Bài giảng môn kỹ thuật điện – chương 6 máy biến áp

Chương VI : MÁY BIẾN ÁP c om 6.1 Khái niệm chung MBA: co TB giảm U ng th an TB tăng U Nguồn ng *) Định nghĩa, ứng dụng: du o Máy biến Xa, áp xa u Cùng công suất truyền tải S: Tải cao S= U I cu - Giảm ∆Ud - Giảm ∆Pd Giảm - Giảm tiết diện dây s => Giảm chi phí đầu tư CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt *) Các đại lượng định mức: Công suất MBA pha: c om Điện áp : U1đm U2đm [VA] ng S®m = 3U ®m I ®m = 3U1®m I1®m I1đm an co [V] U1đm SC ng th Thường ký hiệu: U1đm/U2đm du o Dòng điện : I1đm , I2đm [A] cu u Chú ý: Các đại lượng i, u định mức MBA pha đại lượng dây CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt I2đm TC U2đm 6.2 Nguyên lý làm việc MBA pha φ i1~ => φ móc vịng qua dây quấn i1 c om u1~ W1 u1~ => e1 e2: co an ng du o u e1 = − W1φm ω cos ωt π e1 = 2πfW1φm sin(ωt − ) e1 = 2E1 sin(ωt + ψ e ) cu Thứ cấp th Sơ cấp w1,2 : số vòng dây sơ thứ cấp Giả sử φ = φm sinωt Tải ng dφ e1 = − W1 dt dφ e2 = − W2 dt W2 2πfW1φm E 1= E1 = 4,44fW1 φm ψE = - 90O E CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt φ E2 = 4,44fW2 φm Tương tự => e2 có: Khi nối dây quấn thứ cấp với tải i2 i1 c om => Trong dq TC có i2 W1 u1~ W2 Thứ cấp th ng du o Nếu bỏ qua tổn hao dây quấn => U1≈ E1 ; U2 ≈ E2 => Hệ số MBA cu u W1 U1 E1 ≈ = W =k => U2 E2 k < 1=> MBA tăng áp CuuDuongThanCong.com Tải co an Sơ cấp Cung cấp cho tải u2 ng Năng lượng điện xoay chiều vào w1 Chuyển qua w2 φ k > => MBA hạ áp https://fb.com/tailieudientucntt 6.3 Cấu tạo i1 u1 ng - Trụ W1 c om Lõi thép : làm thép KTĐ ghép lại, gồm phận Trụ i2 W2 Gông ng du o cu - Thùng máy - Nắp máy u Dây quấn : Vỏ máy th an co - Gông TC φ SC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt u2 Trụ cu u du o ng th an co ng c om Ruột máy biến áp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Máy biến áp nhìn từ ngồi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om W1 φC i2 W2 u2 Zt an co ng 6.4 Các phương trình MBA ( mơ hình tốn học MBA) Phương trình cân điện a Phía sơ cấp i1 - ΦC : móc vịng qua dq - Φt1 : i1 sinh móc u1~ vịng w1 với khơng khí ng du o cu dφt1 e t1 = − W1 dt CuuDuongThanCong.com Φt1 R1 u dφC e1 = − W1 dt th => e1 et1 u1 i1 et1 e1 u1 = −e1 − e t1 + R1i1 https://fb.com/tailieudientucntt dψ dφt1 = − t1 dt dt di1 dt u2 Φt2 i i i i i1 ng U1 = − E1 + I1 (R1 + jX1 ) I1 u U1 cu R2 X1 R1 du o X1 L1 E1 E2 b Phía thứ cấp : i i i U = − E − I (R + jX ) Xét TT : CuuDuongThanCong.com e1 th U1 = − E1 + jωL1 I1 + R1 I1 R1 u1 an i i di1 u1 = −e1 + L1 + R1i1 dt L1 Φt1 Dạng số phức: i Zt c om W2 di1 e t1 = − L1 dt => u1 = −e1 − e t1 + R 1i1 ng W1 u1~ dψ t1 di1 i =− co e t1 = i−1 W1 φC https://fb.com/tailieudientucntt X2 I2 U2 φC i1 Phương trình cân từ W1 Có tải : i2 ≠ =>Φ F1 F2 i i i F1 + F2 = W1 I1 − W2 I an U1 th U1 ≈ E1 = 4,44fW1 φm ng i φm = const du o u i i X1 ∆U1 i => F1 + F2 = Fo i i i => W1 I1 − W2 I = W1 Io cu i I2 => I1 − = Io W1 W2 k i R1 co Khi bỏ qua ∆U1: const u2 Tải Chú ý dấu “-” ng i W2 c om Không tải : i2 = =>Φ Fo= W1 Io u1~ i2 CuuDuongThanCong.com i I2 => I1 = Io + k i i https://fb.com/tailieudientucntt E1 Các thành phần điện áp ngắn mạch : u nx % = X n I1®m 100 U1®m c om R n I1®m u nr % = 100 U1®m Rn I1đm U1n ng 6.7 Chế độ làm việc có tải Xn th (1) nhân tử mẫu với k du o ng U 20 − U ∆U % = 100 U 20 an co Độ biến thiên điện áp đặc tính MBA a bin thiờn in áp thứ cấp: (2) Rn cu u U1®m − U ' ∆U % = 100 U1®m Theo SĐTT đơn giản: U ® m = U + R n I1 + jX n I ' CuuDuongThanCong.com U1®m Xn I1 U2’ https://fb.com/tailieudientucntt Zt’ có đồ thị véc tơ : Chọn U ' làm gốc giả sử tải mang t/c điện cảm c om ' thùc tÕ gãc θ rÊt nhá ng ϕ2 ' I1 co U1®m ≅ faU U1®−m U U1® m ∆U% = 100 AU1®m C θ U2 B ' R n I1 jX n I1 th an U1®m - U2’ = AB = AC + CB = RnI1cosϕ2 + XnI1sinϕ2 cu u du o ng R n I1 cos ϕ2 + X n I1 sin ϕ2 ∆U % = 100 U1®m X I I R I ∆U % = [ n 1®m 100 cos ϕ2 + n 1®m 100sin ϕ2 ] I1®m U1®m U1®m β < 1=> non t¶i β hƯ sè t¶i unr% unx% > 1=> tải I I S = = = 1=> tải định mức I1đm I2®m S®m CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ∆U2%= β(unr%cosϕ2+unx%sinϕ2) ∆U2% phơ thc y/tè: c om ∆U2 R an co unr%, unx% thông số MBA R-L ng - Độ lớn tải (β) - TÝnh chÊt cđa t¶i (ϕ2) β th Với Unr ϕ2 = cu - t¶i R-L => ϕ2 > - t¶i R- C => < CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b- Đặc tính U2 =f(β) c om Từ quan hệ: ∆U = U 20 − U U = U 20 − ∆U ng Ta có: U2 th an co Suy đặc tính ngồi: R R-L du o ng Muốn U2 = U2đm cung cấp cho tải β cosφ2 thay đổi U20 R-C => ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p cu u β thay đổi W1 W2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quá trình lượng hiệu suất MBA ∑ ∆P P2 => hiÖu suÊt P2 P2 + ∑ ∆P ng η= P2 P1 c om P1 η= co - Các loại tổn hao: an + Tổn hao đồng ∆P® = R1I1 + R2’ I2’2 = RnI1 =( I1 I1®m ) R n I1®m ng th du o ∆P® = β2Pn cu u + Tỉn hao s¾t: ∆Pst = RthI02 ≈ R0I0 ∑ ∆P = P CuuDuongThanCong.com ∆Pst = P0 + β Pn https://fb.com/tailieudientucntt + P2 = U2I2cosϕ2 β P2 = βS®m cosϕ2 c om I ®m U ®m I ®m cos ϕ2 S®m ng I2 η an βS®m cos ϕ2 η= βS®m cos ϕ2 + β2 Pn + P0 co ≈ du o βk u P0 βk = Pn cu ηmax khi: ng th ηmax Giản đồ lượng: P2 P1 ∆P®1 CuuDuongThanCong.com ∆Pst ∆P®2 https://fb.com/tailieudientucntt β 6.8 Máy biến áp pha 1- Cấu tạo nguyên lý c om Coi pha ®èi xøng Sơ đồ thay PT mô tả thể cho pha, đại lượng pha co ng 2- Tæ nèi dây a Định nghĩa: th u cu U AB Y/Y-12 du o ng Y/∆ - 11 U ab số an cách nối DQSC cách nối DQTC 11x30o = 330o CuuDuongThanCong.com U AB U ab 12x30o = 360o https://fb.com/tailieudientucntt b Cách xác định t ni dõy Y/Y-12 B X C Y A Z c om A C b c X,Y,Z ng a z Y b th cu a 12x30o = 360o A Z u X C U ab b ng B du o A y,x,z B an Y/∆ - 11 y c a co x U AB C U AB X,Y,Z y, a c U ab x,c x y z CuuDuongThanCong.com B z,b 11x30o = 330o https://fb.com/tailieudientucntt U1®m kd = U 2đm Hệ số biến áp kf = U1fđm W1 = U 2f®m W2 