Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 6 - Nguyễn Thế Hoạch

Chia sẻ: Tomcangnuongphomai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 6 Máy biến áp cung cấp cho người học những kiến thức như: Ứng dụng của máy biến áp; Cấu tạo chung; Nguyên lý làm việc; Hệ thống phương trình đặc trưng; Sơ đồ mạch thay thế; Thông số của MBA qua thí nghiệm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 6 - Nguyễn Thế Hoạch

Ch¬ng 6 M¸y biÕn ¸p 8/2/2012 BMNL 133
6. Máy biến áp n Ứng dụng của máy biến áp n Cấu tạo chung n Nguyên lý làm việc n Hệ thống phương trình đặc trưng n Sơ đồ mạch thay thế n Thông số của MBA qua thí nghiệm 8/2/2012 BMNL 134
Ch¬ng 6: M¸y biÕn ¸p 6.1. M¸y biÕn ¸p §Þnh nghÜa: M¸y biÕn ¸p lµ thiÕt bÞ ®iÖn tõ tÜnh dïng ®Ó biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu ë ®iÖn ¸p nµy thµnh dßng ®iÖn xoay chiÒu ë ®iÖn ¸p kh¸c cïng tÇn sè. H×nh 6.1. S¬ ®å truyÒn t¶i n¨ng lîng tõ nguån tíi hé tiªu thô 8/2/2012 BMNL 135
6.1. M¸y biÕn ¸p Trªn m¸y biÕn ¸p thêng ghi c¸c gi¸ trÞ: - C«ng suÊt ®Þnh møc S®m [VA], [k,VA], [MVA] - §iÖn ¸p ®Þnh møc U®m [V], [kV] - Dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc I®m [A] - TÇn sè dßng ®iÖn [Hz] - Sè pha - S¬ ®å vµ tæ ®Êu d©y - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch - ChÕ ®é lµm viÖc - Ph¬ng ph¸p lµm l¹nh 8/2/2012 BMNL 136
6.2. CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p M¸y biÕn ¸p gåm ba bé phËn chÝnh: - Lâi thÐp - D©y quÊn - Vá m¸y 8/2/2012 BMNL 137
6.2.1. Lâi thÐp Lâi thÐp lµm b»ng nh÷ng l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn dµy 0,35 – 0,5 mm ghÐp c¸ch ®iÖn víi nhau. Nã dïng lµm m¹ch tõ ®Ó dÉn tõ th«ng vµ lµm khung quÊn d©n quÊn. Lâi thÐp gåm cã trô T vµ g«ng G. Trô lµ bé phËn cã d©y quÊn. H×nh 6.2.a. M¸y biÕn ¸p mét pha kiÓu trô b. M¸y biÕn ¸p ba pha kiÓu trô 8/2/2012 1. Trô; 2. G«ng; 2. Cuén BMNL d©y h¹ ¸p; 4. Cuén d©y cao ¸p 138
6.2.2. D©y cuèn m¸y biÕn ¸p D©y quÊn m¸y biÕn ¸p thêng lµ d©y ®ång tiÕt diÖn h×nh trßn hay h×nh ch÷ nhËt, cã bäc chÊt c¸ch ®iÖn b»ng c¸c sîi v¶i hay d©y c¸p. D©y quÊn thêng cuèn ®ång t©m quanh trôc thÐp, d©y thÊp ¸p cuèn ë phÝa trong gÇn trô thÐp, d©y cao ¸p cuèn ë phÝ ngoµi bäc lÊy d©y thÊp ¸p. 6.2.3. Vá m¸y biÕn ¸p Vá m¸y dïng ®Ó b¶o vÖ c¸c bé ph©n bªn trong cña m¸y vµ ®ùng dÇu m¸y. Vá m¸y gåm thïng h×nh bÇu dôc, trong ®Æt lâi thÐp, d©y quÊn vµ ®ùng dÇu. DÇu m¸y biÕn ¸p dïng ®Ó lµm l¹nh, t¨ng cêng c¸ch ®iÖn cho m¸y. H×nh 6.3. M¸y biÕn ¸p 3 pha 8/2/2012 BMNL 139
6.3. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p dùa vµo hiÖn tîng c¶m øng ®iÖn tõ. §a vµo cuén s¬ cÊp ®iÖn ¸p h×nh sin U1 th× trong d©y quÊn s¬ cÊp cã dßng ®iÖn h×nh sin I1, nã g©y ra tõ th«ng f ch¹y trong lâi thÐp vµ mãc vßng lÊy c¶ 2 cuén d©y. Tõ th«ng f biÕn thiªn h×nh sin nªn c¶m øng trong d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp c¸c s.®.® t¬ng øng e1, e2 vµ cã gi¸ trÞ: df e1 = - W1 dt df e 2 = - W2 dt H×nh 6.4. Tõ th«ng chÝnh vµ tõ th«ng t¶n trong MBA TrÞ sè hiÖu dông phøc cña c¸c søc ®iÖn ®éng c¶m øng: f max E1 = - jwW1 = - j. j4,44.f .W1 .F max 2 f 8/2/2012 E 2 = - jwW2 max = - j.BMNL j4,44.f .W2 .F max 140 2
8/2/2012 BMNL 141
Khi m¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i (thø cÊp kh«ng phô t¶i) th×: & 1 E& 1 w 1 U = = = k , hÖ sè gäi lµ hÖ sè biÕn ¸p. & 2 E& 2 w 2 U2 = E2 vµ U1 » E1 nªn: U Tæn hao trong m¸y biÕn ¸p: - tæn hao ®ång trong cuén d©y s¬ cÊp DP®1 - tæn hao s¾t tõ trªn lâi thÐp DPst. -tæn hao ®ång trong cuén d©y thø cÊp DP®2 VËy n¨ng lîng m¸y ®a ra phÝa thø cÊp víi c«ng suÊt lµ: P2 = P2' - DPd 2 = P1 - DPd1 - DPst - DPd 2 P2 P1 - DPd1 - DPst - DPd 2 HiÖu suÊt m¸y biÕn ¸p: h = = P1 P1 Th«ng thêng h = 98% cã thÓ coi xÊp xØ nh: U1 I 2 U1I1 = U 2 I 2 ® » =k U 2 I1 8/2/2012 BMNL 142
6.4. Tõ trêng thø cÊp vµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn m¸y biÕn ¸p Dßng ®iÖn I1 g©y nªn tõ th«ng t¶n ft1 chØ mãc vßng lÊy d©y quÊn s¬ cÊp. Tõ th«ng t¶n ft1 c¶m øng trong d©y quÊn s¬ cÊp søc ®iÖn ®éng t¶n: df t1 e t1 = - w 1 dt Dßng ®iÖn I2 g©y nªn tõ th«ng t¶n ft2 chØ mãc vßng lÊy d©y quÊn thø cÊp. Tõ th«ng t¶n ft2 c¶m øng trong d©y quÊn s¬ cÊp søc ®iÖn ®éng t¶n: df t 2 et 2 = -w 2 dt C¸c tõ th«ng t¶n ft1 vµ ft2 tØ lÖ t¬ng øng víi I1 vµ I2: . E t1 = - jX t1.&I1 trong ®ã xt1 = wLt1 . E t 2 = - jX t 2 .&I 2 trong ®ã xt2 = wLt2 xt1 vµ xt2 lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn s¬ vµ thø cÊp. 8/2/2012 BMNL 143
6.5. C¸c ph¬ng tr×nh ®Æc trng cña m¸y biÕn ¸p 6.5.1. Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p ë m¹ch s¬ cÊp U1 = -E& 1 + (R1 + jX t1 )&I1 = - E& 1 + Z1&I1 = -E& 1 - E& t1 + R1&I1 = - E& 1 + jx t1.&I1 + R1I&1 = -E& 1 + (R1 + jX t1 )&I1 = -E& 1 + Z1&I1 => U1 = -E& 1 + Z1&I1 Z1 :Tæng trë phøc cña cuén d©y s¬ cÊp. 6.5.2. Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p ë m¹ch thø cÊp Tæng trë ë m¹ch thø cÊp: Z 2 = R 2 + jX t 2 Tæng trë phô t¶i nèi vµo d©y thø cÊp: Z pt = R pt + jX pt 2 & &I 2 = E 2 ® &I 2 Z 2 + &I 2 Z pt = E& 2 ® &I 2 Z pt = E& 2 ® &I 2 Z 2 Z 2 + Z pt 8/2/2012 & 2 = Z pt &I 2 ® U U & 2 = E& 2 - &I 2 Z 2 144 BMNL
6.5.3. Ph¬ng tr×nh c©n b»ng søc tõ ®éng Khi m¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i, dßng ®iÖn thø cÊp b»ng 0, chØ cã dßng ®iÖn kh«ng t¶i ch¹y qua d©y quÊn s¬ cÊp, do ®ã tõ th«ng chÝnh f lµ do søc tõ ®éng kh«ng t¶i sinh ra. Khi m¸y biÕn ¸p mang t¶i, trong d©y quÊn thø cÊp cã dßng ®iÖn &I0 . Nh vËy tõ th«ng chÝnh f lµ do 2 søc tõ ®éng s¬ cÊp vµ thø cÊp &I 2 sinh ra. Biªn ®é tõ th«ng chÝnh fmax kh«ng ®æi, do ®ã søc tõ ®éng cña m¸y khi kh«ng t¶i ph¶i c©n b»ng víi søc tõ ®éng cña m¸y khi mang t¶i. Ta cã: &I 0 W1 = &I1W1 + &I 2 W2 & &I1 = &I 0 - &I 2 W2 = &I 0 - I 2 W1 k & &I1 = &I 0 - &I '2 Víi &I '2 = I 2 k 8/2/2012 BMNL 145
6.6. S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p H×nh 6.5. a. S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p b. Khi t¨ng ®iÖn ¸p U2 = U1 8/2/2012 BMNL 146
S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p H×nh 6.6. S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p mét pha hai d©y quÊn C¸c th«ng sè trong s¬ ®å thay thÕ: Ta cã thÓ ®Æc trng hiÖn tîng tiªu t¸n n¨ng lîng trªn d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp b»ng c¸c ®iÖn trë t¬ng øng R1, R2. §Æc trng hiÖn tîng tÝch phãng n¨ng cña tõ trêng t¶n s¬ vµ thø cÊp t¬ng øng b»ng c¸c ®iÖn kh¸ng t¶n Xt1, Xt2. C¸c ®iÖn kh¸ng, ®iÖn trë thø cÊp ®·quy ®æi theo ®iÖn ¸p s¬ cÊp. 8/2/2012 BMNL 147
S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p C¸c ®iÖn kh¸ng, ®iÖn trë thø cÊp ®·quy ®æi theo ®iÖn ¸p s¬ cÊp. U 2p k.E 2 R = ' 2 = = k 2 .R 2 ' I2 I 2 k X 't 2 = k 2 .X pt ; R 't 2 = k 2 .R pt ; X 't 2 = k 2 .X pt Ta cã thÓ ®Æc trng cho tæn thÊt kh«ng t¶i do trong lâi thÐp m¸y biÕn ¸p b»ng m¹ch ®iÖn cã ®iÖn trë R0 nèi tiÕp víi X0. DPst R0 = 2 , I0 E1 U1 Z0 = R 02 + X 02 = = I0 I0 X 0 = Z02 - R 02 8/2/2012 BMNL 148
S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p H×nh 6.7. Dßng n¨ng lîng ch¶y qua m¸y biÕn ¸p Thùc tÕ rÊt nhá &I 0 = (3 - 5)%.&I1 nªn khi tÝnh to¸n ®Ó ®¬n gi¶n cã thÓ bá qua nh¸nh tõ ho¸ Z0. Do vËy ta cã s¬ ®å thay thÕ ®¬n gi¶n h¬n: Rng = R1 + R’2 Xng = Xt1 + X’t2 U ng U kz Z ng = , U kz % = 100 I1dm U1dm 8/2/2012 BMNL 149
S¬ ®å thay thÕ cña m¸y biÕn ¸p H×nh 6.7. S¬ ®å thay thÕ ®¬n gi¶n cña m¸y biÕn ¸p 8/2/2012 BMNL 150
6.8. M¸y biÕn ¸p ba pha §Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña hÖ thèng dßng ®iÖn ba pha ta cã thÓ dïng 3 m¸y biÕn ¸p mét pha hoÆc cã thÓ dïng mét m¸y biÕn ¸p 3 pha. Lâi thÐp m¸y biÕn ¸p 3 pha gåm 3 trô, trªn mçi trô cuèn d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp cña mét pha. C¸c ®iÓm ®Çu d©y cña d©y quÊn 3 pha phÝa ®iÖn ¸p cao kÝ hiÖu lµ A, B, C c¸c ®iÓm cuèi lµ X, Y, Z c¸c ®Çu cña cuén thø cÊp lµ a, b, c c¸c ®Çu cuèi cña cuén thø cÊp lµ x, y, z. D©y quÊn 3 pha s¬ cÊp vµ thø cÊp cã thÓ nèi h×nh sao hoÆc h×nh tam gi¸c. NÕu nèi h×nh sao Y th× sè vßng d©y vµ c¸ch ®iÖn mçi pha ®îc tÝnh theo ®iÖn ¸p pha, tiÕt diÖn d©y dÉn tÝnh theo dßng ®iÖn d©y. NÕu nèi h×nh tam gi¸c D d©y quÊn ®îc tÝnh theo ®iÖn ¸p d©n dßng ®iÖn pha: U d = U p ; I d = 3.I p V× vËy khi ®iÖn ¸p cµng cao, dßng ®iÖn cµng nhá th× nèi h×nh sao lîi h¬n nèi h×nh tam gi¸c. 8/2/2012 BMNL 151
M¸y biÕn ¸p ba pha H×nh 6.7. a. M¸y biÕn ¸p ba pha ba trô b. S¬ ®å ®Êu d©y Y/D; c. S¬ ®å ®Êu d©y Y/Y0 Nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y biÕn ¸p ba pha gièng nh m¸y biÕn ¸p mét pha. Khi nghiªn cøu sù lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p ba pha phô t¶i ®èi xøng, chóng ta chØ cÇn nghiªn cøu mét pha. C¸c ph¬ng tr×nh vµ s¬ ®å thay thÕ cho mçi pha t¬ng tù nh ë m¸y biÕn ¸p mét pha. 8/2/2012 BMNL 152