kỸ thuẬt ĐiỆn - hnue.edu.vn · máy biến áp thường có 2 ... từ thông biến thiên...

KỸ THUẬT ĐIỆN

MÁY BIẾN ÁP

CHƯƠNG VI

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm

ứng điện từ dùng biến đổi điện áp của dòng xoay chiều (tăng hoặc

giảm) nhưng không làm thay đổi tần số của nó.

Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống

điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng.

Ngoài ra còn nhiền chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.

Trong chương này, ta nghiên cứu cụ thể một số loại máy biến áp

thông dụng.


I. Cấu tạo máy biến áp

1.1. Lõi thép

- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật

liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông

chính trong máy.

- Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là

tôn silic).

- Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi (dòng Fuco),

người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có

chiều dày từ 0,3mm - 0,5mm, có phủ cách điện ghép

- Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến...


Lõi thép EI Lõi thép UI

Lõi thép hình xuyến


Lõi thép dạng cuộn

Lõi thép được chia làm hai phần:

- Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,

- Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.

Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín


1.2. Dây quấn

Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng

(hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc

cách điện.

Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các

vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách

điện với lõi thép.

Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.

Dây quấn nhận điện áp vào → sơ cấp

Dây quấn đưa điện áp ra → thứ cấp


Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:

Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi

chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện

sơ cấp I1, công suất vào P1 ...

Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi

chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng

điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2.

Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có

thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn

ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ;I21, I22...


Khi các dây quấn đặt trên

cùng một trụ:

Dây quấn điện áp thấp đặt sát

trụ từ.

Dây quấn cao áp đặt lồng ra

ngoài.

Làm như vậy sẽ giảm được

vật liệu cách điện


1.3. Các phần phụ khác

Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi

thép của máy biến áp cầ được thải ra môi trường xung quanh

nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.

- Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng

bức và cưỡng bức

- Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa

dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt (đối với các máy công

suất lớn).

Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài,

có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle để bảo

vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm


Các lượng định mức

Thông số định mức:

- Dung lượng định mức Sđm (VA, kVA, MVA) đó là công suất

toàn phần mà máy có thể cung cấp

- Điện áp sơ cấp và thứ cấp định mức: U1đm, U2đm (V, kV)

- Dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức: I1đm, I2đm, (A, kA)

- Ngoài ra trên biển máy còn ghi tần số định mức fđm, số pha,

dòng điện không tải phần trăm, i0%, điện áp ngắn mạch phần

trăm Un%, tổ nối dây


II. Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy

biến áp một pha hai dây quấn

Dây quấn sơ cấp có W1

vòng, dây quấn thứ cấp

có W2 vòng.

Cấp điện xoay chiều,

điện áp U1 vào dây

quấn sơ cấp, sẽ có

dòng điện sơ cấp i1.

Dây quấn thứ cấp nối

với tải.


Dòng i1 sinh ra từ thông biến thiên chạy trong lõi thép có

chiều như hình vẽ (chiều của thep quy tắc vặn nút chai),

xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ

thông chính của máy


Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin → từ thông biến

thiên → theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức

điện động cảm ứng.

tsinm

Dây quấn sơ cấp → sức điện động e1

Dây quấn thứ cấp → sức điện động e2

Từ thông biến thiên theo qui luật hàm sin


Sức điện động dây quấn sơ cấp e1

dt

)tsin(dw

dt

dwe m

111

)90tsin(w.f2tcoswe o

m1m11

)90tsin(2.fw44,4e o

m11

Trị hiệu dụng của sđđ sơ cấp

m11 .fw44,4E

)90tsin(E2e o

11


Sức điện động dây quấn thứ cấp e2

dt

)tsin(dw

dt

dwe m

222

)90tsin(w.f2tcoswe o

m2m22

)90tsin(2.fw44,4e o

m22

Trị hiệu dụng của sđđ thứ cấp:

m22 .fw44,4E

)90tsin(E2e o

22


Sức điện động sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số f nhưng

trị hiệu dụng khác nhau

Tỉ số trị hiệu dụng sức điện động sơ cấp và thứ cấp

kw

w

E

E

2

1

2

1

k – hệ số biến áp

Bỏ qua tổn thất điện áp trên các dây quấn w1 và w2

→ U1 E1 ; U2 E2

kw

w

E

E

U

U

2

1

2

1

2

1


Tỷ số điện áp vào (sơ cấp) và điện áp ra (thứ cấp) đúng

bằng tỷ số vòng dây tương ứng

k > 1 : máy biến áp hạ áp

k < 1 : máy biến áp tăng áp

Bỏ qua tổn hao trong máy, có thể coi gần đúng

2211 IUIU

kI

I

U

U

1

2

2

1


III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp

Xác định chiều của các đại lượng: Chiều dòng điện i1 → chiều từ

thông → Chiều sđđ e1, e2 → Chiều điện áp u2 và dòng điện i2


Ngoài từ thông chính , trong máy còn có từ thông tản. Từ thông

này móc vòng lấy các dây quấn và tản ra ngoài không khí .

Từ thông tản sơ cấp móc vòng dây quấn sơ cấp, và được đặc

trưng bởi điện cảm tản L1

1

1t1

1

11

i

dw

i

dL

Từ thông tản thứ cấp móc vòng dây quấn thứ cấp, và được đặc

trưng bởi điện cảm tản L2

2

2t2

2

22

i

dw

i

dL

III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp


3.1. Phương trình điện áp sơ cấp

Mạch sơ cấp gồm nguồn điện

áp u1, sức điện động e1 , điện

trở dây quấn sơ cấp R1, điện

cảm tản sơ cấp L1.

Để mô hình hóa các mạch

điện sơ cấp ta chú ý đến

chiều của các đại lượng sđđ,

điện áp và dòng điện cùng

các phần tử điện trở và điện

cảm tản.


Theo định luật Kiếchốp 2, ta có

phương trình điện áp sơ cấp:

111

111 eudt

diLRi

11

1111 edt

diLRiu

Dạng phức: 111111 EXIjRIU

1111 EZIU

111 jXRZ

11 LX Điện kháng tản sơ cấp

Tổng trở phức sơ cấp


Mạch thứ cấp gồm sức điện

động e1 , điện áp u2, điện

trở dây quấn thứ cấp R2,

điện cảm tản thứ cấp L2.

Để mô hình hóa các mạch

điện sơ cấp ta chú ý đến

chiều của các đại lượng

sđđ, điện áp và dòng điện

cùng các phần tử điện trở

và điện cảm tản.

3.2. Phương trình điện áp thứ cấp


Theo định luật Kiếchốp 2, ta có

phương trình điện áp sơ cấp:

222

222 eudt

diLRi

dt

diLRieu 2

22222

Dạng phức: )XIjRI(EU 222222

2222 ZIEU

222 jXRZ

22 LX

Tổng trở phức thứ cấp

Điện kháng tản thứ cấp


3.3. Phương trình cân bằng sức từ động

Trong phương trình điện áp sơ cấp điện áp rơi trên dây

quấn I1Z1 thường rất nhỏ nên có thể gần đúng U1 = E1.

Do điện áp đặt vào biến áp U1 không đổi nên E1=

4,44fW1max cũng không đổi vậy max cũng không đổi

Chế độ không tải (I2=0), dòng sơ cấp lúc này là dòng

không tải I0 nên sức từ động sơ cấp là i0 W1 sinh ra từ

thông chính.

Khi máy biến áp mang tải (I20), lúc này sức từ động của

máy là i1W1 + i2W2 sinh ra từ thông chính của máy.


Do từ thông chính max không đổi nên sức từ động lúc không tải

bằng sức từ động của máy lúc có tải:

22111o wiwiwi

2

121

1

221o

w

w

1ii

w

wiii

'

2121o iik

1iii

Dạng phức:

'

210 III

I2’ Dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp


Hệ phương trình đặc trưng cho máy biến áp (phương trình

cân bằng điện áp sơ cấp, thứ cấp và phương trình cân bằng

từ trong lõi thép

'

210

2222

1111

III

ZIEU

EZIU

Từ hệ phương trình đặc trưng, xây dựng mô hình toán học,

còn được gọi là sơ đồ thay thế của máy biến áp


IV. Mạch điện thay thế máy biến áp

4.1. Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp

Do dây quấn sơ cấp và thứ cấp liên hệ với nhau qua mạch từ,

phải thực hiện phép quy đổi từ phía thứ cấp về sơ cấp để có

liên hệ trực tiếp về điện

22

222222 I

k

1ZkEkZIkEkUk

Các đại lượng thứ cấp qui đổi về sơ cấp:

2

'

2 UkU

2

'

2 EkE

2

2'

2 ZkZ 2

'

2 Ik

1I

2

2'

2 RkR 2

2'

2 XkX


Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp:

'

2

'

2

'

2

'

2 ZIEU

Phương trình này thỏa mãn điều kiện biến đổi tương đương:

quá trình năng lượng không đổi.

Công suất trước và sau qui đổi:

2222

'

2

'

2 IEIk

1EkIE


4.2. Thiết lập sơ đồ thay thế máy biến áp

Trong hệ phương trình đặc trưng, (-E1) chính là điện áp

rơi trên tổng trở Zth đặc trưng cho từ thông chính và tổn

hao sắt từ.

Từ thông chính do dòng điện không tải I0 sinh ra nên:

th0thth01 ZI)jXR(IE

Tổng trở từ hóa gồm hai thành phần:

Rth là điện trở từ hoá đặc trưng cho tổn hao sắt từ

Xth là điện kháng từ hoá đặc trưng cho từ thông chính


Thay giá trị tổng trở từ hóa vào hệ phương trình:

'

210

'

2

'

2

'

2

'

2

1111

III

ZIEU

EZIU

'

210

'

2

'

2th0

'

2

th0111

III

ZIZIU

ZIZIU

Theo định luật Kiếchốp 1 và 2 thì hệ ba phương trình này

chính là viết cho mạch điện có 2 nút và 3 nhánh (hoặc 2 vòng)

bởi vì có 1 phương trình theo định luật 1 và 2 phương trình

theo định luật 2


Tổng trở từ hóa Zth rất lớn so với các tổng trở dây quấn sơ cấp Z1

và thứ cấp Z2, nên có thể đơn giản hóa sơ đồ thay thế:


Các tổng trở dây quấn sơ cấp Z1 và thứ cấp qui đổi về sơ cấp Z2’

nối tiếp trên nhánh nên có thể biến đổi tương đương:

Rn = R1 + R’2 là điện trở ngắn mạch của máy biến áp

Xn = X1 + X’2 là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp

IV. Mạch điện thay thế máy biến áp


V. Chế độ không tải - thí nghiệm không tải

5.1. Chế độ không tải

Chế độ không tải của máy biến áp là chế độ phia thứ cấp hở

mạch (I2 = 0) phía sơ cấp được đặt vào điện áp U1

Phương trình cân bằng điện áp

)ZZ(IZIZIEZIU th10th0101101

)ZZ(Z th10

Tổng trở không tải của máy biến áp


Đặc điểm chế độ không tải:

- Dòng điện không tải I0

2th1

2

th1

1

0

10

XXRR

U

Z

UI

Tổng trở Z0 rất lớn nên dòng điện không tải chỉ

bẳng (2% ÷ 10%) dòng điện định mức

- Công suất không tải P0 0

2

0th1

2

00 RIRRIP

Công suất P0 do tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp

PR1(tổn hao đồng dây quấn sơ cấp lúc không tải) và

tổn hao sắt từ Pst.


- Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớn so với P0

Điện trở từ hóa rất lớn so với điện trở dây quấn sơ cấp nên P0

chính là tổn hao sắt từ Pst.

st0 PP

- Hệ số công suất không tải cosφ0

3,01,0XR

Rcos

2

0

2

0

00

Hệ số công suất lúc không tải nhỏ, do đó không nên để máy

biến áp chạy không tải hoặc non tải, ảnh hưởng xấu đến hệ số

công suất của hệ thống điện


5.2. Thí nghiệm không tải

Thí nghiệm không tải xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ

và các thông số không tải của máy

Sơ đồ thí nghiệm: V1, V2 đo điện áp sơ cấp và thứ cấp; A đo

dòng điện không tải; W đo công suất tác dụng không tải.

Điện áp đặt vào máy là điện áp định mức U1đm.


Thông số tính được từ kết quả thí nghiệm:

- Hệ số biến áp:

2

1

2

1

U

U

w

wk

- Dòng điện không tải (dạng phần trăm):

103100I

I%I

đm1

00

- Điện trở không tải: 2

0

00

I

PR

Do R0 = R1 + Rth và Rth » R1 0th RR


- Tổng trở không tải:

0

đm10

I

UZ

0th ZZ

- Điện kháng không tải:

2

0

2

00 RZX 0th XX

- Hệ số công suất không tải:

0đm1

00

IU

Pcos


VI. Chế độ ngắn mạch - thí nghiệm ngắn mạch

6.1. Chế độ ngắn mạch

Máy biến áp đang làm việc, đột nhiên phía thứ cấp bị nối

tắt lại trong khi phía sơ cấp vẫn nối với điện áp nguồn

gọi là chế độ ngắn mạch

Tổng trở nhánh từ hóa rất lớn hơn tổng trở dây quấn thứ

cấp qui đổi về sơ cấp nên có thể bỏ nhánh từ hóa (dòng

điện nhánh rất nhỏ).

Sơ đồ thay thế của máy biến áp chỉ còn tổng trở ngắn

mạch.

Dòng điện sơ cấp được gọi là dòng ngắn mạch In


- Dòng điện ngắn mạch In

2

n

2

n

1

n

1n

XR

U

Z

UI

- Phương trình điện áp

nn'

21n1 ZIZZIU

Tổng trở ngắn mạch rất nhỏ nên dòng điện ngắn mạch thường

lớn gấp 1025 lần dòng điện định mức.

Điều này rất nguy hiểm với các máy biến áp đang vận hành đột

nhiên bị ngắn mạch phía thứ cấp.

Để tránh điều này người ta phải dùng các máy tự động cắt

mạch ở cả 2 phía sơ cấp khi bị sự cố ngắn mạch, quá tải ...


6.2. Thí nghiệm ngắn mạch

Thí nghiệm ngắn mạch xác định tổn hao trên các điện trở dây

quấn sơ cấp và thứ cấp, các thông số ngắn mạch của máy

Để tránh chế độ ngắn mạch, trong thí nghiệm ngắn mạch ta phải

đưa vào điện áp ngắn mạch Un bằng cách tăng bộ phận điều chỉnh

điện áp từ 0 đến khi dòng điện ở dây quấn sơ cấp bằng dòng định

mức.


Các dụng cụ đo: A1, A2 đo dòng điện sơ cấp và thứ cấp; V đo

điện áp ngắn mạchi; W đo công suất tác dụng ngắn mạch.

Điện áp Un nhỏ, từ thông trong mạch từ nhỏ, có thể bỏ qua

tổn hao sắt từ.

Công suất đo được ở thí nghiệm ngắn mạch Pn chính là tổn

hao trong điện trở 2 dây quấn sơ cấp và thứ cấp (điện trở ngắn mạch).


Thông số tính được từ kết quả thí nghiệm:

- Điện trở ngắn mạch: 2

đm1

nn

I

PR

- Tổng trở ngắn mạch:

đm1

nn

I

UZ

- Điện kháng ngắn mạch: 2

n

2

nn RZX

- Thông số sơ đồ thay thế:

2

RRR n'

21 2

XXX n'

21


- Thông số dây quấn thứ cấp:

2

'

22

k

RR

2

'

22

k

XX

- Hệ số công suất ngắn mạch:

đm1n

n

nn

nn

IU

P

IU

Pcos

Điện áp ngắn mạch có thể phân thành 2 thành phần:

Thành phần trên điện trở ngắn mạch Rn gọi là điện áp ngắn

mạch tác dụng (ký hiệu UnR),

Thành phần trên điện kháng ngắn mạch Xn gọi là điện áp ngắn

mạch phản kháng (ký hiệu là UnX).


Quan hệ giữa 2 thành phần điện áp ngắn mạch biểu diễn bằng

tam giác tương tự với tam giác tổng trở ngắn mạch.

đm1nnR IRU đm1nnX IXU đm1nn IZU


Điện áp ngắn mạch (dạng phần trăm %) có thể tính theo các

đại lượng Zn, Rn, Xn, Sđm, U1đm, I1đm:

100U

SZ100

U

IZU

2

đm1

đmn

đm1

đm1n%n

100U

SR100

U

IRcosUU

2

đm1

đmn

đm1

đm1nn%n%nR

100U

SX100

U

IXsinUU

2

đm1

đmn

đm1

đm1nn%n%nX

Có thể tính Zn, Rn, Xn theo Un%, UnR%, UnX% thường được ghi

trong lí lịch máy.


VII. Máy biến áp mang tải - tổn thất và hiệu suất

Hệ số tải đánh giá mức độ mang tải của máy so với định mức:

đm2

2

đm1

1t

I

I

I

Ik

Các chế độ tải của máy:

k < 1 → máy non tải

k = 1 → máy ở tải định mức

k > 1 → máy quá tải

Một số đặc tính của máy khi mang tải → đặc tính ngoài của

máy biến áp


7.1. Độ lệch điện áp thứ cấp khi mang tải - đường đặc tính ngoài

a) Độ lệch điện áp thứ cấp

Khi máy biến áp mang tải, nếu điện áp đặt vào sơ cấp là

định mức, điện áp phụ tải U2 lệch với điện áp U2đm gọi là

độ lệch điện áp thứ cấp, được tính:

2đm22 UUU

Biểu diễn dưới dạng phần trăm:

100U

UUU

đm2

2đm2%2

100U

UU100

kU

kUkUU

đm1

'

21

đm2

2đm2%2


Tính độ lệch điện áp thứ cấp có

thể dùng sơ đồ thay thế đơn giản

và phương pháp véc tơ:

O

A

B

C

H

K '

2U

'

21 II

n1 RI

n1 XIj

1U

Đồ thị véc tơ:

φt

θ


O

A

B

C

H

K '

2U

'

21 II

n1 RI

n1 XIj

1U

φt

θ

Chiếu véc tơ U1 lên phương của véc tơ U2, góc lệch pha giữa U1

và U2 nhỏ nên:

OKOCU1 AKOAOKUU '

21

tn1t cosRIcosABAH

tn1t sinXIsinBCHK


100U

sinXIcosRI100

U

UUU

đm1

tn1tn1

đm1

'

21%2

100

U

sinXIcosRII

I

Uđm1

tnđm1tnđm1

đm1

1

%2

100U

IRU

đm1

đm1n%nR 100

U

IXU

đm1

đm1n%nX

đm1

1t

I

Ik

t%nXt%nRt%2 sinUcosUkU

Thay các giá trị:

Biểu thức độ lệch điện áp:


Nếu tính chất của tải không

đổi (cost = const), độ lệch

U2% tỉ lệ bậc nhất với kt

và phụ thuộc tính chất của

tải.

