2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA

Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA Bài 2 1 khái niệm chung,tổ nối dây của MBA

Bài MÁY BIẾN ÁP 2.1 Đại cương: Để truyền tải phân phối điện xa phù hợp kinh tế phải có thiết bị để tăng giảm áp đầu cuối đường dây Những thiết bị gọi mba (hình 2.1) Những mba dùng hệ thống điện lực gọi mba điện lực hay mba công suất Mba làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện khơng phải biến hố lượng Các loại mba như: mba điện lực, hàn điện, mba dùng cho thiết bị chỉnh lưu đo lường…ngày nay, máy biến áp dây nhôm thay đồng nhằm giảm kích thước trọng lượng, tiết kiệm đồng giá thành rẻ Hình 2.1 Sơ đồ mạng truyền tải đơn giản 2.2 Nguyên lí làm việc máy biến áp Dựa vào nguyên lí làm việc máy biến áp pha gồm lõi thép có hai cuộn dây w1 w2 vòng Khi đặt máy xoay chiều U1 vào dây quấn xuất dịng điện I1 Trong lõi thép sinh từ thơng Φ móc vịng hai dây quấn sinh suất điện động cảm ứng e1 e2 hai dây quấn Dây quấn sinh từ trường dòng điện U2 đưa tải với điện áp U2 Như lượng dòng điện xoay chiều Hình 2.2 Ngun lí làm việc MBA truyền từ dây quấn sang dây quấn Dây quấn sơ cấp 2 Dây quấn thứ cấp Giả sử điện áp đặt vào có dạng hình 3 Lõi thép sin từ thơng sinh hình sin: Φ = Φm.sinω.t Theo định luật cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng dây quấn là: dΦ dΦ sin ω.t e1 = - w1 = - w1 m = - w1 ω Φm cos ωt dt dt = w1 ω Φm sin (ω.t – π/2) = E1m sin(ω.t – π/2) (2-1) d Φ sin ω t dΦ e2 = - w2 = - w2 m = - w2 ω Φm cos ωt dt dt = w2 ω Φm sin (ω.t – π/2)= E2m sin(ω.t – π/2) (2-2) Trị số hiệu dụng: E1 = E1m ωw1Φ m 2πf1w1Φ m = = = 2.πw1f1Φ m 2 E ωw2Φ m 2πf1w2Φ m E2 = 2m = = = 2.πw2f1Φ m 2 18 (2-3) (2-4) Từ (2-1) (2-2) cho thấy suất điện động dây quấn chậm pha so với từ thơng sinh góc π/2 Từ (2-3) (2-4) tỉ số mba pha định nghĩa sau: E1 w = K= (2-5) E2 w Nếu không kể điện áp rơi dây quấn, K tỉ số điện áp dây quấn dây quấn I E U K = E1 ≈ U ≈ I 2 Đối với máy biến áp pha: Up1 w kp = = - Tỉ số điện áp pha: Up2 w Với W1 số vòng dây pha sơ cấp, W2 số vòng dây pha thứ cấp - Tỉ số điện áp dây phụ thuộc vào tỉ số vòng dây sơ cấp thứ cấp mà cịn phụ thuộc cách nốI hình hay tam giác: + Khi nối ∆/Y: Up1 Ud1 w1 = = kd = Ud2 3.Up2 w + Khi nối ∆/∆: kd = Ud1 Up1 w = = Ud2 Up2 w kd = Ud1 = Ud2 kd = Ud1 = Ud2 + Khi nối Y/Y: + Khi nối Y/∆: 3.Up1 3.Up2 Up1 3.Up2 = w1 w2 = w1 w2 Định nghĩa: Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành điện áp khác vớI tần số khơng đổi Phía nối với nguồn gọi sơ cấp, đại lượng liên quan đến sơ cấp kí hiệu mang số Phía nối với tải gọi thứ cấp, đại lượng liên quan đến thứ cấp kí hiệu mang số Nếu U1 < U2 ta có mba tăng áp, U1 > U2 có mba áp giảm áp 2.3 Các đại lượng định mức: 2.3.1 Công suất định mức Sđm: Là cơng suất tồn phần (hay cơng suất biểu kiến hay dung lượng) đưa dây quấn thứ cấp máy biến áp, tính VA KVA Cơng thức tổng quát sau Sđm = m Ufđm.I fđm với m số pha máy biến áp S đm = 3UđmIđm 2.3.2 Điện áp định mức cuộn