Chương 3 Máy biến áp

Chia sẻ: Hoang Nhan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

1
408
lượt xem
191
download

Chương 3 Máy biến áp

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Lưu

Nội dung Text: Chương 3 Máy biến áp

  1. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Chöông (7LT Chöông 3: MAÙY BIEÁN AÙP (7LT + 3BT) IV.1. IV.1. Giôùi thieäu chung veà maùy bieán aùp IV.1.1. Ñònh nghóa Maùy bieán aùp laø thieát bò ñieän töø tónh laøm nhieäm vuï truyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng. Goàm cuoän daây sô caáp noái nguoàn ñieän vaø cuoän daây caûm öùng noái taûi laø cuoän thöù caáp. Kyù hieäu: IV.1.2. IV.1.2. Caùc ñaïi löôïng ñònh möùc MBA moät pha: U1ñm, U2ñm = U20, I1ñm, I2ñm, Sñm = U2ñm.I2ñm≈ U1ñm.I1ñm[VA] MBA bapha: Uñm daây, Iñm daây, Sñm = 3 U2ñm.I2ñm≈ 3 U1ñm.I1ñm[VA] IV.1.3. IV.1.3. Caáu taïo cuûa maùy bieán aùp Loõi: (0,35mm ñeán 0,5mm) Daây quaán. Voû maùy: coù theå chöùa daàu maùy bieán aùp (laøm maùt vaø caùch ñieän MBA). IV.1.4. IV.1.4. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy bieán aùp φ i1 i2 u1 w2 w1 u2 Zt dφ dφ e1 = − w 1 e 2 = −w 2 dt dt & & j ωw 1 Φ jωw 2 Φ & & E1 = − E2 = − 2 2 j ωw 1 Φ jωw 2 Φ E1 = − E2 = − 2 2 Hay E 1 = − 2πfw 1Φ E 2 = − 2πfw 2 Φ (U1 khoâng ñoåi ⇒ E1 xem nhö khoâng ñoåi ⇒ Φ khoâng ñoåi Töø thoâng Φ khoâng ñoåi caû khi khoâng taûi vaø coù taûi) E1 w 1 Tyû soá bieán aùp: k = = E2 w2 Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng toûa ra ngoøai khoâng khí ta coù: U1 ≈ E1 vaø U2 ≈ E2 E w U ⇒ k= 1 = 1 ≈ 1 E 2 w2 U 2 Chöông 3: Maùy bieán aùp 1
  2. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh IV.2. IV.2. Cheá ñoä khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp IV.2.1. Phöông trình ñieän aùp & & U1 = −E1 & & Φ I1 & =0 I2 & Φ w2 w1 & & && U1 E 1 E2 U2 & & E2 = U2 & E1 & ωw 1 Φ Φ chaäm pha hôn U1 moät goùc 900. & & U 1 ≈ −E 1 = j 2 & ωw 2 Φ Φ sôùm pha hôn U1 moät goùc 900. & & U2 ≈ E2 = − j 2 & U1 IV.2.2. IV.2.2. Doøng ñieän khoâng taûi Do toån hao trong loõi theùp, & 0 sôùm pha hôn töø thoâng Φ 0 goùc α goïi & I & laø goùc toån hao töø treã. I0 I0x laø thaønh phaàn phaûn khaùng hay töø hoùa duøng ñeå töø hoùa loõi theùp. & I0r α & I0r laø thaønh phaàn taùc duïng do toån hao trong loõi theùp. Φ & I0 x Thöôøng I0r < 10% I0x ⇒ I0x ≅ I0. Doøng ñieän khoâng taûi I0 raát nhoû hôn so vôùi doøng ñieän sô caáp ñònh möùc neân coù theå boû qua doøng khoâng taûi: I0 = (0,5% ÷ 10%)I1ñm. & E1 IV.2.3. IV.2.3. Coâng suaát khoâng taûi (vì I0 nhoû) P0 = PFe + Pr1 ≈ PFe 1, 3 f  PFe = p 40 β 2   m Fe  50  50 Trong ñoù p 40 laø suaát toån hao trong theùp ôû taàn soá 50Hz vaø töø caûm 1T [w/kg] 50 töø caûm trong loõi theùp [T] β mFe khoái löôïng theùp [kg] IV.3. IV.3. Cheá ñoä taûi IV.3.1. Phöông trình caân baèng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp & I1 & Φ & I2 & & Φ σ1 Φ σ2 w1 w2 & & U1 & U2 Zt Chöông 3: Maùy bieán aùp 2
  3. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Töø thoâng chính Φ sinh ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng chính: dψ 1 dψ 2 dφ dφ e1 = − = −w 1 e2 = − = −w 2 dt dt dt dt Töø thoâng taûn: Ψσ1 = w 1 .Φ σ1 Ψσ1 = w 1 .Φ σ1 do ñieän caûm taûn sinh ra: Ψσ 1 Ψσ 2 (haèng soá, ∉ I) Lσ 1 = − Lσ 2 = − i1 i2 Töø thoâng taûn chæ moùc voøng qua rieâng leû töø cuoän daây, vaø taïo ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng : dψ dψ di di e σ1 = − σ1 = −L σ1 1 e σ 2 = − σ 2 = −L σ 2 2 dt dt dt dt i1 i2 eσ2 eσ1 u1 u2 Zt e1 e2 Chieàu ñieän aùp nhö hình veõ:  di 1  U 1 = − e 1 + L σ 1 dt + r1 i 1  U 1 = − e 1 − e σ 1 + r1 i 1  ⇒    U 2 = e 2 + e σ 2 − r2 i 2 di 2 U = e − L − r2 i 2 2 σ2 2  dt Vieát daïng soá phöùc:  U 1 = − E 1 + (r1 + jx 1 )& 1 = − E 1 + Z 1 & 1 & & & &I I & ( )  U 2 = E 2 − (r 2 + jx 2 )& 2 = E 2 + Z 2 − & 2 & & & I I  Vôùi x1 = ω Lσ1 laø ñieän khaùng taûn daây quaán sô caáp. x2 = ω Lσ2 laø ñieän khaùng taûn daây quaán thöù caáp. Z1 = r1 + jx1 laø toång trôû daây quaán sô caáp. Z2 = r2 + jx2 laø toång trôû daây quaán thöù caáp. IV.3.2. IV.3.2. Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng U1 = const E1 = const Φm = const ( E 1 = 2π .k dq .N1f .Φ m ) ≈⇒ ⇒ 1 Do töø thoâng Φm = const neân söùc töø ñoäng khoâng ñoåi (F = NI = Φ m R m ) (khoâng taûi) (coù taûi) ⇒ w 1 .& 0 = w 1 .I1 + w 2 .& 2 = const & I I  &' & & I w & I () ⇒ I 2 = & 0 +  − 2  = I 0 + − & '2 I1 = & 0 +  − 2 I I w   k    1 w E vôùi k = 1 = 1 laø tyû soá bieán aùp w2 E2 Chöông 3: Maùy bieán aùp 3
  4. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh IV.3.3. Heä phöông trình moât taû maùy bieán aùp vaø IV.3.3. giaûn ñoà vector & jx1&1 U1 I r1&1 U1 = −E 1 + (r1 + jx 1 )&1 & & I I & & − E1 U 2 = E 2 − (r2 + jx 2 )& 2 & I & & () & ' I 1 = I 0 + − I 2 & I1 − &'2 I goùc toån hao töø treã α & α I0 goùc leäch pha giöõa I2 vaø E2. θ2 & Φ θ2 & IV.4. Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp I2 & U2 − r2 & 2 U 1 = −E 1 + Z1 &1 & & &I I & − jx 2 & 2 & U 2 = E 2 − Z 2 & 2 & &I I E2 & & () &' I 1 = I 0 + − I 2 & E1 IV.4.1. IV.4.1. Quy ñoåi maùy bieán aùp Ñeå thieát laäp maïch töông ñöông caàn caùc ñieàu kieän: ñieän aùp, doøng ñieän, taàn soá, naêng löôïng. Söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp thöù caáp quy ñoåi Söù w1 Qui veà sô caáp: E’2 = E1, maø E 1 = E 2 = kE 2 ⇒ E’2 = kE2 w2 Töông töï coù : U’2 = kU2 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi Doø Ñieàu kieän naêng löôïng: E2I2 = E’2I’2 E 1 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi: I '2 = '2 I 2 = I 2 k E2 Ñieän trôû vaø ñieän khaùng thöù caáp quy ñoåi Ñieä Ñieàu kieän naêng löôïng: ⇒ r2 I 2 = r2' I '22 r2' = k 2 .r2 2 Töông töï ⇒ x 2 I 2 = x '2 I '22 x '2 = k 2 .x 2 2 Hay vaø Z '2 = k 2 .Z 2 Z 't = k 2 .Z t IV.4.2. IV.4.2. Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp  U 1 = − E 1 + Z 1 & 1 = − E 1 + (r1 + jx 1 )& 1 & & &I & I &' ( ) & & ' &' & ' &' ' ' '  U 2 = E 2 − Z 2 I 2 = E 2 − r 2 + jx 2 I 2 &' ( ) & &' I2 = I0 + − I2 x’2 r’2 r1 x1 & − & '2 I I 1 & I0 rm Z’t & & & U1 − E1 U '2 − E '2 xm Chöông 3: Maùy bieán aùp 4
