SLIDE Máy biến áp HAUI

SLIDE Máy biến áp HAUI de 1 Next Néi dung Back Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn PhÇn më ®Çu Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn M¸y ®iÖn M¸y ®iÖn tÜnh M¸y ®iÖn quay M¸y biÕn ¸p M¸y ®iÖn mét chiÒu M¸y ®iÖn xoay chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu M¸y ph¸t mét ch.

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn

Phần mở đầu

Bài giảng máy điện

Máy điện

Máy điện tĩnh Máy điện quay

Máy biến áp Máy điện

một chiều xoay chiều Máy điện

đồng bộ

động cơ

không

đồng bộ động cơ đồng bộ Máy phát đồng bộ

Bài giảng máy điện

MF

Hộ tiêu thụ

a, Đại c ơng về máy điện:

- Nguyên lý làm việc của máy điện dựa trên cơ sở của

định luật cảm ứng điện từ Sự biến đổi năng l ợng trong máy điện đ ợc thực hiện thông qua từ tr ờng trong nó Để tạo đ ợc những từ tr ờng mạnh và tập trung,

ng ời ta dùng vật liệu sắt từ làm mạch từ

ở máy biến áp mạch từ là một lõi thép đứng yên Còn trong các máy điện quay, mạch từ gồm hai lõi

b, Ph ơng pháp nghiên cứu

Next Nội dung

Back

Bài giảng máy điện

3 Sơ l ợc về vật liệu chế tạo máy điện:

Gồm có vật liệu tác dụng, vật liệu kết cấu và vật liệu cách điện

Vật liệu tác dụng: bao gồm vật liệu dẫn điện và dẫn

từ dùng để chế tạo dây quấn và lõi sắt

Vật liệu cách điện: dùng để cách điện các bộ phận dẫn điện với các bộ phận khác của máy và cách điện các lá thép của lõi sắt

Vật liệu kết cấu: chế tạo các chi tiết máy và các bộ phận chịu lực cơ giới nh trục, vỏ máy, khung máy

Sơ l ợc đặc tính của vật liệu dẫn từ, dẫn điện và cách điện dùng trong chế tạo máy điện

Phần II: Máy biến áp

Ch ơng 1: Nguyên lý làm việc - kết cấu cơ bản

Ch ơng 2: Tổ nối dây - mạch từ của máy biến áp

Ch ơng 3: Các quan hệ điện từ trong máy

Ch ơng 6: Máy biến áp đặc biệt

máy biến áp

Ch ¬ng 1: Nguyªn lý lµm viÖc

1.1: Nguyªn lý lµm viÖc

1.2: Ph©n lo¹i m¸y biÕn ¸p

1.3: CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p

Next PhÇn II

Back

m¸y biÕn ¸p

cuộn dây thứ cấp

Hai cuộn dây cùng đ ợc quấn trên

lõi sắt (3) Zt là phụ tải của

1

i2u 2

W1

Đặt điện áp hình sin u1 vào dây quấn sơ cấp thì từ thông do nó sinh ra cũng là hình sin:  = m.sint Theo định luật cảm ứng điện từ sức điện động cảm ứng trong dây quấn (1) và (2) sẽ là: e1 = - W1 = - W1 = -

2 1.sin

máy biến áp

Tû sè m¸y biÕn ¸p K:

2

1 m

2

m 1

2

1

W

W

f.

W 44 , 4

f.

W 44 ,

4 E

1

U

U E

1

I

I U

U



m¸y biÕn ¸p

 1.2: Phân loại máy biến áp

1 Phân theo công dụng:

Máy biến áp điện lực: Dùng để truyền tải và phân

phối điện năng trong hệ thống điện lực

Máy biến áp tự ngẫu: Biến đổi điện áp trong 1

phạm vi không lớn dùng để mở máy các động cơ

điện xoay chiều

Máy biến áp chuyên dùng: Là những loại máy biến áp

chỉ dùng trong những lĩnh vực nhất định: máy biến

áp hàn, máy biến áp chỉnh l u, máy biến áp cao tần

Máy biến áp đo l ờng: Dùng để giảm áp và dòng

điện lớn đ a vào dụng cụ đo

Máy biến áp thí nghiệm: Dùng để thí nghiệm

điện áp cao

máy biến áp

2 Ph©n lo¹i theo ph ¬ng ph¸p lµm m¸t:

 M¸y biÕn ¸p kiÓu lâi: Cã d©y quÊn bao quanh lâi

thÐp

 M¸y biÕn ¸p kiÓu vá (bäc): Cã 1 phÇn m¹ch tõ bao

quanh 1 phÇn d©y quÊn

 M¸y biÕn ¸p dÇu: Lµm m¸t b»ng dÇu.