Đồ thị ΔU2% = f(kt)


b) Đặc tính ngoài của máy biến áp

Đặc tính ngoài của máy biến áp là đường biểu diễn quan hệ

U2 = f(I2) khi U1 = U1đm; cost = const

đm2

2đm22đm22

U

U1UUUU

100

U1UU %2

đm22

t%nXt%nRtđm22 sinUcosUk1UU


Đồ thị điện áp thứ cấp.

Tải dung (C) kt tăng thì U2 tăng

Tải cảm (L) và trở (R) kt tăng thì U2

giảm (tải cảm U2 giảm nhiều hơn).

Có thể điều chỉnh điện áp trên tải

đến trị số mong muốn bằng cách

thay đổi số vòng dây, thường ở dây

quấn cao áp vì ở đó dòng điện nhỏ

nên dễ thực hiện.

Các máy biến áp cho phép điều chỉnh số vòng dây trong phạm vi 5% nhờ chuyển mạch.


7.2. Tổn thất và hiệu suất của máy biến áp

Từ mạch điện thay thế ta có thể vẽ được giản đồ năng lượng

trong máy biến áp

Công suất điện đưa vào P1

Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp Pđ1

1111 cosIUP

1

2

11đ RIP


Tổn hao trong lõi thép Pst

0th

2

0st PRIP

Công suất điện từ đưa sang dây quấn thứ cấp Pđt

222st1đ1đt cosIEPPPP

Ψ2 – góc lệch pha giữa E2 và I2

Tổn hao trên điện trở dây quấn thứ cấp Pđ2

'

2

2

1

'

2

2'

22

2

22đ RIRIRIP

Còn lại là công suất đầu ra P2

2đđt2 PPP


Giản đồ năng lượng

trong máy biến áp

Tổng tổn hao trên điện trở hai dây quấn ΔPđ

'

21

2

1

'

2

2

11

2

12đ1đđ RRIRIRIPPP

n

2

tn

2

đm12

đm1

2

1n

2

1đ PkRII

IRIP


Hiệu suất máy biến áp

n

2

t0tđmt

tđmt

đst2

2

1

2

PkPcosSk

cosSk

PPP

P

P

P

Khi tính chất tải không đổi (cosφt = const) hiệu suất máy chỉ phụ

thuộc vào hệ số tải kt

Tìm hệ số tải để hiệu suất cực đại → tìm cực trị của hàm η = f(kt)

0k t

m

n

0t k

P

Pk

km - hệ số tải cho hiệu suất cực đại


Máy biến áp thường được làm việc với phụ tải trung bình kt = 0,50,7

Nhằm giảm tổn hao, thường máy biến áp có hiệu suất cực đại khi tải

nằm trong khoảng tải trung bình

5,0P

P

n

0

Hiệu suất máy biến áp có thể

đạt η = 0,995

Đồ thị hiệu suất máy biến áp

theo hệ số mang tải: η = f(kt)


VIII. Máy biến áp ba pha

8.1. Cấu tạo của máy biến áp ba pha

Có thể dùng ba máy biến áp một pha ghép lại để tạo thành

một máy biến áp ba pha.

Máy biến áp ba pha loại này được gọi là loại máy biến áp ba

pha có mạch từ độc lập.


Máy biến áp ba pha có mạch

từ khép kín gọi là máy biến

áp ba pha có mạch từ liên

quan.

Loại này có ba trụ và dây

quấn ba pha quấn trên ba trụ

Ký hiệu dây quấn của máy biến áp ba pha

Dây quấn cao áp: Pha A (A,X), pha B (B, Y), pha C (C, Z)

Dây quấn hạ áp: Pha A (a, x), pha B (b, y), pha C (c, z)

Dây quấn trung áp (nếu có): Pha A (Am, Xm), pha B (Bm, Ym),

pha C (Cm, Zm).


Các lượng định mức của máy biến áp ba pha

• Điện áp định mức U1đm, U2đm: điện áp dây

• Dòng điện định mức I1đm, I2đm: dòng điện dây

• Công suất Sđm: công suất toàn phần ba pha

• Điện áp ngắn mạch phần trăm Un%; điện áp dây

• Dòng điện không tải phần trăm I0%: dòng điện dây

• Các tổn hao P0, Pn: công suất tác dụng ba pha

• Điện trở, điện kháng, tổng trở: tính cho một pha.


8.2. Các kiểu nối dây của máy biến áp ba pha

- Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối theo hình sao (Y)

hoặc hình tam giác ().

- Ký hiệu cách nối dây: Cách nối sơ cấp/cách nối thứ cấp

- Hệ số biến áp pha kp: Tỷ số điện áp pha sơ cấp – thứ cấp

2

1

p2

p1

pw

w

U

Uk

- Hệ số biến áp dây kd: Tỷ số điện áp dây sơ cấp – thứ cấp

d2

d1d

U

Uk


Biến áp nối Y/Y Biến áp nối Δ/Δ Biến áp nối Y/Δ

pd k3k pd kk pd kk


Tổ nối dây máy biến áp ba pha

- Tổ nối dây cho biết góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và

thứ cấp.

- Ký hiệu tổ nối dây: Bằng chữ số đằng sau cách nối dây quấn

sơ cấp và thứ cấp. Có 12 tổ nối dây tương ứng với góc lệch

360o, như vậy mỗi đơn vị của tổ nối dây tương ứng với góc

lệch 30o.

- Ví dụ: Tổ nối dây Y/Δ – 11: cho biết dây quấn sơ cấp nối Y,

dây quấn thứ cấp nối Δ và góc lệch giữa điện áp dây tương

ứng của sơ cấp và thứ cấp là 30o x 11 = 330o.


- Cách xác định tổ nối dây:

+ Vẽ đồ thị điện áp dây của dây quấn sơ cấp và dây quấn

thứ cấp

+ Dịch chuyển một véc tơ điện áp dây của sơ cấp về vị trí

kim phút ở số 12

+ Dịch chuyển véc tơ điện áp dây tương ứng của thứ cấp về

vị trí kim giờ (góc dịch chuyển tương ứng sơ cấp)

+ Số chỉ giờ mà kim giờ chỉ bằng tổ nối dây


Khi xác định đồ thị điện áp dây, cần chú ý chiều quấn dây và ký hiệu

đầu pha.

Trong trường hợp không rõ chiều quấn dây của sơ cấp và thứ cấp có

thể coi cùng chiều quấn, lúc này chỉ quan tâm đến ký hiệu đầu pha.


- Ví dụ: Xác định tổ nối dây của

máy biến áp ba pha có sơ đồ nối

dây hình bên.

Vẽ đồ thị véc tơ điện áp dây quấn

sơ cấp (điện áp pha → điện áp

dây) UAB

Vẽ đồ thị véc tơ điện áp dây quấn

thứ cấp (điện áp pha → điện áp

dây) Uab


Quay véc tơ điện áp dây UAB 30o theo chiều kim đồng hồ để chỉ số 12.

Quay véc tơ điện áp dây Uab tương ứng 30o theo chiều kim đồng hồ,

như vậy sẽ chỉ số 11.

Tổ nối dây sẽ là 11


IX. Máy biến áp làm việc song song

Khi cần công suất lớn (phụ tải tăng), cần phải đặt thêm máy biến

áp mới và nối song song với máy biến áp đang làm việc.

Các máy biến áp làm việc song song có ý nghĩa:

+ Cho phép công suất lưới điện lớn hơn nhiều so với công suất

mỗi máy.

+ Cho phép nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điện

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục, định kỳ bảo dưỡng, sửa

chữa các máy biến áp.

Khi tải giảm xuống có thể cho một số máy nghỉ để các máy còn

lại mang tải định mức, nâng cao được hiệu suất của các máy

cũng như hệ số công suất của lưới điện.


Sơ đồ máy biến áp làm việc

song song:

Các máy I và máy II cùng

biến đổi điện áp nguồn cấp

cho tải.

Phía sơ cấp và thứ cấp của

các máy được nối chung.


Điều kiện để máy biến áp làm việc song song:

1. Có cùng điện áp định mức sơ cấp – thứ cấp

Các máy phải có cùng hệ số biến áp, thực tế cho phép

sai lệch không quá 0,5%

3. Có cùng điện áp ngắn mạch phần trăm

N.đm2II.đm2I.đm2

N.đm1II.đm1I.đm1

U...UU

U...UU

2. Có cùng cách nối và tổ nối dây

N%.nII%.nI%.n U...UU


Ví dụ điều kiện 2: Giả thiết có hai máy cùng hệ số biến áp, cùng

cách nối nhưng khác tổ nối (máy 1: Y/Δ – 11, máy 2: Y/Y – 12)

Sơ cấp nối chung nên điện áp phía sơ cấp của các máy trùng pha.

Với tổ nối dây khác nhau, góc lệch giữa điện áp thứ cấp máy 1 và

máy 2 là 30o, có thể thể hiện trên đồ thị véc tơ:

300

I.2UII.2U

U

Chênh lệch điện áp thứ cấp ΔU

2

30sinU2

2

30sinU2U

o

II.2

o

I.2

II.2I.2 U518,0U518,0U


Do thứ cấp nối cung nên ngay khi không tải vẫn có dòng điện cân

bằng trong dây quấn các máy

II.nI.n

cbZZ

UI

Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp rất nhỏ, dòng điện cân bằng

có trị số lớn có thể làm hỏng máy.

Điều kiện 3 đảm bảo cho sự phân bố tải tý lệ với công suất định

mức của các máy.


X. Các máy biến áp đặc biệt

10.1. Máy biến áp tự ngẫu

Máy biến áp tự ngẫu (tự biến áp) thường có công suất nhỏ,

khác máy biến áp thường ở chỗ dây quấn hạ áp là một phần

của dây quấn cao áp.

Do vậy, dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp không chỉ có

liên hệ về từ mà còn có liên hệ về điện


Nguyên lý làm việc

Quá trình tạo thành các sức điện

động ở các dây quấn không

khác biến áp thường (biến áp

hai dây quấn):

a

2

1

2

1

2

1 kU

U

E

E

w

w

Khi có tải I2 ≠ 0, từ thông Φm trong máy không đổi (bằng lúc

không tải):

2122l110 wIwwIwI

I1 – dòng sơ cấp trên đoạn A-a

I12 – dòng trên đoạn a-x


Sức từ động không tải I0w1 rất nhỏ nên có thể coi stđ trong hai

phần dây quấn A-a và a-x bằng nhau:

2122l1 wIwwI

1

2

2l12 I

w

wwI

Dòng điện I12 nhỏ hơn dòng điện I1, nên đoạn a-x có thể dùng

dây quấn có tiết diện bé hơn.

1a12 I)1k(I


Trong biến áp tự ngẫu, công suất từ dây quấn sơ cấp → thứ

cấp theo: liên hệ về từ (như máy biến áp hai dây quấn cách li

và liên hệ trực tiếp về điện (dây quấn thứ cấp là một phần dây

quấn sơ cấp).

- Phần công suất điện từ của máy biến áp tự ngẫu nhỏ hơn

biến áp cách li cùng công suất (1 – 1/ka) → lõi thép có tiế diện

nhỏ hơn tương ứng.

- Nếu có cùng tiết diện lõi thép thì máy biến áp tự ngẫu có công

suất lớn hơn 10 – 20%.

- Máy biến áp tự ngẫu có liên hệ trực tiếp về điện cao áp và hạ

áp nên nguy hiểm (nếu độ chênh lệch điện áp cao áp và hạ áp

lớn). Do vậy máy chỉ được chế tạo với hệ số biến áp nhỏ.


10.2. Máy biến áp đo lường

Máy biến áp đo lường được dùng để mở rộng thang đo của

các dụng cụ đo lường xoay chiều (có thể đo được các đại

lượng điện áp và dòng điện với trị số lớn chỉ dùng dụng cụ

đo thông thường)

Mạch sơ cấp của máy biến áp đo lường thường nối với lưới

điện, mạch thứ cấp nối với dụng cụ đo, và thường được nối

đất để tránh nguy hiểm cho người sử dụng khi rò điện từ

cao áp sang.

Máy biến áp đo lường gồm máy biến điện áp và máy biến

dòng điện (biến dòng)


a) Máy biến điện áp

Dùng biến đổi điện áp cao xuống điện

áp thấp để có thể đo bằng các dụng cụ

đo thông thường → w2 < w1

Thông thường người ta thiết kế cuộn

thứ cấp có điện áp U2đm = 100V

Hệ số biến áp:

2

1

2

1u

U

U

w

wk

Cuộn w2 có thể nối với các dụng cụ đo: vôn mét, tần số kế

(Hz), cuộn điện áp của Oátmét, cos mét, công tơ...

Tổng trở dây quấn dụng cụ đo lớn nên trạng thái làm việc của

máy biến điện áp gần không tải.

Không để máy biến điện áp ngắn mạch thứ cấp


b) Máy biến dòng điện

Dùng biến đổi dòng điện lớn xuống

dòng điện nhỏ để đo lường. Vì dòng thứ

cấp nhỏ hơn sơ cấp nên số vòng dây

thứ cấp lớn hơn số vòng dây sơ cấp.

Thường chế tạo thứ cấp có dòng định

mức I2đm = 5A

Tỷ số biến dòng:

1

2

2

1i

w

w

I

Ik

Cuộn sơ cấp nối với mạch cần đo, cuộn thứ cấp nối với dụng cụ đo

có tổng trở nhỏ nên máy biến dòng gần như ngắn mạch.

Không để hở mạch thứ cấp máy biến dòng (điện áp cao)


10.3. Máy biến áp hàn

Máy biến áp hàn loại máy biến áp đặc

biệt dùng để hàn bằng phương pháp hồ

quang điện.

Máy biến áp hàn có điện kháng tản rất

lớn và thêm cuộn điện kháng ngoài để

cho dòng điện hàn không vươịt quá 2

đến 3 lần dòng điện định mức.

Đường đặc tính ngoài của máy biến áp

hàn rất dốc phù hợp với yêu cầu hàn

điện.


Sơ đồ nguyên lý:

Khi hàn, người ta đưa que hàn vào kim loại hàn, sẽ có dòng

điện lớn chạy qua, làm nóng chỗ tiếp xúc.

Khi nhấc que hàn cách tấm kim loại một khoảng nhỏ vì cường

độ điện trường lớn làm ion hoá chất khí sinh hồ quang và toả ra

nhiệt lượng lớn làm nóng chảy chỗ hàn.

Cuộn dây sơ cấp được

nối với nguồn điện, cuộn

thứ cấp một đầu được

nối với cuộn điện kháng

và que hàn, đầu kia nối

với kim loại hàn


Muốn điều chỉnh dòng điện hàn, có thể thay đổi số vòng dây cuộn

thứ cấp của máy hoặc thay đổi điện kháng cuộn K bằng cách thay

đổi khe hở không khí của lõi thép.

Chế độ làm việc của máy biến áp hàn là ngắn mạch thứ cấp ngắn

hạn lặp lại.

Điện áp thứ cấp định mức của máy biến áp hàn thường 60-75V


XI. Các ví dụ:

Ví dụ 1:

Máy biến áp một pha Sđm = 2500VA; U1đm = 220V; U2đm = 127V.

Thí nghiệm không tải: U10 = 220V; I10 = 1,4A; P10 = 30W. Thí

nghiệm ngắn mạch: I1n= I1đm = 11,35A; U1n = 8,8V; P1n = 80W.

a) Tính các thông số sơ đồ thay thế

b) Khi tải R, L có cost = 0,8. Xác định hiệu suất và điện áp thứ

cấp khi hệ số tải kt = 1; 0,5.


Bài giải:

a) Thông số sơ đồ thay thế máy biến áp

- Điện trở nhánh từ hóa

)(3,154,1

30

I

PR

22

01

010

- Tổng trở nhánh từ hóa

)(1574,1

220

I

UZ

01

010

)(1493,15157RZX 222

0

2

00

- Điện kháng nhánh từ hóa


- Điện trở ngắn mạch

- Tổng trở ngắn mạch

- Điện kháng ngắn mạch

)(621,035,11

80

I

PR

22

n1

n1n

)(775,035,11

8,8

I

UZ

n1

n1n

)(46,0621,0775,0RZX 222

n

2

nn

- Điện trở sơ cấp

)(31,02

RRR n'

21


- Điện trở thứ cấp

)(1,073,1

31,0

k

RR

22

'

22

- Điện kháng sơ cấp

)(23,02

XXX n'

21

- Điện kháng thứ cấp

)(077,073,1

23,0

k

XX

22

'

22

- Hệ số biến áp

73,1127

220

U

Uk

2

1


b) Hiệu suất máy biến áp – độ lệch điện áp thứ cấp

- Khi tải định mức:

948,080308,0.2500

8,0.2500

PkPcosSk

cosSk

n

2

t0tđmt

tđmt

- Khi tải kt = 0,5:

952,080.5,0308,0.2500.5,0

8,0.2500.5,02

Hiệu suất máy biến áp


Độ lệch điện áp thứ cấp

4100220

8,8100

U

UU

đm1

n%n

8,035,11.8,8

80

IU

Pcos

n1n1

n1n

6,08,01cos1sin 2

n

2

n

Điện áp ngắn mạch tác dụng

Điện áp ngắn mạch phần trăm

Hệ số công suất ngắn mạch

2,38,0.4cosUU n%nR%n


Điện áp ngắn mạch phản kháng

4,26,0.4sinUU n%nX%n

Điện áp thứ cấp

tX%ntR%n1%2 sinUcosUkU

- Khi tải định mức:

)V(1,5100

127.4

100

UUU đm2%2

2

46,0.4,28,0.2,3.1U %2

)V(9,1211,5127UUU 2đm22


- Khi tải kt = 0,5:

)V(54,2100

127.2

100

UUU đm2%2

2

26,0.4,28,0.2,3.5,0U %2

)V(46,12454,2127UUU 2đm22


Ví dụ 2:

Máy biến áp một pha

Thông số định mức : Sđm = 2500 VA; U1đm = 220V; U2đm = 127 V;

Thông số dây quấn R1 = 0,3; X1 = 0,25 ; R2 = 0,1 ; X2 = 0,083

Thứ cấp nối với tải có tổng trở pha

Dùng sơ đồ thay thế gần đúng (coi I0 0) xác định:

- Công suất tác dụng P1, công suất phản kháng Q1, hệ số công

suất cos1 ở phía sơ cấp

- Công suất tác dụng và phản kháng của tải, điện áp trên tải và độ

biến thiên điện áp thứ cấp

)(17,5j8,5Zt


Bài giải:

Thông số sơ đồ thay thế:

Hệ số biến áp: 73,1127

220

U

Uk

đm2

đm1

Qui đổi đại lượng thức cấp về sơ cấp:

3,01,0.73,1RkR 2

2

2'

2

25,0083,0.73,1XkX 2

2

2'

2

4,178,5.73,1RkR 2

t

2'

t

5,1517,5.73,1XkX 2

t

2'

t


Từ sơ đồ tính được dòng điện sơ cấp và thứ cấp qui đổi

2'

t

'

21

2'

t

'

21

đm1'

21

XXXRRR

UII

)A(13,91618

220II

22

'

21

Hệ số công suất phía sơ cấp

08,20

18

XXXRRR

RRRcos

2'

t

'

21

2'

t

'

21

'

t

'

211

747,0cos 1


Công suất tác dụng phía sơ cấp

1500747,0.13,9.220cosIUP 1111

Công suất phản kháng phía sơ cấp

4,1335747,01.13,9.220sinIUQ 2

1111

Dòng điện thứ cấp chưa qui đổi

A8,1513,9.73,1I.kI '

22

Tổng trở của tải

)(77,717,58,5XRZ 222

t

2

tt


Điện áp trên tải (thứ cấp)

)V(76,12277,7.8,15ZIUU t2t2

Độ lệch điện áp thứ cấp

38,3100127

76,122127100

U

UUU

đm2

2đm2%2

Công suất của tải

144708,5.8,15RIP 2

t

2

2t

129117,5.8,15XIQ 2

t

2

2t


Ví dụ 3:

Một máy biến áp ba pha nối Y/ có Sđm = 60 kVA; U1đm = 35 kV;

U2đm = 400V; I0%=11; Un% = 4,55; P0 = 502 W; Pn = 1200 W.

a) Tính dòng điện định mức, dòng điện không tải, hệ số công

suất không tải, điện áp ngắn mạch Un, hệ số công suất ngắn

mạch cosn

b) Thông số sơ đồ thay thế.

c) Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại.

Máy làm việc với tải R, L có cost = 0,9, hệ số tải kt = 0,5.

d) Tính hiệu suất, công suất tác dụng và phản kháng, dòng điện,

cos1 ở phía sơ cấp.


Bài giải:

a) Tính I1đm, I2đm, I0, cosφ0, Un, cosφn

- Dòng điện định mức, dòng điện không tải:

A110.35.3

10.60

U3

SI

3

3

đm1

đmđm1

A66,8400.3

10.60

U3

SI

3

đm2

đmđm2

A11,0100

11.1

100

III %0đm1

0

- Hệ số công suất không tải

075,011.10.35.3

502

IU3

Pcos

3

0đm1

00


- Điện áp ngắn mạch dây Un

V1592100

55,4.10.35

100

UUU

3

%nđm1n

- Điện áp ngắn mạch pha Unp (sơ cấp nối Y)

V5,9193

1592

3

UU n

np

- Hệ số công suất ngắn mạch

435,01.1592.3

1200

IU3

Pcos

đm1n

nn


b) Thông số sơ đồ thay thế:

- Điện trở nhánh từ hóa

k8,1311,0.3

502

I.3

P

I

PR

22

0

0

2

0

p0

th

- Tổng trở nhánh từ hóa

k7,18311,0.3

10.35

I.3

U

I

UZ

3

0

đm1

0

đmp1

th

- Điện kháng nhánh từ hóa

k2,183RZX 2

th

2

thth



4001.3

1200

I.3

P

I

PR

22

đm1

n

2

đm1

np

n


5,9191.3

1592

I.3

U

I

UZ

đm1

n

đm1

np

n


828RZX 2

n

2

nn

- Hệ số biến áp pha

5,50400.3

10.35

U.3

U

U

Uk

3

đm2

đm1

đmp2

đmp1

p


- Điện trở, điện kháng sơ cấp

2002

400

2

RRR n'

21

- Điện trở, điện kháng thứ cấp

4142

828

2

XXX n'

21

078,05,50

200

k

RR

22

p

'

22

162,05,50

414

k

XX

22

p

'

22


c) Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại

647,01200

502

P

Pk

n

0t

d) Tính hiệu suất máy khi tải có cosφt = 0,9, hệ số tải kt =0,5

n

2

t0tđmt

tđmt

PkPcosSk

cosSk

97,012005,05029,0.10.60.5,0

9,0.10.60.5,023

3


- Công suất tác dụng phía sơ cấp

n

2

t0tđmt1 PkPcosSkP

)W(278021200.5,05029,0.10.60.5,0P 23

1

- Công suất phản kháng phía sơ cấp (bỏ qua từ thông tản)

0tđmttht1 sinUI3sinSkQQQ

130769,01.10.60.5,0Q 23

t

6649075,01.11,0.10.35.3Q 22

th

19725664913076Q1


- Công suất phản kháng (có tính từ thông tản)

n

2

t0tđmttantht1 QksinUI3sinSkQQQQ

2

nđm1nn 435,01.1.1592.3sinIU3Q

2482Qn

22207248219725Q1

- Công suất toàn phần phía sơ cấp

VA335031972527082QPS 222

1

2

11


- Dòng điện sơ cấp I1

A55,035000.3

33503

U3

SI

1

11

- Hệ số công suất sơ cấp cosφ1

81,033503

27802

S

Pcos

1

11


Ví dụ 4:

Một máy biến áp ba pha đấu Y/Y cung cấp điện cho tải nối

tam giác, điện trở mỗi pha tải R = 6. Máy biến áp có các số

liệu sau: U1đm = 3000 V; U2đm = 230V.

Thông số các dây quấn R1 = 2,4 ; X1 = 4,4 ; X2 = 0,026 ;

R2 = 0,0142 .

Tính điện áp đặt lên mỗi pha của tải và công suất tải tiêu thụ

khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng định mức

Bài giải:

Dây quấn máy biến áp ba pha đấu Y/Y , tải phải biến đổi Δ→Y

)(23

RRY


Máy biến áp ba pha đấu Y/Y → hệ số biến áp

04,13230

3000

U

Ukk

đm2

đm1pd

Thông số thứ cấp, tải qui đổi về sơ cấp

)(4,20142,0.04,13RkR 2

2

2

p

'

2

)(3382.04,13RkR 2

Y

2

p

'

Y

)(4,4026,0.04,13XkX 2

2

2

p

'

2


Theo sơ đồ thay thế gần đúng

2'

21

2'

Y

'

21

p1

p2p1

XXRRR

UII

A05,58,88,342.3

3000II

22p2p1

Điệ áp pha trên tải nối Y

V3,13113

338.05,5

04,13

RI

k

UU

'

Yp1

p

'

Yp

Yp

Điện áp pha trên tải nối Δ

V4,2273,131.3U3U Ypp


Dòng điện pha trên tải nối Δ

A9,3704,133

05,5k

3

II p

Yp

p

Công suất của tải

2585933805,5.3R.I.3P 2

Y

2

p2

0Q


Bài tập

Bài số 6.1

Một cuộn dây có lõi thép, mạch từ làm bằng thép kỹ thuật điện.

