KỸ THUẬT ĐIỆN chương 6 MÁY BIẾN ÁP

KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG VI MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP  Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ dùng biến đổi điện áp dòng xoay chiều (tăng giảm) không làm thay đổi tần số  Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện  Ngoài nhiền chức khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng  Trong chương này, ta nghiên cứu cụ thể số loại máy biến áp thông dụng CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP I Cấu tạo máy biến áp 1.1 Lõi thép - Lõi thép máy biến áp chế tạo vật liệu có độ dẫn từ cao dùng để dẫn từ thông máy - Vật liệu chế tạo lõi thép thép kỹ thuật điện (còn gọi tôn silic) - Để giảm tổn hao dòng điện xoáy lõi (dòng Fuco), người ta không làm thành khối liền mà dùng thép có chiều dày từ 0,3mm - 0,5mm, có phủ cách điện ghép - Hình dạng khác hình chữ nhật, hình xuyến CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Lõi thép EI Lõi thép hình xuyến Lõi thép UI CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Lõi thép dạng cuộn Lõi thép chia làm hai phần: - Trụ từ: nơi để đặt dây quấn, - Gông từ: phần khép kín mạch từ trụ Trụ từ gông từ tạo thành mạch từ khép kín CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP 1.2 Dây quấn Dây quấn máy biến áp thường chế tạo dây đồng (hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, tròn, phía có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ Giữa vòng dây, dây quấn cách điện với cách điện với lõi thép Máy biến áp thường có nhiều dây quấn Dây quấn nhận điện áp vào → sơ cấp Dây quấn đưa điện áp → thứ cấp CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp: Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp ký hiệu có ghi số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất vào P1 Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp ký hiệu có ghi số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng điện thứ cấp I2, công suất đưa P2 Thường máy biến áp có cuộn sơ cấp, có hay nhiều cuộn thứ cấp Lúc ký hiệu ghi thêm số cuộn Ví dụ W21, W22; U21, ;I21, I22 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Khi dây quấn đặt trụ: Dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ từ Dây quấn cao áp đặt lồng Làm giảm vật liệu cách điện CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP 1.3 Các phần phụ khác Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh dây quấn lõi thép máy biến áp cầ thải môi trường xung quanh nhằm tránh tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy - Làm mát khô: Làm mát không khí, có loại không cưỡng cưỡng - Làm mát ướt: Đặt lõi thép dây quấn thùng chứa dầu máy biến áp hệ thống tản nhiệt (đối với máy công suất lớn) Ngoài ra, có sứ xuyên để đấu dây quấn ngoài, có phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle để bảo vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Các lượng định mức Thông số định mức: - Dung lượng định mức Sđm (VA, kVA, MVA) công suất toàn phần mà máy cung cấp - Điện áp sơ cấp thứ cấp định mức: U1đm, U2đm (V, kV) - Dòng điện sơ cấp thứ cấp định mức: I1đm, I2đm, (A, kA) - Ngoài biển máy ghi tần số định mức fđm, số pha, dòng điện không tải phần trăm, i0%, điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, tổ nối dây CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Từ biểu thức trị số hiệu dụng sđđ sơ cấp, thứ cấp (bỏ qua tổn hao tổng trở dây quấn): U1đm E1 w1   4,44.f  m 4,44.f  m 126,8.103 w1   102502 4 4,44.50.55,72.10 U 2đm E2 w2   4,44.f  m 4,44.f  m 11.103 w2   8892 4 4,44.50.55,72.10 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Bài số 6.3 Máy biến áp pha Sđm = 100kVA, U1đm= 