dây sơ cấp cuộn thứ cấp: - Điện áp dây sơ cấp định mức U 1đm điện áp dây quấn sơ cấp tính V hay kV 19 - Điện áp dây thứ cấp định mức U 2đm điện áp dây dây quấn thứ cấp máy biến áp không tải điện áp đặt vào dây sơ cấp định mức, tính V hay kV 2.3.3 Dòng điện định mức cuộn dây sơ cấp cuộn thứ cấp: Dòng diện dây định mức sơ cấp I 1đm thứ cấp I 2đm dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức, tính ampe (A) - Đối với mba pha: I1đm = S đm U1đm I đm = - Đối với mba pha: I1đm = S đm 3U1đm I đm = S đm U đm S đm 3U đm 2.3.4 Tần số định mức: fđm tính Hz Các loại máy biến áp nước ta có tần số cơng nghiệp 50 Hz Ngồi nhãn mba cịn ghi số liệu khác như: số pha (m); tổ nối dây quấn; điện áp ngắn mạch Un%; chế độ làm việc; cấp cách điện; phương pháp làm nguội 2.4 Các loại máy biến áp chính: Theo cơng dụng , máy biến áp gồm loại sau đây: Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện lực Máy biến áp chuyên dùng dùng cho lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện, … Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp phạm vi không lớn, dùng để mở máy động điện xoay chiều Máy biến áp đo lường dùng để giảm điện áp dòng điện lớn đưa vào đồng hồ đo Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao Máy biến áp có nhiều, song thực chất tượng xảy chúng giống Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, sau chủ yếu xét đến máy biến áp điện lực hai dây quấn pha ba pha 2.5 Cấu tạo máy biến áp: Cấu tạo mba gồm lõi thép dây quấn vỏ máy 2.5.1 Lõi thép: Hình 2.3 Mba kiểu lõi: a pha; b ba pha 20 Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn theo hình dáng lõi thép người ta chia ra: Mba kiểu lõi hay kiểu hay kiểu trụ (Hình 2.3): Dây quấn bao quanh lõi thép Loại sử dụng thông dụng cho mba pha pha có dung lượng nhỏ trung bình • Mba kiểu bọc (Hình 2.4): Mạch từ phân mạch nhánh hai bên bọc lấy phần dây quấn Loại dung lị luyện kim, máy biến áp pha cơng suất nhỏ dùng kĩ tuật vô tuyến điện, truyền Ở máy biến áp đại, dung lượng mba lớn cực lớn (80 đến 100 MVA pha), điện áp thật cao (từ 220 đến 400 KV) để giảm chiều cao trụ thép tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch từ mba kiểu trụ phân Hình 2.4 mba kiểu bọc nhánh sang hai bên nên mba hình dáng vừa kiểu bọc vừa kiểu trụ gọi mba kiểu trụ bọc (H2.5b) Trình bày kiểu mba trụ bọc pha, trường hợp có dây quấn ba pha Hình 2.5 mba kiểu trụ bọc: a pha; b ba pha có trụ nên gọi mba pha trụ.Lõi thép mba gồm: phần (Hình 2.3) Phần trụ: kí hiệu chữ T Phần gơng: kí hiệu chữ G Trụ phần lõi thép có quấn dây quấn, gơng phần lõi thép nối trụ lại với thành mạch từ kín có dây quấn Do dây quấn thường quấn thành hình trịn nên thiết diện ngang trụ thép có dạng Hình 2.7 Các dạng thiết diện trụ thép (phía trên) gơng từ phía Hình 2.6 Tiết điện trụ thép Khơng có rãnh dầu Có rãnh dầu hình gần trịn (Hình 2.6) Gơng từ khơng quấn dây nên để dơn giản việc chế tạo tiết dịên ngang gơng làm: hình vng, hình chữ nhật, hình T (Hình 2.7) Hiện mba