CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH THÔNG SỐ ĐIỆN CỦA MBA ĐỂ PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG TẦN SỐ
3.2 Mô hình thông số phân bố (MHPB)
3.2.1 Các kiểu quấn dây trong MBA
Ở vùng tần số trung bình và cao (20 kHz đến 1 MHz) thì cấu trúc bên trong cuộn dây sẽ ảnh hưởng lớn đến đáp ứng tần số, do đó việc nghiên cứu các cấu trúc bên trong cuộn dây, kiểu quấn dây MBA là hết sức cần thiết.
Cấu trúc cuộn dây của MBA thì rất phức tạp và được thiết kế với các yêu cầu khác nhau. Vì vậy, các hiện tượng quá độ điện từ xảy ra cũng biến đổi đa dạng giữa các cuộn dây. Kích thước vật lý của cuộn dây cũng ảnh hưởng đáng kể đến đáp ứng tần số trong MBA.
Các kiểu quấn dây tiêu biểu ttong MBA được thể hiện như sau [6]:
• Pancake windings (loại shell của MBA)
• Layer windings (kiểu lớp)
• Foil windings (kiểu lá)
• Helical windings (kiểu xoắn ốc)
• Disc windings (ordinary disc or interleaved disc - kiểu đĩa)
Chương 3: Mô hình thông số điện của MBA để phân tích đáp ứng tàn số 14
Hình 3.3 và 3.4 minh họa một vài kiểu quấn dây trong MBA.
Hình 3.3: Kiểu lớp (trái) và kiều xoắn ốc (phải)
Disc Winding
Hình 3.4: Kiểu đĩa thường (trái) và kiểu đĩa xen kẽ (phải)
Layer Windinfl Helical winding
Interleaved Layer Winding
Chương 3: Mô hình thông số điện của MBA để phân tích đáp ứng tàn số 15
3.2.2 Xác định MHPB cho các kiểu quấn dây tiêu biểu
Dựa trên cách sắp xếp các tum (vòng dây), disc (đĩa) trong cuộn dây, phần sau sẽ trình bày các mô hình thông số phân bố tham khảo cho các kiểu quấn dây tiêu biểu trong máy biến áp lực.
3.2.2.1 Cuộn dây kiểu đĩa (disc)
Cuộn dây kiểu đĩa được sử dụng cho các cuộn dây với số lượng vòng dây lớn và dòng điện nhỏ. Cuộn dây kiểu đĩa được xây dựng bằng việc kết nối các đĩa nối tiếp. Cuộn dây kiểu đĩa và kiểu xoắn ốc có cách sắp xếp tương tự nhau, khi số lượng vòng dây càng lớn thì cuộn dây kiểu đĩa hường được xem xét đến thay vì kiểu xoắn ốc.
Thành phần điện dung nối tiếp của cuộn dây kiểu đĩa thường có giá trị rất nhỏ so với giá trị điện dung liên cuộn dây và điện dung nối đất. Do đó, để tăng điện dung nối tiếp của cuộn dây kiểu đĩa thường thì cuộn dây kiểu đĩa xen kẽ được phát triển để khắc phục điều đó (giá trị điện dung nối tiếp có giá trị đáng kể).
Hình 3.5 thê hiện câu hình và mạch tương đương của cuộn dây kiêu đĩa thường [6]:
Hình 3.5: cấu hình mạch cuộn dây kiểu đĩa thường
Chương 3: Mô hình thông số điện của MBA để phân tích đáp ứng tàn số 16
Hình 3.6 thể hiện cấu hình và mạch tương đương của cuộn dây kiểu đĩa xen kẽ [6]: Hình 3.7 mô tả mô hình thông số phân bố trên 1 pha với n phần tử của 1 MBA 2 cuộn dây ở đây các phần tử điện dung được thể hiện với chỉ số 0 đi kèm, điện cảm và hỗ cảm được thể hiện tương ứng là Lị (Lj) và Mij. Điện dung không có sự khác nhau về tính chất vật lý giữa điện dung tổng và điện dung ở các phân đoạn. Vì vậy các giá trị điện dung phần tử có thể được suy ra từ điện dung tổng thông qua hệ số n (số phân đoạn). Do đó các thông số thiết kế bên trong của MBA thì không cần thiết cho việc xác định các điện dung phần tử nếu điện dung tổng được xác định từ các phép đo.
Hình 3.7: Mô hình thông số phân bố trên 1 pha với n phân đoạn của 1 MBA 2 cuộn dây
Chương 3: Mô hình thông số điện của MBA để phân tích đáp ứng tàn số 17
3.2.2.2 Cuộn dây kiểu lớp (layer)
Mô hình minh họa cuộn dây kiểu lớp thể hiện trong hình 3.8 [6],
1 10
c
11 20
2 9 12 19
3 8 13 18
4
B
7 14
D
17
5 6 15 16
Hình 3.8: cấu hình mạch kiểu lớp
Hình 3.9 mô tả mô hình thông số MBA với thông số điện cảm và điện dung. Giá trị điện dung được trình bày là điện dung giữa các layer và từ layer trên và dưới với vỏ MBA (đất) [7]:
Mô hình MBA ttên hình 3.9 có thể được đơn giản hóa bằng việc sắp xếp lại các điện dung.
Để thực hiện điều này giả thiết rằng điện áp giữa các layer là bằng nhau, việc mô tả được thể hiện trong hình 3.10 [7]:
—Il—|—II— S J ' i
Chương 3: Mô hình thông số điện của MBA để phân tích đáp ứng tàn số 18
Hình 3.10: Thực hiện đơn giản hốa mạch
Hình 3.11 trình bày mô hình MBA sau khi đã thực hiện việc sắp xếp lại các giá tri điện dung như trên.
Từ mô hình trên hình 3.11 cho cuộn dây kiểu lớp ta nhận xét thấy so với mô hình cuộn dây kiểu dĩa trong hình 3.7 cố nét tương đồng về cách sắp xếp các phần tử điện dung và điện cảm. Do đỏ, cỏ thể dùng mô hình tương đương cuộn dây kiều đĩa thay thế cho mô hình cuộn dây kiều lớp, nhưng chỉ trong vùng tần số giới hạn.
II
-- \ í c ị í?
--- Z '> 3
1 >-
1 c
-II—
ĩ 11 1
c, c c, c c, c,
Hình 3.11: Mô hình MBA sau khỉ sắp xếp lại