Giáo trình điện - Chương 9: Tổ nối dây và mạch từ của M.B.A doc

tổ nối dây của m.b.a Để m.b.a ba pha có thể làm việc được, các dây quấn pha sơ cấp và thứ cấp phải được nối với nhau theo một qui luật nhất định.. Cách quy ước các đầu đầu và đầu cuối củ

Chương 9

tổ nối dây và mạch từ của m.b.a

9-1 tổ nối dây của m.b.a

Để m.b.a ba pha có thể làm việc được, các dây quấn pha sơ cấp và thứ cấp phải

được nối với nhau theo một qui luật nhất định Ngoài ra, sự phối hợp kiểu nối dây quấn sơ cấp với kiểu nối dây quấn thứ cấp cũng hình thành các tổ nối dây quấn khác nhau Hơn nữa khi thiết kế, việc quyết định dùng tổ nối dây quấn nào cũng phải thích ứng với kiểu kết cấu của mạch từ để tránh những hiện tượng không tốt như: s.đ.đ pha không sin, tổn hao phụ tăng v.v

9.1.1 Cách ký hiệu các đầu dây

Các đầu tận cùng của dây quấn m.b.a, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là đầu cuối Đối với dây quấn một pha có thể chọn tuỳ ý đầu đầu và đầu cuối Đối với dây quấn ba pha, các đầu đầu và đầu cuối phải chọn một cách thống nhất: giả sử dây quấn pha A đã chọn đầu đầu đến đầu cuối đi theo chiều kim đồng hồ (hình 9-1a) thì dây quấn các pha B, C còn lại cũng phải chọn như vậy (hình 9-1b và hình 9-1c) Điều này rất cần thiết, bởi vì nếu một pha dây quấn ký hiệu ngược lại thì điện áp dây lấy ra sẽ mất đối xứng (hình 9-1d)

A

-U AB

B

U CA

U BC

B C

Hình 9-1 Cách quy ước các đầu đầu và đầu cuối của dây quấn ba pha (a, b,

c) và điện áp dây không đối xứng khi ký hiệu ngược hay đấu ngược một pha (d)

Để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu, các đầu đầu và đầu cuối trên sơ đồ

ký hiệu dây quấn của m.b.a thường được đánh dấu theo quy ước sau đây:

X Y Z

A B C a b c

x y z

Các đầu tận cùng Dây quấn

cao áp (CA)

Dây quấn hạ áp (HA) Sơ đồ ký hiệu dây quấn

Với m.b.a ba pha ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có dây quấn điện áp trung (ký hiệu TA) Dây quấn này được ký hiệu như sau: đầu đầu bằng các chữ A , B và C ; đầu cuối bằng các chữ X , Y , Z ; đầu trung tính bằng chữ 0

9.1.2 Các kiểu đấu dây quấn

Dây quấn của m.b.a có thể nối

hình sao (ký hiệu bằng dấu “Y ”)

hoặc hình tam giác (ký hiệu bằng

dấu “∆”) Đấu sao thì ba đầu X, Y,

Z nối lại với nhau, còn ba đầu A, B,

C để tự do (hình 9-2a) Nếu nối

hình sao có dây trung tính thì ký

hiệu bằng dấu “Y0” Đấu tam giác

thì đầu cuối của pha này nối với

Hình 9-2 Các kiểu đấu dây quấn m.b.a

A B C

X Y Z

a)

A B C

A B C

X Y Z

X Y Z

đầu đầu của pha kia (hình 9-2b, c)

Cách đấu dây quấn CA và HA trong m.b.a thường được ký hiệu như sau: ví dụ

m.b.a đấu Y/∆ có nghĩa là dây quấn CA đấu Y, còn dây quấn HA đấu ∆.ở các m.b.a lực, dây quấn cao áp CA thường được nối hình “Y” còn dây quấn hạ áp HA nối hình

