Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 2 doc

MÁY BIẾN ÁP
CHƯƠNG 2: TỔ NỐI DÂY VÀ MẠCH TỪ
MÁY BIẾN ÁP
 2.1. TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP
Back
Next
Phần II
 2.2. MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP
 2.1. TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP
Next
Chương 2
Back
1. Cách ký hiệu đầu dây:
Tên dây quấn Đầu đầu Đầu cuối
- Cao áp – CA 1 pha A X
3 pha A, B, C X, Y, Z
- Hạ áp – HA 1 pha a x
3 pha a, b, c x, y, z
- Trung áp 1 pha A
m
X
m
3 pha A
m
, B
m
, C
m
X
m
, Y

m
, Z
m
- Dây trung tính: Phía cao áp: O; Hạ áp: o; Trung áp: O
m
MÁY BIẾN ÁP
2. Các kiểu đấu dây quấn:
Các kiểu đấu dây của máy biến áp phụ thuộc vào cấp điện áp,
mức độ ảnh hưởng của phụ tải không đối xứng và loại phụ tải.
a) Nối sao (Y , Y
0
):
Trong dây quấn nối Y: U
d
= U
f
, I
d
= I
f
.
3
A B C
X Y Z
(Y)
X Y Z
A B C O
(Y
0
)

Dây quấn nối Y dùng cho dây quấn CA vì khi đó
U
f
< U
d
lần  có lợi về mặt cách điện. Dây
quấn nối Y
0
dùng trong trường hợp phụ tải hỗn
hợp dùng cả U
d
và U
f
, chủ yếu dùng cho dây quấn
HA. Trong 1 số ít trường hợp dùng cả cho CA.
3
b) Nối tam giác ():
3
Thường dùng cho dây quấn HA của máy biến áp
trung gian. Việc nối  có lợi hơn ở phía HA vì
dòng điện I
f
< I
d
lần  có thể giảm tiết diện
dây  thuận tiện cho việc chế tạo.
3
A B C
X Y Z
()

Trong dây quấn nối  : I
d
= I
f
, U
d
= U
f
.
Back
Next
Chương 2
MÁY BIẾN ÁP
Next
Chương 2
Back
c) Nối Zích zắc (Z):
Mỗi pha dây quấn được chia làm 2 phần đặt trên
2 trụ khác nhau, nối nối tiếp nhau và đấu ngược
nhau. Trường hợp này đấu phức tạp và tốn dây
đồng  chỉ dùng trong những trường hợp đặc
biệt: máy biến áp chỉnh lưu, máy biến áp đo
lường
A B C
A' B' C'
X' Y' Z'
X Y Z
3. Tổ nối dây của máy biến áp:
Tổ nối dây biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây quấn
sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp.

Góc lệch pha này (tổ nối dây) phụ thuộc vào:
- Chiều quấn dây.
- Cách ký hiệu các đầu dây
- Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp.
MÁY BIẾN ÁP
Next
Chương 2
Back
a) Xác định tổ nối dây của máy biến áp 1 pha:
Để xác định tổ nối dây của máy biến áp
ta dùng phương pháp kim đồng hồ:
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
 = 0
o
 I/I-12
 = 180
o
 I/I-6
E

A
A
X x
E
a
a
A
X
a
x
X x
E
A
E
a
A
a
A
X
x
a
MÁY BIẾN ÁP
b) Xác định tổ nối dây của máy biến áp 3 pha:
* Máy biến áp 3 pha nối Y/Y:
a b c
x y z
A B C
X Y Z
B
E

AB
Y
C
Z
X
A
b
c
a
E
ab
y
z
x
Next
Chương 2
Back
Nếu hoán vị thứ tự các pha thứ cấp hoặc đổi
chiều quấn dây hay đổi ký hiệu đầu dây của
dây quấn thứ cấp ta có các tổ nối dây chẵn: 2,
4, 6, 8, 10, 12.
E
AB
E
ab
Y/Y - 12
MÁY BIẾN ÁP
* Máy biến áp 3 pha nối Y/:
A B C
X Y Z

a b c
x y z
C
A
E
AB
B
Y
Z
X
x
y
z
E
ab
11
E
AB
E
ab
 = 30
o
 Y/ - 11
Next
Chương 2
Back
Nếu ta đổi thứ tự các pha thứ cấp hoặc đổi chiều quấn dây hay
đổi ký hiệu đầu dây của dây quấn thứ cấp ta có các tổ nối dây lẻ: 1,
3, 5, 7, 9, 11.
Giả thiết dây quấn sơ cấp nối hình Y, dây quấn thứ cấp nối .

