Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 6 - Nguyễn Kim Đính

Chương 6 - Máy biến áp. Chương này cung cấp những kiến thức như: Khái niệm chung về máy biến áp, cấu tạo của máy biến áp, máy biến áp lý tưởng, các mạch tương đương và phương trình của máy biến áp thực tế, chế độ không tải của máy biến áp, chế độ ngắn mạch của máy biến áp, chế độ có tải của máy biến áp.

Chương Máy Biến Áp (MBA) 6.1 Khái niệm chung Sơ đồ mạch (H 6.1)  MBA Mạch Hai Cửa  Cửa Vào Sơ Cấp (SC) (đấu với Nguồn Sin)  Cửa Ra Thứ Cấp H 6.1 (TC) (đấu với Tải T) Các Thông Số Chế Độ Đònh Mức (ĐM)  U1đm  Áp SCĐM ;  I 1đm  S đm  Dòng SCĐM ; U đm  Áp TCĐM I2 đm  Dòng TCĐM  U1đm I1đm  U đm I2 đm  CSBKĐM 6.2 Cấu Tạo Của MBA (H 6.2) Lỏi Thép tiết diện S để dẫn từ thông  Dây Quấn Sơ Cấp (DQSC) có N1 vòng Dây Quấn Thư Cấp H 6.2 6.3 MBA Lý Tưởng (DQTC) có N2 vòng Các Tính Chất Của MBALT a DQ Không ĐT, Không ĐK: R1= R2 =X1 =X2 = b Lỏi thép Không Từ Trở, Không TH: R = 0, Pt = 2 Các Phương Trình Của MBA Lý Tưởng a Sđđ cảm ứng U1  E1  4, 44 fN1 m  4, 44 fN1 Bm S (6.1) U  E2  4, 44 fN2 m  4, 44 fN2 Bm S (6.2) b Tỷ Số Biến Áp U1 E1 N1 k   U2 E2 N2 (6.3) c Tyû Số Biến Dòng ! S1  S2  U1 I1  U I2  I1 U2   I2 I1 k (6.4) 6.4 Các Mạch Tương Đương (MTĐ) Phương Trình MBA (thực tế) MTĐ DQSC (H 6.3)  R1, X1, Z1 = R1+ jX1 ĐT, ĐK Tản, TTSC  U1 , E1 , I1 , vaø f laø H 6.3 Áp,Sđđ,Dòng Tần Số SC ! Sụt Áp DQSC ĐT, ĐK Tản, TTSC là: U1 R  R1I1 , U1 X  jX1I1 , U1  Z1I1 ! U1  E1  Z1I1 (6.5) (6.6) MTĐ DQTC (H 6.4) R , X , v a ø Z  R  jX la ø Ñ T , Ñ K T a ûn v a ø T T T C E , U , I v a ø f la ø S ñ ñ , A Ù p , D o øn g , v a ø T a n S o T C H 6.4 ! ! Sụt Áp DQTC ĐT, ĐK Tản, vaø TTTC laø: U R  R2I2 , U X  jX 2I2 , U  Z2I2 (6.7) E2  U  Z2I2 (6.8) MTĐ Của Lỏi Thép (LT) (H 6.6b) a Trong LT có tượng  THLT Pt  Từ thông sin  b Trong Chế Độ Không Tải (KT) (H 6.5), Dòng SCKT Io H 6.5 gồm thành phần (H 6.6a)  Thành Phần THLT IC (cùng pha với E1) tạo Pt  Thành Phần Từ Hóa Im( chậm pha 90o so với E1) tạo   MTĐ LT (H 6.6b) a) b) H 6.6  RC = ÑTTHLT  GC = ÑDTHLT  Xm = ĐK từ hóa  Bm = ĐN từ hóa E1 IC   GC E1 RC Im (6.9) E1    jBm E1 (6.10) jX m I  IC  I m (6.11) Phương Trình Dòng Điện (H 6.2) a Đối với MBA Lý Tưởng, Tải yêu cầu Dòng I2 Dòng I1 cần có I'2  I2 /k ! (6.12) I'2 gọi Dòng TC Quy Về SC (TCQVSC) b Đối với MBA Thực Tế, Chế Độ KT (I2 = 0) Dòng I1 cần có Dòng SCKT (6.11) c Theo Nguyên Lý Xếp Chồng, MBA thực tế, Tải yêu cầu Dòng I2 I1  I'2  I o (6.13) MTĐ MBA (H 6.7) H 6.7 MTĐQVSC MBA (6.8) (H 6.7) U’2 = kU2 I’2 = I2/k Z’2 = k2Z2 Z’T = k2ZT H 6.8 MTĐ Gần Đúng QVSC cuûa MBA (6.9)  Rn  R1  R2 , X n  X1  X 2 , vaø Zn  Rn  jX n H 6.9 ĐTNM, ĐKNM, TTNM QVSC MBA ! Ưu điểm MTĐ H 6.9 gồm mạch đấu//: Dòng Ic, Im, I’2 độc lập với ! I'2  U1 Zn  Z'T (6.14) 10 Đồ Thò Vectơ Từ MTĐQVSC MBA (H 6.10) ! Biết ( U2, I2), Vẽ Đồ Thò Vectơ để tìm (U1, I1) H 6.10 11 Ta vẽ B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8   U 2  kU vaø I   I2 /k    U  R  R2 I  vaø U  X  jX 2 I 2     