 M¸y biÕn ¸p kh«: Lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ

3 Ph©n lo¹i theo sè pha vµ sè trô:

 M¸y biÕn ¸p 1 pha, 3 pha, nhiÒu pha.

 M¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, 3 pha 5 trô.

 M¸y biÕn ¸p 2 d©y quÊn, 3 d©y quÊn, nhiÒu d©y

quÊn

Next

Ch ¬ng 1 Back

m¸y biÕn ¸p

 1.3: CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p

M¸y biÕn

¸p trung thÕ

m¸y biÕn ¸p

CÊu t¹o MBA lùc 3 pha

§Ó h×nh thµnh khung tõ cña m¸y biÕn ¸p ta cã 2 kiÓu

ghÐp nh sau: GhÐp nèi (rêi) GhÐp xen kÏ

vµ 3 pha

Next

Ch ¬ng 1 Back

m¸y biÕn ¸p

G G

G G

T G G

G G

M¸y biÕn ¸p kiÓu bäc 1 pha

vµ 3 pha

2 Dây quấn:

Là bộ phận để truyền tải năng l ợng từ đầu vào

đến đầu ra của máy biến áp Dây quấn máy biến

áp th ờng làm bằng đồng, cũng có thể làm bằng nhôm

máy biến áp

Trong thực tế ng ời ta th ờng dùng dây quấn đồng

tâm, bao gồm các kiểu sau:

Dây quấn hình trụ: Tiết diện

dây tròn nhỏ th ờng làm dây

quấn CA và quấn nhiều lớp

Nếu tiết diện dây lớn dùng dây

dẫn bẹt quấn 2 lớp (th ờng quấn

ghép 2 hoặc nhiều sợi) chủ

yếu dùng làm dây quấn HA (

máy biến áp

Dây quấn xoắn ốc liên tục: Dây quấn này chủ

xoắn (dây quấn ghép):

Kiểu này th ờng dùng cho máy biến áp trung bình và lớn

Nếu tiết diện lớn để dễ gia công có thể ghép kép dây quấn bẹt

Ghép đơn

Ghép kép

 2.1 Tổ nối dây máy biến

áp

1 Cách ký hiệu đầu dây:

Tên dây quấn Đầu đầu Đầu cuối

- Cao áp – CA 1 pha A X

3 pha A, B, C X, Y, Z

- Hạ áp – HA 1 pha a x

3 pha a, b, c x, y, z

- Trung áp 1 pha Am Xm

3 pha Am, Bm, Cm Xm, Ym, Zm

máy biến áp

2 Các kiểu đấu dây quấn:

Các kiểu đấu dây của máy biến áp phụ thuộc vào cấp điện áp, mức độ ảnh h ởng của phụ tải

mÆt c¸ch ®iÖn D©y quÊn nèi Y0 dïng

trong tr êng hîp phô t¶i hçn hîp dïng c¶

Ud vµ Uf, chñ yÕu dïng cho d©y quÊn

HA Trong 1 sè Ýt tr êng hîp dïng c¶ cho

CA

3

b) Nèi tam gi¸c ():

3

Th êng dïng cho d©y quÊn HA cña m¸y

biÕn ¸p trung gian ViÖc nèi  cã lîi h¬n

ë phÝa HA v× dßng ®iÖn If < Id lÇn

 cã thÓ gi¶m tiÕt diÖn d©y  thuËn

tiÖn cho viÖc chÕ t¹o

c) Nối Zích zắc (Z):

Mỗi pha dây quấn đ ợc chia làm 2 phần đặt trên 2 trụ khác nhau, nối nối tiếp nhau và đấu ng ợc nhau Tr ờng hợp này đấu phức tạp và tốn dây

đồng  chỉ dùng trong những tr ờng hợp đặc biệt: máy biến áp chỉnh l u, máy biến áp đo l ờng

A B C

A' B' C'

X' Y' Z'

X Y Z

3 Tổ nối dây của máy biến áp:

Tổ nối dây biểu thị góc lệch pha giữa các sức

điện động dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp

Góc lệch pha này (tổ nối dây) phụ

thuộc vào:

- Chiều quấn dây

máy biến áp

Ch ơng 2 Back

a) Xác định tổ nối dây của máy biến áp 1 pha:

