BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN: MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 3: VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP  Giản đồ lượng  Độ thay đổi điện áp máy biến áp  Các phương pháp điều chỉnh điện áp máy biến áp  Hiệu suất máy biến áp  Máy biến áp làm việc song song §1 GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG • Khi truyền lượng từ phía sơ cấp sang phía thứ cấp, máy có tổn hao lượng I&1 R & U I&1t X Xm I&m I&o RFe & E & I Fe I&2 R X 2 E&2 • Cơng suất tác dụng đưa vào phía sơ cấp: P1  U 1I 1cos1 • Tổn hao dây quấn sơ cấp: Zt pCu1  R I 1 • Tổn hao lõi thép từ trở dịng điện xốy:p  R I Fe Fe Fe • Công suất điện từ chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp:Pdt  P1  pCu1  pFe  E� � 2I 2cos • Tổn hao cơng suất dây quấn thứ cấp: pCu2  R 2I 22 • Công suất tải: P2  Pdt  pCu2  U 2I 2cos • Ngồi cơng suất tác dụng, máy cịn có cơng suất phản kháng • Cơng suất phản kháng đưa tới sơ cấp: Q1  U 1I 1sin1 • Cơng suất phản kháng dùng để tạo từ trường tản cuộn sơ cấp: q1  I 12X1 • Cơng suất phản kháng dùng để tạo từ trường hỗ cảm Qm  I m Xm • Công suất phản kháng dùng để tạo từ trường tản cuộn thứ cấp: q2  I 22X • Cơng suất phản kháng đưa tới tải Q  U 2I sin  • Giản đồ lượng máy biến áp: P1 �jQ1 p1 �jq1 Pdt �jQdt pFe �jQ m P2 �jQ p2 �jq2 §2 ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP Độ thay đổi điện áp • Độ thay đổi điện áp máy biến áp hiệu số điện áp thứ cấp khơng tải điện áp thứ cấp có tải định mức chia cho điện áp thứ cấp định mứcU 20  U 2dm U  U 2dm Ví dụ: Các thông số máy biến áp 250kVA, 4160/2400V làm việc điện áp định mức, công suất định mức cos = 0.95 vượt trước XtđCA = 2.65 RtđCA = 0.5196 Máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp Tính thơng số tương đương phía HA, điện áp khơng tải, độ thay đổi điện áp tổng trở vào máy biến Tỉ số áp biến đổi điện áp máy biến áp: U CA 4160 a   1.73 U HA 2400 Thông số tương đương phía HA: R tdHA R tdCA 0.5196    0.173 2 a 1.73 X tdHA X tdCA 2.65    0.883 2 a 1.73 Dịng điện phía HA: S 250�103 I HA    104.2A U HA 2400 Với tải vượt trước ta có: &  2400�0o V U HA I&HA  104.2�18.2o A Điện áp không tải: & E&HA  I&HA R tdHA  jI&HA X tdHA  U t  104.2д 18.2o 0.173 j104.2д 18.2o 0.883 2400  2390.2�2.23o V Độ thay đổi điện áp: U 20  U 2dm 2390.2  2400 U    0.4% U 2dm 2400 Điện áp vào: &   E&�  aE&�  1.73�2309.2�2.23o U v CA HA  4135.05�2.23o V Dòng điện CA: o & I 104.2 � 18.2 o HA & I CA    60.23�18.2 A a 1.73 Tổng trở vào: & 4135.05�2.23o U o Zv  & v   68.65 �  15.97  o I CA 60.23�18.2 Tổng trở hệ đơn vị tương đối • Các thơng số hệ đơn vị tương đối định nghĩa là: ZtdI dm R tdI dm X tdI dm Z  R  X  U dm U dm U dm • Điện áp Uđm dòng điện Iđm gọi điện áp dòng điện sở Tổng trở sở định nghĩa là: U dm Zcs  I dm   Z  ZnI dm  Zn  U dm Zcs U dm �U dm U dm Zcs   I dm �U dm Sdm Rn R  Zcs Xn X  Zcs • Các đại lượng Uđm, Iđm, Rn, Xn Zn lấy phía • Các đại lượng Rn*, Xn* Zn* có giá trị tính từ phía CA hay HA ưu điểm dùng đại lượng hệ đơn vị tương đối X tg  Z  R  jX z  R  X R Ví dụ: Một máy biến áp 50kVA, 2400/240V,   50Hz làm nhiệm vụ hạ điện áp có R1 = 0.75, R2 = 0.0075, X1=1 X2 = 0.01 Tính tổng trở hệ đơn vị tương đối Tổng trở sở phía CA máy biến áp: U dm 24002 Zcs1    115.2 Sdm 50�10 Tổng trở CA máy biến áp hệ đơn vị tương đối: R1 0.75 R1    0.0065 Zcs1 115.2 X1 X1    0.0087 Zcs1 115.2 Z1  R12  X12  0.00652  0.88872  0.0109 Tổng trở sở phía HA máy biến áp: U dm 2402 Zcs2    1.152 Sdm 50�10 Tổng trở HA máy biến áp hệ đơn vị tương đối: R1 0.0075 R1    0.0065 Zcs1 1.152 X1 0.01 X1    0.0087 Zcs1 1.152 Z1  R  X  0.0065  0.8887  0.0109 1 1 2 Độ thay đổi điện áp theo thơng số tương • Ta xétđối mạch điện tương đương máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp: I&CA   I&HA a � Z & U vCA E&CA RtdHA E&HA ZtdHA XtdHA I&HA ZtHA • Đồ thị véc tơ tải có tính cảm tính dung hình sau: & sin U HA jI& X HA jI&HA X nHA I& R & U HA HA nHA  I&HA R nHA I&HA nHA  & cos U HA I&HA & sin U HA & cos U HA & U HA • Từ đồ thị véc tơ ta xác định độ lớn điện áp không tải: & E&HA  I&HA R nHA  jI&HA X nHA  U HA EHA  (I HA R nHA  U HA cos)2  (I HA X nHA  U HA sin)2 • Độ thay đổi điện áp máy biến áp: U 2  (I HA R nHA  U HA cos)2  (I HA X nHA  U HA sin)2  U HA U HA 2 �I HA R nHA � �I HA X nHA �  �  cos � �  sin �  � U HA � � U HA �   R n  cos    X n  sin   Ví dụ: Một máy biến áp 50kVA, 2400/240V, 50Hz làm nhiệm vụ tăng điện áp có RtđCA = 1.5 XtđCA = 2 Tính độ thay đổi điện áp tải định mức có cos = 0.8 chậm sau Do cos = 0.8 nên  = 36.8o Như vậy: o & U CA  2400�0 V I CA S 50�103    20.8A  U CA 2400 I CA  20.8�36.8o A Điện áp thứ cấp(CA) không tải: & E&CA  I&CA R tdCA  jI&CA X tdCA  U CA  20.8� 36.8o  1.5  j2.5  2400�0o  2450�0.34o V Độ thay đổi điện áp máy biến áp: ECA  U CA 2450  2400 U CA    0.0208  2.08% U CA 2400 Độ thay đổi điện áp theo điện áp ngắn mạch • Ta viết lại biểu thức độ thay đổi điện áp:U 20  U 2dm aU 20  aU 2dm U 10  U 1dm U    U 2dm aU 2dm U 1dm • Khi dùng mạch điện thay đơn giản ta có đồ thị véc tơ MBA hình sau: &  OA �OE U 10 & U &��U & U & O U 10 10 1dm  2 &A & U jI � X B &� U K E &� I & & 2R n I  I� �BE  BK  KE �I � BK  I 1R n1cos  I 1dmR n1 � � cos  kU nRcos �I 1dm � �I1 � KE  I 1X n1sin  I 1dmR n1 � � sin  kU nXsin �I 1dm � k(U nR cos  U nX sin 2) U %  �100% U dm U 2%  k(unR %cos  unX %sin 2) n §3 CÁCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Điều chỉnh máy ngừng làm việc • Để giữ điện áp không đổi ta phải thay đổi tỉ số biến đổi điện áp a • Các đầu phân áp thường đặt cuộn cao áp dịng điện cuộn cao áp có trị số nhỏ nên dễ chế tạo đổi nối • Cách bố trí đầu phân áp hình sau: Đầu phân áp cuối Đầu phân áp • Các đầu phân áp đưa cuối cuộn dây dễ cách điện • Các đầu phân áp đưa cuộn dây lực từ đối xứng từ trường tản phân bố ... RtđCA = 0.5196 Máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp Tính thơng số tương đương phía HA, điện áp khơng tải, độ thay đổi điện áp tổng trở vào máy biến Tỉ số áp biến đổi điện áp máy biến áp: U CA 4160... lượng máy biến áp: P1 �jQ1 p1 �jq1 Pdt �jQdt pFe �jQ m P2 �jQ p2 �jq2 §2 ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP Độ thay đổi điện áp • Độ thay đổi điện áp máy biến áp hiệu số điện áp thứ cấp khơng tải điện áp thứ... 2400 Điện áp vào: &   E&�  aE&�  1. 73? ?? 230 9.2�2.23o U v CA HA  4 135 .05�2.23o V Dòng điện CA: o & I 104.2 � 18.2 o HA & I CA    60. 23? ??18.2 A a 1. 73 Tổng trở vào: & 4 135 .05�2.23o U o Zv