BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN: MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 2.3

Tính: - điện áp dịng điện thứ cấp - dịng điện sơ cấp - tổng trở vào - cơng suất tác dụng, công suất phản kháng công suất biểu kiến tải Tỉ số biến đổi điện áp máy biến áp: U 240 a   U 7200 30 Do cuộn sơ cấp có điện áp 220V nên điện áp U1 thứ cấp: U2   220�30  6600V a Dòng điện thứ cấp: & U 6600 o & I2    45.83 �  46  o Zt 144�46 Dòng điện sơ cấp: & I o o & I   45.83� 46 �30  1375� 46 A a Tổng trở vào: o 144 � 46 o Z�  k Z   0.16 � 46  v t 900 Công suất tải: P  U tI tcos  6600�45.83�cos46o  210118.87W Q  U tI tsin  6600�45.83�sin46o  217584.46VAr S  U tI t  6600�45.83  302478VA Máy biến áp thực • Từ thơng máy biến áp thực có thành phần:  từ thông hỗ cảm I&1  từ thông tản cuộn sơ cấp  từ thông tản cuộn & U F&1  t1  t2 m I& F&2 & Zt U thứ • Từ cấpthơng của cuộn dây: &S   &m   &t1 &T   &m   &t2   • Như       nên điện áp thứ cấp m S m T nhỏ điện áp thứ cấp máy biến áp lý tưởng • Điện áp rơi tạo từ thơng tản tỉ lệ với dịng điện • Từ tải thơng tản làm giảm điện áp máy biến áp hạn chế dịng điện ngắn mạch §8 CÁC PHƯƠNG TRÌNH VÀ MẠCH ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG Điện kháng máy biến áp • Để tính tốn điện áp rơi máy với phụ tải khác ta cần tính đến ảnh hưởng từ trường tản • Điện áp rơi từ trường tản biểu diễn điện kháng gọi điện kháng tản Các phương trình máy biến áp • S.đ.đ cuộn dây: ES  4.44fN 1 S  4.44fN 1 m  4.44fN 1 t1  E1  Et1 ET  4.44fN 2 T  4.44fN 2 m  4.44fN 2 t2  E2  Et2 • Theo định luật  & m I& I Kirhoff 2:  1 & & U U Z t &  E&  I&R 2 U S 1 F&1 F&2 &  I&R  E& U 2 T • Viết lại phương trình ta có: &  E&  I&R  E&  E&  I&R U S 1 t1 1 &  I&R  E&  E& U 2 2 t2 I&  I&  I&  I& m Fe 1tai • Từ phương trình ta có mạch điện: I&1 R & U X I&m I&o I&1t I&2 R I&Fe E&1 E&2 X Zt • Mạch điện gồm máy biến áp lý tưởng có dây quấn nối nối tiếp với thành phần bên để bao gồm tổn hao, điện áp rơi dòng điện kích thích máy biến áp • Từ thơng tản thể điện thực kháng tản X1 X2: N 1I  t1  �t1 N 2I  t2  �t2 • Khi từ thơng biến thiên hình sin ta có: e  2fN  max cos 2ft  Emcos 2ft  • Như vậy: �N 1I 1max � �N 12 � Et1max  2fN � I 1max � 2f � � � �t1 � ��t1 � �N 2I 2max � �N 22 � Et2max  2fN � I 2max � 2f � � � �t2 � ��t2 � �N 22 � Et1  2f � I2 � ��t2 � �N � Et1  2f � I1 � ��t2 � • Điện cảm cuộn dây: 2 N L � • Do đó: Et1  2fL t1I Et2  2fL t2I • S.đ.đ vượt trước từ thơng góc /2 nên vượt trước dịng điện góc /2 Vì vậy: E&t2  jI&2X E&t1  jI&1X1 • Phương trình điện áp sơ cấp thứ cấp: &  E&  jI&X  I&R  E&  I&(R  jX )  E&  I&Z U 1 1 1 1 1 1 &  E&  jI&X  I&R  E&  I&(R  jX )  E&  I&Z U 2 2 2 2 2 2 &  I&Z U 2 t Mạch điện tương đương • Từ phương trình ta có mạch điện tương đương: I&1 R & U I&1t X Xm I&m I&o RFe & E & I Fe Tổng trở tương đương a Tổng trở tương đương I&2 E&2 R X 2 Zt • Để đơn giản cho tính tốn, máy biến áp thực thay tổng trở tương đương Tổng trở vào máy biến áp lý tưởng: & E2 Z� (2.47 v  a & I2 ) • Áp dụng định luật Ohm cho mạch điện tương đương: & E I&2  R  jX  Zt E&2  R  jX  Zt & I2 • Thay (2.49) vào (2.47): (2.48 ) (2.49 ) 2 2 Z�  a (R  jX  Z )  a R  ja X  a Zt v 2 t 2 � � � Z� v  R  jX  Z t Z� t & & & & &�� � U�  aU  aI Z  a � aI �  I 2 t 2Z t a • Ta có mạch điện thay máy biến áp sau:& R I1 & U X Xm I&m I&1t  I&2 a a2R2 a2X2 