“∆” vì khi nối như vậy thì ở phía cao áp, điện áp pha nhỏ đi 3 lần so với điện áp dây (U p U d), do đó có thể giảm bớt được

chi phí và điều kiện cách điện; phía hạ áp

thì dòng điện pha nhỏ đi

3

1

=

3 lần so với dòng điện dây (I p I d

3

1

= ), do đó có thể chọn được tiết diện dây quấn nhỏ hơn,

thuận tiện cho việc chế tạo và kinh tế Cách

nối hình “∆” được dùng nhiều khi không

cần điện áp pha Dây quấn “Y0” được dùng

ở các m.b.a cung cấp cho tải hỗn hợp vừa

dùng điện áp dây (cung cấp cho các động

A B C

Hình 9-3 Các kiểu đấu zic-zăc

A

B

C

cơ không đồng bộ) vừa dùng điện áp pha (để cung cấp cho chiếu sáng và sinh hoạt) Ngoài hai kiểu nối dây chủ yếu trên, dây quấn m.b.a còn có thể nối theo kiểu zic-zăc (ký hiệu bằng dấu “Z”) Khi đó mỗi pha dây quấn gồm hai nửa cuộn dây ở trên hai trụ khác nhau nối nối tiếp và mắc ngược nhau (hình 9-3) Kiểu đấu dây này ít dùng vì tốn nhiều đồng hơn và chỉ gặp trong các thiết bị chỉnh lưu hoặc trong máy biến áp đo lường để hiệu chỉnh sai số về góc lệch pha

9.1.3 Tổ nối dây của m.b.a

Tổ nối dây của m.b.a được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha giữa các s.đ.đ dây của dây quấn sơ cấp

và s.đ.đ dây của dây quấn thứ cấp tương ứng Góc lệch pha này phụ thuộc vào chiều quấn dây, cách ký hiệu các đầu dây và kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp

Thật vậy, ta hãy xét m.b.a một pha có hai dây quấn sơ cấp AX và thứ cấp ax sau

đây Nếu hai dây quấn quấn cùng chiều trên trụ thép, ký hiệu các đầu dây như nhau, thí

dụ A và a ở phía trên , X và x ở phía dưới (hình 9-4a) thì khi có từ thông biến thiên trong lõi thép, s.đ.đ cảm ứng trong chúng hoàn toàn trùng pha nhau: hoặc từ đầu đầu

đến đầu cuối, hoặc từ đầu cuối đến đầu đầu - chẳng hạn từ đầu cuối đến đầu đầu dây quấn (hình 9-4a), góc lệch pha giữa chúng là 360o

Hình 9-4 Tổ nối dây của m.b.a một pha

A

X

a

x

a)

X

a

x

A

X

x

a

a

X

X

1800

x

x

x

3600

Khi đổi chiều quấn dây của một trong hai dây quấn, thí dụ của dây quấn thứ cấp (hình 9-4b) hoặc đổi ký hiệu đầu dây của một dây quấn, thí dụ cũng của dây quấn thứ

cấp (hình 9-4c) thì các s.đ.đ trong hai dây quấn sẽ ngược pha nhau, góc lệch pha giữa

chúng là 180o

ở m.b.a ba pha, do cách đấu dây quấn hình Y hay hình ∆ với những thứ tự khác

nhau mà góc lệch pha giữa các s.đ.đ dây sơ cấp và thứ cấp có thể là 30o, 60o, , 360o Trong thực tế, để thuận tiện, người ta không

dùng ”độ“ để chỉ góc lệch pha đó mà dùng

phương pháp kim đồng hồ để biểu thị và gọi tên tổ

nối dây của m.b.a Theo phương pháp này, kim dài

của đồng hồ chỉ s.đ.đ dây sơ cấp đặt cố định ở con

số 12, kim ngắn chỉ s.đ.đ dây thứ cấp tương ứng

đặt ở số 1, 2, , 12 tuỳ theo góc lệch pha giữa

chúng là 30o, 60o, , 360o (hình 9-5) Với cách biểu

thị này, đối với m.b.a một pha trong ví dụ trên, ở

trường hợp của hình 9-4a, m.b.a thuộc tổ nối dây

I/I-12, vì góc lệch pha giữa hai s.đ.đ là 360o; còn

hai trường hợp ở hình 9-4b và 9-4c, các m.b.a có tổ

12

1

2

4 8

5 7

6

Hình 9-5 Phương pháp ký hiệu

tổ nối dây bằng kim đồng hồ

nối dây I/I-6, vì góc lệch pha là 180o (ký hiệu I dùng cho m.b.a một pha)

Đối với m.b.a ba pha sẽ có 12 tổ nối dây Ví dụ một m.b.a ba pha có hai dây quấn nối hình Y, cùng chiều quấn dây và cùng ký hiệu đầu dây (hình 9-6) thì các hình sao s.đ.đ pha của hai dây quấn sơ cấp và

thứ cấp hoàn toàn trùng nhau và góc

lệch pha giữa hai điện áp dây tương

ứng bằng 0o (hay 360o) Ta nói m.b.a

thuộc tổ nối dây 12 và ký hiệu là

Y/Y-12 Nếu đổi chiều quấn dây

hoặc đổi ký hiệu đầu dây của dây

quấn thứ cấp, ta có tổ nối dây Y/Y-6

Hoán vị thứ tự các pha của dây quấn

thứ cấp ta sẽ có các tổ nối dây chẵn

2, 4, 8 và 10

Cũng m.b.a trên, khi các dây

quấn nối theo sơ đồ Y/∆ (hình 9-7)

thì góc lệch pha giữa điện áp dây sơ

Hình 9-6 Tổ nối dây Y/Y-12

360 o

AB

E&

ab

E&

X

Y

B

A

C

Z

AB

E&

x

b

a

x

ab

E&

a b c

x y z

A B C

X Y Z

cấp và thứ cấp tương ứng là 330o -

m.b.a thuộc tổ nối dây Y/∆-11 Thay

đổi chiều quấn dây hay đổi ký hiệu

đầu dây của dây quấn thứ cấp ta có

tổ nối dây Y/∆ -5 Hoán vị các pha

của dây quấn thứ cấp ta sẽ có tổ nối

dây lẻ 1, 3, 7, và 9

Trong thực tế ở nước ta, để thuận

tiện cho việc chế tạo và sử dụng,

người ta chỉ sản xuất các m.b.a điện

lực có tổ đấu dây sau: m.b.a một pha

có tổ đấu dây I/I-12, m.b.a ba pha có

các tổ nối dây Y/Y0-12, Y/∆-11 và

Hình 9-7 Tổ nối dây Y/∆-11

330 o

AB

E&

ab

E&

A B C B

AB

E&

X Y Z

X

Y

C Z

a b c

A

x,c b,z

a,y

ab

E&

x y z

Y0/∆-11 Phạm vi ứng dụng của chúng được ghi trong bảng dưới đây:

Điện áp

Tổ nối dây

CA (kV) HA (V) Dung lượng của m.b.a (kVA)

9-2 mạch từ của M.b.a

9.2.1 Các dạng mạch từ

Đối với m.b.a một pha có thể có hai loại kết cấu mạch từ: mạch từ kiểu lõi và mạch

từ kiểu bọc (mục 8-3) Đối với m.b.a ba pha, dựa vào sự không liên quan hay có liên quan của các mạch từ giữa các pha người ta chia ra: m.b.a có hệ thống mạch từ riêng và m.b.a có hệ thống mạch từ chung

Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lập

đối với nhau như ở trong trường hợp m.b.a ba pha ghép từ ba m.b.a một pha, gọi tắt là

tổ m.b.a ba pha (hình 9-8)

Hệ thống mạch từ chung là hệ thống mạch từ trong đó từ thông ba pha có liên quan với nhau như ở m.b.a ba pha ba trụ (hình 9-9) Thực ra kết cấu của loại sau là đi từ loại

đầu mà ra Thực vậy khi đem ghép ba m.b.a một pha lại (tức ghép ba m.b.a có mạch từ riêng như ở hình 9-10a), nếu điện áp đặt vào ba pha là đối xứng, nghĩa là

thì tổng từ thông tương ứng của ba pha cũng bằng không, tức là Như vậy trụ thép chung cả ba pha từ thông không tồn tại ở mọi thời điểm, do đó có thể cắt bỏ trụ thép chung rồi rút ngắn trụ giữa lại sao cho cả ba trụ cùng nằm trong một mặt phẳng (hình 9-10b) mà vẫn không ảnh hưởng gì đến tình