E1  U 2  U 2 R  U  X    I C  GC E1 vaø I m   jBm E1    I  I C  I m    I1  I 2  I    U R  R1 I vaø U X  jX1I1     U  E1  U R  U X 12 6.5 Chế Độ KT MBA Sơ đồ MTĐ (H 6.11) a) b) H 6.11 c) U1  Yo U1  H 6.11b  I o  ( R1  jX1 )  ( RC //jX m ) (6.15)  H 6.11c  I o  I c  I m  (Gc  jBm )U1 (6.16) ! THLT  THKT Pt  P (6.17) 13 Thí Nghiệm KT (TNKT) MBA a Sơ Đồ: H 6.11a, có gắn 2V, 1A, 1W b Tiến Hành: Cấp U1đm cho SC đo U1đm, U20, I0, P0  Tỷ Số Biến Áp:  Dòng KT%:  THLT:  HSCSKT: k  U1ñm /U20 (6.18) I0 %  ( I0/I1ñm )  100 (6.19) Pt  P0  R1 I02  P0 (6.20) cos j0  P0/U1dm I0 (6.21) Rc  U12ñm /P0 ; Gc  1/R c (6.22) I0 Y0  ; Bm  Y02  Gc2 ; X m  U1ñm Bm (6.23)  ĐT ĐDTHLT:  ĐK ĐN từ hóa: 14 6.6 Chế Độ Ngắn Mạch (NM) MBA Sơ đồ MTĐ (H 6.12) a)  H 6.12b  H 6.12 b) U1  ( Rn  jX n )I n  ZnI n (6.24)  Doøng NM >> Dòng ĐM: I1n >>I1đm; I2n>>I2đm 2 ! THNM  TH đồng Pn  Pđn  R1 I1n  R2 I2n  Rn In (6.25) 15 Thí Nghiệm Ngắn Mạch (TNNM) MBA a Sơ Đồ: H 6.12a, có gắn Bộ Điều Áp, 1V, 2A, 1W b Tiến Hành: Cấp U1n cho SC cho I1n = I1đm I2đm; đo U1n, I1đm, I2đm, Pn   Áp NM%  TH Đồng ĐM  HSCSNM I2n= U n %  (U1n /U1ñm )  100 (6.26) Pññm  Rn I12ñm  Pn (6.27) cos jn  Pn /U1n I1đm (6.28)  TT, ĐT, ÑKNM U1n Pn Zn  ; Rn  ; X n  I1ñm I1ñm Zn2  Rn2 (6.29) ! Thông thường: R1  R2  Rn /2; X1  X 2  X n /2 (6.30) 16 6.7 Cheá Độ Có Tải MBA Sơ Đồ ( H 6.13a) MTĐ (H 6.7, 6.8 6.9 b) c) a) H 6.13 ! TẢI xác đònh TGTT (H 6.13b) TGCS (H6.13c) Hệ Số Tải (HST) kt  I2 I2 ñm  I1 I1ñm S2  Sñm (6.31) 17 CS, TH, Và HS MBA (H 6.13a)  P1 = CS Điện Vào  Pđ1 = TH Đồng SC (TH Điện SC)  Pt = THLT (TH Từ)  Pđt = P1– Pđ1 – Pt = CS ĐIỆN TỪ (CS Vào TC)  Pđ2 = TH Đồng TC (TH Điện TC)  P2 = Pđt – P2 = CS Điện Ra  Pth = P1 – P2 = TH Toång ! P2 HS  h %   100 P1 (6.32) 18 Biểu Thức Các Loại CS tính từ MTĐ H 6.7 6.8  P1 = Re (U1I1 )  U1 I1 cos j1 với cos j1 = cos j = HSCS cuûa MBA  Pñ1 = R1 I12  Pt = Rc Ic2  = Gc E12   (6.34) (6.35) Pñt = ( R2  RT ) I22 = ( R2  RT ) I2 = Re(E2I2 )  GcU12 (6.33) Pñ = R2 I22 = R2 I22 = Re(E1I2 ) (6.36) (6.37) P2 = RT I22 = RT I2 = Re( U I*2 ) = Re( U 2 I2*) = U2 I2 cos j2 = U 2 I2 cos j2 (6.38) 19 Biểu Thức Gần Đúng CS, TH HS MBA ! Giả sử U1=U1đm U2 = U2đm (6.39)  P2 = ktSđmcosj2  Pt = P0 = CS Điện Vào đo TNKT  Pñ = Pñ1 + Pñ2 = kt2 Pññm = kt2 Pn (6.40) (6.41)  Pññm = Pn = CS Điện Vào đo TNNM h kt Sđm cos j2 kt Sđm cos j2  P0  ! h đạt cực đại kt  kt2 Pn (6.42) P0/Pn (6.43) 20 ... MBA Sơ Đồ ( H 6. 13a) MTĐ (H 6. 7, 6. 8 6. 9 b) c) a) H 6. 13 ! TẢI xác đònh TGTT (H 6. 13b) TGCS (H6.13c) Hệ Số Tải (HST) kt  I2 I2 đm  I1 I1đm S2  Sđm (6. 31) 17 CS, TH, Và HS MBA (H 6. 13a)  P1... LT (H 6. 6b) a) b) H 6. 6  RC = ÑTTHLT  GC = ĐDTHLT  Xm = ĐK từ hóa  Bm = ĐN từ hóa E1 IC   GC E1 RC Im (6. 9) E1    jBm E1 (6. 10) jX m I  IC  I m (6. 11) Phương Trình Dòng Điện (H 6. 2)... R  U X 12 6. 5 Chế Độ KT MBA Sơ đồ MTĐ (H 6. 11) a) b) H 6. 11 c) U1  Yo U1  H 6. 11b  I o  ( R1  jX1 )  ( RC //jX m ) (6. 15)  H 6. 11c  I o  I c  I m  (Gc  jBm )U1 (6. 16) ! THLT  THKT