Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 6 - Nguyễn Kim Đính

Chương 6 - Máy biến áp. Chương này cung cấp những kiến thức như: Khái niệm chung về máy biến áp, cấu tạo của máy biến áp, máy biến áp lý tưởng, các mạch tương đương và phương trình của máy biến áp thực tế, chế độ không tải của máy biến áp, chế độ ngắn mạch của máy biến áp, chế độ có tải của máy biến áp.

Chương 6 Máy Biến Áp (MBA)

6.1 Khái niệm chung

1 Sơ đồ mạch (H 6.1)

 MBA là 1 Mạch Hai Cửa

 Cửa Vào là Sơ Cấp (SC) (đấu với Nguồn Sin)

 Cửa Ra là Thứ Cấp

(TC) (đấu với Tải T)

2 Các Thông Số Chế Độ Định Mức (ĐM)

U  Áp SCĐM U  Áp TCĐM

I  Dòng SCĐM I  Dòng TCĐM

đm đm đm đm đm

S  U I U I CSBKĐM

H 6.1







6.2 Cấu Tạo Của MBA (H 6.2)

1 Lỏi Thép tiết diện S để dẫn từ thông 

2 Dây Quấn Sơ Cấp

(DQSC) có N1 vòng

3 Dây Quấn Thư Cấp

(DQTC) có N2 vòng

6.3 MBA Lý Tưởng

1 Các Tính Chất Của MBALT

a DQ Không ĐT, Không ĐK: R1= R2 =X1 =X2 = 0

b Lỏi thép Không Từ Trở, Không TH: R = 0, Pt = 0

H 6.2

2 Các Phương Trình Của MBA Lý Tưởng

a Sđđ cảm ứng





b Tỷ Số Biến Áp

k

c Tỷ Số Biến Dòng

1 2 1 1 2 2

2 1

1

I U

S S U I U I

!

(6.1) (6.2)

(6.3)

6.4 Các Mạch Tương Đương (MTĐ) và Phương Trình của MBA (thực tế)

1 MTĐ của DQSC (H 6.3)

 R1, X1, và Z1 = R1+ jX1 là ĐT, ĐK Tản, và TTSC

Áp,Sđđ,Dòng và Tần Số SC

1, 1, 1,

U E I

! Sụt Áp trong DQSC do ĐT, ĐK Tản, và TTSC là:

1R R1 1, 1X jX1 1, 1 1 1

1  1  1 1

!

H 6.3

2 MTĐ của DQTC (H 6.4)

2 2 2

, , , v a ø f la ø S đ đ ,

A Ùp , D o øn g , v a ø T a àn S o á T C

R X v a ø R jX

la ø Đ T Đ K T a ûn v a ø T T T C

Z

Sụt Áp trong DQTC do ĐT, ĐK Tản, và TTTC là:

2R R2 2, 2X jX2 2, 2 2 2

2  2  2 2

H 6.4

!

!

3 MTĐ Của Lỏi Thép (LT) (H 6.6b)

a Trong LT có 2 hiện tượng

 THLT Pt

 Từ thông sin 

b Trong Chế Độ Không Tải (KT) (H 6.5), Dòng SCKT Io gồm 2 thành phần (H 6.6a)

 Thành Phần THLT IC (cùng pha với E1) tạo ra Pt

 Thành Phần Từ Hóa Im( chậm pha 90o so với E1)

tạo ra   MTĐ của LT (H 6.6b)

H 6.5

 RC = ĐTTHLT

 GC = ĐDTHLT

 Xm = ĐK từ hóa

 Bm = ĐN từ hóa

a)

b)

1

1

C

G R

(6.10) (6.11)

1

1

m

jB jX

 E  

  C  m

H 6.6

4 Phương Trình Dòng Điện (H 6.2)

a Đối với MBA Lý Tưởng, khi Tải yêu cầu Dòng

I2 thì Dòng I1 cần có là

2  2

I'2 gọi là Dòng TC Quy Về SC (TCQVSC)

b Đối với MBA Thực Tế, ở Chế Độ KT (I2 = 0)

thì Dòng I1 cần có chính là Dòng SCKT (6.11)

c Theo Nguyên Lý Xếp Chồng, đối với MBA

thực tế, khi Tải yêu cầu Dòng I2 thì

(6.13)

!

I  I'  I

5 MTÑ cuûa MBA (H 6.7)

6 MTÑQVSC cuûa MBA (6.8) (H 6.7)

H 6.7

U’2 = kU2 I’2 = I2/k Z’2 = k2Z2 Z’T = k2ZT

H 6.8

7 MTĐ Gần Đúng QVSC của MBA (6.9)

1 2

1 2

, ,

n n



 



 

  Z

là ĐTNM, ĐKNM, và TTNM QVSC của MBA

! Ưu điểm của MTĐ H 6.9 là gồm 3 mạch đấu//: 3 Dòng

Ic, Im, và I’2 độc lập với nhau

1 2





U I'

(6.14)

H 6.9

!