điện lực, người ta dung thiết diện gơng từ hình bậc thang Vì lí an tồn, toàn lõi thép nối đất với vỏ máy 2.5.2 Dây quấn: 21 Dây quấn phận dẫn điện mba làm nhiệm vụ: thu lượng vào truyền lượng Chúng thường làm Cu (đồng) Al (nhôm) Theo cách xếp dây quấn cao áp hạ áp chia làm hai loại: dây quấn đồng tâm dây quấn xen kẽ a Dây quấn đồng tâm: Tiết diện ngang vòng tròn đồng tâm Dây quấn HA (hạ áp) thường quấn phía gần trụ thép cịn dây quấn CA ( cao áp) quấn phía ngồi bọc lấy dây quấn HA Với dây quấn giảm bớt điều kiện cách điện dây quấn CA, dây quấn HA cách điện dây quấn CA trụ Những kiểu dây quấn đồng tâm bao gồm: Hình 2.8 Dây quấn hình trụ: a Dây quấn bẹt hai lớp; b Dây quấn trịn nhiều lớp α Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện dây lớn dùng dây bẹt thường quấn thành lớp (Hình 2.8a); Nếu tiết diện dây nhỏ dung dây trịn quấn thành nhiều lớp (Hình 2.8b) Dây quấn hình trụ dây trịn thường làm dây quấn CA, điện áp 35 KV dây quấn hình trụ bẹt chủ yếu làm dây quấn HA từ KV trở xuống β Dây quấn hình xoắn: Hình 2.9 Dây quấn hình xoắn Hình 2.10 Dây quấn hình xoắn ốc liên tục Gồm nhiều dây bẹt chập lại với quấn theo đường xoắn ốc, giửa vịng dây có rảnh hở (Hình 2.9) Kiểu thường dùng cho dây quấn HA mba dung lượng trung bình lớn γ Dây quấn xoắn ốc liên tục: Làm dây bẹt khác với dây quấn hình xoắn chổ, dây quấn quấn thành bánh dây phẳng cách rảnh hở (Hình 2.10) Bằng cách hoán vị đặc biệt quấn dây, bánh dây nối tiếp cách liên tục mà không cần mối hàn chúng nên gọi xoắn ốc liên tục Dây quấn chủ yếu dùng cuôn CA, điện áp 35 KV trở lên dụng lượng lớn 22 b Dây quấn xen kẽ: Các dây quấn CA HA xen kẽ dọc theo trụ thép (Hình2.11) Để cách điện dễ dàng, bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn HA Kiểu dây thường dùng mba kiểu bọc Vì chế tạo cách điện khó khăn nên mba kiểu trụ không dùng dây quấn xen kẽ 2.5.3 Vỏ máy: a Thùng mba: Làm thép, hình bầu dục Khi mba làm việc, Hình 2.11 Dây quấn xen kẽ phần lượng, bị tiêu hao, thoát dạng Dây quấn hạ áp nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn phận khác làm nhiệt độ chúng tăng lên Do mba Dây quấn cao áp mơi trường xung quanh có chênh lệch nhiệt độ Giá trị nhiệt độ vượt mức qui định làm giảm tuổi thọ hoạc gây cố cho mba Nếu mba vận hành với tải liên tục thời gian sử dụng từ (15 đến 20 năm) khơng bị cố làm lạnh cách ngâm thùng dầu Nhờ đối lưu dầu nhiệt từ phận bên truyền sang dầu qua vách thùng môi trường Hình 2.12 Thùng dầu kiểu ống Hình 2.13 Thùng dầu có tản nhiệt xung quanh Lớp dầu sát vách thùng nguội dần chuyển xuống phía lại tiếp tục làm nguội cách tuần hoàn phận bên máy Dầu làm nhịêm vụ tăng cường cách điện Tùy theo dung lượng máy biến áp mà hình dáng mà hình dáng kết cấu thùng dầu khác nhau.Loại thùng đơn giản thùng dầu phẳng thường dùng cho mba dung lượng từ 30 KVA trở xuống loại mba cỡ lớn trung bình dùng thùng dầu có ống (Hình 2.12) thùng có tản nhiệt (Hình 2.13) Những mba dung lượng 104 kVA người ta dùng tản nhiệt có thêm