b
c
a
MÁY BIẾN ÁP
* Máy biến áp 3 pha nối Y/Z:
Giả thiết dây quấn sơ cấp nối hình Y, dây quấn thứ cấp nối Z.
C
A
E
AB
B
Y
Z
X
c
b'x'
a
E
ab
c'y'
b
a'z'
y
z
x
Cách xác định:
Vẽ véc tơ xa’ ngược
pha với XA. a’ z’.
Đặt tiếp z’c trùng
pha với ZC.

Vẽ tương tự ta được:
yb’ và x’a;
zc’ và y’b.
Next
Chương 2
Back
a b c
a' b' c'
x' y' z'
x y z
A B
C
X Y Z
Y/Z-11
MÁY BIẾN ÁP
Bài tập: xác định các tổ nối dây trong các sơ đồ sau:
b c a
x y z
A B C
X Y Z
A B C
X Y Z
c b a
x y z
A B C
X Y Z
a b c
x y z
c a b
x y z

A B C
X Y Z
A B C
X Y Z
b a c
x y z
A B C
X Y Z
c a b
x y z
 2.2. MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP
Next
Chương 2
Back
1. Các dạng mạch từ:
a) Với máy biến áp 1 pha: có 2 loại kết cấu mạch từ: kiểu lõi
và kiểu bọc.
b) Với máy biến áp 3 pha:
A a B b C c
x y z
X Y Z
a b c
A B C
Máy biến áp có hệ thống mạch từ riêng: Tổ máy biến áp 3 pha
Máy biến áp có hệ thống mạch từ chung: Máy biến áp 3 pha 3 trụ
(*)
MÁY BIẾN ÁP
2. Các hiện tượng xảy ra khi từ hoá lõi thép:
Ta xét khi máy biến áp làm việc không tải. Nghĩa là khi đặt vào dây
quấn sơ cấp điện áp hình sin còn dây quấn thứ cấp hở mạch.

a) Máy biến áp 1 pha:
Nghĩa là từ thông sinh ra cũng biến thiên hình sin theo thời gian:
 = 
m
.sin(t - ).
2

Khi có điện áp hình sin u = U
m
.sint đặt vào
dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng không tải i
0
chạy trong nó. i
0
sinh ra từ thông  chạy
trong lõi thép. Nếu bỏ qua điện áp rơi trên
điện trở dây quấn thì ta có:
dt
d

u = - e = W. .
* Nếu không kể đến tổn hao trong lõi thép thì dòng i
0
là dòng phản
kháng để từ hoá lõi thép i
0
= i
0X
. Do đó quan hệ  = f(i
0

) chính là
quan hệ từ hoá B = f(H).
Next
Back
Chương 2
u
1
i
0
i
2
u
2
MÁY BIẾN ÁP
* Nếu kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ (i
0
) là quan
hệ từ trễ B(H). Khi đó i
0
có dạng nhọn đầu nhưng vượt trước 
một góc  nào đó.  được gọi là góc tổn hao từ trễ, phụ thuộc
vào tổn hao từ trễ trong lõi thép.
U
1
I
0

I
0r
I

0x

m
Dòng không tải gồm hai
thành phần:
+ I
0x
là thành phần phản
kháng để từ hoá lõi thép
tạo nên  và cùng chiều
với .
+ I
0r
gây nên tổn hao sắt
từ trong lõi thép:
Thực tế  nhỏ  I
0x
 I
0
2
r0
2
x00
III 
Next
Back
Chương 2
MÁY BIẾN ÁP
B ()
,i

