BÁO cáo hệ THỐNG điện 1 CHƯƠNG v máy BIẾN áp

BÁO CÁO HỆ THỐNG ĐIỆN1
CHƯƠNG V
MÁY BIẾN ÁP
CBHD: TS. Trần Trung Tính
SVTH: Nguyễn Văn Đạt
Nguyễn Trọng Giáp
Trịnh Đức Thành
Trần Quốc Trung
Dư Thành Thật
Nguyễn Văn Huế
Bộ môn Kỹ thuật điện – Khoa Công nghệ


GIỚI THIỆU


GIỚI THIỆU
Máy phát của những nhà máy điện lớn có mức điện
áp từ 11 đến 30 kV.Để tăng hiệu quả và hiệu suất,
giảm tổn thất khâu truyền tải điện năng trên một
khoảng cách dài đòi hỏi phải tăng mức điện áp.

Để biến đổi từ mức điêên áp này sang mức điêên áp khác thì
dùng máy biến áp.
Máy biến áp là thiết bị điêên từ loại tĩnh làm viêêc trên nguyên lý
cảm ứng điêên từ biến đổi môêt hêê thống dòng điêên xoay chiều ở
điêên áp này thành môêt hêê thống dòng điêên xoay chiều ở điêên
áp khác với tần số không đổi.


GIỚI THIỆU

• Ngoài ra, MBA còn được sử dụng để điều chỉnh
dòng công suất hoặc dòng công suất dưới những
điều kiện vận hành khác nhau.MBA loại này có tỷ
lệ biến đổi điện áp nhỏ.Những loại MBA loại này
được gọi là MBA điều chỉnh.
• Các đại lượng định mức của MBA quy định điều
kiện kỹ thuật của máy do nhà chế tạo quy định và
thường ghi trên nhãn MBA như sau :


GIỚI THIỆU
• i. Công suất định mức (Sđm ) là công suất toàn phần đưa
ra ở dây quấn thứ cấp của MBA,tính bằng (kVA) hay(VA).
• ii. Điện áp dây sơ cấp định mức (U 1đm) là điện áp của
đầu dây quấn sơ cấp tính bằng (kV) hay (V).Nếu dây
quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả
điện áp định mức của từng đầu pha phân nhánh.
• iii. Điện áp dây thứ cấp định mức (U 2đm) là điện áp dây
quấn thứ cấp khi MBA không tải và điện áp đặt vào dây
quấn sơ cấp là định mức,tính bằng (kV) hay (V).
• iv. Dòng điện dây định mức sơ cấp (I1đm) thứ cấp (I2đm) là
những dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp
ứng với công suất và điện áp định mức,tính bằng (kA).


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
MBA có 2 bộ phận chính:
Lõi thép
 Dây quấn

Lõi thép: dùng để dẫn từ
thông chính của MBA,được chế
tạo từ vật liệu dẫn từ tốt.
Dây quấn: thường dùng đồng
hoặc nhôm có thiết diện tròn
hoặc hình chữ nhật, bên ngoài
dây có bọc cách điện

Sơ đồ nguyên ký làm việc MBA


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
Dây quấn gồm nhiều vòng dây
và lồng vào lõi thép. Giữa các
lớp vòng dây có lớp cách điện.
Khi nối cuộn sơ cấp N1 vào
nguồn AC có điện áp V1 dòng sơ
cấp I1 từ thông chính φm trên 2
cuộn N1 và N2
Ngoài từ thông chính φm
trong lõi thép MBA còn có
thông tản φl1 và φl 2

Sơ đồ nguyên ký làm việc MBA


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
Ta giả định máy biến áp là lý tưởng:
- Từ thông móc vòng ở 2 cuộn
N1, N2

λ1 = N1φ1 λ2 = N 2φ2
- Điện áp đầu dây quấn MBA

dφm
d λ1
v1 =
= N1
dt
dt
dφm
d λ2
v2 =
= N2
dt
dt

(5.1)
Sơ đồ nguyên ký làm việc MBA


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA

v1 N1
=
=n
Từ (5.1) =>
v2 N 2
Từ (5.2) =>

(5.2)

i2 N1 1
=
= =a
i1 N 2 n
Sơ đồ nguyên ký làm việc MBA

n Là tỉ lệ số vòng dây thứ cấp và vòng sơ cấp


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
Tuy nhiên, MBA trong thực tế không phải là lý tưởng, tức có sinh
ra từ thông tản λl1 và λl 2 . Do đó từ thông tổng được xác
định như sau:

λ1 = λl1 + N1φm
λ2 = λl 2 + N 2φm
Trong đó:

φm

λl1 và λl 2

là từ thông chính móc vòng cả 2 cuộn N1,N2
là tổng từ thông tản

φl1

và

φl 2 tương ứng


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
Điện áp ở 2 đầu dây quấn MBA được xác định như sau:

dφm
d λ1
di1
v1 = r1i1 +
= r1i1 + Ll1
+ N1
dt
dt
dt
'
dφm
d
λ
di
'
'
2
2
v2 = r2i2 +
= r2i2 + Ll 2
+ N2
dt
dt

dt

(5.8)

Biểu thức trên chính là cộng điện trở nối tiếp và điện
kháng tản dây quấn mạch sơ và thứ cấp của MBA lý
tưởng.


MÁY BIẾN ÁP 1 PHA
Giả sử i2' = 0 thì dòng điện sơ cấp của MBA lý tưởng bằng 0,
nhưng thực tế vẫn còn tồn tại dòng điện (im ) nhỏ chạy trong
cuộn sơ cấp và duy trì điện trường. (im ) Được gọi là dòng
điện từ hóa sơ cấp và được tính:

Rφm
im =
N1
Mặt khác ta tìm được:
Thay sức điện động

=>

(5.9)

N2 '
N2
i1 = im −
i2 = im +
i2

N1
N1

dφm
e1 = N1
dt

dφm
dim
e1 = N1
= Lm
dt
dt

(5.10)

vào (5.9)

(5.11)

Trong đó

Lm = N12 / R


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
• MBA 3 pha có thể được đấu nối theo 4 cách khác nhau cơ bản là
hình Y–Y, ∆-∆, Y-∆ và ∆-Y

• Hình 5.6 sơ đồ nối dây trong máy biến áp 3 pha

TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
• Tất cả các cách đấu nối này được trình bày với dây
quấn sơ cấp có điện áp thấp (bên trái) và dây quấn
thứ cấp có điện áp cao (bên phải).
 1. Kiểu: tam giác – sao
Thuận lợi
Có dây trung tính, có thể nối đất dây trung tính,
có ưu điểm tăng điện áp
lần, đồng thời
3 gấp
mức tăng điện áp theo tỉ lệ số vòng dây quấn của
các pha ở phía sơ và thứ cấp
Có chức năng hữu ích đối với vận hành trong điều
kiện mất cần bằng hoặc dòng điện không theo hình
sin hoặc biên dạng sóng của điện áp.


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
 2. Kiểu: sao - tam giác
Ngược lại máy biến thế hạ áp thì đấu thành Y∆. Số vòng cuộn dây bên sơ cấp không nhiều có
thể đạt được tỉ lệ hạ áp tương đối lớn. Ngoài ra,
khi bên thứ cấp của biến thế tăng áp và bên sơ
cấp của máy biến thế hạ áp đấu kiểu hình Y đều
có thể tiếp đất, điểm trung tính khiến điện áp
/ 3với đất là điện áp pha, bằng
dây tải điện 1đối
lần điện áp dây, cũng tức là hạ thấp yêu cầu
cách điện của đường dây, hạ giá thành xây dựng

TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
 3. kiểu tam giác - tam giác
Đấu nối theo hình ∆-∆ đề nghị cho MBA có điều kiện
vận hành khẩn cấp cơ bản ít nhất, với điện áp pha
được loại bỏ. Đấu nối kiểu này còn được gọi là
đấu nối tam giác mở.
 4. kiểu sao - sao
Đấu nối theo hình Y–Y là sử dụng an toàn bởi vì
những sự cố vận hành trong điều kiện không cân
bằng. Những thuận lợi và bất lợi từ các cách đấu
nối MBA khác nhau đã được thảo luận rất kỷ trong
học phần kỹ thuật điện


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
Ngoài ra theo hình dáng của lõi thép mà còn có cách thêm 2 loại nữa
 MBA kiểu lõi (kiểu trụ) như trình bày ở Hình 5. 7(a). Dây quấn bao quanh
trụ thép. Loại này rất thông dụng và thường dùng cho các MBA một pha
hay ba pha có công suất nhỏ và trung bình

 MBA kiểu bọc như trình bày ở Hình 5. 7(b). Mạch từ được phân nhánh ra
hai bên và bọc lấy dây quấn. Loại này thường chỉ dùng trong vài ngành
chuyên môn đặc biệt như MBA dùng trong lò điện luyện kim.

• Hình 5.7 cấu tạo máy biến áp ba pha


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA

• Sơ đồ tổ đấu dây của MBA 3 pha được trình bày chi tiết
ở Hình 5. 6. Để thuận tiện hơn có thể dùng biểu đồ như
trình bày ở Hình 5. 8. Vẽ chiều của dây quấn sơ cấp thì
song song với chiều của dây quấn thứ cấp của cùng pha
MBA. Do đó, Va’n’ và Van là cùng trong một pha.

Hình 5.8. Biểu đồ đấu dây của MBA 3 pha theo hình YY


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA

Chúng ta cũng có thể dùng biểu đồ tổ đấu dây đơn
giản cho MBA như trình bày ở Hình 5. 9.

Hình 5.9 Biểu đồ tổ đấu dây ∆-Y đơn giản của
MBA


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
Trong hình này cuộn dây quấn được vẽ thành một
đoạn thẳng đậm. Do đó, sơ đồ tổ đấu dây thường
dùng của MBA 3 pha ở Hình 5. 6 có thể được thay
thế bằng
Hình 5. 10.

Hình 5. 10. Biểu đồ tổ đấu dây MBA 3 pha thường dùng


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
Như khảo sát ở phần trước, chúng ta tiếp tục giả

định MBA 3 pha được cấu tạo từ 3 MBA một pha lý
tưởng. Trong trường hợp tổ đấu dây theo hình Y-Y
và ∆-∆, chúng ta xác định mức biến đổi điện áp và
dòng điện từ dây quấn sơ cấp sang dây quấn thứ
cấp.

Hình 5. 11 Sơ đồ tổ đấu dây ∆-Y đơn tuyến của MBA


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
• Từ Hình 5. 10 có thể
xác định Va 'b ' = nVab I a' , = I a / n
. Trong đó n là tỉ lệ
biến đổi điện áp trong mỗi pha của MBA. Trong
trường hợp tổ đấu dây Y-∆ thì cần so sánh điện áp
dây và điện áp pha. Tổ đấu dây kiểu này có sự
thay đổi mức điện áp và dòng điện. Giả định
chiều dương tuần tự của điện áp là Van, Vbn và
jπ / 6
Vcn,Vchúng
ta
có
=
nV
=
n
(
V
−
V

)
=
3
ne
Van = K1Van
a 'n '
ab
an
bn

K1 = 3ne jπ / 6
Va 'n ' = K1Van
Vb 'n ' = K1Vbn
Vc 'n ' = K1Vcn


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
• Ta nhận xét rằng, nếu tổ đấu dây của MBA 3 pha
3 × náp là
theo hình ∆ -Y thì độ lớn biến đổi điện
lần và điện áp dây quấn thứ cấp sớm pha một góc
300 so với điện áp dây quấn sơ cấp.
• Tương tự như trên, chúng ta xác định quan hệ
dòng điện giữa cuộn sơ và thứ cấp của MBA 3 pha

I = Ia / K
'
a

I = Ib / K

'
b

I = Ic / K
'
c

∗
1

∗
1

∗
1


TỔ NỐI DÂY MBA 3 PHA
• Vậy độ lớn biến đổi của dòng điện đối với tổ đấu
−1
(
3
×
n
)
dây theo hình ∆ -Y là
lần và góc lệch
dòng điện giữa dây quấn sơ và thứ cấp cũng là
300
• Chú ý rằng công suất biểu kiến biến đổi trong

MBA 3 pha là đồng nhất. Giả sử S’ và S là công
suất phức của đầu ra và đầu vào của MBA, tương
∗
ứng



Ia
∗


S = Va 'n ' ( I ) = K1Van  ∗  = Van I a = S
 K1 
'

' ∗
a


NHỮNG HỆ THỐNG THÔNG THƯỜNG

Bộ môn Kỹ thuật điện