0

= +

U& & &

0

= Φ Σ

= Φ

+

Φ

+

Φ & A &B &C &

Hình 9-8 Máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ riêng

a) Sơ đồ nối dây; b) Lắp đặt trong thực tế

A a B b C c 0

x y z Y Z

X

Hình 9-9 M.b.a ba pha

ba có mạch từ chung

A B C

a b c

Hình 9-10 Cách tạo nên m.b.a ba pha ba trụ từ ba m.b.a một pha

a) b)

trạng làm việc bình thường của m.b.a, do đó m.b.a ba

pha ba trụ mang hình dáng như đã nói ở trên Rõ ràng

kết cấu lõi sắt trong trường hợp này rõ ràng là không đối

xứng, ở trụ giữa mạch từ ngắn hơn, do đó dòng điện từ

hoá của ba pha cũng không đối xứng: IOA ≈ IOC = (1,2

ữ1,5) IOB Tuy nhiên sự không đối xứng này không ảnh

hưởng nhiều đến sự làm việc bình thường của m.b.a, vì

bản thân dòng điện từ hoá rất bé so với dòng điện định

mức, nên có thể xem như không đáng kể

Trong thực tế, m.b.a ba pha ba trụ được dùng rất phổ

biến với các cỡ dung lượng nhỏ và trung bình vì loại này

có hình dáng gọn, nhỏ, ít tốn nguyên liệu và rẻ hơn so

với dùng tổ m.b.a ba pha có dung lượng tương ứng Loại

tổ m.b.a ba pha chỉ dùng cho các máy cỡ lớn (dung

lượng từ 36.000 kVA trở lên) vì vậy có thể dễ dàng vận

chuyển từng pha một cách dễ dàng và thuận lợi

9.2.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hoá lõi thép m.b.a

Khi từ hoá lõi thép m.b.a, do mạch từ bão hoà sẽ làm xuất hiện những hiện tượng

mà trong một số trường hợp những hiện tượng ấy có thể ảnh hưởng xấu đến sự làm việc của m.b.a Sau đây ta sẽ xét đến những ảnh hưởng đáng kể đó khi m.b.a không tải

1 M.b.a một pha

Đặt điện áp vào dây quấn sơ cấp, trong nó sẽ có dòng điện không tải i0, dòng i0 sinh

ra từ thông Φ chạy trong lõi thép (xem mục 8-2)

Như ta đã biết, nếu điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp của m.b.a biến thiên hình sin theo thời gian u = Um sinωt và bỏ qua điện áp rơi trên điện trở dây quấn thì:

dt

d w e

=

ư

=

nghĩa là từ thông sinh ra trong mạch từ cũng biến thiên hình sin theo thời gian:

Φ = Φ m sin(ω

t-2

π

)

Nếu không kể đến tổn hao trong lõi thép thì dòng điện không tải i0 thuần tuý là dòng điện phản kháng dùng để từ hoá lõi thép i0 = i0x Do đó quan hệ giữa Φ = f(i0) cũng chính là quan hệ từ hoá B = f(H) Theo lý thuyết cơ sở kỹ thuật điện ta đã biết, do hiện tượng bão hoà của lõi thép, nếu Φ là hình sin, i0 sẽ không sin mà có dạng nhọn

đầu trùng pha với Φ, nghĩa là dòng điện i0 ngoài thành phần sóng cơ bản i01 còn có các thành phần sóng bậc cao: bậc 3 - i03, bậc 5 - i05, bậc 7 - i07, , trong đó thành phần i03 lớn nhất và đáng kể hơn cả, còn các thành phần khác rất bé có thể bỏ qua Ta có thể xem như chính thành phần i03 có tác dụng làm cho dòng từ hoá nhọn đầu Cũng từ lý luận đó ta thấy, nếu mạch từ càng bão hoà, i0 càng nhọn đầu, nghĩa là thành phần i03 càng lớn

