Chương 5. Máy biến áp
104
CHƯƠNG 5
MÁY BIẾN ÁP
§5.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
5.1.1. Đnh nghĩa:
Máy biến áp là một thiết bị điện t nh, làm việc theo nguyên lí cảm ng điện từ, dùng để biến đổi
điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thp hoặc ngược li từ
điện áp thấp n điện áp cao nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
- Đầu vào của MBA nối với nguồn đin gọi sơ cấp, các đại lượng và tng scủa
sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ s“1.
- Đầu ra của MBA nối với ti gi thứ cấp, các đi lượng tng số của thứ cấp
trong ký hiệu có ghi chỉ s“2”.
- Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp thì MBA là máy tăng áp, và ngược lại
gọi là máy gim áp.
- Ký hiệu
5.1.2. Các đi ng đnh mức
c đi lượng định mức của máy biến áp do nhà chế tạo qui định đ cho máy khả năng m
việc u dài hiu quả nht. Ba đi lượng định mức bn :
a. Điện áp đnh mức
a. Điện áp cấp định mức (U1đm) : là điện áp đã qui định cho y quấn sơ cấp, đối
với máy biến áp ba pha là điện áp dây.
b. Điện áp th cấp định mức (Um) : là điện áp giữa các đầu ra của y quấn th cấp,
là điện áp y (đối với máy biến áp ba pha), khi dây quấn thứ cấp hmạch (không
nối với ti) và điện áp đặt vào dây qun sơ cấp là định mức.
Điện áp định mức quyết định vic bố trí cuộny cách điện giữa các lớp, cácng dây
la chọn vật liệu cách điện đđảm bảo an toàn. Đơn vcủa điện áp định mức là V hoặc
kV
b. Dòng đin đnh mức
Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây qun ca máy biến áp, ng với
ng suất định mc và điện áp định mức.
Khi điện áp đt vào cuộn dây cấp định mc nối cuộny th cấp với tải công
sut bằng công sut định mc ca máy biến áp thì dòng điện đo được trên cuộn dây
hoc
Hình 5-1
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Chương 5. Máy biến áp
105
cấp ng điện sơ cấp định mức (Im) dòng điện đo được trên cuộn dây thứ cấp là
dòng điện th cấp định mức (I2đm).
Đối với máy biến áp một pha, dòng điện đnh mc là dòng điện pha. Đối với máy biến áp
ba pha, dòng điện định mức là dòng điện dây.
Khi thiết kế máy biến áp người ta n c vào ng điện định mc đchọn tiết diện dây
quấn sơ cấp và thứ cấp, c định c tổn hao năng lưng trong điện try quấn để đảm
bảo nhiệt độ tăng trong qtrình s dụng không vượt quá giới hạn an toàn.
c. Công suất định mức
Công suất định mức của máy biến áp là công suất biểu kiến thcấp chế độ làm việc
định mức. ng suất định mức ký hiệu là Sđm, đơn vị VA hoc kVA.
Đối vi máy biến áp một pha, công suất định mức là:
Sđm = U2đm* Im = U1đm* I1đm (5-1)
Đối vi máy biến áp ba pha, công suất định mc là:
Sđm =3 Um* I2đm = 3 U1đm* Im (5-2)
Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi tần số, số pha, sơ đồ nối dây, đin áp ngắn mạch, chế độ
m vic… của máy biến áp đó.
Trong quá trình sử dụng, nếu ta đặt máy biến áp hoạt độngmức dưới c đi lượng định
mc thì s gây ng phí kh năng m việc của máy biến áp, còn nếu ta đặt trên các đại
lưng định mc thì gây nguy him, dễ gây hỏngy biến áp.
5.1.3. Vai trò ca máy biến áp:
Máy biến áp vai t rất quan trọng trong h thống điện, dùng đtruyn tải phân phối điện
ng.
- Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao trên đường dây, nời ta nâng cao
điện áp truyền tải trên dây, vì vậyđầu đường dây truyền tải cần đặt MBA ng áp.
- Đin áp tải thường nh, vì vậy ở cuối đường y phải đặt MBA hạ áp.
- Ngi ra MBA n được sdụng trong các nung, n điện, làm nguồn cho các
thiết bị đin, điện tử, đo lường.
Maùy
phaùt ñieän
Maùy bieán aùp
taêng aùp
Maùy bin aùp
giaûm aùp
Ñöôøng
daây taûi
H
tieâu thuï
Sô ñoà maïng truyeàn taûi ñieän ñôn giaûn Hình 5-2
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Chương 5. Máy biến áp
106
Một số hình dng của MBA:
§5.2. CU TẠO VÀ NGUYÊN M VIC
5.2.1. Cấu tạo
Máy biến áp có hai bộ phận chính i thép vày quấn.
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Chương 5. Máy biến áp
107
a. Lõi thép
i thép máy biến ápng để dẫn t thông chính củay biến áp, đưc chế tạo từ những
vật liệu dn từ tốt, thường là lá thép k thut đin. Lõi thép gồm hai bộ phận:
- Trụ: là nơi để đặt dây quấn.
- Gông: phần khép kín mch từ giữa các trụ.
Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.
Để gim dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng thép kthuật điện (dày khoảng
0,35mm đến 0,5mm, mặt ngi có n ch điện ) ghép lại vi nhau thành lõi thép.
c dng thép k thut đin thường sử dụng có hình ch U, E, I như hình v:
nh 5-3. Sơ đồ cấu tạo máy biến áp một pha
nh 5-4. Hình dạng lá thép kỹ thuật đin
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
Chương 5. Máy biến áp
108
b. Dây qun máy biến áp.
Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bng dây đồng (hoặc nhôm), có tiết diện tròn
hoặc hình ch nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách đin.
Hình 5-5. Mặt cắt ngang dây qun máy biến áp
Dây quấn gồm nhiềung dây và được lồng vào tr lõi thép. Giữa các vòngy, giữa các
dây quấn cách điện với nhau dây quấn cách điện vi i thép. Máy biến áp
thường hai hoc nhiều dây quấn. Khi các y qun đặt trên cùng mt trc thì tng
thường dây quấn đin áp thấp được đt sát trụ thép, các dây quấn khác đăt lồng ra bên
ngoài, làm như vậy để giảm được vt liệu cách điện
Để làm mát và tăng ờng cách điện cho máy biến áp, người ta thường đt lõi thép và dây
quấn trong một thùng dầu máy biến áp. Máy biến áp công sut lớn, vthùng dầu cánh
tản nhiệt, ngoài ra n có các đầu sứ đnối các đầu dây qun ra ngoài, bộ phn chuyển
mch để điều chỉnh điện áp, rơle hơi để bảo vmáy.
5.2.2. Nguyên lý làm vic:
Ngun làm việc củay biến áp da trên cơ s của hin tượng cm ng điện từ. Nếu đto
cuộny sơ cấp ca máy biến áp một dòng điện xoay chiu vi điện áp U1, dòng điện xoay chiều
qua cuộn dây sẽ tạo ra trong mch t một t thông . Do mạch t khép kín nên từ thông này móc
vòng qua các cuộn dây của máy biến áp và sinh ra trong đó sc điện động.
Với cuộn sơ cấp là: e1 = - N1
dt
d
(5-3)
Với cuộn th cấp là: : e2 = - N2
dt
d
(5-4)
nh 5-6. Sơ đồ nguyên lý làm vic của máy biến áp
Giả s tthông ca máy biến áp biến đổi hình sin đối với thi gian:
= maxsint (Wb) (5-5)
b
a
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM