CHƯƠNG 2 các NGUYÊN lý của MBA

CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA MBA
 Khái niệm chung
 Cấu tạo của máy biến áp
 Nguyên lý làm việc của máy biến áp
 Mạch từ và tổ nối dây của máy biến áp
 Máy biến áp làm việc không tải và có tải
 Máy biến áp thực và máy biến áp lý tưởng
 Các phương trình và mạch thay thế
 Xác định các thông số của máy biến áp
 Đồ thị véc tơ


§1. KHÁI NIỆM CHUNG
1. Vai trò và công dụng của máy biến áp
MBA tăng áp
ĐZ tải điện

∼
N

MBA hạ áp

6/22kV

22/0.4kV

Sơ đồ cung cấp điện đơn giản

• Công suất truyền tải trên đường dây:
P = UIcosϕ
• Tổn hao trên đường dây:

2
P
∆P = R d 2 cos 2ϕ
U

Phụ tải


• Như vậy khi tăng điện áp truyền tải, tổn hao trên
đường dây giảm xuống.
2. Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh,
làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng
để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp
này thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp
khác nhưng cùng tần số.


§2. CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP


MBA 63000kVA/110kV – TBĐ – ĐA - HN


MBA TRONG TRẠM BIẾN ÁP


CẤU TẠO BÊN TRONG CỦA MBA
Các bộ phận chính
• 1. Móc cẩu
• 2. Sứ cao áp

• 3. Sứ hạ áp
• 7. Ống phòng nổ
• 8. Rơle hơi
• 9. Bình dãn dầu
• 10. Ống chỉ mức dầu
• 13. Bình hút ẩm
• 21. Van
• 23. Bộ tản nhiệt






1. Lõi thép

Lớp 1

Lớp 2

Lõi thép MBA ba
pha ba trụ



MẶT CẮT NGANG CỦA TRỤ VÀ GÔNG

Mặt cắt ngang của trụ

Mặt cắt ngang của gông

2. Dây quấn
a. Dây quấn đồng tâm
• Dây quấn hình trụ
• Dây quấn hình xoắn
• Dây quấn xoắn ốc liên tục

Dây quấn hạ áp
Dây quấn cao áp


Dây quấn hình xoắn
b. Dây quấn xen kẽ

Dây quấn hình xoắn ốc liên tục





§3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA
• Ta xét máy biến áp như hình vẽ
• Giả thiết:
 Các cuộn dây
có điện trở bằng

Φ i2

i1

u1

e1

e2

ut

không
 Không có từ thông tản, không có tổn hao trong lõi
thép
 µFe = ∞, Io = 0, F = 0


• Giả sử:
Φ = Φ msinωt

Φ i2

i1
u1

e1

e2

ut

• Như vậy:
dΦ

π

e 1 = N1
= N1ωΦ m cosωt = 2E1 sin  ωt+ ÷
dt
2

dΦ
π

e 2 = N2
= N 2 ωΦ m cosωt = 2E 2 sin  ωt+ ÷
dt
2

ωN1Φ m
ωN 2 Φ m
E1 =
= 4.44fN1Φ m E 2 =
= 4.44fN 2 Φ m
2
2
E 1 N1
a=
=
E2 N2


• Giả thiết máy biến áp là lý tưởng nên điện áp rơi
trong máy bằng không:

E1 = U1
E2 = U2
E 1 U 1 N1
a=
=
=
E2 U 2 N2
• Công suất của máy biến áp:
U1I1 = U 2I 2
• Do vậy ta có:
E 1 U 1 N1 I 2
a=
=
=
=
E 2 U 2 N 2 I1
• Khi a > 1, MBA tăng áp; khi a < 1 MBA hạ điện áp


• Điện áp trên tải:
& = I& Z
U
2
2 t
• Như vậy tổng trở vào nhìn từ phía sơ cấp Zv là:
&U  N  2 U
&
2
1
1

2
Zv = & = 
= a Zt
÷
&
I1  N 2  I 2
• Mạch điện tương đương của máy biến áp lý tưởng:
I&
I&
I&
1

&
U
1

2

Zt

1

&
U
2

Zv

&
U

1

a2Zt


Ví dụ: Một MBA 2400/480V, f = 50Hz có lõi thép với l =
1.07m, S = 95cm2. Khi đưa điện áp định mức vào máy
biến áp thì H = 352Av/m và Bmax = 1.505T. Tính N1, N2
và Io khi máy biến áp làm nhiệm vụ tăng điện áp
Tỉ số biến đổi điện áp:
E1 U1 N1 2400
a=
=
=
=
=5
E2 U 2 N2
480
Từ thông trong lõi thép:
−4

Φ m = Bmax × S = 1.505 × 95 × 10 = 0.0143Wb
Số vòng dây của cuộn CA:


U1
2400
N1 =
=
= 756vòng

4.44fΦ m 4.44 × 50 × 0.0143
Số vòng dây của cuộn HA:
N1 756
N2 =
=
= 151 vòng
a
5
Dòng điện từ hóa Io:
H × l 352 × 1.07
Io =
=
= 2.3A
N2
151