Để xác định tổ nối dây của máy biến áp ta dùng ph ơng pháp kim

đồng hồ:

1

2 1 2

3 4 5 6

7 8 9 10

1 1

a x

máy biến áp

b) Xác định tổ nối dây của máy biến áp 3 pha:

* Máy biến áp 3 pha nối Y/Y:

a b c

x y z

A B C

X Y Z

B

EAB Y

C Z

X

A b

Nếu hoán vị thứ tự các pha thứ cấp

hoặc đổi chiều quấn dây hay đổi

ký hiệu đầu dây của dây quấn thứ

EAB Eab

Y/Y - 12

máy biến áp

* Máy biến áp 3 pha nối Y/:

A B C

X Y

Za b c

x y z

C A

EAB

B

Y Z X

x y

Nếu ta đổi thứ tự các pha thứ cấp hoặc đổi

chiều quấn dây hay đổi ký hiệu đầu dây của dây quấn thứ cấp ta có các tổ nối dây lẻ: 1, 3, 5, 7,

* M¸y biÕn ¸p 3 pha nèi Y/Z:

Gi¶ thiÕt d©y quÊn s¬ cÊp nèi h×nh Y, d©y quÊn thø cÊp nèi Z

C A

EAB

B

Y Z X

c

b'x' a

Eab

c'y'

y z x

a' b' c'

x' y' z'x y z

A B C

X Y

m¸y biÕn ¸p

Bài tập: xác định các tổ nối dây trong

X Y

Zc b a

x y z

A B C

X Y Z

a b c

x y z

X Y

Zb a c

x y z

A B C

X Y Z

c a b

x y z

 2.2 M¹ch tõ cña m¸y biÕn ¸p

x y z

A B C

M¸y biÕn ¸p cã hÖ thèng m¹ch tõ riªng: Tæ m¸y biÕn ¸p 3 phaM¸y biÕn ¸p cã hÖ thèng m¹ch tõ chung: M¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô

m¸y biÕn ¸p

Các đại lượng định mức của máy biến áp

Các đại lượng định mức của m.b.a đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của máy, do nhà máy chế tạo quy định và

được ghi trên nhãn máy, bao gồm:

1 Dung lượng định mức của m.b.a: Sđm (tính bằng

VA hay kVA), là công suất biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp m.b.a

2 Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (tính bằng V hay kV) Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh

3 Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V, kV) là điện

áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức

4 Dòng điện dây sơ cấp và thứ cấp định mức

I1đm và I2đm là các dòng điện dây của sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức (tính bằng A hay kA).

5 Tần số định mức: fđm, tính bằng Hz.

Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi những số liệu khác như: số pha m; tổ nối dây; điện áp ngắn mạch un%, chế độ làm việc; phương pháp làm mát,

dm

dm dm

U

S I

1

1 

dm

dm dm

U

S I

2

Với m.b.a một pha:

Với m.b.a ba pha :

dm

dm dm

U

S I

U

S I

2

2

3



Ch ơng 3: Các quan hệ điện từ trong máy

 3.1: Các ph ơng trình cơ bản

 3.2: Mạch điện thay thế của máy biến áp

 3.3: Đồ thị véc tơ của máy biến áp

 3.4: Xác định tham số của máy biến áp

 3.5: Độ thay đổi điện áp - đặc tính

ngoài của máy biến áp

 3.6: Cân bằng năng l ợng trong

máy biến áp

 3.7: Ghép máy biến áp làm việc song song

máy biến áp

dWdt

d

e1  1  1  (3.1)

dt

d W dt

Wdt

BiÓu diÔn d íi d¹ng phøc: (3.11) (3.12)

Víi x1 = L1. vµ x2 = L2. lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp

1 1

1 Ij x

E    

2 2

E    

Thay vµo (3.7) vµ (3.8) ta ® îc:

1 1 1

1

1 1

1 1

1 1 1

1 1

1

Z I E

U

) r jx

( I E

r I x

Ij E

2

2 2

2 2

2 2 2

2 2

2

Z I E

U

) r jx

( I E

r I x

Ij E

2.Ph ơng trình cân bằng sức từ động:

Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp thì ta có:

U1 = E1 = 4,44W1fm Nh ng U1 = Uđm = const dù máy biến áp không tải hay có tải nên m = const và E1 = const Để m = const thì sức từ động khi không tải sinh ra m phải bằng tổng sức từ động sơ cấp và thứ cấp khi có tải để tổng sức từ động đó cũng sinh ra 

