Máy biến áp 1

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>KỸ THUẬT ĐIỆN</b>

<b>CHƯƠNG VI</b>

<b>MÁY BIẾN ÁP</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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 khơng làm thay đổi tần số của nó.

Hiện nay, máy biến áp đóng vai trị quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng.

 Ngồi ra cịn 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPI. Cấu tạo máy biến áp</b>

<b>1. Lõi thép</b>

- 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 thơng chính trong máy.

- Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là tơn silic).

- Để giảm tổn hao do dịng điện xốy trong lõi (dịng Fuco), người ta khơng 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...

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Lõi thép hình xuyến

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Lõi thép dạng cuộnLõi 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

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:</b></i>

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, dịng điện sơ cấp I₁, cơng suất vào P₁...

Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 2: số vịng 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 W_21,W₂₂; U₂₁,.. ;I₂₁, I₂₂...

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ:

Dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ từ.

Dây quấn cao áp đặt lồng rangoài.

Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Ngồi ra, cịn có các sứ xun ra để đấu dây quấn ra ngồi, có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle để bảo vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

-Ngoài ra trên biển máy còn ghi tần số định mức f<small>đm</small>, số pha, dịng điện khơng tải phần trăm, i_0%, điện áp ngắn mạch phần trăm U<small>n%</small>, tổ nối dây

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPII. Nguyên lý làm việc của máy biến áp</b>

Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máybiến áp một pha hai dây quấn

Dây quấn sơ cấp có W₁vịng, dây quấn thứ cấp có W<small>2 </small>vịng.

Cấp điện xoay chiều, điện áp U₁vào dây

có dịng điện sơ cấp i₁.

Dây quấn thứ cấp nối với tải.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Dòng i<small>1 </small>sinh ra từ thơng  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 W₁và thứ cấp W₂và là từ thơng chính của máy

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Dòng điện i<small>1 </small>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.

Từ thông  biến thiên theo qui luật hàm sin

  

<small>m </small>

sint

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

) w

dt_sin(t  90

<small>o </small>

)e

<small>1 </small>

 w

<small>1</small>



<small>m</small>

cost 

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Sức điện động dây quấn thứ cấp e<small>2</small>

) w

e  w

sin(t  90

<small>o </small>

)e

<small>2 </small>

 w

<small>2</small>



<small>m</small>

cost 

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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

 kE

<small>1</small>



w

<small>1 </small>

U

<small>2</small>

w

<small>2</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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 ápk < 1 : máy biến áp tăng áp

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

U

<small>1</small>

I

<small>1 </small>

 U

<small>2</small>

I

<small>2</small>

 kU

<small>1</small>

 I

<small>2 </small>

U

<small>2</small>

I

<small>1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp</b>

Xác định chiều của các đại lượng: Chiều dịng điện i₁→ chiều từthơng  → Chiều sđđ e₁, e₂→ Chiều điện áp u₂và dòng điện i₂

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp</b>

Ngồi từ thơng chính , trong máy cịn có từ thơng tản. Từ thơngnày móc vịng lấy các dây quấn và tản ra ngồi khơng khí .

Từ thơng tản sơ cấp móc vịng dây quấn sơ cấp, và được đặc trưng bởi điện cảm tản L₁

d

 d

<small>2</small>

d

<small>t 2</small>

L

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>3.1. Phương trình điện áp sơ cấp</b></i>

Mạch sơ cấp gồm nguồn

điện áp u<small>1</small>, sức điện động e<small>1 </small>, điện trở dây quấn sơ cấp R₁, điện cảm tản sơ cấp L<small>1</small>.

Để mơ 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Theo định luật Kiếchốp 2, ta có phương trình điện áp sơ cấp:

 u

<small>1 </small>

 e

<small>1</small>

_L

₁

di

<small>1</small>

dt

<small>1 1</small>

i R

_L

₁

di

<small>1</small>

dt

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>3.2. Phương trình điện áp thứ cấp</b></i>

Mạch thứ cấp gồm sức điện động e<small>1 </small>, điện áp u<small>2</small>, điện trở dây quấn thứ cấp R₂, điện cảm tản thứ cấp L<small>2</small>.

