Maïy biãún doìng âiãûn (hçnh 7.7a) coï dáy quáún så gäöm êt voìng dáy màõc näúi tiãúp våïi maûch cáön âo doìng vaì dáy quáún thæï gäöm nhiãöu voìng dáy näúi våïi ampe meït, cuäün dáy d[r]
(1)Đại Học Đà Nẵng - Trường Đại học Bách Khoa Khoa Điện - Nhóm Chun mơn Điện Cơng Nghiệp
Giáo trình MÁY ĐIỆN
Biên soạn: Bùi Tấn Lợi
Chæång
MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT
7.1 MBA BA DÂY QUẤN
Mba ba dây quấn mba có dây quấn sơ hai dây quấn thứ, dùng để cung cấp điện cho lưới điện có điện áp khác nhau, ứng với tỉ số biến đổi :
2 12
W W U
U
k = = ;
3 13
W W U
U
k = = (7.1)
3 2
2
U&
1
U&
3
U&
2
I
&
I
& I&3
Hình 7.1Mba ba dây quấn T
Ưu điểm mba ba dây quấn so với mba hai dây quấn :
1 Giá thành sản xuất rẻ mba hai dây quấn Mặt chiếm chỗ bé
3 Liên tục truyền tải lượng từ dây quấn sơ sang hai dây quấn thứ truyền từ dây quấn thứ nầy sang dây quấn thứ khác
4 Tổn thất lượng bé mba dây quấn khoảng chừng hai lần
Khuyết điểm mba ba dây quấn so với mba hai dây quấn :
1 Độ tin cậy mba dây quấn bé mba dây quấn
(2)ba dây quấn hình 7.1 Tiêu chuẩn tổ nối dây mba dây quấn Y0/Y0/Δ-12-11
tổ mba 3pha hay mba 3pha ba trụ Y0/Δ/Δ-11-11
Theo qui định tiêu chuẩn công suất chế tạo mba dây quấn: S1đm/S1đm S2đm/S1đm S3đm/S1đm
1
1 2/3
1 2/3 2/3
(1 2/3 1)
7.1.1 Phương trình bản, sơ đồ thay thế, đồ thị vectơ mba dây quấn
Quá trình điện từ mba dây quấn mô tả mhư mba dây quấn, tất đại lượng hai dây quấn thứ 2, quy đổi số vòng dây quấn sơ:
1 2
W W I
I' = ;
1 3
W W I
I' = ;
2 2
W W U
U' = ;
3 3
W W U U' =
Cũng mba 2dây quấn, dòng từ hóa mba3dây quấn nhỏ xác định : (7.2)
0
1+I +I =I ≈
I &' &' &
&
Sđđ hổ cảm : −E&1 =−E&2' =Zm&I0 với Zm = rm + jxm
Sđđ tản dây quấn: E&σ1 =−jx1I&1'; E&σ' 2 =−jx'2&I2' ; E&σ' 3 =−jx'3I&3' Với dòng cân hổ cảm : &I1' =I&1−I&0 ≈I&1
Điện kháng : x1, x2’, x’3 điện kháng tản tương đương dây quấn, tìm
thấy có tính đến ảnh hưởng dây quấn khác (Ngẫu hợp từ thông tản) Phương trình cân điện áp mba ba dây quấn :
1 1
1 1
1 E E rI E Z I
U& =−& −&σ + & =−& + &
(7.3)
' ' ' ' ' ' ' '
I Z E I r E E
U& 2 = &2 + &σ2 − 2&2 = &2 − 2&2
' ' ' ' ' ' ' '
I Z E I r E E
U& 3 = &3 + &σ3 − 3&3 = &3 − 3&3
Hình 7.2Sơ đồ thay mba dây quấn
U& U& 2 U&
Z1 Z2’
Zm Z3’
I
&
0
I
&
'
I2
& '
I3
(3)Tổng trở nhánh từ hố Zm tìm tính tốn thí nghiệm
Các tổng trở Z1,Z’2,Z’3, xác định từ thí nghiệm ngắn mạch (hình 7.3) như:
Zn12 = Z1 + Z’2 = rn12 + jxn12
Zn13 = Z1 + Z’3 = rn13 + jxn13 (7.4)
Zn23 = Z’2 + Z’3 = rn23 + jxn23
Giải hệ phương trình ta tìm :Z1 , Z’2 , Z’3
Z1=
2
(Zn12 + Zn13- Zn23);
Z’2=
2
(Zn12+ Zn23- Zn13); (7.5)
Z’3=
2
(Zn13+ Zn23- Zn12)
