SO DO THAY THE MAY BIEN AP

-1- PHẦN I: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Máy biến áp có nhiều ứng dụng quan trọng việc truyền tải phân phối điện xa Khi cần truyền tải công suất điện lớn đường dây dài từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, ta tăng điện áp dây lên cao tổn thất cơng suất tổn thất điện áp đường dây giảm Ở bậc đại học, thiết bị máy biến áp dùng học tập nghiên cứu cịn nhiều hạn chế, giáo trình kĩ thuật điện biên soạn theo chương trình khung trường đại học khối kĩ thuật cơng nghiệp Giáo trình biên soạn sở vật lí bậc phổ thơng, phần điện mơn vật lí đại cương bậc đại học nên khơng sâu vào mặt lí luận tượng mà chủ yếu nghiên cứu phương pháp tính tốn ứng dụng kĩ thuật tượng điện từ Ở trường Đại Học Vinh, theo quy chế học tín chỉ, nhiỊu tiết học mơn kỉ thuật điện sinh viên tự học, tự nghiên cứu Mặt khác học phân kĩ thuật điện tương đối khó, sinh viên nghe giáo viên giảng lí thuyết trực tiếp tiếp xúc để nghiên cứu tính tốn tốn máy biến áp Nên gây cho sinh viên tâm lí chán nản, khơng muốn tự tìm tịi nghiên cứu Vì nhiều sinh viên cú kt qu thi học phần không cao Trong lnh vực chế tạo, nghiên cứu máy biến áp, đòi hỏi phải am hiểu sâu sắc cấu tạo, nguyên lí làm việc máy biến áp, nghiên cứu tích cực máy biến áp th× áp dụng để thiết kế máy biến áp Máy biến áp chế độ khơng tải cơng suất đưa phía thứ cấp khơng,chế độ có tải người ta đưa hệ số k để đánh giá mức độ tải k =1 máy hoạt động bình thường tổn hao đồng nhỏ bỏ qua, có tổn hao sắt từ Nhưng k 1 tải máy bị cháy -2nổ Vì áp dụng để giải toán máy biến áp, để nghiên cứu, để thiết kế máy biến áp, ta cần có phương tính tốn đắn Do tính cấp thiết vấn đề với hướng dẫn T.S Nguyễn Hồng Quảng xin nêu đề tài ”sơ đồ thay máy biến áp” để bạn sinh viên làm tài liệu tham khảo phục vụ học tập nghiên cứu máy biến áp Mục ớch nghiờn cu: Đề tài lm rừ nhng thun li việc áp dụng sơ đồ thay máy biến áp việc tính tốn đặc tính máy biến áp thuận lợi phân tích nghiên cứu máy biến áp Giả thiết khoa học: Thơng qua q trình tìm hiểu sơ đồ thay máy biến áp giúp ta thn tiƯn tính tốn đặc tính máy biến áp, áp dụng sơ đồ thay máy biến áp phân tích nghiên cứu máy biến áp Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp lí thuyết: Vận dụng kiến thức học học phần điện kĩ thuật, tài liệu tham khảo, luận văn, tiểu luận máy biến áp tài liệu mạng internet máy biến áp nói chung sơ đồ thay máy biến áp nói riêng để nghiên cứu Phương pháp thực nghiệm: Bài thí nghiệm máy biến áp phịng kĩ thuật điện trường Đại Học Vinh Nội dung đề tài: Đề tài gồm chương: Chương I: Đại cương máy biến áp Chương II: Sơ đồ thay máy biến áp vµ øng dơng -3- PHN II: NI DUNG Chng I: ĐạI CƯƠNG Về MáY BIÕN ¸P 1.1 Khái niệm chung máy biến áp 1.1.1 L ch sử đời phát triển m¸y biÕn ¸p Có thể nói phát minh máy biến áp liên quan mật thiết với thí nghiệm đóng ngắn mạch Ruhmkorff Elih-ThomSon Máy biến áp chế tạo vào khoảng năm 1878-1879 dùng cấp điện thắp sáng Năm 1891 Anh hãng Ferant chế tạo máy biến áp có cơng suất 111,9kw,kiểu bọc điện áp 10/2,4kv,lõi thép chế tạo cách dùng thép quấn lại cách điện giấy Máy biến áp khơng ngừng hồn thiện năm 1906 người ta bắt đầu dùng dầu làm mát máy mạch từ tôn silic, nên tổn hao lỏi thép giảm nhiều Đến trước đại chiến giới thứ  , người ta sử dụng máy biến áp nhiều lĩnh vực: Máy biến áp đo lường, máy biến áp lò, máy biến áp hàn… 1.1.2 Các định mức: a Điện áp định mức: U đm Điện áp sơ cấp định mức điện áp quy định đặt vào dây quấn sơ cấp kí hiệu U 1đm Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm điện áp hai cực dây quấn thứ cấp dây quấn thứ cấp hở mạch điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Người ta quy ước với máy biến áp pha định mức điện áp pha máy biến áp pha điện áp định mức điện áp dây.Đơn vị điện áp ghi máy thường kV b Dòng điện định mức: Dòng điện định mức dòng điện quy định cho cuộn dây máy biến áp ứng với công suất định mức.Đối với máy biến áp pha dòng điện định mức dòng điện dây.Đơn vị dòng điện ghi máy thường ampe dòng -4điện sơ cấp định mức kí hiệu I 1đm Dịng điện thứ cấp định mức kí hiệu I2đm c Cơng suất định mức: Công suất định mức máy biến áp công suất biến thiên cực dây quấn thứ cấp chế độ làm việc định mức nhà máy sản xuất máy biến áp quy định Công suất định mức kí hiệu Sđm, đơn vị KVA Đối với máy biến áp pha công suất định mức là: Sđm = U2đm – I2đm Đối với máy biến áp pha công suất định mức là: Sđm = U2đm – I2đm d Ngồi cịn có đại lượng định mức sau: - Tần số dòng điện - Số pha - Sơ đồ tổ nối dây - Điện áp ngắn mạch - Chế độ làm việc - Phương pháp làm lạnh 1.1.3 Công dụng máy biến áp: Máy biến áp có nhiều ứng dụng quan trọng việc truyền tải phân phối điện xa Khi cần truyền tải công suất điện lớn đường dây dài từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, ta tăng điện áp dây lên cao tổn thất cơng suất tổn thất điện áp đường dây giảm 1.2.Cấu tạo máy biến áp: Máy biến áp có ba phận : Lõi thép ,dây quấn vỏ máy 1.2.1 Lõi thép: Lõi thép dùng để dẫn từ thơng cho máy thường làm thép silisium gọi thép kĩ thuật, loại thép từ tốt -5Để giảm dịng điện xốy (cịn gọi dịng điện phu cơ) lõi thép người ta khơng đúc lõi thép thành khối đặc mà dùng nhiều thép mỏng có chiều dày từ 0,35-0,5mm ghép lại Trên mặt thép có bơi sơn cách điện Nhờ cách ghép dịng điện xốy giảm nhiều, thép bớt nóng, tổn hao cơng suất giảm đi, hiệu suất máy cao Lõi thép sau ghép lại gồm có trụ gơng Trụ phận có dây quấn, gơng phận để ghép kín trụ với khơng dây quấn 1.2.2 Dây quấn: Dây quấn máy biến áp thường dây đồng tiết diện hình trịn hình chữ nhật có bọc chất cách điện lớp sơn hay sợi vải dệt bao quanh dây Dây quấn quanh trụ lõi thép, thông thường máy biến áp có hai dây quấn Dây quấn với nguồn điện gọi dây quấn sơ cấp Dây quấn nối với phụ tải gọi dây thứ cấp Dây quấn thường quấn đồng tâm xung quanh trụ thép Dây quấn thấp áp quấn phía gần trụ thép Dây quấn cao áp quấn phía ngồi bọc lấy dây quấn thấp áp Quấn giảm nhẹ vật liệu cách điện dây quấn cao áp cần cách điện với dây quấn thấp áp mà không cần phải cách điện với trụ Đối với máy biến áp kiểu bọc, dây quấn cao áp thấp áp thường quấn thành đĩa xen kẽ -6- 1.2.3 Vỏ máy: Dùng để bảo vệ phận bên máy đựng dầu máy biến áp Vỏ máy gồm thùng hình bầu dục, bên đặt lõi thép, dây quấn đựng dầu Dầu máy biến áp dùng để làm lạnh tăng cường cách điện cho máy Ở máy công suất nhỏ, vỏ thùng dầu phẳng Ở máy cơng suất lớn, vỏ thùng có nhiều ống để tản nhiệt tốt Trên nắp vỏ máy có sứ xuyên cao áp thấp áp, để cách điện đầu dây quấn cao áp thấp áp với vỏ Ngồi cịn có phận khác màng bảo vệ, bình đựng dầu, 1.3 Ngun lí làm việc máy biến áp: Trên hình (1.1) vẽ sơ đồ nguyên lý máy biến áp pha có dây quấn w1 w2 Khi ta nối dây quấn sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều áp u có dịng điện sơ cấp i1 chạy dây quấn w1 Dòng điện i1 sinh từ thông biến thiên chạy lõi thép, từ thơng móc vịng (xun qua) đồng thời với hai dây quấn sơ cấp w1 thứ cấp w2 gọi từ thơng Theo định luật cảm ứng điện từ, biến thiên từ thông làm cảm ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện động là: e1  w1 d dt (1.1) Và cảm ứng vào dây quấn thứ cấp sức điện động là: e   w2 d dt (1.2) Trong w1 , w2 số vịng dây quấn thứ cấp sơ cấp Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng thứ cấp I 2=0, từ thơng lõi thép dòng sơ cấp I0 sinh Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở z t, tác động sức điện động e2, có dịng điện thứ cấp i2 cung cấp cho tải Khi từ thơng đồng thời hai dòng sơ cấp i1 thứ cấp i2 sinh -7Điện áp u1 sin nên từ thông biến thiên sin ta có:  =  maxsin t e1  w1 = E1  sin(t  ) 2 e   w2 = E2 d ( max sint )  sin(t  )  4,44 fw1 dt max (1.3) d ( max sint )  sin(t  )   , 44 fw dt 2 max  sin(t  ) 2 (1.4) Trong đó: E1 4,44 fw1max (1.5) E 4,44 fw1max (1.6) E1 , E trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp thứ cấp Nhìn cơng thức (1.3) (1.4) ta thấy: Sức điện động thứ cấp sơ cấp có tần số, trị số hiệu dụng khác Nếu chia E1 cho E2 ta có: k E1 w  E2 w2 (1.7) k gọi hệ số biến áp Nếu bỏ qua điện trở dây quấn từ thơng tản bên ngồi khơng khí, gần U1 E1, U2 E2 ta có: U1 E w   k U E w2 Nghĩa tỷ số điện áp sơ cấp thứ cấp tỷ số vòng dây Đối với máy tăng áp có: U > U ; w2 > w1 Đối với máy giảm áp có: U < U ; w2 < w1 Như dây quấn sơ cấp thứ cấp không trực tiếp liên hệ với điện nhờ có từ thơng, lượng truyền từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp Nếu bỏ qua tổn hao máy biến áp, gần đúng, quan hệ lượng sơ cấp thứ cấp sau: -8U I =U1 I1 U I Hoặc U  I k (1.8) Đứng quan điểm lượng mà xét máy biến áp máy biến đổi lượng Nó máy truyền tải lượng dịng điện xoay chiều điện áp sang dòng điện xoay chiều điện áp khác Ta coi có dịng liên tục chảy qua máy biến áp hình (1.2) Năng lượng đưa vào mạch sơ cấp với cơng suất p1 Ở mạch sơ cấp có tổn hao dây quấn sơ cấp  pđ , gọi tổn hao đồng phía sơ cấp Ngồi cịn có tổn hao sắt từ lõi thép p st Vậy lượng truyền sang mạch thứ cấp với p 2  p1  pđ  p st công suất là: Ở mạch thứ cấp lại có tổn hao đồng phía thứ cấp với cơng suất: p1  p 2  pđ Hiệu suất máy biến áp: n p  pđ  pđ  p st p2  p1 p1 (1.9) Hiệu suất máy biến áp cao (ở máy cơng suất trung bình hiệu suất khoảng 90 0 ) đó, gần ta coi cơng suất máy biến áp nhận vào phía sơ cấp, cơng suất máy điện đưa phía thứ cấp: U I U I Rút ra: I U1  k I1 U (1.10) Ta thấy: tăng điện áp thứ cấp lên k lần so với điện áp sơ cấp, dịng điện thứ cấp giảm k lần so với dòng điện sơ cấp -9- 1.4 Mơ hình tính tốn máy biến áp Để thiết lập mơ hình tính tốn trước hết xét trình điện từ máy biến áp 1.4.1 Quá trình điện từ máy biến áp Trên hình (1.3), trình bày máy biến áp pha hai dây quấn dây quấn sơ cấp nối với nguồn, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Z t Điện áp u1 sinh dịng điện i1 có chiều hình (1.3) Theo quy tắc vặn nút chai, chiều  phù hợp với chiều i1 , chiều e1 , e2 phù hợp với chiều  nghĩa e1 i1 , trùng chiều Chiều i chọn ngược chiều e2 , nghĩa chiều i không phù hợp với chiều  theo quy tắc Dòng điện i1 i2 sinh từ thơng máy Ngồi từ thơng  chạy lõi thép nói trên, máy biến áp cịn có từ thơng tản Từ thơng tản khơng chạy lõi thép mà chạy tản ngồi khơng khí, vật liệu cách điện v…v… Từ thơng tản khép mạch qua vật khơng sắt từ, có độ dẫn từ kém, từ thơng tản nhỏ nhiều so với từ thơng Từ thơng tản móc vịng riêng rẽ với dây quấn Từ thơng tản móc vịng sơ cấp kí hiệu  t1 dòng điện sơ cấp i1 gây - 10 Từ thơng tản móc vịng thứ cấp  t , dòng điện thứ cấp i2 gây Từ thông tản đặc trưng điện cảm tản Điện cảm tản dây quấn cấp L1 là:  t1 L1= i (1.11) Điện cảm tản dây quấn thứ cấp L2 là:  t2 L2= i (1.12) 1.4.2 Phương trình điện áp sơ cấp Chúng ta xét mạch điện sơ cấp, gồm nguồn điện áp U1, sức điện động e1, điện trở dây quấn sơ cấp R1, điện cảm tản sơ cấp L1 Áp dụng định luật Kiếchốp ta có phương trình điện áp sơ cấp viết dạng trị số tức thời là: R1i1  L1 di1 U  e1 dt Hoặc chuyển vế ta có: U  R1i1  L1 di1  e1 dt (1.13) Nếu viết dạng số phức Tổng trở phức dây quấn sơ cấp là: Z  R1  jL1  R1  J X Trong đó: X1= L1 điện kháng tản dây quấn sơ cấp (1.14) - 18 Chế độ không tải chế độ mµ phía thứ cấp hở mạch, phía sơ cấp đặt vào điện áp 2.3.1 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp không tải: Khi không tải I2=0 ta có: U  I1 Z  E Hoặc: U  I ( Z  Z th )  I Z (2.14) Z  Z1  Z th tổng trở cảu máy biến áp không tải Sơ đồ thay máy biến áp khơng tải vẽ hình (2.2) 2.3.2 Các đặc điểm chế độ không tải: a) Dịng điện khơng tải: Từ phương trình trên, tính dịng điện khơng tải sau: I0  U1 U1  Z0 ( R1  Rth )  ( X  X th ) Tổng trở Z0 thường lớn dịng điện khơng tải nhỏ 0 10 0 dòng điện định mức b) Công suất không tải: - 19 Ở chế độ khơng tải cơng suất đưa phía thứ cấp không, song máy tiêu thụ công suất p0, công suất p0 bao gồm công suất tổn hao sắt từ p st lõi thép công suất tổn hao điện trở dây quấn sơ cấp p R1 Vì dịng điện khơng tải nhỏ nên bỏ qua công suất tổn hao điện trở coi gần p st  p (2.15) Tổn hao săt từ tính dựa vào đặc tính lõi thép sau: p st  P1,o / 50 B ( 1,3 ) G 50 (2.16) Trong đó: P1,0 / 50 cơng suất tổn hao thép