BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN: MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 2.2

MÁY BIẾN ÁP KHÔNG TẢI thứ cấp để hở mạch.. Dòng điện đưa vào là dòng không tảidòng điện kích thích Io dùng để tạo từ thông và bù với tổn hao do từ trễ và dòng điện xoáy • Dòng điện không

§6 MÁY BIẾN ÁP KHÔNG TẢI

thứ cấp để hở mạch Dòng điện đưa vào là dòng không tải(dòng điện kích thích) Io dùng để tạo từ thông và bù với tổn hao do từ trễ và dòng điện xoáy

• Dòng điện không tải Io = (1 ÷ 6)%Iđm

• Dòng điện không tải Io gồm có hai thành phần:

 Thành phần từ hóa để tạo ra từ thông hỗ cảm Φm

 Thành phần lõi thép cung cấp năng lượng

bù với tổn hao trong lõi thép

I&

m

I&

1

U&

RFe

Xm

Fe

I& I&m

o

I&

1

E&

1

U&

• Từ mô hình mạch ta có:

1 Fe

Fe

U I

R

= &

m

m

U I

jX

= &

&

I& & &= I + I

Fe

I&

• Khi không tải, s.t.đ trong máy

là: N I1 o& = N I1 Fe& + N I1 m&

• Thành

phần

1 Fe

N I& không tạo ra từ thông hỗ cảm

chạy

trong lõi thép Nó dùng để bù với tổn hao do dòng điện xoáy và từ trễ Nếu không có tổn hao, thành phần này không có

• Thành

phần

1 m

N I& là s.t.đ từ hóa, dùng để tạo

ra từ thông trong lõi thép Từ thông này bằng:

1 m m

loi

N I

Φ =

ℜ

&

• Áp dụng định luật Kirhoff 2 cho cuộn sơ cấp ta

có:

U& = E& &+ I R  1 S

1

1

U E I

R

−

= & &

&

có dòng điện kích thích bằng 2.5%Iđm và góc pha 78.8o Tính Io, IFe, Im và tổn hao trong lõi thép khi máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp

Dòng điện định mức của máy:

3

dm

1

S 50 10

×

Dòng điện kích thích Io của máy:

I = 0.025 I× = 0.025 104.17A 26.04A× =

Thành phần dòng điện từ hóa Im của máy:

o

I = I sin78.8 = 26.04 0.981 25.54A× =

o

I = ×I cos78.8 = 26.04 0.1942 5.06A× =

Tổn hao công suất trong lõi thép máy:

P = U I = 480 5.06 2428.8W× =

Thành phần dòng điện IFe của máy:

• Sơ cấp đặt vào

điện áp:

u1 = U1msinωt

• Thứ cấp hở mạch

• io là dòng trong dây quấn sơ cấp

• Φ là từ thông trong lõi thép, do dòng io sinh

ra có dạng: Φ = Φmsin(ωt - π/2)

a Mba một

pha

2

e1 e2

2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hoá lõi thép MBA

• Ta xác định được dạng dòng điện từ hóa io(t) từ quan hệ Φ(io) và Φ(t)

• Từ hình vẽ ta thấy:

 Từ thông hình sin, io(t) có dạng nhọn đầu

io

Φ

t

Φ, io

 io = f(t) vượt trước Φ = f(t) một góc α

 Góc α nhỏ hay lớn phụ thuộc vào mức độ trễ của B = f(H), nghĩa là phụ thuộc đường cong từ trễ, α góc tổn hao từ trễ

• Dòng điện không tải io được phân tích thành các thành phần điều hòa:

i (t) i (t) i (t)= + +L

• Trong các thành phần điều hòa bậc cao thì thành phần bậc 3 là lớn nhất

• Như vậy có thể nói thành phần bậc 3 làm cho

io(t) không sin

b Máy biến áp 3 pha: Dòng điện bậc 3 trong

các pha tồn tại hay không phụ thuộc cách nối dây của mba• MBA nối Y/Y: Dòng điện bậc 3 trong 3 pha:

i = I sin3 tω

o

i = I sin3( t 120 )ω − = sin3 tω

o

i = I sin3( t 240 )ω − = sin3 tω

 Dòng điện bậc 3 không tồn tại trong 3 pha nên

có thể coi dòng điện kích thích là hình sin và do

đó từ thông có dạng bằng đầu

Φ

t

Φ,

io

io(t)

Φ(t )

 Từ thông này được phân tích thành các thành phần điều hòa trong đó ngoài thành phần cơ bản thì thành phần bậc 3 là lớn nhất

 Tổ máy biến áp có mạch từ

riêng nên Φ3 khép mạch

trong lõi thép lớn, s.đ.đ e3

cũng lớn (45% - 61%)e1f làm

sđđ pha tăng Hại: 1 Hỏng cách điện dây

quấn, 2 Hư TB đo lường

3 Nhiễu đường dây thông

nối Y/Y

 Từ thông bậc 3 phải đi qua vách thùng và dầu nên trị số nhỏ và có thể coi nó là hình sin

Φ1

Φ3

Φ

e

1 e3 e

Trong MBA có mạch từ chung:

Từ thông bậc 3 trong mba

ba pha ba trụ nối Y/Y

Từ thông bậc ba trong mba làm

nhiễu đường dây thông tin

 S.đ.đ bậc 3 nhỏ nên có thể coi sđđ cảm ứng có dạng sin

 Từ thông bậc 3 gây nhiễu đường dây thông

tin

Chỉ cho phép mba có S < 560 kVA nối

Y/Y

Dây quấn sơ cấp nối ∆ nên dòng io3 sẽ khép kín trong tam giác

 Như vậy io có dạng nhọn đầu như ở mba một pha

 Từ thông có dạng sin nên s.đ.đ có dạng hình sin

 Không có các hiện tượng bất lợi

A

B

C

b

c a

o3

I&

o3

I&

o3

I&

• MBA nối ∆/Y

 Sơ cấp đấu Y nên không có dòng điện bậc ba,

từ thông bằng đầu và có thành phần bậc 3

 Từ thông Φ3 cảm ứng trong N2 s.đ.đ e23

 S.đ.đ e23 tạo nên dòng điện i23

B

b a

23

I&

23

I&

23

I&

 Dòng điện i23 có chiều sao cho từ thông do nó sinh ra chống lại từ thông tạo ra s.đ.đ e23

 Không có hiện tượng bất lợi khi mba nối Y/∆

 Kết quả là từ thông tổng bậc 3 nhỏ, nên có thể coi từ thông trong máy là sin

 Khi cần nối MBA theo kiểu Y/Y nhưng muốn tránh các hiện tượng bất lợi, ta đặt thêm trong máy một cuộn dây nữa nối ∆

§7 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI

• Khi có tải, theo luật Lenz, s.đ.đ cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp có hướng chống lại từ thông sinh ra nó.• S.đ.đ và dòng

điện thứ cấp sẽ

tạo ra s.t.đ ngược

chiều s.t.đ sơ

cấp

ut

u1 e1 e2

• Từ thông trong lõi thép:

m

N i N i

Rµ

−

Φ =

• Từ thông giảm làm s.đ.đ giảm Do vậy i1 tăng theo (2.21)

m

N i N i N i

Rµ

Φ =

• Thành phần dòng điện bổ

sung

1t

I& gọi là thành

phần tải của dòng điện sơ cấp

• S.t.đ tạo bởi I1t cộng với s.t.đ của thành phần

từ hóa làm từ thông tăng

• Dòng điện sơ cấp tăng cho đến

khi

N I& = N I& để

cho

E1 và Φm bằng giá trị của chúng khi không tải

• Khi có tải:

I = I + I + I

& & & &

2

1

& & &

• Khi tải giảm, dòng I2 giảm nên I1 giảm theo

§7 MBA LÝ TƯỞNG, MBA THỰC

 Không có từ thông tản

 Không có tổn hao trong lõi thép

 µFe = ∞

 Điện trở của

các dây quấn

bằng zero

Φm

1

U&

1

I& I&2

1

E& E&2 U&t v

Z′

t

Z

a

I I

′ = && = && = ∠ϕ

• Các s.đ.đ sơ cấp và thứ cấp do cùng một từ thông tạo ra nên chúng cùng pha:

a

∠α

∠α

&

&  E1 = aE2 = E′2

• Do không có tổn hao nên:

E I&& &&∗ = E I∗

• Như vậy:

2

1

∗ = & ∗ = ∗

& & &

1

I I I

& & &

• Tổng trở vào của máy biến áp lý tưởng:

I a I

′ = && = && =

Ví dụ: Một máy biến áp lý tưởng 7200/240V, 50Hz làm nhiệm vụ tăng áp có dây quấn thứ cấp nối với tải 144∠46oΩ Điện áp sơ cấp 220V