intTypePromotion=3

Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 3

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

1
510
lượt xem
86
download

Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 3

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

CÁC QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY 3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.4: XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.6: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG MÁY BIẾN ÁP 3.7: GHÉP MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG 3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 1. Phương trình cân bằng sức điện động: i2 i1 - Phần lớn được khép kín...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng máy điện I - Phần 2 Máy biến áp - Chương 3

  1. MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 3: CÁC QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY  3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN  3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.4: XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA MÁY BIẾN ÁP  3.6: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG MÁY BIẾN ÁP  3.7: GHÉP MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG Back Next Phần II
  2. MÁY BIẾN ÁP  3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 1. Phương trình cân bằng sức điện động: i2 i1 - Phần lớn  được khép kín qua mạch từ u e2 2 W1 W2 và móc vòng với cả 2 dây quấn , sinh ra u1 e1 trong 2 dây quấn các sức điện động d1 d chính: e1   W (3.1)  1 dt dt Trong đó: 1 = W1. d2 d (3.2) 2 = W2. e2     W2 dt dt - Một phần từ thông không khép kín qua mạch từ mà khép mạch qua không khí hoặc dầu máy biến áp là từ thông tản 1 và 2 d 1 d 1 (3.3) Với  1  W1 . 1 e 1     W1 . dt dt   2  W2 .  2 d 2 d 2 e 2     W2 . (3.4) dt dt Next Back Chương 3
  3. MÁY BIẾN ÁP Do các từ trường tản chỉ khép kín qua môi trường phi từ tính có độ từ thẩm  = const. Khi đó có thể xem như từ thông tản tỷ lệ với dòng điện sinh ra nó thông qua hệ số điện cảm tản L1 và L2. Vì vậy ta có  1 = L1.i1 và   2 = L2.i2 di và e2 = - L2. di 2 (3.6)  e1 = - L1. 1 (3.5) dt dt - Áp dụng luật Kishop 2 cho mạch vòng sơ cấp và thứ cấp ta có: Phía sơ cấp: u1 + e1 + e1 = i1.r1  u1 = - e1 - e1 + i1.r1 Phía thứ cấp: e2 + e2 = u2 + i2.r2  u2 = e2 + e2 – i2.r2 Biểu diễn dưới dạng phức: U1   E1  E 1  1r1    I (3.7) U 2  E 2  E  2   2 r2    (3.8) I - Với giả thiết u1 là hình sin thì i1 = I1msint.Thay vào biểu thức (3.5)  d ( I 1m sin t ) = - L1.I1m..cost = L1.I1m..sin(t - ) e1 = - L1. 2 dt  = 2 .E1. sin(t - ) (3.9) Với E  L 1 .I 1m . 1 2 2 Next Back Chương 3
  4. MÁY BIẾN ÁP  Tương tự: e2 = 2 .E2. sin(t - ) (3.10) 2 L  2 .I 2 m . Với E2 = 2  j 1 x 1 Biểu diễn dưới dạng phức: E 1   I (3.11)  j 2 x 2 E 2   I (3.12) Với x1 = L1. và x2 = L2. là điện kháng tản của dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Thay vào (3.7) và (3.8) ta được: U 1   E1  j 1 x1   1 r1   E1   1 ( jx1  r1 )    I I I U 1   E1   1 Z1   (3.13) I U 2  E 2  j 2 x 2   2 r2  E 2   2 ( jx 2  r2 )    I I I (3.14) U 2  E2  2 Z2   I Next Back Chương 3
  5. MÁY BIẾN ÁP 2.Phương trình cân bằng sức từ động: i i2 1 Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp thì ta có: u e2 2 W1 dù W2 y biến áp U1 = E1 = 4,44W1fm. Nhưng U1 = Uđm = econst má u1 1 không tải hay có tải nên m = const và E1 = const. Để m = const thì sức từ động khi không tải sinh ra m phải bằng tổng sức từ động sơ  cấp và thứ cấp khi có tải để tổng sức từ động đó cũng sinh ra  = m. Ta có phương trình cân bằng sức từ động của máy biến áp:  1W1   2 W2   0 W1 i1W1 + i2W2 = i0W1 I I I  1   2 W2   0  W2   1   0     2 II I  II I W1  W1    1   0  (  '2 ) II I  Khi MBA có tải dòng I1 gồm 2 thành phần: Thành phần I0 dùng để sinh ra từ thông trong máy biến áp còn thành phần (- I’2) làm nhiệm vụ bù lại tác dụng của tải trong mạch thứ cấp. Next Back Chương 3
  6. MÁY BIẾN ÁP  3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Quy đổi máy biến áp: a) Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổi E '2 ,U '2 : E '2 W1 E1 W1 ' ' Ta có: W2 = W1 và E1 = E 2 Mặt khác:   k hay E 2 W2 E 2 W2 '  E 2 = k.E2 Với k là hệ số quy đổi của máy biến áp. ' Tương tự: U 2 = k.U2 ' b) Dòng điện thứ cấp quy đổi I 2 : E 1 E2.I2 = E '2 I '2  I '2  2 I 2  I 2 ' k E2 c) Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cấp quy đổi: 2  I2  2 '2 ' '  r2  k 2 r2 I 2 r2  I 2 r 2  r 2   ' I  2  ' 2 ' 2 x2  k x2 Z 't  k 2 Z t Z2  k Z2 Next Back Chương 3
  7. MÁY BIẾN ÁP d) Hệ phương trình cơ bản sau quy đổi: r’2 x’2 r1 x1   U1   E1  I1Z1   '2  I I1     '2 Z '2 xm U '2 E '2  I   U '2 Z 't   1   0  (   '2 ) U1 I0 II I r  E 1  E '2 m 2. Mạch điện thay thế: 3. Mạch điện thay thế đơn giản của máy biến áp: Thực tế thường Zm >> Z1 vàZ '2 nên ta coi Zm =    0  0 1 =  '2 I I I rn xn ' rn  r1  r2 x n  x1  x '2  =  ' I1 I2  U1   U '2 Z 't Z n  rn  jx n Zn là tổng trở ngắn mạch của máy biến áp Next Back Chương 3
  8. MÁY BIẾN ÁP  3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP j  1 x1 I Khi phụ tải đối xứng điện áp đặt vào dây  U1 quấn sơ cấp U1 = const và f = const. Dựa  1 r1 I vào hệ phương trình của máy biến áp khi có tải:U   E   Z  I   E1 1 1 1 11 I U '2  E '2   '2 Z '2     '2 I I  1   0  (  '2 ) I I I 1   E  E'  1 2  I0 1.Khi tải có tính chất cảm (RL): 2  Vì tải có tính chất cảm nên  '2 chậm sau E '2 I 2 x 't  x '2 1 góc  2  artg '  '2 ' I rt  r2  U '2   Từ đồ thị véc tơ  U '2 < E '2   '2 r2 I' I và 1 = ( U 1 , 1 )> 2 = ( U '2 ,  '2 )  I    j  '2 x '2 E 1  E '2 I Back Next Chương 3
  9. MÁY BIẾN ÁP 2. Khi tải có tính dung (RC): r j 1x1 I1 1 I Vì tải có tính dung nên  2 vượt ' I   trước E '2 1 góc ' U1  x t  x '2  E1  2  artg ' 1 I ' rt  r2   '2 1 I   ' ' Từ đồ thị véc tơ  U 2 >E 2  I0  và 1 < 2 2 2  '2 I  U '2   E 1  E '2  j  '2 x '2 I   '2 r2 I' Next Back Chương 3
  10. MÁY BIẾN ÁP * Tương ứng với mạch điện thay thế đơn giản ( 0 = 0) ta có I đồ thị véc tơ đơn giản. Khi đó: U 1   U '2  1 Z n   U '2  1 (rn  jx n )    I I j 1x n I  1 rn I   U 1 j I1x n  U1  r  U '2 I1 n   U'2  1    '2 I I 1    '2 1 I I 2 1 2 RL: 1 > 2 RC: 1 < 2 Next Back Chương 3
  11. MÁY BIẾN ÁP  3.4: XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Phương pháp xác định tham số bằng thực nghiệm: a) Thí nghiệm không tải: Sơ đồ thí nghiệm không tải của máy biến áp 1 pha: I0 P0 Ta có: A W U10 U20 U1 Z0  V V U1 I0 Z2 2  x0   r0 0 P0 r0  2 I0 P0 W1 U 1 Tỷ số máy biến áp: K  cos  0  W2 U 20 U1I 0 Next Back Chương 3
  12. MÁY BIẾN ÁP Sơ đồ thí nghiệm không tải của máy biến áp 3 pha: Với máy biến áp 3 pha đấu Y/Y: I0 P0 U 0f U 0d Z0   A W I 0f 3 .I 0 d VV VV P0 A r0  3.I 2 d V V 0  x 0  Z 2  r0 2 W A 0 Với máy biến áp 3 pha đấu /Y: U 0f 3 .U 0 d Z0   I 0f I 0d  x 0  Z 2  r0 2 0 P0 P0 r0  2  2 3 .I 0 f I 0d P0 U Tỷ số máy biến áp: k = f 1 Hệ số công suất cos0 = 3.U 0 d .I 0 d Uf2 Next Back Chương 3
  13. MÁY BIẾN ÁP Bằng thí nghiệm không tải ta xác định được các tham số của giản đồ thay thế khi máy biến áp không tải: r1 x1 Khi máy biến áp không tải thì  2 = 0 do đó các I  xm I0  tham số không tải: Z0 = Z1 + Zm   E1 U1 r0 = r1 + rm rm x0 = x1 + xm  Thông thường ở các máy biến áp điện lực: U 1 j  0 x1 I r1
  14. MÁY BIẾN ÁP b) Thí nghiệm ngắn mạch: In Pn Với máy biến áp 1 pha: A W U1n U Zn  n V U1 In 2 2  xn  Z n  rn Pn rn  2 In U nd Zn  Với máy biến áp 3 pha nối Y/Y: 3.I nd  x n  Z 2  rn 2 n Pn rn  2 3.I nd 3.U nd Zn  Với máy biến áp 3 pha nối /Y: I nd  x n  Z 2  rn 2 n P rn  2n I nd Next Back Chương 3
  15. MÁY BIẾN ÁP Mặt khác: Khi ngắn mạch điện áp đặt vào rất bé nên từ thông chính m rất bé, nghĩa là dòng từ hoá bé  có thể bỏ qua 1    '2 thành phần từ hoá  I I U '2 n  0  E '2 n   '2 Z '2   U1   E1n  1Z1   I I rn xn  '2 n  E1n   '2 Z '2  E I  U1    '2 Z '2  1Z1  1( Z1  Z '2 )   I I I In     1 r1  r2  j x1  x'2  1Z n  ' I I U1 Giản đồ thay thế của máy biến áp khi ngắn mạch: ' ' Z n  rn  jx n ; rn  r1  r2 ; x n  x 1  x 2 là tổng trở, điện trở, điện kháng ngắn mạch của máy biến áp. Vì i0  0 nên công suất lúc ngắn mạch là công suất dùng để bù vào tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. Pn  p cu1  p cu 2  I1n r1  I '22n r2 2 ' 2 ' 2  I1n ( r1  r2 )  I1n rn Next Back Chương 3
  16. MÁY BIẾN ÁP j  dm x 1 I B I dm x n U n   dm Z n  I  dm r1 IđmZn I U nx  j  dm x n  I j  dm x '2 I  dm r2' I n A   dm I dm I 0 U  r  I dm n Iđmrn nr Điện áp ngắn mạch có thể xem như 1 đại lượng đặc trưng cho điện trở và điện kháng tản của máy biến áp: Unr = I1.rn và Unx = U IZ I1.xn u %  n .100  dm n .100 n U dm U dm Các thành phần điện áp ngắn mạch là: U nx I dm x n U nr I dm rn u nx %  .100  .100 u nr %  .100  .100 U dm U dm U dm U dm Next Back Chương 3
  17. MÁY BIẾN ÁP 3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Độ thay đổi điện áp: Hiệu số số học giữa các trị số của điện áp thứ cấp lúc không tải U20 và lúc có tải U2 trong điều kiện U1đm không đổi gọi là độ thay đổi điện áp U của máy biến áp. Trong hệ đơn vị tương đối: U '20  U '2 U 1dm  U '2 U 20  U 2  1  U '2 (3.23) U     U '20 U 20 U 1dm U '2 ' Trong đó: U 2  U 1dm Độ thay đổi điện áp U có thể được xác định dựa vào biểu đồ véc tơ đơn giản vẽ trong hệ đơn vị tương đối. I2 Giả sử MBA làm việc ở 1 tải nào đó có hệ số tải   và I 2 dm hệ số cos2 Next Back Chương 3
  18. MÁY BIẾN ÁP A n Tam giác điện kháng ABC có: m I '2 .rn I '2 H .rn I '2 P CB    U nr* . .' a U1*=1 U 1dm U 1H I 2H b I '2 .x n I '2 H .x n I '2 C B AB   . '  U nx* . U‘2* U 1H U 1H I 2 H I‘2* 0 Từ A hạ đường vuông góc với OC và cắt OC tại P. n2 2 ' Đặt AP = n; CP = m. Khi đó: U 2*  1  n  m  1   m (3.24) 2 Thay vào (3.23): n2 n2 + m ' U* = 1 - U 2* = 1 - 1 + +m= (3.25) 2 2 Theo đồ thị véc tơ: m = CP = Ca + aP = Unr* ..cos2 + Unx*..sin2 n = Ab – bP = U nx* ..cos2 - Unr*..sin2 Thay vào (3.25) : 2 U nx* . cos 2  U nr* . sin 2 2  .U nr* . cos 2  U nx* . sin 2  U *  2 Next Chương 3 Back
  19. MÁY BIẾN ÁP Thông thường số hạng thứ nhất của biêủ thức rất nhỏ có thể bỏ qua và ta có: U *  .U nr* . cos  2  U nx* . sin  2  (3.26) Nếu tính theo %: U * %  .U nr* %. cos 2  U nx* %. sin 2  (3.27) Trong biểu thức tính trên U*, Unr, Unx đã được xác định do cấu tạo của MBA như vậy U chỉ phụ thuộc vào hệ số tải và tính chất của tải. Đó là mối quan hệ: U = f() khi cos2 = const U = f(cos2) khi  = const Đồ thị biểu diễn mối quan hệ đó được vẽ như sau: U% U% 4 4 Cos 2=0,7 2>0 2 2 Cos 2=1 0 0 0,4 0,8 1 0 1 Cos 2  20 2
  20. MÁY BIẾN ÁP 2. Đặc tính ngoài của máy biến áp: U2 = f(I2) Khi U1 = const; cos2 = const; f = const. U2 20 Sơ iđồtrị nhỏ ở lý áyều ến ỉáp cđiệnđmp≤ 3,5 KV G á nguyên m đi bi ch nh ó U á : I2 Giá A ị lớn ở A áy biến áp có 1 X2 X3 500 KV 0 tr m X Uđm > Thường I2 = I2đm, cos2 = 0,8, Un% = (5,5 15)% A Thì Uđm% = (5, 8)%Uđm Y1 Z1 A2 Y2 Z2 A2 A4 Y3 Z3 X1 A6 A3 X3 A7 A3 X2 X2 A5 X3 A4 A7 X1 A6 A5 X Next Back Chương 3

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản