Chương 4: Máy biến áp 3 pha

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>4.1.1 Các dạng mạch từ </b>

0
U

U

UA  B  C 



0








<i>_A</i> <i>_B</i> <i>_C</i>



<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

<b>4.1 MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>4.1.1 Các dạng mạch từ </b>

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>4.1.1 Các dạng mạch từ </b>





_ob

oc

oa I 1.2 1.5 I

I   

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Xét một máy biến áp khi hoạt động không tải, dòng điện bậc ba trong các
pha:
t
3
sin
I

i_o₃_A  _o₃_m 

t
3
sin
I
3
2
t
3
sin
I

i_o₃_B _o₃_m   _o₃ 





_ _ 

t
3
sin
I
3
4
t
3
sin
I

i_o₃_C _o₃_m _  _o₃ 




_ _ 


<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<i><b>- Trường hợp máy biến áp nối Y/Y </b></i>

- Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần
dòng điện bậc 3 khơng tồn tại, do đó dịng
điện từ hóa i₀ có dạng hình sin và từ thơng
sinh ra nó có dạng vạt đầu Hình 4.4a tuần
hồn.

<i>Hình 4.4: Đường biểu diễn từ </i>
<i>thơng F (a) và sức điện động </i>
<i>(b) của cỗ máy biến áp ba pha </i>

<i>nối Y/Y</i>

- Như vậy có thể xem từ thơng tổng  gồm
sóng cơ bản ₁ và các sóng điều hịa bậc cao
₃, ₅...

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

- Đối với tổ máy biến áp ba pha là riêng biệt, nên từ thông ₃ của cả ba
pha cùng chiều ở mọi thời điểm, do đó sẽ dễ dàng khép kín mạch trong
từng lõi thép như từ thơng ₁ (Hình 4.5).

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

- Do từ trở của lõi thép rất bé, nên ₃ có trị số khá lớn, có thể đạt tới 20%
₁. Kết quả trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp, ngoài sức điện động e1 do từ
thơng ₁ tạo ra, cịn có các sức điện động bậc ba e₃ khá lớn do từ thơng ₃
sinh ra.

- Do đó sức điện động tổng trong pha e = e₁ + e₃ sẽ có dạng nhọn đầu Hình
4.4b, nghĩa là biên độ của sức điện động pha tăng lên rõ rệt.

- Sự tăng vọt này hoàn toàn bất lợi, và có thể gây nguy hiểm như chọc
thủng cách điện của dây quấn, làm hư hỏng thiết bị cách điện đo lường và
nếu trung tính nối đất, dòng điện bậc 3 sẽ gây ảnh hưởng đến đường dây
thông tin nữa.

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

- Do các lý do trên, người ta ta không dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ máy biến
áp ba pha. Tương tự như vậy cho máy biến áp ba pha 5 trụ.

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

- Đối với máy biến áp ba pha ba trụ, từ thông ₃ bằng nhau và cùng chiều
trong ba trụ thép tại mọi thời điểm, nên không thể khép mạch từ trụ này
sang trụ khác được, mà chỉ có thể khép mạch qua khơng khí hoặc dầu làm
mát, có từ trở lớn.

- Do vậy ₃ không lớn lắm và có thể xem như ảnh hưởng khơng đáng kể

đến dạng sóng cơ bản, nên từ thơng trong mạch từ là hình sin, nghĩa là sức
điện động pha cũng là hình sin.

- Tuy nhiên, từ thơng bậc 3 sẽ gây nên những tổn hao phụ làm hiệu suất
<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

- Do đó, phương pháp đấu Y/Y đối với máy biến áp ba pha ba trụ cũng chỉ
áp dụng cho các máy biến áp với dung lượng hạn chế từ 5600 kVA trở
xuống.

<i><b>- Trường hợp máy biến áp ba pha đấu D/Y </b></i>

- Dây quấn sơ cấp nối , nên dòng điện i₀₃ sẽ khép kín trong tam giác đó,
như vậy dịng điện từ hóa vì có thành phần bậc 3 nên sẽ có dạng nhọn đầu,
do đó từ thông tổng và các sức điện động của dây quấn sơ cấp, thứ cấp đều
có dạng hình sin. Do đó sẽ khơng có các hiện tượng bất lợi xảy ra.

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

<i><b>- Trường hợp máy biến áp ba pha đấu Y/D </b></i>

- Dây quấn sơ cấp nối Y, dòng điện từ hóa trong dây quấn sơ cấp khơng có
thành phần bậc 3, như vậy từ thơng sẽ có dạng vạt đầu, nghĩa là có thành
phần điều hịa bậc 3 của từ thông _3Y.

- Từ thông _3Y sẽ cảm ứng trong dây quấn thứ cấp sức điện động bậc 3 là

e₂₃ chậm pha so với I_3Y góc 900_.

- Sức điện động e₂₃ tạo ra dòng điện thứ cấp i₂₃ chạy trong mạch thứ cấp
nối .

- Vì điện kháng của dây thường lớn, nên có thể xem i₂₃ chậm sau e₂₃ góc 900

(Hình 4.5b).

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<i>Hình 4.5: Sơ đồ nối dây của máy biến áp ba pha khi nối Y/</i>

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<b>4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép </b>

- Dịng điện i₂₃ sẽ sinh ra từ thông thứ cấp _3 (gần như trùng pha với i₂₃)
gần như ngược pha với _3Y.

- Do đó từ thông tổng bậc 3 trong lõi thép ₃ = _3Y+_3 gần như triệt tiêu.
- Do đó ảnh hưởng của sóng bậc 3 trong mạch từ khơng đáng kể và sức điện
động pha gần như hình sin.

- Tóm lại khi máy biến áp ba pha vận hành không tải, các cách nối dây /Y
hay Y/ đều tránh được tác hại của từ thông và sức điện động điều hòa bậc
3.

<b>CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

- Các đầu tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu và
đầu kia gọi là đầu cuối.

- Đối với máy biến áp một pha, dây quấn một pha có thể tùy ý chọn đầu
đầu hay đầu cuối. Vì độ lệch pha giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp chỉ có
hai giá trị 00_{và 180}0_.

- Đối với máy biến áp ba pha, dây quấn phải ký hiệu đầu đầu và đầu cuối
một cách rõ ràng và thống nhất. Bởi vì nếu một pha dây quấn ký hiệu
ngược thì điện áp dây lấy ra sẽ mất đối xứng.

- Do đó nếu pha A, đã chọn đầu đầu và đầu cuối quấn theo chiều kim đồng
hồ, thì dây quấn pha B và pha C cũng phải được chọn như vậy.

<b>4.2 TỔ NỐI DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP </b>

<b>4.2.1 Cách ký hiệu đầu dây </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Ngoài ra để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu, thường người ta
qui ước ký hiệu các đầu tận cùng của máy biến áp như sau:

Đầu tận cùng Dây quấn cao áp

(sơ cấp) Dây quấn hạ áp(thứ cấp)

Đầu đầu A, B, C a, b, c

Đầu cuối X, Y, Z x, y, z

Đầu trung tính 0 0

<b>4.2.1 Cách ký hiệu đầu dây </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i>Qui ước đầu đầu và đầu cuối của máy </i>
<i>biến áp ba pha</i>

<b>4.2.1 Cách ký hiệu đầu dây </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>4.2.2 Các kiểu đấu dây </b>

<i>Dây quấn ba pha đấu hình sao</i> <i>Dây quấn ba pha đấu hình tam </i>
<i>giác</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<i>Dây quấn ba pha đấu hình ZIC - ZAC</i>

<b>4.2.2 Các kiểu đấu dây </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>4.2.3 Tổ nối dây của máy biến áp </b>

- Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây
sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp.

- Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây quấn sơ cấp và dây
quấn thứ cấp của máy biến áp.

- Góc lệch pha này phụ thuộc các yếu tố sau:
1 - Chiều quấn của cuộn dây.

2 - Ký hiệu đầu dây.
3 - Cách nối dây quấn.

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

- Trong máy biến áp một pha, góc lệch giữa sức điện động của dây quấn sơ
cấp và dây quấn thứ cấp là 00 hoặc 1800.

- Trong máy biến áp ba pha, góc lệch pha này sẽ là bội số của 300.

<i>- Người ta qui ước: kim phút tượng </i>

<i>trưng cho sức điện động dây của </i>
<i>dây quấn sơ cấp, được đặt ở vị trí </i>
<i>chỉ số 12 trên đồng hồ, kim giờ biểu </i>
<i>thị cho sức điện động dây của dây </i>
<i>quấn thứ cấp. </i>

- Do đó "giờ" chỉ thị trên đồng hồ sẽ là số
ký hiệu qui định của tổ nối dây.

<b>4.2.3 Tổ nối dây của máy biến áp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

- Sau đây cho một số tổ nối dây tiêu biểu Y/Y và Y/ của máy biến áp ba
pha

<b>4.2.3 Tổ nối dây của máy biến áp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<b>4.2.3 Tổ nối dây của máy biến áp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

- Trong hệ thống điện, để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật như
giảm thiểu được tổn hao khi vận hành, tăng độ tin cậy của lưới điện truyền
tải công suất liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố về máy biến áp, thường
người ta ghép nhiều máy biến áp làm việc song song.

- Các máy biến áp làm việc song song trong điều kiện tốt nhất nếu điện áp
thứ cấp bằng nhau về trị số và trùng pha về góc pha, và tải được phân phối
theo tỷ lệ công suất máy giống nhau. Muốn như vậy, các máy biến áp phải
đáp ứng các điều kiện sau:

1 - Cùng tổ nối dây

2 - Cùng hệ số biến đổi điện áp K

3 - Điện áp ngắn mạch Un bằng nhau

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

23

<b>4.3.1 Điều kiện cùng tổ nối dây </b>

2
n
1
n
cb
Z
Z
E
I




- Dòng điện cân bằng này, có trị số lớn hơn nhiều lần dịng điện định mức,

sẽ làm cháy cuộn dây máy biến áp.

