Bài giảng Thiết kế điện công trình: Chương 1 trình bày các nội dung chính sau: Nguồn điện trong công trình, nguồn điện xoay chiều 1 pha, nguồn điện xoay chiều 3 pha, máy biến áp. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết của bài giảng.
Thiết Kế Điện Cơng Trình Bộ Xây Dựng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM BÀI GIẢNG Môn: THIẾT KẾ ĐIỆN CƠNG TRÌNH Thiết Kế Điện Cơng Trình LỜI NĨI ĐẦU Thiết Kế Điện Cơng Trình MỤC LỤC Lời nói đầu Trang Chương 1: Nguồn điện cơng trình Bài 1: Nguồn điện xoay chiều pha Bài 2: Nguồn điện xoay chiều pha Bài 3: Máy biến áp Bài tập Chương 2: Tính tốn phụ tải điện cơng trình Bài 1: Khái qt phụ tải phân loại Bài 2: Nhu cầu sử dụng điện phụ tải Bài 3: Phụ tải chiếu sáng Bài 4: Tính tốn chiếu sáng nhà (hộ gia đình, cơng trình cơng cộng, cơng trình cơng nghiệp) Bài tập Chương 3: Tính tốn tham số hệ thống điện Bài 1: Sơ đồ nguyên lý Bài 2: Kết cấu mạng điện cơng trình Bài Tính tốn, lựa chọn thành phần hệ thống điện Bài Lựa chọn tiết diện dây dẫn Bài Lựa chọn thiết bị đóng cắt bảo vệ mạch điện theo điều kiện phát nóng điều kiện ngắn mạch Bài tập Chương 4:Chống sét cho cơng trình Bài 1: Sét-ngun nhân, hậu Bài 2:u cầu chống sét cho cơng trình Bài 3: Cống sét đánh thẳng Bài 4: Chống sét lan truyền Bài 5: Phạm vi chống sét Bài 6: Tính tốn nối đát chống sét Chương 5: Bản vẽ Bài 1: Khái niệm điện cơng trình Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 2: Các ký hiệu, qui ước Bài 3: Bản vẽ điện cơng trình Bài 4: Lập kế hoạch thi cơng điện cơng trình Bài tập Thiết Kế Điện Cơng Trình Chương 1: Nguồn Điện Trong Cơng Trình Bài 1: ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA I Khái quát chung hệ thống điện: Hệ thống điện: tập hợp thiết bị điện kết nối với dây dẫn tạo thành mạng chuyển đổi lượng điện thành dạng lượng khác ngược lại Quá trình biến đổi lượng điện thể nhờ phân bố dịng điện, điện áp cơng suất thiết bị Các thiết bị điện mạch điện gọi nguồn điện tải tiêu thụ điện Nguồn điện: thiết bị điện dùng biến đổi dạng lượng khác (cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, quang năng, ) thành lượng điện cung cấp cho tải tiêu thụ Ví dụ: Pin, Pin mặt trời, ắc quy, Máy phát điện, Tải tiêu thụ(phụ tải) thiết bị điện dùng chuyển hóa lượng thành dạng lượng khác ( quang năng, năng, nhiệt năng,…) Ví dụ: Bóng đèn, quạt, động điện, Dây dẫn: thiết bị dùng kết nối nguồn điện tải tiêu thụ có tác dụng có tác dụng truyền tải điện từ nguồn tải Dây dẫn cấu tạo từ vật kim loại đồng, nhôm, kẽm… Hệ thống điện ln ln gồm có nguồn, dây dẫn truyền tải điện tải tiêu thụ điện Mạch điện: tập hợp thiết bị điện (nguồn, tải dây dẫn) nối với có Dây dẫn dòng điện chạy qua A MPĐ Đ/cơ Đèn a b c B Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều nút nhiều mạch vịng Nhánh: phận mạch điện có phần tử nối tiếp có dịng điện chạy qua Nút: chỗ gặp nhánh ( có từ nhánh trở lên) Mạch vịng: lối khép kín qua nhánh Ví dụ 1: Mạch điện ta xác định mạch điện gồm : nhánh (1,2,3); nút (A,B) mạch vịng (a,b,c) Thiết Kế Điện Cơng Trình Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ cho biết mạch điện sau có nhánh, nút, mạch vịng ? Mạch điện có: nhánh, nút, mạch vòng II Các khái niệm điện xoay chiều pha: Cường độ dịng điện xoay chiều: Giản đồ thời gian dòng điện xoay chiều: i Im t i -Im - Dòng điện xoay chiều hình sin dòng điện biến đổi cách chu kỳ theo quy luật hình sin với thời gian, biểu diễn hình vẽ Cường độ dòng điện tức thời : trị số dòng điện ứng với thời điểm t, phụ thuộc vào giá trị dòng điện cực đại Im góc pha (t + i ) biểu diễn nhö sau: i = I m Sin(t + i ) Trong đó: • Im • • • • : cường độ dòng điện cực đại [A] : vận tốc góc [rad/s] = 3.14 : số Tần số f chu kỳ của dòng điện giêy, đơn vị [Hz] Chu kỳ T khoảng thời gian ngắn để dòng điện lặp lại trị số chiều biến thiên, = 2f T= [s] Trong chu kỳ dòng điện xoay chiều đổi chiều lần f Thiết Kế Điện Cơng Trình • - i : gọi góc pha ban đầu dòng điện Cường độ dòng điện hiệu dụng : trị số hiệu dụng dòng điện đại lượng quan trọng mạch điện xoay chiều, nói đến trị số dòng điện ampe tức giá trị hiệu dụng dòng điện đó, thông số dòng điện ghi nhãn thiết bị điện trị hiệu dụng Công thức tính trị hiệu dụng dòng điện nhö sau: I= Im [A] 2 Hiệu điện xoay chiều: Giản đồ thời gian hiệu điện xoay chiều: u Um t u -Um - Hiệu điện tức thời : u = U m Sin(t + u ) Trong đó: • Um : hiệu điện cực đại [V] • u : gọi góc pha ban đầu hiệu điện - Hiệu điện hiệu dụng : U = Um [V] Góc lệch pha dịng điện điện áp: Điện áp dòng điện biến thiên tần số, song phụ thuộc vào tính chất mạch điện, góc lệch pha chúng không trùng nhau, chúng có lệch pha ký hiệu , công thức tính góc lệch pha nhö sau: = u −i Thiết Kế Điện Cơng Trình điện áp vượt trước dịng điện Khi: điện áp chậm sau dòng điện = điện áp trùng pha dòng điện = điện áp ngược pha với dòng điện u,i u,i u u i i t t 0 u,i u,i u u i i t t = =0 Góc lệch pha điện áp dòng điện III Các dạng mạch điện xoay chiều hình sin: Mạch trở R: iR R uR - Dòng điện chạy qua R là: i R = i = I m Sint u R = U m Sint Điện áp hai đầu điện trở là: U m = I m R Hiệu điện cực đại: U R = I R Hiệu điện hiệu dụng: Hoặc: UR = Um Thiết Kế Điện Cơng Trình - Công suất tức thời điện trở: p R (t ) = u R i = U m I m sin t ( = U R I - cos t - ) Coâng suất tác dụng: PR = = 1 p R (t ).dt T0 ( ) 1 U R I − cos t dt T0 = U R I = R.I I U Như hiệu điện hai đầu điện trở pha với dòng điện chạy qua điện trở Đồ thị vectơ dòng điện điện áp mạch trở hình vẽ: Ví dụ: Một bàn ủi điện có