Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 2: Máy biến áp (Phần B: Máy biến áp ba pha)

BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA I. Khái niệm. Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này (U1)sang cấp điện áp khác (U2)với tần số không đổi (f). Gồm ba MBA một pha Máy biến áp ba pha có mạch từ riêng hoặc mạch từ chung BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA II. Cấu tạo MBA 3 pha. Máy biến áp gồm hai phần chính: Lõi thép và dây quấn Có các phần khác như vỏ máy, cách điện, sứ đỡ, các thiết bị làm mát, thùng giãn dầu, . . . Lõi thép của máy biến áp 3 pha(Transformer Core) các lá thép mỏng ghép lại, về hình dáng có hai loại: loại trụ (core type) và loại bọc (shell type) Dây quấn: dùng dây đồng tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ nhật - Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding) - Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding) BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA III. Nguyên lý hoạt động. u1, N1  dt dNe 11   dt dNe 22   (  = msinωt) e1, e2 : sức điện động cảm ứng pha sơ cấp và thứ cấpi1  Tỉ số biến áp: 2 1 2 1 N N E E k p p  2 1 1 2 2 1 N N I I U U k p p p p  Tùy theo cách đấu MBA ba pha, quy đổi U1đm, U2đm về giá trị pha và tính tỉ số biến áp. BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA đm2 đm1 p2 p1 U U U U k  BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA đm2 đm1 đm2 đm1 p2 p1 U U3 3/U U U U k  BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA đm2 đm1 đm2 đm1 p2 p1 U3 U U 3/U U U k  BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA đm2 đm1 đm2 đm1 p2 p1 U U 3/U 3/U U U k  BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA Các đại lượng trên nhãn máy ( định mức ) - Điện áp định mức sơ cấp: U1đm (V, KV) giá trị dây - Điện áp định mức thứ cấp: U2đm (V, KV) khi MBA không tải - Dòng điện định mức sơ cấp: I1đm (A, KA) - Điện áp định mức thứ cấp: I2đm (A, KA) Khi MBA đầy tải Hiệu suất MBA cao Tần số định mức: fđm(Hz) Hiệu suất % - Công suất định mức : công suất biểu kiến phía thứ cấp của máy biến áp : Sđm (VA, KVA), Sđm = S2 = U2đm. I2đm3 Sđm = S1 = U1đm. I1đm3 BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA IV. Sơ đồ tương đương MBA ba pha. MBA ba pha có sơ đồ tương đương trên một pha r1 jx1 r’2 jx’2 rm jxm ztảiU1p U’2p I1p I’2p E1p E’2p Lưu ý: Cần quy đổi các giá trị của MBA ba pha về một pha để tính toán các thông số V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 1. Thí nghiệm không tải MBA 3 pha ( Uo = U1đm ). ro jxo Uop Iop, Po Qua thí nghiệm có: Iop , Po ( 3 pha) , Uop op op o I U z  2 p0 0 0 I3 Pr  2 0 2 00 rZx  Hệ số công suất MBA không tải: r1  r’2 << rm x1  x’2 << xm ro = rm xo = xm 0 0 0 z rcos  0o 0 p0op 0 I.U3 P I.U3 P     tổn thất MBA không tải = tổn hao mạch từ Po = PFe V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 2. Thí nghiệm ngắn mạch MBA 3 pha ( In = I1đm ). Qua thí nghiệm có: In , Pn , Un np np n I U z  2 np n n I3 Pr  2 n 2 nn rZx  Hệ số công suất MBA ngắn mạch n n n z rcos  nn n npnp n I.U3 P I.U3 P     Unp Inp ,Pn rn jxn r1 = r’2 = rn/ 2 x1 = x’2 = xn/ 2 r2 = r’2/ k2 x2 = x’2/ k2 tổn thất MBA ngắn mạch = tổn hao dây quấn Pn= PCu V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp 222 UUU đm  U2 : điện áp thứ cấp khi có tải. Độ biến thiên điện áp thứ cấp: Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm: 100100 1 11 2 22      đm đm đm đm U UU U UU%U )sin%Ucos%U(%U nxnr 22  Điện áp ngắn mạch Un (V) Điện áp ngắn mạch phần trăm Un (%) 100 1  đm n n U )V(U(%)U Điện áp ngắn mạch thành phần điện trở Unr (%), điện kháng Unr (%) nnpnxp nnpnrp x.I)V(U r.I)V(U   100100 100100 1 1 1 1 x U x.I x U )V(U(%)U x U r.I x U )V(U(%)U p nnp đm nx nx p nnp đm nr nr   nnnx nnnr sin.UU cos.UU   V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp 2Cos : hệ số công suất của tải + Nếu tải trở : + Nếu tải cảm : + Nếu tải dung : I trễ pha so với U, trễ2Cos I sớm pha so với U, sớm2Cos Sụt áp Tăng áp 2Cos = 1, 2sin = 0, 2Cos > 0, 2sin > 0, 2Cos > 0, 2sin < 0, là hệ số tải  đmI I 1 1 đmI I 2 2 2Cos : hệ số công suất của tải V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 4. Tổn hao và hiệu suất của máy biến áp + Tổn hao MBA bao gồm : 100 P P% 1 2  Tổn hao dây quấn PCu: tổn hao đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn= PCu Tổn hao mạch từ PFe: tổn hao đo được trong thí nghiệm không tải Po= PFe Tổng tổn hao MBA : P = P o + Pn 2 Công suất tác dụng phần sơ cấp và thứ cấp của MBA : P1, P2 P1 = P2 + P + Hiệu suất MBA : 1002 02 2 x PPcosS cosS nđm đm    VI. Tổ nối dây MBA ba pha. Tổ nối dây của máy biến áp biểu thị góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp. - Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp. C Cuộn dây sơ cấp: Đầu đầu :A, B, C Đầu cuối : X, Y, Z Trung tính : O hoặc N TND phụ thuộc vào các yếu tố: - Chiều quấn dây. - Cách ký hiệu các đầu dây. Cuộn dây thứ cấp: Đầu đầu :a, b, c Đầu cuối : x, y, z Trung tính : o hoặc n Xác định tổ nối dây: Kiểu đấu dây bên sơ cấp  vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn sơ cấp. Sức điện động dây sơ cấp được biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số 12 . ( chọn biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số 12) ABE  Kiểu đấu dây bên thứ cấp và tương ứng với từng cuộn dây sơ cấp  vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn thứ cấp ( đi theo từng pha, từ trên xuống). ( chọn biểu thị bằng kim giờ của đồng hồ tính thời gian)abE  Từ đó suy ra số giờ của tổ đấu dây  xác định tổ đấu dây Xác định tổ nối dây: - Xác định tổ đấu dây khi biết góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp, bằng cách lấy góc/300 - Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha Y/  có góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp là 3300. Xác định tổ dấu dây của máy biến áp này? - Xác định góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp khi biết tổ đấu dây, bằng cách lấy giờ x 300 - Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha có tổ dấu dây Y/ -1. Xác định góc giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp của máy biến áp này? VII. MBA ba pha làm việc song song. Điều kiện để các MBA ba pha làm việc song song: - Cùng tổ nối dây máy biến áp ba pha. - Cùng tỷ số biến áp (k). - Cùng giá trị điện áp ngắn mạch phần trăm (un%).