Un
Z1
Z3’
Z2’
Un
Z1
Z3’
Z2’
Un
Z1
Z3’
Z2’
Un
Un
Un
1
2
3
2
3
1
3
Hình 7.3 Sơ đồ mạch điện thay thí nghiệm
Từ đồ thị vectơ mba ba dây quấn (hình 7.4), ta thấy U’2 khơng
những phụ thuộc vào I’2 mà phụ
thuộc vào I’3 Và U’3 khơng phụ
thüc vo I’3 m cn phủ thüc vo I’2
Để giảm ảnh hưởng nầy ta cần giảm tổng trở Z1 cách đặt cuộn
dây vào dây quấn 3, lúc x1 có giá trị âm
ngắn mạch mba ba dây quấn
Hình 7-4Đồ thị vectơ mba dây quấn
jx1I1
jx’2I’2
-E’2
r’2I’2
U’2
-I’3
-I’2 I1
I0
U’3
(4)7.1.2 Độ thay đổi điện áp thứ cấp mba ba dây quấn
Dây quấn :
dm ' dm * U U U U 12 − = Δ
= unr*12 cosϕ2 + unx*12 sinϕ2 + unr*(3) cosϕ3 + unx*(3) sinϕ3 (7.6)
Trong âoï: dm ' n * nr U I r u 12 12 = ;
dm ' n * nx U I x u 12
12 = ;
dm ' ) ( * nr U I r u
3 = ;
dm ' ) ( * nx U I x u 3 = ;
Dây quấn :
dm ' dm * U U U U 13 − = Δ
= unr*13 cosϕ3 + unx*13 sinϕ3 + unr*(2) cosϕ2 + unx*(2) sinϕ2 (7.7)
Trong âoï: dm ' n * nr U I r u 13
13 = ;
dm ' n * nx U I x u 13
13 = ;
dm ' ) ( * nr U I r u
2 = ;
dm ' ) ( * nx U I x u 2 = ;
I2 , I3 : dòng điện tải
cosϕ2 ,cosϕ3 : hệ số công suất
7.2 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU.
Mba tự ngẫu loại mba mà ngồi liên hệ từ cịn có liên hệ trực tiếp với điện dây quấn sơ cấp dây quấn thứ cấp
Hình 7.5Sơ đồ mba tự ngẫu pha
UCA
E2 I2
E1 I1
UHA
ICA
UCA
E2 I2
E1 I1
UHA ICA IHA A X a x IHA
x a
A X
ICA
Nối ngược (b)
UCA UHA IHA ICA x a A X E1I1
E2 I2
U1
U2
a
Nối thuận (a)
UCA
UHA
E2I2
U2
IHA
x A
E1I1 U1
(5)Hình 7.4 trình bày hai kiểu nối dây mba tự ngẫu : Nối thuận hình 7.5a ngược 7.5b
Ta thấy công suất truyền tải mba tự ngẫu gồm hai thành phần : Truyền qua nhờ từ trường lõi thép
2 Truyền dẫn trực tiếp
Dung lượng thiết kế mba tự ngẫu dung lượng truyền dẫn nhờ từ trường:
Stkế = E1I1 = E2I2 (7.8)
Dung lượng mba tự ngẫu truyền qua lúc vận hành thực tế :
Sttaíi = UCAICA = UHAIHA (7.9)
Tỉ số biến đổi địên áp mba TN: K I I E E U
U = = =
1 2
1 (7.10)
Tỉ số biến đổi địên áp lưới điện : K
I I U
U
CA HA HA
CA = =
thường K< 2.5 (7.11)
Xét trường hợp nối thuận (hình a):
K I
U
I ) U U
( I
U I E S
S
CA CA
CA HA CA
CA CA aíi
tt ế
tk
1
2
2 = − = −
= (7.12)
Xét trường hợp nối ngược (hình b):
1
1
2
2 = − = − = −
= )K K
K ( I
U
I ) U U
( I
U I E S
S
CA CA
HA HA CA
CA CA aíi
tt ế tk
(7.13) Như kiểu nối thuận có lợi nên dùng thực tế
Cäng dủng ca mba TN :
1 Mba tự ngẫu dùng để liên lạc hệ thống điện có cấp điện áp khác hệ thống điện : 110-220; 220-500; 330-750 kV
2 Mba tự ngẫu dùng để mở máy động không đồng công suất lớn Mba tự ngẫu dùng rộng rãi làm nguồn cho thiết bị điện sinh hoạt Mba tự ngẫu dùng phịng thí nghiệm để thay đổi điện áp liên tục
Ưu nhược điểm mba tự ngẫu :
• Ưu điểm :
1 Mba tự ngẫu chế tạo rẽ mba dây quấn công suất Lúc vận hành tổn hao mba tự ngẫu nhỏ hơn:
) k ( S
p S
p
tke ttai
1 1−
=
∑
∑
nghĩa tổn hao (k
(6)Cấp xác sai số mbđa :
Cấp xác 0.5
Sai số ΔU ± 0.5% ± 1% ± 3%
Sai số δu ± 20’ ± 40’ K0 qui định
Chú ý : Khi sử dụng mbđa không nối tắt mạch thứ cấp nối tắt mạch thứ cấp tương đương nối tắt mạch sơ cấp nghĩa gây có ngắn mạch lưới điện
7.3.2 Máy biến dòng điện :
Máy biến dòng điện dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để đo lường dụng cụ đo tiêu chuẩn điều khiển
Công suất Máy biến dịng điện : 5÷100VA
Máy biến dịng điện (hình 7.7a) có dây quấn sơ gồm vịng dây mắc nối tiếp với mạch cần đo dòng dây quấn thứ gồm nhiều vòng dây nối với ampe mét, cuộn dây dòng Watt mét, cuộn dây rơle bảo vệ, thiếc bị điều khiển khác (hình 7.7b) Các loại dụng cụ nầy có tổng trở Z bé nên máy biến dòng điện làm việc trạng thái ngắn mạch, lõi thép máy biến dịng điện khơng bão hịa Φ = (0.8÷1)Wb, sai số đo lường trị số nhỏ :
100
1 1 2
I I W W I % i
− =
Δ (7.15)
Góc δi I1 I’2 (hình 7.7c) nhỏ
δi
I1
I’2
Hình 7.7Máybiến dịng điện (a)
I1
I2
A W
(7)Cấp xác sai số máy biến dòng điện :
Cc xác 0.2 0.5 10 Ssố ΔI ± 0.2% ± 0.5% ± 1% ± 3% ±10%
S.số δi ± 10’ ± 40’ ± 80 K qui định
Chú ý : Khi sử dụng máy biến dịng điện khơng dể dây quấn thứ hở mạch dịng từ hóa I0 = I1 lớn lõi thép bão hịa nghiêm trọng nóng lên
làm cháy dây quấn, từ thông đầu sinh sđđ nhọn đầu dây quấn thứ xuất điện áp cao hàng nghìn vơn làm cho dây quấn thứ người sử dụng khơng an tồn
7.4 MÁY BIẾN ÁP HAÌN HỒ QUANG
Khe hở khơng khí
Hình 7.8 Sơ đồ máy biến áp hàn hồ quang
U1
K
Là loại máy biến áp đặc biệt dùng để hàn phương pháp hồ quang điện Máy chế tạo có điện kháng tản lớn cuộn dây thứ cấp nối với điện kháng ngồi K để hạn chế dịng điện hàn Vì đường đặc tính hàn dốc, phù hợp với yêu cầu hàn điện (hình 7.8)
Cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, cuộn dây thứ cấp đầu nối với cuộn điện kháng K nối tới que hàn, đầu nối với kim loại cần hàn
Máy biến áp làm việc chế độ ngắn mạch ngắn hạn dây quấn thứ cấp Điện áp thứ cấp định mức máy biến áp hàn thường 60 ÷70V Khi dí que hàn vào kim loại, có dịng điện lớn chạy qua làm nóng chỗ tiếp xúc Khi nhấc que
hàn cách kim lọai khoảng nhỏ, cường độ điện trường lớn làm ion hóa chất khí, sinh hồ quang tỏa nhiệt lượng lớn làm nóng chảy chỗ hàn
Để điều chỉnh dòng điện hàn, thay đổi số vịng dây dây quấn thứ cấp máy biến áp hàn thay đổi điện kháng ngồi cách thay đổi khe hở khơng khí lõi thép K