2400 V; U2đm = 240 V; R1 =0,2 ; X1 = 0,45 ; R2 = m; X2 = 4,5 m a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn b) Tính Pn, P0 biết cost = 0,8, kt = 1,  = 0,982 Bài giải: a) Dòng điện định mức, thông số ngắn mạch Sđm 100.103 I1đm    41,67A U1đm 2400 Sđm 100.103 I 2đm    416,7A U 2đm 240 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Hệ số biến áp U1đm 2400 k   10 U 2đm 240 Điện trở, điện kháng ngắn mạch R n  R1  R '2  R1  k R R n  0,2  102.2.103  0,4 X n  X1  X'2  X1  k X X n  0,45  102.4,5.103  0,9 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP b) Tổn hao ngắn mạch không tải Pn  I12đmR n  41,67 2.0,4  649,6 Từ biểu thức hiệu suất máy biến áp k tSđm cos  t  k tSđm cos  t  P0  k 2t Pn 1  P0  k t Sđm cos  t   1  k t Pn     P0  1.100.10 0,8  1  649,6  816  0,982  CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Bài số 6.5 Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha có sơ đồ đấu dây hình A UAB UAB Uab B a Y/Y - 12 Uab b CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP A UAB UAB B Uab a Uab b Δ/Δ - 12 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP A UAB UAB Uab B a Uab b Y/Δ - 11 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Bài số 6.6 Một máy biến áp ba pha Sđm = 160 kVA; U1đm = 15 kV; U2đm = 400 V; P0 = 460 W; Pn = 2350 W; Un% = 4%; đấu Y/Y - 12 Biết R1  R’2, X1  X’2 a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2 b) Tính  kt = 0,75, cost = 0,8 c) Tính U2%, U2 kt = 1, cost = 0,8 (t >0) CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Bài giải: a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2 - Dòng điện định mức: Sđm 160.103 I1đm    6,16A 3U1đm 3.15.10 Sđm 160.103 I 2đm    231A 3U 2đm 3.400 - Điện trở ngắn mạch Rn  Pnp I12đmp Pn 2350    20,64() 3.I1đm 3.6,16 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP - Tổng trở ngắn mạch Zn  U np I1đmp U n % U1đm 4.15.103    56,24() 3.100.I1đm 3.100.6,16 - Điện kháng ngắn mạch X n  Z2n  R 2n  56,242  20,642  52,32() - Hệ số công suất ngắn mạch Pn 2350 cos  n    0,37 3U n I1đm 3.600.6,16 - Hệ số biến áp pha kp  U1đm.p U 2đm.p U1đm 15.103    37,5 U 2đm 400 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP - Điện trở, điện kháng sơ cấp Rn R1  R   10,32() Xn ' X1  X   26,16() ' - Điện trở, điện kháng thứ cấp ' 3 R2  R2  10 , 32  , 34 10 () kp 37,5 ' 3 X2  X2  26 , 16  18 , 10 () kp 37,5 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP b) Tính  kt = 0,75, cost = 0,8 k tSđm cos  t  k tSđm cos  t  P0  k 2t Pn 0,75.160.10 0,8   0,98 0,75.160.10 0,8  460  0,75 2350 c) Tính U2%, U2 kt = 1, cost = 0,8 (t >0) Điện áp ngắn mạch tác dụng phản kháng U n %R  U n % cos n  4.0,37  1,32 U n %X  U n % sin n   0,37  3,72 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Độ lệch điện áp phần trăm ΔU2% U 2%  k t U n %R cos t  U n %X sin t  U 2%  1,32.0,8  3,72.0,6  3,29 Độ lệch điện áp ΔU2 U 2% U 2đm 3,29.400 U    13,16 100 100 CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP ... w1   k U2 E2 w CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Tỷ số điện áp vào (sơ cấp) điện áp (thứ cấp) tỷ số vòng dây tương ứng k > : máy biến áp hạ áp k < : máy biến áp tăng áp Bỏ qua tổn hao máy, coi gần U1I1... phần trăm, i0%, điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, tổ nối dây CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP II Nguyên lý làm việc máy biến áp Để nghiên cứu nguyên lý làm việc máy biến áp ta xét máy biến áp pha hai dây... dây, dây quấn cách điện với cách điện với lõi thép Máy biến áp thường có nhiều dây quấn Dây quấn nhận điện áp vào → sơ cấp Dây quấn đưa điện áp → thứ cấp CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP Ký hiệu dây quấn