n áp có cu n s c p n i vào m ng n 6600V, n áp cu n th c p 220V Tính t s bi n áp: L i gi i: U 6600   30 U2 220 C PD k= Ví d 2: Cu n s c p c a m t máy bi n áp đ c n i vào m ng n 10kV, n áp cu n th c p 100V Tính t s bi n áp s vòng cu n th c p, n u s vòng dây cu n s c p 21000 vòng L i gi i: T s bi n áp: k = U 10000   100 100 U2 Xác đ nh s vòng dây theo ph Thay s vào ta có: N2 = ng trình: U N1  k U2 N2 21000  210 vòng 100 III QUAN H I N T TRONG MÁY BI N ÁP Các ph ng trình c b n c a máy bi n áp a Ph ng trình cân b ng s c n đ ng Ta xét máy bi n áp m t pha hai dây qu n nh hình 9-7 Khi đ t vào cu n dây s c p m t n áp xoay chi u u1 s có dòng n i1 ch y qua N u phía th c p có t i s có dòng n i2 ch y qua Nh ng dòng n i1 i2 s t o nên s c t đ ng i1N i2N2 Ph n l n t thông i1N i2N2 sinh đ c Trang BÀI GI NG: MÁY I N khép m ch qua lõi thép móc vòng v i c dây qu n s c p th c p đ c g i t thông  T thông gây nên dây qu n s c p th c p nh ng s c n đ ng là: d d  dt dt d d e2   N  dt dt Trong đó:   N1   N 2 t thông móc vòng v i dây qu n s c p e1   N th c p ng v i t thông  Còn m t ph n r t nh t thông s c t đ ng i1N i2N sinh b t n lõi thép khép m ch qua không khí hay d u g i t thông t n T thông t n gây nên s c n đ ng t n t ng ng: d d   dt dt d d    N2  dt dt e C ol le ge e   N C PD Theo đ nh lu t kirchof 2, ta có ph ng trình cân b ng s c n đ ng c a dây qu n s c p th c p nh sau: u1  e1  e  i1 r1 hay U1 = -E1 + I1(r1 +jx1) u  e  u  i2 r2 hay U 2'  E 2'  I 2' (r2'  jx 2' ) Trong đó: r1, x1 n tr c m kháng c a dây qu n s c p r2' , x 2' n tr c m kháng c a dây qu n th c p qui v s c p b Ph ng trình cân b ng s c t đ ng Lúc máy bi n áp làm vi c có t i, t thông máy s c t đ ng t ng s c p th c p (i1N1 + i2N 2) t o nên N u máy làm vi c không t i,dòng n dây qu n s c p i0, t thông lõi thép ch s c t đ ng i0N1 sinh N u b qua n áp r i máy bi n áp, ta có th xem n áp đ t vào dây qu n s c p b ng s c n đ ng c m ng t thông gây nên U1 = E1 = 4,44.f.N1max Nh ng n áp U đ t vào th ng đ c gi b ng n áp đ nh m c không đ i dù máy bi n áp làm vi c có t i hay không t i, nên s c n đ ng E1 t thông max máy bi n áp có tr s không đ i Nh v y ngh a s c t đ ng (i1N + i2N2) sinh t thông lúc có t i ph i b ng s c t đ ng i0N1 Do ta có ph ng trình cân b ng s c t đ ng: (i1N + i2N2) = i0N1 Ph ng trình cân b ng s c t đ ng vi t d i d ng s ph c là: I1  I  (  I2 ) c M ch n thay th máy bi n áp T ph ng trình cân b ng s c n đ ng s c t đ ng, ta xây d ng mô hình m ch n, g i s đ m ch n thay th máy bi n áp, nh hình 9-8a Trang BÀI GI NG: MÁY I N Trong đó: C ol le ge & & U 2  kU n áp th c p qui v s c p, v i k h s bi n áp c a máy R2  k R2 , X 2  k X n tr c m kháng th c p qui v s c p Z t  k Z t t ng tr t i qui v s c p I I2  dòng n th c p qui v s c p k Rth, Xth n tr n kháng t hoá Zth = Rth + jXth t ng tr t hoá đ c tr ng cho m ch t Thay giá tr vào ph ng trình (9-11), (9-12) (9-14), ta có: U  Z1 I1  Z th I0 U    Z I  Z  I th I1  I0  I2 2 C PD Thông th ng t ng tr nhánh t hoá r t l n, dòng n I0 nh , có th b qua nhánh t hoá, ta có s đ thay th đ n gi n nh hình 9-8b Gi n đ n ng l ng c a máy bi n áp Trong trình truy n t i n ng l ng qua máy bi n áp, m t ph n công su t tác d ng công su t ph n kháng b tiêu hao máy Ta xét s cân b ng công su t tác d ng công su t ph n kháng máy bi n áp, đ c bi u th hình 9-9 Trong đó: P1 = U1I1cos1 công su t đ a vào máy bi n áp PCu1 = R1 I12 t n hao n tr c a dây qu n s c p PFe = Rm I 02 t n hao lõi thép PCu2 = R2 I 22 hao n tr dây qu n th c p Pđt = P1 – PCu1 – PFe công su t n t truy n qua phía th c p Trang BÀI GI NG: MÁY I N P2 = Pđt – PCu2 công su t đ u c a máy bi n áp Q1 = U 1I1sin1 công su t ph n kháng đ u vào q1 = I12 x1 công su t đ t o t tr ng t n c a dây qu n s c p q2 = I 2 x 2 công su t đ t o t tr ng t n c a dây qu n th c p qm công su t t o t tr ng lõi thép Qđt = Q1 – q1 – qm công su t ph n kháng truy n qua phía th c p Q2 = Q đt – q2 công su t ph n kháng đ u Hi u su t c a máy bi n áp Hi u su t  c a máy bi n áp t s gi a công su t đ u P2 công su t đ u vào P1: P2 100% P1 % = Công th c tính hi u su t: % = (1  P0   Pn ).100% S dm cos   P0   Pn  I2 I 2dm C ol le ge Trong đó: P0 , Pn t n hao không t i, ng n m ch c a máy bi n áp Sđm công su t đ nh m c c a máy bi n áp h s t i cos2 h s công su t t i Hi u su t c c đ i: %max Tính m = P0 h s t i ng v i hi u su t c c đ i Pn Thay m vào ph ng trình (9-15b) suy ra: P0 C PD %max = (1  P0  P0 S dm cos  Pn ).100% T gi n đ n ng l ng ta th y P2 < P1 nên % < 100% thay đ i n áp c a máy bi n áp Khi máy bi n áp làm vi c, n áp đ u U thay đ i theo tính ch t n c m ho c n dung c a dòng n I2, có n áp r i dây qu n s c p th c p Hi u s s h c gi a tr s c a n áp th c p lúc không t i U20 lúc có t i U u ki n U 1đm không đ i g i đ thay đ i n áp U c a máy bi n áp Trong h đ n v t ng đ i ta có: U %  U 20  U 100% U 20 Hay: U %   (u nr % cos   u nx % sin  ) I 1dm rn 100% U 1dm I x u nx %  1dm n 100% U 1dm u nr %  Trang BÀI GI NG: MÁY I N u n  (u nr %)  (u nx %) Trong th c t mu n gi cho n áp U không đ i máy bi n áp làm vi c v i t i khác ph i u ch nh n áp b ng cách thay đ i l i s vòng dây, ngh a thay đ i t s bi n áp k  NG U C ol le ge IV MÁY BI N ÁP T N1 N2 b) C PD Hình 9-10 Máy bi n áp t ng u (hay g i máy t bi n áp) đ c dùng c n n áp thay đ i ho c t s bi n áp không l n, máy bi n áp t ng u có công su t th p, th ng đ c dùng phòng thí nghi m, dùng đ u ch nh n áp m máy đ ng c xoay chi u ba pha C u t o nguyên lý làm vi c t ng t nh máy bi n áp thông th ng, ch khác cách đ u dây gi a cu n s c p cu n th c p Trong máy h áp (hình 910a), cu n th c p m t ph n c a cu n s c p Trong máy t ng áp ( hình 9-10b), cu n s c p m t ph n c a cu n th c p đ n gi n, ta xét máy bi n áp lý t ng (không có t n hao t t n, dòng không t i b ng 0) Máy t gi m áp T s máy bi n áp c ng gi ng máy bi n áp thông th ng: U I N1   k U I1 N Xét trình n ng l ng c a máy: Vì dòng n không t i I0 = nên ph n chung ax có giá tr hi u d ng I2– I1 Gi s t i Zt thu n tr , công su t P phát cho t i là: P = U2I2 = U 2I1 + U2(I2 - I1) = Pđ + Pđt V i Pđ = U2I1 : công su t n d n đ n t i qua Aa Pđt = U 2(I2 - I1) : công su t n t , bi n đ i cho t i qua ax T l gi a Pđ, Pđt công su t t ng P là: Pdt I 1   p I2 k Pdt I  I1 k    P I2 k Trang BÀI GI NG: MÁY I N C PD C ol le ge Ví d sau cho th y máy bi n áp t ng u có th phát cho