Hình 9-11 ảnh hưởng của từ trễ

đến đường cong dòng điện

0

H(i 0 ) 0

t 0

Φ

i0

α

1

U&

0

I&

r

I&0

m

Φ&

x

I& 0

Hình 9-12 Dòng điện từ hoá với các thành phần của nó

Khi có kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ Φ(i0) là quan hệ trễ B(H) Từ quan

hệ Φ(i0) và Φ(t) ta có thể vẽ được đường biểu diễn quan hệ i0(t) như hình 9-11 Đường cong i0(t) cho thấy nếu Φ là hình sin thì i0 có dạng nhọn đầu nhưng vượt pha với Φ một góc α nào đó Góc α lớn hay bé tuỳ thuộc vào mức độ trễ của B đối với H nhiều hay ít, nghĩa là tổn hao từ trễ trong lõi thép nhiều hay ít Vì thế góc α được gọi là góc tổn hao

từ trễ Hình 9-12 biểu diễn vectơ dòng điện I0 và từ thông Φm khi kể đến tổn hao trong lõi thép Cũng cần chú ý rằng, vì dòng điện i0 là không hình sin nên trên đồ thị véctơ

chỉ vẽ gần đúng với thành phần bậc 1 của i0, hoặc là phải thay i0 bằng một dòng điện hình sin đẳng trị có trị số hiệu dụng bằng trị số hiệu dụng của dòng điện i0 thực Ta thấy dòng điện không tải I0 gồm hai thành phần: thành phần phản kháng I0x là dòng

điện từ hoá lõi thép, tạo nên từ thông và cùng chiều với từ thông; thành phần tác dụng

I0r vuông góc với thành phần trên, là dòng điện gây nên tổn hao sắt từ trong lõi thép:

I0 = I02r +I02x (9-1)

Trên thực tế I0r < 10%I0, nghĩa là góc α rất bé, nên dòng điện I0r thực ra không ảnh hưởng đến dòng điện từ hoá bao nhiêu và ta coi I0x≈ I0

2 M.b.a ba pha

Khi m.b.a không tải, nếu xét từng pha riêng lẻ thì dòng điện bậc 3 trong các pha như sau:

i03A= I03msin3ωt, (9-2a)

i03B= I03msin3(ωt-120o) = I03msin3ωt, (9-2b)

i03C= I03msin3(ωt -240o)= I03msin3ωt (9-2c)

Như vậy chúng trùng pha nhau về thời gian, nghĩa là tại mọi thời điểm chúng có chiều như nhau trong cả ba pha Song chúng có tồn tại hay không và dạng sóng như thế nào còn phụ thuộc vào kết cấu mạch từ và cách đấu dây quấn nữa

a Trường hợp máy biến áp nối Y/Y

Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên

thành phần dòng điện bậc 3 (i03) không

tồn tại, do đó dòng điện từ hoá i0 có

dạng hình sin và từ thông Φ do nó sinh

ra có dạng vạt đầu (đường đậm nét trên

hình 9-13a) Như vậy có thể xem từ

thông tổng Φ gồm sóng cơ bản Φ1 và

các sóng điều hoà bậc cao Φ3, Φ5,

trong đó có thể bỏ qua các thành phần

bậc cao hơn 3 vì chúng có trị số rất

nhỏ Trên hình 9-13a ta chỉ vẽ các từ

thông Φ1và Φ3 Đối với tổ m.b.a ba

pha, vì mạch từ của cả ba pha riêng rẽ,

từ thông Φ3 của cả ba pha cùng chiều

với nhau tại mọi thời điểm, dễ dàng

khép kín trong từng lõi thép của từng

pha như Φ1 (hình 9-14a) Do từ trở của

lõi thép rất bé, nên Φ3 có trị số khá lớn,

có thể đạt tới (15ữ20)% Φ1 Kết quả là

trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp, ngoài

s.đ.đ cơ bản e1 do Φ1 cảm ứng nên

(chậm pha sau Φ1 90o) còn có s.đ.đ

bậc ba e3 khá lớn, có thể đạt đến trị số

E3 = (45 ữ 60)%E1, do từ thông Φ3 tạo

Hình 9-13 Đường biểu diễn từ thông (a) và s.đ.đ (b) của tổ máy biến áp ba pha nối Y/Y

