BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN: MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 2.2

§6 MÁY BIẾN ÁP KHÔNG TẢI Máy biến áp khơng tải: Khi khơng tải, phía thứ cấp để hở mạch Dịng điện đưa vào dịng khơng tải(dịng điện kích thích) Io dùng để tạo từ thơng bù với tổn hao từ trễ dịng điện • Dịng điện khơng tải Io = (1 ÷ 6)%Iđm xốy • Dịng điện khơng tải Io gồm có hai thành phần:  Thành phần từ hóa để tạo từ thông hỗ cảm Thành Φm phần lõi thép cung cấp lượng bù với tổn hao lõi thép 38 I&o & U I&Fe Xm & U I&m E&1 RFe I&Fe I&o I&m • Từ mơ hình mạch ta có: & & U U I&m = I&Fe = jX m R Fe I&o = I&m + I&FE • Khi khơng tải, s.t.đ máy & & & N I = N I + N I là: o Fe m • Thành N 1I&Fe không tạo từ thông hỗ cảm phần chạy lõi thép Nó dùng để bù với tổn hao dịng điện xốy từ trễ Nếu khơng có tổn hao, thành phần khơng có • Thành N 1I&m s.t.đ từ hóa, dùng để tạo phần từTừ thông bằng: thông lõi thép N 1I&m Φm = ℜ loi • Áp dụng định luật Kirhoff cho cuộn sơ cấp ta & − E& U có: & & & S U = ES + I 1R1  I&1 = R1 Ví dụ: Một máy biến áp 480/240V, 50kVA, 50Hz có dịng điện kích thích 2.5%Iđm góc pha 78.8o Tính Io, IFe, Im tổn hao lõi thép máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp Dòng điện định mức máy: S 50× 103 I dm = = = 104.17A U1 480 Dịng điện kích thích Io máy: I o = 0.025× I dm = 0.025× 104.17A = 26.04A Thành phần dòng điện IFe máy: I Fe = I o × cos78.8 = 26.04× 0.1942 = 5.06A o Thành phần dịng điện từ hóa Im máy: I m = I o sin78.8o = 26.04× 0.981 = 25.54A Tổn hao công suất lõi thép máy: PFe = U 1I Fe = 480× 5.06 = 2428.8W 39 Những tượng xuất từ hoá lõi thép MBA a Mba pha • Sơ cấp đặt vào Φ io u1 e1 e2 điện áp: u2 u1 = U1msinωt • Thứ cấp hở mạch • io dịng dây quấn sơ cấp • Φ từ thơng lõi thép, dịng i o sinh Φ = Φ msin(ωt - π/2) có dạng: 38 • Ta xác định dạng dịng điện từ hóa io(t) từ quan hệ Φ(io) Φ(t) Φ Φ, io t io • Từ hình vẽ ta thấy:  Từ thơng hình sin, io(t) có dạng nhọn đầu  io = f(t) vượt trước Φ = f(t) góc α  Góc α nhỏ hay lớn phụ thuộc vào mức độ trễ B = f(H), nghĩa phụ thuộc đường cong từ trễ, α góc tổn hao từ trễ • Dịng điện khơng tải io phân tích thành thành phần điều hòa: i o (t) = i o1(t) + i o3(t) +L • Trong thành phần điều hịa bậc cao thành phần bậc lớn • Như nói thành phần bậc làm cho io(t) không sin 40 b Máy biến áp pha: Dòng điện bậc pha tồn hay khơng phụ thuộc cách nối • MBA nối Y/Y: Dòng điện bậc pha: dây mba i o3A = I o3m sin3ωt i o3B = I o3m sin3(ωt − 120o ) = o3m sin3ωt i o3C = I o3m sin3(ωt − 240o ) = o3m sin3ωt  Dịng điện bậc khơng tồn pha nên coi dịng điện kích thích hình sin từ thơng có dạng đầu 41 Φ Φ, io Φ(t ) t io io(t)  Từ thơng phân tích thành thành phần điều hịa ngồi thành phần thành phần bậc lớn  Tổ máy biến áp có mạch từ riêng nên Φ khép mạch lõi thép lớn, s.đ.đ e3 lớn (45% - 61%)e1f làm  Hại: Hỏng cách điện dây sđđ pha tăng quấn, Hư TB đo lường Φ1 Φ3 Φ e e3 e Nhiễu đường dây thông tin Không cho phép tổ MBA pha Trong MBA có mạch từ chung: nối Y/Y  Từ thông bậc phải qua vách thùng dầu nên trị số nhỏ coi nó42là hình sin  S.