Chapter 4 mo hinh MBA va MF 181

Chapter 4
MÔ HÌNH MÁY BIẾN ÁP VÀ MÁY PHÁT

4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây
4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây
4.3 Mô hình MBA tự ngẫu
4.4 Mô hình máy phát


4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây

2

Thông số MBA

1.

Sđm: CS định mức. CS liên tục truyền qua MBA trong
thời hạn phục vụ ứng với các đk định mức.

2.

Uđm: điện áp định mức của các cấp

3.

UN%:điện áp ngắn mạch

4.

I0%: dòng điện không tải

5.

ΔPN: tổn hao ngắn mạch

6.

ΔP0: tổn hao không tải

7.

k:

U dm

k

∆P0
Sdm
∆PN

UN %

tỷ số MBA

•
•

Điện trở ?
Điện kháng ?

I0 %


4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây

3

Sơ đồ thay thế MBA
I1

x1

r1

x2

r2
Im

I2

(dòng điện từ hóa)

Tổn thất CS nhánh từ hóa gần
như ko phụ thuộc vào phụ tải.

U1

I1

rm

rB

xm

xB

U2

I2
S1

U1

rm

xm

U2

rB

xB

S2
U2

U1

∆PFe + j ∆QFe


U1đm

4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây

4

Thí nghiệm không tải

•
•

2
U dm
rm =
∆P0

Cuộn dây thứ cấp để hở mạch

2
100U dm
xm =
I 0 % S dm

Đặt điện áp định mức vào cuộn sơ cấp

A

I0

W

V

Dòng không tải nhỏ : 0.5%-10% Iđm

V

U20

U1đm

rB

xB

xm
U20


4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây

5

Thí nghiệm ngắn mạch

•

Cuộn dây thứ cấp được nối tắt

•

Đặt điện áp UN vào cuộn sơ cấp sao cho dòng điện trên 2 cuộn dây

2
∆PNU dm
rB =
Sd2m

đạt giá trị định mức.

A

S dm rB
U N′ % = 2 100
U dm

W

UN

V

rB

rm
UN

U N′′ % =
xB

[ U N %] − [ U N′ %]

2
U N′′ % U dm
xB =
100 S dm

xm

UN = 5%-20% Uđm

2

2


4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây
BT4.1 : Cho 1 MBA có các thông số sau:
Uđm(C) = 115 kV, Uđm(H) =11 kV
Sđm = 10 MVA, ∆PN = 60 kW, ∆PFe = 14 kW
UN% = 10,5%, I0% = 0,7%
Xác định các tham số của sơ đồ thay thế MBA quy về phía cao áp

ĐS: rB = 7,94 Ω
xB = 138,63 Ω
= 139 Ω (xem xB >> rB)
6

rm = 0,94 x 10 Ω
6
xm = 0,19 x 10 Ω

6


4.1 Mô hình MBA 2 cuộn dây

7

Mạch tương đương:

I1
U1

R, X

I2
U2


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

8

Ký hiệu

Cấu tạo

Chiều truyền công suất

UC

S C ↔ SH + ST

SC

UT

ST ↔ SH + S C

UC
UH

ST

SH
UT

UH

S H ↔ SC + ST


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

9

100/100/100

100/100/100
SSđm của
MBA là công suất của
đm của MBA là công suất của
cuộn
cuộn có
có công
công suất
suất lớn
lớn nhất
nhất (và
(và

100/100/66.7
100/100/66.7

cũng
cũng làlà công
công suất
suất mạch
mạch từ),
từ), các
các
cuộn
hoặc
cuộncòn
cònlại
lạicó
cóthể
thểbằng

bằngSSđm
đm hoặc

100/66.7/66.7
100/66.7/66.7

bằng
bằng2/3
2/3SSđm
đm


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

10

Sơ đồ tương đương:

RC , X C

RT , X T
RH , X H


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

11

Ngắn mạch cuộn trung, đặt áp vào cuộn cao

UT

UC
UH



UN.CT%, điện áp ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn trung,



ΔPN.CT: tổn hao ngắn mạch giữa cuộn cao và cuộn trung
UN.CT%, UN.CH%, UN.TH%

ΔPN.CT, ΔPN.CH, ΔPN.TH


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

12

* Khi MBA có tỷ lệ công suất 100/100/100%
Ta có

U N .CT % ≈ U X .CT % = U X .C % + U X .T %
U N .CH % ≈ U X .CH % = U X .C % + U X . H %
U N .TH % ≈ U X .TH % = U X .T % + U X . H %
U X .C % = 0.5 [ U N .CT % + U N .CH % − U N .TH % ]
U X .T % = 0.5 [ U N .CT % + U N .TH % − U N .CH % ]

U X .H % = 0.5 [ U N .CH % + U N .TH % − U N .CT % ]


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

13

Điện kháng của các cuộn dây

2
dm

U X .C % U
XC =
100 Sdm
2
dm

U X .T % U
XT =
100 Sdm

2
dm

U X .H % U
XH =
100 S dm

4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây
Ta có

∆PN .CT = ∆PN .C + ∆PN .T
∆PN .CH = ∆PN .C + ∆PN .H
∆PN .TH = ∆PN .T + ∆PN .H
∆PN .C = 0.5 [ ∆PN .CT + ∆PN .CH − ∆PN .TH ]
∆PN .T = 0.5 [ ∆PN .CT + ∆PN .TH − ∆PN .CH ]

∆PN . H = 0.5 [ ∆PN .CH + ∆PN .TH − ∆PN .CT ]

14


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây

15

Điện trở của các cuộn dây

2
∆PN .CU dm
RC =
2
Sdm

∆PN .T U
RT =
2
Sdm

2
dm

∆PN . H U
RH =
2
Sdm

2
dm


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây
* Khi MBA có tỷ lệ công suất 100/100/66.7%

U
% U
%

U X .C % = 0.5 U N .CT % + N .CH − N .TH 
0.67
0.67 

U N .TH % U N .CH % 

U X .T % = 0.5 U N .CT % +
−
0.67
0.67 


% U
%
U

U X . H % = 0.5  N .CH + N .TH − U N .CT % 
0.67
 0.67


∆PN .CH ∆PN .TH 

∆PN .C = 0.5  ∆PN .CT +
−
2
0.67
0.67 2 

∆PN .TH ∆PN .CH 

∆PN .T = 0.5  ∆PN .CT +
−
2
2 
0.67
0.6
7


∆P

 ∆P

∆PN . H = 0.5  N .CH2 + N .TH2 − ∆PN .CT 
0.67
 0.67


16


4.2 Mô hình MBA 3 cuộn dây
* Khi MBA có tỷ lệ công suất 100/66.7/66.7%

% U
% U
%
U
U X .C % = 0.5  N .CT + N .CH − N .TH 
0.67
0.67 
 0.67
U N .CT % U N .TH % U N .CH % 
U X .T % = 0.5 
+
−
0.67
0.67 
 0.67
% U
% U

%
U
U X .H % = 0.5  N .CH + N .TH − N .CT 
0.67
0.67 
 0.67

 ∆PN .CT ∆PN .CH ∆PN .TH 
∆PN .C = 0.5 
+
−
2
2
0.67
0.67 2 
 0.67
 ∆PN .CT ∆PN .TH ∆PN .CH 
∆PN .T = 0.5 
+
−
2
2
2 
0.67
0.67
0.67


∆P
∆P 

 ∆P
∆PN . H = 0.5  N .CH2 + N .TH2 − N .CT2 
0.67
0.67 
 0.67

17


4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

18
Cầu phân áp

MBA thông thường
SB = Stừ

S = Sđiện

+
UC

UT

Z1

UC
Z2

UT

Cuộn nối tiếp
MBA tự ngẫu
Cuộn chung
SB = Stừ + Sđiện

UC
UT


4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

19

U T = U ch
U C = U ch + U n

IC

I ch = IT − I C

Wn

UC

IT

W1
W2

UT

SC = U C I C
ST = U T IT

I ch

•

CS máy biến áp

(Bỏ qua tổn hao)

U C IT
S B = SC = ST ⇒
=
UT IC


4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

•

Hệ số tính toán

(Độ lợi MBA tự ngẫu)

o

20

UT
IC
α =1−
=1−
UC
IT

Công suất cuộn nối tiếp

 UT
Sn = U n I n = ( U C − U T ) I C = U C I C 1 −
 UC
o


÷= α SB


Công suất cuộn chung (mạch từ)

Sch = U ch I ch = U T ( IT − I C )

 IC 
= U T IT  1 − ÷ = α S B
 IT 


4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

•

21

Thông thường MBA tự ngẫu ba pha đều chế tạo có cả cuộn điện áp thấp. Điện áp cao (U C) và trung (UT) liên hệ
với nhau theo nguyên tắc tự ngẫu và nối sao, cuộn hạ (UH) liện hệ với phía cao và trung theo nguyên tắc từ
giống MBA thông thường và nối tam giác (để giảm sóng hài bậc 3 hoặc cung cấp cho tải UH).

SH = α SB
UC
* Sơ đồ tương đương

UT

RC , X C

RT , X T
RH , X H

UH


4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

22

Do cuộn hạ và cuộn chung của máy biến áp tự ngẫu chỉ có công suất bằng α lần công suất định mức
nên ta có tỷ lệ CS các cuộn:
100/100/ α

4.3 Mô hình MBA tự ngẫu

U N .CH % U N .TH % 
1
U X .C % = U N .CT % +
−
2
α
α 
U N .TH % U N .CH % 
1
U X .T % = U N .CT % +
−
2
α
α 
1 U N .CH % U N .TH %

U X .H % = 
+
− U N .CT % 
2 α
α


1
∆PN .CH ∆PN .TH 
∆PN .C =  ∆PN .CT +
−

2
2
α
α2 ÷

1
∆PN .TH ∆PN .CH 
∆PN .T =  ∆PN .CT +
−
2
2
α
α2 ÷

1  ∆PN .CH ∆PN .TH

∆PN . H = 
+
−
∆
P
N .CT ÷
2 α2
α2


23


4.4 Mô hình máy phát

Cấu tạo MP:

24


4.4 Mô hình máy phát
ĐIỆN CẢM VÀ HỖ CẢM:

25