Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 2 doc

Các kiểu đấu dây quấn: Các kiểu đấu dây của máy biến áp phụ thuộc vào cấp điện áp, mức độ ảnh hưởng của phụ tải không đối xứng và loại phụ tải... Dây quấn nối Y0 dùng trong trường hợp ph

MÁY BIẾN ÁP

MÁY BIẾN ÁP

 2.1 TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP

 2.2 MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP

 2.1 TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP

1 Cách ký hiệu đầu dây:

- Cao áp – CA 1 pha A X

- Hạ áp – HA 1 pha a x

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

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

- Dây trung tính: Phía cao áp: O; Hạ áp: o; Trung áp: Om

2 Các kiểu đấu dây quấn:

Các kiểu đấu dây của máy biến áp phụ thuộc vào cấp điện áp, mức độ ảnh hưởng của phụ tải không đối xứng và loại phụ tải

a) Nối sao (Y , Y0):

Trong dây quấn nối Y: Ud = U3 f, Id = If

A B C

X Y Z

(Y)

X Y Z

A B C O

(Y0)

Dây quấn nối Y dùng cho dây quấn CA vì khi đó

Uf < Ud lần  có lợi về mặt cách điện Dây

quấn nối Y0 dùng trong trường hợp phụ tải hỗn

hợp dùng cả Ud và Uf, chủ yếu dùng cho dây quấn

HA Trong 1 số ít trường hợp dùng cả cho CA

3

b) Nối tam giác ():

3

Thường dùng cho dây quấn HA của máy biến áp

trung gian Việc nối  có lợi hơn ở phía HA vì

dòng điện If < Id lần  có thể giảm tiết diện

dây  thuận tiện cho việc chế tạo

3

A B C

X Y Z

()

Trong dây quấn nối  : Id = If, Ud = Uf

MÁY BIẾN ÁP

c) Nối Zích zắc (Z):

Mỗi pha dây quấn được chia làm 2 phần đặt trên

2 trụ khác nhau, nối nối tiếp nhau và đấu ngược

nhau Trường hợp này đấu phức tạp và tốn dây

đồng  chỉ dùng trong những trường hợp đặc

biệt: máy biến áp chỉnh lưu, máy biến áp đo

lường

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

- Cách ký hiệu các đầu dây

- Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp

Next Chương 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 phương pháp kim đồng hồ:

12 1

2 3 4 5 6

7 8 9 10 11

 = 0o  I/I-12  = 180o  I/I-6

EA A

X x

Ea

a

A

X

a

x

X x

EA Ea

A

X

x a

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

c

a

Eab y

z x

Nếu hoán vị 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 chẵn: 2,

4, 6, 8, 10, 12

EAB Eab

Y/Y - 12

* Máy biến áp 3 pha nối Y/:

A B C

X Y Z

a b c

x y z

C

A

EAB

B

Y Z X

x

y

z

Eab

11

EAB

Eab

 = 30 o  Y/ - 11

Next Chương 2

Back

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, 9, 11

Giả thiết dây quấn sơ cấp nối hình Y, dây quấn thứ cấp nối 

a

MÁY BIẾN ÁP

* Máy biến áp 3 pha nối Y/Z:

Giả thiết dây quấn sơ cấp nối hình Y, dây quấn thứ cấp nối Z

C

A

EAB

B

Y Z X

c

b'x'

a

Eab

c'y'

y z x

Cách xác định:

Vẽ véc tơ xa’ ngược

pha với XA a’ z’

Đặt tiếp z’c trùng

pha với ZC

Vẽ tương tự ta được:

yb’ và x’a;

zc’ và y’b

a b c

a' b' c'

x' y' z'

x y z

A B C

X Y Z

Y/Z-11

Bài tập: xác định các tổ nối dây trong các sơ đồ sau:

b c a

x y z

A B C

X Y Z

A B C

X Y Z

c b a

x y z

A B C

X Y Z

a b c

x y z

c a b

x y z

A B C

X Y Z

A B C

X Y Z

b a c

x y z

A B C

X Y Z

c a b

x y z

 2.2 MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP

1 Các dạng mạch từ:

a) Với máy biến áp 1 pha: có 2 loại kết cấu mạch từ: kiểu lõi

và kiểu bọc

b) Với máy biến áp 3 pha:

x y z

a b c

A B C Máy biến áp có hệ thống mạch từ riêng: Tổ máy biến áp 3 pha Máy biến áp có hệ thống mạch từ chung: Máy biến áp 3 pha 3 trụ

2 Các hiện tượng xảy ra khi từ hoá lõi thép:

Ta xét khi máy biến áp làm việc không tải Nghĩa là khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin còn dây quấn thứ cấp hở mạch

a) Máy biến áp 1 pha:

Nghĩa là từ thông sinh ra cũng biến thiên hình sin theo thời gian:

 = m.sin(t - )

2



Khi có điện áp hình sin u = Um.sint đặt vào

dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng không tải i0

chạy trong nó i0 sinh ra từ thông  chạy

trong lõi thép Nếu bỏ qua điện áp rơi trên

điện trở dây quấn thì ta có:

dt

d

u = - e = W

* Nếu không kể đến tổn hao trong lõi thép thì dòng i0 là dòng phản kháng để từ hoá lõi thép i0= i0X Do đó quan hệ  = f(i0) chính là quan hệ từ hoá B = f(H)

Next

u1

2

u2

MÁY BIẾN ÁP

* Nếu kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ (i0) là quan

hệ từ trễ B(H) Khi đó i0 có dạng nhọn đầu nhưng vượt trước  một góc  nào đó  được gọi là góc tổn hao từ trễ, phụ thuộc vào tổn hao từ trễ trong lõi thép

U1

I0

 I0r

Dòng không tải gồm hai

thành phần:

+ I0x là thành phần phản

kháng để từ hoá lõi thép

tạo nên  và cùng chiều

với 

+ I0r gây nên tổn hao sắt

từ trong lõi thép:

Thực tế  nhỏ  I0x  I0

2 r 0

2 x 0

0

0 H(i0)

i0

t

b) Máy biến áp 3 pha:

Next Back

Khi không tải nếu xét từng pha riêng lẻ thì dòng bậc 3 trong các pha:

i03A = I03m sin3t

i03B = I03m sin3(t – 1200) = I03m sin3t

i03C = I03m sin3(t – 2400) = I03m sin3t

Trùng pha nhau về thời gian, song dạng sóng phụ thuộc vào kết cấu mạch từ và cách đấu dây quấn

* Trường hợp máy biến áp nối Y/Y:

Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần dòng bậc 3 không tồn tại  i0 sẽ có dạng hình sin và từ thông do nó sinh ra có dạng vạt đầu:  = 1 + 3 +5

- Đối với tổ máy biến áp 3 pha :

Vì mạch từ của cả 3 pha riêng rẽ nên 3 của cả 3 pha sẽ dễ dàng khép mạch như 1 Trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp ngoài sức điện động e1 do 1 sinh ra và chậm sau 11 góc 900 còn có e3 do 3 tạo ra và chậm sau 3, 900

Chương 2 MÁY BIẾN ÁP

Sức điện động tổng trong pha: e = e1+ e3 có dạng nhọn đầu gây

nguy hiểm cho cách điện của dây

quấn và hư hỏng thiết bị đo lường

Vì vậy thực tế không dùng kiểu đấu

Y/Y cho tổ máy biến áp 3 pha

- Đối với máy biến áp 3 pha 3 trụ:

Vì 3 đập mạch với tần số 3f qua

vách thùng, gây nên tổn hao phụ làm

hiệu suất máy biến áp giảm 

Phương pháp đấu Y/Y cũng chỉ áp

dụng cho các máy biến áp 3 pha 3 trụ

với dung lượng  5600KVA

* Máy biến áp 3 pha nối /Y: Dây quấn sơ cấp nối  nên dòng i03 sẽ khép kín trong tam giác đó, dòng từ hoá sẽ có dạng nhọn đầu   và

e , e đều là hình sin nên không có những bất lợi như trường hợp trên

1

3

e1 e

e3

* Máy biến áp 3 pha nối Y/:

Tóm lại: Khi máy biến áp làm việc không tải

các cách đấu Y/ hay /Y đều tránh được tác hại

của từ thông và sức điện động điều hoà bậc 3

3 Tính toán mạch từ:

Mục đích: xác định dòng điện cần thiết để từ hoá

lõi thép và tổn hao trong mạch từ

Ta phân tích dòng từ hoá thành 2 thành phần:

+ Thành phần tác dụng i0r + Thành phần phản kháng i0x

a) Thành phần dòng điện tác dụng i0r: Phụ thuộc vào tổn hao sắt Tổn hao này có thể tính gần đúng:

pFe = P10/50[Bt2.Gt + Bg2.Gg] (W)

3 , 1 50

f













1

Fe r

0

mU

p

i 

Next

3Y

3 0

(3)

23

E 

23

I

MÁY BIẾN ÁP

Với: + p10/50 là suất tổn hao trong thép khi cường độ từ cảm

là 10 kiloGaux (hay 1T) và f = 50 Hz

+ Bt và Bg là cường độ từ cảm trong trụ và gông

+ Gt và Gg là trọng lượng trụ và gông tính theo kích thước hình học của lõi thép (Kg)

+ m là số pha của máy biến áp

b) Thành phần dòng điện phản kháng:

Có thể tính theo 2 phương pháp:

+ I0x = với F = Ht.lt + Hg.lg + là sức từ động trung bình 2.W

F

3

2



 .

Bt n

0

' k

3

T

n'k  là số khe hở tính toán giữa trụ và gông

1

g g

t

t t 1

0 x

0

mU

S q n G

q G

q mU

Q

+

là suất từ hoá trong trụ và gông

q , q