Kỹ thuật cao áp - Chương 3 potx

CHƯƠNG III: TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY ĐIỆN QUAY 3.1 TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP 3.2 SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP DỌC THEO CHIỀU DÀI CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP 3.3 SỰ PHÂN

CHƯƠNG III: TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN

ÁP VÀ MÁY ĐIỆN QUAY

3.1 TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP

3.2 SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP DỌC THEO CHIỀU DÀI CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP

3.3 SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP 3 PHA

3.4 SỰ TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY ĐIỆN QUAY

3.1 TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP Đặc điểm của MBA: Chiều dài cuộn dây lớn

Sơ đồ thay thế cuộn dây máy biến áp:

K

L

L: Điện cảm của một đơn vị chiều dài dây

quấn

C: Điện dung của một

đơn vị chiều dài dây quấn đối với đất ( điện

dung ngang )

K: Điện dung giữa

các vòng dây đặt

gần nhau ( điện

dung dọc )

M(x): Điện cảm tương hỗ của mỗi vòng dây đối với số vòng dây còn lại của cuộn dây, rất khó xác định

nên thường bỏ qua

3.2 SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP DỌC THEO CHIỀU DÀI

CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP

1 Các giả thiết:

- Sóng điện áp là sóng vuông góc

- Điện cảm của cuộn dây không cho dòng điện đi qua tại thời điểm t=0

⇒ Sơ đồ thay thế chỉ còn lại hai thành phần điện dung C và K

2 Phương trình truyền sóng

C

K

2 Phương trình truyền sóng

C

K Điện tích trên điện dung dọc K/dx:

dx

dU K

dU dx

K

) 1

(

2

2

dx

U

d K dx

dQ =

⇒

Điện tích trên điện dung ngang C.dx bằng số gia của điện tích Q:

C.dx.U

dQ =

C.U(2) dx

dQ =

U

d K (2)

2

=

−

⇒

0 K

CU dx

U

d

2

2

=

−

Phương trình trên có nghiệm tổng quát:

K

C α

, B.e

A.e

U = α.x + −α.x =

Hằng số A và B được xác định từ các điều kiện giới hạn

- Tại đầu cuộn dây ( x = 0 ) điện áp có trị số bằng U0

- Tại điểm cuối cuộn dây ( x = l; l là chiều dài cuộn dây ) điện áp có trị số phụ thuộc vào phương thức nối đất của điểm trung tính:

+ Khi điểm trung tính trực tiếp nối đất thì U = 0 + Khi điểm trung tính cách đất thì dòng điện bằng không nghĩa là dU/dx = 0

Từ các điều kiện trên, xác định được quy luật phân bố điện áp ban đầu dọc theo cuộn dây máy biến áp:

Khi điểm trung tính nối đất:

l l

l

x 1

l l

x 1 l o

e e

e e

U

α α

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

−

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

−

=

Khi điểm trung tính cách điện đối với đất:

l l

l

x 1

l l

x 1 l o

e e

e e

U

α α

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

+

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

+

=

Mặt khác:

dây cuộn

dây cuộn

K

C K/l

C.l K

C l

α

Như vậy, trị số (α.l) được xác định bởi tỷ số giữa điện dung tổng của cuộn dây đối với đất và điện dung dọc của vòng dây đầu đối với vòng dây cuối của cuộn dây

Thông thường máy biến áp hiện nay được chế tạo có trị số (α.l) > 5 và (α.l)tr.b gần bằng 10 do đó (eα.l ) lớn hơn rất nhiều lần so với (e- α.l ) Đối với phần lớn chiều dài cuộn dây ( khoảng 80% ) (x/l < 0,8 )

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

>> l

x 1

.l l

x 1

.l

e e

α -α

Do đó trong phạm vi 80% chiều dài cuộn dây tính từ đầu cuộn dây, qui luật phân bố điện áp của MBA có điểm trung tính cách điện gần giống như MBA có điểm trung tính nốïi đất và được tính bằng

công thức chung:

l

e U U

α.

-0 α

α.

α

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

=

x 1 l l

l

x 1 l 0

e

e U

x

e U

U = 0 −α.

3 Kết luận

Trong quá trình truyền sóng ở cuộn dây MBA, điều mong muồn là giá trị U(x) càng gần Uo càng tốt Điều này được thực hiện bằng cách khi chế tạo người ta bố trí các vành điện dung ở hai đầu

cuộn dây nhằm tăng giá trị điện dung dọc K của cuộn dây

3.3 SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP

3 PHA

1 Đối với MBA 3 pha 3 cuộn dây

MBA 3 pha có điểm trung tính nối đất

x

e U

U = 0 −α.

MBA 3 pha có điểm trung tính cách điện đối với đất, sóng đồng thời xuất hiện cả 3 pha ( có cùng trị số và dạng sóng )

Phân bố điện áp này được dùng cho các trường hợp sau:

Các trường hợp còn lại sự tính toán rất phức tạp

2 Đối với MBA tự ngẫu:

H.áp

C.áp

T.áp

Khi sóng điện áp tác dụng phía cao áp trong khi phía trung áp

hở mạch: giống như trong MBA 1

pha có điểm trung tính nối đất

Khi sóng điện áp tác dụng lên cuộn dây trung áp trong khi

phía cao áp hở mạch thì quá trình

quá độ phức tạp hơn

3.4 SỰ TRUYỀN SÓNG TRONG CUỘN DÂY MÁY ĐIỆN QUAY

Cách điện trong máy điện:

Giữa các vòng dây trong cùng bối dây Giữa các bối dây của các pha khác nhau Giữa các bối dây với lõi thép Stato

Đặc điểm:

Các bối dây trong cùng một pha được đặt trong các rãnh khác nhau: sự liên hệ về điện và từ giữa chúng không chặt chẽ

Sóng không bị biến dạng nhiều khi truyền dọc theo cuộn dây máy điện quay

Quá trình truyền sóng trong máy điện gần giống như quá trình truyền sóng trên đường dây có chiều dài giới hạn