Để mơ 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Theo định luật Kiếchốp 2, ta có phương trình điện áp sơ cấp:

dtdii R 

u  e  i R  L

Dạng phức:

U

^ <small>2 </small>

 E

^<small>2 </small>

 (I

^<small>2 </small>

R

<small>2 </small>

 jI

<small>2 </small>^

X

<small>2 </small>

)

Z

<small>2 </small>

 R

<small>2 </small>

 jX

<small>2</small>

X

<small>2 </small>

 L

<small>2</small>

U

<small>2 </small>

 E

<small>2 </small>

 I

<small>2 </small>

Z

<small>2</small>

Tổng trở phức thứ cấp^{Điện kháng tản thứ cấp}

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Khi máy biến áp mang tải (I₂0), lúc này sức từ động của

máy là i₁W₁+ i₂W₂sinh ra từ thơng chính của máy.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Do từ thơng chính <small>max </small>không đổi nên sức từ động lúc không tải bằng sức từ động của máy lúc có tải:

i

<small>o</small>

w

<small>1 </small>

 i

<small>1</small>

w

<small>1 </small>

 i

<small>2</small>

w

<small>2</small>

i

<small>o </small>

 i

<small>1 </small>

 i i  i

<small>o12 </small>

k

¹ ²

i  i  i¹ i  i

<small>'</small>

I

<small>0 </small>

 I

<small>1 </small>

 I

<small>2</small>

I<small>2</small>’ Dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPIV. Mạch điện thay thế máy biến áp</b>

<b>4.1. Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp</b>

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

E

<small>2 </small>

 k E

<small>2</small>

I

<small>2 </small>

 I

<small>2</small>

 k

<small>2</small>

R

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>2. Thiết lập sơ đồ thay thếmáy biến áp</b>

Trong hệ phương trình đặc trưng, (-E₁) chính là điện áp rơi trên tổng trở Z<small>th </small>đặc trưng cho từ thơng chính và tổn hao sắt từ.

Từ thơng chính do dịng điện khơng tải I<small>0 </small>sinh ra nên:

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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



<small> </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Tổng trở từ hóa Z_thrất lớn so với các tổng trở dây quấn sơ cấp Z₁và thứ cấp Z₂, nên có thể đơn giản hóa sơ đồ thay thế:

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPIV. Mạch điện thay thế máy biến áp</b>

Các tổng trở dây quấn sơ cấp Z<small>1 </small>và thứ cấp qui đổi về sơ cấp Z<small>2</small>^’

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

R_n= R₁+ R’₂là điện trở ngắn mạch của máy biến áp X_n= X₁+ X’₂là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPV. Chế độ không tải - thí nghiệm khơng tải</b>

<b>5.1. Chế độ khơng tải</b>

Chế độ khơng tải của máy biến áp là chế độ phia thứ cấp hở mạch (I₂= 0) phía sơ cấp được đặt vào điện áp U₁Phương trình cân bằng điện áp

U

<small>1 </small>

 I

<small>0 </small>

Z

<small>1 </small>

 E

<small>1 </small>

 I

<small>0 </small>

Z

<small>1 </small>

 I

<small>0 </small>

Z

<small>th </small>

 I

<small>0 </small>

(Z

<small>1 </small>

 Z

<small>th </small>

)

Tổng trở không tải của máy biến áp

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Đặc điểm chế độ khơng tải:</b></i>

- Dịng điện không tải I₀

UI

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Điện trở từ hóa rất lớn so với điện trở dây quấn sơ cấp nên P₀chính là tổn hao sắt từ P_st.

- Công suất phản kháng không tải Q₀rất lớn so với P₀- Hệ số công suất không tải cosφ<small>0</small>

 0,1 0,3

<small>00</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>5.2. Thí nghiệm khơng tải</b>

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 đodịng điện khơng tải; W đo công suất tác dụng không tải.

Điện áp đặt vào máy là điện áp định mức U<small>1đm</small>.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Thơng số tính được từ kết quả thí nghiệm:</b></i>

I % 

- Điện trở khơng tải:

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

- Tổng trở không tải:

IUZ

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>VI. Chế độ ngắn mạch - thí nghiệm ngắn mạch</b>

<b>6.1. Chế độ ngắn mạch</b>

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 (dịng điện nhánh rất nhỏ).