tần số 50HZ từ cảm 1T Đối với thép kỉ thuạt điện 3413 dày 0,35mm P1,0 / 50 =0,6 w/kg B: từ cảm thép (T) G: khối lượng thép (kg) c) Hệ số công suất không tải: Công suất phản kháng không tải Q0 lớn so với công suất tác động không tải P0 Hệ số công suất lúc không tải thấp cos   Ro R02  X 02  P0 P02  Q02 0,1 0,3 Từ đặc điểm sử dụng không nên để máy tình trạng khơng tải non tải 2.4 Chế độ ngắn mạch máy biến áp: Chế độ ngắn mạch chế độ mà phía sơ cáp bị nối tắt lại, sơ cấp đặt vào điện áp Trong vận hành nhiều nguyên nhân làm máy biến áp bị ngắn mạch hai dây dẫn điện phía thứ cấp chập vào rơi xuống đất nối với dây có tổng trở nhỏ Đây tình trạng cố - 20 2.4.1 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch Sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch vẽ (hình 2.3) Vì tổng trở Z 2 nhỏ so với Z th Nên coi gần bỏ qua nhánh từ hóa Dịng điện sơ cấp dịng điện ngắn mạch I n Phương trình điện áp là: U  I n ( Z  Z 2 )  I n Z n (2.17) Trong đó: Z n ( R1  R2 )  j ( X  X 2)  Rn  jX n Z n e j n Rn  R1  R2 Là điện trở ngắn mạch máy biến áp X n  X  X 2 Là điện kháng ngắn mạch máy biến áp Z n  Rn2  X n2 Là tổng trở ngắn mạch máy biến áp Zn Là tổng trở phức ngắn mạch máy biến áp 2.4.2 Đặc điểm chế độ ngắn mạch Dòng điện ngắn mạch Từ phương trình ta có dịng điện ngắn mạch điện áp sơ cấp định mức In  (2.18) U 1dm Zn - 21 Vì tổng trở ngắn mạch nhỏ nên dòng điện ngắn mạch thường lớn 10 25 lần dòng điện định mức, nguy hiểm máy biến áp ảnh hưởng đến tải dùng điện Từ nhận xét , sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngắn mạch 2.5 Chế độ có tải máy biến áp: Chế độ có tải chế độ dây quấn sơ cấp nối vào nguồn điện áp định mức, dây quấn nối với tải Để đánh giá mức độ tải, người ta đưa hệ số tải k t kt  I1 I đm  I1 I 1đm k t =1 tải định mức k t 1 tải Ở chế độ tải, phương trình điện áp dịng điện xét 1.4 (cơng thức 1.16,1.20 1.15,1.18,1.21) sơ đồ thay xác định thí nghiệm khơng tải ngắn mạch Dưới ta dựa vào phương trình sơ đồ thay để nghiên cứu số dặc tính làm việc lúc có tải 2.4.1 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải Đương đặc tính ngồi a) Độ biến thiên điện áp thứ cấp: Máy biến áp có tải, thay đổi tải gây thay đổi điện áp thứ cấp U , điện áp sơ cấp định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp U là: U U đm  U Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm tính sau: U 0  U đm  U 100 0 U đm (2.19) w Nhân tử mẫu với hệ số biến áp k  w ta có: - 22 U 0  kU đm  kU U  U2 100 0  1đm 100 0 kU đm U 1đm (2.20) Đồ thị véctơ máy biến áp ứng với sơ đồ thay gần vẽ hình 2.4 Để tính U ta chiếu U lên U 2 Theo đồ thị ta thấy rằng, góc lệch pha U U 2 khơng lớn coi gần U 1đm OB OC U 1đm  U 2  AC  AB cos( n   t )  I Z n cos( n   t )  (2.21a)  I Z n cos  n cos  t  I Z n sin  n sin  t  n góc tổng trở ngắn mạch (phần 2.3)  t góc lệch pha điện áp U dòng điện I , góc tổng trở tải:  t arctg X1 Rt Vậy: U %  k ( I Z n cos  n cos  t  I Z n sin  t sin  n 100%  U 1đm I Z n cos  n cos  t  I Z n sin  t sin  n ) 100%  