th an co ng a Mục đích: - Đảm bảo tính kinh tế - Liên tục cung cấp điện b Điều kiện: - Cùng tổ nối dây c om Sự làm việc song song cña MBA pha ng - Cùng giá trị U1đm, U2m (1) (2) u du o - Điện áp ngắn m¹ch b»ng (3) cu *) Điều kiện (1) (2) để tránh dòng điện quẩn chạy MBA *) Điều kiện (3) để phân bố phụ tải hợp lý MBA CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt VÝ dô : Cho MBA pha cã sè liƯu : S®m = 500 kVA; U1®m /U2®m = 22/0,4 kV; Po = 900 W; th Giải an co ng c om dây quấn nối ∆/Y- 11 Pn = 3600 W; io% = 2; un% = 4; Tìm : - Các thông số sơ ®å thay thÕ - ∆ U% vµ hiƯu st η MBA lµm viƯc víi β = 0,8; hƯ sè cos2 = 0,8 tải điện cảm - Điện áp U2 tải định mức I1đm = I1đmf I1đmf = u Pnf cu Rn = du o ng C¸c thông số sơ đồ thay I1đm Vì dq SC nèi ∆ S®m 500.103 = = 13,12 A 3.22.10 3U1®m CuuDuongThanCong.com I1®mf = 13,12 = 7,58 A https://fb.com/tailieudientucntt U1nf Zn = I1®mf 880 U1nf = = 116 Ω Zn = 7,58 I1®mf Zn − R n X n = 1162 − 20,92 = 114 Ω an Xn = ng = 22.103 = 880 V 100 th R 20,9 R1 ≈ R = n = = 10, 45 Ω 2 du o ng ' X n 114 X1 ≈ X = = = 57 Ω 2 cu u ' un % U1®mf 100 co U1nf U1nf = c om 3600 Rn = = 20,9 Ω 3.7,58 R2 = R2 ' kf X2 ' X2 = kf U1f 22 kf = = = 95, U 2f 0, CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Iof io % 7,58 = 0,152 A I1®mf = = 100 100 c om Pof Ro = Iof U1of 22.103 Zo = = Iof 0,152 th Zo = 144.737 Ω u Zo − R o cu Xo = du o ng R o = 12.985 Ω an co ng 900 Ro = 3.0,1522 Xo = 1447372 −129852 = 144.153 Ω R th ≈ Ro = 12.985 Ω CuuDuongThanCong.com Xth ≈ Xo == 144.153 Ω https://fb.com/tailieudientucntt .c om X1 = 57 Ω ng R1 =10,45 Ω 12.985 = = 0, 09 144.153 th an Chó ý : Ro = Zo co cos ϕo = Po 3U1®m Io Xth ≈ Xo == 144.153 Ω cu u du o ng R th ≈ Ro = 12.985 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tìm U% hiệu suÊt η cosϕ2 = 0,8 ∆U%= β(unr%cosϕ2+unx%sinϕ2) c om => sinϕ2 = 0,6 an 114 =4 = 3,93 116 ng th TT: Xn u nx % = u n % Zn co ng 20,9 Zn I1®m Rn = u % Rn R n I1®m =4 = 0, 72 100 n u nr % = 100 = Zn 116 U1®m Zn U1®m cu u du o ∆U% = 0,8(0,72.0,8+3,93.0,6) = 2,35 βS®m cos ϕ2 0,8.500.0,8 η= = ≈ 0,99 2 βS®m cos ϕ2 + β Pn + P0 0,8.500.0,8 + 0,8 3, + 0,9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co u du o ng th an 2,35 = (1 − )0, = 0,388 kV 0,8.100 cu T×m U2: ∆U% U = (1 − )U ®m 100 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... du o cu - Thùng máy - Nắp máy u Dây quấn : Vỏ máy th an co - Gông TC φ SC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt u2 Trụ cu u du o ng th an co ng c om Ruột máy biến áp CuuDuongThanCong.com... ng c om Máy biến áp nhìn từ ngồi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om W1 φC i2 W2 u2 Zt an co ng 6. 4 Các phương trình MBA ( mơ hình tốn học MBA) Phương trình cân điện a... Xn th (1) nhân tử mẫu với k du o ng U 20 − U ∆U % = 100 U 20 an co Độ biến thiên điện áp đặc tính MBA a bin thiờn điện áp thứ cấp: (2) Rn cu u U1®m − U ' ∆U % = 100 U1®m Theo SĐTT đơn giản: