›
›

Bài giảng Máy điện I - Chương 1: Máy biến áp - Trần Tuấn Vũ

pdf 26 trang haiha333 07/01/2022 5680
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Máy điện I - Chương 1: Máy biến áp - Trần Tuấn Vũ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_may_dien_i_chuong_1_may_bien_ap_tran_tuan_vu.pdf

Nội dung text: Bài giảng Máy điện I - Chương 1: Máy biến áp - Trần Tuấn Vũ

  1. Học ph ần EE3140 – MÁY ĐI ỆN I Ch ươ ng 1 Máy bi ến áp TS. Tr ần Tu ấn V ũ BM Thi ết B ị Điện - Điện T ử Vi ện Điện / C3-106 vu.trantuan@hust.edu.vn / 0906 298 290 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 12/2015 1 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP TTóómmttắ t Ch ươ ng 0 – Mở đầ u môn học Máy Điện 1 0. Máy điện? 1. Đị nh ngh ĩa và phân lo ại Các mục chính đã 2. Các đị nh lu ật nghiên cứu máy điện học bu ổi tr ướ c 3. Các vật li ệu ch ế tạo máy điện 4. Tính thu ận ngh ịch của máy điện 5. Phát nóng và làm mát máy điện 6. Sản xu ất máy điện Bu ổi học này Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA 1.1. Đị nh ngh ĩa, vai trò và công dụng của MBA 1.2. Cấu tạo của MBA 1.3. Nguyên lý làm vi ệc của MBA Các mục sẽ học 1.4. Các đạ i lượ ng đị nh mức của MBA 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆC CÓ TẢI VÀ HI ỆU SU ẤTCỦA MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 2
  2. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.1. Đị nh ngh ĩa,,a vvaaiittrròòvvààcôngcông dụng của MBA tăng Cùng một công su ất chuy ền tải: S= 3UI - Gi ảm sụt áp ∆U d gi ảm ∆ - Gi ảm tổn hao Pd - Gi ảm ti ết di ện dây s  gi ảm kh ối lượ ng xà, cột, bê tông  gi ảm chi phí đầ u tư ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 3 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.1. Đị nh ngh ĩa,,a vvaaiittrròòvvààcôngcông dụng của MBA - Đị nh ngh ĩa: MBA là thi ết b ị chuy ển đổ i điện áp ho ặc dòng điện xoay chi ều t ừ m ạch điện này sang m ạch điện khác theo nguyên lý cảm ứng điện t ừ - Công d ụng chính: + Máy bi ến áp công su ất l ớn (MBA điện l ực) dùng trong HT Đ để truy ền t ải và phân ph ối điện n ăng + Máy bi ến áp chuyên dùng: lò luy ện kim, hàn điện, ch ỉnh lưu, đo l ườ ng, bảo vệ, thí nghi ệm ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 4
  3. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.2. Cấu tạo Lõi Mục đích Cấu t ạo Thành ph ần Ki ểu lõi thép thép (m ạch dẫn t ừ các lá thép Tr ụ: đặ t dây tr ụ từ) thông KT Đ để gi ảm qu ấn Ki ểu b ọc tổn hao do Gông: n ối các bọc dòng điện xoáy tr ụ tr ụ – bọc ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 5 Ki ểu tr ụ-bọc Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.2. Cấu tạo Dầu / không khí làm mát Mục Cấu t ạo Ki ểu qu ấn dây Dây đích qu ấn dẫn Dây đồ ng Dây qu ấn Hình tr ụ, dây d ẫn tròn điện (nhôm) có đồ ng tâm Hình xo ắn, dây d ẫn b ẹt cách điện Xoáy ốc liên t ục Dây qu ấn xen k ẽ Số dây qu ấn trên 1 tr ụ: 1, 2, 3 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 6
  4. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 11 22 Cấu tạo Các ph ụ Thành ph ần Mục đích ki ện khác Thùng d ầu Vỏ s ắt Đự ng d ầu Cánh tản nhi ệt Làm mát Dầu Làm mát + Cách điện Van x ả Xả d ầu Nhãn Ghi thông s ố máy Ngoài Bánh xe thùng d ầu Nắp thùng Tai c ẩu máy Sứ cách điện Lỗ c ắm nhi ệt k ế Bình d ầu ph ụ Kính nhìn d ầu Bộ điều ch ỉnh điện áp MBA khô ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 7 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.2. Cấu tạo ° MBA truy ền t ải > 110kV, 220kV, 500kV MBA EEMC, tr ạm 220kV Chèm Hà N ội ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 8
  5. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.2. Cấu tạo ° MBA phân ph ối: kín / có bình dầu ph ụ / khô MBA 22/0.4 kV trên ph ố Hà N ội ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 9 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.2. Cấu tạo Nhà máy s ản xu ất máy bi ến áp t ại Nuremberg của Siemens ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 10
  6. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.3. NNguyênguyên llýýllààmmvivi ệc c ủa MBA φ φ u1~  móc vòng qua 2 dây qu ấn i1 W W φ 1 2 bi ến thiên  e1 và e2 u1~ Zt dφ e1 e2 e= − W  1 1 dt dφ e= − W 2 2 dt Sơ cấp Th ứ cấp W1,W 2 : số vòng dây sơ cấp và th ứ cấp 2π fW φ Gi ả sử φ = φ sin ωt E = 1 m m 1 2 e=− W φω cos ω t 1 1 m E = 4,44.f.W .φ = π φ ω − o 1 1 m r e1 2 fW 1 m sin( t 90) ψ O φ = ω+ψ e = - 90  e1 2Esin(t 1 e ) ur ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 11 E1 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.3. Nguyên llýýllààmmvivi ệc c ủa MBA φ φ Tươ ng tự: E2 = 4,44.f.W 2. m i 1 i2 Khi nối dây quân th ứ cấp với tải W1 W2 u  Trong dây qu ấn có dòng i u1~ 2 Zt 2 e1 e2 Năng lượ ng điện xoay chi ều lấy vào từ mạch sơ cấp thông qua mạch từ chuy ển sang phía th ứ cấp Sơ cấp Th ứ cấp và tiêu th ụ trên tải ≈ ≈ Nếu bỏ qu ả tổn hao trên dây qu ấn  U1 E1 ; U2 E2 U E W  1 ≈ 1 = 1 = k  hệ số BA U2 E2 W2 k 1  máy hạ áp ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 12
  7. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 1.4. CCáácc đạ i l ượ ng đị nh mức của MBA 1. Công su ất : Sđm = U 2đm.I 2đm ≈ U1đm.I 1đm (VA, kVA) 2. Điện áp : Io U1đm (V, kV) U2đm U1đm SC TC U2đm Ký hi ệu : U1đm/U 2đm (VD: 22/0,4 kV) 3. Dòng điện : I 1đm, I 2đm (A, kA) Chú ý: Các đạ i lượ ng U , I trong MBA 3 pha đm đm I là các đạ i lượ ng dây 1đm Sđm = sqrt(3)*Uđm*Iđm I2đm U 4. Thông số khác : 1n Po, Pn ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 13 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP Tổng kết Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA 1.1. Đị nh ngh ĩa, vai trò và công dụng của MBA 1.2. Cấu tạo của MBA Các mục chính đã học 1.3. Nguyên lý làm vi ệc của MBA 1.4. Các đạ i lượ ng đị nh mức của MBA 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆCCỦA MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA Bu ổi học tới Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 2.1. Các ph ươ ng trình cơ bản của MBA 2.2. Quy đổ i máy bi ến áp và sơ đồ thay th ế MBA Các mục sẽ học 2.3. Ch ế độ không tải và ng ắn mạch của MBA 2.4. Thí nghi ệm xác đị nh thông số của MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆC CÓ TẢI VÀ HI ỆU SU ẤTCỦA MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 14
  8. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.1. CCááccphph ươ ng trình cơ bản của MBA φ 1. Ph ươ ng trình cân bằng điện áp C a. Phía sơ cấp i1 Φ i2 - C : móc vòng qua 2 d/q W1 Φ u1~ W2 u - t1 : do i 1 sinh ra ch ỉ móc 2 Z e e t vòng riêng với d/q sơ cấp 1 2  e1 và et1 Φ dφ t1 e= − W C 1 1 dt R1 dφ e= − W t1 i t1 1 1 et1 u=− e − e + Ri dt u1 e1 1 1 t1 11 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 15 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.1. CCááccphph ươ ng trình cơ bản của MBA dφ dψ dψ di e= − W t1 = − t1 = − t1 1 u=− ee − + Ri t1 1 dt 1 1 t1 11 dt di1 dt di di e= − L 1 =−+1 +  t1 t1 u1 eL 1 t1 Ri 11 dt Lt1 dt Ph ươ ng trình cân bằng điện áp -Sơ R1 Lt1 đồ thay th ế dạng ph ức:     i1 u e1 = − + jω L I 1 + 1 U1 E 1 t1 R1 I 1 R    X1 X 2 X =− + + R1 1 2 U1 E1 I(R 1 1 jX) 1   I2 I1 = − + U E E2 E1 I 1 Z 1 1 1 U2 b. Phía th ứ cấp:   =− + =− Tươ ng tự : U2 E22 I(R2 jX) 2 E 22 IZ 2 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 16
  9. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.1. CCááccphph ươ ng trình cơ bản của MBA φ 2. Ph ươ ng trình cân bằng từ C Không tải: i = 0  Φ do F = W I i 2 o 1 o 1 i ≠ Φ 2 Có tải: i 2 0  do F 1 và F2 W u 1 1~ W2 u2    Zt e1 e2 F12+ F = WI 1 + WI 2 1 2 R1 X1 Khi bỏ qua ∆U : 1 ∆U 1 E ≈ Φ U1 1 U1 E1 = 4,44fW 1 m    U1 = const =>F1 + F 2 = F o Φ = const PT cân  m    bằng từ   => + = I2 WI11 WI 2 2 WI 1 o =>I1 + = I o W1   '    W2 I2 => = + ' -I ’ I2 = − I1 I o I 2 k 2 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV k 17 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.2. Quy đổ i vvààssơ đđồồ thay th ế MBA ậ ệ R2 1. Mục đích: thu n ti n cho R1 X1 X2 nghiên cứu I I1 2 2. Điều khi ện: bảo toàn quá U E E2 1 1 U2 trình năng lượ ng ’ 3. Qui đổ i: th ườ ng quy đổ i dây qu ấn TC về SC E2 = E 1 a. Qui đổ i s. đ.đ và điện áp: E W =1 = 1 Bi ến đổ i E 2 E2’ = E 1 E2’ = kE 2 = E 1  k E2 W 2 b. Qui đổ i dòng điện: Tươ ng t ự: U 2’ = kU 2 ' I => = 2 = I2 Điều ki ện : E2’ I 2’ = E 2 I2 I2 ' E2 k  Tăng s. đ.đ hay điện áp bao E2 nhiêu, ph ải gi ảm dòng bấy nhiêu ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 18
  10. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.2. Quy đổ i vvààssơ đđồồ thay th ế MBA c. Qui đổ i tổng tr ở    = − − Từ PTCB đ/áp phía th ứ cấp: U2 E2 jXI2 2 RI 2 2    ' Nhân 2 vế với k và I = kI ’ = −2 + 2 2 2 kU2 kE2 (kR2 jkX)I 2 2 U ’ E ’ ’ ’ 2 2 R2 X2 '  '  ' = −' + ' PT sau khi qui đổ i: U2 E2 (R2 jX)I 2 2 Sơ đồ thay th ế MBA sau quy đổ i: R X ’ ’ I ’ 1 1 R X 2    2 2 ' I1= I o + I 2 I Io 1 = ’ E E2’ U2 ’ 2 U1 1 Zt Zt’ = k Zt Chú ý: Các thông số dây qu ấn th ứ cấp đượ c qui đổ i về dây qu ấn sơ cấp đề u có dấu ph ẩy ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 19 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.2. Quy đổ i vvààssơ đđồồ thay th ế MBA    R X ’ X ’ I ’ Thay = − = 1 1 A R2 2 2 U AB E1 Zth I o = + Zth (R th jX) th E U1 1 B Sơ đồ thay th ế MBA Sơ cấp Th ứ cấp Tải I ≈ (2 ÷ 6)%I ’ ’ ’ o 1đm R1 X1 R2 X2 I2 Có th ể sử dụng sơ đồ thay Io I1 ’ th ế gần đúng : Rth U2 U1 ’ ’ ZZt t ’ ’ ’ Xth R1 X1 R2 X2 I2 I1 Lõi thép U U ’ ’ 1 2 Zt ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 20
  11. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.3. Ch ế đđộộ không tải vvààngng ắn m ạchc ủa MBA 1. Ch ế độ không tải R X Io ’ ’ I ’ 1 R11 XR2 X2 2 a. Sơ đồ nguyên lý: 1 Io U1đm Io b. Sơ đồ thay th ế: I1 UR2đthm ’ Rth U2 U U1đm 1 Zt c. Tổng tr ở Zo Xth Xth Zo = ( R 1+ Rth )+ j(X 1 + Xth ) Zo = R o+ jX o Vì : R 1 << Rth ≈ ≈ coi Ro Rth ; X o Xth X1 << X th 2 ≈ 2 ∆ d. Công su ất không tải Po : Po = R o Io Rth Io = Pst R P ϕ ϕ =o = o ≈ ÷ e. Hệ số công su ất cos o : cos o 0.1 0,2 ZoU 1mo® I  Không nên để MBA làm vi ệc không tải ho ặc quá non tải! ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 21 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.3. Ch ế đđộộ không tải vvààngng ắn m ạchc ủa MBA ’ I ’ ’ 2. Ch ế độ ng ắn mạch R1 X1 R2 X1n2 I2 I2n a. Ng ắn mạch thí nghi ệm Io I u ’ 1 R 1n U U th 2 ’ 1 Zt Xth Sơ đồ thay th ế R ’ ’ Tổng tr ở Zn 1 X1 R2 X2 Zn = ( R 1+ R 2’)+ j(X 1 + X 2’) I1n U1n Zn = R n+ jX n Trong MBA : R ≈ R ’ 1 2 R ≈ 2R ; X ≈ 2X ≈ ’ n 1 n 1 X1 X2 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 22
  12. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.3. Ch ế đđộộ không tải vvààngng ắn m ạchc ủa MBA b. Ng ắn mạch sự cố MBA: U1 = U 1đm un% ≈ ÷ ≈ ÷ un% (3 10) => I 1n (10 33) I 1đm  Sự cố nguy hi ểm: cháy nổ Thi ết bị bảo vệ (circuit breaker) cắt MBA kh ỏi lướ i điện khi có sự cố ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 23 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.4. TThhíínghinghi ệm xxáácc đị nh thông số MBA Xác đị nh các tham số của MBA bằng thì nghi ệm ệ ả 1. Thí nghi m không t i * * A Sơ đồ : W U 10 V1 V2 Đo : I ở A U 0 Xác đị nh các tham số: k = 10 U ở V U20 10 1 = P0 R 0 2 R1 X I0 1 P0 ở W =2 − 2 XoZ o R o U10 I Z = o Rth U20 ở V2 0 U I0 1đ Xth ≈ ≈ m Rth R0 ; X th X0 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 24
  13. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.4. TThhíínghinghi ệm xxáácc đị nh thông số MBA Xác đị nh các tham số của MBA bằng thì nghi ệm ệ ả 1. Thí nghi m không t i * * W A Sơ đồ : U 10 V1 V2 Đo : ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 25 Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.4. TThhíínghinghi ệm xxáácc đị nh thông số MBA đị nh mức 2. Thí nghi ệm ng ắn mạch: * * A Sơ đồ : Bộ W 1 điều U1 V A2 Đo : ch ỉnh U I ở A1 1đm Xác đị nh tham số R R≈ R ' = n U1n ở V 1 2 2 P ở W 2 2 n = − ' Xn XnZ n R n X≈ X = 1 2 2 I2đm ở A2 Rn X Các thành ph ần của điện áp ng ắn mạch: n I1đm U1n ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 26
  14. Ch ươ ng 6 – MÁY BI ẾN ÁP 2.4. TThhíínghinghi ệm xxáácc đị nh thông số MBA TN không t ải TN ng ắn m ạch Công su ất ng ắn mạch Pn đo Điện áp ng ắn m ạch Un đo Tỷ s ố bi ến áp k U /U ; Điện tr ở ng ắn m ạch Rn P 1 20 n U1 đo bằng (V1), U 20 đo bằng (V2) 2 I1dm Tổn hao không t ải P0 đo bằng (W) Tổng tr ở ng ắn m ạch Zn Un Dòng điện không I0 = I 1 đo bằng (A) tải I1dm Tổng tr ở không t ải Z0 U1 2 2 Điện kháng ng ắn m ạch X 2 2 Z0 = = (R+ R )+ (X + X ) n ZR− I 1 th 1 th n n 1 Điện tr ở dây qu ấn s ơ c ấp R1 R n Điện tr ở không t ải R0 P0 2 R0 = R 1 + R th = 2 I Điện tr ở dây qu ấn th ứ cấp R2 ' 0 R 2 2 Điện kháng không X0 ≈ 2 − 2 k X0 = X1+X th Xth = ZRo o tải Điện kháng dây qu ấn s ơ c ấp X1 ≈ X’2 X n Hệ s ố công su ất lúc cos ϕ0 P o 2 không t ải ' U1 .I o Điện kháng dây qu ấn th ứ c ấp X2 X 2 k 2 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 27 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP Tổng kết Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 2.1. Các ph ươ ng trình cơ bản của MBA Các mục chính đã học 2.2. Quy đổ i máy bi ến áp và sơ đồ thay th ế MBA 2.3. Ch ế độ không tải và ng ắn mạch của MBA 2.4. Thí nghi ệm xác đị nh thông số của MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆCCỦA MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA Bu ổi học tới Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆC CÓ TẢI VÀ HI ỆU SU ẤTCỦA MBA Các mục sẽ học 3.1. Gi ản đồ năng lượ ng của máy bi ến áp 3.2. Độ thay đổ i điện áp và các ph ươ ng pháp điều ch ỉnh điện áp 3.3. Tổn hao và hi ệu su ất của MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 28
  15. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.1. Gi ản đđồồ năng l ượ ng của MBA ° Xét MBA 3 pha làm vi ệc v ới t ải đố i x ứng (Z A = Z B = Z C) và các v ấn đề đượ c xét trong 1 pha ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 29 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.1. Gi ản đđồồ năng l ượ ng của MBA Cân b ằng công su ất tác d ụng Cân b ằng công su ất ph ản khán g P1 U1I1cos ϕ1 Q1 U1I1sin ϕ1 2 2 pCu1 R1I1 q1 X1I1 2 2 pFe Rth I0 qth Xth .I 0 Pđt P1 – pCu1 - pFe Qđt Q1 – q1 – qth E2’I 2’sin ϕt ’2 2 2 2 pCu2 R2’I2 = R 2I2 q2 X2’I 2’ = X 2I2 P2 Pđt – pCu2 Q2 Qđt – q2 U2’I 2’cos ϕt = U2I2cos ϕt U2’I 2’sin ϕt = U2I2sin ϕt Tính ch ất tải Q1 Q2 Công su ất ph ản kháng truy ền Điện c ảm ϕt > 0 > 0 > 0 từ s ơ cấp sang th ứ c ấp Điện dung ϕt 0 từ TC, SC vào m ạch t ừ MBA 17 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 30
  16. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.2. Độ thay đổ i điện áp th ứ cấp và PP điều ch ỉnh điện áp 1. Độ bi ến thiên điện áp th ứ cấp và đặ c tính ngoài của MBA a. Độ bi ến thiên điện áp th ứ cấp U− U ∆U% = 2® m 2 100 (1) Nhân tử và mẫu với k U2® m Rn Xn − ' U1® m U 2 ∆U% = 100 (2) I1 U U U ’ ’ 1® m 1®m 2 Zt . . . . =' + + U1® m U 2 RIn1 jXI n 1 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 31 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.2. Độ thay đổ i điện áp th ứ cấp và PP điều ch ỉnh điện áp . . . . ' U1® m= U 2 + RI1 + jXI 1 Đồ th ị vector: ur ur n n ' U1® m Ch ọn U2 làm gốc U− U ' Gi ả sử tải mang t/c điện cảm ∆U% = θ 1® mA 2 100 B ur C ϕ U' 1® m th ực tế góc θ rất nh ỏ r 2 U2 r ur ur ' r jX I 1 U1® m trùngphaU 2 I1 Rn I 1 n ’ = + ϕ ϕ U1®m -U2 = AB AC CB = R nI1cos 2 + X nI1sin 2 RIcosϕ + XIsin ϕ ∆U% = n1 2 n1 2 100 U1® m I RI XI ∆=U%1 [nm1® 100cos ϕ+ nm 1® 100sin ϕ ] 2 2 β 1  quá tải hệ số tải unr % unx % β = 1  tải đị nh mức β=I1 = I 2 ≈ S I1®m I 2® m S ® m ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 32
  17. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.2. Độ thay đổ i điện áp th ứ cấp và PP điều ch ỉnh điện áp ∆U%= β(u %cos ϕ +u %sin ϕ ) nr 2 nx 2 ∆ β ϕ U% = f( , 2) ∆U% ph ụ thu ộc 3 yếu tố: ∆U% - Độ lớn của tải (β) (R n và Xn) (ϕ ) - Tính ch ất của tải 2 R-L - Thông số MBA (unr %, unx %) R - tải R ϕ = 0  ∆U% = βu % 2 nr β ϕ o - tải R-L  0 ∆U% R-L R R- C o ϕ - tải R-C  - 90 90 o =90 o U R-C 2đm 2 U2đm -Tải R - L: U 2đm > U 2 R R-L -Tải R - C: U2đm < U 2 Gi ữ U2 không đổ i (PP điều ch ỉnh điện áp): I2 thay đổ i W1 ho ặc W2 ho ặc dùng tụ bù ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 34
  18. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.3. Tổn hhaaoovvààhihi ệu su ất MBA ∆ P1 ∑ P P2 P η = 2  hi ệu su ất P1 η = P2 + ∆ P2 ∑ P Các lo ại tổn hao: I ∆P = R I 2 + R ’ I ’2 2 = 1 2 2 + Tổn hao đồ ng: ® 1 1 2 2 = R nI1 ( )RIn 1® m I1® m ∆ β2 P® = Pn ∆ 2 ≈ 2 ∆ + Tổn hao sắt: Pst = R th I0 R0I0 Pst = P 0 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 35 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 3.3. Tổn hhaaoovvààhihi ệu su ất MBA ∆ β2 ϕ P® = Pn P + P 2 = U 2I2cos 2 η = 2 ∆ + ∆ Pst = P 0 P2 ∑ P I ≈2 U I cos ϕ β ϕ 2m2m® ® 2 P2 = S®m cos 2 I2® m β S®m ϕ 2 cos 2 βS cos ϕ η η = ®m 2 βS cos ϕ+β2 P + P ϕ 1 ®m 2 n0 cos 2 η max β = P0 ηmax  k Pn β β k ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 36
  19. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP CChh11 BT01BT01 MBA 1 pha có s ố li ệu: S đm = 3 kVA, U 1đm = 380 V, U 2đm = 36 V. Khi làm vi ệc v ới t ải đị nh m ức có cos( φ2) = 0.8; hi ệu su ất η = 0.97. Xác đị nh I 1đm, công su ất tiêu th ụ trên t ải P t và t ổng t ổn hao ∆P trong MBA? Ch ọn câu tr ả l ời sai? 1. I 1đm = 7.89 A 2. P t = 2.4 kW 3. ∆P = 0.6 kW ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 37 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP CChh11 BT02BT02 MBA 1 pha có s ố li ệu: S đm = 2.5 kVA, U 1đm = 220 V, U 2đm = 127 V. - Thí nghi ệm không t ải: U 10 = 220 V; I 10 = 1.4 A; P 10 = 30 W. - Thí nghi ệm ng ắn m ạch: I 1n = I 1đm; U 1n = 8.8 V; P 1n = 80 W. Tính các thông s ố c ủa s ơ đồ thay th ế MBA? Ch ọn câu tr ả l ời sai? 1. X th = 156.25 Ω 2. R 1 = 0.31 Ω 3. X 2 = 0.1 Ω 4. R 2 = 0.1 Ω ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 38
  20. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP CChh11 BT03BT03 MBA 1 pha có s ố li ệu: S đm = 2.5 kVA, U 1đm = 220 V, U 2đm = 127 V. - Thí nghi ệm không t ải: U 10 = 220 V; I 10 = 1.4 A; P 10 = 30 W. - Thí nghi ệm ng ắn m ạch: I 1n = I 1đm = 11.35 A; U 1n = 8.8 V; P 1n = 80 W. Bi ết t ải có tc điện c ảm cos( φt) = 0.8 và h ệ s ố t ải βt = 0.5 Ch ọn câu tr ả l ời sai? 1. η = 95.2 % 2. U n% = 4 % 3. ∆U2% = 3.2 % 4. U 2 = 124.5 V ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 39 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.1. Cấu tạo MBA 3 pphhaa 1. Cấu tạo và nguyên lý: Các đạ i lượ ng đị nh mức: - Công su ất đị nh mức Sđm : ba pha - Dòng, áp đị nh mức Uđm, Iđm: đạ i lượ ng dây -Tổn hao công su ất P0, Pn : ba pha - Các đạ i lượ ng khác: u n%, i 0% ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 40
  21. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.2. Tổ nối ddââyy Ph ụ thu ộc các Đị nh ngh ĩa Ví d ụ Y/ ∆ - 11 Ý ngh ĩa Mục đích yếu t ố sau Cho bi ết ki ểu n ối dây Chi ều qu ấn dây Sơ c ấp n ối Y, Khi các Tu ỳ theo k ết c ấu của cu ộn s ơ c ấp, cu ộn ho ặc ký hi ệu th ứ c ấp n ối ∆ máy bi ến mạch t ừ ch ọn ki ểu n ối th ứ c ấp đầ u dây áp n ối dây thích h ợp để Cho bi ết góc l ệch pha Góc l ệch pha song song tránh b ất l ợi (t ăng t ổn gi ữa các s ức điện gi ữa e và e là ph ải cùng hao ph ụ, s ức điện Ki ểu đấ u dây độ ng dây cu ộn s ơ 1 2 330 0 tổ n ối dây độ ng pha không sin ) cấp, cu ộn th ứ c ấp Máy bi ến áp 1 pha ch ỉ có 2 t ổ n ối dây I/I -12, I/I - 6 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 41 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.2. Tổ nối ddââyy MBA 3 pha Y/Y-12 Máy bi ến áp 3 pha có 12 t ổ n ối dây t ươ ng ứng v ới 12 gi ờ đồ ng h ồ. Trong th ực t ế, t ổ n ối dây I/I - 12, Y/Y -12, Y/ ∆ -11 đượ c s ử d ụng nhi ều. ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 42
  22. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.3. MBA llààmmvivi ệc song song • Hệ số bi ến áp U U W = 1® m =1f® m = 1 kd kf U2® m U2f® m W 2 • Sự làm vi ệc song song của MBA 3 pha a. Mục đích: - Đả m bảo tính kinh tế, kỹ thu ật - Liên tục cung cấp điện b. Điều ki ện: - Cùng tổ nối dây / điện áp th ứ cấp cùng pha -Hệ số bi ến áp bằng nhau / điện áp th ứ cấp bằng nhau - Điện áp ng ắn mạch bằng nhau (sai khác <10%) / phân bố tải đề u ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 43 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.4. Vận hành & sử dụng MBA ° Không để MBA v ận hành không t ải ho ặc non t ải. ° Vận hành nâng cao hi ệu su ất c ủa MBA và theo dõi hi ệu su ất MBA để có bi ện pháp k ịp th ời v ề b ảo d ưỡ ng. ° Đị nh k ỳ ki ểm tra m ức d ầu trong MBA, tránh hi ện t ượ ng thi ếu d ầu gây nóng máy, tăng t ổn hao, nguy c ơ cháy n ổ. ° Đặ t MBA g ần ph ụ t ải để gi ảm t ổn th ất đườ ng dây ° Ch ọn MBA 3 pha làm vi ệc song đả m b ảo 3 điều ki ện ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 44
  23. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.5. Máy bi ến áápp33 pphhaa// BBTT Ví dụ : MBA 3 pha có số li ệu: Sđm = 500 kVA; U1đm/U 2đm = 22/0,4 kV; Po = 900 W; % ∆ Pn = 3600 W; io = 2%; un% = 4%; Dây qu ấn nối /Y - 11 Tìm : - Các thông số sơ đồ thay th ế - ∆ U% và hi ệu su ất η khi MBA làm vi ệc với β = 0,8; hệ số ϕ cos 2 = 0,8, tải điện cảm - Điện áp U2 khi tải đị nh mức Gi ải 1. Thông số sơ đồ thay th ế: I Pnf ∆ = 1® m R = Sơ c ấp n ối I1® mf n 2 3 I1® mf S 500.10 3 13,12 I = ®m = = 13,12 A I= = 7,58A 1® m 3 1® mf 3 3U 1® m 3.22.10 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 45 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.5. Máy bi ến áápp33 pphhaa// BBTT u % 3600 U1nf = n R= = 20,9 Ω Z = U1nf U1® mf n 2 n 100 3.7,58 I1® mf U 880 =4 3 = = 1nf = = Ω U1nf 22.10 880 V Zn 116 100 I1® mf 7,58 =2 − 2 =2 − 2 = Ω XnZ n R n Xn 116 20,9 114 R 20,9 R≈== R' n = 10,45 Ω 1 2 2 2 ' X 114 R ' X2 ' X≈ X =n = = 57 Ω R = 2 X = 1 2 2 2 2 2 2 k 2 k f f U 22 =1f = = kf 3 95,2 U2f 0,4 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 46
  24. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.5. Máy bi ến áápp33 pphhaa// BBTT Pof i % 2 R = = o =7,58 = 0,152 A o 2 Iof I1® mf Iof 100 100 900 U 22.10 3 = Z =1of = R o 2 o 3.0,152 Iof 0,152 R= 12.985 Ω = Ω o Zo 144.737 =2 − 2 =2 −= 2 Ω XoZ o R o Xo 144737 12985 144.153 ≈ = Ω ≈ == Ω Rth R o 12.985 Xth X o 144.153 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 47 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.5. Máy bi ến áápp33 pphhaa// BBTT P R 12.985 cos ϕ = o = o = = 0,09 o 3U I 144.153 1® m o Zo = Ω = Ω Chú ý : R1 10, 45 X1 57 ≈ = Ω ≈ = Ω Rth R o 12.985 Xth X o 144.153 ∆ η ∆ β ϕ ϕ 2. Tìm U% và hi ệu su ất U%= (u nr %cos 2+u nx %sin 2) ϕ ϕ cos 2 = 0,80  sin 2 = 0,6 R 20,9 Rn I 1® m ZnI 1® m R n = n = = u %= 100 = 100 un % 4 0,72 nr Z U1® m U1® mZ n n 116 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 48
  25. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP 4.4. Máy bi ến áápp33 pphhaa// BBTT X = n =114 = unx % u% n 4 3,93 Zn 116 ∆U% = 0,8(0,72.0,8+3,93.0,6) = 2,35 βS cos ϕ 0,8.500.0,8 η = ®m 2 = ≈ 0,99 β ϕ+β2 + 0,8.500.0,8+ 0,82 3,6 + 0,9 S®m cos 2 P n0 P 3. Tìm U2 khi tải đị nh mức (β = 1) ∆U% U= (1 − )U 2100 2® m 2,35 =(1 − )0,4 = 0,388 kV 0,8.100 ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 49 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP CChh11 BBTT44 MBA 3 pha có s ố li ệu: S đm = 1000 kVA, U 1đm / U 2đm = 10 / 0.4 kV. Tìm ti ết di ện dây qu ấn s ơ c ấp và th ứ c ấp n ếu ch ọn m ật độ dòng điện J = 5 A/mm 2. Ch ọn câu tr ả l ời đúng? 2 2 1. s 1 = 11.5 mm & s 2 = 28.8 mm 2 2 2. s 1 = 11.5 mm & s 2 = 288.6 mm 2 2 3. s 1 = 115.4 mm & s 2 = 288 mm 2 2 4. s 1 = 0.11 mm & s 2 = 0.28 mm ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 50
  26. Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP CChh11 BBTT55 MBA 3 pha có s ố li ệu: S đm = 400 kVA, U 1đm / U 2đm = 22 / 0.4 kV, P 0 = 1.35kW; P n = 4 kW; i 0 = 3%; u n = 4.5%; dây qu ấn n ối Y/Y – 12. MBA làm vi ệc v ới t ải đị nh m ức có cos( φ2) = 0.85 (t ải điện dung). Ch ọn câu tr ả l ời đúng? 1. R 2 = 2.68 m Ω 2. X 2 = 8.76 m Ω 3. I 1đm = 8.5 A 4. η = 95% ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 51 Ch ươ ng 1 – MÁY BI ẾN ÁP Tổng kết Ch ươ ng 1 – Máy bi ến áp 1. KHÁI NI ỆM CHUNG VỀ MBA Các mục chính đã học 2. QUAN HỆĐIỆNTỪ TRONG MBA 3. CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI ỆCCỦA MBA 4. MÁY BI ẾN ÁP 3 PHA Bu ổi học tới Ch ươ ng 2 – Lý thuy ết cơ bản về MĐ quay 1. NGUYÊN LÝ BI ẾN ĐỔ ICƠĐIỆN 2. DÂY QU ẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHI ỀU Các mục sẽ học 3. SĐĐ CỦA DÂY QU ẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHI ỀU 3. ST Đ CỦA DÂY QU ẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHI ỀU ĐHBK HN / Vi ện Điện / BM TB Đ-ĐT / TTV 52