8 Đồ Thị Vectơ Từ MTĐQVSC của MBA (H 6.10)

Biết ( U2, I2), Vẽ Đồ Thị Vectơ để tìm (U1, I1)

!

H 6.10

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

2 2

U  kU và I  I

2

U R I và U jX I 

E  U  U  U



I  G E và I  jB E

I  I  I

I  I  I

1

    

U  E  U  U

Ta lần lượt vẽ

6.5 Chế Độ KT của MBA

1 Sơ đồ và MTĐ (H 6.11)

 H 6.11b 

 H 6.11c 

1

(R jX ) (R C//jX m)

U

o  c  m  (G c  jB m) 1

!

H 6.11

2 Thí Nghiệm KT (TNKT) của MBA

 Tỷ Số Biến Áp:

 Dòng KT%:

 THLT:

 HSCSKT:

 ĐT và ĐDTHLT:

 ĐK và ĐN từ hóa:

1đm/U20

k U

0% ( 0 1/ đm) 100

I  I I 

2

0 1 0 0

t

P  P  R I  P

cosj  P /U1dmI

2

1 /P0; 1/Rc

R  U G 

2 2 0

1

I

(6.18) (6.19) (6.20) (6.21) (6.22)

(6.23)

a Sơ Đồ: H 6.11a, có gắn 2V, 1A, và 1W

b Tiến Hành: Cấp U1đm cho SC rồi đo U1đm, U20, I0, P0

6.6 Chế Độ Ngắn Mạch (NM) của MBA

1 Sơ đồ và MTĐ (H 6.12)

 H 6.12b  U1  (R n  jX n)In  Z In n

 Dòng NM >> Dòng ĐM: I1n >>I1đm; I2n>>I2đm

! THNM  TH đồng P n  P đn  R I1 12n  R I2 22n  R I n n2

(6.24)

(6.25)

H 6.12

2 2 1

2

2 Thí Nghiệm Ngắn Mạch (TNNM) của MBA

  Áp NM%

 TH Đồng ĐM

 TT, ĐT, ĐKNM

1 1 2 1

1 1

cos

đđm n đm n

n n n đm

P U I

j



/

/

(6.26) (6.27) (6.28)

(6.29)

Thông thường: R1  R2  R n/2; X1  X2  X n/2 (6.30)

!

a Sơ Đồ: H 6.12a, có gắn 1 Bộ Điều Áp, 1V, 2A, 1W

b Tiến Hành: Cấp U1n cho SC sao cho I1n = I1đm và I2n=

I2đm; rồi đo U1n, I1đm, I2đm, và Pn

6.7 Chế Độ Có Tải của MBA

1 Sơ Đồ ( H 6.13a) và MTĐ (H 6.7, 6.8 và 6.9

TẢI xác định bởi TGTT (H 6.13b) hoặc TGCS (H6.13c)

t

k

!

a)

b)

H 6.13

c)

2 CS, TH, Và HS của MBA (H 6.13a)

 P1 = CS Điện Vào

 Pđ1 = TH Đồng SC (TH Điện SC)

 Pt = THLT (TH Từ)

 Pđt = P1– Pđ1 – Pt = CS ĐIỆN TỪ (CS Vào TC)

 Pđ2 = TH Đồng TC (TH Điện TC)

 P2 = Pđt – P2 = CS Điện Ra

 Pth = P1 – P2 = TH Tổng

2

% P 100

HS

P

h

!

3 Biểu Thức Các Loại CS tính từ MTĐ H 6.7 và 6.8

P 1 = Re

= HSCS của MBA

Pđ1 =

1 1 1 1 1

1

cosj = cosj

2

1 1

P R I G E  G U



2 = 2 2 = 2 2

đ

P R I R I 

P R I R I

 

*

2 2

(6.35)

(6.36) (6.37)

(6.38)













với

4 Biểu Thức Gần Đúng của CS, TH và HS của MBA

! Giả sử U 1 =U 1đm và U 2 = U 2đm

 P 2 = k t S đm cosj2

 P t = P 0 = CS Điện Vào đo trong TNKT

 P đ = P đ1 + P đ2 = P đđm = P n

 P đđm = P n = CS Điện Vào đo trong TNNM

2

t

k k t2

(6.39)

(6.40) (6.41)

2

2

2 0

cos cos

t đm

k S

j h

j

