4.4. Máy biến áp đặc biệt
4.4.3. Máy biến áp đo lường
Để đo điện áp cao và dòng điện lớn người ta sử dụng máy biến áp đo lường để giảm điện áp cao, dòng điện lớn xuống bằng trị số mà dụng cụ đo thông thường có thể chịu được. Nhìn chung các máy biến áp đo lường có hai dạng là máy biến điện áp và máy biến dòng.
1) Máy biến điện áp
Máy biến điện áp (hình 4.21) chuyên dùng để biến đổi điện áp cao của lưới điện xuống điện áp thấp để đo lường bằng các dụng cụ đo thông thường, hoặc đưa vào mạch điện các thiết bị bảo vệ tự động (mạch bảo vệ rơle). Người ta thường chế tạo các máy biến điện áp có điện áp thứ cấp định mức 100 V. Công suất máy biến điện áp 2,5
1000 VA.
125 Dây quấn sơ cấp của máy biến điện áp gồm nhiều vòng dây và mắc song song với lưới cần đo điện áp. Dây quấn thứ cấp có ít vòng dây hơn và mắc qua vônmét hay các mạch điện áp của các dụng cụ đo khác.
Như vậy tải của máy biến điện áp có tổng trở rất lớn nên có thể coi máy biến điện áp làm việc ở chế độ không tải.
Do đó :
2 1 2 1
W W U
U
Khi sử dụng máy biến điện áp cần chú ý không được nối tắt mạch thứ cấp vì nối tắt mạch thứ cấp tương đương với nối tắt mạch sơ cấp, nghĩa là gây sự cố ngắn mạch ở lưới điện. Máy biến điện áp luôn được nối đất.
Hình 4.21 Máy biến điện áp Hình 4.22 Máy biến dòng điện 2) Máy biến dòng điện
Máy biến dòng điện biến đổi dòng điện lớn xuống dòng điện nhỏ để đo bằng các dụng cụ đo thông thường (hình 4.22). Công suất của máy biến dòng 5100 VA, dòng điện định mức phía thứ cấp thường là 5A.
Dây quấn sơ có cấp ít vòng dây và mắc nối tiếp với mạch cần đo dòng. Dây quấn thứ cấp có nhiều vòng dây mắc qua ampe mét hoặc các mạch dòng điện của các loại dụng cụ đo khác.
Tải của máy biến dòng điện có tổng trở nhỏ nên có thể coi máy biến dòng làm việc ở chế độ ngắn mạch.
Trong các xí nghiệp thường dùng loại ampe kìm. Nó là một máy biến dòng điện mà cuộn sơ cấp chỉ có một vòng dây, chính là đường dây dẫn dòng điện cần đo, thứ cấp nối trực tiếp với ampe mét.
Khi sử dụng máy biến dòng cần chú ý không được để dây quấn thứ cấp hở mạch, vì như vậy dòng điện từ hoá I0=I1 rất lớn và lõi thép bão hoà nghiêm trọng sẽ nóng lên làm cháy dây quấn, hơn nữa từ thông sẽ sinh ra sức điện động nhọn đầu ở dây quấn thứ cấp có thể xuất hiện điện áp cao hàng nghìn vôn làm cho dây quấn thứ cấp và người sử dụng không an toàn. Máy biến dòng điện luôn được nối đất.
126 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 4
Câu hỏi
Câu 1. Máy biến áp là gì? Vai trò của máy biến áp trong hệ thống điện lực? Kết cấu của máy biến áp ra sao? Tác dụng của từng bộ phận?
Câu 2. Trên nhãn máy biến áp thường ghi những đại lượng định mức nào? Ý nghĩa của từng đại lượng đó?
Câu 3. Tại sao khi tăng dòng điện thứ cấp thì dòng điện sơ cấp lại tăng lên? Lúc đó từ thông trong máy biến áp có thay đổi không?
Câu 4. Cho hai máy biến áp nối Y/Y-12 và Y/Y-6 có cùng tỉ số biến đổi k và điện áp ngắn mạch un. Muốn cho chúng có thể làm việc song song với nhau phải làm thế nào?
Cũng với các điều kiện trên nếu hai máy biến áp có tổ nối Y/-11 và Y/-3?
Bài tập
Bài tập 4.1. Hãy tính dòng điện định mức của máy biến áp một pha khi biết các số liệu sau: Sđm=6637 KVA; U1đm=35 KV; U2đm=10 KV.
Đáp số: I1đm=189,6 A; I2đm=663,7 A.
Bài tập 4.2. Hãy tính dòng điện pha ở phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp ba pha khi máy làm việc ở chế độ định mức. Biết các số liệu sau: Sđm=250 KVA; U1đm/ U2đm = 22/0,4 KV; dây quấn 3 pha phía sơ cấp đấu ; dây quấn ba pha phía thứ cấp đấu Y.
Đáp số: I1p=3,87 A; I2p=361,3 A.
Bài tập 4.3. Xác định số vòng dây của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp một pha lý tưởng. Biết tần số f=50 Hz; điện áp 220/24 V; từ thông trong lõi thép của nó là 4 mWb.
Đáp số: W1=248 vòng; W2=27 vòng.
Bài tập 4.4. Một máy biến áp ba pha điện áp 11000/415 V. Biết điện áp mỗi vòng dây là 4 V. Tính số vòng dây sơ cấp và thứ cấp trong các trường hợp sau:
a) Nối Y/Y.
b) Nối /Y.
Đáp số: a) W1=1588 vòng; W2=60 vòng; b) W1=2750 vòng; W2=60 vòng.