2 1

Khi MBA có tải dòng I1 gồm 2 thành phần: Thành

phần I0 dùng để sinh ra từ thông trong máy biến áp còn thành phần (- I’ ) làm nhiệm vụ bù lại tác dụng của tải

0 1

2 2

W

W I

) I ( I

0

W I

 3.2: Mạch điện thay thế của máy biến áp

1 Quy đổi máy biến áp:

a) Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổi , : E'2 U'2

W E

E hay W

W E

2

1 2

2 2

1 2

1

' 2

' 2

E

' 2

2

' 2

2

' 2

' 2

2

' 2 2

2

I

I r

r I r

d) Hệ ph ơng trình cơ bản sau quy đổi:

1 1 1

U      

' ' '

U  2   2  2 2

) I ( I

Z

' 2

Z

' 2

' 2 1

n n

Zn là tổng trở ngắn mạch của máy biến áp

1 Ph ơng pháp xác định tham số bằng thực nghiệm:

a) Thí nghiệm không tải:

 3.4: Xác định tham số của máy biến áp

Sơ đồ thí nghiệm không tải của máy biến áp 1 pha:

Ta có:

Tỷ số máy biến áp:

20

1 2

1

U

U W

0 0

I

P

r 

2 0

2 0



0 1

0

0 U I

Pcos 

máy biến áp

Sơ đồ thí nghiệm không tải của máy biến áp 3 pha:

A

V W

Với máy biến áp 3 pha đấu Y/Y:

d 0

d 0 f

0

f

0 0

I.

3

U I

U

2 d 0

0 0

2 0

Với máy biến áp 3 pha đấu /Y:

d 0

d 0 f

3I

U

2 d 0

0 2

f 0

0 0

I

PI

3

P

2 0

2 0

U     

1

' 2

E  

1

0 x I

j 

1

0 r I

Next

HÖ sè cos lóc kh«ng t¶i rÊt nhá:

cos0 < 0,1

m¸y biÕn ¸p

2 n

 2

n

n n

n n

2 n

2 n



m¸y biÕn ¸p

1 1 1

Vì i0  0 nên công suất lúc ngắn mạch là công suất

dùng để bù vào tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp

và thứ cấp của máy biến áp

n

2 n 1

' 2 1

2 n 1

' 2

2

' n 2 1

2 n 1 2

cu 1

cu

n

r I )

r r

( I

r I r

I p

( I Z

I Z

I

U1   '2 '2  1 1  1 1  '2

máy biến áp

nx j I x

U  

n dm

' 2

dm x I

j 

1

dm x I

j 

' 2

dm r

I

dm

I

Điện áp ngắn mạch có thể xem nh 1 đại l ợng đặc tr

ng cho điện trở và điện kháng tản của máy biến áp:

Unr = I1.rn và Unx = I1.xn .100

U

Z

I 100

U

r

I 100

U

U

nx

máy biến áp

1 Các loại tổn hao và giản đồ năng l ợng:

 3.6: Giản đồ năng l ợng trong máy biến áp

2

'

2 r I

Q1 = U1I1sin1

Qđt = Q1 - q1 - qFe =

sin2

' 2

'

2 I E

2

'

2 x I

2 Hiệu suất máy biến áp:

%

100P

%

100 P

p P

1 1

pP

p

p

1

Fe cu

Lúc vận hành máy biến áp

hiệu suất có thể tính gián tiếp

bằng cách xác định các tổn hao

ứng với tải đó căn cứ theo tổn

hao không tải P0 và tổn hao

ngắn mạch Pn ghi trong thuyết

P P

cos

S

P

P 1

%

n

2 0

2 dm

n

2 0

2

2 r I I pI

Khi máy biến áp làm việc ở tải với I2 và

cos2 ta có công suất đầu ra: P2 =

U2I2 cos2 đặt I2/I2đm =  Do U2 U20 và Sđm =

U20.I2đm → P2 = .Sđm cos2.Mặt khác U1 = const → từ thông trong lõi

thép thay đổi rất ít theo tải nên tổn

hao sắt xem nh không đổi : pFe = P0

3 Điều kiện để vận hành song song máy biến áp:

Các máy biến áp có cùng tổ nối

E E E2I

Next

Ch ơng 3

Back

máy biến áp

b) Điều kiện có cùng tỷ số biến đổi K:

Giả sử K khác nhau  E2I  E2II Ngay khi không tải trong dây quấn thứ cấp của các máy biến áp sẽ có dòng cân bằng do sự chênh lệch điện áp: E = E2I -

E2II (hình a)

Khi có tải: dòng cân bằng sẽ cộng vào dòng điện tải

làm cho hệ số tải của các máy biến áp khác nhau 

2

U

' II 2

I IcbII

cbI

I

' I 2

2

U

nI cbI Z I E2I

nII cbII Z I

II 2

c) §iÒu kiÖn cã cïng trÞ sè ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch:

nI nI

' I

Z

Z

I Z

I.