Do đó, máy biến áp làm việc song song phải có cùng tổ nối dây.

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

 1 2 2

2 U

U

U    


<b>4.3.2 Điều kiện tỉ số biến áp bằng nhau </b>

2
1 <i>n</i>
<i>n</i>
<i>cb</i>
<i>Z</i>
<i>Z</i>
<i>U</i>
<i>I</i>




<i>Sự phân bố tải của hai máy </i>
<i>biến áp song song có tỷ số </i>

<i>biến đổi khác nhau.</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

25

<b>4.3.3 Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch Un bằng nhau </b>





 ₂
1

i n(i)
)
i
(
dm
)
1
(
n
)
1
(
dm
)
1
(

)
1
(
U
S
U
S
S
S
   
 
   
 






 ₂
i
dm
2
n
2
dm
2
2
U
S
U
S

S
S

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

<i><b>Bài tập 1: Cho ba máy biến áp làm việc song song với các số liệu:</b></i>

- Máy 1: S_đm1 = 1000KVA; U_1đm = 35KV; U_2đm = 6,3KV; U_n% = 6,25; tổ
nối dây Y/-11.

- Máy 2: S_đm1 = 1800KVA; U_1đm = 35KV; U_2đm = 6,3KV; U_n% = 6,6; tổ nối
dây Y/-11.

- Máy 3: S_đm1 = 2400KVA; U_1đm = 35KV; U_2đm = 6,3KV; U_n% = 7; tổ nối
dây Y/-11.

<i>Hãy tính:</i>

1/. Tải của mỗi máy biến áp khi tải chung là 4500KVA.

2/. Tải lớn nhất có thể cung cấp cho hộ dùng điện với điều kiện không một
máy biến áp nào quá tải.

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<i>Máy tự biến áp. a) giảm áp, b) tăng áp</i>

<b>4.4.1 Máy tự biến áp </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<i><b>Bài tập 2: Máy biến áp 1 pha 220/110V, 2200VA, người ta đấu lại thành </b></i>

<b>máy biến áp tự ngẫu 330/220V. </b>
1/. Nêu cách đấu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến điện áp </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

- Sai số do tỷ số biến đổi được xác định là:
100
U
U
N
N
U
k
1
1
2
1
2
V 




- Sai số do góc lệch pha
_V, giữa vectơ điện áp
vào U₁ và vectơ điện áp

ra U₂. <i>_{Góc lệch pha giữa vectơ và vectơ}</i>

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến điện áp </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

Cấp chính xác 1: '
V

V 0,5%, 20

k     


Cấp chính xác 2: kV  1,0%, V  40'

Cấp chính xác 3: k_V  3,0%, _V  không giới hạn

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến điện áp </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến dòng điện</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>



' '



2
1

1
2
2

'

2 <i>I</i> <i>Z</i> / <i>Z</i> <i>Z</i> <i>Z</i>

<i>N</i>
<i>N</i>
<i>I</i>

<i>I</i>      <i>_m</i> <i>_m</i>  

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến dịng điện</b></i>

<i>Góc lệch pha giữa I₁ và I’₂</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

Cấp chính xác 0,5: ki  0,5%, i  40'
Cấp chính xác 1,0: '

i

i 1,0%, 80

k   



Cấp chính xác 3: k_i 3,0%, _i  khơng giới hạn
Cấp chính xác 10: ki 10%, i = khơng giới hạn

Cấp chính xác 0,2: ki  0,2%, i 10'

<b>4.4.2 Máy biến áp đo lường</b>

<i><b>- Máy biến dòng điện</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

<b>4.4.3 Ổn áp</b>

<b>4.4.4 Variac</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

<b>4.4.5 Máy hàn</b>

Hình 5.22

</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

<b>4.5 CÁC CƠNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TRONG THỰC TẾ</b>

- Công suất MBA 1 pha: 10kVA; 15kVA; 25kVA; 37,5kVA; 50kVA;

75kVA; 100kVA

- Công suất MBA 3 pha: 160kVA; 180kVA; 250kVA; 320kVA;
400kVA; 560kVA; 630kVA; 800kVA; 1000kVA; 1250kVA;
1600kVA; 2000kVA

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

<i><b>Bài tập 3: Một máy biến áp 3 pha Y/Y-12 có thơng số định mức: S</b></i>_đm

= 180kVA; U₁/U₂ = 6/0,4kV; 50Hz; P_n= 4kW; P₀ = 1kW; U_n% =
5,5%; I₀% = 6. Giả sử r₁ = r’₂ và x₁ = x’₂.

1/. Hãy vẽ mạch điện thay thế của máy biến áp và tính các thành
phần của điện áp ngắn mạch.

2/. Điện áp thứ cấp U₂ khi máy cung cấp 180kVA cho tải có cos =
0,8, dịng điện sớm pha.

</div>

<!--links-->