Bài tập 4.5. Cho một máy biến áp có dung lượng Sđm = 20000 kVA, U1 = 126,8 kV, U2
= 11 Kv, f = 50 Hz, tiết diện lõi thép S = 35,95 cm2, mật độ từ thông B = 1,35 T. Tính số vòng dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
Đáp số : W1 = 117694 vòng, W2 = 10210 vòng.
Bài tập 4.6. Một máy biến áp ba pha Y / Y – 12 có các số liệu sau: Sđm = 180 kVA; U1
/ U2 = 6000/400 V; dòng điện không tải i0% = 6,4; tổn hao không tải P0 = 1000 W;
127 điện áp ngắn mạch un% = 5,5; tổn hao ngắn mạch Pn = 4000 W. Giả sử r1 = , x1= . Tính các thành phần của điện áp ngắn mạch.
Đáp số : unr% = 2,23; unx% = 5 Bài tập 4.7. Cho một máy biến áp một pha có các số liệu sau: Sđm = 6637 kVA, U1 / U2 = 35/10 kV, Pn = 53500 W, un% = 8.
a. Tính Zn, rn.
b. Giả sử r1 = , tính điện trở không qui đổi của dây quấn thứ cấp.
Đáp số: a. Zn = 14,8 ; rn = 1,5 ; b. r2 =0,061 Bài tập 4.8. Máy biến áp một pha có r1 = 200; r2 = 2, điện cảm tản sơ cấp Lt1 = 50mH; điện cảm tản thứ cấp Lt2 = 0,5mH, W1/W2 = 10. Sơ cấp máy biến áp nối với máy phát có tần số 5000Hz, điện trở trong Rtr = 1600, sức điện động E = 100V. Thứ cấp nối với tải có Rt = 16. Hãy xác định:
a. Công suất tải tiêu thụ b. Điện áp trên tải.
Đáp số: Ptải=0,7W; U2=3,348V Bài tập 4.9. Cho hai máy biến áp tổ nối dây Y/Y-12 và Y/Y-6 có cùng tỉ số biến đổi k và cùng điện áp ngắn mạch un. Muốn cho chúng có thể làm việc song song với nhau phải làm như thế nào? Cũng với các điều kiện trên nếu hai máy biến áp có tổ nối dây Y/-11 và Y/-3.
Bài tập 4.10. Cho ba máy biến áp làm việc song song với các số liệu:
Máy Sđm (KVA) U1đm (kV) U2đm (kV) uni% Tổ nối dây I 1000 35 6,3 6,25 Y/-11
II 1800 35 6,3 6,6 Y/11 III 2400 35 6,3 7 Y/-11 Tính:
a. Tải của mỗi máy biến áp khi tải chung là 4500 KVA.
b. Tải lớn nhất có thể cung cấp cho hộ dùng điện với điều kiện không máy biến áp nào bị quá tải.
c. Giả sử MBA I được phép quá tải 20% thì tải chung của các máy là bao nhiêu.
Đáp số: a. S1 = 928kVA; S2 = 1582kVA; S3 = 1990kVA;
b. 4847kVA;
c. 5817 kVA.
,
r2 x2,
,
r2
128 Bài tập 4.11. Cho một máy biến áp ba pha với các số liệu sau: Sđm = 20 kVA, U1/U2 = 6/0,4 KV; Pn = 0,6 KW; un% = 5,5; nối Y/Y. Tính:
a. Un; Unr; Unx. b. zn; rn; xn; cosn.
c.∆u% lúc = 0,25; 0,5; 0,75; 1 và hệ số công suất cos2 = 0,8 (điện cảm).
d. Biết P0 = 0,18 kW, tính hiệu suất của máy ở các tải nói trên.
Đáp số: a. Un = 23,87 V; Unr = 17,66 V; Unx = 21,84 V.
b. zn = 99 ; xn = 83 ; rn = 54,3 . c.U = 1,29%; 2,58%; 3,87%; 5,16%.
d.% = 94,84%; 96,04%; 95,86%; 95,35.
Bài tập 4.12. Cho máy biến áp ba pha có S đm = 100 kVA; U1/U2 = 10/0,4 KV; đấu Y/Y0 - 0; un% = 5,5; Pn = 12500 W. Tính:
a. unr%; unx%.
b.U khi máy biến áp làm việc ở 3/4 tải định mức với cos2 = 0,8.
Đáp số: a. unr % = 1,25; unx % = 5,356.
b.U% = 3,16.
Bài tập 4.13. Cho máy biến áp 3 pha thứ 1 có công suất định mức Sđm = 630 KVA; cấp điện áp U1/U2 = 35/0,4 KV; tần số f = 50Hz; đấu Y/-7; công suất không tải P0 = 1350W; công suất ngắn mạch Pn = 8500W; điện áp ngắn mạch un% = 6; dòng điện không tải i0% = 2.
a. Tìm các tham số: r1; x1; r2; x2; rm; xm. Coi r1= r2; x1=x2.
b. Tìm các thành phần điện điện áp ngắn mạch phần trăm: unr%; unx%.
c. Cho máy biến áp trên làm việc song song với máy biến áp thứ 2 có Sđm = 800 KVA, un% = 5; có cùng tổ nối dây; cùng tỷ số biến đổi. Hỏi nếu cho máy 2 được phép quá tải 20% thì khi đó hiệu suất và độ giảm điện áp U của máy 1 bằng bao nhiêu nếu tải của máy 1 là tải cảm có cos=0,86.
129
CHƯƠNG 5 MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