CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP 2.1 KHÁI NIỆM 1/ Định nghóa Máy biến áp thiết bị từ tónh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp (U1, I1, f) thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác(U2, I2, f), với tần số không thay đổi Cuộn dây (1) có số vòng W1, nối với lưới có điện áp u1, gọi dây quấn sơ cấp φ i1 u1 Hai cuộn dây đợc quấn lõi sắt (3) i2 W1 W2 u2 Cuộn dây (2) có số vòng W2 cuộn dây thứ cấp Zt Zt phụ tải biến áp 2.1 KHAI NIEM 2/ Caực ủaùi lượng định mức Các đại lượng định mức máy biến áp nhà sản xuất qui định cho máy có khả làm việc lâu dài tốt Ba đại lượng định mức : a) Điện áp định mức : - Điện áp sơ cấp định mức U1đm (V,KV): điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp - Điện áp thứ cấp định mức U2đm (V,KV): điện áp đo cực dây quấn thứ cấp dây quấn thứ cấp hở mạch (chưa đấu tải) điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Với : Máy biến áp pha : điện áp định mức điện áp pha Máy biến áp pha : điện áp định mức điện áp dây 2.1 KHÁI NIỆM 2/ Các đại lượng định mức Các đại lượng định mức máy biến áp nhà sản xuất qui định cho máy có khả làm việc lâu dài tốt Ba đại lượng định mức : b) Dòng điện định mức : Dòng điện định mức sơ cấp I1đm (A) thứ cấp I2đm (A) dòng điện qui định cho dây quấn, ứng với công suất định mức điện áp định mức Với máy pha: dòng điện định mức dòng điện dây c) Công suất định mức Sđm : - Máy pha : Sđm = U2đm I2đm = U1đm I1đm - Máy pha : S = 3.U I = 3.U I ñm đm đm 1đm 1đm 2.1 KHÁI NIỆM 3/ Công dụng máy biến áp - Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện xa, giảm điện áp cuối đường dây để cung cấp cho tải tải điện - Các máy biến cóĐường côndây g suấ t nhỏ hơn, máy biếPhụ n átải p (ổn áp) dùng để ổ~n định điện áp nhà, hay looại biến thế, cục MBA xạc, dùnMFĐ g cho cáMBA c thiế t bị điệ n , điệ n tử vớ i hiệu điện nhỏ tăng áp giảm áp (230 V sang 24 V, 12 V, V, ) - Ngoài máy biến áp sử dụng thiết bị lò nung (máy biến áp lò), hàn điện (máy biến áp hàn), biến áp khởi động động cơ, đo lường v.v… 4/ Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp gồm phần sau: Lõi thép Dây quấn Các phận phụ: Vỏ máy Bộ phận làm mát Bộ phận điều chỉnh điện áp 4/ Cấu tạo máy biến áp a) Lõi thép Lõi thép dùng để dẫn từ thông Để giảm tổn hao dòng điện xoáy, lõi thép gồm nhiều thép mỏng 0,35 -> 0,5 mm có sơn cách điện ghép lại gồm hai phần: trụ để đặt dây quấn gông để khép kín mạch từ truï G G T T T T T G G Lõi thép loại trụ pha pha G G T Tiết diện trụ dạng bậc thang (MBA điện lực) hình vuông G G G T T T G G Lõi thép loại bọc pha pha G 4/ Cấu tạo máy biến áp b) Dây quấn Dây quấn máy biến áp thường đồng nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật; bên dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ lõi thép Giữa vòng dây, dây quấn dây quấn với lõi thép có cách điện Dây quấn bố trí theo kiểu đồng tâm hay xen kẽ Máy biến áp công suất nhỏ thường làm mát không khí Máy lớn đặt thùng dầu, vỏ thùng có cánh tản nhiệt Ngoài cóHA sứ để nối đầu dây ngoà i, phận điều HA chỉnh điện áp, rơle bảo vệ… CA CA Đồng tâm Xen kẽ 4/ Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp gồm phận : lõi thép dây quấn b) Dây quấn Thiết bị quấn dây MBA 4/ Cấu tạo máy biến áp Sứ cao áp Nhãn máy Lõi thép Cánh tản nhiệt Dây quấn 2.3 CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ TẢI ĐỐI XỨNG NG 4/ Hiệu suất : dη =0 Khi cosϕ2 không đổi, hiệu suất đạt cực đại dβ suy hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại : β= η P0 Pn ηmax Với máy trung bình lớn, thường β = 0,5 ÷ 0,7 hiệu suất cực đại β Bài tập : 6.41 vaø 6.42/Tr 208 ; 6.75/tr213 ; 6.82/tr214 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA 1/ Cấu tạo mạch từ Để biến đổi điện áp nguồn áp ba pha, ta dùng hai cách: - Tổ máy biến áp pha : gồm máy biến áp pha (a) - Máy biến áp pha với lõi thép gồm trụ (b) A a B X x Y (a) b C c y z Z A B C a b c (b) 2.4 MAÙY BIẾN ÁP PHA 2/ Ký hiệu đầu dây Các đầu tận dây quấn máy biến áp : đầu gọi đầu đầu, đầu lại gọi đầu cuối - Dây quấn pha : tùy ý chọn đầu đầu đầu cuối - Dây quấn pha : đầu đầu đầu cuối phải chọn cách thống 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA 2/ Ký hiệu đầu dây 3/ Các kiểu nối dây Các kiểu nối dây MBA pha phụ thuộc vào cấp điện áp, mức độ ảnh hưởng phụ tải không đối xứng loại phụ tải 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA 3/ Các kiểu nối dây a) Nèi (Y , Y0): Trong d©y quÊn nèi Y: Ud = Uf, Id = If A B C (Y) D©y quÊn nèi Y dùng cho dây quấn CA X Y Z Uf < Ud lần có lợi mặt cách điện Dây A B C O quấn nối Y0 dùng trờng hợp phụ tải hỗn hợp dùng Ud Uf, chủ yếu dùng cho dây qn (Y0) HA Trong sè Ýt tr−êng hỵp dïng cho CA b) Nối tam giác (): Trong dây quÊn nèi ∆ : Id = If, Ud = Uf Thờng dùng cho dây quấn HA máy biến áp trung gian Việc nối có lợi phía HA dòng điện If < Id lần giảm tiết diện dây thuận tiện cho viƯc chÕ t¹o X A Y Z B C (∆) X Y Z 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA – TỔ NỐI DÂY 4/ Tỉ số biến áp W1 : số vòng dây pha sơ cấp W2 : số vòng dây pha thứ cấp Ta có tỉ số điện áp pha : W1 U p1 kp = = W2 U p Ud1 tỉ số điện áp dây : k d = Ud Tỉ số điện áp dây không phụ thuộc vào số vòng dây pha mà phụ thuộc vào cách nối Y hay ∆ Ta có : - Noái Y/Y : kd = U d / U d = 3.U p1 / 3.U p = k p - Noái Y/∆ : kd = U d / U d = 3.U p1 / U p = 3.k p ( ) - Noái ∆/Y : kd = U d / U d = U p1 / 3U p = / k p - Noái ∆/∆ : k d = U d / U d = U p1 / U p = k p 2.4 MAÙY BIẾN ÁP PHA – TỔ NỐI DÂY 5/ Tổ nối dây máy biến áp Tổ nối dây biểu thị góc lệch pha sức điện động dây sơ thứ cấp Góc lệch pha (tổ nối dây) phụ thuộc vào : - Chiều quấn dây - Cách ký hiệu đầu dây - Cách đấu dây sơ thứ cấp Để xác định tổ nối dây, người ta dùng phương pháp kim đồng hồ : Kim dài