Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 2: Máy biến áp - Văn Thị Kiều Nhi

Nội dung text: Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 2: Máy biến áp - Văn Thị Kiều Nhi

1. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA I. Khái niệm. Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này (U1)sang cấp điện áp khác (U2)với tần số không đổi (f). Gồm ba MBA một pha Máy biến áp ba pha có mạch từ riêng hoặc mạch từ chung
2. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA II. Cấu tạo MBA 3 pha. Máy biến áp gồm hai phần chính: Lõi thép và dây quấn Có các phần khác như vỏ máy, cách điện, sứ đỡ, các thiết bị làm mát, thùng giãn dầu, . . . Lõi thép của máy biến áp 3 pha(Transformer Core) các lá thép mỏng ghép lại, về hình dáng có hai loại: loại trụ (core type) và loại bọc (shell type) Dây quấn: dùng dây đồng tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ nhật - Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding) - Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding)
3. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA III. Nguyên lý hoạt động. u1, N1 i1  e1, e2 : sức điện động cảm ứng pha sơ cấp và thứ cấp d d e N  e1 N1 2 2 (  =  sinωt) dt dt m E N U I N Tỉ số biến áp: k 1p 1 k 1p 2 p 1 E2 p N2 U 2 p I1p N2 Tùy theo cách đấu MBA ba pha, quy đổi U1đm, U2đm về giá trị pha và tính tỉ số biến áp.
4. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA U U k 1p 1đm U2p U2đm
5. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA U U U k 1p 1đm 3 1đm U2p U2đm / 3 U2đm
6. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA U U / 3 U k 1p 1đm 1đm U2p U2đm 3U2đm
7. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA U U / 3 U k 1p 1đm 1đm U2p U2đm / 3 U2đm
8. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA Các đại lượng trên nhãn máy ( định mức ) - Điện áp định mức sơ cấp: U1đm (V, KV) giá trị dây - Điện áp định mức thứ cấp: U2đm (V, KV) khi MBA không tải - Dòng điện định mức sơ cấp: I1đm (A, KA) Khi MBA đầy tải - Điện áp định mức thứ cấp: I2đm (A, KA) - Công suất định mức : công suất biểu kiến phía thứ cấp của máy biến áp : Sđm (VA, KVA), Sđm = S2 = 3 U2đm. I2đm 3 Hiệu suất MBA cao Sđm = S1 = U1đm. I1đm Tần số định mức: fđm(Hz) Hiệu suất %
9. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA IV. Sơ đồ tương đương MBA ba pha. MBA ba pha có sơ đồ tương đương trên một pha I1p r1 jx1 I’2p r’2 jx’2 rm U1p E1p E’2p U’2p ztải jxm Lưu ý: Cần quy đổi các giá trị của MBA ba pha về một pha để tính toán các thông số
10. V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 1. Thí nghiệm không tải MBA 3 pha ( Uo = U1đm ). I P op, o Qua thí nghiệm có: Iop , Po ( 3 pha) , Uop Uop ro z o I Uop op x Z2 r 2 0 0 0 jxo P0 r0 2 3I0p r1 r’2 << rm ro = rm tổn thất MBA không tải = x1 x’2 << xm xo = xm tổn hao mạch từ Po = PFe Hệ số công suất MBA không tải: r0 P0 P0 cos 0 z0 3Uop.I0p 3Uo.I0
11. V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 2. Thí nghiệm ngắn mạch MBA 3 pha ( In = I1đm ). r jx Inp , Pn n n Unp Qua thí nghiệm có: In , Pn , Un r1 = r’2 = rn/ 2 Unp zn I 2 2 x1 = x’2 = xn/ 2 np x Z r n n n 2 Pn r2 = r’2/ k rn 2 3Inp 2 x2 = x’2/ k r P P Hệ số công suất MBA ngắn mạch cos n n n n 3U .I zn np np 3Un .In tổn thất MBA ngắn mạch = tổn hao dây quấn Pn= PCu
12. V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp U2 : điện áp thứ cấp khi có tải. Độ biến thiên điện áp thứ cấp: U2 U2đm U2 Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm: U U U U U% 2đm 2 100 1đm 1 100 U2đm U1đm U% (U nr % cos 2 U nx % sin 2 ) Điện áp ngắn mạch U (V) n Un (V) Un (%) 100 Điện áp ngắn mạch phần trăm Un (%) U1đm Điện áp ngắn mạch thành phần điện trở Unr (%), điện kháng Unr (%) Unr (V) Inp .rn Unr (%) x100 x100 Unrp (V) Inp .rn U U .cos U1đm U1p nr n n Unxp (V) Inp .xn Unx Un .sin n Unx (V) Inp .xn Unx (%) x100 x100 U1đm U1p
13. V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp I I  1  2  là hệ số tải I I1đm 2đm Cos 2 : hệ số công suất của tải Cos 2: hệ số công suất của tải + Nếu tải trở : Cos 2 = 1, sin 2 = 0, + Nếu tải cảm : Cos 2 > 0, sin 2 > 0, Sụt áp I trễ pha so với U, Cos 2 trễ + Nếu tải dung : 2 2 Cos > 0, sin < 0, Tăng áp I sớm pha so với U, Cos 2 sớm
14. V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 4. Tổn hao và hiệu suất của máy biến áp + Tổn hao MBA bao gồm : Tổn hao dây quấn PCu: tổn hao đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn= PCu Tổn hao mạch từ PFe: tổn hao đo được trong thí nghiệm không tải Po= PFe 2 Tổng tổn hao MBA : P = P o +  Pn Công suất tác dụng phần sơ cấp và thứ cấp của MBA : P1, P2 P1 = P2 + P + Hiệu suất MBA : P2 Sđm cos 2 % 100 2 x100 P1 Sđm cos 2 P0  Pn
15. VI. Tổ nối dây MBA ba pha. Tổ nối dây của máy biến áp biểu thị góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sứcC điện động dây thứ cấp. TND phụ thuộc vào các yếu tố: - Chiều quấn dây. - Cách ký hiệu các đầu dây. Cuộn dây sơ cấp: Cuộn dây thứ cấp: Đầu đầu :A, B, C Đầu đầu :a, b, c Đầu cuối : X, Y, Z Đầu cuối : x, y, z Trung tính : O hoặc N Trung tính : o hoặc n - Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp.
16. Xác định tổ nối dây: Kiểu đấu dây bên sơ cấp vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn sơ cấp. Sức điện động dây sơ cấp được biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số 12 . ( chọn EAB biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số 12) Kiểu đấu dây bên thứ cấp và tương ứng với từng cuộn dây sơ cấp vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn thứ cấp ( đi theo từng pha, từ trên xuống). ( chọn Eab biểu thị bằng kim giờ của đồng hồ tính thời gian) Từ đó suy ra số giờ của tổ đấu dây xác định tổ đấu dây
17. Xác định tổ nối dây: - Xác định tổ đấu dây khi biết góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp, bằng cách lấy góc/300 - Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha Y/ có góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp là 3300. Xác định tổ dấu dây của máy biến áp này? - Xác định góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp khi biết tổ đấu dây, bằng cách lấy giờ x 300 - Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha có tổ dấu dây Y/ -1. Xác định góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp của máy biến áp này?
18. VII. MBA ba pha làm việc song song. Điều kiện để các MBA ba pha làm việc song song: - Cùng tổ nối dây máy biến áp ba pha. - Cùng tỷ số biến áp (k). - Cùng giá trị điện áp ngắn mạch phần trăm (un%).