Chương 2 máy biến áp

Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, pha

Trang 1

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

2.1.1 Định nghĩa

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều

từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không đổi.

2.1.2 Các đại lượng định mức

- Dung lượng (công suất định mức) S đm [VA, KVA]

- Điện áp dây sơ cấp định mức U 1đm [V, KV]

- Điện áp dây thứ cấp định mức U 2đm [V, KV] - Dòng điện dây sơ cấp định mức

I 1đm [A , KA]

- Dòng điện dây thứ cấp định mức I 2đm [A , KA]

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 3

2.1.4 Công dụng

Trang 4

LIOA CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 5

- Dùng để truyền tải, phân phối điện năng.

- Dùng trong các thiết bị như lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn).

- Làm nguồn cho các thiết bị điện, điện tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau.

- Trong lĩnh vực đo lường (máy biến điện áp TU, máy biến dòng TI) v.v.

Trang 6

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA.



Trang 7

2.2.1.Lõi thép:

Trang 8

sơ cấp

th? c?p

Trang 10

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2.2.2 Dây quấn:

CA

HA

Trang 11

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2.2.3 Vỏ máy biến ápCHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 14

Khi đặt điện áp xoay chiều u 1 lên dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp có dòng điện i 1.

i 1 sinh ra từ thông ? biến thiên móc vòng với cả 2 dây quấn cảm ứng ra các sức điện động e 1 và e 2.

Nối dây quấn thứ cấp với tải, sức điên động e2 sinh ra dòng điện i 2 đưa ra tải với điện

áp u 2 Như vậy năng lượng của nguồn điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp.

Nếu W 2 chưa nối tải thì U 2 = E 2

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

2.3.2 Hoạt động:

CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MBA

Trang 15

Nếu bỏ qua tổn hao công suất trong máy biến áp thì:

U1I1 = U2I2 Như vậy ta có:

Nếu k > 1 thì U1> U2: Máy biến áp hạ áp

Nếu k < 1 thì U1< U2: Máy biến áp tăng áp

Trang 16

2.4 MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Trang 17

b máy biến áp ba pha ba trụ

Trang 20

2.4 MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Trang 21

* Quy ước: Đầu các cuộn dây sơ cấp ký hiệu là chữ in hoa: A; B; C cuối các cuộn dây là X; Y; Z

Đầu các cuộn dây thứ cấp ký hiệu là chữ in thường: a; b; c cuối các cuộn dây là x; y; z Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối sao hoặc tam giác Ví dụ:

-Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu sao thì ký hiệu: Y/Y

-Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu tam giác thì ký hiệu: Y/

2.5 TỔ NỐI DÂY VÀ MẠCH TỪ CỦA MBA

Trang 22

*Định nghĩa:

Tổ nối dây của máy biến áp 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 vectơ sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp cùng tên của máy biến áp.

Trang 24

* Cách xác định tổ nối dây

Ta vẽ vectơ điện áp dây bên phía sơ cấp và cho

chỉ vào số 12 của đồng hồ.

Tiếp theo, xác định vectơ điện áp dây thứ cấp

tương ứng Nếu điện áp thứ cấp chỉ vào số nào thì số

đó là tổ nối dây của máy biến áp.

6

12

3 9

Trang 30

2.5.2 Mạch từ của máy biến áp

Trang 31

2.5 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA:

2 5.1 các phương trình cơ bản

Khi MBA làm việc, ngoài từ thông chính  chạy trong lõi thép, còn có từ thông tản  t1 và

 t2. Từ thông tản này móc vòng với không gian không phải là vật liệu sắt từ như dầu biến áp, vật liệu cách điện  t1 và t2 biến thiên theo thời gian và cảm ứng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp các sđđ tản là e t1 và e t2 có trị số tức thời là:

Trang 32

2.5 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA:

Trang 33

2.5.1.1 Phương trình điện áp dây quấn sơ cấp

áp dụng định luật Kirhof 2 cho dây quấn sơ cấp ta có:

u 1 + e 1 + e t1 = i 1 r 1 Hay:

u 1 = i 1 r 1 - e 1 - e t1 Biểu diễn dưới dạng số phức:

Trang 34

2.6.1.2 Phương trình điện áp dây quấn thứ cấp

áp dụng định luật Kirhof 2 cho dây quấn thứ cấp ta có:

u 2 = e 2 + e t2 – i 2 r 2 Biểu diễn dưới dạng số phức:

Trang 35

2.6.1.3 Phương trình cân bằng sức từ động

Khi MBA làm việc, từ thông chính trong máy do sức từ động tổng i 1 W 1 +i 2 W 2 tạo nên Nếu thứ cấp hở mạch (i 2 =0), dòng chạy trong dây quấn sơ cấp là i 0 Từ thông chính trong lõi thép do i 0 W 1 sinh ra Ta có phương trình cân bằng sức từ động:

i 1 W 1 +i 2 W 2 = i 0 W 1

Chia cả hai vế của phương trình cho W 1 :

i 1 +i 2 W 2 /W 1 =i 0 Hay i 1 =i 0 –i’ 2 Viết dưới dạng phức:

I &  I &  I � &

Trang 36

2.6.2 Mạch điện thay thế MBA

2.4.2.1 Quy đổi các đại lương thứ cấp về sơ cấp

Tất cả các đại lượng đã quy đổi từ thứ cấp về sơ cấp gọi là những lượng quy đổi và được kí hiệu thêm một dấu phẩy (’) ở trên đầu.

a Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổi

W



Trang 37

Tương tự điện áp thứ cấp được quy đổi:

Trang 38

b Dòng điện thứ cấp quy đổi:

Việc quy đổi dòng điện phải đảm bảo sao cho công suất thứ cấp của máy biến áp trước và sau khi quy đổi không thay đổi, nghĩa là:

Trang 39

c Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cấp quy đổi

Khi quy đổi vì công suất không thay đổi nên tổn hao đồng ở dây quấn thứ cấp trước và sau khi quy đổi phải bằng nhau:

Trang 40

* Các phương trình quy đổi.

