Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện): Chương 7 - PGS.TS. Dương Hồng Quảng

Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện) - Chương 7: Máy biến áp cung cấp cho người học các khái niệm về máy biến áp, công dụng của máy biến áp, cấu tạo của máy biến áp, nguyên lý hoạt động của máy biến áp, sơ đồ thay thế máy biến áp,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 1

28/04/2016 1

Phần II MÁY ĐIỆN

Bài giảng Vật lý công nghệ 1

PGS TS Nguyễn Hồng Quảng

Trung tâm Thực hành thí nghiệm

Trang 2

Chương 7 MÁY BIẾN ÁP

1 Khái niệm máy biến áp (MBA)

2 Công dụng của MBA

3 Cấu tạo máy biến áp

4 Nguyên lý hoạt động của MBA

5 Sơ đồ thay thế MBA trong mạch điện

6 Các chế độ hoạt động của MBA

7 Hiệu suất máy biên áp

Trang 3

1.Khái niệm máy biến áp (MBA)

Khái niệm MBA

Máy biến áp là thiết bị điện từ TĨNH dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó

Ký hiệu:

 Vì sao cần biến đổi điện áp?

Trang 4

2 Công dụng máy biến áp

Sản xuất

Phân phối

Tiêu thụ

Truyền tải

Trang 5

Trạm biến áp phân phối điển hình

Trang 6

Trống biến áp (transformer drum)

37.5KVA Máy biến áp 3 pha 750V/220V

(thường dùng cho các công sở)

Trang 7

Biến áp gia đình, dùng để ổn định điện áp ra 110V/220V

Máy biến áp cỡ nhỏ

Trang 8

 Tăng điện áp khi nào?

 Hoà điện vào lưới điện quốc gia

 Trước khi truyền điện đi xa

 Cần giảm dòng điện để đưa vào máy đo

 Giảm điện áp khi nào?

 Đưa điện từ lưới điện vào mạng phân phối

 Phù hợp điện áp định mức của thiết bị điện

 Cần tăng dòng điện (máy hàn, vôn kế)

Trang 9

Hình ảnh bên trong một MBA 3 pha

…và hình ảnh cắt dọc các bộ

phận chính của nó

3 Nguyên tắc cấu tạo của MBA

Trang 10

 Lõi thép (dẫn từ):

Gồm các lá thép KTĐ mỏng (0.5mm) sơn

cách điện, ghép sát với nhau

 Phần khung: Nơi luồn các cuộn dây

điện

 Phần gông: khép kín mạch từ

 Các cuộn dây (dẫn điện):

Làm từ vật liệu dẫn điện tốt (Cu hoặc Al)

được sơn cách điện, quấn sát nhau, từ

trong ra ngoài

 Thường gồm 2 cuộn: Sơ cấp (nối với

nguồn) và thứ cấp (nối với tải) có số

vòng khác nhau

Trang 11

Lõi thép hình chữ E Lõi thép hình chữ V Làm từ các lá thép Kỹ thuật điện mỏng, sơn cách điện ghép sát nhau

Xem sản xuất lõi thép máy biến áp

Trang 12

Dây quấn 3 pha

Dây quấn 1 pha

Được làm từ dây dẫn điện tốt (Cu) được bọc sơn cách điện

Trang 13

Máy quấn dây biến áp

Trang 14

4 Nguyên lý hoạt động của MBA

Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

(cụ thể là hiện tượng hỗ cảm giữa cuộn dây)

Trang 15

2

sin 0 1

.

2 1

2

cos 0

1

.

2 1

1

2 sin

e

ft N

f e

ft N

f dt

d N e

ft t

0 1

Trang 16

0 2

2

2 sin

2

2 cos

2

2 2

0 2 2

e

ft N

f e

ft N

f dt

d N e

Tương tư, sư biến đổi từ thông trong cuộn thứ cấp cũng sinh ra suất điện động hỗ cảm trong cuộn thứ cấp

Trang 17

1 1 1

2

1

N

N E

E Z

I E

Z I E

Trang 18

Vì sao cần sơ đồ thay thế ?

