Bài giảng "Kỹ thuật điện - Chương 6: Máy biến áp" cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu tạo máy biến áp, nguyên lý làm việc của máy biến áp, phương trình đặc trưng của máy biến áp, mạch điện thay thế máy biến áp,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 6: Máy biến áp
KỸ THUẬT ĐIỆN
CHƯƠNG VI
MÁY BIẾN ÁP
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm
ứng điện từ dùng biến đổi điện áp của dòng xoay chiều (tăng hoặc
giảm) nhưng không làm thay đổi tần số của nó.
Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống
điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng.
Ngoài ra còn nhiền chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.
Trong chương này, ta nghiên cứu cụ thể một số loại máy biến áp
thông dụng.
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
I. Cấu tạo máy biến áp
1.1. Lõi thép
- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật
liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông
chính trong máy.
- Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là
tôn silic).
- Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi (dòng Fuco),
người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có
chiều dày từ 0,3mm - 0,5mm, có phủ cách điện ghép
- Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến...
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Lõi thép EI Lõi thép UI
Lõi thép hình xuyến
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Lõi thép dạng cuộn
Lõi thép được chia làm hai phần:
- Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,
- Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
1.2. Dây quấn
Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng
(hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc
cách điện.
Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các
vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách
điện với lõi thép.
Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.
Dây quấn nhận điện áp vào → sơ cấp
Dây quấn đưa điện áp ra → thứ cấp
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:
Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi
chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện
sơ cấp I1, công suất vào P1 ...
Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi
chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng
điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2.
Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có
thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn
ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ;I21, I22...
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Khi các dây quấn đặt trên
cùng một trụ:
Dây quấn điện áp thấp đặt sát
trụ từ.
Dây quấn cao áp đặt lồng ra
ngoài.
Làm như vậy sẽ giảm được
vật liệu cách điện
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
1.3. Các phần phụ khác
Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi
thép của máy biến áp cầ được thải ra môi trường xung quanh
nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.
- Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng
bức và cưỡng bức
- Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa
dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt (đối với các máy công
suất lớn).
Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài,
có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle để bảo
vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Các lượng định mức
Thông số định mức:
- Dung lượng định mức Sđm (VA, kVA, MVA) đó là công suất
toàn phần mà máy có thể cung cấp
- Điện áp sơ cấp và thứ cấp định mức: U1đm, U2đm (V, kV)
- Dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức: I1đm, I2đm, (A, kA)
- Ngoài ra trên biển máy còn ghi tần số định mức fđm, số pha,
dòng điện không tải phần trăm, i0%, điện áp ngắn mạch phần
trăm Un%, tổ nối dây
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
II. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy
biến áp một pha hai dây quấn
Dây quấn sơ cấp có W1
vòng, dây quấn thứ cấp
có W2 vòng.
Cấp điện xoay chiều,
điện áp U1 vào dây
quấn sơ cấp, sẽ có
dòng điện sơ cấp i1.
Dây quấn thứ cấp nối
với tải.
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Dòng i1 sinh ra từ thông biến thiên chạy trong lõi thép có
chiều như hình vẽ (chiều của thep quy tắc vặn nút chai),
xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ
thông chính của máy
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin → từ thông biến
thiên → theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức
điện động cảm ứng.
Dây quấn sơ cấp → sức điện động e1
Dây quấn thứ cấp → sức điện động e2
Từ thông biến thiên theo qui luật hàm sin
m sin t
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động dây quấn sơ cấp e1
d d( m sin t )
e1 w1 w1
dt dt
e1 w1m cost 2f .w1m sin(t 90 o )
e1 4,44 w1f . m 2 sin(t 90 o )
Trị hiệu dụng của sđđ sơ cấp
E1 4,44 w1f . m
e1 2E1 sin(t 90 o )
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động dây quấn thứ cấp e2
d d( m sin t )
e2 w 2 w 2
dt dt
e2 w 2m cost 2f .w 2m sin(t 90 o )
e2 4,44 w 2f . m 2 sin(t 90 o )
Trị hiệu dụng của sđđ thứ cấp:
E 2 4,44 w 2f . m
e2 2E 2 sin(t 90 o )
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số f nhưng
trị hiệu dụng khác nhau
Tỉ số trị hiệu dụng sức điện động sơ cấp và thứ cấp
E1 w1
k
E2 w 2
k – hệ số biến áp
Bỏ qua tổn thất điện áp trên các dây quấn w1 và w2
→ U1 E1 ; U2 E2
U1 E1 w1
k
U2 E2 w 2
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tỷ số điện áp vào (sơ cấp) và điện áp ra (thứ cấp) đúng
bằng tỷ số vòng dây tương ứng
k > 1 : máy biến áp hạ áp
k < 1 : máy biến áp tăng áp
Bỏ qua tổn hao trong máy, có thể coi gần đúng
U1I1 U2 I2
U1 I 2
k
U 2 I1
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp
Xác định chiều của các đại lượng: Chiều dòng điện i1 → chiều từ
thông → Chiều sđđ e1, e2 → Chiều điện áp u2 và dòng điện i2
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp
Ngoài từ thông chính , trong máy còn có từ thông tản. Từ thông
này móc vòng lấy các dây quấn và tản ra ngoài không khí .
Từ thông tản sơ cấp móc vòng dây quấn sơ cấp, và được đặc
trưng bởi điện cảm tản L1
d1 d t1
L1 w1
i1 i1
Từ thông tản thứ cấp móc vòng dây quấn thứ cấp, và được đặc
trưng bởi điện cảm tản L2
d2 d t 2
L2 w2
i2 i2
CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
3.1. Phương trình điện áp sơ cấp
Mạch sơ cấp gồm nguồn điện
áp u1, sức điện động e1 , điện
trở dây quấn sơ cấp R1, điện
cảm tản sơ cấp L1.
Để mô hình hóa các mạch
điện sơ cấp ta chú ý đến
chiều của các đại lượng sđđ,
điện áp và dòng điện cùng
các phần tử điện trở và điện
cảm tản.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