sức điện động dây sơ cấp đặt cố định số 12, kim ngắn sức điện động dây thứ cấp đặt tương ứng số 1, 2,…, 12 tùy theo góc lệch pha chúng 30, 60,…, 360° 11 12 10 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA – TỔ NỐI DÂY 5/ Tổ nối dây máy biến áp a) Tổ nối dây MBA pha α = 0o → I/I-12 α = 180o → I/I-6 α = 180o → I/I-6 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA 5/ Tổ nối dây máy biến áp a) Tổ nối dây MBA pha Nếu hoán vị thứ tự pha đổi chiều quấn dây đổi ký hiệu đầu dây, ta có tổ nối dây chẵn: 2, 4, 6, 8, 10, 12 Nếu hoán vị thứ tự pha đổi chiều quấn dây đổi ký hiệu đầu dây, ta có tổ nối dây lẻ: 1, 3, 5, 7, 9, 11 2.4 MÁY BIẾN ÁP PHA Chú ý : thông số máy biến áp pha - Điện áp dòng điện : m, Iđm, Un, I0, => cho theo giá trị dây - Công suất : Sđm, Pn, P0 => thể công suất tổng pha => Khi tính toán phải tìm giá trị pha (tuỳ theo cách nối hay tam giác phía sơ thứ cấp) áp dụng công thức máy biến áp pha để tính toán VD: Cho MBA pha 320KVA, ∆/Y-11, 22kV/0,4kV coù I0%=2%; P0=720W; Un% = 4%; Pn=3900W a) Tính Rn Xn MBA b) Phần trăm biến thiên điện áp thứ cấp máy làm việc với tải có Pt = 200KW HSCS = 0.8 trễ Suy điện áp thứ cấp lúc c) Hiệu suất MBA với tải Câu hỏi ôn tập : MÁY BIẾN ÁP 1/ Điện áp thứ cấp định mức MBA điện áp thứ cấp đo lúc: a Ngắn mạch b Có tải c Không tải d Tải trở 2/ Chọn phát biểu SAI nói tỉ số biến áp : a k = W1 / W2 b k = E1 / E2 c k = I1đm / I2đm d k = U1đm / U2đm Câu hỏi ôn tập : MÁY BIẾN ÁP 3/ Bằng thí nghiệm khơng tải máy biến áp, người ta xác định thông số sau: a Điện áp ngắn mạch b Tổn hao lõi thép c Dòng điện ngắn mạch d Điện kháng tản sơ cấp 4/ Bằng thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp, người ta xác định thông số sau: a Điện trở từ hóa b Điện kháng từ hóa c Tổng trở ngắn mạch d Tổn hao lõi thép Câu hỏi ôn tập : MÁY BIẾN ÁP 5/ Để thực thí nghiệm khơng tải, người ta : a Cấp điện áp định mức phía sơ cấp để hở mạch thứ cấp b Cấp điện áp định mức phía sơ cấp thứ cấp nối với tải định mức c Cấp dịng định mức phía sơ cấp nối ngắn mạch thứ cấp d Cấp điện áp định mức nối ngắn mạch thứ cấp 6/ Khi thực thí nghiệm khơng tải MBA, người ta đo thông số sau : a Thông số mạch từ hóa b Thơng số dây quấn sơ cấp c Thơng số dây quấn thứ cấp d Tổn hao đồng Câu hỏi ôn tập : MÁY BIẾN ÁP 7/ Khi tải MBA có tính cảm U2 thay đổi U1 không đổi: a U2 = U2đm b U2 > U2đm c U2 < U2đm d U2 = 8/ Chọn phát biểu SAI xét hệ số tải MBA a β = S2 / S2đm b β = I2 / I2đm c β = U2 / U2đm d β = I1 / I1đm Câu hỏi ôn tập : MÁY BIẾN ÁP 9/ Để thực thí nghiệm ngắn mạch, người ta : a Cấp điện áp định mức phía sơ cấp để hở mạch thứ cấp b Cấp điện áp định mức phía sơ cấp nối ngắn mạch thứ cấp c Cấp dịng định mức phía sơ cấp nối ngắn mạch thứ cấp d Cấp điện áp định mức nối với tải định mức 16 Khi MBA vận hành khơng tải non tải có hệ số công suất : a cosϕ cao b cosϕ thấp c cosϕ = d cosϕ sớm