quạt gió để tăng cường làm lạnh (Hình 2.14) Bộ tản nhiệt hai hàng ống Các mba dùng trạm thủy điện, dầu Hình 2.14 có quạt gió riêng biệt bơm qua hệ thống ống nước để tăng cường làm lạnh 23 b Nắp thùng: Dùng để đậy thùng có đặt chi tiết máy quan trọng như: - Các sứ dây quấn HA CA: làm nhiệm vụ cách Hình 2.15 Sứ 35 kV chứa dầu điện dây dẫn với vỏ máy Tùy theo điện áp mba người ta có sứ cách điện thường có dầu Hình 2.15 vẽ sứ đầu 35 KV chứa dầu Điện áp cao kích thước trọng lượng sứ lớn Hình 2.16 1) Bình giãn dầu; 2) Ống bảo hiểm - Bình giãn dầu: thùng hình trụ thép đặt nắp nối với thùng ống dẫn dầu (Hình 2.16) Dầu thùng ln đầy trì mức định giãn nỡ tự do, ống mức dầu đặt bên Hình 2.17 Máy biến áp đầu pha cạnh bình giãn dầu dùng để theo dõi mức dầu - Ống bảo hiểm: làm thép hình trụ nghiêng đầu nối với nắp thùng, đầu bịt đỉa thủy tinh họăc màng nhơm mỏng (Hình 2.17) Nếu áp suất thùng tăng lên đột ngột đỉa thủy tinh vỡ, dầu theo ngồi bảo vệ mba Thép dẫn từ; Má sắt ép gông Dây quấn điện áp thấp (HA) Dây quấn cao áp (CA) Ống dẫn dây cao áp Ống dẫn dây hạ áp Bộ chuyển mạch để điều khiển điện áp dây quấn cao áp Bộ phận truyền động chuyển mạch; Sứ cao áp; 10 Sứ hạ áp 11 Thùng dầu kiểu ống; 12 Ống nhập dầu; 13 Quai để nâng ruột máy ra; 14 Mặt bích để nốI vớI bơm chân khơng; 15 Ống có màng bảo hiểm; 16 Rơle hơi; 17 Bình giãn dầu; 18 Giá đỡ 24 góc đáy thùng dầu; 19 Bulông dọc để bắt chặt má ép gông; 20 Bánh xe lăn; 21 Ống xả dầu CÂU HỎI : Máy biến áp ? Vai trị máy biến áp hệ thống điện lực ? Kết cấu máy biến áp ? Tác dụng phận máy biến áp ? Trên máy biến áp thường ghi lượng định mức nào? Ý nghĩa lượng định mức Ví dụ: Sđm biểu thị cơng suất gì, phía ? U2đm điện áp ứng với tình trạng máy biến áp Hãy tính dịng điện định mức máy biến áp ba pha biết số liệu sau đây: Sđm = 100 kVA, U1đm/U2đm = 6000/230 V Đáp số: I1đm = 9,62 A, I2đm = 251 A 2.6 Tổ nối dây mba: 2.6.1 Các kí hiệu đầu dây: Các đầu tận dây quấn mba, đầu gọi đầu đầu, đầu gọi đầu cuối - Đối với mba pha tuỳ ý chọn đầu đầu đầu cuối - Đối với mba pha, đầu đầu đầu cuối phải chọn cách thống nhất: giả sử dây quấn pha A chọn đầu đầu đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ (Hình 2.18 a) dây quấn pha B, C lại phải chọn thống (Hình3 c) Điều cần thiết pha dây quấn kí hiệu ngược điện áp lấy tính đối xứng (hình 2.40) Hình ápđầu khơng đối xứng lúc kí Hình 2.18 Cách qui ước các2.19 đầu Điện đầu cuối MBA pha hiệu ngược hay đấu ngược pha Các qui ước đầu đầu đầu cuối dây quấn máy biến áp pha: Các đầu tận Đầu đầu Đầu cuốI Đầu trung tính Dây quấn cao áp A B C X Y Z o Dây quấn hạ áp a b c x y z o Sơđồ kí hiệu dây quấn 2.6.2 Các kiểu đấu dây quấn: Dây quấn máy biến áp đấu theo kiểu sau: - Đấu hình (Y): thường đầu X, Y, Z nối lại với nhau, đầu lại A, B, C để tự (Hình 2.20a) 25 a) b) Hình 2.20 Đấu đấu khơng - Nếu đấu có dây trung tính gọi đấu khơng kí hiệu Y0 hay Yn (Hình 2.20b) Dây quấn đấu Y0 thơng dụng mba cung cấp cho tải hỗn hợp vừa dùng điện áp dây để chạy động cơ, vừa dùng điện áp pha chiếu sáng - Đấu tam giác (∆) đầu đầu pha nối với đầu cuối pha theo thứ tự AX- BY- CZ - A (Hình 2.21a) theo thứ tự AX – CZ – BY – A (hình 2.21b) Cách đấu ∆ dùng nhiều khơng cần điện áp pha a) b) Hình 2.21 Hai cách đấu tam giác dây quấn MBA - Đấu hình ∆ hở (đấu hình V): Thường dùng cho tổ máy biến áp pha sửa chữa hư hỏng máy Hình 2.22 Đấu tam giác hở dùng cho tổ MBA pha bị hỏng pha - Đấu theo kiểu zic-zắc (kí hiệu chữ Z):Lúc pha dây quấn gồm hai nửa cuộn dây trụ khác nối nối tiếp mắc ngược (Hình 2.23) Kiểu đấu dây dùng tốn nhiều đồng gặp mba dùng cho thịết bị chỉnh lưu mba đo lường để hiệu chỉnh sai số góc lệch pha 26 Hình 2.23 Đấu zic_zắc dây quấn mba Khi hai nửa dây quấn nối tiếp ngược Khi hai nửa dây quấn nối tiếp thuận 2.6.3 Tổ nối dây mba: Được hình thành phối hợp kiểu dây đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha sđđ, dây sơ cấp dây thứ cấp mba Góc lệch pha phụ thuộc vào yếu tố sau: - Chiều dây quấn - Cách kí hiệu đầu dây; - Kiểu đấu dây quấn sơ cấp thứ cấp Muốn xác định gọi tên tổ đấu dây ta phải chấp nhận giả thiết sau: - Các dây quấn chiều trụ thép - Chiều s.đ.đ dây quấn chạy từ đầu cuối đến đầu đầu Xét mba pha có dây quấn thứ cấp ax sơ cấp AX hình 2.24 Nếu có hai dây quấn quấn chiều trụ thép, kí hiệu đầu dây nhau: Hình 2.24 Tổ nối dây máy biến áp pha Ví dụ: A, a phía trên; X, x phía (H2.24a) s.đ.đ cảm ứng chúng có từ thơng biến thiên qua hồn tồn trùng pha (H2.24b): Khi đổi chiều dây quấn dây quấn, ví dụ dây quấn thứ cấp ax (Hình 2.24c) , đổi kí hiệu đầu dây, dây quấn thứ cấp ax (Hình 2.24e) s.đ.đ chúng hồn tồn ngược pha (Hình 2.24d g) Trường h ợp thứ nhất, góc lệch pha 27 s.đ.đ kể từ véctơ sđđ sơ cấp đến véctơ s.đ.đ thứ cấp theo chiều kim đồng hồ 360 (I/I-12) hay ( 0 ); hai trường hợp sau 180 (I/I-6) Ở mba pha cịn cách đấu dây quấn hình Y hay ∆ với thứ tự khác góc lệch pha s.đ.đ dây quấn sơ cấp thứ cấp 30 , 60 , …, 360 Thực tế người ta không dùng độ để góc lệnh pha mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị gọi tên tổ nối dây mba Kim dài đồng hồ sđđ dây sơ cấp đặt cố s.đ.đ dây thứ cấp đặt tương ứng pha chúng 30 , 60 …, 360 Hình 2.25 Phương pháp kí hiệu tổ nối dây theo phương pháp kim đồng hồ định số 12 Kim ngắn số 1, 2, …12 tuỳ theo góc lệch Ví dụ: a Tổ nối dây Y/Y: Nếu đổi chiều quấn dây hay đổi kí hiệu đầu dây dây quấn Y/Y-6 Y/Y-12 hoán vị thứ tự pha thứ cấp, ta có tổ nối dây chẳn 2, 4, 8, 10 b Tổ nối dây Y/ ∆: Thay đổi chiều quấn dây hay thay đổi kí hiệu đầu dây dây quấn dây Y/∆-5 (Y/D-5) Hoán vị pha thứ cấp ta có tổ nối dây lẻ 1, 3, 7, Y/∆ -11 28 Sản xuất nhiều mba có tổ nối dây khác bất tiện chế tạo sử dụng, thực tế sản xuất mba điện lực thuộc tổ nối dây sau: mba pha có tổ Ι/Ι-12; mba pha có tổ Y/ Y0 -12 (hay Y/ Yn -0), Y/ ∆-11 hay Y0 /∆-11 (hay Y/ Yn /-11) Phạm vi ứng dụng chúng bảng sau: Tổ nối dây Điện áp Y/ Y0 -12 CA (kV) ≤ 35 Y/∆-11 ≤ 35 Y/∆-11 Y0 /∆-11 ≥110 ≥ 6,3 HA (V) 230 400 525 >525 ≥3150 ≥3300 Dung lượng