GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần II Máy biến áp - Chương 3

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

405
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 3: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY BIẾN ÁP Trong chương này chúng ta nghiên cứu sự làm việc của máy biến áp lúc tải của nó là đối xứng. Như vậy mọi vấn đề liên quan đều được xét trên 1 pha của máy biến áp 3 pha hay trên các máy biến áp 1 pha. § 3.1. Các phương trình cơ bản của máy biến áp Để thấy rõ quá trình năng lượng trong máy biến áp ta hãy xét các quan hệ điện từ trong máy. 1. Phương trình cân bằng s.đ.đ: Ta xét 1 MBA 1 pha. Khi đặt vào...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần II Máy biến áp - Chương 3

Chöông 3: QUAN HEÄ ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÙY BIEÁN AÙP Trong chöông naøy chuùng ta nghieân cöùu söï laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp luùc taûi cuûa noù laø ñoái xöùng. Nhö vaäy moïi vaán ñeà lieân quan ñeàu ñöôïc xeùt treân 1 pha cuûa maùy bieán aùp 3 pha hay treân caùc maùy bieán aùp 1 pha. § 3.1. Caùc phöông trình cô baûn cuûa maùy bieán aùp Ñeå thaáy roõ quaù trình naêng löôïng trong maùy bieán aùp ta haõy xeùt caùc quan heä ñieän töø trong maùy. 1. Phöông trình caân baèng s.ñ.ñ: Ta xeùt 1 MBA 1 pha. Khi ñaët vaøo daây quaán sô caáp 1 ñieän aùp xoay chieàu U1 thì trong ñoù seõ coù i1 chaïy. Neáu thöù caáp coù taûi thì trong daây quaán thöù caáp seõ coù i2 chaïy. i1 vaø i2 taïo neân caùc s.t.ñ F1 = i1w1 ; F2 = i2w2. S.t.ñ F1 , F2 sinh ra Φ moùc voøng daây quaán 1 vaø 2, gaây ra caùc Hình 3.1 M. b.a moät pha laøm vieäc coù taûi s.ñ.ñ: dΦ dΨ1 e1 = −w1 =− dt dt (3-1) dΦ dΨ2 e2 = −w2 =− dt dt Trong ñoù Ψ1 = w1Φ, Ψ2 = w2Φ laø töø thoâng moùc voøng vôùi daây quaán 1 vaø 2 öùng vôùi töø thoâng chính Φ. Coøn 1 phaàn raát nhoû töø thoâng do F1, F2 sinh ra bò taûn ra ngoaøi loõi theùp, kheùp kín maïch qua khoâng khí hoaëc daàu goïi laø caùc töø thoâng taûn Φσ1, Φσ2 . Φσ1 do i1 sinh ra chæ moùc voøng vôùi daây quaán sô caáp; Φσ2 do i2 sinh ra chæ moùc voøng vôùi daây quaán thöù caáp. Caùc töø thoâng taûn cuõng gaây neân caùc s.ñ.ñ taûn töông öùng : d Φ σ1 dΨσ1 eσ1 = − w1 =− dt dt (3-2) dΦ σ 2 dΨσ 2 eσ 2 = − w2 =− dt dt Trong ñoù: Ψσ1 = w1Φσ1, Ψσ2 = w2Φσ2 laø töø thoâng taûn moùc voøng vôùi daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Vì caùc töø thoâng taûn chuû yeáu ñi qua moâi tröôøng khoâng töø tính, coù ñoä töø thaåm µ = Cte (nhö daàu, khoâng khí, ñoàng . . .) Neân coù theå xem Ψσ1 , Ψσ2 tæ leä vôùi caùc doøng ñieän töông öùng sinh ra chuùng qua caùc heä soá ñieän caûm taûn Lσ1 ,Lσ2 laø nhöõng haèng soá: 125
Ψσ1 = Lσ1i1 (3-3) Ψσ 2 = Lσ 2i2 Do ñoù caùc S.ñ.ñ taûn sô vaø thöù caáp coù theå vieát : di2 ; di1 eσ 2 = −L σ 2 eσ1 = −Lσ1 dt dt Theo ñònh luaät Kirkhoff 2 ta coù phöông trình caân baèng s.ñ.ñ daây quaán sô caáp : U1 + e1 + eσ1 = i1r1 (3-4) Coù theå vieát döôùi daïng U1 = - e1 - eσ1 + i1r1 Ñoái vôùi daây quaán thöù caáp ta coù : (3-5) e2 + eσ2 = U2 + i2r2 Hay U2 = e2 + eσ2 - i2r2 Neáu ñieän aùp, S.ñ.ñ, doøng ñieän laø nhöõng löôïng xoay chieàu bieán thieân hình sin ñoái vôùi thôøi gian thì (3-4) vaø (3-5) coù theå bieåu dieãn döôùi daïng phöùc sau : . . . . (3-6) U1 = − E1− Eσ1+ I1 r1 Ñoái vôùi daây quaán sô : . . . . (3-7) Ñoái vôùi daây quaán thöù : U2 = E2 + Eσ 2 − I2 r2 Khi doøng ñieän bieán thieân hình sin theo thôøi gian thì trò soá töùc thôøi cuûa S.ñ.ñ taûn sô caáp ñöôïc vieát : dI1m sin ωt (3-8) eσ1 = −Lσ1 = −I1mωLσ1 cos ωt dt π⎞ ⎛ = 2I1X1 sin ⎜ ωt − ⎟ 2⎠ ⎝ π⎞ ⎛ = 2eσ1 sin ⎜ ωt − ⎟ 2⎠ ⎝ Nghóa laø eσ1 cuõng bieán thieân hình sin theo thôøi gian vaø chaäm pha so vôùi i 1 goùc 90o do ñoù trò soá hieäu duïng cuûa noù coù theå ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng soá phöùc : . . Eσ1 = − jI1 x1 Trong ñoù : x1 = ωLσ1 goïi laø ñieän khaùng taûn cuûa daây quaán sô caáp . . Töông töï ta coù Eσ2 = −jI2 x2 Trong ñoù : x2 = ωLσ2 goïi laø ñieän khaùng taûn cuûa daây quaán thöù caáp . . Thay caùc trò soá Eσ1 , Eσ2 vaøo (3-6), (3-7) ta coù caùc phöông trình caân baèng s.ñ.ñ sau : . . . . . . U1 = − E1+ jI1 x1 + I1 r1 = − E1+ I1(r1 + jx1 ) = − E1+ I1 z1 . . (3-9) . . . . . . U2 = E2 − jI2 x2 − I2 r2 = E2 − I2 (r2 + jx 2 ) = E2 − I2 z 2 . . Trong ñoù z1 = r1 + jx1 ; z2 = r2 + jx2 : Toång trôû cuûa daây quaán sô vaø thöù caáp. Caùc . . thaønh phaàn I1 z1 ; I2 z2 goïi laø ñieän aùp rôi treân caùc daây quaán sô vaø thöù caáp. 126
ø 2. Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng: Söùc töø ñoäng chính laø soá ampe voøng ñeå sinh ra Φ . Khi coù taûi : toång s.t.ñ F = i1w1 + i2w2 sinh ra Φ . Khi khoâng taûi s.t.ñ Fo = iow1 sinh ra Φ. Neáu boû qua ñieän aùp rôi thì coù theå xem ñieän aùp ñaët vaøo daây quaán sô caáp baèng s.ñ.ñ caûm öùng trong noù do töø thoâng chính gaây neân: U1 = E1 = 4,44fw1Φm. Coi coâng suaát löôùi ñieän laø voâ cuøng lôùn U1 = Cte duø coù taûi hay khoâng taûi neân E1 , Φm = Cte. Töø ñoù ta coù phöông trình caân baèng s.t.