bài giảng Máy biến áp ba pha

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 (U
1
)sang cấp điện áp
khác (U
2
)với tần số không đổi (f). Gồm ba MBA một pha
Máy biến áp ba pha có mạch từ riêng hoặc mạch từ chung
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)
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.

u
1
, N
1

dt
d
Ne
11


dt
d
Ne
22


(  = 
m
sinωt)
e
1
,
e
2
: sức điện động cảm ứng pha sơ cấp và thứ cấp
 
i
1


Tỉ số biến áp:
2
1
2
1
N
N
E
E
k
p
p

2
1
1
2
2
1
N
N
I
I
U
U
k
p
p
p
p


Tùy theo cách đấu MBA ba pha, quy đổi U
1đm
, U
2đm
về giá trị pha
và tính tỉ số biến áp.
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
p2
p1
U
U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2
p1
U
U

3
3/U
U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2
p1
U3
U
U
3/U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2

p1
U
U
3/U
3/U
U
U
k 
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: U
1đm
(V, KV) giá trị dây
- Điện áp định mức thứ cấp: U
2đm
(V, KV) khi MBA không tải
- Dòng điện định mức sơ cấp: I
1đm
(A, KA)
- Điện áp định mức thứ cấp: I
2đm
(A, KA)
Khi MBA đầy tải
Hiệu suất MBA cao
Tần số định mức: f
đm
(Hz)
Hiệu suất %

- Công suất định mức : công suất biểu kiến phía thứ cấp của
máy biến áp : Sđm (VA, KVA), S
đm
= S
2
= U
2đm
. I
2đm
3
S
đm
= S
1
= U
1đm
. I
1đm
3
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
r
1
jx
1
r’
2

jx’
2
r
m
jx
m
z
tải
U
1p
U’
2p
I
1p
I’
2p
E
1p
E’
2p
Lưu ý: Cần quy đổi các giá trị của MBA ba pha về một
pha để tính toán các thông số
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA.
1. Thí nghiệm không tải MBA 3 pha ( U
o
= U
1đm
).
r
o

jx
o
U
op
I
op,
P
o
Qua thí nghiệm có: I
op
, P
o
( 3 pha) , U
op
op
op
o
I
U
z 
2
p0
0
0
I3
P
r


2

0
2
00
rZx 
Hệ số công suất MBA không tải:
r
1
 r’
2
<< r
m
x
1
 x’
2
<< x
m
r
o =
r
m
x
o
= x
m
0
0
0
z
r

cos 
0o
0
p0op
0
I.U3
P
I.U3
P




tổn thất MBA không tải =
tổn hao mạch từ P
o
= P
Fe
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA.
2. Thí nghiệm ngắn mạch MBA 3 pha ( I
n
= I
1đm
).
Qua thí nghiệm có: I
n
, P
n
, U
n

np
np
n
I
U
z 
2
np
n
n
I3
P
r


2
n
2
nn
rZx 
Hệ số công suất MBA ngắn mạch
n
n
n
z
r
cos 
nn
n
npnp

n
I.U3
P
I.U3
P




U
np
I
np ,
P
n
r
n
jx
n
r
1
= r’
2
= r
n
/ 2
x
1 =
x’
2

= x
n
/ 2
r
2
= r’
2
/ k
2
x
2
= x’
2
/ k
2
tổn thất MBA ngắn mạch = tổn hao dây quấn P
n
= P
Cu
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA.
3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp
222
UUU
đm



U
2
: điện áp thứ cấp khi có tải.

Độ biến thiên điện áp thứ cấp:
Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm:
100100
1
11
2
22





đm
đm
đm
đm
U
UU
U
UU
%U
)sin%Ucos%U(%U
nxnr 22









Điện áp ngắn mạch U
n
(V)
Điện áp ngắn mạch phần trăm U
n
(%)
100
1

đm
n
n
U
)V(U
(%)U
Điện áp ngắn mạch thành phần điện trở U
nr
(%), điện kháng U
nr
(%)
nnpnxp
nnpnrp
x.I)V(U
r.I)V(U


100100
100100
1 1

1 1
x
U
x.I
x
U
)V(U
(%)U
x
U
r.I
x
U
)V(U
(%)U
p
nnp
đm
nx
nx
p
nnp
đm
nr
nr


nnnx
nnnr
sin.UU

cos.UU


V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA.
3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp
2

Cos : hệ số công suất của tải
+ Nếu tải trở :
+ Nếu tải cảm :
+ Nếu tải dung :
I trễ pha so với U, trễ
2

Cos
I sớm pha so với U, sớm
2

Cos
Sụt áp
Tăng áp
2

Cos = 1,
2

sin = 0,
2

Cos > 0,

2

sin > 0,
2

Cos > 0,
2

sin < 0,
là hệ số tải

đm
I
I
1
1

đm
I
I
2
2

2

Cos : hệ số công suất của tải
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 :
100

P
P
%
1
2

Tổn hao dây quấn P
Cu:
tổn hao đo được trong thí nghiệm ngắn
mạch P
n
= P
Cu
Tổn hao mạch từ P
Fe:
tổn hao đo được trong thí nghiệm không
tải P
o
= P
Fe
Tổng tổn hao MBA : P = P
o
+ P
n
2

Công suất tác dụng phần sơ cấp và thứ cấp của MBA : P
1
, P
2

P
1
= P
2
+ P
+ Hiệu suất MBA :
100
2
02
2
x
PPcosS
cosS
nđm
đm




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 sức điện động dây thứ cấp.
- Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp.
C
Cuộn dây sơ cấp:
Đầu đầu :A, B, C
Đầu cuối : X, Y, Z
Trung tính : O hoặc N
TND phụ thuộc vào các yếu tố:
- Chiều quấn dây.

- Cách ký hiệu các đầu dây.
Cuộn dây thứ cấp:
Đầu đầu :a, b, c
Đầu cuối : x, y, z
Trung tính : o hoặc n
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 biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số
12)
AB
E

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 biểu thị bằng kim giờ của đồng hồ tính thời gian)
ab
E

Từ đó suy ra số giờ của tổ đấu dây  xác định tổ đấu dây
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/30
0
- 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 330
0
. 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 30
0
- 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?
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 (u
n
%).