Z Z

nII nII

' II

Z

Z

I Z

I.

Z Z

U



(3.29)(3.30)

ZnI

ZnII

' I

I2





' II



1

U

' I 2

I



' II 2

' I

U

I I

U I

I2

Nhân 2 vế với

dmI dmI

dmI dmI

dmI

I.

U

U S

Trong đó: S = UđmI.I là tổng công suất truyền tải của các máy biến áp

1

1

 I : II = Tính t ơng tự :

I

U

S

ni

dmi dmI

nI

dmI dmI

' I

U

S

U

S U

I U

U

U

.I I

I2

Ta đ ợc:

máy biến áp

 6.1: Máy biến áp ba dây quấn

Gồm 1 dây quấn sơ cấp và 2 dây

quấn thứ cấp Dùng để cung cấp

điện cho các l ới điện có điện áp

khác nhau, ứng với các tỷ số biến

đổi:

3

1 3

1 13

2

1 2

1

U W

W K

; U

U W



3 1 2

máy biến áp

Ch ơng 6: Máy biến áp đặc biệt

6.1: MÁY BIẾN TỰ NGẪU

6.2: Máy biến áp đo l ờng

máy biến áp

6.3: Máy biến áp chỉnh l u

 6.2: Máy biến áp tự ngẫu

Xét máy biến áp tự ngẫu 1 pha:

U1 W1

W2 U21

W

e

W

- Nếu bỏ qua các tổn hao

2 2 1

1 2

1 1

.

I I

I 1

I

Cùng 1 mật độ dòng điện theo thiết kế máy biến áp thì trong máy biến áp tự ngẫu có thể dùng dây dẫn nhỏ hơn so với máy biến áp th ờng và t ơng ứng tổn hao ngắn mạch giảm lần:

Next

máy biến áp

1 Máy biến điện

áp:

- Dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp

để đo l ờng bằng các dụng cụ đo thông th ờng

Điện áp thứ cấp U2 định mức đ

ợc quy

định là 100V

- Cách mắc: Cuộn dây sơ cấp

mắc song song với điện áp lớn

cần đo Cuộn thứ cấp nối với

vôn mét, các mạch điện áp

của các dụng cụ khác nh cuộn

dây điện áp của oát mét…

- Nh vậy có thể coi máy biến điện áp luôn luôn làm việc ở chế độ không tải Do đó: U1

1 2

1

W

WU

 6.4: Máy biến áp đo l ƯỜng

máy biến áp

C¸c lo¹i biÕn dßng, biÕn thÕ ®o l êng

m¸y biÕn ¸p

2 Máy biến dòng điện:

- Dùng để cung cấp cho cuộn

dây của (A), rơ le và cuộn

dòng của công tơ

i% = 100% nhỏ và sai số về góc lệch pha i cũng nhỏ 1

1 1

2 2

I

I W

W

cuộn sơ cấp nối tiếp với mạch cần

đo dòng Do đặc điểm của tải

(cuộn dây của các đồng hồ đo

có điện trở rất nhỏ) nên máy biến

dòng xem nh làm việc ở trạng thái

máy biến áp

Next

Ch ơng 6 Back

A

a '

b '

c '

Đặc điểm: tải của

máy biến áp Nh vậy

máy biến áp luôn

làm việc ở trạng thái

không đối xứng

Muốn vậy phải tăng số pha bên thứ cấp (th ờng chọn bằng 6) và ở thứ cấp đặt thêm cuộn cảm K giữa 2 điểm trung tính của 3 pha thuận a', b', c'

và 3 pha ng ợc a", b", c"

Tác dụng của K là để cân bằng điện áp giữa 2 pha có góc lệch 600 làm việc song song (a' và c") Khi 2 dây thứ cấp làm việc song song bộ chỉnh l u

6 pha làm việc t ơng tự bộ chỉnh l u 3 pha và mỗi d

ơng cực làm việc không phải trong 1/6 mà là 1/3 chu kỳ

máy biến áp