0
0
0
H(i
0
)
i
0


t
b) Máy biến áp 3 pha:
Next
Back
Khi không tải nếu xét từng pha riêng lẻ thì dòng bậc 3 trong các pha:
i
03A
= I
03m
. sin3t
i
03B
= I
03m
. sin3(t – 120
0
) = I
03m
sin3t
i

03C
= I
03m
. sin3(t – 240
0
) = I
03m
sin3t.
Trùng pha nhau về thời gian, song dạng sóng phụ thuộc vào kết cấu
mạch từ và cách đấu dây quấn.
* Trường hợp máy biến áp nối Y/Y:
Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần dòng bậc 3 không tồn
tại  i
0
sẽ có dạng hình sin và từ thông do nó sinh ra có dạng vạt
đầu:  = 
1
+ 
3
+
5
.
- Đối với tổ máy biến áp 3 pha :
Vì mạch từ của cả 3 pha riêng rẽ nên 
3
của cả 3 pha sẽ dễ dàng
khép mạch như 
1
. Trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp ngoài sức
điện động e

1
do 
1
sinh ra và chậm sau 
1
1 góc 90
0
còn có e
3
do 
3
tạo ra và chậm sau 
3,
90
0
.
Chương 2
MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động tổng trong
pha: e = e
1
+ e
3
có dạng nhọn đầu gây
nguy hiểm cho cách điện của dây
quấn và hư hỏng thiết bị đo lường.
Vì vậy thực tế không dùng kiểu đấu
Y/Y cho tổ máy biến áp 3 pha.
- Đối với máy biến áp 3 pha 3 trụ:
Vì 

3
đập mạch với tần số 3f qua
vách thùng, gây nên tổn hao phụ làm
hiệu suất máy biến áp giảm. 
Phương pháp đấu Y/Y cũng chỉ áp
dụng cho các máy biến áp 3 pha 3 trụ
với dung lượng  5600KVA.
Next
Back
* Máy biến áp 3 pha nối /Y: Dây quấn sơ cấp nối  nên dòng i
03
sẽ
khép kín trong tam giác đó, dòng từ hoá sẽ có dạng nhọn đầu   và
e
1
, e
2
đều là hình sin nên không có những bất lợi như trường hợp trên.
Chương 2
MÁY BIẾN ÁP


1

3
e
1
e
e
3

* Máy biến áp 3 pha nối Y/:
Tóm lại: Khi máy biến áp làm việc không tải
các cách đấu Y/ hay /Y đều tránh được tác hại
của từ thông và sức điện động điều hoà bậc 3.
3. Tính toán mạch từ:
Mục đích: xác định dòng điện cần thiết để từ hoá
lõi thép và tổn hao trong mạch từ.
Ta phân tích dòng từ hoá thành 2 thành phần:
+ Thành phần tác dụng i
0r
.
+ Thành phần phản kháng i
0x
.
a) Thành phần dòng điện tác dụng i
0r
: Phụ thuộc vào tổn hao sắt. Tổn
hao này có thể tính gần đúng:
p
Fe
= P
10/50
[B
t
2
.G
t
+ B
g
2

.G
g
] (W)
 (A)
3,1
50
f






1
Fe
r0
mU
p
i 
NextBack
Chương 2

3Y

3
0
(
3
)
23

E

23
I

MÁY BIẾN ÁP
Với: + p
10/50
là suất tổn hao trong thép khi cường độ từ cảm
là 10 kiloGaux (hay 1T) và f = 50 Hz.
+ B
t
và B
g
là cường độ từ cảm trong trụ và gông.
+ G
t
và G
g
là trọng lượng trụ và gông tính theo kích
thước hình học của lõi thép (Kg).
+ m là số pha của máy biến áp.
b) Thành phần dòng điện phản kháng:
Có thể tính theo 2 phương pháp:
+ I
0x
= với F = H
t
.l
t

+ H
g
.l
g
+ là sức từ động trung
bình.
W.2
F
3
2


.
Bt
.n
0
'
k
3
T
n
'
k

là số khe hở tính toán giữa trụ và gông
1
gg.ttt.t
1
0
x0

mU
S.q.nG.qG.q
mU
Q
I



+
là suất từ hoá trong trụ và gông.
g.tt.t
q,q
Next
Back
Chương 2
MÁY BIẾN ÁP