t i công su t l n h n máy bi n áp thông th ng kích c , nh ch bi n đ i m t ph n công su t vào, ph n đ c d n tr c ti p đ n t i Ví d : M t máy bi n áp phân ph i 5kVA , 2300/230V đ c đ u l i thành máy bi n áp t ng u đ h n áp t 2530V xu ng 2300V, theo s đ hình 8-10a Cu n 230V đo n Aa, cu n 2300V đo n ax a) So sánh công su t đ nh m c c a máy bi n áp t ng u v i máy bi n áp hai dây qu n ban đ u b) Tính công su t dây d n đ n t i công su t bi n đ i cho t i qua ax Nh n xét gì? L i gi i: a) Khi máy bi n áp hai dây qu n: I1 = 5000/2300 = 2,17 A I2 = 5000/230 = 21,7A Khi đ u l i thành máy bi n áp t ng u, u ki n cu n dây ph i ch u đ c dòng áp nh c V y: - Dòng qua Aa b ng dòng đ nh m c s c p c a máy bi n áp t ng u b ng 21,7A - Dòng qua ax b ng dòng qua cu n chung c a máy bi n áp t ng u b ng 2,17A Suy dòng qua t i b ng dòng đ nh m c th c p c a máy bi n áp t ng u b ng 21,7 + 2,17 = 23,87A Suy công su t đ nh m c c a máy bi n áp t ng u ( t i n tr ) là: P = 2300.23,87 = 55.000W = 55kW T c g p 11 l n công su t c a máy bi n áp hai dây qu n b) Ta có: k = 2530/2300 = 1,1 P = 50kW k k 1  5kW Pđt = k Pđ = Nh n xét: công su t ch y u cung c p cho t i đ c d n t ngu n Máy t t ng áp T ng t , xét hình 9-10b v i t i n tr : P = U1I1 = U1I2 + U1(I1 – I2) = Pđ + Pđt V i Pđ = U 1I2 : công su t n d n đ n t i qua aA Pđt = U1(I1 – I2) : công su t n t , bi n đ i cho t i qua ax T l gi a Pđ, Pđt v i công su t t ng P là: Pñ =k[...]... song song Trang 13 BÀI GI NG: MÁY I N MÁY CH NG II I N KHÔNG NG B KHÁI NI M CHUNG Máy đi n không đ ng b là lo i máy đi n xoay chi u, làm vi c theo nguyên lý c m ng đi n t , có t c đ quay c a rotor là n (t c đ c a máy) khác v i t c đ quay c a t tr ng (n1) C ng nh các máy đi n quay khác, Máy đi n không đ ng b có tính thu n ngh ch, ngh a là có th làm vi c ch đ đ ng c c ng nh ch đ máy phát Máy phát đi n không... trong v máy - Dây qu n: dây qu n stator làm bàng dây d n b c cách đi n (dây d n t ) đ c đ t trong các rãnh c a lõi thép C PD C ol le ge I Trang 14 BÀI GI NG: MÁY I N C PD C ol le ge - V máy: v máy làm b ng nhôm ho c gang, dùng đ gi ch t lõi thép và c đ nh máy trên b Hai đ u v có n p máy và đ tr c V máy và n p còn có ch c n ng b o v máy b Rotor Rotor là ph n quay g m lõi thép, dây qu n và tr c máy Lõi... đi n máy I đ t đ nh m c Iđm, đi n áp r i trong máy I là IIđm.ZnI, dòng đi n máy II là III, đi n áp r i trên máy II là III.ZnII vì hai máy làm vi c song song, đi n áp r i trong hai máy ph i b ng nhau, ta có: IIđm.ZnI = III.ZnII ZnI, ZnII là t ng tr ng n m ch c a máy I và II Vì U nI% ... I Trang 14 BÀI GI NG: MÁY I N C PD C ol le ge - V máy: v máy làm b ng nhôm ho c gang, dùng đ gi ch t lõi thép c đ nh máy b Hai đ u v có n p máy đ tr c V máy n p có ch c n ng b o v máy b Rotor... su t truy n t i c a máy Hình 9-13 v hai máy bi n áp ba pha làm vi c song song Trang 13 BÀI GI NG: MÁY I N MÁY CH NG II I N KHÔNG NG B KHÁI NI M CHUNG Máy n không đ ng b lo i máy n xoay chi u, làm... m c, máy II non t i Th t v y tr ng h p này, dòng n máy I đ t đ nh m c Iđm, n áp r i máy I IIđm.ZnI, dòng n máy II III, n áp r i máy II III.ZnII hai máy làm vi c song song, n áp r i hai máy ph