Tiết diện lõi thép S = 24 cm2, hệ số ép chặt k = 0,93.

Từ cảm trong lõi Bm = 1,2T

Điện áp đặt vào cuộn dây u = 311sint ; f = 50Hz.

Hãy xác định từ thông max, sức điện động e của cuộn dây

Bài giải:

Từ thông trong lõi thép:

)Wb(10.78,2693,0.10.24.2,1k.S.B 44

mm


Sức điện động trong dây quấn:

EEZIU

- Dây quấn không có điện trở được coi là phần tử thuần

điện cảm.

- Điện áp đặt vào có góc pha bằng 0o

- Phương trình cân bằng điện áp dây quấn

- Sđđ e có trị số hiệu dụng bằng trị số điện áp

V220E

- Góc pha của sđđ E , chậm pha hơn điện ápU là 180o

V180tsin2220e o


Bài số 6.2

Một máy biến áp một pha hai dây quấn có các thông số:

Sđm = 20.000 VA; fđm = 50Hz; U1đm = 126,8 kV; U2đm = 11 kV,

tiết diện lõi thép S=35,95 cm2 (hệ số ép chặt bằng k = 1) từ

cảm trong lõi thép Bm = 1,55 T.

Tính số vòng dây W1 và W2

Bài giải:

Từ thông trong lõi thép máy biến áp:

)Wb(10.72,551.10.95,35.55,1k.S.B 44

mm


Từ biểu thức trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp, thứ cấp (bỏ qua tổn hao trên tổng trở dây quấn):

m

đm1

m

11

.f.44,4

U

.f.44,4

Ew

10250210.72,55.50.44,4

10.8,126w

4

3

1

m

đm2

m

22

.f.44,4

U

.f.44,4

Ew

889210.72,55.50.44,4

10.11w

4

3

2


Bài số 6.3

Máy biến áp một pha Sđm = 100kVA, U1đm= 2400 V; U2đm = 240 V;

R1 =0,2 ; X1 = 0,45 ; R2 = 2 m; X2 = 4,5 m.

a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn.

b) Tính Pn, P0 biết cost = 0,8, kt = 1, = 0,982

Bài giải:

a) Dòng điện định mức, thông số ngắn mạch

A67,412400

10.100

U

SI

3

đm1

đmđm1

A7,416240

10.100

U

SI

3

đm2

đmđm2


Hệ số biến áp 10240

2400

U

Uk

đm2

đm1

Điện trở, điện kháng ngắn mạch

2

2

1

'

21n RkRRRR

2

2

1

'

21n XkXXXX

4,010.2.102,0R 32

n

9,010.5,4.1045,0X 32

n


b) Tổn hao ngắn mạch và không tải

6,6494,0.67,41RIP 2

n

2

đm1n

n

2

t0tđmt

tđmt

PkPcosSk

cosSk

Từ biểu thức hiệu suất máy biến áp

n

2

ttđmt0 Pk11

cosSkP

8166,649.11982,0

18,0.10.100.1P 23

0


Xác định tổ đấu dây của các máy biến áp ba pha có sơ đồ đấu

dây như hình dưới đây

Bài số 6.5.

A

B

a

b

UAB

Uab

UAB

Uab

Y/Y - 12


A

B

a

b

UAB

Uab

UAB

Uab

Δ/Δ - 12


A

B

UAB

UAB

Uab

a

b

Uab

Y/Δ - 11


Bài số 6.6.

Một máy biến áp ba pha Sđm = 160 kVA; U1đm = 15 kV; U2đm = 400 V;

P0 = 460 W; Pn = 2350 W; Un% = 4%; đấu Y/Y - 12.

Biết R1 R’2, X1 X’2.

a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2.

b) Tính khi kt = 0,75, cost = 0,8.

c) Tính U2%, U2 khi kt = 1, cost = 0,8 (t >0)


- Dòng điện định mức:

A16,610.15.3

10.160

U3

SI

3

3

đm1

đmđm1

A231400.3

10.160

U3

SI

3

đm2

đmđm2

Bài giải:

a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2.


)(64,2016,6.3

2350

I.3

P

I

PR

22

đm1

n

2

đmp1

np

n




)(24,5616,6.100.3

10.15.4

I.100.3

UU

I

UZ

3

đm1

đm1%n

đmp1

np

n

)(32,5264,2024,56RZX 222

n

2

nn

- Hệ số công suất ngắn mạch

37,016,6.600.3

2350

IU3

Pcos

đm1n

nn

- Hệ số biến áp pha

5,37400

10.15

U

U

U

Uk

3

đm2

đm1

p.đm2

p.đm1

p


- Điện trở, điện kháng thứ cấp

)(10.34,732,105,37

1R

k

1R 3

2

'

22

p

2

)(10.6,1816,265,37

1X

k

1X 3

2

'

22

p

2

)(16,262

XXX n'

21

- Điện trở, điện kháng sơ cấp

)(32,102

RRR n'

21


b) Tính khi kt = 0,75, cost = 0,8.

n

2

t0tđmt

tđmt

PkPcosSk

cosSk

98,02350.75,04608,0.10.160.75,0

8,0.10.160.75,023

3

c) Tính U2%, U2 khi kt = 1, cost = 0,8 (t >0)

Điện áp ngắn mạch tác dụng và phản kháng

32,137,0.4cosUU n%nR%n

72,337,01.4sinUU 2

n%nX%n


Độ lệch điện áp phần trăm ΔU2%

tX%ntR%nt%2 sinUcosUkU

29,36,0.72,38,0.32,1U %2

Độ lệch điện áp ΔU2

16,13100

400.29,3

100

UUU đm2%2

2

kỸ thuẬt ĐiỆn - hnue.edu.vn · máy biến áp thường có 2 ... từ thông biến thiên...

Documents