Så cáúp âáúu Y nãn doìng i o3 khäng täön taûi, doìng i o seî coï daûng sin vaì tæì thäng Φ do noï sinh ra seî coï daûng vaût âáöu.. ÅÍ moüi thåìi âiãøm tæì thäng Φ 3 khäng kheïp ma[r]
(1)tr-ờng Đại học s- phạm kỹ thuật h-ng yªn
khoa khí động lực
Bài giảng dùng chung
MáY điện TRONG CÔNG NGHIệP
(Dùng cho hệ Đại học ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện Bảo trì)
áp dụng cho Ch-ơng trình tín
Biên soạn: Nguyễn hải hà, Lê ngọc trúc, lê trí quang
Bộ môn: công nghệ điện LạNH & ĐHKK
(2)MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1:MÁY BIẾN ÁP
1.1 Đại cương máy biến áp
1.1.1 Vai trị cơng dụng
1.1.2 Định nghĩa
1.2 Nguyên lý làm việc máy biến áp lý tưởng
1.3 Cấu tạo máy biến áp
1.3.1 Lõi thép MBA
1.3.2 Dây quấn máy biến áp
1.3.3 Vỏ máy biến áp
1.4 Các đại lượng định mức MBA
1.5 Tổ nối dây máy biến áp
1.5.1 Cách ký hiệu đầu dây
1.5.2 Các kiểu đấu dây quấn
1.5.3 Tổ nối dây MBA 10
1.6 Mạch từ Máy biến áp 12
1.6.1 Các dạng mạch từ máy biến áp 12
1.6.2 Những tượng xuất từ hóa MBA 13 1.7 Các phương trình cân máy biến áp 17
1.7.1 Phương trình cân điện áp 17
1.7.2 Phương trình cân dịng điện 19 1.8 Mạch điện thay máy biến áp 20 1.8.1 Quy đổi đại lượng thứ cấp sơ cấp 21 1.8.2 Mạch điện thay xác máy biến áp 21 1.8.3 Mạch điện thay gần máy biến áp 22 1.9 Xác định tham số máy biến áp 23 1.9.1 Xác định tham số thí nghiệm 23 1.9.2 Xác định tham số tính tốn 27
1.10 Máy biến áp đặc biệt 30
1.10.1 Máy biến áp tự ngẫu 30
1.10.2 Máy biến áp đo lường 32
1.10.3 Máy biến áp hàn hồ quang 34
CHƯƠNG 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 35
2.1 Đại cương máy điện không đồng 35
2.1.1 Khái niệm chung 35
2.1.2 Cấu tạo máy điện không đồng 35
2.1.3 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 39 2.1.4 Phân loại máy điện không đồng 40 2.1.5 Các đại lượng định mức máy điện không đồng 41 2.2 Quan hệ điện từ máy điện không đồng 42
2.2.1 Đại cương 42
2.2.2 Máy điện không đồng làm việc roto đứng yên 42 2.2.3 Máy điện không đồng làm việc roto quay 45 2.2.4 Các chế độ làm việc, giản đồ lượng đồ thị véc tơ máy điện không đồng 50 2.3 Mô men điện từ máy điện khơng đồng 52
2.3.1 Tìm mơ men cực đại Mmax 54
2.3.2 Mô men khởi động 55
2.3.3 Đặc tính động điện 55
(3)2.4.2 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 60
2.5 Động điện không đồng pha 65
2.5.1 Phạm vi áp dụng, cấu tạo nguyên lý làm việc 65 2.5.2 Phương trình sơ đồ thay 67 2.5.3 Mở máy động không đồng pha 71
CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 74
3.1 Đại cương máy điện đồng 74
3.1.1 Phân loại kết cấu máy điện đồng 74
3.1.2 Hệ thống kích từ 75
3.1.3 Nguyên lý làm việc máy điện đồng 77
3.1.4 Các trị số định mức 77
3.2 Từ trường máy điện đồng 78
3.2.1 Đại cương 78
3.2.2 Từ trường dây quấn kích thích 78
3.2.3 Từ trường phần ứng 80
3.2.4 Quy đổi sức từ động máy điện đồng 83 3.3 Quan hệ điện từ máy điện đồng 84
3.3.1 Đại cương 84
3.3.2 Phương trình điện áp đồ thị véc tơ 84 3.3.3 Giản đồ lượng máy điện đồng 86 3.4 Máy phát điện đồng làm việc với tải đối xứng 87
3.4.1 Đại cương 87
3.4.2 Các đặc tính máy phát điện đồng 87 3.4.3 Cách xác định tham số máy phát điện đồng 90 3.5 Máy phat điện đồng làm việc với tải không đối xứng 91
3.5.1 Đại cương 91
3.5.2 Các tham số máy phát điện đồng làm việc tải không đối xứng 91 3.5.3 Ảnh hưởng tải không đối xứng máy phát điện đồng 93
3.5.4 Ngắn mạch không đối xứng 94
CHƯƠNG 4: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 95
4.1 Đại cương máy điện chiều 95
4.1.1 Cấu tạo máy điện chiều 95
4.1.2 Các trị số định mức 97
4.1.3 Nguyên lý làm việc máy điện chiều 98 4.2 Quá trình điện từ máy điện chiều 99 4.2.1 Sức điện động, mô men công suất điện từ 99 4.2.2 Quá trình lượng phương trình cân 100 4.3 Đổi chiều dòng điện máy điện chiều 102
4.3.1 Đại cương 102
4.3.2 Quá trình đổi chiều 102
4.3.3 Nguyên nhân sinh tia lửa điện biện pháp khắc phục 104
4.4 Máy phát điện chiều 105
4.4.1 Đại cương 105
4.4.2 Các đặc tính máy phát điện chiều 105
4.5 Động điện chiều 109
4.5.1 Đại cương 109
4.5.2 Mở máy động điện chiều 109
4.5.3 Đặc tính động điện chiều 110 4.5.4 Các đặc tính làm việc động điện chiều 113
4.6 Máy điện chiều đặc biệt 115
4.6.1 Sức điện động biến áp sức điện động quay 115
4.6.2 Động nối tiếp pha 116
(4)ö MÁY BIẾN ÁP
1.1.1. Vai tr v cäng dủng
Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (hình 1.1) Nếu khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, vấn đề đặt việc truyền tải điện xa cho kinh tế
∼
MBA gèam aïp MBA
tàng aïp
Đ Z tải điện Máy phát điện
Hộ tiêu thụ điện
Hình 1.1 Sơ đồ cung cấp điện đơn giản
Ta có, dịng điện truyền tải đường dây: I = P/(Ucosϕ)
Và tổn hao công suất đường dây: ΔP = Rđ I2 = RdP
2
/(U2cos2ϕ)
Trong đó: P cơng suất truyền tải đường dây; U điện áp truyền tải lưới điện; Rd điện trở đường dây tải điện cosϕ hệ số công suất lưới điện, cịn ϕ góc lệch pha dòng điện I điện áp U
Từ công thức cho ta thấy, công suất truyền tải đường dây, điện áp truyền tải cao dịng điện chạy đường dây bé, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, tiết kiệm kim loại màu, đồng thời tổn hao lượng đường dây giảm xuống Vì thế, muốn truyền
CHƯƠNG 1:
(5)tải cơng suất lớn xa tổn hao tiết kiệm kim loại màu người ta phải dùng điện áp cao, thường 35, 110, 220, 500kV Trên thực tế máy phát điện phát điện áp từ ÷ 21kV, phải có thiết bị tăng điện áp đầu đường dây Mặt khác hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0.4 ÷ 6kV, cuối đường dây phải có thiết bị giảm điện áp xuống Thiết bị dùng để tăng điện áp đầu đường dây giảm điện áp cuối đường dây gọi máy biến áp (MBA)
1.1.2. Âënh nghéa
Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp nầy thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác, với tần số không thay đổi
1.2 NGUYÊN LÝ LAÌM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG
Máy biến áp lý tưởng có tính chất sau : Cuộn dây khơng có điện trở
2 Từ thơng chạy lõi thép móc vịng với hai dây quấn, khơng có từ thơng tản khơng có tổn hao lõi thép
3 Độ từ thẩm thép lớn (μ = ∞), dịng từ hố cần phải có để sinh từ thơng lõi thép nhỏ không đáng kể, stđ cần để sinh từ thông lõi thép cho không
Hình 1.2 vẽ sơ đồ nguyên lý MBA pha hai dây quấn Dây quấn có N1 vòng dây nối với nguồn điện áp xoay chiều u1, gọi dây quấn sơ cấp Ký hiệu đại lượng phía dây quấn sơ cấp có số 1 kèm theo u1, i1, e1, Dây quấn có N2 vịng dây cung cấp điện cho phụ tải Zt, gọi dây quấn thứ cấp Ký hiệu đại lượng phía dây quấn thứ cấp có số 2 kèm theo u2, i2 , e2,
Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ, dây quấn sơ có dịng i1 Trong lõi thép có từ thơng Φ móc vịng với hai dây quấn sơ cấp thứ cấp, cảm ứng sđđ e1 e2 Khi MBA có tải, dây quấn thứ có dịng điện i2 đưa tải với điện áp u2 Từ thông Φ móc vịng với hai dây quấn sơ cấp thứ cấp gọi từ thơng
Giả thử điện áp u1 sin nên từ thông Φ biến thiên sin, ta có:
t sin
m ω Φ
=
Φ (1.3)
Theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng e1, e2 sinh dây quấn sơ cấp thứ cấp MBA là:
) 90 t sin( E ) 90 t sin( N
dt d N
(6)) 90 t sin( E ) 90 t sin( N dt d N
e2 =− 2 Φ =ω 2Φm ω − = 2 ω − (1.5) đó, E1, E2 trị số hiệu dụng sđđ sơ cấp thứ cấp, cho bởi:
m m m
1 2fN 4,44fN
2 N
E = ω Φ =π Φ = Φ (1.6)
m m m
2 2fN 4,44fN
2 N
E =ω Φ =π Φ = Φ (1.7)
Tỉ số biến áp k MBA: 2 N N E E
k= = (1.8)
Hình 1-2. Sơ đồ nguyên lý
MBA pha hai dây quấn
u2 ∼ u1
i1 i2
Zt
Φ
Nếu giả thiết MBA cho MBA lý tưởng, nghĩa bỏ qua sụt áp gây điện trở từ thơng tản dây quấn E1 ≈ U1 E2 ≈ U2 :
k N N E E U U 2
1 ≈ = =
(1.9)
Nếu bỏ qua tổn hao MBA thì: U1I1 = U2I2
Như vậy, ta có:
k I I U U 2
1 = = (1.10)
Nếu N2 > N1 U2 > U1 I2 < I1 : MBA tăng áp Nếu N2 < N1 U2 < U1 I2 > I1 : MBA giảm áp
1.3 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp có phận sau dây : lõi thép, dây quấn vỏ máy
1.3.1. Li thẹp MBA
Hình 1.3 Mạch từ MBA kiểu lõi: a) pha b) ba pha
(7)Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông, chế tạo vật liệu dẫn từ tốt, thường thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 ÷ mm, mặt ngồi thép có sơn cách điện ghép lại với thành lõi thép Lõi thép gồm hai phần: Trụ Gơng (hình 1.3) Trụ T phần để đặt dây quấn cịn gơng G phần nối liền trụ để tạo thành mạch từ kín
1.3.2. Dây quấn MBA
Nhiệm vụ dây quấn MBA nhận lượng vào truyền lượng Dây quấn MBA thường làm dây dẫn đồng nhơm, tiết diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ thép Giữa vòng dây, dây quấn dây quấn lõi thép có cách điện Máy biến áp thường có hai nhiều dây quấn Khi dây quấn đặt trụ dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép dây quấn điện áp cao đặt bên Làm giảm vật liệu cách điện
Dây quấn MBA có hai loại : Hình 1-4 Dây quấn Máy biến áp