U 1đm - 23 - k t (U nR % cos  t  U nx % sin  t ) (2.21b) I Trong hệ số tải k t  I 1đm U nR %  I 1đm Z n cos  n 100% U n % cos  n U 1đm (2.22) U nx %  I 1đm Z n sin  n 100% U n % sin  n U 1đm (2.23) Trị số U cực đại, dương, âm, khơng phụ thuộc vào tính chất tải Theo cơng thức (2.21a) ta có:  n   t 0 U lớn  n   t 90 U 0  n   t  90 U   n   t  90 U  Trên hình 2.5a vẽ U 0 ứng với tải R, L C b) Đường đặc tính ngồi: Đường dặc tính ngồi máy biến áp biểu diễn quan hệ U  f ( I ) Khi U U 1đm cos  const ( hình 2.5b ) Điện áp thứ cấp U2 là: U U đm  U U đm (1  U 0 ) 100 (2.24) Dựa vào công thức (2.24) ta vẽ đường đặc tính ngồi Từ đồ thị ta thấy, tải dung, I tăng U tăng Khi tải cảm trở, I tăng U giảm( tải cảm điện áp U giảm nhiều) Điện áp thơng số có ý nghĩa quan trọng, vận hành không biến thiên phạm vi cho phép - 24 - Để điều chỉnh U2 đạt giá trị mong muốn, ta thay đổi số vòng dây khoảng 5 0 (thường thay đổi số vịng dây cuộn cao áp dịng điện nhỏ làm việc thay đổi số vòng dây thực dễ hơn) Vì dây quấn máy biến áp tạo đầu phân áp 2.4.2 Tổn hao hiệu suất máy biến áp: Khi máy biến áp làm việc có tổn hao sau: -Tổn hao điện trở dây quấn sơ cấp thứ cấp gọi tổn hao đồng Pđ Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải:  Pđ  I 12 R1  I 22 R22  I 12 ( R1  R2 )  I 12 Rn k t2 I 12đm Rn Pđ k t2 Pn (2.25) (2.26) Trong đó: P cơng suất đo thí nghiệm ngắn mạch -Tổn hao sắt từ Pst lõi thép, dịng điện xốy từ trễ gây Tổn hao sắt từ không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thơng chính, nghĩa phụ thuộc vào điện áp - 25 Tổn hao sắt từ công suất đo thí nghiệm khơng tải Pst  P0 (2.27) Hiệu suất máy biến áp là: P2 P1 P2  P2  Pst  Pđ  K t S đm cos  t K t S đm (2.28) Trong P2 cơng suất tác dụng đầu ra(tải tiêu thụ) P2 S cos  t k t S dm cos  t kt  I2 I dm  S2 S dm Nếu cos  t không đổi, hiệu suất cực đại  0 k t Sau tính ta có hiệu suất cực đại đồng tổn hao tổn hao sắt từ k t2 Pn  P0 Hệ số tải ứng với hiệu suất cưc đại là: kt  P0 Pn (2.29) Đối với máy biến áp cơng suất trung bình lớn, hiệu suất cực đại hệ số tải k t 0.5 0.7 Đường đặc tính hiệu suất vẽ hình 2.6 Có nhận xét phạm vi 0.4  k t  1.2 hiệu suất thay đổi khụng ỏng k 26 ng dng sơ đồ thay máy biến áp giải toán phõn tớch tìm hiểu phương pháp ứng dụng sơ đồ thay máy biến áp Chúng ta xÐt mét số toán sau: 2.6.1 Mỏy bin ỏp cú ti Bài Toán1: Máy biến áp pha cã: S dm 2500VA ; U 1dm 220V ; U dm 127V ; thông số dây quấn R1 0,3 ; X  0, 25 ; R2 0,1 ; X  0, 083 - 26 Thứ cấp nối với tải có tổng trở Z t 5,8  j 5,17  Dùng sơ đồ thay gần (coi I 0 ) xác định công suất tác dụng P1 , công suất phản kháng Q1 , hệ số công suất cos  phía sơ cấp, cơng suất tác dụng phản kháng tải, điện áp tải độ biến thiên điện áp thứ cấp Bài giải: Tính thông số sơ đồ thay gần w 220 Hệ số biến áp k  w  127 1.73 Quy đổi đại lượng thứ cấp sơ cấp R2� R2 k  0,1� 1, 732  0,3 X 2� X k  0, 083 �1, 732  0, 25 Rt�  Rt k  5,8 �1, 732  17, 4 X t�  X t k  5,17 �1, 732  15,5 Từ sơ đồ ta tính dịng điện sơ cấp dòng điện thứ cấp quy đổi