CHƯƠNG 5 các MBA đặc BIỆT

CHƯƠNG 5: CÁC MBA ĐẶC BIỆT
 MBA ba dây quấn
 MBA tự ngẫu

 MBA đo lường
 MBA hàn hồ quang


§1. MBA BA DÂY QUẤN
• Máy biến áp ba dây
quấn có 1 dây quấn
cấp và 2 dây quấn
thứ

cấp, dùng

để

I1
U 1

3 1 2 T 2 13

I3

I2
U 3

U 2

cung cấp điện cho các

lưới điện có điện áp

MBA ba dây quấn

khác nhau.
• Dây quấn cao áp (1) được đặt giữa hai dây quấn hạ
áp.


• Tỉ số biến đổi điện áp:
U 1 N1
U 1 N1
a12 =
=
a13 =
=
U2 N2
U3 N3
• Ưu điểm:
 Giá thành thấp hơn máy biến áp 2 dây quấn
 Kích thước nhỏ
 Năng lượng được truyền liên tục từ sơ cấp sang
thứ cấp
 Tổn hao công suất nhỏ


• Nhược điểm
 Độ tin cậy thấp
 Cách điện phức tạp
• Các tổ nối dây tiêu chuẩn:

 Yo/Yo/∆-12-11
 Yo/∆/∆-11-11
• Các phương trình cơ bản:
I 1− I ′2 − I ′3 = I 0 ≈ 0
N2
N3
N1
I′2 = I 2
I′3 = I 3
U′2 = U 2
N1
N1
N2
 1 = E 1 + I 1R 1 + jI 1X 1 = E 1 + I 1Z1
U

N1
U′3 = U 3
N3


 ′2 = E ′2 − I ′2 R′2 − jI ′2 X′2 = E ′2 − I ′2 Z′2
U

1
U

 ′3 = E ′3 − I ′3R′3 − jI ′3X′3 = E ′3 − I ′3 Z′3
U
X 1 = ωL t1 X 2 = ωL t 2 X 3 = ωL t 3

• Mạch điện thay thế:
Z′3
I 1 Z1
1
U

 ′3
U

−I ′3

 ′2
U

−I ′2
E 1

Zm

• Đồ thị vec tơ

Z′2

 ′2
−U

 ′3
−U

ϕ2

ϕ1

ϕ3

I 1

I ′2
−I ′3


• Các tổng trở Z1, Z’2, Z’3 được xác định từ thí
nghiệm ngắn mạch
2
Z1
Un

1

Un

3

Z n12 = Z1 + Z′2

Z′2
Z′3


2
Un

1

1

3

Z1
Un

Un

2

3
Z′2

Z1

Z′2

Z′3

Z′3

Z n13 = Z1 + Z′3

Z n23 = Z 2 + Z′3

Un

• Độ thay đổi điện áp thứ cấp:
 Giữa dây quấn 1 và 2
∆U∗12

U1dm − U′2
=
U1dm

= u∗nr12cosϕ2 + u∗nx12 sinϕ2
+ u∗nr(3)cosϕ3 + u∗nx(3)sinϕ3
u∗nr12

rn12 I′2
=
U1dm

u∗nr(3)

r1I′3
=
U1dm

u∗nx12

x n12I′2
=
U1dm

u∗nx(3)

x1I′3
=
U1dm


 Giữa dây quấn 1 và 3
∆U∗13

U1dm − U′3
=
U1dm
= u∗nr13cosϕ3 + u∗nx13sinϕ3
+ u∗nr(2)cosϕ2 + u∗nx(2)sinϕ2

u∗nr13

rn13I′3
=
U1dm

u∗nr(2)

r1I′2
=
U1dm

u∗nx13

x n13I′3
=
U1dm

u∗nx(2)

x1I′2
=
U1dm


§2. MBA TỰ NGẪU
1. Cấu tạo: Trong máy biến áp tự ngẫu, giữa dây
quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp, goài mối liên hệ từ
còn có mối liên hệ điện.
IHA x
UHA

E2,I2

X
E1,I1

a
E2,I2
A

aICA
A

UCA

UHA

x

E1,I1
X

Nối thuận

U2
U1

UCA


a
IHA x
UHA

X

E2,I2
E1,I1

E2,I2

aICA
A

UCA

UHA

A
E1,I1

a

• Công suất truyền tải: là công
với máy biến áp nối thuận:

U1

UCA

X

Nối ngược

suất truyền qua từ trường. Đối

x

U2

E2,I2
A
UHA

x

E1,I1
X

U2
U1

UCA


S tk = E1I1 = E 2 I 2

a

S tt = U CA I CA = U HA I HA
U 1 E1 I 1
a1 =
=
=
U2 E2 I2
- tỉ số biến đổi điện áp của

máy biến áp
U CA I HA
a2 =
=
U HA I CA
- tỉ số biến đổi điện áp lưới

E2,I2
A
UHA

x

E1,I1
X

U2
U1

UCA


• Đối với máy biến áp nối thuận
S tk
E2I 2
(U CA − U HA )I CA
1
=
=
= 1−
S tt U CA I CA
U CA I CA
a2
• Đối với máy biến áp nối ngược:

S tk

E2I 2
(U CA − U HA )I HA
=
=
= a2 − 1
S tt U CA I CA
U CA I CA
2. Ứng dụng
• Máy biến áp tự ngẫu dùng để nối các lưới điện có
cấp điện áp khác nhau không nhiều, ví dụ 110-220kV,
220-500kV v.v.


• Máy biến áp tự ngẫu dùng để khới động các động
cơ không đồng bộ công suất lớn.
• Máy biến áp tự ngẫu dùng để cung cấp điện cho
các thiết bị điện dân dụng.
• Máy biến áp tự ngãu dùng trong các phòng thid
nghiệm để cung cấp điện áp thay đổi.
3. Ưu nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu
• Máy biến áp tự ngẫu co giá thành thấp hơn máy biến
áp hai dây quấn


• Tổn hao công suất bé.
• Điện áp ngắn mạch nhỏ, điện áp rơi trong máy nhỏ

• Dòng điện ngắn mạch lớn
• Trung tính phải nối đất
• Phải tăng cường cách điện

• Không có cách điện giữa cao áp và hạ áp.


Ví dụ: Một m.b.a tự ngẫu 100kVA, 50Hz, 440/220V
cung cấp cho một tải gồm lò điện 220V, 8kW và một
động cơ 8kW, 220V, 50Hz làm việc với 90% công suất
định mức, cosϕ = 0.86 và η = 0.88. Tính tổng công suất
biểu kiến cung cấp từ m.b.a; công suất biểu kiến
truyền tải và công suất biểu kiến biến áp.
Công suất tác dụng của động cơ:
Pdm k 8000 × 0.9
Pdc =
=
= 8181.81W
η
0.88
Công suất phản kháng của động cơ:


Qdc = Pdc tgϕ = 8181.81 × 0.5934 = 4854.8VAr
Công suất biểu kiến lấy từ m.b.a:
2
S = (Pdc + Plo )2 + Qdc

= (8181.81 + 8000)2 + 4854.8 2 = 16894.4VA
M.b.a có tỉ số biến đổi điện áp a = 2 nên công suất
truyền tải trực tiếp bằng công suât truyền tải qua từ
trường:
16894.4
S1 = S 2 =

= 8447.2VA
2


§3. CÁC MBA ĐO LƯỜNG
1. Máy biến điện áp: dùng để biến điện áp cao thành
điện áp thấp phù hợp với các thiết bị đo lường và
điều khiển

A
a

U1

V
W

X
x

δu

U1
U′2


• Cuộn sơ cấp được nối với nguồn có điện áp cần đo
còn cuộn thứ cấp nối với Voltmeter hay cuộn dây
điện áp của các thiết bị điều khiển
• Chú ý:

 Thứ cấp phải được nối đất
 Không được để ngắn mạch thứ cấp

2. Biến dòng điện: dùng để biến dòng điện lớn thành
dòng điện nhỏ, phù hợp với các thiết bị đo lường và
điều khiển


• Chú ý:
 Thứ cấp phải được nối

đất
 Không được để hở
mạch thứ cấp


§4. MÁY BIẾN ÁP HÀN
• Máy biến áp có hai dây quấn
• Điện áp không tải U20 = (60 - 80)V
• Đặc tính ngoài của máy biến áp có độ dốc lớn
• Có thể điều chỉnh dòng điện hàn
U2
Khe hở không khí U20
U1
K

U2

0

I
Iđm