Tài liệu Biến Đổi Năng Lượng Điện Cơ - Phần 2 ppt

> Trong ngành viễn thông, biên thê được dùng đề phôi hợp trở kháng, cách ly DC, và chuyền đồi điện áp ở cập công suất từ vài watts trong vung tan so rât rộng.. Tinh twong hop tro khang >

BAI GIANG

Biên Đôi Năng Lượng Điện Cơ

TS Hô Phạm Huy Ảnh

March 2010

ntto://www4.hcmut.edu.vn/~hphanh/teach.htm|

Lecture 4

Máy Bien The — Giới Thiệu Chung

> Dung truyén tải năng lượng điện từ sơ qua thứ thông qua mạch từ

có thé bién thiên theo thời gian

> Cac tng dung: duoc dung rong rai trong viên thông và điện lực

> Trong truyén tai, phan phdi va khai thác năng lượng điện: dé tang hoặc giảm áp xoay chiêu ở tân sô không đổi (50/60 Hz), với công suất truyên từ vài trăm watts lên đên hàng trăm megawatts

> Trong ngành viễn thông, biên thê được dùng đề phôi hợp trở kháng, cách ly DC, và chuyền đồi điện áp ở cập công suất từ vài watts trong vung tan so rât rộng

»> Giáo trình chỉ tập trung vào các biên thê công suất

Lecture 4

Máy Biến Áp Lý Tưởng

> Xét mạch từ gôm 2 cuộn dây quân như

Hình vẽ Bỏ qua các tồn hao đông và sắt,

bỏ qua điện dung kí sinh và từ rò

> Từ thâm lõi thép vô cùng lớn (tương

đương với từ trỡ lỏi thép bằng zero

Ta gọi a là f số dây quân

> Sức từ động tổng mmf được tính bởi

Lecture 4

O - e ! ^5„ ©

€ ¡ J

Vi (i PN, Nog b V2

— q i Í 1; b

œ——— ' Ỳ ¢ 1 /—o

Vì (t) Ni

—> —= —— = (j

V2 (t) N,

mmf = N,i, + N„¡, = ø =0

3

May Biến Áp Lý Tưởng (tt)

MA h_ AT

v,(t)i,(t)+ v,(t)i.(t) = 0

WOM _, b_LS2_!l

Vì (ti (t) = Vo (ti, (t)

> Tasuy ra voi MBA Ly Tưởng

Lecture 4

Thuộc tính trở kháng biên đổi của MBA Lý Tưởng

> Khao sát MBA lý tưởng có tải trở mắc ở cuộn thứ

>» [hay w„ =y /a Và I_ =dI V, V; R,

> Két qua trén dễ dàng được mở rộng với tông trỡ phức

Tinh twong hop tro khang

> Thuộc tính điện kháng biên đồi có thê được áp dụng đề thực hiện phôi

hợp trở kháng sơ-thứ của MBA, qua đó tôi ưu hóa công suât truyén tải

> MBA lý tưởng đặt giữa nguôn (có tông trở Z,) và tải (có tông trở Z,) Tỉ

lệ dây quân vì thê nên được chọn sao cho

Z, ~ (N,/N,}]Z,

> BT 3.7: Cho 2 MBA lý tưởng (đều có tỉ lệ 2:1) và trở R được dùng thêm

nhằm phôi hợp trở kháng, qua đó giúp tôi ưu công suất truyên tải Xác định R

Giải: Trở tải 4 O nôi với R và qui vê sơ cập bằng (R + 4(2)2)(2)2 Nhằm tôi đa

công suất truyên tải ta cân,

MBA Công Suất

> Hai cuộn dây quân mắc tên mạchtừ

|

sao cho từ rò được giảm thiêu nhỏ nhất

> Cuộn sơ “Primary” gôm N; vòng nỗi

vòng nôi với Tải

»> Khi khảo sát MBA lý tưởng: ta bỏ qua từ rò, điện trở dây quân sơ &

thứ; đông thời mạch từ xem như dẫn từ vô hạn và không có tồn hao

> Cho v,(t) = V,,,cosat la dién áp cung cập cho dây quân sơ cấp, ta có

quan hệ

Vợ — LN Pax nay V, — 4.44 0N 0y

Cac hinh anh minh hoa cac loai MBA mot pha va ba pha

110 kV, MBA dau

Lecture 4

Bai Tap:

> BT 3.8: Cho N,, No, tiét dién mat cat Idi thép, chiéu dai đường sức

trung bình, đường cong từ hóa B-H, và giá tri Ap cung cap Hay tim mat

độ từ cực đại cũng như dòng từ hóa cân cung cấp

4.44 x 60 x 200

-3

SUY ra, = Text „ 0.864 webers/m*

0.005 Như vậy ta có H„ = 0.564 x 300 = 259 At(m, suy ra giá trị max của dòng từ hóa bằng (259)(0.5)/200 = 0.6475 A Tức, I„„ = 0.46 A là dòng

từ hóa cân cung cập phía sơ cấp

Lecture 4

Mach tương đương cua MBA voi loi thép chưa bảo hòa

> Khao sát MBA thực có xét đên từ rò và điện trở dây quân sơ & thứ Mạch tương đương suy từ MBA thực tê tỏ ra công kênh và không tiện dụng Ta cải tiên bằng

cách qui đối thông số dây quân thứ vê sơ cập thông qua tỉ số BA a (= N/N,) Từ

đó í„ được thay bởi ix⁄a, ta có được mạch tương đương chính xác qui vé so’ cap

R, L, — aM

> (L, — aM) dùng thê hiện điện kháng rò của dây quân sơ, a2L„ — aM dùng thê

hiện điện kháng rò của dây quân thứ qui về sơ cập aM là điện kháng từ hóa và

dòng Ìm qua nó được gọi là dòng từ hóa lỏi thép

Mach tương đương cua MBA voi loi thep chua bao hoa (tt.)

> Ton hao trén Idi thép MBA cht yéu do tồn hao từ trễ và tôn hao do dòng xoáy Cac ton hao nay rat khó xác định bằng công cụ giải tích Ta gọi chung là ton hao

tu hoa B Thê hiện qua trở kc trên mạch tương đương Điện trở này được đâu

song song với thành phân điện kháng từ hóa aM

> Gia trị thực của dòng và áp qua tải R, có thế dễ dàng phục hôi bằng cách qui lại về phía thứ câp

MBA vận hành xác lập

»> Khi vận hành xác lập, các thành phân dòng, áp, tổng trở dây quân sơ, thứ

cũng như tổng trở lỏi thép đều được thê hiện trên mạch tương đương

iF l, /a * ©® © *

Trong đó

œø(L — aM )= x„ = Điện kháng rò của dây quần sơ

(aM ) = X_, = Dién khang tr hoa qui về sơ cấp

o(L, —~M/a = x,, = Dién khang ro cua dây quân thứ

oa’ L, — aM ) = aX, = Điện khang rò của dây quan thứ qui vê so’ cap

MBA van hanh xac lập (tt.)

> Cac thong sd mach được qui vê phía cuộn sơ cập

ma > ee _

V, Roy Xn? = “4 av,

> Hoặc được qui vê phía cuộn thứ cấp

V, /a R.u4/a / jX,,,/a? “|| V;

Mạch tương đương gan dung cua MBA

> Thông sô nhánh từ hóa ở mạch tương đương chính xác thường được tính rât khó khăn, thực tê nhánh này thường được dời về phía đâu cuộn

sơ cho ta Mạch tương đương gần đúng, gây sai số rât bé có thê bỏ qua

Ried JX‡eq

Ni 6g " X14 +a X19

Thí Nghiệm Không Tai (TNKT) & Ngan Mach (TNNM) cho MBA

> Théng s6 mach tuong MBA co thé dé dang xac dinh nhờ hai thí

nghiệm đơn giản: Thí nghiệm không tải và Thí nghiệm ngắn mạch

> Voi MBA công suật, hai cuộn dây thường được gọi là cuộn sơ cấp

hay cuộn cao thê (HV) và cuộn thứ cấp hay cuộn hạ thể (LV'

mw

Thí Nghiệm Hở Mạch hay TN Không Tai (TNKT)

> TNKT được tiên hành với hai đầu thứ cập được hở mạch Áp định

mức được cấp trong TNKT Các số liệu V,., f và P.„ được thu thập khi

tiên hành TN

Vi Voc T T T

Ke = fr =o, Lưự = Rw X 7

Từ đó, 1y = 22-9 Vv

V

xX, = OC

> R,vaX,, thé hién trên mạch tương đương được qui về sơ cập (HV) MBA

Thi Nghiém Ngan Mach (TNNM)

»> Các đông hồ đo đêu được gắn phía sơ cập Dòng ngắn mạch bằng

|

SC?

dòng định mức được thử Sô liệu V SC? va Ƒ„ được thu thập

AY Aw I, Reg ex

HV LV

® Reg Va Xeq the hien trên mạch tương đương qui vệ sơ cấp (HV) MỊBA

Vi Du:

> BT 3.9: Dung sé do TNKT và TNNM Hãy xác định thông số mạch

tương đương MBA qui về sơ cấp

Các kết quả suy ra được từ sô liệu Thí Nghiệm Không Tải (TNKT)

2

22

R.= (220) = 968 O lạ =< =0227A

22

0.974

Các kết quả suy ra được từ sô liệu Thí Nghiệm Ngắn Mạch (TNNM)

R= 0 = 0.2076 G2

—18

eq 17

X,, = V0.882? — 0.20767 = 0.8576

Tinh Hiéu Suat va Xac Dinh Phan Tram Bién Thién Dién Ap

»> Hiệu suât MBA được tính bằng tỉ sô công suật ra chia cho công suất vào

1] — _ oul — oul x 100% = out x 100%

Tồn hao bao gôm tồn hao đông c và tồn hao thép Pi

> Từ đó, hiệu suât MBA con cé thé biéu diễn như sau,

h —hP —F

— Ln C Ỉ x 100%

h

in

']

> Công thức xác định Phần Trăm Biến Thiên Điện Ấp

% voltage regulation = "'voload ~ loa x 100%

Van

BT Trong Lớp

> Giải BT 3.22 and 3.23