(a)û (b)û
(c)û (d)û
1 Dây quấn đồng tâm : dây quấn đồng tâm tiết diện ngang vòng tròn đồng tâm Những kiểu dây quấn đồng tâm gồm : Dây quấn hình trụ (hình 1.4a,b), dùng cho dây quấn hạ áp cao áp; Dây quấn hình xoắnû (hình 1.4c), dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập; dây quấn hình xốy ốc liên tụcû (hình 1.4d), dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật
(8)
Hình 1-5 Máy biến áp dầu ba pha 16000kVA/110kV
1 móc vận chuyển; Sứ cao áp 110kV; Sứ trung áp 38.5kV; Sứ hạ áp 10.5kV; Ơúng phịng nổ; Bình giãn dầu; 10 Thước dầu; 12 Xà ép gơng; 13 Bình hút ẩm; 16 Dây quấn cao áp; 18 Bộ lọc đối lưu; 22 Võ thùng; 23.Bộ tản nhiệt; 24 Cáp cấp điện cho động cơ; 25 Động qụat gió làm mát 26 Bộ truyền động chuyển mạch
1.3.3. Voí MBA
Vỏ MBA làm thép gồm hai phận : thùng nắp thùng
1 Thùng MBA: Trong thùng MBA (hình 1-5) đặt lõi thép, dây quấn dầu biến áp Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cường cách điện tản nhiệt Lúc MBA làm việc, phần lượng tiêu hao thoát dạng nhiệt làm dây quấn, lõi thép phận khác nóng lên Nhờ đối lưu dầu truyền nhiệt từ phận bên MBA sang dầu từ dầu qua vách thùng môi trường xung quanh
2 Nắp thùng MBA : Dùng để đậy thùng có phận quan trọng như:
(9)+ Ống bảo hiểm : làm thép, thường làm thành hình trụ nghiêng, đầu nối với thùng, đầu bịt đĩa thuỷ tinh Nếu lý đó, áp suất thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh vỡ, dầu theo ngồi để MBA khơng bị hỏng
+ Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế
+ Rơle dùng để bảo vệ MBA
+ Bộ truyền động cầu dao đổi nối đầu điều chỉnh điện áp dây quấn cao áp
Để hiểu rõ MBA ta xem hiình dáng bên ngồi MBA ba pha hai dây quấn công suất 250kVA, điện áp 22/0.4kV nhà máy chế tạo Thiết Bị Điện (hình 1.6)
Hình 1.6MBA dầu ba pha, hai dây quấn
1.4 CÁC ĐẠI LƯƠüNG ĐỊNH MỨC CỦA MBA
Các đại lượng định mức MBA qui định điều kiện kỹ thuật máy Các đại lượng nầy nhà máy chế tạo qui định ghi nhãn MBA
Dung lượng (công suất định mức) Sđm (VA hay kVA) cơng suất tồn phần hay biểu kiến đưa dây quấn thứ cấp MBA
(10)Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V hay kV) điện áp dây quấn thứ cấp MBA không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ định mức U1 = U1dm Dòng điện dây sơ cấp định mức I1đm (A hay kA) thứ cấp định mức I2đm dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức
Đối với MBA pha:
dm dm dm
1
U S
I = ;
dm dm dm
2
U S
I = (1.11)
Đối với MBA ba pha:
dm dm dm
1
U
S
I = ;
dm dm dm
2
U
S
I = (1.12)
Tần số định mức fđm(Hz) Các MBA điện lực có tần số cơng nghiệp 50Hz Ngồi nhãn MBA cịn ghi số liệu khác như: tần số, số pha m, sơ đồ tổ nối dây
CẠC LOẢI MBA CHÊNH
MBA điện lực để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện lực MBA chuyên dùng sử dụng lò luyện kim, thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn MBA tự ngẫu dùng để liên lạc hệ thống điện, mở máy động không đồng công suất lớn
MBA đo lường dùng để giảm điện áp dòng điện lớn đưa vào dụng cụ đo tiêu chuẩn
MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao
MBA có nhiều loại song thực chất tượng xãy chúng giống Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, sau ta xét MBA điện lực pha hai dây quấn
(11)TÔ Ø NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP
Để nghiên cứu tổ nối dây MBA, trước hết ta xét ký hiệu đầu dây cách đấu dây quấn pha với
Cách ký hiệu đầu dây
C
Hình 1.7Đánh dấu đầu dây MBA A
X
B
Y
C
Z
(b)
A A
UAB UCA UCA
B (a)
1.5
(12)Một cuộn dây có hai đầu tận cùng: đầu gọi đầu đầu; đầu gọi đầu cuối Đối với dây quấn mba pha : đầu đầu đầu cuối chọn tùy ý Đối với dây quấn mba ba pha : đầu đầu đầu cuối chọn cách thống theo chiều định (hình 2.1a), khơng điện áp ba pha khơng đối xứng (hình 2.1b)
Để đơn giản thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta thường đánh dấu đầu tận lên sơ đồ dây quấn mba với qui ước sau dây :
Đánh dấu đầu dây tận cùng:
Cao ạp Hả ạp Trung ạp
Đầu đầu A,B,C A,b,c Am,Bm,Cm
Đầu cuối X,Y,Z x.y,z Xm,Ym,Zm
Trung o Om
Các kiểu đấu dây quấn
1 Đấu hình (Y) : Đấu ba điểm cuối X,Y,Z lại với
A B C
X Y Z
Đấu tam giác A
B C
A
X B
Y C
Z
Đấu
A
B C
2 Đấu hình tam giác (Δ) :
Đấu điểm đầu pha với điểm cuối pha
3 Đấu zíc-zắc (Z) : Mỗi pha dây quấn mba gồm hai nửa cuộn dây hai trụ khác mắc nối tiếp đấu ngược chiều Kiêu dây quẩn ú
dùng tốn đồng nhiều hơn, loại chủ yếu gặp mba dùng cho thiết chỉnh lưu
Đấu Zic- Zắc A B C
X Y Z
-c A B
a c
(13)Tổ nối dây mba
Tổ nối dây mba hình thành phối hợp kiểu dây quấn sơ cấp so với kiểu dây quấn thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha giữa sđđ dây dây quấn sơ cấp sđđ dây dây quấn thứ cấp góc lệch pha phụ thuộc vào yếu tố sau :
+ Chiều quấn dây,
+ Cách ký hiệu dầu dây ra,
+ Kiểu dấu dây quấn sơ cấp thứ cấp
Xét mba pha có hai dây quấn : sơ câ úp : AX ; thứ cấp : ax Các trường hợp xảy sau :
a) Hai dây quấn chiều kí hiệu tương ứng b) Hai dây quấn ngược chiều
c) Đổi chiều kí hiệu hai dây quấn
Tổ nối dây mba pha : kể từ vector sđđ sơ cấp đến vector sđđ thứ cấp theo chiều kim đồng hồ :
+ Trường hợp a : lệch pha 360o + Trường hợp b, c : lệch pha 180o
AX E&
360o
180o 180o
Hình 1.8 Sự lệch pha mba pha
AX
E& E&AX
ax E& ax
E& ax
E&
(b) A
X a x
(a) A
X a x
(c) A
X x a
Tổ nối dây mba ba pha : Ở mba ba pha, nối Y & Δ với thứ tự khác mà góc lệch pha sđđ dây sơ cấp sđđ dây thứ cấp 30o, 60o, 90o, , 360o
Thực tế không dùng độ để góc lệch pha mà dùng kim đồng hồ để biểu thị gọi tên tổ nối dây mba, cách biểu thị sau:
(14)+ Kim dài cố định số 12, sđđ sơ cấp + Kim ngắn 1,2, , 12 ứng 30o,60o, ,360o sđđ thứ cấp
Hình 1.9Biểu thị góc lệch pha
Trường hợp mba pha :
+ Trường hợp a : I/I-12 + Trường hợp b,c : I/I-6
Trường hợp mba ba pha :
+ Mba ba pha nối Y/Y:
Ví dụ mba ba pha có dây quấn sơ dây quấn thứ nối hình sao, chiều quấn dây ký hiệu đầu dây (hình 2.7) vector sđđ pha hai dây quấn hoàn toàn trùng góc lệch pha hai điện áp dây 360o hay 0o Ta nói mba thuộc tổ nối dây 12 ký hiệu Y/Y-12 hay Y/Y-0 Để nguyên dây quấn sơ, dịch ký hiệu dây quấn thứ a→b, b→c, c→a ta có tổ đấu dây Y/Y-4, dịch tiếp lần ta có tổ đấu dây Y/Y-8 Nếu đổi chiều dây quấn thứ ta có tổ đấu dây Y/Y-6,10,2 Như mba nối Y/Y, ta có tổ nối dây số chẵn
x y z a b c
A B C
C
A B EAB
Eab
a c b
EAB
Eab
360o
Y/Y -12
Hình 1.11 Tìm tổ nối dây
+ Mba ba pha nối Y/Δ :
(15)A B C
MẠCH TỪ MÁY BIẾN ÁP
1.6.1. Các dạng mạch từ máy biến áp
1. Máy biến áp pha
+ Mạch từ kiểu lõi (hình 1.3a) + Mạch từ kiểu bọc
2. Máy biến áp ba pha
+ Hệ thống mạch từ riêng : Từ thông ba pha độc lập Ta có tổ mba ba pha
+ Hệ thống mạch từ chung (hình 1.3b) : Từ thơng ba pha liên quan Ta có mba ba pha ba trụ
Nếu :
U& A +U& B+U&C =0→Φ& A +Φ& B +Φ&C =0
Như trụ ghép chung có từ thông tổng ∑Φ& =0, nên ta bỏ trụ ghép chung Sau bỏ trụ ghép chung, ta thấy lõi thép khơng gian nên chế tạo khó khăn Vì phải rút ngắn trụ để ba trụ mba nằm mt phng, lỳc
Hỗnh 1.13Gheùp ba truỷ mba mäüt pha ΦA
ΦC
ΦB
A ∑ΦA
B C
ΦA
ΦC
ΦB
A
B C
ΦA
ΦC
ΦB
A
B C
Hình 1.11. Tìm tổ nối dây mba nối Y/Δ B
EAB
EAB
C
A
Eab
330o
Y/Y -11 x
y z b c a
b
Eab c
a
Hình 1.12Tổ mba ba A
X
a x
Y
b y
Z
c z
B C
ΦA ΦA ΦA
(16)này ta thấy kết cấu lõi thép mba không đối xứng, trụ ngắn hai trụ hai bên nên dịng từ hóa ba pha không đối xứng :
IoA = IoC≈ (1,2 ÷ 1,45)IoB
1.6.2 Những tượng xuất từ hóa lõi thép MBA
Xét trường hợp :
+ MBA không tải (hình 2.11) + Sơ cấp đặt vào điện áp u hình sin
Hình 1.14Sơ đồ nguyên lý mba pha
u io
Φ
X
a x A
1. Mba mäüt pha
Điện áp u có dạng : t sin U
u= m ω
Bỏ qua điện áp rơi dây quấn, ta có : dt
d W e
u=− = Φ
Từ thơng lõi thép có dạng : ) / t sin(
m ω −π
Φ = Φ
• Khơng xét tổn hao lõi thép :
Khi không xét đến tổn hao lõi thép dịng io≈ iox, nghĩa dịng từ hóa gần dịng điện phản kháng Ta có quan hệ Φ = f(io) quan hệ B = f(H) Từ quan hệ Φ = f(io) Φ = f(t) ta vẽ io = f(t)
Từ hình 2.12, ta thấy :
+ Từ thơng Φ(t) có dạng hình sin
+ Dịng điện io(t) có dạng nhọn dầu (k0sin) + Φ(t) io(t) trùng pha
Dịng io(t) khơng sin, ta phân tích thành tổng sóng hình sin : io(t) = io1 + io3 + io5 + io7 +
Φ io
io t
io(t) Φ(t)
Φ(io)
0
(17)+ io1 sóng (sóng bậc 1)
+ io3,5,7 sóng bậc cao Sóng bậc trở lên có biên độ nhỏ, ta bỏ qua Như dịng điện bậc ba io3 làm dịng io có dạng nhọn đầu Thực chất dịng io có dạng nhọn đầu tượng bão hịa lõi thép
• Có kể đến tổn hao lõi thép :
Khi có xét đến tổn hao lõi thép, quan hệ Φ = f(io) quan hệ đường cong từ trễ B = f(H) Từ quan hệ Φ = f(io) Φ = f(t) ta dùng phương pháp vẽ để tìm quan hệ io = f(t) hình 2.13
Từ hình 2.13, ta thấy :
+ Từ thơng Φ(t) có dạng hình sin
+ Dịng điện io(t) có dạng nhọn dầu (k0sin) + io(t) vượt trước Φ(t) góc α
Góc α nhỏ hay lớn phụ thuộc vào mức độ trễ B = f(H), nghĩa phụ thuộc vào đường cong từ trễ góc α gọi góc tổn hao từ trễ
Hình 2.14 biểu diễn vectơ dịng điện từ thơng có kể đến tổn hao lõi thép Vì dịng điện i
o
I
& Φ&m
o không sin nên ta vẽ gần với thành phần bậc Ta thấy dịng điện khơng tải Io gồm hai thành phần :
+ Iox : thành phần dịng điện phản kháng để từ hóa lõi thép + Ior : thành phần dòng điện tác dụng, vng góc với Φ, nên :
2
ox or o I I
I = +
Thực tế Ior < 10%Io , nghĩa góc α thường bé, nên dịng điện Ior khơng ảnh hưởng đến dịng điện từ hố ta coi Iox≈ Io
Đồ thị vectơ dòng Io
α
I
&
or I
&
ox I
&
E& U&
Φ&
Φ Φ
Φ io(t)
t α
io
io
(18)2. Mba ba pha
Khi mba không tải xét pha dịng điện bậc ba pha : t
sin I
io3A = o3m 3ω (2.2a)
t sin I
) t
( sin I
io3B = o3m ω −120o = o3m 3ω (2.2b) t
sin I
) t
( sin I
io3C = o3m ω −240o = o3m 3ω (2.2c)
Từ phương trình ta thấy, ba pha trùng thời gian, nghĩa thời điểm chiều dòng điện bậc ba pha hướng từ đầu đến cuối hướng từ cuối đến đầu, tức luôn tồn
α) Trường hợp mba nối Y/Y
Sơ cấp đấu Y nên dịng io3 khơng tồn tại, dịng io có dạng sin từ thơng Φ sinh có dạng vạt đầu Ta phân tích từ thơng Φ lõi thép thành sóng sóng bậc cao :
Φ=Φ1+Φ3 +Φ5 +Φ7 + Cạc sọng Φ5,7 nh, ta b qua, chè xẹt Φ1 v Φ3
Trường hợp tổ mba ba pha :
(Mba ba pha5 truû)
Φ1 Loại mạch từ riêng, nên Φ3 tồn khép mạch qua lõi thép, Φ3 tương đối lớn, sđđ e3 sinh lớn theo (E3f = (45-60)% E1f) làm cho sđđ pha tăng lên Còn sđđ Ud khơng có thành phần e3
Φ
Φ3
e=e +e
Haûi:
+ Chọc thủng cách điện dây quấn + Hư thiết bị đo lường
+ nh hưởng đường dây thơng tin
e1 e3
Φ3A Φ3B Φ3C
(19)Mba ba pha ba truû :
Từ thông bậc ba lõi thép mba nối Y/Y
Hệ thống mạch từ chung, nên Φ3 chiều (hình 2.16) Ở thời điểm từ thơng Φ3 không khép mạch qua mạch từ trụ mà bị đẩy ngồi, khép mạch qua mơi trường có từ trở lớn, nên Φ3 không lớn lắm, xem từ thông mạch từ sin, sđđ cảm ứng Ef sin
Chú ý : Φ3 khép mạch qua gông vách thùng làm tăng tổn hao nên hiệu suất máy giảm
β) Trường hợp mba nối Δ /Y
Dây quấn sơ cấp nối Δ nên dịng io3 khép kín tam giác, dịng io có dạng nhọn đầu Giống mba pha
γ) Trường hợp mba nối Y/Δ
i03
i23 i23
i23 I&23
Y
Φ&
Δ
Φ&23
23 E& nhoí
Φ&
Mba nối Y/Δ
(20)CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
Để thấy rõ trình lượng mba, ta xét quan hệ điện từ trường hợp
1.7.1. Phương trình cân điện áp (sđđ)
Trên hình 3.1 trình bày mba pha hai dây quấn, dây quấn sơ cấp
nối với nguồn, có số vịng N1, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Zt, có số
vịng N2 Khi nối điện áp u1 vào dây quấn sơ cấp, dây quấn sơ cấp có dịng
điện i1 chạy qua Nếu phía thứ cấp có tải dây quấn thứ cấp có dịng
điện i2 chạy qua Các dòng điện i1 i2 tạo nên stđ sơ cấp i1N1 stđ thứ cấp
i2N2 Phần lớn từ thông hai stđ i1N1 i2N2 sinh khép mạch qua lõi thép
móc vịng với dây quấn sơ cấp thứ cấp gọi từ thơng Φ Từ
thơng Φ gây nên dây quấn sơ cấp thứ cấp sđđ e1 e2
như biết chương sau :
Từ thông mba pha hai dây quấn
u2 u1
i1
+ _
_
Φ
Zt +
∼
Φt2
Φt1
i2