mba (kVA) ≤ 630 ≤ 250 ≤2500 ≤6300 ≥4000 ≥10000 2.7 Mạch từ máy biến áp 2.7.1 Các dạng mạch từ: a Máy biến áp pha: có hai loại kết cấu mạch từ: - Mạch từ kiểu lõi : Là MBA có dây quấn bọc trụ lõi thép - Mạch từ kiểu bọc: Là MBA có mạch từ phân nhánh hai bên “bọc” lấy phần dây quấn b Máy biến áp pha: Đối với máy biến áp ba pha, dựa vào khơng liên quan hay có liên quan mạch từ pha người ta chia ra: máy biến áp có hệ thống mạch từ riêng máy biến áp có hệ thống mạch từ chung Hệ thống mạch từ riêng hệ thống mạch từ từ thơng ba pha độc lập với trường hợp máy biến áp ba pha ghép từ máy biến áp pha gọi tắt tổ máy biến áp ba pha (hình 2-26) A a B b C c X Y Z Hình 2-26 Tổ máy biến áp ba pha Hệ thống mạch từ chung hệ thống mạch từ từ thơng ba pha có liên quan với máy biến áp ba pha kiểu trụ – để phân biệt với loại ta gọi máy biến áp ba pha ba trụ (hình 2-27 ) 29 Hình 2-27 Máy biến áp ba pha ba trụ Trên thực tế nay, máy biến áp ba pha ba trụ dùng phổ biến với cỡ dung lượng nhỏ trung bình loại hình dáng gọn, nhỏ, tốn nhiên liệu rẻ Còn loại tổ máy biến áp ba pha dùng cho máy biến áp cỡ lớn (dung lượng từ x 600 kVA trở lên), vận chuyển pha máy biến áp cách dễ dàng thuận lợi 2.7.2 Những tượng xuất từ hóa lõi thép máy biến áp: Khi từ hóa lõi thép máy biến áp, mạch từ bão hòa làm xuất tượng mà số trường hợp tượng ảnh hưởng đến tình trạng làm việc máy biến áp Chúng ta xét ảnh hưởng đáng kể máy biến áp làm việc không tải, nghĩa đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin, cịn dây quấn thứ cấp hở mạch a Máy biến áp pha: Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp sinh dịng điện khơng tải i0 chạy nó, dịng điện i0 sinh từ thông Φ chạy lõi thép Nếu điện áp đặt vào biến thiên theo thời gian: u = U m sin ωt ( 2-10 ) Bỏ qua điện áp rơi điện trở dây quấn, thì: u = −e = w dΦ dt ( 2-11 ) nghĩa từ thông sinh biến thiên hình sin theo thời gian: π  Φ = Φ m sin ωt −  2  ( 2-12 ) Trước tiên, không kể đến tổn hao lõi thép dịng điện khơng tải i túy dịng điện phản kháng dùng để từ hóa lõi thép i o = iox Do quan hệ Φ = f ( i0 ) quan hệ từ hóa B = f( H ) Theo sở lý thuyết mạch ta biết, tượng bão hịa lõi thép, Φ hình sin, i0 khơng hình sin mà có dạng nhọn đầu trùng pha với Φ , nghĩa dòng điện i0 ngồi thành phần sóng i01, cịn có thành phần sóng bậc cao: bậc i03, bậc i05, …, thành phần i03 lớn đáng kể cả, thành phần khác nhỏ, bỏ qua Ta xem thành phần bậc ba có tác dụng làm cho dịng điện từ hóa có dạng nhọn đầu Cũng từ lý luận ta thấy, mạch từ bão hịa i nhọn đầu, nghĩa thành phần i03 lớn 30 Hình 2-28 Bỏ qua ảnh hưởng từ trễ Khi có kể đến tổn hao lõi thép quan hệ Φ (t ) Φ ( i0 ) quan hệ trễ B( H ) Từ quan hệ Φ ( t ) Φ ( i0 ) ta vẽ đường biểu diễn quan hệ i0(t) hình 2-29 Hình 2-29 Ảnh hưởng từ trễ đến đường cong dòng điện Đường cong i0(t) cho thấy Φ hình sin i0 có dạng nhọn đầu vượt pha với Φ góc α Góc α lớn hay bé tùy theo mức độ chễ B H nhiều hay ít, nghĩa tổn hao từ trễ lõi thép nhiều hay Vì α gọi góc tổn hao từ trễ Hình (2-32) biểu diễn vectơ dịng điện I O từ thơng Φ m có kể đến tổn hao lõi thép Cần ý, dịng điện i khơng sin nên đồ thị vectơ vẽ gần với thành phần bậc i 0, phải thay i0 dịng điện hình sin đẳng trị có trị số hiệu dụng trị số hiệu dụng dòng điện i thực Ta thấy lúc dịng điện khơng tải i0 gồm hai thành phần: Thành phần phản kháng I ox dịng điện từ hóa lõi thép, tạo nên từ thông chiều với từ thông; thành phần tác dụng Ior, vng góc với thành phần trên, dòng điện gây nên tổn hao sắt từ lõi thép: I O = I or2 + I ox2 ( 2-13 ) Trên thực tế Ior < 10%Io, nghĩa góc thường bé, nên dịng điện I or thực khơng ảnh hưởng đến dịng điện từ hóa ta coi I ox ≈ I o 31 Hình 2-30 Dịng điện từ hóa với thành phần b Máy biến áp ba pha: Khi không tải xét pha riêng lẻ dịng điện bậc ba pha trùng pha thời gian, nghĩa thời điểm chiều dòng điện ba pha hướng từ đầu đến cuối dây quấn hướng ngược lại Song chúng có tồn hay khơng dạng sóng cịn phụ thuộc vào kết cấu mạch từ cách đấu dây quấn io 3A = I o 3m sin 3ω t , io 3B = I o 3m sin 3(ω t − 120o ) = I o 3m sin 3ω t , ( 2-14 ) io 3C = I o 3m sin 3(ω t − 240o ) = I o 3m sin 3ω t Trường hợp máy biến áp nối Y/Y: Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần dòng điện bậc ba khơng tồn tại, dịng điện từ hóa i o có dạng hình sin từ thơng sinh có dạng vạt đầu ( đường đậm nét hình 2-31a ) Hình 2-31 Đường biểu diễn từ thông a) s.đ.đ b) tổ mba ba pha nối Y/Y Như xem từ thơng tổng Φ gồm sóng Φ sóng điều hịa bậc cao Φ , Φ , … Vì thành phần điều hịa bậc cao nhỏ bỏ qua đồ thị hình 2-33a ta vẽ từ thông Φ Φ Đối với tổ máy biến áp ba pha, mạch từ ba pha riêng rẽ, từ thông Φ ba pha chiều thời điểm dễ dàng khép kín lõi thép từ thơng Φ ( hình 2-32a ) 32 Hình 2-32 Từ thơng điều hịa bậc ba a) Trong tổ máy biến áp ba pha; b) Trong máy biến áp ba pha năm trụ Do từ trở lõi thép bé, nên Φ có trị số lớn, đạt tới ( 15 ÷ 20)% Φ Kết dây quấn sơ cấp thứ cấp, ngòai sức điện động e từ thông Φ tạo chậm sau Φ góc 900, cịn có sức điện động bậc ba e3 lớn (có thể đạt đến trị số E = ( 45 – 60 )%E1 ) từ thông Φ tạo chậm sau Φ3 góc 900 Do sức điện động tổng pha e = e + e3 có dạng nhọn đầu hình (2-31b), nghĩa biên độ sức điện động pha tăng lên rõ rệt Sự tăng vọt sức điện động hoàn toàn không lợi nhiều trường hợp nguy hiểm, trọc thủng cách điện dây quấn, làm hư hỏng thiết bị đo lường trung tính nối đất dòng điện bậc ba gây ảnh hưởng đến đường dây thơng tin Bởi lý đó, thực tế người ta không dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ máy biến áp ba pha Cũng cần nói thêm rằng, dù sức điện động pha có trị số hình dáng biến đổi nhiều sức điện động dây ln ln hình sin, dây quấn nối Y sức điện động dây khơng có thành phần bậc Những tượng xuất máy biến áp ba pha năm trụ ( hình 2-34b ) tương tự vậy, kết luận áp dụng cho lọai biến áp Đối với máy biến áp ba pha ba trụ, thuộc hệ thống mạch từ chung nên tượng khác Từ thông Φ chiều ba trụ thép thời điểm, nên chúng khép mạch từ trụ qua trụ khác mà bị đẩy khép