ñ: i1w1 + i2w2 = iow1 Vieát döôùi daïng soá phöùc (Khi I = f(t) laø hình sin) . . . I1 w1 + I2 w2 = I0 w1 Chia 2 veá cuûa phöông trình cho w1 ta coù: w2 . . . I1+ I2 = I0 w1 ⎛ .w⎞ . . I1 = I0 + ⎜ − I2 2 ⎟ ⎜ w1 ⎟ ⎝ ⎠ . . . ⎛ ⎞ (3-10) I1 = I0 + ⎜ − I2 ⎟ ⎝ ⎠ Töø bieåu thöùc (3-10) ta nhaän thaáy: luùc maùy bieán aùp coù taûi, doøng ñieän trong daây quaán sô caáp I1 nhö goàm 2 thaønh phaàn. Moät thaønh phaàn laø Io duøng ñeå taïo neân töø thoâng chính trong loõi theùp vaø 1 thaønh phaàn laø -I'2 duøng deå buø laïi taùc duïng cuûa doøng ñieän thöù caáp. Do ñoù khi taûi taêng, töùc doøng ñieän thöù caáp I2 taêng thì thaønh phaàn -I'2 cuõng taêng nghóa laø I1 taêng ñeå giöõ sao cho Io ñaûm baûo sinh ra Φm = Cte. § 3.2. Maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp Ñeå tieän lôïi cho vieäc nghieân cöùu, tính toaùn maùy bieán aùp ngöôøi ta thay caùc maïch ñieän vaø maïch töø cuûa maùy bieán aùp baèng moät maïch ñieän töông ñöông goàm caùc ñieän trôû vaø ñieän khaùng ñaëc tröng cho maùy bieán aùp goïi laø maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp. Ñeå coù theå noái tröïc tieáp maïch sô caáp vaø thöù caáp vôùi nhau thaønh moät maïch ñieän, caùc daây quaán sô vaø thöù caáp phaûi coù cuøng moät ñieän aùp. Treân thöïc teá ñieän aùp caùc daây quaán ñoù laïi khaùc nhau (U1 khaùc U2). Vì vaäy phaûi qui ñoåi moät trong hai daây quaán veà daây quaán kia ñeå cho chuùng coù cuøng chung moät caáp ñieän aùp. Muoán vaäy hai daây quaán phaûi coù soá voøng daây nhö nhau. Thöôøng ngöôøi ta qui ñoåi daây quaán thöù caáp veà daây quaán sô caáp, nghóa laø coi nhö daây quaán thöù caáp cuõng coù soá voøng daây baèng soá voøng daây quaán sô caáp (w2 = w1). Vieäc qui ñoåi chæ thuaän lôïi cho vieäc tính toaùn chöù tuyeät nhieân khoâng ñöôïc laøm thay ñoåi caùc quaù trình vaät lyù vaø naêng löôïng xaûy ra trong maùy bieán aùp. 127
1. Qui ñoåi maùy bieán aùp: Tröôùc tieân taát caû caùc löôïng qui ñoåi töø thöù caáp veà sô caáp ñöôïc goïi laø nhöõng löôïng qui ñoåi vaø ñöôïc kí hieäu theâm moät daáu phaåy ôû treân ñaàu. Thí duï söùc ñieän ñoäng thöù caáp qui ñoåi E 2 . / a) S.ñ.ñ vaø ñieän aùp thöù caáp qui ñoåi E'2 vaø U'2 : Do qui ñoåi daây quaán thöù caáp veà daây quaán sô caáp w2 = w1 neân E'2 = E1. Ta ñaõ bieát : w1 w1 E1 E1 = E2 neân k= = w2 w2 E2 w1 E2 = E2 = kE2 / w2 Töông töï ta coù : U'2 = k.U2. b) Doøng ñieän thöù caáp qui ñoåi I'2 : Vieäc qui ñoåi phaûi ñaûm baûo cho P = Cte tröôùc vaø sau khi qui ñoåi, nghóa laø : E 1 I2 = 2 I2 = I2 E2I2 = E2I2 neân / // E2 k / c) Ñieän trôû, ñieän khaùng, toång trôû thöù caáp qui ñoåi r'2, x'2, z'2 : Khi qui ñoåi P = Cte neân toån hao ñoàng trong daây quaán thöù caáp tröôùc vaø sau khi qui ñoåi phaûi baèng nhau, nghóa laø : I2r2 = I′22r2 / 2 2 ⎛I ⎞ r = ⎜ 2 ⎟ r2 = k 2r2 / ⎜ I/ ⎟ 2 ⎝ 2⎠ Töông töï coù ñieän khaùng thöù caáp qui ñoåi x 2 = k 2x 2 / Toång trôû thöù caáp qui ñoåi z2 = r2 + jx 2 = k 2 (r2 + jx 2 ) / / / Toång trôû cuûa phuï taûi qui ñoåi zt/ = k 2zt zt = rt + jxt : Toång trôû taûi luùc chöa qui ñoåi . d) Caùc phöông trình qui ñoåi : Thay caùc löôïng qui ñoåi vaøo caùc phöông trình caân baèng s.ñ.ñ vaø s.t.ñ ôû treân ta coù heä thoáng caùc phöông trình ñoù vieát döôùi daïng qui ñoåi : . . . U1 = − E1+ I1 z1 U′2 = E′2 − &′ z′2 I & & ./ . . I1 = I0 − I2 128
2. Maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp: Döïa vaøo caùc phöông trình s.ñ.ñ vaø s.t.ñ döôùi daïng qui ñoåi, ta coù theå suy ra moät maïch ñieän töông öùng goïi laø maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp: Hình 3.2 Maïch ñieän thay theá hình T cuûa m.b.a Vôùi zm = rm + jxm : toång trôû töø hoùa. 3. Maïch ñieän thay theá ñôn giaûn : Trong thöïc teá zm >> z1 vaø z'2 ; zm = 10 ÷ 50 coøn z1* » z'2* = 0,025 ÷ 0,01 neân coù theå coi zm = ∞ . Nghóa laø coi Io = 0, do ñoù I1 = - I'2. Nhö vaäy maùy bieán aùp coù theå ñöôïc thay theá baèng 1 maïch ñieän raát ñôn giaûn sau : Hình 3.3 Maïch ñieän thay theá ñôn giaûn cuûa m.b.a Vôùi : zn = rn + jxn : Toång trôû ngaén maïch. rn = r1 + r'2 : Ñieän trôû ngaén maïch. xn = x1 + x'2 : Ñieän khaùng ngaén maïch. § 3.3. Ñoà thò veùc tô cuûa maùy bieán aùp Ñeå thaáy roõ quan heä veà trò soá vaø goùc leäch pha giöõa caùc löôïng vaät lí trong maùy bieán aùp nhö Φ, e, I, . . . Ñoàng thôøi ñeå thaáy roõ söï bieán thieân cuûa caùc löôïng vaät lí ñoù ôû nhöõng cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau ta veõ ñoà thò veùc tô cuûa maùy bieán aùp. 1. Ñoà thò veùc tô cuûa maùy bieán aùp trong tröôøng hôïp taûi coù tính chaát ñieän caûm: Döïa vaøo caùc phöông trình caân baèng s.ñ.ñ vaø s.t.ñ . . . U1 = − E1+ I1(r1 + jx1) ./ ./ ./ ( ) U 2 = E 2 − I 2 r2/ + jx2 / ./ . . I1 = I0 − I2 Ñaët veùc tô töø thoâng Φm theo chieàu döông truïc hoaønh, doøng ñieän khoâng taûi I0 sinh ra Φm vöôït tröôùc moät goùc α. Caùc s.ñ.ñ E1 vaø E/2 do Φm sinh ra chaäm sau noù 1 goùc 900. Vì taûi coù tính chaát ñieän caûm, doøng ñieän I/2 chaäm sau E/2 moät goùc ψ2 quyeát ñònh bôûi ñieän khaùng vaø ñieän trôû cuûa taûi vaø daây quaán thöù caáp: 129
x 2 + x t/ / ψ 2 = arctg r2 + rt/ / Döïa vaøo caùc phöông trình caân baèng s.ñ.ñ vaø s.t.ñ ta veõ ñöôïc caùc ñoà thò veùc tô a) b) Hình 3.4 Ñoà thò veùc tô cuûa m.b.a a) Luùc taûi coù tính caûm; b) Luùc taûi coù tính dung 2. Ñoà thò veùc tô cuûa MBA luùc taûi coù tính chaát ñieän dung : Veõ treân hình 3.4b, caùch veõ khoâng coù gì ñaëc bieät so vôùi tröôøng hôïp treân. Keát quaû laø I/2 vöôït tröôùc U/2 moät goùc ϕ2 vaø U/2 > E/2. 3. Ñoà thò veùc tô cuûa MBA öùng vôùi giaûn ñoà thay theá ñôn giaûn luùc taûi coù tính chaát ñieän caûm: Töø giaûn ñoà thay theá ñôn giaûn ta coù: U1 = −U2 + I1zn = −U2 + I1(rn + jxn ) / / Töø ñoù ta veõ ñoà thò veùc tô nhö hình 3.5 Hình 3.5 Ñoà thò veùc tô cuûa m.b.a öùng vôùi giaûn ñoà thay theá ñôn giuaûn luùc taûi coù tính chaát caûm. § 3.4. Caùch xaùc ñònh caùc tham soá cuûa maùy bieán aùp Caùc tham soá cuûa maùy bieán aùp coù theå xaùc ñònh baèng thí nghieäm hoaëc baèng tính toaùn. 1. Phöông phaùp xaùc ñònh caùc tham soá baèng thí nghieäm Coù hai thí nghieäm ñeå xaùc ñònh caùc tham soá cuûa m.b.a laø thí nghieäm khoâng taûi vaø thí nghieäm ngaén maïch. a. Thí nghieäm khoâng taûi: 130
Hình 3.7 Maïch ñieän thay theá cuûa m.b.a Hình 3.6 Sô ñoà thí nghieäm khoâng taûi luùc khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp 1 pha Ñaët 1 ñieän aùp hình sin vaøo daây quaán sô caáp U1 = Uñm, hôû maïch daây quaán thöù caáp, nhôø caùc voân met, am pemet, oaùt met ta seõ ño ñöôïc U1, U2o, Io, Po. Töø caùc soá lieäu ñoù ta xaùc ñònh ñöôïc toång trôû, ñieän trôû vaø ñeän khaùng cuûa m.b.a luùc khoâng taûi: P0 U1 r0 = x0 = z0 − r0 2 2 z0 = I0 2 I0 Ngoaøi ra coøn xaùc ñònh ñöôïc tæ soá bieán ñoåi cuûa m.b.a w1 U1 k= ≈ w2 U20 Vaø heä soá coâng suaát luùc khoâng taûi P0 cos ϕ0 = U1I0 Luùc khoâng taûi I/2 = 0 neân maïch ñieän thay theá cuûa m.b.a coù daïng nhö hình 3.7. Nhö vaäy caùc tham soá z0, r0, x0 chính laø: z0 = z1 + zm ; r0 = r1 + rm ; x0 = x1 + xm Trong caùc m.b.a ñieän löïc x1 vaø r1 raát nhoû neân coi zo ≈ zm, ro ≈ rm, xo ≈ xm. Neân ngöôøi ta coi coâng suaát khoâng taûi Po thöïc teá coù theå xem laø toån hao saét pFe : Po = pFe. Khi khoâng taûi ta coù heä phöông trình : . . . U1 = − E1+ I0 (r1 + jx1) ./ ./ U20 = E2 . . I1 = I0 Do ñoù ñoà thò veùc tô coù daïng: Hình 3.8 Ñoà thò veùc tô cuûa m.b.a luùc khoâng taûi 131
2. Thí nghieäm ngaén maïch: Hình 3.9 Sô ñoà thí nghieän ngaén maïch cuûa m.b.a 1 pha Daây quaán thöù caáp bò noái ngaén maïch vaø ñieän aùp daây quaán sô caáp phaûi ñöôïc haï thaáp sao cho doøng ñieän trong ñoù baèng doøng ñieän ñònh möùc In = Iñm. Töø caùc maùy ño ta bieát ñöôïc Un, In, Pn : Un Pn zn = rn = xn = zn − rn2 2 In In 2 Caùc ngaén maïch Un raát beù neân töø thoâng chính luùc ngaén maïch raát beù nghóa laø Io beù do ñoù maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp coi nhö hôû maïch töø hoùa. Hình 3.10 Maïch ñieän hay theá cuûa m.b.a luùc ngaén maïch. Vôùi: zn = z1 + z2/ ; rn = r1 + r2/ ; xn = x1 + x2/ Vì lyù do doøng ñieän Io raát nhoû neân ta xem coâng suaát luùc ngaén maïch Pn laø coâng suaát duøng ñeå buø vaøo toån hao ñoàng trong daây quaán sô caáp vaø thöù caáp cuûa m.b.a: Pn = pcu1 + pcu2 = I1nr1 + I22 r2 2 / / n = I1n (r1 + r2 ) = I1nrn 2 2 / Töø maïch ñieän thay theá hình 3.10 ta thaáy ñieän aùp ngaén maïch hoaøn toaøn caân baèng vôùi ñieän aùp rôi trong m.b.a, Un goàm 2 thaønh phaàn : - Thaønh phaàn taùc duïng Unr = Inrn laø ñieän aùp rôi treân ñieän trôû. - Thaønh phaàn phaûn khaùng Unx = jInxn laø ñieän aùp rôi treân ñieän khaùng. Ñoà thò veùc tô cuûa MBA luùc ngaén maïch : B A 0 Hình 3.11 a. Ñoà thò veùc tô cuûa m.b.a luùc ngaén maïch. b. Tam giaùc ñieän aùp luùc ngaén maïch 132
Tam giaùc OAB goïi laø tam giaùc ñieän aùp ngaén maïch. Caïnh huyeàn bieåu thò ñieän aùp ngaén maïch toaøn phaàn Un, caùc caïnh goùc vuoâng chính laø ñieän aùp rôi treân ñieän trôû vaø ñieän khaùng: Unr = Un cosϕn ; Unx = Un sinϕn Vôùi ϕn laø goùc giöõa In vaø Un. Ñieän aùp ngaén maïch ñöôïc ghi treân nhaõn hieäu cuûa maùy vaø thöôøng ñöôïc bieåu dieãn baèng tæ leä % so vôùi Uñm : Un Iz un % = 100 = ñm n 100 Uñm Uñm Caùc thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch : Unr Ir unr % = 100 = ñm n 100 Uñm Uñm Unx Ix unx % = 100 = ñm n 100 Uñm Uñm Thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch taùc duïng cuõng coù theå tính nhö sau : I ñm rn I ñm I2 r u nr % = 100 = ñm n 100 U ñm I ñm Sñm Pn (W) = 10Sñm (kVA) Chuù yù: Ngaén maïch ôû treân vôùi ñieän aùp ñaët vaøo raát nhoû ñeå cho In = Iñm ñöôïc goïi laøø ngaén maïch thí nghieäm. Tröôøng hôïp m.b.a ñang laøm vieäc vôùi ñieän aùp sô caáp ñònh möùc, neáu thöù caáp xaåy ra ngaén maïch (nhö hai daây chaïm nhau, chaïm ñaát ...vv) thì ta goïi laø ngaén maïch söï coá. Luùc naøy toaøn boä ñieän aùp ñònh möùc ñaët leân toång trôû ngaén maïch raát nhoû cuûa m.b.a neân doøng ñieän ngaén maïch söï coá seõ raát lôùn: U In = ñm zn Hay laø: Uñm Iñm In = 100 = 100 Iñm znIñm zn 100 100 Iñm Uñm Iñm 100 = un % Thí duï : Moät maùy bieán aùp coù un% = 10 thì In söï coá laø : Iñm In = 100 = 10Iñm 10 Doøng ñieän ngaén maïch lôùn seõ gaây neân söï coá hö hoûng m.b.a. Do ñoù trong nhöõng tröôøng hôïp ñoù phaûi boá trí nhöõng thieát bò rô le baûo veä ñeå caét m.b.a ra khoûi löôùi ñieän. 133
2. Xaùc ñònh tham soá baèng tính toaùn Caùc tham soá cuûa maïch töø hoaù coù theå xaùc ñònh töø caùch tính toaùn maïch töø cuûa m.b.a. pFe Ñieän trôû töø hoaù rm coù theå xaùc ñònh theo bieåu thöùc: rm = 2. I0 Trong ñoù pFe xaùc ñònh theo bieåu thöùc: 1, 3 ⎛f⎞ [ ] pFe = p10 / 50 B2Gt + BgGg ⎜ 2 ⎟ t ⎝ 50 ⎠ I0 xaùc ñònh theo bieåu thöùc: I0 = I0r + I0x 2 2 E1 Ñieän khaùng töø hoaù xm xaùc ñònh gaàn ñuùng theo bieåu thöùc: xm = I0x Trong ñoù I0x tính theo bieåu thöùc F Q0 I0x = I0 x = hoaëc 2w mU1 Döôùi ñaây trình baøy caùch xaùc ñònh caùc tham soá ngaén maïch a. Ñieän trôû ngaén maïch: Caùc ñieän trôû cuûa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp coù theå tính ñöôïc neáu bieát caùc soá lieäu cuûa daây quaán: Tieát dieän daây quaán S1 vaø S2, soá voøng daây w1 vaø w2 vaø chieàu daøi trung bình cuûa caùc voøng daây Itb1, Itb2: wl r1 = k r ρ 75 1 tb1 (Ω) S1 wl r2 = k r ρ 75 2 tb2 (Ω) Vaø: S2 Trong ñoù kr = 1,03 ÷ 1,05 laø heä soá keå ñeán toån hao gaây neân bôûi töø tröôøng taûn. 1 1 laø ñieän trôû suaát cuûa ñoàng ôû 750 (ñoái vôùi nhoâm thì ρ 75 = ) ρ 75 = 29 47 Do ñoù ñieän trôû ngaén maïch: 2 ⎛w ⎞ rn = r1 + ⎜ 1 ⎟ r2 ⎜w ⎟ ⎝ 2⎠ b. Ñieän khaùng ngaén maïch: Vieäc xaùc ñònh x1 vaø x/2 lieân quan ñeán söï phaân boá töø tröôøng taûn cuûa töøng daây quaán. Nhöng vieäc xaùc ñònh moät caùch chính xaùc söï phaân boá cuûa töø tröôøng naøy raát phöùc taïp, do ñoù x1 vaø x/2 chæ coù theå tính toaùn gaàn ñuùng vôùi nhöõng giaû thieát ñôn giaûn (thí duï tröôøng hôïp daây quaán hình truï). Ñieän khaùng ngaén maïch coù theå tính: / ψ1 + ψ 2 xn = x1 + x 2 = 2πf / i1 πDtbkr a + a2 Hình 3.12 Ñöôøng bieåu dieãn cöôøng = 2πµ0 fw1 (a12 + 1 ) 2 ñoä töø tröôøng iσ 3 Trong ñoù: Dtb laø ñöôøng kính trung bình cuûa hai oáng daây kR = 0,93 ÷ 0,98 laø heä soá qui ñoåi töø tröôøng taûn lyù töôûng veà töø tröôøng taûn thöïc teá. Caùc trò soá a1, a2, a12 nhö hình veõ. 134
Thí duï Cho moät m.b.a ba pha coù caùc soá lieäu sau: Sñm = 5600kVA; U1 / U2 = 35000 / 66000 V; I1 / I2 = 92,5 / 490 A; P0 = 18,5 kVA; I0 = 4,5%; Un = 7,5 %; Pn = 5 7 kW; f = 50 Hz; Y / ∆ - 11. Haõy xaùc ñònh: a. Caùc tham soá luùc khoâng taûi z0, r0 vaø x0. b. Caùc tham soá zn, rn, xn vaø caùc thaønh phaàn cuûa ñieän aùp ngaén maïch. Giaûi a. Ñieän aùp pha sô caáp U1 35000 U1f = = 20200V = 3 3 Doøng ñieän pha khoâng taûi I0f = I0%.Iñm = 0,045x92,5 = 4,16A Caùc tham soá khoâng taûi U1f 20200 = 4857,6Ω z0 = = I 0f 4,16 P0 18500 r0 = = 356Ω = 3I0 f 3x4,16 2 2 x 0 = z 2 − r02 = 48502 − 3562 = 4844,5Ω 0 b. Ñieän aùp pha ngaén maïch tính töø phía sô caáp U1n = U1fun = 20200x0,075 = 1520V Caùc tham soá ngaén maïch U1n 1520 = 16,4Ω zn = = I1f 92,5 Pn 57000 = 2,22Ω rn = = 3I1f 3x92,52 2 x n = z 2 − rn2 = 16,4 2 − 2,222 = 16,25Ω n Caùc thaønh phaàn ñieän aùp ngaén maïch 92,5x2,22 I1frn 100 = 101 100 = unr % = , 20200 U1f 92,5x16,3 I1f xn 100 = 7,45 100 = unx % = 20200 U1f 135
Caâu hoûi 1. Taïi sao khi taêng doøng ñieän thöù caáp thì doøng ñieän sô caáp laïi taêng leân? Luùc ñoù töø thoâng trong maùy bieán aùp coù hay ñoåi hay khoâng? 2. Laøm theá naøo ñeå xaùc ñònh ñöôïc tham soá töø hoaù cuûa maùy bieán aùp? Thöïc chaát cuûa doøng ñieän khoâng taûi, toån hao khoâng taûi laø gì? Taïi sao dung löôïng maùy bieán aùp nhoû thì doøng ñieän khoâng taûi laïi lôùn? Khi khoâng taûi, taêng ñieän aùp ñaët vaøo maùy bieán aùp thì cosϕ cuûa maùy bieán aùp thay ñoåi ra sao? 3. Laøm theá naøo ñeå xaùc ñònh ñöôïc toång trôû sô vaø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp? Toån hao ngaén maïch laø toån hao gì? Khi thí nghieäm ngaén maïch taïi sao phaûi haï ñieän aùp xuoáng, thöôøng baèng bao nhieâu? Neáu ñaët toaøn boä ñieän aùp ñònh möùc vaøo luùc ngaén maïch thì sao? Trò soá ñieän aùp ngaén maïch coù yù nghóa gì? Baøi taäp 1. Moät m.b.a moät pha coù dung löôïng 5kVA coù hai daây quaán sô caáp vaø hai daây quaán thöù caáp gioáng nhau. Ñieän aùp ñònh möùc cuûa moãi daây quaán sô caáp laø 11000V vaø cuûa moãi daây quaán thöù caáp laø 110V.Thay ñoåi caùch noái caùc daây quaán vôùi nhau seõ coù caùc tæ soá bieán ñoåi ñieän aùp khaùc nhau.Vôùi moãi caùch noái haõy tính caùc doøng ñieän ñònh möùc sô vaø thöù caáp. Ñaùp soá: a. Daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñeàu noái noái tieáp I1 = 0,227 A; I2 = 22,7 A b. Daây quaán sô caáp noái noái tieáp, daây quaán thöù caáp noái song song: I1 = 0,227 A; I2 = 45,45 A c. Daây quaán sô caáp noái song song, daây quaán thöù caáp noái noái tieáp: I1 = 0,45 A; I2 = 22,7 A d. Daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñeàu noái noái song song: I1 = 0,45 A; I2 = 45,45 A 2. Cho moät m.b.a coù dung löôïng Sñm = 20000kVA, U 1 = 126,8kV, U 2 = 11kV, f = 50Hz, dieän tích tieát dieän loõi theùp S = 35,95 cm2, maät ñoä töø thoâng B = 1,35T.Tính soá voøng daây cuûa daây quaán sô vaø thöù caáp. Ñaùp soá: w1 = 117694 voøng w2 = 10210 voøng 3. Moät m.b.a ba pha Y/Y-12 coù caùc soá leäu sau ñaây Sñm = 180kVA,U 1/U 2=6000/ 400V, doøng ñieän khoâng taûi Io % = 6,4, toån hao khoâng taûi PO= 1000W, ñieän aùp ngaén maïch un %= 5,5 , toån hao ngaén maïch Pn= 4000W. Giaû söû r1= r'2 , x1= x/2, Haõy veõ maïch ñieän thay theá cuûa m.b.a vaø tính caùc thaønh phaàn cuûa ñieän aùp ngaén maïch. Ñaùp soá: Unr% = 2,3; Unx% = 5 136
4. Cho moät m.b.a moät pha coù caùc soá lieäu Sñm = 6637kVA, U 1/U 2 = 35/10kV, Pn = 53500W , un % = 8. a) Tính zn, rn b) Giaû thöû r1 = r'2. Tính ñieän trôû khoâng qui ñoåi cuûa daây quaán thöù caáp. Ñaùp soá: a. zn = 14,8 Ω ; rn = 1,5 Ω b. r2 = 0,061 Ω 137