chương 2 máy biến áp

CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP 2.1 KHÁI NIỆM 1/ Đònh nghóa Máy biến áp thiết bò từ tónh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp (U1, I1, f) thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác(U2, I2, f), với tần số không thay đổi Cuộn dây (1) có số vòng W1, nối với lưới có điện áp u1, gọi dây quấn sơ cấp  i1 u1 Hai cn d©y cïng ®­ỵc qn trªn lâi s¾t (3) i2 W1 W2 u2 Cn d©y (2) cã sè vßng W2 lµ cn d©y thø cÊp Zt Zt lµ phơ t¶i cđa biÕn ¸p 2.1 KHÁI NIỆM 2/ Các đại lượng đònh mức Các đại lượng đònh mức máy biến áp nhà sản xuất qui đònh cho máy có khả làm việc lâu dài tốt Ba đại lượng đònh mức : a) Điện áp đònh mức : - Điện áp sơ cấp đònh mức U1đm (V,KV): điện áp qui đònh cho dây quấn sơ cấp - Điện áp thứ cấp đònh mức U2đm (V,KV): điện áp đo cực dây quấn thứ cấp dây quấn thứ cấp hở mạch (chưa đấu tải) điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp đònh mức Với : Máy biến áp pha : điện áp đònh mức điện áp pha Máy biến áp pha : điện áp đònh mức điện áp dây 2.1 KHÁI NIỆM 2/ Các đại lượng đònh mức Các đại lượng đònh mức máy biến áp nhà sản xuất qui đònh cho máy có khả làm việc lâu dài tốt Ba đại lượng đònh mức : b) Dòng điện đònh mức : Dòng điện đònh mức sơ cấp I1đm (A) thứ cấp I2đm (A) dòng điện qui đònh cho dây quấn, ứng với công suất đònh mức điện áp đònh mức Với máy pha: dòng điện đònh mức dòng điện dây c) Công suất đònh mức Sđm : - Máy pha : Sđm = U2đm I2đm = U1đm I1đm - Máy pha : Sđm  3.U đm I đm  3.U1đm I1đm 2.1 KHÁI NIỆM 3/ Công dụng máy biến áp - Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện xa, giảm điện áp cuối đường dây để cung cấp cho tải tải điện - Các máy biến cóĐường côngdâysuấ t nhỏ hơn, máy biếPhụ n áptải(ổn áp) ~ dùng để ổn đònh điện áp nhà, hay loại biến thế, cục xạc, MBA MBA dùng choMFĐ thiế t bò điệ n , điệ n tử vớ i hiệ u điện nhỏ (230 V tăng áp giảm áp sang 24 V, 12 V, V, ) - Ngoài máy biến áp sử dụng thiết bò lò nung (máy biến áp lò), hàn điện (máy biến áp hàn), biến áp khởi động động cơ, đo lường v.v… 4/ Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp gồm phần sau:  Lõi thép  Dây quấn  Các phận phụ:  Vỏ máy  Bộ phận làm mát  Bộ phận điều chỉnh điện áp 4/ Cấu tạo máy biến áp a) Lõi thép Lõi thép dùng để dẫn từ thông Để giảm tổn hao dòng điện xoáy, lõi thép gồm nhiều thép mỏng 0,35 -> 0,5 mm có sơn cách điện ghép lại gồm hai phần: trụ để đặt dây quấn gông để khép kín mạch từ trụ G G T T T T G T G Lõi thép loại trụ pha pha G T G G Tiết diện trụ dạng bậc thang (MBA điện lực) hình vuông G G G T T T G Lõi thép loại bọc pha pha G 4/ Cấu tạo máy biến áp b) Dây quấn Dây quấn máy biến áp thường đồng nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật; bên dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ lõi thép Giữa vòng dây, dây quấn dây quấn với lõi thép có cách điện Dây quấn bố trí theo kiểu đồng tâm hay xen kẽ Máy biến áp công suất nhỏ thường làm mát không khí Máy lớn đặt thùng dầu, vỏ thùng có cánh tản nhiệt Ngoài có sứ để nối đầu dây ngoài, phận điều chỉnh điện áp, rơle bảoHA vệ… HA CA CA Đồng tâm