# Trong mạch điện có máy biến áp, mạch điện sơ cấp và thứ cấp không kết nối  Không thể giải mạch điện

# Sơ đồ thay thế chính là mô hình hóa mạch điện MBA

5 Sơ đồ thay thế máy biến áp

Căn cứ lập sơ đồ thay thế: tương đương năng lượng

# Cân bằng điện áp sơ cấp

# Cân bằng điện áp thứ cấp

# Cân bằng sức từ động

Trang 19

5.1 Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp:

Hay:

Sơ đồ mạch điện sơ cấp

Trang 20

Sơ đồ mạch điện thứ cấp

5.2 Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp:

Định luật KS về thế

Hay:

Trang 21

Điện áp rơi thường bé nên có thể coi

5.3 Phương trình sức từ động

Hay:

Trang 22

Sơ đồ đầy đủ:

Sơ đồ rút gọn, với

Hệ phương trình cân bằng

Trang 23

Máy biến áp có thể làm việc ở 3 chế độ :

6 Chế độ làm việc của máy biến áp

6.1 Chế độ không tải (dòng lối ra I2 = 0)

6.2 Chế độ ngắn mạch (tải lối ra Zt = 0)

6.3 Chế độ có tải (thay đổi độ lớn và tính chất)

 Mỗi chế độ có đặc điểm và phạm vi ứng dụng Sau đây ta sẽ xem xét từng chế độ làm việc !

Trang 24

 Đầu ra tải để hở (I 2 =0)

 Sơ đồ thay thế :

Dòng điện sơ cấp không tải :

trong đó R1 là điện trở sơ cấp, R th là điện trở nhánh từ hoá,

X1 là cảm kháng cuộn sơ cấp và X th là cảm kháng nhánh từ hoá

6.1 Chế độ không tải :

Trang 25

Chế độ không tải:

Trang 26

Trang 27

Sơ đồ thay thế

6.2 Chế độ ngắn mạch :

Lối ra nối tắt (Zt = 0)

Trang 28

Trong đó:

Trang 29

Dòng điện ngắn mạch:

Có độ lớn:

Điện áp thứ cấp U

2 = 0

Trang 30

Thí nghiệm ngắn mạch MBA

Mục đích: Kiểm tra giới hạn an toàn của MBA

Sơ đồ bố trí thí nghiệm ngắn mạch MBA

Trang 31

Thí nghiệm ngắn mạch MBA

Mục đích: Kiểm tra giới hạn an toàn của MBA

Điện áp ngắn mạch

Tổng trở ngắn mạch

Điện trở ngắn mạch

Điện kháng ngắn mạch

Trang 32

Ứng dụng chế độ ngắn mạch MBA

# Kiểm tra giới hạn an toàn của MBA

# Sử dụng trong máy hàn điện (hồ quang)

Trang 33

 Sơ đồ thay thế có tải

Tuỳ thuộc vào tính chất, giá trị của tải mà các đại lượng đặc trưng cho MBA như tỷ số biến áp, công suất, hiệu

suất của MBA sẽ thay đổi theo

6.3 Chế độ thông thường (có tải)

Trang 34

Sơ đồ thay thế MBA có tải

Tuỳ thuộc vào tính chất, giá trị của tải mà các đại

lượng đặc trưng cho MBA như tỷ số biến áp, công suất, hiệu suất của MBA sẽ thay đổi theo

6.3 Chế độ thông thường (có tải)

Đặc điểm MBA chế độ có tải

Trang 35

Hệ số tải k t được định nghĩa:

Biến thiên điện áp thứ cấp theo tải:

Hay:

Trang 36

Đường đặc tính ngoài của MBA ở chế độ có tải

Biến thiên điện áp thứ cấp

theo tải Đường đặc trưng ngoài

Trang 37

Các tổn hao trong máy biến áp

 Tổn hao đồng : do sự toả nhiệt trên các cuộn

dâu sơ cấp và thứ cấp

 Tổn hao sắt từ: do sự tản mát từ thông trong

lõi sắt và trong không khí

7 Hiệu suất của máy biến áp

Trang 38

a) Tổn hao đồng: Là tổn hao do sự tỏa nhiệt trong các

cuộn dây theo hiệu ứng Joule – Lenz:

Trang 39

b) Tổn hao sắt từ : Do sự tản mát từ thông trong lõi thép

và không khí, không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thông chính:

Trang 40

c) Hiệu suất của MBA:

với

là công suất tác dụng lối ra là hệ số tải

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,02 MB