sơ cấp I  I 2  U1 ( R1  R2  Rt)  ( X  X 2  X t)  220 18  16 9,13  Hệ số công suất sơ cấp cos  cos  ( R1  R2  Rt) 18  0,747 2 24,08 ( R1  R2  Rt)  ( X  X 2  X t) Công suất tác dụng phía sơ cấp P1 P1 UI cos  220 9,13.0,747 1500,5 W Công suất phản kháng phía sơ cấp Q1 Q1  UI1 sin 1  220 �9,13 �  0, 747  1335, 4V r Dòng điện thứ cấp( chưa qui đổi) I kI 2 1,73.9,13 15,8 A Tổng trở tải: - 27 Z t  Rt2  X t2  5,8  5,17 7,77 Điện áp tải: U  I Z t 15,8.7,77 122,76 Độ biến thiên điện áp thứ cấp: U 0  U đm  U 127  122,76 100 0  100 0 3.38 0 U đm 127 Công suất tác dung tải: Pt  Rt I 22 5,8.15,8 1448 W Công suất phản kháng tải: Qt  X t I 22 5,17.15,8 1291 W Bài toán2: Một máy biến áp ba pha Y Y cung cấp điện cho tải nối tam giác, điện trở pha tải R 6 Máy biến áp có số liệu sau: U 1đm 3000V , U đm 230V Thông số dây quấn R1 2,4 ; X 4,4 ; X 0,026 ; R2 0,0142 Tính điện áp đặt lên pha tải công suất tiêu thụ điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Bài Giải: Biến đổi tải nối tam giác sang sao: RY  R  2 3 Hệ số biến áp: Trong đó: U pdm  U 1đm U pdm  U đm  3000  230 1732 V 132,8 V Các thông số thứ cấp qui đổi sơ cấp R2 k R2 132.0,0142 2,4  X 2 k X 132.0,026 4,4  - 28 RY k RY 13 2.2 338  Dựa vào sơ đồ thay gần ta I 1P  I 2P  U 1P ( R1  R2  RY )  ( X  X 2 )  1732 342,8  8,8 5,05 A Điện áp pha tải nối sao: U PY  U PY RY I 2P 338.5,05   131,3 V k k 13 Điện áp pha nối tam giác: U P  3U PY  3.131,3 227,4 V Công suất tải tiêu thụ: Pt 3RY I 22P 3RY I 22P 25859,5 W Dòng điện pha tải nối  : I P  I 1P k 5,05 13 37,9 A 2.6.2 Máy biến áp chế độ khơng tải ngắn mạch Bài Tốn1:Một máy biến áp ba pha nối Y  có S đm 60KVA , U 1đm 35KV ; U đm 400 V ; I 0 11 0 ; U n 0 4,55 0 ; P0 502 W ; Pn 1200W Tính dịng điện định mức, dịng điện không tải, hệ số công suất không tải, điện áp ngắn mạch U n , hệ số công suất ngắn mạch cos  n Bài Giải: S đm Dòng điện định mức: I 1đm  Dịng điện khơng tải: I đm  Dịng điện khơng tải: I  I 1đm 3U 1đm S đm 3U đm   60.10 3.353 60.10 3.400 1 A 8,66 A I 00 11 1 0,11 A 100 100 Hệ số công suất không tải: cos   P0 3U I Điện áp ngắn mạch dây  502 3.35.10 3.0,11 0,075 - 29 U 1n U 1đm U n 0 3500.4,55  1592 V 100 100 Điện áp ngắn mạch pha: U 1np U pdm U n 0 3500 4,55  919,5 V 100 100 Hệ số công suất ngắn mạch: cos  n  Pn 3U 1n  1200 3.1592 0,435 b Thông số sơ đồ thay thế: Điện trở từ hóa: Rth  P0 P P 502  02  13829  I0 3I 3.0,11 Tổng trở từ hóa: Z th  U 1P U 1đm 10  35 183707  I0 3I 3.0,11 Điện kháng từ hóa: X th  Z th2  Rth2 183185  P P U 919,5 1200 nP nP Điện trở ngắn mạch: Rn  I  3I  3.12 400  1dm 1dm 1nP  Tổng trở ngắn mạch: Z n  I 1đmp 919,5  Điện kháng ngắn mạch: X n  Z n2  Rn2  919,5  400 828  Coi R1  R2  X  X 2  Rn 400  200  2 X n 828  414  2 Nếu tính thơng số thứ cấp chưa qui đổi cần tính hệ số biến áp pha k P : kP  U w1 35000  1dm  50,5 w2 3U dm 3.400 Thông số dây quấn thứ cấp chưa qui đổi:  R2 200 R2   0,078  K p 50,5 - 30 X2  Bài  X2 4,4  0,162  kp 50,5 Toán2: Máy biến áp pha S đm 2500 V, U 1đm 220 V , U đm 127 V , Thí nghiệm khơng tải: U 10 220 V , I 10 1,4 A, P10 30 w Thí nghiệm ngán mạch: I 1n  I 1dm 11,35(A), U 1n 8,8 V , P1n =80 W Tính thông số sơ đồ thay Bài giải : Điện trở nhánh từ hóa : Rth  P10 30   15,3 I102 1,42 U 220 10 Tổng trở nhánh từ hóa : Z th  I  1,4 157  10 Điện kháng nhánh từ hóa : X th  ( Z th2  Rth2 )  (157  15,3 ) 149  P 80 1n Điện trở ngắn mạch : Rn  R1  R2  I  (11,35) 0,62  1n U 8,8 1n Tổng trở ngắn mạch : Z n  I 11,35 0,775  1n Điện kháng ngắn mạch: X n  Z n2  Rn2  0,7752  0,6212 0,46  Coi: R1  R2 ; X  X 2 R1  R2  Rn 0,31  X  X 2  Xn 0,23  w U 220 1đm Hệ số biến áp: k  w U  127 1,73 2 đm Thông số dây quấn thứ cấp chua quy đổi - 31 R2  R2 0,31  0,1  k 1,73 X2  X 2 0,23  0,077  k 1,73 KẾT LUẬN Trong đề tài nghiên cứu sơ đồ máy biến áp nhằm ứng dụng vào việc giải toán máy biến áp Khi tiếp xúc với đề tài bạn sinh viên nắm bắt dạng tập máy biến áp để giải dễ dàng mang lại kết cao kì thi học phần Vì trình bày ý phương pháp giải cho loại tập, đặc biệt nhấn mạnh phương pháp giải cho loại tập, đặc biệt nhấn mạnh đến phân tích tính tốn áp dụng vào dạng tốn Nêu lên ý nghĩa sơ đồ thay máy biến áp nhận xét Để lĩnh hội cách có hệ thống tham khảo đề tài tơi trình bày nội dung hai phần: - Phần sở máy biến áp Hệ thống lại kiến thức quan trọng phần lí thuyết máy biến áp việc giải toán - Phần sơ đồ thay máy biến áp ứng dụng: + Phần chia làm loại là: không tải, có tải, ngắn mạch máy biến áp + Phần ứng dụng nghiên cứu thực tế Khi hoàn thành đề tài này, giúp tơi hiểu máy biến áp Những ứng dụng máy biến áp đời sống người Mặt khác ‘ sơ đồ thay máy biến áp giúp nhiều việc giải toán máy biến áp’’ Do khả thân nhiều hạn chế, thời gian thực đề tài chưa đủ dài, tài liệu tham khảo cịn ít, nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong đóng góp, bổ sung thầy cô giáo, bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện - 32 Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo T.S Nguyễn Hồng Quảng tận tình hướng dẫn tơi hồn thành đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo khoa vật lý,bạn bè quan tâm ,động viên tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành đề tài thời gian TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Văn Đào-Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Tuệ-Nguyễn Đình Triết, Kỹ thuật điện cơ, Nhà xuất Đà Nẵng Phạm Văn Bình-Lê Văn Doanh, Thiết kế máy biến áp, Nhà xuất kỹ thuật ... tính tốn cường độ q trình lượng máy biến áp, ta thay sơ đồ tương đương, gọi sơ đồ thay Việc thành lập sơ đồ thay máy biến áp, tương tự thành lập sơ đồ thay cuộn dây lõi thép Trước tiên, ta đặc trưng... qua sơ đồ thay dịng lượng qua máy biến áp (hình 2.2) - 15 - Thực tế I thường nhỏ so với I , nên nhiều trường hợp để đơn giản tính tốn ta bỏ qua nhánh từ hóa Z Sơ đồ thay lúc gọi sơ đồ thay đơn... biến áp Chương II: Sơ Đồ Thay Thế Máy Bin p V ng Dng 2.1 Quy đổi đại lợng thứ cấp sơ cấp nghiờn cu ng dụng sơ đồ thay máy biến áp, ta vào nghiên cứu tác dụng sơ đồ thay việc phản ánh trình lượng