Xen kẽ 4/ Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp gồm phận : lõi thép dây quấn b) Dây quấn Thiết bị quấn dây MBA 4/ Cấu tạo máy biến áp Sứ cao áp Nhãn máy Lõi thép Cánh tản nhiệt Dây quấn 2.5 SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 3/ Điều kiện điện áp ngắn mạch ZnI  I '2 I I  I '2 ZnII  I '2 II  U '2  U  U Dßng ®iƯn t¶i cđa mçi m¸y biÕn ¸p: M¸y I: M¸y II:  I I '   U  Z I  2I Z nI Z nI Z nI  Z ni  I I '2 II   U  Z I  Z nII Z nII Z nII  Z ni 1.3 NGUYÊN NHÂN VÀ ĐIỀU KIỆN GHÉP SONG SONG CÁC MÁY BIẾN ÁP 3/ Điều kiện điện áp ngắn mạch Suy : Nh©n vÕ víi Suy : I 2' I  I U nI I  dmi I dmI U ni I 2' II  U nII I dmi  I dmII U ni U dmI U dmI  SdmI U dmI I dmI I 2' I I U dmI S   Sdmi I dmI U U I dmi U nI dmI  nI  U ni U ni  I  I S S U nI  dmi U ni  II  Trong ®ã: S = U®mI.I lµ tỉng c«ng st trun t¶i cđa c¸c m¸y biÕn ¸p S U nII  Sdmi U ni 2.5 SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA CÁC MÁY BIẾN ÁP 3/ Điều kiện điện áp ngắn mạch 1  I :  II  : U nI U nII Nghóa điện áp ngắn mạch Un máy tải phân phối theo tỉ lệ công suất Ngược lại Un khác MBA có Un nhỏ  lớn (tải nặng) ngược lại máy có Un lớn  nhỏ (nhẹ tải) Cụ thể MBA1 có Un nhỏ làm việc tải đònh mức (=1) MBA2 có Un lớn làm việc non tải ([...]... điện áp thứ cấp qui đổi : Sức điện động qui đổi : tương tự, điện áp qui đổi : W1 E '2  E1  E2  k E2 W2 U 2 = kU2 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA 5/ Qui đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp b) Dòng điện thứ cấp qui đổi : E2 W2 1 I '2  I2  I2  I2 E '2 W1 k c) Điện trở, điện kháng, tổng trở thứ cấp qui đổi : 2  I2  r ' 2    r2  k 2 r2 ; x 2 = k2x2 ; Z 2 = k2Z2 ;  I '2  Z’t = k2Zt 2. 2 QUAN... 2 E1 sin(t  ) dt 2 2 d   e2  W2  W2  m sin(t  )  2 E 2 sin(t  ) dt 2 2 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA Trong đó : W1 m  2 fW1 m  4,44 fW1 m 2 W2  m E2   2 fW2  m  4,44 fW2  m 2 E1  Tỉ số biến áp hay hệ số biến áp : k  E1 W1  E2 W2 Nếu bỏ qua sụt áp gây ra do điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng E1 U1 và E2 U2 U1 E1 W1   k U 2 E2... trước U2 ; I2 ; cos 2 :  U 2 = k.U2; I 2 = I2 / k; 2 Dùng mạch tương đương đơn giản, chọn U 2 làm gốc:    U 1  U 2  I 2 Rn  jX n   U1 u1  U 2 0  I 2    2 Rn  jX n  Hoặc dùng đồ thò vector  tính được trò hiệu dụng U1 : U1  U '  2 cos 2  rn I 2   U ' 2  2 sin  2  xn I 2  2 Bài tập : Trong thí nghiệm ngắn mạch của 1 MBA 1 pha 75KVA, 6600 /23 0V; người ta tăng dần điện áp. ..  = m i1 W1 - i2 W2 = i0 W1 Hoặc : I 1 W  I 2 W  I 0 W 1 2 1  W2  Chia 2 vế cho W1 ta có : I 1  I 0   I 2   I 0  I ' 2  W1  W2 1 I 2  I 2 dòng điện thứ cấp đã qui đổi về sơ với : I ' 2  W1 k cấp 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA Tóm lại, mô hình tính toán của MBA gồm 3 phương trình : U 1  E 1  Z1 I 1 U 2  E 2  Z 2 I 2  I 2 Z t I 1  I 0  I '2 2 .2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ... cấp d) Các phương trình qui đổi U 1  E 1  Z1 I 1 U '2  E '2  Z '2 I '2  I '2 Z 't I 1  I 0  I '2 2 .2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA 6/ Mạch điện thay thế máy biến áp E 1  E ' 2  I 0 rm  jx m   I 0 Z m Z m  rm  jxm Mạch thay thế hình T của máy biến áp 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA Mạch điện thay thế đơn giản của máy biến áp Trong thực tế Zm rất lớn so với tổng trở sơ cấp hoặc thứ... ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ TẢI ĐỐI XỨNG Hệ số tải : S2 I2 I1    Sđm I 2 đm I1đm (S S2 = St ; I2 = It) 1/ Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải : - Khi U1 = U1đm và I2 = 0 (không tải) thì U2 = U2đm - Khi có tải : I2 ≠ 0 (có tải) thì U2 thay đổi theo tải - Độ biến thiên điện áp thứ cấp : U2 = U2đm – U2 - Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm : 2. 3 CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ TẢI ĐỐI XỨNG Từ... Phương trình điện áp thứ cấp Dạng phức : U 2  E 2  r2 I 2  jx2 I 2  E 2  Z 2 I 2 với Z 2  r2  jx2 : tổng trở phức của dây quấn thứ cấp x2 = L2 : điện kháng tản thứ cấp 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA 4/ Phương trình cân bằng sức từ động Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp thì ta có: U1 = E1 = 4,44.W1f.m Nhưng U1 = m = const dù máy biến áp không tải hay có tải nên m = const và E1 =... phụ thuộc vào dòng tải pCu  pCu1  pCu 2  I 12 R1  I 22 R2  I 12 R1  I 2 2 R2  I 12 R1  R2   I 12 Rn   2 I 12 m Rn   2 Pn Pn : tổn hao đồng đònh mức  được xác đònh trong thí nghiệm ngắn mạch b) Tổn hao sắt từ (tổn hao lõi thép) pFe Do dòng điện xoáy và hiện tượng từ trễ sinh ra, không phụ thuộc tải và được xác đònh trong thí nghiệm không tải pFe = p0 2. 3 CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ TẢI... ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng E1 U1 và E2 U2 U1 E1 W1   k U 2 E2 W2 Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp thì có thể xem : U1 I1  U 2 I 2 hoặc U1  I 2  k U2 I1 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA Có 2 nguyên nhân gây ra sụt áp trong các dây quấn đó là: - Sụt áp do các điện trở sơ cấp R1 và thứ cấp R2 - Sụt áp do từ thông tản Từ thông tản chỉ móc vòng riêng rẻ với mỗi dây quấn Từ thông tản... kiện : - I1 = I1đm ; I2 = I2đm Đo được - Điện áp ngắn mạch : Un - Tổn hao đồng đònh mức : Pn 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA Xác đònh được các thông số sau : - Điện áp ngắn mạch phần trăm : Un Zn I1đm Un %  100 %  100% U1đm U1đm - Tổn hao đồng đònh mức : pCm  Pn  I n2 Rn  I 12 m Rn  I 12 m R1  I 22 đm R2 - Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch : P U X n  Z n2  Rn2 Rn  n2 Zn  n In In để đơn ... I n2 Rn  I 12 m Rn  I 12 m R1  I 22 đm R2 - Tổng trở, điện trở điện kháng ngắn mạch : P U X n  Z n2  Rn2 Rn  n2 Zn  n In In để đơn giản, tính gần : R1 = R 2 = Rn /2; X1 = X 2 = Xn /2 R '2. .. I2  r '    r2  k r2 ; x 2 = k2x2 ; Z 2 = k2Z2 ;  I '2  Z’t = k2Zt 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA 5/ Qui đổi đại lượng thứ cấp sơ cấp d) Các phương trình qui đổi U  E  Z1 I U '2. .. đổi : W1 E '2  E1  E2  k E2 W2 U 2 = kU2 2. 2 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA 5/ Qui đổi đại lượng thứ cấp sơ cấp b) Dòng điện thứ cấp qui đổi : E2 W2 I '2  I2  I2  I2 E '2 W1 k c) Điện trở, điện