  5. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh E 1 = Z m & 0 = (rm + jx m )& 0 & &I I Vôùi Zm = rm + jxm laø toång trôû hoùa ñaëc tröng cho maïch töø p laø ñieän trôû hoùa ñaëc tröng cho toån hao rm = Fe2 I0 xm laø ñieän khaùng töø hoùa ñaëc tröng cho töø thoâng chính Φ x’2 r’ 2 r1 x1 & − &' I I 1 2 & I0 & & Z’t & I0 r I0 x & U1 U '2 & ' Xm − E 2 − E1 Rm Doøng ñieän khoâng taûi I0 thöôøng raát nhoû I0 = (0,5% ÷ 10%)I1ñm. xn rn Đ1=-Đ’2 Z’t & & U1 U '2 (taàn soá cao ko qua ñöôïc) rn = r1 + r’2 Vôùi laø ñieän trôû ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. xn = x1 + x’2 laø ñieän khaùng ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. IV.5. IV.5. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa maùy bieán aùp IV.5.2. Thí nghieäm khoâng taûi x1 r1 I0 rm A W I0 P0 & & U1 U 20 U1 V U20 xm V w 1 E1 U U 1) Tyû soá bieán aùp k: ≈ 1 = 1dm k= = w 2 E 2 U 20 U 20 p0 2) Ñieän trôû khoâng taûi: r0 = r1 + rm = 2 I0 Thöôøng r0 >> r1 neân: rm ≈ r0 U 3) Toång trôû khoâng taûi: Z 0 = 1dm I0 thöôøng neân Z 0 >> Z m Zm ≈ Z0 4) Ñieän khaùng khoâng taûi: 2 Z 0 − r02 x0 = x1 + xm = Ñieän khaùng töø hoùa thöôøng laáy gaàn ñuùng: xm x0 ≈ p0 5) Heä soá coâng suaát khoâng taûi: (0,1 ÷ 0,3) cos ϕ 0 = U1dm I 0 Chöông 3: Maùy bieán aùp 5
  6. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh IV.5.2. IV.5.2. Thí nghieäm ngaén maïch I1 = I1ñm Un = ( 3% + 10% ) U1ñm A xn W rn In Pn Đn=Đ1ñm A U1=Un & V Un U n U 1dm 1) Toång trôû ngaén maïch Zn = = In I1dm Pn (coù theå ño ñöôïc, raát nhoû) 2) Ñieän trôû ngaén maïch rn = 2 I1dm 3) Ñieän trôû khaùng ngaén maïch x n = Z 2 − rn2 n rn xn Quan heä gaàn ñuùng: vaø r1 ≈ r2' ≈ x 1 ≈ x '2 ≈ 2 2 Unr = rnI1ñm laø thaønh phaàn taùc duïng cuûa ñieän aùp ngaén maïch. & Un & U nx Uux = xnI1ñm laø thaønh phaàn phaûn khaùng cuûa ñieän aùp ngaén maïch. Ñieän aùp ngaén maïch thöôøng ñöôïc tính baèng phaàn traêm so vôùi ñieän aùp ϕn ñònh möùc: & U nr ZI Un 100 = n 1dm 100 Un % = U 1dm U 1dm U nr rI 100 = n 1dm 100 U nr % = U 1dm U 1dm xI U nx 100 = n 1dm 100 U nx % = U 1dm U 1dm IV.6. Caùc ñaëc ñieåm vaän haønh cuûa maùy bieán aùp IV.6. IV.6.1. Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp S1=P1+ jQ1 Sñt=Pñt+jQñt S2= P2+jQ2 pFe+jqm pCu1+ jq1 pCu2 + jq2 Sô Sô caáp: P1 = U1I1cosϕ1 coâng suaát taùc duïng. Q1 = U1I1sinϕ1 coâng suaát phaàn khaùng. goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp sô caáp. ϕ1 pcu1 = r1I12 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán sô caáp. Chöông 3: Maùy bieán aùp 6
  7. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh qcu1 = x1I12 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán sô caáp. pfe = rmIo2 coâng suaát toån hao trong loõi theùp. 2 qm1 = xmIo coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng chính trong loõi theùp. Coâng suaát ñieän töø taùc duïng vaø phaûn khaùng truyeàn töø sô caáp qua thöù caáp maùy bieán aùp Pdt = P1 – pcu1 – pfe = E’2.I’2.cos ϕ2 Qdt = Q1 – qcu1 – qm = E’2.I’2.sin ϕ2 xem gaàn ñuùng goùc leäch pha ϕ2 giöõa U2 vaø I2 ≈ goùc leäch pha θ2 giöõa E2 vaø I2. Thöù Thöù caáp: pcu2 = r2I22 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán thöù caáp. q2 = x2I22 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán thöù caáp. Do ñoù coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng ôû ñaàu ra maùy bieán aùp laø: P2 = Pdt – pcu2 = U2I2 cos ϕ2 Q2 = Qdt – q2 = U2I2 sin ϕ2 IV.6.2. IV.6.2. Heä soá taûi cuûa maùy bieán aùp I2 I1 β= ≈ I 2 dm I1dm Khi β = 1 - taûi ñònh möùc; β < 1 - non taûi; β > 1 - quaù taûi. IV.6.3. IV.6.3. Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp P2 P2 hoaëc η= η% = 100 P1 P1 P2 P2 η= = P1 P2 + PFe + PCu P2 = U2I2 cosϕ2 = β.Sñmcosϕ2 PFe ≈ P0 (TN khoâng taûi vôùi: U1ñm) 2 2 2 ’ 2 2 PCu = I1 r1 + I2 r2 = I1 (r1+r 2) = I1 rn = β Pn. (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm) ⇒ β .Sdm . cosϕ2 η= β .Sdm . cosϕ2 + P0 + β 2 .Pn ∂η β2.Pn = P0 neáu cos ϕ2 khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi: =0 ⇔ ∂β P0 Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø: β= Pn IV.6.4. IV.6.4. Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp U1 = Uñm = const U2 = U20 = U2ñm Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U2 < U2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp ∆U2 laø: ∆U2 = U2ñm – U2 Chöông 3: Maùy bieán aùp 7
  8. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh U 2dm − U 2 Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm: ∆U 2 % = .100 U 2dm U − U '2 k.U 2dm − k.U 2 Hay .100 = 1dm ∆U 2 % = .100 k.U 2 dm U1dm U1ñm B ZnĐ1 xnĐ1 A 0 ϕn ϕ2 C -U’2 Đ’2 = -Đ1 rnI1 β(U nr . cos ϕ 2 + U nx . sin ϕ 2 ) = β(U nr %. cos ϕ 2 + U nx %. sin ϕ 2 ) ∆U 2 % = U 1dm Löu yù: sin ϕ2 > 0 khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm) sin ϕ2 < 0 khi doøng ñieän sôùm pha (taûi dung) ∆U2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát cuûa taûi. ⇒ Töø ∆U% ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U2 theo coâng thöùc:  ∆U 2 %  U 2 = U 2dm − ∆U 2 = U 2dm 1 −   100  U2 C U20 R L β IV.7. IV.7. Maùy bieán aùp ba pha Y hay ∆ hay Chöông 3: Maùy bieán aùp 8
  9. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh IV.8. IV.8. Söï laøm vieäc song song cuûa maùy bieán aùp Ñieàu kieän laøm vieäc song song: doøng ñieän taûi phaân boá tyû leä theo coâng suaát maùy + khoâng coù doøng caân baèng chaïy trong caùc daây quaán thöù caáp ⇔ + cuøng heä soá taûi β Ñeå ñaûm baûo hai ñieàu kieän treân: 1. Caùc MBA coù cuøng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp 2. Ñieän aùp thöù caáp cuøng pha vaø cuøng toå ñaáu daây 3. Cuøng ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm (ñeå cuøng cuøng β) I ZnI I’2I Ic6 I’2 EI ZnII U1 U2 I’2II U1 Z’2 U’2 EII II β I U nII % U nII = = β II U nI % U nI   1 Z n 2 I1IIdm   Z n1 I1I  U nII %  U nII % βI II U1dm = 1I 1IIdm =  Z n1 I1I  =   U %  Z I  = U %   Z I   β II I1Idm I1II Z n1 I1Idm  n 2 1II U1dm   nI  n 2 1II   nI MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn IV.9. bieä IV.9. Caùc maùy bieán aùp ñaëc bieät Maùy töï bieán aùp (maùy bieán aùp töï ngaãu) Maù Chöông 3: Maùy bieán aùp 9
  10. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh I1 I2 U1 W1 W2 U2 Zt U1 w 1 w1 ⇒ k= = U 2 = U1 U 2 W2 w2 doøng ñieän? Thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp U2 deã daøng baèng caùch cho con tröôït di chuyeån. Maùy bieán ñieän aùp Maù & Φ U1 X A Đ0 & & & A x U2 = E2 & − E1 − U 2 U2 δv & U1 (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm r1. Maùy bieán doøng ñieän Maù I1 -Đ’2 Đ2 δi I2 Đ1 Chöông 3: Maùy bieán aùp 10
  11. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm. Chöông 3: Maùy bieán aùp 11
  12. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Baøi taäp Baø Giôùi thieäu chung veà maùy bieán aùp MBA moät pha: U1ñm, U2ñm = U20, I1ñm, I2ñm, Sñm = U2ñm.I2ñm≈ U1ñm.I1ñm[VA] MBA bapha: Uñm daây, Iñm daây, Sñm = 3 U2ñm.I2ñm≈ 3 U1ñm.I1ñm[VA] dφ dφ e1 = − w 1 e 2 = −w 2 dt dt & & j ωw 1 Φ jωw 2 Φ & & E1 = − E2 = − 2 2 j ωw 1 Φ jωw 2 Φ E1 = − E2 = − 2 2 Hay E 1 = − 2πfw 1Φ E 2 = − 2πfw 2 Φ (U1 khoâng ñoåi ⇒ E1 xem nhö khoâng ñoåi ⇒ Φ khoâng ñoåi Töø thoâng Φ khoâng ñoåi caû khi khoâng taûi vaø coù taûi) E1 w 1 Tyû soá bieán aùp: k = = E2 w2 Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng toûa ra ngoøai khoâng khí ta coù: U1 ≈ E1 vaø U2 ≈ E2 E w U ⇒ k= 1 = 1 ≈ 1 E 2 w2 U 2 Cheá Cheá ñoä khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp & ωw 1 Φ Φ chaäm pha hôn U1 moät goùc 900. & & U 1 ≈ −E 1 = j 2 & ωw 2 Φ Φ sôùm pha hôn U1 moät goùc 900. & & U2 ≈ E2 = − j 2 Coâng suaát khoâng taûi Coâ & (I0 = (0,5% ÷ 10%)I1ñm) sôùm pha hôn töø thoâng Φ goùc α goïi laø goùc toån hao töø treã: & I0 0 I0x laø thaønh phaàn phaûn khaùng hay töø hoùa duøng ñeå töø hoùa loõi theùp. I0r laø thaønh phaàn taùc duïng do toån hao trong loõi theùp. (I0r < 10% I0x ⇒ I0x ≅ I0). Coâng suaát khoâng taûi Coâng (vì I0 nhoû) P0 = PFe + Pr1 ≈ PFe Cheá Cheá ñoä taûi Phöông trình caân baèng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp Phöông Töø thoâng chính Φ sinh ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng chính: dψ 1 dψ 2 dφ dφ e1 = − = −w 1 e2 = − = −w 2 dt dt dt dt Töø thoâng taûn: Ψσ1 = w 1 .Φ σ1 Ψσ1 = w 1 .Φ σ1 do ñieän caûm taûn sinh ra: Ψσ 1 Ψσ 2 (haèng soá, ∉ I) Lσ 1 = − Lσ 2 = − i1 i2 Chöông 3: Maùy bieán aùp 12
  13. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Töø thoâng taûn chæ moùc voøng qua rieâng leû töø cuoän daây, vaø taïo ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng : dψ dψ di di e σ1 = − σ1 = −L σ1 1 e σ 2 = − σ 2 = −L σ 2 2 dt dt dt dt i1 i2 eσ2 eσ1 u1 u2 Zt e1 e2 Chieàu ñieän aùp nhö hình veõ:  di 1  U 1 = − e 1 + L σ 1 dt + r1 i 1  U 1 = − e 1 − e σ 1 + r1 i 1  ⇒    U 2 = e 2 + e σ 2 − r2 i 2 di 2 U = e − L − r2 i 2 2 σ2 2  dt Vieát daïng soá phöùc:  U 1 = − E 1 + (r1 + jx 1 )& 1 = − E 1 + Z 1 & 1 & & & &I I & ( )  U 2 = E 2 − (r 2 + jx 2 )& 2 = E 2 + Z 2 − & 2 & & & I I  Vôùi x1 = ω Lσ1 laø ñieän khaùng taûn daây quaán sô caáp. x2 = ω Lσ2 laø ñieän khaùng taûn daây quaán thöù caáp. Z1 = r1 + jx1 laø toång trôû daây quaán sô caáp. Z2 = r2 + jx2 laø toång trôû daây quaán thöù caáp. Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng Phöông U1 = const E1 = const Φm = const ( E 1 = 2π .k dq .N1f .Φ m ) ≈⇒ ⇒ 1 Do töø thoâng Φm = const neân söùc töø ñoäng khoâng ñoåi (F = NI = Φ m R m ) (khoâng taûi) (coù taûi) ⇒ w 1 .& 0 = w 1 .I1 + w 2 .& 2 = const & I I  &' & & I w & I () I 2 = & 0 +  − 2  = I 0 + − & '2 ⇒ I1 = & 0 +  − 2 I I w   k    1 w E vôùi k = 1 = 1 laø tyû soá bieán aùp w2 E2 Heä phöông trình moât taû maùy bieán aùp vaø giaûn ñoà vector Heä bieá U1 = −E 1 + (r1 + jx 1 )&1 & & I & U 2 = E 2 − (r2 + jx 2 )& 2 & I & & () & ' I 1 = I 0 + − I 2 goùc toån hao töø treã α goùc leäch pha giöõa I2 vaø E2. θ2 Chöông 3: Maùy bieán aùp 13
  14. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Sô Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp  U 1 = − E 1 + Z1 & 1 & & &I & U 2 = E 2 − Z 2 & 2 & &I & & ()&' I 1 = I 0 + − I 2 Quy ñoåi maùy bieán aùp Quy Ñeå thieát laäp maïch töông ñöông caàn caùc ñieàu kieän: ñieän aùp, doøng ñieän, taàn soá, naêng löôïng. Söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp thöù caáp quy ñoåi Söù w1 Qui veà sô caáp: E’2 = E1, maø E 1 = E 2 = kE 2 ⇒ E’2 = kE2 w2 Töông töï coù : U’2 = kU2 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi Doø Ñieàu kieän naêng löôïng: E2I2 = E’2I’2 E 1 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi: I '2 = '2 I 2 = I 2 k E2 Ñieän trôû vaø ñieän khaùng thöù caáp quy ñoåi Ñieä Ñieàu kieän naêng löôïng: ⇒ r2 I 2 = r2' I '22 r2' = k 2 .r2 2 Töông töï ⇒ x 2 I 2 = x '2 I '22 x '2 = k 2 .x 2 2 Hay vaø Z '2 = k 2 .Z 2 Z 't = k 2 .Z t Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp Sô  U 1 = − E 1 + Z 1 & 1 = − E 1 + (r1 + jx 1 )I 1 & & &I & & &' ( ) & & ' &' & ' &' ' ' '  U 2 = E 2 − Z 2 I 2 = E 2 − r 2 + jx 2 I 2 &' ( ) & &' I2 = I0 + − I2 x’2 r’2 r1 x1 & − & '2 I I 1 & I0 rm Z’t & & & U1 − E1 U '2 − E '2 xm E 1 = Z m & 0 = (rm + jx m )& 0 & &I I Vôùi Zm = rm + jxm laø toång trôû hoùa ñaëc tröng cho maïch töø p laø ñieän trôû hoùa ñaëc tröng cho toån hao rm = Fe2 I0 xm laø ñieän khaùng töø hoùa ñaëc tröng cho töø thoâng chính Φ x’2 r’ 2 r1 x1 − &' & I1 I 2 & I0 & & Z’t & I0 r I0 x & U1 U '2 & ' − E1 Xm − E 2 Rm Chöông 3: Maùy bieán aùp 14
  15. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Doøng ñieän khoâng taûi I0 thöôøng raát nhoû I0 = (0,5% ÷ 10%)I1ñm. xn rn Đ1=-Đ’2 Z’t & & U1 U '2 (taàn soá cao ko qua ñöôïc) rn = r1 + r’2 Vôùi laø ñieän trôû ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. xn = x1 + x’2 laø ñieän khaùng ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa maùy bieán aùp Xaù Thí nghieäm khoâng taûi Thí w 1 E1 U U 1) Tyû soá bieán aùp k: ≈ 1 = 1dm k= = w 2 E 2 U 20 U 20 p0 2) Ñieän trôû khoâng taûi: r0 = r1 + rm = 2 rm ≈ r0 I0 U 3) Toång trôû khoâng taûi: Z 0 = 1dm Zm ≈ Z0 I0 4) Ñieän khaùng khoâng taûi: xm x0 2 Z 0 − r02 x0 = x1 + xm = ≈ p0 5) Heä soá coâng suaát khoâng taûi: (0,1 ÷ 0,3) cos ϕ 0 = U1dm I 0 Thí nghieäm ngaén maïch Thí I1 = I1ñm Un = ( 3% + 10% ) U1ñm U n U1dm 4) Toång trôû ngaén maïch Zn = = In I1dm Pn (coù theå ño ñöôïc, raát nhoû) 5) Ñieän trôû ngaén maïch rn = 2 I1dm 6) Ñieän trôû khaùng ngaén maïch x n = Z 2 − rn2 n rn xn Quan heä gaàn ñuùng: vaø r1 ≈ r2' ≈ x 1 ≈ x '2 ≈ 2 2 Unr = rnI1ñm laø thaønh phaàn taùc duïng cuûa ñieän aùp ngaén maïch. Uux = xnI1ñm laø thaønh phaàn phaûn khaùng cuûa ñieän aùp ngaén maïch. ZI Un 100 = n 1dm 100 Un % = U1dm U 1dm U nr rI 100 = n 1dm 100 U nr % = U1dm U1dm xI U nx 100 = n 1dm 100 U nx % = U1dm U1dm Chöông 3: Maùy bieán aùp 15
  16. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Caùc ñaëc ñieåm vaän haønh cuûa maùy bieán aùp Caù Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp Giaû S1=P1+ jQ1 Sñt=Pñt+jQñt S2= P2+jQ2 pFe+jqm pCu1+ jq1 pCu2 + jq2 Sô Sô caáp: P1 = U1I1cosϕ1 coâng suaát taùc duïng. Q1 = U1I1sinϕ1 coâng suaát phaàn khaùng. goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp sô caáp. ϕ1 2 pcu1 = r1I1 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán sô caáp. qcu1 = x1I12 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán sô caáp. 2 pfe = rmIo coâng suaát toån hao trong loõi theùp. 2 qm1 = xmIo coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng chính trong loõi theùp. Coâng suaát ñieän töø taùc duïng vaø phaûn khaùng truyeàn töø sô caáp qua thöù caáp maùy bieán aùp Pdt = P1 – pcu1 – pfe = E’2.I’2.cos ϕ2 Qdt = Q1 – qcu1 – qm = E’2.I’2.sin ϕ2 xem gaàn ñuùng goùc leäch pha ϕ2 giöõa U2 vaø I2 ≈ goùc leäch pha θ2 giöõa E2 vaø I2. Thöù Thöù caáp: pcu2 = r2I22 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán thöù caáp. q2 = x2I22 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán thöù caáp. Do ñoù coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng ôû ñaàu ra maùy bieán aùp laø: P2 = Pdt – pcu2 = U2I2 cos ϕ2 Q2 = Qdt – q2 = U2I2 sin ϕ2 Heä soá taûi cuûa maùy bieán aùp Heä I2 I1 β = 1 - taûi ñònh möùc; β < 1 - non taûi; β > 1 - quaù taûi. β= ≈ I 2 dm I1dm Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp Hieä P2 P2 hoaëc η= η% = 100 P1 P1 P2 P2 η= = P1 P2 + PFe + PCu P2 = U2I2 cosϕ2 = β.Sñmcosϕ2 PFe ≈ P0 (TN khoâng taûi vôùi: U1ñm) 2 2 2 ’ 2 2 PCu = I1 r1 + I2 r2 = I1 (r1+r 2) = I1 rn = β Pn. (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm) β.Sdm . cos ϕ 2 ⇒ η= β.S dm . cos ϕ 2 + P0 + β.Pn ∂ β2.Pn = P0 neáu cos ϕ2 khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi: η = 0 ⇔ ∂β P0 Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø: β= Pn Chöông 3: Maùy bieán aùp 16
  17. Baøi giaûng Kyõ Thuaät Ñieän Ñaïi Cöông ©TCBinh Ñoä Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp U1 = Uñm = const U2 = U20 = U2ñm Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U2 < U2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp ∆U2 laø: ∆U2 = U2ñm – U2 U 2dm − U 2 Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm: ∆U 2 % = .100 U 2dm U − U '2 k.U 2 dm − k.U 2 Hay .100 = 1dm ∆U 2 % = .100 k.U 2 dm U 1dm β(U nr . cos ϕ 2 + U nx . sin ϕ 2 ) = β(U nr %. cos ϕ 2 + U nx %. sin ϕ 2 ) ∆U 2 % = U 1dm Löu yù: sin ϕ2 > 0 khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm) sin ϕ2 < 0 khi doøng ñieän sôùm pha (taûi dung) ∆U2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát cuûa taûi. ⇒ Töø ∆U% ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U2 theo coâng thöùc:  ∆U 2 %  U 2 = U 2dm − ∆U 2 = U 2dm 1 −   100  Söï Söï laøm vieäc song song cuûa maùy bieán aùp Ñieàu kieän:cuøng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp vaø ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm. β I U nII % U nII = = β II U nI % U nI   1 Z n 2 I1IIdm   Z n1 I1I  U nII %  U nII % βI II U1dm = 1I 1IIdm =  Z n1 I1I  =   U %  Z I  = U %   Z I   β II I1Idm I1II Z n1 I1Idm  n 2 1II U1dm   nI  n 2 1II   nI MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn Caùc maùy bieán aùp ñaëc bieät Caù Maùy töï bieán aùp (maùy bieán aùp töï ngaãu) Maù U1 w 1 w1 doøng ñieän? ⇒ k= = U 2 = U1 U 2 W2 w2 Thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp U2 deã daøng baèng caùch cho con tröôït di chuyeån. Maùy bieán ñieän aùp Maù (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm r1. Maùy bieán doøng ñieän Maù (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm. Baøi taäp: Baø _Taát caû caùc ví duï. _ Baøi taäp: (.), (-) 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5a, 4.6, (*) 4.5bc, (**). Chöông 3: Maùy bieán aùp 17
Đồng bộ tài khoản