CHƯƠNG 4: CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA
1. Trạng thái làm việc không tải của máy biến áp
a) b)
Hình 4.1: Sơ đồ trạng thái không tải của máy biến áp
Sơ đồ nguyên lý (Hình 3.1a), Sơ đồ thay thế tương đương (Hình 3.1b).
Phương trình cân bằng điện áp:
Khi đóng điên áp xoay chiều 1 pha U1 vào cuộn w1, sinh ra dòng điện I1
chạy trong w1 có điện trở thuần R1, gây ra sụt áp là I1.R1. Đồng thời từ thông chính do I1.w1 sinh ra làm cảm ứng trong w1 sức điện động là:
E1 = 4,44.w1.f.Φm
Đồng thời I1 còn sinh ra từ thông tản (Φt1) chỉ móc vòng ở cuộn dây sơ cấp, nên nó cảm ứng trong w1 suất điện động tỉ lệ với dòng điện I1. Đó là:
1
t i
e L dy
= − dt , suất điện động này chậm pha so với I1 một góc π/2.
Khi máy biến áp không tải I2 = 0, ta có phương trình:
1 1. 1 t1 1
U =I R +E −E ,
Nếu bỏ qua từ thông tản thì U1=I Z1. 1−E Z1. 1 là tổng trở dây quấn sơ cấp có trị số:
2 2
1 1 1
Z = R +X . Mà X1 = ω.L gọi là điện kháng của cuộn dây sơ cấp. Hay:
1 0. 1 1
U =I Z −E = I Z0( 1+Zth)=I R0. 0 Bởi vì Z0 = +Z1 Zth là tổng trở máy biến áp không tải.
1.2. Đồ thị véc tơ
U1 U2
m
W2
I1 W1
I2 = 0
t1
R1 R2
Rth
X1 X2
Xth
I1=I0
Ta thấy ở trạng thái không tải thì I2 = 0, cho nên I1 = I2 (I1chính là dòng từ hóa).
Cách vẽ: chúng ta chọn Φm làm gốc, E1
và E2 chậm pha sau Φm một góc π/2 1.3. Thực hiện thí nghiệm không tải
Phương pháp thí nghiệm:
Mục đích của thí nghiệm không tải xác định các tổn hao, hệ số máy biến áp k, các thông số của sơ đồ thay thế R0, X0, P0 và cosφ0. Sơ đồ thí nghiệm được giới thiệu (Hình 3.2).
Trong quá trình thí nghiệm, chúng ta cần đo các thông số sau: U1, U2, I0 và P0 khi thay đổi điện áp nguồn cấp U1 từ giá trị 0 đến U1 đm
I1X1
U1
-E1
E2 E1
I1R1
I1
ỉm
Hình 4.2: Đồ thị véc tơ
Hình 4.3: Thí nghiệm không tải
Khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp U1 = Udm, ta xác định được các thông số sau:
∆PFe bằng tổn hao công suất trong mạch từ. Hệ số biến áp U1/U2 = k. Dòng điện không tải I0. Dựa vào các thông số thí nghiệm để tính toán các tham số của sơ đồ thay thế bao gồm:
- Điện trở mạch từ: R0 = ∆P0/I02
- Điện kháng mạch từ: X0 = ZM2+RM2
Trong đó: Z0 = U1đm/I0. Tổng trở mạch từ
- Hệ số công suất không tải: cosφ0 = ∆P0/I0.U1đm
Thực hiện thí nghiệm không tải:
Trước khi vào làm thí nghiệm, chúng ta cần nhắc lại mục đích của thí nghiệm và các tham số cần tính toán theo các công thức (2.2), (2.3), (2.4).
Làm thí nghiệm, giáo viên làm mẫu và sinh viên, sinh viên thực hành theo quy trình sau:
V V
MBA W A
U1 U2
a. Máy biến áp tự ngẫu
b. Đồng hồ vạn năng
c. Máy biến áp cách ly một pha
d. Hộp điện trở (tải) Hình 4.4: Thiết bị thí nghiệm không tải máy biến áp
Bước 1: Công tác chuẩn bị vật tư, thiết bị và an toàn lao động.
- Thực hiện mặc bảo hộ lao động nghề điện.
- Khảo sát hiện trường nơi thực hành.
- Chuẩn bị thiết bị, vật tư như: Máy biến áp cách ly một pha 220/110V, 5/10 (A). Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điên áp và thay đổi được cấp nguồn cho cuộn sơ cấp của máy biến áp một pha. Ampe kế, volt kế, walt kế và dụng cụ đo
cầm tay như Ampe kìm, đồng hồ vạn năng. Dây điện đảm bảo cho dòng định mức của máy biến áp đi qua làm việc lâu dài và các vật tư phụ. Dụng cụ nghề điện.
Bước 2: Lắp đặt thiết bị theo (Hình 3.4)
Hình 4.5: Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm không tải máy biến áp
Bước 3: Lắp đặt đường dây.
Chọn đúng tiết diện dây, bấm đầu cốt, đấu dây chính xác bằng dụng cụ nghề điện.
Bước 4: Kiểm tra nguội và đấu dây tiếp đất.
Kiểm tra đường dây không bị chạm chập, ngắn mạch và đường dây tiếp đất bằng đồng hồ vạn năng. Dùng Mê gôm mét cẩn thận và đúng kỹ thuật đo lường điện.
Bước 5: Cấp nguồn điện.
Đóng cắt nguồn ba lần, theo dõi sự nguy hiểm ở khu vực thực hành và thiết bị không có vấn đề gì. Lần thứ ba mới đóng nguồn cấp cho máy biến áp hoạt động.
Điều chỉnh điện áp cấp cho máy biến áp thông qua biến áp tự ngẫu theo bảng thông số đo và ghi lại kết quả để làm báo cáo thu hoạch.
Bước 6: Hoàn công.
Dựa vào thông số của các mức điều chỉnh điện áp ghi kết quả vào bảng 4.1.
Bảng 4.1. Đo các thông số chế độ không tải máy biến áp U1(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 U2(V)
I0(A) P0(W)
Qua các thông số ghi được trong bảng, chúng ta tính toán các tham số theo yêu cầu cho sơ đồ tương đương của máy biến áp. Lập báo cáo và nộp cho giáo viên thực hành.
A
A W
A U1 L
N
l k
MBA MBATN
Vệ sinh lau chùi và bảo dưỡng thiết bị, dụng cụ cất vào nơi quy định. Quét dọn khu vực hay phòng thực hành.