điện trở R = 48,4, điện áp cấp cho bàn ủi điện điện áp xoay chiều có U = 220V Tính trị số dòng điện hiệu dụng I công suất điện mà bàn ủi tiêu thụ Vẽ đồ thị vectơ dòng điện i điện áp u Lời giải: Trị số hiệu dụng dòng điện: I = U 220 = = ,54 A R 48 ,4 Công suất điện mà bàn ủi tiêu thụ là: P = R I = 48 ,4.4 ,54 = 1000W Do bàn ủi điện thiết bị điện coi trở nên góc lệch pha dòng điện qua điện áp cung cấp cho Do đồ thị vectơ vẽ sau: Ibàn ủi Ubàn ủi Thiết Kế Điện Cơng Trình Mạch điện cảm L: iL L uL - Dòng điện chạy qua cuộn dây là: i L = i = I m Sint Điện áp hai đầu cuộn dây là: u L = L di dt = = - Hiệu điện cực đại: Hiệu điện hiệu dụng: Công suất tức thời điện cảm: d (I m sin t ) dt L.I m sin t + 2 L = Z L I m sin t + 2 = U m sin t + 2 U m = I m Z L U L = I Z L p L (t ) = u L i = U m I m sin t sin t + 2 = U L I.sin2t - Công suất tác dụng: PL = = Trong : 1 p L (t ).dt T0 1 U L I sin 2t dt T0 = + ZL tổng trở cuộn dây, Z L = L , đơn vị L điện cảm cuộn dây, đơn vị Henry, ký hiệu H + vận tốc góc, đơn vị Rad/s 10 Thiết Kế Điện Cơng Trình b Cơng thức: - Id = 3I p - Ud = U p - Các công thức lại giống trường hợp nối hình Giản đồ vectơ: III Công suất mạch xoay chiều pha: Công suất mạch điện pha không đối xứng:(Za ≠ Zb ≠ Zc) P = PA + PB + PC [W]/[kW] Q = Q A + Q B + QC [VAR]/[kVAR] S = S A + S B + S C [VA]/[kVA] Công suất mạch điện pha đối xứng:(Za = Zb = Zc) P = 3.PA = 3.PB = 3.PC [W]/[kW] Q = 3.Q A = 3.Q B = 3.Q C [VAR]/[kVAR] S = 3.S A = 3.S B = 3.S C [VA]/[kVA] Ví dụ 1: Cho động xoay chiều pha gồm có cuộn dây giống hoàn toàn, cuộn dây có điện trở R = 6 cảm kháng ZL = 8, động nối hình sao, lưới điện cấp cho động lưới pha sợi có Ud = 220V Tính Ip, Id, cos, P , Q , S? Lời giải: 27 Thiết Kế Điện Cơng Trình - Up = Ud = 220 3 127 (V ) R + Z L2 = + = 10 ( ) - Zp = - Id = I p = - cos = - P = 3.U p I p cos = 3.127.12 ,7.0 ,6 = 2903 ,22(W ) - Up Rp Zp Zp = = 127 = 12 ,7 ( A) 10 = ,6 sin = − o ,6 = ,8 10 Q = 3.U p I p sin = 3.127.12 ,7.0 ,8 = 3870 ,96 (VAR ) S = 3.U p I p = 3.127.12 ,7 = 4838 ,7 (VA) Ví dụ 2: Cho mạch điện pha có dây trung tính 380V/220V cung cấp điện cho 90 bóng đèn sợi đốt, số hiệu định mức bóng đènm =220V, Pđm = 60W Số bóng đèn chia cho pha.Tính: a)Ia, Ib, Ic, P tất bóng đèn bật sáng b)Ia, Ib, Ic, P pha A có 10 bóng đèn bật sáng, pha B có 20 bóng đèn bật sáng , pha C điện Lời giải: a) Tất bóng đèn bật sáng( pha đối xứng) Pa = Pb = Pc = 30(bóng) * 60(W) = 1800(W) Vì tải đèn sợi đốt nên cosφ = Ia = Ib = Ic = 8,18(A) b) Khi pha C cắt điện nên Ic = Pha A có 10 bóng sáng: Pa = 10(boùng) * 60(W) = 600 (W) Ia =2,73(A) Pha B có 20 bóng sáng : Pb = 20(bóng) * 60(W) = 1200(W) Ib = 5,45(A) Vậy công suất pha : P = Pa + Pb + Pc = 600 + 1200 + = 1800(W) Ví dụ 3: Cho mạch điện pha, nguồn điện nối hình sao, tải nối hình tam giác Điện áp pha nguồn Upn = 2kV, dòng điện pha nguồn Ipn = 20A a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch pha trên, ghi rõ đại lượng sơ đồ b) Tính dòng điện pha điện áp pha tải Ipt Upt Lời giải: 28 Thiết Kế Điện Cơng Trình I d = I pn = 20 ( A) I pt = Id = 20 3 = 11 ,54 ( A) U pt = U d = U pn = 2000 = 3464 ,1(V ) Ví dụ 4: Cho mạch điện pha, tải nối sao, nguồn nối tam giác Nguồn tải đối xứng Dòng điện pha tải Ipt = 50A, điện áp pha tải Upt = 220V a) Hãy vẽ sơ đồ nối dây mạch pha trên, ghi rõ đại lượng sơ đồ b) Tính dòng điện pha điện áp pha nguồn Ipn Upn Lời giải: I d = I pt = 50 ( A) U pn = U d = U pt = 220 = 380 (V ) I pn = Id = 50 = 28 ,86 ( A) Ví dụ 5: Một động điện pha có công suất định mức Pđm = 14kW, hiệu suất định mức đm = 0,89, hệ số công suất định mức cosđm = 0,88 Động nối sao, lưới điện cung cấp cho động có Ud = 380V Tính điện áp đặt lên dây quấn động Tính dòng điện dây dòng điện pha động Lời giải: 29 Thiết Kế Điện Cơng Trình Up = Ud = 380 = 220 (V ) Pđm công suất đầu trục động cơ, công suất điện mà động tiêu thụ là: Pdien = Mặc khác: Pdm dm = 14 = 15 ,73(kW ) ,89 Pdien = 3.U p I p cos => Id = I p = Pdien 15 ,73.10 = = 27 ,08 ( A) 3.U p cos 3.220.0 ,88 Ví dụ 6: Một mạch điện pha đối xứng Ud = 380V cung cấp điện cho tải đối xứng Tải tiêu thụ P1 = 6kW, Q1 = 4kVAR Tải tiêu thụ P2 = 8kW, Q2 = 2kVAR a) Tính dòng điện dây tải b) Tính dòng điện dây Id nguồn cung cấp cho tải Lời giải: Sơ mạch sau: Điện áp pha: Up = Ud = 380 = 220 (V ) 30 Thiết Kế Điện Cơng Trình Công suất biểu kiến tải 1: S = P12 + Q 12 = + = ,21(kVA) Công suất biểu kiến tải 2: S = P22 + Q 22 = + 2 = ,24 (kVA) Dòng điện dây tải 1: I1 = S1 ,21.10 = = 10 ,92 ( A) 3.U p 3.220 I2 = S2 ,24.10 = = 12 ,48 ( A) 3.U p 3.220 Dòng điện dây tải 2: Công suất tác dụng nguồn cung cấp cho tải là: P = P1 + P2 = + = 14 (kW ) Công suất phản kháng nguồn cung cấp cho tải là: Q = Q + Q = + = (kVAR ) Coâng suất biểu kiến nguồn cung cấp cho tải laø: S = P + Q = 14 + = 15 ,23(kVA) Dòng điện dây nguồn cung cấp cho tải là: Id = S 15 ,23.10 = = 23 ,07 ( A) 3.U p 3.220 Ví dụ 6: Một tải pha có điện trở pha Rp = 20, điện kháng pha Xp = 15, nối tam giác, đấu vào mạng điện có Ud = 220V Tính dòng điện pha Ip , dòng điện dây Id , công suất tải tiêu thụ vẽ đồ thị vectơ điện áp dây dòng điện pha tải Lời giải: U p = U d = 220 (V ) Tổng trở pha tải: Zp = R 2p + X 2p = 20 + 15 = 25 ( ) 31 Thiết Kế Điện Công Trình Dòng điện pha tải: Ip = Dòng điện dây tải: Up Zp 220 = ,8( A) 25 = I d = I p = ,8 = 15 ,24 ( A) Hệ số công suất tải: cos = Rp Zp = 20 = ,8 25 => = 36 ,87 sin = ,6 Công suất tải tiêu thụ: P = 3.U p I p cos = 3.220.8 ,8.0 ,8 = 4646 ,4 (W ) Q = 3.U p I p sin = 3.220.8 ,8.0 ,6 = 3484 ,8(VAR ) S = 3.U p I p = 3.220.8 ,8 = 5808 (VA) Ví dụ 7: Một tải pha gồm cuộn dây đấu vào mạng điện pha có điện áp dây 380V Cuộn dây thiết kế cho làm việc với điện áp định mức 220V có điện trở R = 2, điện kháng ZL = 8 a) Xác định cách nối cuộn dây thành tải pha b) Tính công suất P, Q, cos tải Lời giải: a) THợp 1: Các cuộn dây nối hình đấu vào mạng điện, nối hình điện áp pha đặt lên cuộn dây là: Up = Ud = 380 = 220 (V ) Như điện áp pha với điện áp định mức cuộn dây THợp 2: Nếu tải nối tam giác điện áp pha đặt lên Cuộn dây trường hợp là: U p = U d = 380 (V ) Như điện áp pha lớn điện áp định mức cuộn dây, điều làm cho cuộn dây bị áp bị hư hỏng b) Tổng trở pha tải: Z p = R + Z L2 = 2 + = ,24 ( ) Hệ số công suất tải: 32 Thiết Kế Điện Cơng Trình cos = R = = ,24 Z p ,24 => sin = ,97 Dòng điện dây pha tải: Id = I p = Up Zp = 220 = 26 ,69( A) ,24 Công suất tiêu thụ tải: P = 3.U p I p cos = 3.220.26 ,69.0 ,24 = 4227 ,69(W ) Q = 3.U p I p sin = 3.220.26 ,69.0 ,97 = 17086 ,93(VAR ) S = 3.U p I p = 3.220.26 ,69 = 17615 ,4 (VA) Câu hỏi ơn tập: Một nguồn điện điện pha nối có điện áp pha Upn = 120V cung cấp điện cho tải nối có dây trung tính Tải có điện trở pha Rp = 180 Tính Ud , Id , Ip , I0, P mạch pha Một nguồn điện pha đối xứng đấu cung cấp điện cho tải pha đối xứng nối tam giác Biết dòng điện pha nguồn Ipn = 17,32A, điện trở pha tải Rp = 38 Tính điện áp pha nguồn công suất P nguồn cung cấp cho tải pha Một tải pha đối xứng nối tam giác, biết Rp = 15, Xp = 6, đấu vào mạng điện pha Up = 380V Tính Ip , Id , P, Q tải Một động điện pha đấu sao, đấu vào mạng pha Ud = 380V, biết dòng điện dây Id = 26,81A, hệ số công suất cos = 0,85 Tính dòng điện pha động cơ, công suất điện động tiêu thụ Một động không đồng có số liệu định mức sau: công suất định mức Pđm = 14kW, hiệu suất đm = 0,88, hệ số công suất cosđm = 0,89, thông số ghi nhãn: Y/ - 380V/220V Người ta đấu động vào mạng 220V/127V a) Xác định cách đấu dây động b) Tính công suất điện động tiêu thụ định mức c) Tính dòng điện dây Id dòng điện pha Ip động Một động điện đấu hình sao, làm việc với mạng điện có Ud = 380V, động tiêu thụ công suất điện 20kW, cos = 0,885 Tính công suất phản kháng động tiêu thụ, dòng điện dây Id dòng điện pha động 33 Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 3: MÁY BIẾN ÁP I Khái niệm chung MBA 1.Định nghóa MBA thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác, với tần số không thay đổi - Đầu vào MBA nối với nguồn điện gọi sơ cấp, đại lượng thông số sơ cấp ký hiệu có ghi số “1” - Đầu MBA nối với tải gọi thứ cấp, đại lượng thông số thứ cấp ký hiệu có ghi số “2” Nếu điện áp thứ cấp lớn điện áp sơ cấp MBA máy tăng áp, ngược lại gọi máy giảm áp MBA thường ký hiệu sau: Lõi thép ~U2 ~U1 W1 W2 Một số hình dạng MBA: 34 Thiết Kế Điện Cơng Trình 2.Vai trò MBA Hộ Máy tiêu thụ Đường phát điện dây tải Máy biến áp tăng áp Máy biến áp giảm áp Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Cùng công suất truyền tải đường dây, điện áp tăng cao dòng điện chạy đường dây giảm xuống, làm tiết diện dây nhỏ đi, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tổn hao lượng đường dây giảm xuống Do vậy, để truyền tải điện xa cần phải tăng điện áp lên cao, thường 35kV, 110kV, 220kV 500kV Tuy nhiên máy phát điện phát mức điện áp cao vậy, thường từ 3kV đến 21kV Do cần phải có thiết bị tăng điện áp đầu đường dây truyền tải Mặt khác, hộ tiêu thụ thường yêu cầu mức điện áp thấp, từ 0,4kV đến 6kV, cuối đường dây truyền tải phải có thiết bị giảm điện áp Các thiết bị tăng giảm điện áp gọi máy biến áp Trong thực tế, từ đầu đường dây đến cuối đường dây truyền tải thường phải qua nhiều lần tăng điện áp, tức phải trải qua nhiều trạm tăng áp nhằm giảm tối thiểu tổn hao đường dây Như công dụng MBA truyền tải điện xa chuyển hóa lượng từ dạng sang dạng khác Ngoài MBA sử dụng lò nung, hàn điện, làm nguồn cho thiết bị điện, điện tử, đo lường… II Cấu tạo nguyên lý làm việc MBA 1.Cấu tạo 35 Thiết Kế Điện Cơng Trình MBA gồm có: - Lõi thép từ : ghép thành khối nhiều thép kỹ thuật điện mỏng có bề dày từ 0,3 đến 0,5mm, thép có phủ lớp cách điện mỏng nhằm hạn chế dòng điện phucô - Dây quấn : dây quấn nhận điện áp đầu vào gọi dây quấn sơ cấp, dây quấn nối với phụ tải gọi dây quấn thứ cấp Dây quấn thường đồng, bề mặt dây có phủ lớp cách điện mỏng Ngoài có số phận phụ khác vỏ, đế, trụ sứ,… 2.Nguyên lý làm việc Cuộn dây sơ cấp có w1 vòng, cuộn dây thứ cấp có w2 vòng Khi đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp có dòng điện i1 chạy bên Từ thông sinh bên cuộn dây sơ cấp dẫn chạy bên lõi thép từ móc vòng với cuộn dây thứ cấp Từ thông móc vòng với hai cuộn dây sơ thứ cấp làm cảm ứng sức điện động e1 e2 Dây quấn thứ cấp có sức điện động e2 sinh dòng điện i2 đưa phụ tải với điện áp u2 gọi từ thông Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông biến thiên làm cảm ứng dây quấn sơ cấp W1 sức điện động cảm ứng là: e = −W d dt Và dây quấn thứ cấp: e = −W d dt Trong W1, W2 số vòng dây dây quấn sơ cấp thứ cấp − Khi MBA không tải, thứ cấp MBA hở mạch I2 = 0, từ thông dòng sơ cấp sinh − Khi MBA có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải Z2, tác dụng sức điện động e2 có dòng điện thứ cấp i2 cung cấp cho tải Khi từ thông i1 i2 sinh 36 Thiết Kế Điện Cơng Trình Điện áp u1 biến thiên hình sin nên từ thông biến thiên theo hình sin: = max sin t d dt d ( max sin t ) = − W1 dt e = −W = ,44.W max f sin( t − => Tương tự: e = E sin( t − 2 ) ) e = E sin( t − ) Trong đó: Tỷ số: E = ,44 f W max E = ,44 f W max E W k= = E W2 trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp thứ cấp gọi tỷ số MBA Nếu bỏ qua từ thông tản, điện trở dây quấn, xem gần đúng: U1 E1 ,U E2 k= E U W1 E U W2 Đối với máy tăng áp : U U W W1 Đối với máy giảm áp: U U W1 W Nếu bỏ qua toån hao MBA: U I U I => U1 I2 = =k U I1 3.Các đại lượng định mức Các đại lượng định mức MBA qui định điều kiện kỹ thuật máy nhà máy chế tạo qui định thường ghi nhãn MBA Có đại lượng sau: - Dung lượng hay công suất định mức: công suất toàn phần (hay biểu kiến) đưa dây quấn thứ cấp MBA Ký hiệu: Sđm Đơn vị tính: [kVA] [VA] - Điện áp dây sơ cấp định mức: điện áp dây quấn sơ cấp Ký hiệu: U1đm [kV]/[V] 37 Thiết Kế Điện Cơng Trình - Điện áp dây thứ cấp định mức: điện áp dây quấn thứ cấp MBA không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Ký hiệu: U2đm [kVA]/[V] Dòng điện dây định mức sơ cấp thứ cấp: dòng điện dây dây quấn sơ thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức Ký hiệu: I1đm [A]/[kA] I2đm [A]/[kA] S dm S ; I 2dm = dm U 1dm U dm S dm S dm = ; I dm = 3U 1dm 3U dm Đối với MBA pha: I 1dm = Đối với MBA pha: I 1dm Tần số định mức: ký hiệu fđm [Hz] Thường MBA điện lực có tần số công nghiệp 50Hz 4.Các loại MBA - MBA chuyên dùng: dùng cho lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn điện,… MBA tự ngẫu: dùng để biến đổi điện áp vô cấp với phạm vi điều chỉnh không lớn, dùng khởi động cho động điện xoay chiều MBA thí nghiệm: dùng để thí nghiệm điện áp cao MBA đo lường: dùng để giảm điện áp dòng điện cực lớn xuống giá trị phù hợp với thiết bị đo lường điện thông thường Máy biến dòng điện dùng đo lường: Trong hầu hết thiết bị đo lường điều khiển dòng điện qui chuẩn 5A nên máy biến dòng điện sử dụng lónh vực thường có dòng điện ngõ cuộn thứ cấp 5A Cuộn thứ cấp máy biến dòng thường nối với thiết bị đo ampe kế, watt kế thiết bị tự động khác Có lưu ý sử dụng máy biến dòng để cung cấp cho nhiều thiết bị phải mắt nối tiếp thiết bị với 38 Thiết Kế Điện Cơng Trình 5.Các tình trạng làm việc a.Tình trạng ngắn mạch Là tình trạng hai đầu cuộn dây thứ cấp nối chung đặt điện áp xoay chiều U1 vào hai đầu cuộn sơ cấp Lúc mạch phía thứ cấp mạch kín, tổng trở phụ tải 0, điện trở cuộn dây thứ cấp không đáng kể theo định luật Ohm thì: I2 = U2 , có nghóa dòng điện chạy mạch thứ cấp cực lớn làm cho nhiệt lượng R2 sinh cực lớn ( Q = I Rt ) làm cháy MBA b.Tình trạng không tải Là tình trạng để hở hai đầu cuộn dây thứ cấp đặt điện áp xoay chiều U1 vào hai đầu cuộn sơ cấp Lúc toàn công suất phát hai đầu cuộn dây thứ cấp không tiêu thụ hết phụ tải chuyển hóa thành nhiệt làm nóng lõi thép, lâu ngày làm hư cách điện bên máy dẫn đến cháy MBA c.Tình trạng có tải Non tải: tình trạng phía thứ cấp có gắn phụ tải đặt điện áp xoay chiều U1 vào hai đầu cuộn sơ cấp Tuy nhiên phụ tải tiêu thụ có giá trị công suất nhỏ nhiều so với công suất phát MBA Lượng công suất dư thừa không tiêu thụ phụ tải chuyển hóa thành nhiệt làm nóng lõi thép, lâu ngày làm hư cách điện bên máy dẫn đến cháy MBA Quá tải: tình trạng phía thứ cấp có gắn phụ tải đặt điện áp xoay chiều U1 vào hai đầu cuộn sơ cấp Tuy nhiên phụ tải tiêu thụ có giá trị công suất lớn nhiều so với công suất phát MBA Công suất phát từ máy không đủ cung cấp cho phụ tải, lúc dòng điện chạy mạch thứ cấp lớn làm cho nhiệt lượng sinh lớn làm cháy MBA 39 Thiết Kế Điện Cơng Trình Đủ tải: tình trạng phía thứ cấp có gắn phụ tải đặt điện áp xoay chiều U1 vào hai đầu cuộn sơ cấp Giá trị công suất phụ tải tiêu thụ tương đương với giá trị công suất phát MBA Như công suất phát vừa đủ cung cấp cho phụ tải tiêu thụ Đây tình trạng làm việc tốt MBA III MBA pha 1.Cấu tạo Lõi thép MBA pha gồm có trụ, trụ có quấn cuộn dây sơ cấp thứ cấp Các cuộn dây sơ cấp thứ cấp nối dạng hình dạng hình tam giác Các đầu vào cuộn sơ cấp ký hiệu AX, BY, CZ Các đầu cuộn sơ cấp ký hiệu ax, by, cz - Dây quấn sơ cấp thứ cấp nối Y - Sơ cấp nối , thứ cấp nối Y: ký hiệu /Y Sơ cấp nối Y, thứ cấp nối Y, có dây trung tính: ký hiệu Y/YN 2.Nguyên lý làm việc Khi cho điện áp xoay chiều UAX vào hai đầu dây sơ cấp AX, bên cuộn AX có dòng điện xoay chiều IAX chạy bên Dòng điện sinh từ thông biến thiên dẫn chạy bên lõi thép từ móc vòng qua cuộn dây thứ cấp ax, làm cảm ứng cuộn dây ax sức điện động xoay chiều, sức điện động sinh điện áp Uax xoay chiều hai đầu dây ax 3.Sơ đồ nối dây 40 Thiết Kế Điện Cơng Trình Sơ đồ nối Y/Y: U d = U p1 U d = 3.U p U p Ud1 = Ud => U p = W1 W2 Lưới điện cung cấp A Sơ đồ nối Y/: B * U d = U p1 U d = U p * X Y Z x y z U p1 Ud W = = * Ud U p2 W 2a => C * * * b c Phuï tải tiêu thụ Lưới điện cung cấp Sơ đồ nối /Y: U d = U p1 U d = 3.U p => A * B * C * X Y Z x y z U p1 U a * bd *= c * = Ud U p Phụ tải tiêu thụ Sơ đồ nối /: => W1 W Lưới điện cung caáp A * B * C * X Y Z y z U d = U p x U d = U p a * U d U p W1 = = U d U p2 W2 b * c * Phụ tải tiêu thụ 41 ... 10 .10 = 10 00VAR Công suất biểu kiến taûi: S = P + Q = 10 00 + 10 00 = 14 14VA Hệ số công suất: P = U I cos S = U I => P = S cos 21 Thiết Kế Điện Cơng Trình => cos = P 10 00 = = ,707 S 14 14... ) 30 Thiết Kế Điện Cơng Trình Công suất biểu kiến tải 1: S = P12 + Q 12 = + = , 21( kVA) Công suất biểu kiến tải 2: S = P22 + Q 22 = + 2 = ,24 (kVA) Dòng điện dây tải 1: I1 = S1 , 21. 10 = = 10 ,92... : 1? ?? pC (t ).dt T0 1? ?? U C I sin 2t dt T0 + ZC tổng trở cuộn dây, Z C = = , đơn vị C + C điện dung tụ điện, đơn vị Fara, ký hiệu F 1F = 10 6F; 1F = 10 9nF; 1F = 10 12pF; 12 Thiết Kế Điện