Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện): Chương 7 - PGS.TS. Dương Hồng Quảng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.02 MB, 40 trang )

Bài giảng Vật lý công nghệ 1

Phần II. MÁY ĐIỆN
PGS. TS Nguyễn Hồng Quảng

Trung tâm Thực hành thí nghiệm

28/04/2016

1

Chương 7. MÁY BIẾN ÁP
1.

Khái niệm máy biến áp (MBA)

2.

Công dụng của MBA

3.

Cấu tạo máy biến áp

4.

Nguyên lý hoạt động của MBA

5.

Sơ đồ thay thế MBA trong mạch điện

6.

Các chế độ hoạt động của MBA

7.

Hiệu suất máy biên áp

1.Khái niệm máy biến áp (MBA)
Khái niệm MBA
Máy biến áp là thiết bị điện từ TĨNH dùng để
biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều mà
không làm thay đổi tần số của nó.
Ký hiệu:

 Vì sao cần biến đổi điện áp?

2. Công dụng máy biến áp
 Vì sao cần biến đổi điện áp?
Sản xuất

Truyền tải
Phân phối
Tiêu thụ

2. Công dụng máy biến áp

Trạm biến áp phân phối điển hình

2. Công dụng máy biến áp

Trống biến áp (transformer drum)
37.5KVA

Máy biến áp 3 pha 750V/220V
(thường dùng cho các công sở)

2. Công dụng máy biến áp

Biến áp gia đình, dùng để ổn
định điện áp ra 110V/220V

Máy biến áp cỡ nhỏ

2. Công dụng máy biến áp
 Vì sao cần biến đổi điện áp?




Tăng điện áp khi nào?


Hoà điện vào lưới điện quốc gia



Trước khi truyền điện đi xa



Cần giảm dòng điện để đưa vào máy đo

Giảm điện áp khi nào?


Đưa điện từ lưới điện vào mạng phân phối



Phù hợp điện áp định mức của thiết bị điện



Cần tăng dòng điện (máy hàn, vôn kế)

3. Nguyên tắc cấu tạo của MBA

Hình ảnh bên trong một MBA 3 pha
…và hình ảnh cắt dọc các bộ
phận chính của nó

3. Nguyên tắc cấu tạo của MBA




Lõi thép (dẫn từ):
Gồm các lá thép KTĐ mỏng (0.5mm) sơn
cách điện, ghép sát với nhau.


Phần khung: Nơi luồn các cuộn dây
điện



Phần gông: khép kín mạch từ

Các cuộn dây (dẫn điện):
Làm từ vật liệu dẫn điện tốt (Cu hoặc Al)
được sơn cách điện, quấn sát nhau, từ
trong ra ngoài


Thường gồm 2 cuộn: Sơ cấp (nối với
nguồn) và thứ cấp (nối với tải) có số
vòng khác nhau.

3. Nguyên tắc cấu tạo của MBA
Làm từ các lá thép Kỹ thuật điện mỏng, sơn cách điện ghép sát nhau

Lõi thép hình chữ E

Lõi thép hình chữ V

Xem sản xuất lõi thép máy biến áp

3. Nguyên tắc cấu tạo của MBA

Dây quấn 1 pha
Được làm từ dây dẫn điện tốt
(Cu) được bọc sơn cách điện
Dây quấn 3 pha

3. Nguyên tắc cấu tạo của MBA

Máy quấn dây biến áp

4. Nguyên lý hoạt động của MBA

Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
(cụ thể là hiện tượng hỗ cảm giữa cuộn dây)

4. Nguyên lý hoạt động của MBA

# Sư biến đổi từ thông trong mạch tạo ra suất điện động tự
cảm trong cuộn sơ cấp.
   0 sin t    0 sin 2ft 
d
e  N
 2f .N  cos 2ft 
1
1 dt
1 0


e  2f .N  sin  2ft  
1
1 0 
2



e  E 2 sin  2ft  
1
1
2


2
E1 
N1 f 0  4,44 N1 f 0
2

4. Nguyên lý hoạt động của MBA
Tương tư, sư biến đổi từ thông trong cuộn thứ cấp cũng
sinh ra suất điện động hỗ cảm trong cuộn thứ cấp.
d
e2   N 2
 2f .N 2  0 cos 2ft 
dt


e2  2f .N 2  0 sin  2ft  
2



e2  E2 2 sin  2ft  
2

2
E2 
N 2 f 0  4,44 N 2 f 0
2

4. Nguyên lý hoạt động của MBA
Như vậy:

Bằng cách thay đổi số vòng dây của cuộn dây sơ
cấp và thứ cấp, chúng ta có thể biến đổi điện áp ở
đầu ra so với điện áp đầu vào:
Nếu N2 = 10 N1 thì U2 = 10 U1

Nếu N1=10 N2 thì U1 = 10 U2

E1 N1

E2 N 2

và

U1 E1  I1Z1 E1 N1



U 2 E2  I 2 Z 2 E2 N 2

5. Sơ đồ thay thế máy biến áp
Vì sao cần sơ đồ thay thế ?

# Trong mạch điện có máy biến áp, mạch điện sơ cấp và
thứ cấp không kết nối  Không thể giải mạch điện
# Sơ đồ thay thế chính là mô hình hóa mạch điện MBA
Căn cứ lập sơ đồ thay thế: tương đương năng lượng
# Cân bằng điện áp sơ cấp
# Cân bằng điện áp thứ cấp
# Cân bằng sức từ động

5. Sơ đồ thay thế máy biến áp
5.1 Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp:
Sơ đồ mạch điện sơ cấp

Hay:

5. Sơ đồ thay thế máy biến áp
5.2 Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp:
Định luật KS về thế

Sơ đồ mạch điện thứ cấp

Hay:

5. Sơ đồ thay thế máy biến áp
5.3 Phương trình sức từ động

Điện áp rơi

Hay:

thường bé nên có thể coi

5. Sơ đồ thay thế máy biến áp
Hệ phương trình cân bằng

Sơ đồ rút gọn, với

Sơ đồ đầy đủ:

6. Chế độ làm việc của máy biến áp
Máy biến áp có thể làm việc ở 3 chế độ :
6.1 Chế độ không tải (dòng lối ra I2 = 0)
6.2 Chế độ ngắn mạch (tải lối ra Zt = 0)
6.3 Chế độ có tải (thay đổi độ lớn và tính chất)

 Mỗi chế độ có đặc điểm và phạm vi ứng dụng.
Sau đây ta sẽ xem xét từng chế độ làm việc !

6. Chế độ làm việc của máy biến áp
6.1 Chế độ không tải :
 Đầu

 Sơ

ra tải để hở (I2=0)

đồ thay thế :

Dòng điện sơ cấp không tải :

trong đó R1 là điện trở sơ cấp, Rth là điện trở nhánh từ hoá,
X1 là cảm kháng cuộn sơ cấp và Xth là cảm kháng nhánh từ hoá.

6. Chế độ làm việc của máy biến áp
 Chế

độ không tải:

Bài giảng Vật lý công nghệ 1 (Phần 2: Máy điện): Chương 7 - PGS.TS. Dương Hồng Quảng

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về