mạch từ gơng đến gơng qua khơng khí dầu mơi trường có từ trở lớn ( hình 2-33 ) Hình 2-33 Từ thơng điều hồ bậc ba máy biến áp ba pha ba trụ Vì Φ khơng lớn xem từ thơng mạch từ hình sin, nghĩa sức điện động pha thực tế hình sin Song cần ý từ thơng bậc đập mạch với tần số 3f qua vách thùng, bulông ghép… gây nên tổn hao phụ làm hiệu suất máy biến áp giảm xuống Do phương pháp đấu Y/Y máy 33 biến áp ba pha ba trụ áp dụng cho máy biến áp với dung lượng hạn chế từ 6300 kVA trở xuống Trường hợp máy biến áp pha nối ∆/Y ( hình 2-34 ): Dây quấn sơ cấp nối, nên io dịng điện khép kín tam giác đó, dịng điện từ hóa có thành phần bậc có dạng nhọn đầu Cũng tương tự máy biến áp pha xét trên, từ thông tổng sức điện động dây quấn sơ cấp thứ cấp có dạng hình sin Do khơng có tượng bất lợi trường hợp Hình 2-34 Dịng điện điều hịa bậc dây quấn nối ∆/Y khơng tải Trường hợp máy biến áp ba pha nối Y/∆ ( hình 2-35 ): Hình 2-35 Dịng điện điều hịa bậc dây quấn nối Y/∆ không tải Do dây quấn sơ cấp nới Y nên dòng điện từ hóa khơng có thành phần bậc 3, ta lại có kết luận trường hợp a, từ thơng có dạng vạt đầu, nghĩa thành phần từ thông bậc Φ 3Y Từ thông Φ 3Y cảm ứng dây quấn thứ cấp sức điện động bậc E 23 chậm sau Φ 3Y góc 900 ( hình 2-38 ) Đến lượt E 23 gây dòng điện bậc mạch vòng thứ cấp nối tam giác I 23 Vì điện kháng dây quấn lớn nên xem I 23 chậm so với E 23 góc gần 900 ( hình 2-38 ), rõ ràng I 23 sinh từ thông cấp Φ 3∆ ( coi gần trùng pha với I 23 ) gần , ngược pha với Φ 3Y Do từ thơng tổng bậc lõi thép Φ = Φ + Φ gần 3Y 3∆ bị triệt tiêu Ảnh hưởng từ thông bậc mạch từ không đáng kể, sức điện động qua gần hình sin Tóm lại máy biến áp làm việc không tải, cách đấu dây quấn ∆/Y hay Y/∆ đề tránh tác hại từ thông sức điện động điều hịa bậc 34 Hình - 36 Tác dụng dòng điện I 23 dây quấn đấu Y/∆ CÂU HỎI : Tổ nối dây máy biến áp ? Sự cần thiết phải xác định tổ nối dây ? Dịng điện từ hóa máy biến áp lớn hay bé, ? Nó phụ thuộc vào yếu tố nào? Các kết cấu mạch từ khác cách đấu dây quấn khác ảnh hưởng dòng điện điện áp lúc không tải máy biến áp ba pha ? Các lọai kết cấu mạch từ MBA pha pha? BÀI TẬP: Vẽ sơ đồ dây quấn ứng với tổ nối dây Y/Y-2, 4, 8, 10 sơ đồ dây quấn ứng với tổ nối dây Y/∆-1, 3, 7, Hãy xác định tổ nối dây máy biến áp hình sau : Đáp số: Bài tập câu có đáp số Bài tập 2: ∆ / Y – 9; ∆ / ∆ - 10; ∆ / ∆ - 4; Y / Y - 35 ... Y/ Y0 - 12 CA (kV) ≤ 35 Y/∆ -11 ≤ 35 Y/∆ -11 Y0 /∆ -11 ? ?11 0 ≥ 6,3 HA (V) 23 0 400 525 > 525 ≥ 315 0 ≥3300 Dung lượng mba (kVA) ≤ 630 ≤ 25 0 ? ?25 00 ≤6300 ≥4000 ? ?10 000 2. 7 Mạch từ máy biến áp 2. 7 .1 Các dạng... sản xuất mba điện lực thuộc tổ nối dây sau: mba pha có tổ Ι/Ι- 12 ; mba pha có tổ Y/ Y0 - 12 (hay Y/ Yn -0), Y/ ∆ -11 hay Y0 /∆ -11 (hay Y/ Yn / -11 ) Phạm vi ứng dụng chúng bảng sau: Tổ nối dây Điện... vòng dây sơ cấp thứ cấp mà cịn phụ thuộc cách nốI hình hay tam giác: + Khi nối ∆/Y: Up1 Ud1 w1 = = kd = Ud2 3.Up2 w + Khi nối ∆/∆: kd = Ud1 Up1 w = = Ud2 Up2 w kd = Ud1 = Ud2 kd = Ud1 = Ud2 +