e

t b)

e

e 1

e 3

φ1 φ

φ

φ3

t a)

nên và chậm sau Φ3 một góc 900, do đó s.đ.đ tổng trong từng pha e = e1 + e3 sẽ có dạng nhọn đầu (hình 9-13b), nghĩa là biên độ của s.đ.đ pha tăng lên rõ rệt Sự tăng vọt của s.đ.đ như vậy hoàn toàn không có lợi, trong nhiều trường hợp rất nguy hiểm như có thể làm chọc thủng cách điện của dây quấn, làm hư hỏng thiết bị đo lường và gây ảnh hưởng đến các đường dây thông tin nếu trung tính có nối đất Bởi những lý do trên,

trong thực tế người ta không dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ m.b.a ba pha Cũng cần nói

thêm rằng, dù s.đ.đ pha có trị số và hình dáng biến đổi nhiều nhưng các s.đ.đ dây vẫn luôn luôn là hình sin, vì dây quấn nối Y thì s.đ.đ dây không có thành phần bậc 3 Những hiện tượng xuất hiện trong m.b.a ba pha năm trụ cũng tương tự như vậy, do

đó các m.b.a này cũng không dùng kiểu nối Y/Y

Hình 9-14 Từ thông φ3 trong tổ m.b.a ba pha (a) và trong m.b.a ba pha ba trụ (b)

Trong các m.b.a ba pha ba trụ, các từ thông Φ3 bằng nhau và cùng chiều trong ba trụ thép tại mọi thời điểm, nên chúng không thể khép mạch từ trụ này qua trụ khác mà

bị đẩy ra ngoài và khép mạch qua không khí hoặc dầu (hình 9-14b) là những môi trường có từ trở lớn Vì vậy Φ3 không lớn lắm và có thể xem từ thông tổng và do đó s.đ.đ pha là hình sin Tuy nhiên cần nhớ rằng từ thông Φ3 đập mạch với tần số 3f qua

vách thùng và các bu lông ghép v.v sẽ gây nên tổn hao phụ làm cho hiệu suất của m.b.a giảm Do đó phương pháp nối Y/Y đối với m.b.a ba pha ba trụ cũng chỉ áp dụng cho các m.b.a với dung lượng từ 5600 kVA trở xuống

b Trường hợp m.b.a nối ∆/Y (hình 9-15)

Dây quấn sơ cấp nối tam giác nên

dòng điện i03 sẽ khép kín trong tam

giác đó, như vậy dòng điện từ hoá i0 vì

chứa thành phần bậc ba, nên có dạng

nhọn đầu, từ thông tổng và các s.đ.đ

của các dây quấn sơ cấp và thứ cấp đều

có dạng hình sin Do đó sẽ không có

những hiện tượng bất lợi như trường

hợp trên

c Trường hợp m.b.a nối Y/∆

Hình 9-15 Dòng điện điều hoà bậc ba trong m.b.a nối ∆/Y

b B

i 03

i 03

A

c

C

Trên hình 9-16a, do dây quấn sơ cấp đấu Y nên dòng điện từ hoá trong đó không

có thành phần điều hoà bậc 3 nên i0 có dạng hình sin, Φ có dạng vạt đầu và có thành phần bậc 3 - Φ3Y Từ thông Φ3Y cảm ứng sang dây quấn thứ cấp s.đ.đ bậc 3 - e23 chậm sau Φ3Y một góc gần 90o (hình 9-16b) Đến lượt e23 gây nên trong mạch vòng thứ cấp nối hình ∆ dòng điên i23 chậm sau e23 một góc gần 90o (vì điện kháng của dây quấn rất

lớn) Dòng điện i23 sẽ sinh ra từ thông Φ3∆ coi như trùng pha với i23, nghĩa là gần như ngược pha với Φ3Y Do đó từ thông tổng bậc ba trong lõi thép Φ3 = Φ3Y + Φ3∆ gần như

bị triệt tiêu ảnh hưởng của từ thông bậc 3 trong mạch từ không đáng kể nữa, kết quả

là s.đ.đ pha sẽ gần hình sin

Tóm lại, khi m.b.a làm việc không tải, các cách nối dây ∆/Y hay Y/∆ đều tránh

được tác hại của từ thông và s.đ.đ điều hoà bậc 3

Hình 9-16: a) Dòng điện điều hoà bậc ba trong m.b.a nối Y/∆ ; b) Tác dụng của dòng i 23 khi dây quấn đấu Y/∆.

a

b

c

i 03

i 03

i 03

C

B

Y

3

φ&

3

φ& E&23

23

I&

A

) (φ&3∆

9.2.3 Tính toán mạch từ m.b.a

Mục đích của tính toán mạch từ m.b.a là xác định dòng điện cần thiết để từ hoá lõi thép và tổn hao trong mạch từ Điều này rất cần thiết khi tính toán thiết kế m.b.a

1 Thành phần dòng điện tác dụng i 0r

Như đã biết, dòng điện tác dụng phụ thuộc vào tổn hao sắt từ trong lõi thép Tổn hao này có thể tính gần đúng theo biểu thức:

p Fe p [B t G t B g G g] f W

3 , 1 2

2 50 / 1

50

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ +

trong đó:

p1/50 - suất tổn hao trong thép khi cường độ từ cảm là 1 tesla (T) và tần số là 50 Hz;

Bt và Bg - cường độ từ cảm trong trụ và trong gông (T);

Gt và Gg - trọng lượng trụ và gông tính theo kích thước hình học của lõi thép (kg) Thành phần tác dụng của dòng điện từ hoá:

A

U m

p

i Fe (9-4)

r

.

0 =

trong đó m là số pha

2 Thành phần dòng điện phản kháng i 0x

Dòng điện phản kháng có thể tính được theo hai phương pháp

Phương pháp thứ nhất: Dựa trên quan điểm của định luật toàn dòng điện tính toán

mạch từ m.b.a:

2I0x.w=F =ΣHl (9-5)

Đối với m.b.a một pha (hình 9-17a), sức từ động (viết tắt là s.t.đ):

δ

à .

2 2

0

t k g g t

t

B n l H l H

F = + + (9-6) trong đó:

Ht và Hg - cường độ từ trường trong trụ và gông, xác định theo đường cong từ hoá tương ứng với cường độ cảm ứng từ Bt và Bg, A.cm;

lt và lg – chiều dài trung bình của các đoạn mạch từ tương ứng với trụ và gông, cm;

δ - chiều dài của khe hở không khí giữa trụ và gông, cm;

nk - số khe hở không khí, đối với m.b.a một pha nk = 4

l g

l g

Hình 9-17 Mạch từ của m.b.a một pha (a) và ba pha (b) a)

l g

l tt

l tt

l tt

l tt

l tt

l g

b)

Đối với m.b.a ba pha ba trụ, do mạch từ không đối xứng (hình 9-17b) nên s.t.đ phải tính theo trị số trung bình:

Nếu ghép các lá thép xen kẽ theo hình 8-7 thì ở hai pha thuộc hai trụ ngoài cùng: δ

à0

k g g t t

B n l H l H

F = + + (9-7a) trong đó nk = 3 là số khe hở giữa trụ và gông, còn pha thuộc trụ giữa:

δ

à0

k t t

B n l H

F = + (9-7b) nhưng nk = 1 Do đó s.t.đ trung bình:

à0

, ,,

,

3

2 3

k g g t

t

B n l H l

H F F

trong đó n,

k =

3

7

gọi là hệ số khe hở tính toán giữa trụ và gông

Biểu thức (8) cũng dùng để tính toán cho cả trường hợp lõi thép ghép nối (hình 9-17b) nhưng trong đó n,

k = 2

Từ đó ta có thể tính được thành phần phản kháng của dòng điện từ hoá:

w

F

I x

2

0 = (9-9)