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 41</span><div class="page_container" data-page="41">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 42</span><div class="page_container" data-page="42">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 43</span><div class="page_container" data-page="43">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Thơng số tính được từ kết quả thí nghiệm:</b></i>

- Điện trở ngắn mạch:

<small>n</small>

R

- Tổng trở ngắn mạch:

<small>nn</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 44</span><div class="page_container" data-page="44">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

- Thông số dây quấn thứ cấp:

R

^'

R

₂



<small>2 </small>

- Hệ số công suất ngắn mạch:

k

²

X

^'

X

₂



<small>2 </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 45</span><div class="page_container" data-page="45">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Quan hệ giữa 2 thành phần điện áp ngắn mạch biểu diễn bằng tam giác tương tự với tam giác tổng trở ngắn mạch.

U

_nR

 R

_n

I

_1đm

U

_nX

 X

_n

I

_1đm

U

_n

 Z

_n

I

_1đm

</div><span class="text_page_counter">Trang 46</span><div class="page_container" data-page="46">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Điện áp ngắn mạch (dạng phần trăm %) có thể tính theo các đại lượng Z_n, R_n, X_n, S_đm, U_1đm, I_1đm:

100R S

100 U

R I

<small>1đmn đm1đm</small>

<small>n 1đmn</small>

100X S

100 U

Có thể tính Z_n, R_n, X_ntheo U_n%, U_nR%, U_nX%thường được ghitrong lí lịch máy.

</div><span class="text_page_counter">Trang 47</span><div class="page_container" data-page="47">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>VII. Máy biến áp mang tải - tổn thất và hiệu suất</b>

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

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 48</span><div class="page_container" data-page="48">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>1. Độ lệch điện áp thứ cấp khi mang tải - đường đặc tính ngồi</b>

<i><b>a) Độ lệch điện áp thứ cấp</b></i>

Khi máy biến áp mang tải, nếu điện áp đặt vào sơ cấp là định mức, điện áp phụ tải U<small>2 </small>lệch với điện áp U<small>2đm </small>gọi là độ lệch điện áp thứ cấp, được tính:

</div><span class="text_page_counter">Trang 49</span><div class="page_container" data-page="49">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Tính độ lệch điện áp thứ cấp có thể dùng sơ đồ thay thế đơn giản và phương pháp véc tơ:

<small> '</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 50</span><div class="page_container" data-page="50">

<small> '</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 51</span><div class="page_container" data-page="51">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Biểu thức độ lệch điện áp:

U

<small>2% </small>

 k

<small>t </small>

U

<small>n R% </small>

cos

<small>t </small>

 U

<small>n X% </small>

sin

<small>t </small>



</div><span class="text_page_counter">Trang 52</span><div class="page_container" data-page="52">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Nếu tính chất của tải

khơng đổi (cos_t= const), độ lệch

U<small>2% </small>tỉ lệ bậc nhất với k<small>t </small>

và phụ thuộc tính chất của tải.

Đồ thị ΔU<small>2% </small>= f(k<small>t</small>)

</div><span class="text_page_counter">Trang 53</span><div class="page_container" data-page="53">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>b) Đặc tính ngồi của máy biến áp</b></i>

Đặc tính ngồi của máy biến áp là đường biểu diễn quan hệU<small>2 </small>= f(I<small>2</small>) khi U<small>1 </small>= U<small>1đm</small>; cos<small>t </small>= const

<small>2đm </small>





</div><span class="text_page_counter">Trang 54</span><div class="page_container" data-page="54">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Đồ thị điện áp thứ cấp.

Tải dung (C) k_ttăng thì U₂tăng

Tải cảm (L) và trở (R) k_ttăng thì U₂giảm (tải cảm U₂giảm 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 dịng điện nhỏ nên dễ thực hiện.

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 55</span><div class="page_container" data-page="55">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>7.2. Tổn thất và hiệu suất của máy biến áp</b>

Từ mạch điện thay thế ta có thể vẽ được giản đồ năng lượngtrong máy biến áp

Công suất điện đưa vào P₁

P

<small>1 </small>

 U

<small>1</small>

I

<small>1 </small>

cos

<small>1</small>

Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp P<small>đ1</small>

P I

_đ1 <small>2</small>

R

<small>11</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 56</span><div class="page_container" data-page="56">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Tổn hao trong lõi thép P_st

</div><span class="text_page_counter">Trang 57</span><div class="page_container" data-page="57">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Giản đồ năng lượng trong máy biến áp

Tổng tổn hao trên điện trở hai dây quấn ΔP<small>đ</small>

<small>1</small>

I

_1đm

R

_n

I

²

IP

<small>đ </small>

 I

<small>1 </small>

R

<small>n </small>



</div><span class="text_page_counter">Trang 58</span><div class="page_container" data-page="58">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Hiệu suất máy biến áp

k

_t

S

_đm

cos

<small>t</small>

PP

₂

 P

_st

 P

_đ

P

<small>2</small>

k_m- hệ số tải cho hiệu suất cực đại

</div><span class="text_page_counter">Trang 59</span><div class="page_container" data-page="59">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Máy biến áp thường được làm việc với phụ tải trung bình k<small>t </small>=

0,50,7 Nhằm giảm tổn hao, thường máy biến áp có hiệu suất cực đại khi tải

nằm trong khoảng tải trung bình

 0,5P

_n

Hiệu suất máy biến áp có thể đạt η = 0,995

Đồ thị hiệu suất máy biến áp

<i> theo hệ số mang tải: η = </i>

<i>f(k_t)</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 60</span><div class="page_container" data-page="60">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPVIII. Máy biến áp ba pha</b>

<b>8.1. Cấu tạo của máy biến áp ba pha</b>

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

biến áp ba

pha có mạch từ độc lập.

</div><span class="text_page_counter">Trang 61</span><div class="page_container" data-page="61">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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 dâyquấn 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).

</div><span class="text_page_counter">Trang 62</span><div class="page_container" data-page="62">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Các lượng định mức của máy biến áp ba pha</b></i>

• Điện áp định mức U<small>1đm</small>, U<small>2đm</small>: điện áp dây• Dịng điện định mức I_1đm, I_2đm: dịng điện dây• Cơng suất S_đm: cơng suất tồn phần ba pha

• Điện áp ngắn mạch phần trăm U<small>n%</small>; điện áp dây• Dịng điện khơng tải phần trăm I<small>0%</small>: dịng điện dây• Các tổn hao P₀, P_n: cơng suất tác dụng ba pha• Điện trở, điện kháng, tổng trở: tính cho một pha.

</div><span class="text_page_counter">Trang 63</span><div class="page_container" data-page="63">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<b>2. Các kiểu nối dây của máy biến áp ba pha</b>

- 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 k_p: Tỷ số điện áp pha sơ cấp – thứ cấp

</div><span class="text_page_counter">Trang 64</span><div class="page_container" data-page="64">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

k

<small>d </small>

3k

<small>p</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 65</span><div class="page_container" data-page="65">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>Tổ nối dây máy biến áp ba pha</b></i>

-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 360<small>o</small>, như vậy mỗi đơn vị của tổ nối dây tương ứng với góc lệch 30<small>o</small>.

-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 30<small>o </small>x 11 = 330<small>o</small>.

</div><span class="text_page_counter">Trang 66</span><div class="page_container" data-page="66">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 67</span><div class="page_container" data-page="67">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 68</span><div class="page_container" data-page="68">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

- 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) U_AB

Vẽ đồ thị véc tơ điện áp dây quấn thứ cấp (điện áp pha → điện áp dây) U_ab

</div><span class="text_page_counter">Trang 69</span><div class="page_container" data-page="69">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Quay véc tơ điện áp dây U_AB30<small>o </small>theo chiều kim đồng hồ để chỉ số 12.Quay véc tơ điện áp dây U<small>ab </small>tương ứng 30<small>o </small>theo chiều kim đồng hồ, như vậy sẽ chỉ số 11.

Tổ nối dây sẽ là 11

</div><span class="text_page_counter">Trang 70</span><div class="page_container" data-page="70">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁPIX. Máy biến áp làm việc song song</b>

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 cơng 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 71</span><div class="page_container" data-page="71">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

Sơ đồ máy biến áp làm việcsong 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.

</div><span class="text_page_counter">Trang 72</span><div class="page_container" data-page="72">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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%

2. Có cùng cách nối và tổ nối dây

3. Có cùng điện áp ngắn mạch phần trăm

 ...  U

<small>1đm.N</small>

 ...  U

_2đm.N

U

_1đm.I

 U

_1đm.II

U

_2đm.I

 U

_2đm.II

 ...  U

_n

<small>%.N</small>

U

_n%.I

 U

_n%.II

</div><span class="text_page_counter">Trang 73</span><div class="page_container" data-page="73">

<b>CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP</b>

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 30<small>o</small>, có thể thể hiện trên đồ thị véc tơ:

Chênh lệch điện áp thứ cấp ΔU

U  0,518U

<small>2.I </small>

 0,518U

<small>2.II</small>

</div>