Thay các lượng đã quy đổi vào các phương trình đã viết ở mục trên ta có:

I & &    I I &

Trang 41

r 1 x

1

Z ’ 2

x ’ 2

r ’ 2

E

 &

Zm = ?

2 6.2.2 Thiết lập sơ đồ thay thế

Trang 42

2.6.2.2 Thiết lập sơ đồ thay thế

Trang 43

2.5 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MBA

2.5.1 Chế độ không tải của máy biến áp

2 5.1.1 Phương trình và sơ đồ thay thế

.

1 0 ( 1 m ) 0 0

U  I Z & &  Z &  I Z & &

Z 0 = Z 1 + Z m : là tổng trở không tải của máy biến áp

Trang 44

2 5.1.2 Các đặc điểm ở chế độ không tải

Dòng điện không tải

Tổn hao không tải

Trang 45

Hệ số công suất không tải

* Khi sử dụng máy biến áp không nên để máy ở tình trạng không tải hoặc non tải

Trang 46

2 5.1.3 Thí nghiệm không tải máy BA

1

dm

I I

Trang 47

2.5.2 chế độ ngắn mạch của mba:

2 5.2.1 Phương trình và sơ đồ thay thế

Trang 48



Do tổng trở Z n nhỏ nên I n = (10 ÷ 25)I đmCHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 51

2.5.3 CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MBA:

C hế độ có tải của máy biến áp là chế độ mà dây quấn sơ cấp nối với nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để dánh giá mức độ tải của máy, người ta đưa ra hệ số tải Kt:

Khi K t =1: máy có tải định mức

Khi K t <1: máy non tải

Khi K t >1: máy quá tải

Trang 52

2.5.3.1 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải - đường đặc tính ngoài của MBA

a. Độ biến thiên điện áp thứ cấp

Khi máy biến áp mang tải, nếu tải thay đổi U 2 thay đổi Khi U 1 định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp U 2 là:

U 2 =U 2đm – U 2 Nếu tính theo phần trăm:

Trang 53

b Đặc tính ngoài của máy biến áp

O

t = 1

cos = 0,8 (t cảm)

cos t = 0,8 (t dung)

U2

I2

Trang 54

2.5.3.2 Tổn hao và hiệu suất của mba Khi máy biến áp làm việc có những tổn hao sau:

- Tổn hao sắt từ trong lõi thép: P st = P 0

* Hiệu suất của máy biến áp: P 2 /P 1

Trang 56

2.6.2.1 Tỷ số biến áp phải bằng nhau: K 1 = K 2 = …= K n

2.6.2 Các điều kiện làm việc song song của MBA

Trang 57

A X

a

x CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 58

Có nghĩa là khi máy 1 nhận tải định mức, máy 2 còn đang non tải

Trang 60

2.12 CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT

Trang 61

Zt

W1

A

2.12.2 MBA đo lường

a Máy biến dòng điện TI

Trang 62

Zt

AA

a Máy biến dòng điện TI

Trang 63

V

b Máy biến điện áp TU

Trang 64

2.7 MÁY BIỀN ÁP 3 DÂY QUẤN VÀ CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT

2.12.3 MBA hàn hồ quang (loại có cuộn kháng riêng)

Vật hàn

Que hàn

Khe hở không khí

U 1

Trang 65

TÓM TẮTNỘI DUNG CHƯƠNG 2

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh cấu tạo gồm 2 phần chính: Lõi thép và dây quấn Máy biến áp được dùng để: truyền tải và phân phối điện năng, thí nghiệm, đo lường, hàn điện…

Các chế độ làm việc của máy biến áp: có tải, không tải, ngắn mạch.

Các điều kiện ghép song song máy biến áp: Cùng tỉ số BA, cùng UN%, cùng tổ đấu dây Các máy biến áp đặc biệt: BA đo lường, BA tự ngẫu, BA hàn hồ quang

Trang 66

Câu 1: Trình bày định nghĩa, phân loại và cấu tạo máy biến áp 1pha?

Câu 2: Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha?

Câu 3: Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc của MBA 3 pha 3 trụ?

Câu 4: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song

mà không cùng tỉ số biến áp?

Câu 5: Vẽ hình, trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, công dụng, chú ý khi sử dụng TI?

Câu 6: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song

mà không cùng tổ đấu dây?

Câu 7: Vẽ hình, trình bày cấu tạo, hoạt động, công dụng, chú ý khi sử dụng TU?

Câu 8: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song mà không cùng điện áp ngắn mạch phần trăm?

Trang 67

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

Câu 13: Một máy biến áp 3 pha có ghi Sđm = 5600KVA; U 1đm = 35kV; U 2đm = 66kV; I 1đm = 92.5A; I 2đm = 490A; P 0 = 18.5kW; I 0 = 4.5%; f = 50Hz;

a Vẽ sơ đồ thay thế?

b Tính các tham số không tải r 0 , x 0 , z 0 , cos0?

Câu 14: Một máy biến áp 3 pha đấu Y/? có ghi S đm = 560KVA; U 1đm = 35kV; U 2đm = 400V; U N% = 4.55%; P N = 1200W; f = 50Hz Tính r n , x n , z n , U nr% , U nx% ?

Câu 10: Vẽ sơ đồ đấu dây cho máy biến áp có tổ đấu dây sau: /Y_7?

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	1,87 MB