I&o RFe Z� v I&Fe • Ta đẩy nhánh từ hóa phía trước: Z1t = a2Zt Ztd1 I&1 & Xm U I&m I&o R X 1 RFe I&Fe a2R2 a2X2 I&1t  I&2 a Z� v Z1t = a2Zt • Khi máy biến áp làm việc với tải định mức hay gần định I& mức & nên sai số không ? I 1t o • Nếu bỏ qua lớn nhánh từ hóa, tổng trở tương đương máy biến áp với thông số quy đổi sơ cấp là: Ztd1  R1  a R  j(X 1 a X 2)  R td1  jX td1 2 • Mạch tương đương máy biến áp bỏ qua nhánh từ hóa với thơng số quy đổi thứ cấp là: I&1t  I&2 a R1/a2 X1/a2 & U Ztd2 R2 X2 I&2 E&1 E&2 Z1t = a2Zt • Tổng trở tương đương là: Ztd2  R1 a  R  j(X a  X 2)  R td1  jX td1 2 b Phía cao áp phía hạ áp • Nhiều trường hợp ta dùng phía CA phía HA thay cho phía sơ cấp phía thứ cấp • Mạch điện tương đương quy đổi phía CA máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp: ZtdCA & U I&CA  I&HA a I&CA RtdCA XtdCA ZvCA Z1tCA = a2ZtHA • Mạch điện tương đương thường dùng để xác định tổng trở vào tổ hợp máy biến áp – tải • Mạch điện tương đương quy đổi phía HA máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp: I&CA  I&HA a Z� & U vCA E&CA ZtdHA ZtdCA  a2 RtdHA E&HA ZtdHA XtdHA I&HA ZtHA • Mạch điện tương đương thường dùng để xác định điện áp không tải độ thay đổi điện áp • Mạch điện tương đương quy đổi phía HA máy biến áp làm nhiệm vụ tăng điện áp: ZtdHA I&HA RtdHA & U ZtdHA ZvHA ZtdCA  a2 XtdHA Z1tHA = ZtCA/a2 I&HA  aI&CA • Mạch điện tương đương thường dùng để xác định tổng trở vào tổ hợp máy biến áp – tải • Mạch điện tương đương quy đổi phía CA máy biến áp làm nhiệm vụ tăng điện áp: ZtdCA XtdCA RtdCA I&HA  aI&CA � Z & U vHA E&HA E&CA I&CA ZtCA • Mạch điện tương đương thường dùng để xác định điện áp khơng tải độ thay đổi điện Ví dụ: Một MBA 100kVA, 50Hz, 7200/480V có thơng số RCA = 3.06, XCA = 6.05, XmCA = 178091, RFeCA = 18.695, XHA = 0.0027, RHA = 0.014 Máy biến áp cung cấp dòng điện định mức điện áp 480V, cos = 0.75 chậm sau Tính RtđCA, XtđCA, tổng trở vào có tải khơng tải thành phần tải dòng điện cao áp Theo đề ra, máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp Dòng điện phía HA: I HA S 100�103    208.3A U HA 480 Do cos = 0.75 nên  = 41.41o chọn góc pha điện áp ban đầu 0o thì: I&HA  208.3� 41.41o A Tổng trở tải phía HA: & U 480 o ZtHA  &   2.3 � 41.41  o I 208.3� 41.41 HA Tỉ số biến đổi điện áp k: 7200 a  15 480 Điện trở tương đương quy đổi phía CA: R tdCA  R CA  a2R HA  3.06  152 �0.014  6.21 Điện kháng tương đương quy đổi phía CA: X tdCA  X CA  a XHA  6.05 15 �0.027  12.125 2 Tổng trở tải quy đổi phía CA: ZtCA  a2ZtHA  152 �2.3�41.41o  517.5�41.41o  Tổng trở vào có tải: ZvCA  ZtdCA  ZtCA  (6.21 j12.125)  517.5�41.41 o  6.21 j12.125 388.12  j342.3  530.2�41.95  Tổng trở vào không tải: o Zv  1  R Fe jX m  1  18.694 j178091  18.694 ...     nên điện áp thứ cấp m S m T nhỏ điện áp thứ cấp máy biến áp lý tưởng • Điện áp rơi tạo từ thơng tản tỉ lệ với dịng điện • Từ tải thông tản làm giảm điện áp máy biến áp hạn chế dịng điện... kháng máy biến áp • Để tính tốn điện áp rơi máy với phụ tải khác ta cần tính đến ảnh hưởng từ trường tản • Điện áp rơi từ trường tản biểu diễn điện kháng gọi điện kháng tản Các phương trình máy biến. .. I&2 E&2 R X 2 Zt • Để đơn giản cho tính tốn, máy biến áp thực thay tổng trở tương đương Tổng trở vào máy biến áp lý tưởng: & E2 Z� (2.47 v  a & I2 ) • Áp dụng định luật Ohm cho mạch điện tương