đ.đ bậc nhỏ nên coi sđđ cảm ứng có dạng sin Từ thơng bậc gây nhiễu đường dây thông tin  Từ thông bậc ba mba làm nhiễu đường dây thông tin Từ thông bậc mba ba pha ba trụ nối Y/Y Chỉ cho phép mba có S < 560 kVA nối 44 Y/Y • MBA nối ∆ /Y I&o3 A I&o3 b B I&o3 C a c  Dây quấn sơ cấp nối ∆ nên dòng io3 khép kín tam giác  Như io có dạng nhọn đầu mba pha  Từ thơng có dạng sin nên s.đ.đ có dạng hình sin  Khơng có tượng bất lợi 45 • MBA nối Y/∆  Sơ cấp đấu Y nên dịng điện bậc ba, từ thơng đầu có thành phần bậc B I&23 b I&23 A C a I&23  Từ thông Φ cảm ứng N2 s.đ.đ e23  S.đ.đ e23 tạo nên dòng điện i23 46  Dịng điện i23 có chiều cho từ thơng sinh chống lại từ thông tạo s.đ.đ e23  Kết từ thơng tổng bậc nhỏ, nên coi từ thơng máy sin  Khơng có tượng bất lợi mba nối Y/∆  Khi cần nối MBA theo kiểu Y/Y muốn tránh tượng bất lợi, ta đặt thêm máy cuộn dây nối ∆ §7 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI • Khi có tải, theo luật Lenz, s.đ.đ cảm ứng cuộn dây thứ cấp có hướng chống lại từ thơng sinh • S.đ.đ dịng điện thứ cấp tạo s.t.đ ngược chiều s.t.đ u1 sơ cấp • Từ thơng lõi thép: N 1i − N 2i Φm = Rµ Φm i i1 ut e1 e2 F1 F2 • Từ thơng giảm làm s.đ.đ giảm Do i tăng theo (2.21) • Thành phần dịng điện bổ I&1t gọi sung tải dịng điện sơ cấp thành phần • S.t.đ tạo I1t cộng với s.t.đ thành phần từ hóa làm từ thơng tăng N 1i + N 1i 1t − N 2i Φm = Rµ & & N I = N I • Dịng điện sơ cấp tăng 1t 2 để cho E1 Φ m giá trị chúng khơng tải • Khi có tải: I&1 = I&Fe + I&m + I&1t N & 1& & I 1t = I2 = I2 N1 k • Khi tải giảm, dịng I2 giảm nên I1 giảm theo §7 MBA LÝ TƯỞNG, MBA THỰC Máy biến áp lý tưởng:  Khơng có từ thơng tản  Khơng có tổn hao lõi thép Φm I&  µFe = ∞ I&1  Điện trở U & Z′v dây quấn zero N E1 U a= = = N E2 U E&1 E&2 Zt & U t & E& U Z′v = &1 = &1 = zv∠ϕ1 I1 I1 • Các s.đ.đ sơ cấp thứ cấp từ thông tạo nên chúng pha: E&1 E1∠α E1 U ′2 E = aE = E = = = = a  E& E ∠α E U 2 2 43 • Do khơng có tổn hao nên: ∗ ∗ && && EI =E I 1 2 • Như vậy: & ∗ 1∗ E ∗ I&1 = &2 I&2 = I&2 E1 a  1& & & I = I = I ′2 a • Tổng trở vào máy biến áp lý tưởng: & aE&2 E2 ′ Zv = & = a & = a Zt I2 a I2 Ví dụ: Một máy biến áp lý tưởng 7200/240V, 50Hz làm nhiệm vụ tăng áp có dây quấn thứ cấp nối với tải 144∠46oΩ Điện áp sơ cấp 220V  ... trở vào máy biến áp lý tưởng: & aE&2 E2 ′ Zv = & = a & = a Zt I2 a I2 Ví dụ: Một máy biến áp lý tưởng 7200/240V, 50Hz làm nhiệm vụ tăng áp có dây quấn thứ cấp nối với tải 144∠46oΩ Điện áp sơ cấp... 78.8o Tính Io, IFe, Im tổn hao lõi thép máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp Dòng điện định mức máy: S 50× 103 I dm = = = 104.17A U1 480 Dịng điện kích thích Io máy: I o = 0.025× I dm = 0.025× 104.17A... nhỏ, nên coi từ thơng máy sin  Khơng có tượng bất lợi mba nối Y/∆  Khi cần nối MBA theo kiểu Y/Y muốn tránh tượng bất lợi, ta đặt thêm máy cuộn dây nối ∆ §7 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI •