Giáo trình Thực hành sửa chữa máy điện (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

Chia sẻ: Agatha25 Agatha25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:147

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Thực hành sửa chữa máy điện cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm chung về máy điện; máy biến áp; quấn dây máy biến áp; máy điện không đồng bộ; vẽ sơ đồ dây quấn động cơ;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thực hành sửa chữa máy điện (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH HẢI PHÒNG TRƯỜNG CĐCN HẢI PHÒNG GIÁO TRÌNH Tên mô đun: Thực hành sửa chữa máy điện Nghề điện công nghiệp Trình độ: Trung cấp Hải Phòng , năm 2019 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
Chương 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 1. Các định luật điện từ dùng trong máy điện 1.1. Định luật cảm ứng điện từ * Trường hợp khi từ thông () biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn  trong vòng dây sẽ cảm ứng một sức điện động(e) và sức điện động (e) được xác định theo qui tắc vặn nút chai. e = -d/ dt (công thức măcxoen) * Trường hợp thanh dẫn chuyển động thẳng vuông góc với đường sức từ trường thì trong thanh dẫn sẽ cảm ừng sức điện động( e) có trị số: e = Blv Trong đó: B là từ cảm đo bằng T(tecla), l là chiều dài của thanh dẫn(m) v là tốc độ của thanh dẫn (m/s) - Chiều của sức điện động này được xác định theo qui tắc bàn tay phải. Hình 1.1 Xác định chiều sức điện động theo qui tắc bàn tay phải 1.2. Định luật điện từ Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường thì thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng vuông góc có trị số là: Fđt = Bil Trong đó: Fđt là lực điện từ (N) , B là từ cảm (T) i là dòng điện (A) , l là chiều dài thanh dẫn (m) - Chiều của lực điện từ được xác định theo qui tắc bàn tay trái. 3
Hình 1.2. Xác định lực điện từ theo qui tắc bàn tay trái 2. Định nghĩa và phân loại máy điện 2.1. Định nghĩa - Máy điện là thiết bị điện từ có nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. - Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn). - Dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc ngược lại (máy phát điện). 2.2. Phân loại Máy điện được phân loại theo nhiều cách như phân loại theo công suất, cấu tạo, dòng điện hoặc nguyên lý làm việc... nhưng chủ yếu là phân loại theo nguyên lý làm việc. a. Máy điện tĩnh - Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp (MBA). - Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối. - Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi điện năng. b. Máy điện có phần động - Loại máy điện này thường dùng để biến đổi năng lượng: Động cơ, máy phát điện - Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, do từ trường và dòng điện của các cuộn dây chuyển động tương đối với nhau gây ra. 3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện 3.1. Nguyên lý máy phát điện (biến đổi cơ năng thành điện năng) Khi dây dẫn vuông góc với đường sức từ với vận tốc (V) thì trong dây dẫn suất hiện 1 suất điện động cảm ứng: E = B.V.l - Nếu mạch ngoài nối kín qua điện trở R (phụ tải) thì trong mạch có dòng điện cảm ứng, dòng này qua dây dẫn làm suất hiện 1 lực điện từ: F =B.I.l (chiều được xác định theo quy tắc bàn tay trái). Lực F có chiều cản trở sự chuyển động của dây dẫn. 4
Như vậy để dây dẫn tiếp tục chuyển động với vận tốc v ta phải tác dụng 1 lực bằng trị số lực F nhờ 1 động cơ sơ cấp, công suất cơ do động cơ sơ cấp cung cấp cho động cơ sơ cấp là: Pcơ = F.V = B.I.l.V = E.I = Pđiện. Kết quả là dây dẫn chuyển động trong từ trường đã có tác dụng biến công suất cơ năng của động cơ thành công suất điện năng của động cơ cung cấp cho phụ tải. Trong thực tế máy phát điện là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng, nguồn cơ năng có thể là động cơ tuabin hơi, tuabin nước, động cơ đốt trong, tuabin gió hoặc các nguồn cơ năng khác. 3.2. Nguyên lý động cơ điện (Biến đổi điện năng thành cơ năng) Giả sử có dây dấn đặt trong từ trường có cảm ứng từ (B), nối dây dẫn với nguồn điện trong dây dẫn có dòng điện I dây dẫn sẽ chịu 1 lực tác dụng. Khi đó F = B.I.l Chiều được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Dưới tác dụng của lực F dây dẫn chuyển động với vận tốc (V) theo phương của F. Khi dây dẫn chuyển động các từ trường trong dây dẫn sẽ xuất hiện suất điện động của chúng: E = B.l .V Chiều được xác định theo quy tắc bàn tay phải (E ngược chiều dòng điện I được gọi là suất phản điện). Áp dụng định luật Kiechôp ta có: U = E + Ir.l.  U.I = EI + I2r P = F.V + P  Pđ = Pcơ + P Vậy đặt vào một công suất điện ta được 1 công suất cơ (biến điện năng thành cơ năng). Trong thực tế các động cơ điện là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng. Roto đóng vai trò là thanh dẫn đặt trong từ trường có cảm ứng từ B của stato và quay theo chiều lực từ F tác dụng. 4. Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện 4.1. Vật liệu dẫn điện - Là vật liệu dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. - Vật liệu chủ yếu là đồng, nhôm, các hợp kim như đồng thau, đồng phốtpho hoặc thép. 4.2. Vật liệu dẫn từ - Là vật liệu dùng để chế tạo các bộ phận mạch từ. - Vật liệu chủ yếu là sắt từ, thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép đúc hoặc gang. 5
4.3. Vật liệu cách điện - Là vật liệu dùng để cách li các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện hoặc cách li các bộ phận dẫn điện với nhau. - Vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. - Chất cách điện chủ yếu ở thể rắn gồm 4 nhóm: + Chất hữu cơ thiên nhiên: giấy , vải lụa... + Chất vô cơ : amiăng, mica, sợi thuỷ tinh..... + Các chất tổng hợp và các men, sơn cách điện. 4.4. Vật liệu kết cấu - Là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu các tác động cơ học như trục, ổ trục, võ máy và nắp máy. - Vật liệu thường là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu, hợp kim hoặc chất dẻo. 5. Phát nóng và làm mát máy điện Trong quá trình biến đổi năng lượng luôn có sự tổn hao. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay). Tất cả các tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt làm cho máy điện nóng lên. Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp. Thường vỏ máy điện có các cánh tản nhiệt để làm mát và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát. Kích thước của máy, phương pháp làm mát phải được tính toán và lựa chọn để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài, tuổi thọ của máy khoảng 20 năm. Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép. Khi máy quá tải độ tăng nhiệt của máy sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép máy làm việc quá tải lâu dài. 6
Chương II . MÁY BIẾN ÁP Bài 1. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Khái niệm chung a. Định nghĩa - Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyện lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay nhưng vẫn giữ nguyên tần số. Hệ thống điện đầu vào máy biến áp (trước lúc biến đổi) có: điện áp U1, dòng điện I1, tần số f. Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi) có: điện áp U2, dòng điện I2, tần số f. b. Công dụng và nhiệm vụ của MBA - MBA đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. - Dùng để truyền tải và phân phối điện năng. MBA còn dùng để nâng cao điện áp hoặc giảm điện áp. MBA còn được sử dụng trong các lò nung, lò hàn điện và làm nguồn cho các thiết bị điện. 2. Các đại lượng định mức của MBA a. Điện áp định mức: (U1đm; U2đm) - U1đm là điện áp định mức qui định cho dây quấn sơ cấp. - U2đm là điện áp định mức qui định cho dây quấn thứ cấp. - Khi dây quấn thứ cấp hở mạch thì điện áp đặt vào sơ cấp là định mức. - Với MBA 1 pha thì điện áp định mức là điện áp pha (Uđm = Upha), với MBA 3 pha thì điện áp định mức là điện áp dây (Uđm = Udây),(V hoặc KV). b. Dòng điện định mức: (I1đm; I2đm) - Đối với MBA 1 pha thì dòng điện định mức là dòng điện pha (Iđm = Ipha), với MBA 3 pha thì dòng điện định mức là dòng điện dây (Iđm = Idây). - Dòng điện sơ cấp định mức là I1đm và dòng điện thứ cấp định mức là I2đm , đơn vị đo là A. c. Công suất định mức: (Sđm) - Là công suất biểu kiến (toàn phần) định mức; kí hiệu: Sđm có đơn vị đo làVA, KVA. * Ngoài ra còn có các đại lượng khác là tần số định mức (fđm), sơ đồ nối dây và chế độ làm việc... 3. Cấu tạo MBA Gồm 2 bộ phận chính: Bộ phận dẫn từ (lõi thép) và dẫn điện (dây quấn). 7
3.1. Lõi thép Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện. Các lá thép kỹ thuật điện có độ dày từ 0,35 - 0,5mm, hai mặt có sơn cách điện để giảm tổn hao của dòng Fucô và được ghép lại với nhau thành lõi thép. Tính chất lá thép kỹ thuật điện thay đổi theo hàm lượng Sillic, nếu hàm lượng Sillic nhiều thì tổn thất năng lượng càng ít nhưng giòn, cứng, khó gia công. Lõi thép gồm hai bộ phận chính: Trụ là nơi để đặt dây quấn Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ - Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín. Theo hình dáng lõi thép, máy biến áp thường chia ra làm 2 loại: +) Kiểu trụ (hình1.1a): Gồm các lá thép UI. Trong kiểu này biến áp được quấn thành 2 ống dây lồng vào hai trụ đứng. Để nâng cao chất lượng truyền dẫn, cuộn sơ và cuộn thứ thường được chia làm hai nửa đặt ở hai trụ. Hai nửa của từng cuộn dây phải được nối sao cho từ thông do chúng tạo ra trong mạch từ là cùng chiều. + Kiểu bọc (hình 1.1b): Gồm các lá thép EI. Trong kiểu này cuộn sơ cấp và thứ cấp được quấn chồng lên nhau thành một ống rồi lồng vào trụ giữa của chữ E. Hai trụ bên có tiết diện bằng nửa trụ giữa tạo thành 2 mạch từ nhánh đối xứng, mỗi nhánh dẫn một nửa từ thông chính. a) Kiểu trụ b) Kiểu bọc Hình 1.1- Cấu tạo máy biến áp 1 pha 8
3.2. Dây quấn Thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ lõi thép. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn có cách điện với nhau và các dây quấn cách điện với lõi thép. Thông thường dây quấn máy biến áp có 2 cuộn: - Cuộn sơ cấp (W1): Là cuộn nối với nguồn. - Cuộn thứ cấp (W2): Là cuộn nối với tải, cung cấp điện cho phụ tải. . Hình 1.2. Dây quấn máy biến áp 4. Nguyên lý làm việc của máy biến áp Máy biến áp làm việc trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi nối dây quấn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1, dòng điện I1 chạy trong cuộn sơ cấp sẽ sinh ra trong lõi thép từ thông biến thiên. Do mạch từ khép kín nên từ thông này móc vòng sang cuộn thứ cấp sinh ra sức điện động cảm ứng E2 tỉ lệ với số vòng dây W2. Đồng thời từ thông biến thiên đó cũng sinh ra trong cuộn sơ cấp một sức điện động tự cảm ứng E1 tỉ lệ với số vòng W1. 3 1 2 4 W2 U2 U1 W1 Z 1. Cuộn dây sơ cấp 2. Cuộn dây thứ cấp 3. Lõi thép 4. Phụ tải Hình1.3- Sơ đồ nguyên lý máy biến áp 9
U1 E1 W Tỷ số biến áp:   1 K U 2 E2 W2 K: tỉ số máy biến áp Nếu K > 1 (U1 > U2): Máy biến áp giảm áp Nếu K < 1 (U1 < U2): máy biến áp tăng áp 5. Mô hình toán và sơ đồ thay thế của MBA 5.1. Mô hình toán a. Quá trình điện từ trong MBA * Theo nguyên lý làm việc của MBA thì ngoài  do dòng I1 và I2 sinh ra thì trong MBA còn có từ thông tản. - Từ thông tản không chạy trong lõi thép mà tản trong không khí, các vật liệu ... - Từ thông tản chỉ móc vòng riêng lẽ với mỗi dây quấn : + Với W1 thì từ thông tản được kí hiệu t1 : có giá trị thể hiện qua điện cảm tản(l1) và do I1 sinh ra, có trị số: l1 = t1 / I1 + Với W2 thì từ thông tản được kí hiệu t2 và tương đương với t1 và do I2 sinh ra, có trị số: l2 = t2 / I2 b. Phương trình điện áp của MBA - Sơ cấp: U1= R1I1 + jX1I1- E1= Z1I1 - E1 (1) - Thứ cấp: U2= - E2 - R2I2 - jX2I2= - E1 - Z2I2 (2) c. Phương trình sức từ động Phương trình sức từ động thể hiện rõ quan hệ giữa I1 và I2: I1 = I0 + I2 (3)  Hệ 3 phương trình U1,U2, và sức từ động được gọi là mô hình toán của MBA. 5.2. Sơ đồ thay thế MBA Từ mô hình toán của MBA ta xây dựng sơ đồ mạch, sơ đồ điện gọi là sơ đồ thay thế để thể hiện đầy đủ quá trình năng lượng của MBA. Để đặc trưng và tính toán các quá trình năng lượng xảy ra trong máy biến áp, người ta thay mạch điện và mạch từ của máy biến áp bằng một mạch điện tương đương gồm các điện trở và điện kháng đặc trưng cho máy biến áp, gọi là mạch điện thay thế máy biến áp. 10
Trên hình vẽ trình bày MBA mà tổn hao trong dây quấn và từ thông tản được đặc trưng bằng điện trở R và điện cảm L mắc nối tiếp với dây quấn sơ và thứ cấp. Để có thể nối trực tiếp mạch sơ cấp và thứ cấp với nhau thành một mạch điện các dây quấn sơ cấp và thứ cấp phải có cùng một cấp điện áp. Trên thực tế, điện áp của các dây quấn đó lại khác nhau. Vì vậy phải qui đổi một trong hai dây quấn về dây quấn kia để cho chúng có cùng một cấp điện áp. Muốn vậy hai dây quấn phải có số vòng dây như nhau. Thường người ta qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp, nghĩa là coi dây quấn thứ cấp có số vòng dây bằng số vòng dây của dây quấn sơ cấp. Việc qui đổi chỉ để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán máy biến áp, vì vậy yêu cầu của việc qui đổi là quá trình vật lý và năng lượng xảy ra trong máy biến áp trước và sau khi qui đổi là không đổi. a. Qui đổi đại lượng thứ cấp qua sơ cấp Để suy ra mạch điện thay thế ta phải qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp (W2 = W1). - Qui đổi sức điện động E’2và điện áp U’ thứ 2 cấp. Do W2 = W1  E’ =2 E1  E’ = 2kE2 Với k = W1/ W2 là hệ số qui đổi thứ cấp về sơ cấp. Tương tự như trên thì U’2 qui đổi: U’2= kU 2 - Qui đổi dòng điện thứ cấp I’ : I’ = 1/kI 2 2 2 ’ ’ ’ - Qui đổi điện trở, điện kháng, tổng trở thứ cấp(R 2, X 2, Z 2): R’2 = k2R2 ; X’2 = k2X2 ; Z’2= k2Z 2 b. Sơ đồ thay thế MBA * Thay các đại lượng qui đổi vào mô hình toán của MBA ta có hệ thống các phương trình qui đổi. * Dựa vào các phương trình qui đổi ta có thể suy ra một mạch điện tương ứng gọi là mạch điện thay thế của MBA: 11
Hình 1.4: Mạch điện thay thế hình T của MBA Hình 1.5: Mạch điện thay thế đơn giản của MBA 6. Các chế độ làm việc của MBA 6.1. Chế độ làm việc không tải a. Phương trình và sơ đồ thay thế Chế độ không tải là chế độ mà phía thứ cấp hở mạch, phía sơ cấp đặt vào điện áp. Khi không tải I2 = 0; ta có U1 = I0Z0 (Z0= Zl + Zth là tổng trở không tải của MBA), ta có sơ đồ thay thế: Hình 1.6 . Sơ đồ thay thế MBA khi không tải 12
b. Các đặc điểm của chế độ không tải * I không tải: U0 Từ phương trình U1= I0Z0= I0= Z0 Mà Z0 thường rất lớn nên I không tải nhỏ bằng 2 - 10% Iđm. * Công suất không tải. Ở chế độ không tải công suất đưa ra phía thứ cấp = 0 nhưng MBA vẫn tiêu thụ công suất tổn hao sắt từ và công suất tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp. * Hệ số công suất không tải. Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớn so với công suất tác dụng không tải nên hệ số công suất lúc không tải thấp. c. Thí nghiệm về không tải (hình 1.7) Hình 1.7. Sơ đồ thí nghiệm không tải * Để xác định hệ số MBA (k), tổn hao sắt từ P và các thông số của máy ở chế độ không tải ta tiến hành thí nghiệm: - Đặt Uđm vào W1, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ trên sơ đồ cho ta các thông số: + Oát kế chỉ công suất không tải P0 = Pst. + Ampe kế chỉ dòng không tải I0. +Các vôn kế chỉ giá trị U1, U20.  Hệ số biến áp (k), dòng điện không tải %, R không tải, Z không tải, điện kháng không tải X0, hệ số công suất không tải(cos). 6.2. Chế độ ngắn mạch a. Phương trình và sơ đồ thay thế - Chế độ ngắn mạch là chế độ thứ cấp bị nối tắt lại, sơ cấp vẫn đặt vào điện áp: Un = InZn Sơ đồ thay thế: 13
Hình 1.8: Sơ đồ thay thế ở chế độ ngắn mạch - Vì tổng trở Z’ 2rất nhỏ so với Z nên th coi gần đúng có thể bỏ nhánh từ hoá, dòng I là n dòng thứ cấp ngắn mạch. - Qua sơ đồ thay thế ta xác định được: Rn  R1 + R’ 2; là điện trở mạch MBA Xn = X1 + X’ 2; là điện kháng ngắn mạch MBA Zn = Rn2  X n2 ; là tổng trở ngắn mạch MBA. b. Đặc điểm ngắn mạch MBA Un * Từ phương trình Un = InZn  In = Zn Vì tổng trở Zn nhỏ nên In thường rất lớn = 10-25 lần Iđm gây nguy hiểm với MBA và ảnh hưởng đến tải. c. Thí ngiệm ngắn mạch MBA Hình 1.9: Thí nghiệm ngắn mạch MBA Để xác định tổn hao trên R dây quấn và xác định các thông số sơ cấp và thứ cấp ta tiến hành thí nghiêm ngắn mạch. - Dây quấn W2 nối ngắn mạch, W2 nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp, nhờ bộ điều chỉnh điện áp ta có thể thay đổi điện áp đặt vào W1 =Un sao cho I dây quấn bằng định mức. - Un là điện áp ngắn mạch và được tính theo % của U1đm. Un Un% = 100% = 3 - 10% U1âm Khi ngắn mạch U2 = 0 Un là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn. 14
- Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch chính là tổn hao trong R hai dây quấn, từ đó ta tính được các thông số trong sơ đồ thay thế. Un + Tổng trở ngắn mạch Zn = I1âm Pn + Điện trở ngắn mạch Rn = 2 I 1âm + Điện kháng ngắn mạch Xn = Z n2  Rn2 X n I1âm + Điện áp ngắn mạch phản kháng % UnX% = 100% = Un%sinn. U1âm Rn I1âm + Điện áp ngắn mạch tác dụng % UnR% = 100% = Un%cosn. U1âm 6.3. Chế độ có tải của MBA a. Giản đồ năng lượng của MBA * Chế độ có tải là chế độ trong W1 nối với Uđm, W2 nối với tải. - Gọi công suất đưa vào MBA là P1 =U1I1cos1, một phần công suất này bị tiêu hao trên R của dây dẫn là: P  R I 2 , và tổn hao trong lõi thép P  R I 2 , phần còn lạilà: cu1 1 1 fe m 0 P  E I cos2 truyền sang phía thứ cấp. ' ' ât 22 - Một phần Pđt bù vào tổn hao trên R của W2 là: P  R2' I2 '2 , phần còn lại là P đầu ra cu 2 của MBA: P  U I cos2 . ' ' 2 22 - Tương tự như vậy công suất phản kháng của MBA: Q1 =U1I1sin1 thì một phần để tạo từ trường tản của W1: q1  X 1 I 12 và từ trường trong lõi thép qm  Xm I 02 và phần còn lại đưa qua thứ cấp : Q  E ' I ' sin 2. ât 22 Q đầu ra bằng Q  E I sin  2. ' ' 2 22 - Khi tải có tính điện cảm (  2 >0)  Q2  0  Q1 >0  Q được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp. - Khi tải có tính điện dung (  2 < 0)  Q2  0  Q được truyền từ thứ cấp sang sơ cấp. * Giản đồ năng lượng của MBA. Hình 1.10: Sơ đồ thay thế MBA Hình 1.11 Giản đồ năng lượng MBA 15
b. Sự thay đổi của điện áp phía thứ cấp * MBA có tải và có sự thay đổi ở tải gây nên sự biến thiên của U2. - Khi U1 định mức  biến thiên của U2 là: U2 = U2đm-U2 U 2âm  U2 - Độ biến thiên của U2 được tính theo % là: U2% = 100% U 2âm * Đường đặc tính ngoài: - Đường đặc tính ngoài của MBA thể hiện quan hệ U2 = f(I2) khi U1=Uđm và cos  = const. U2 C U20 R L kt - Từ đồ thị ta thấy khi tải dung tăng  U2 tăng, khi tải cảm tăng  U2 giảm. - Để điều chỉnh được U2 đạt giá trị mong muốn ta thay đổi số vòng đay trong khoảng 5% . 7. Máy biến áp ba pha Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha, ta có thể dùng 3 máy biến áp một pha hình 2.12 a hoặc dùng máy biến áp 3 pha (Hình 2.12 a). Về cấu tạo lõi thép của máy biến áp 3 pha gồm 3 trụ (Hình 2.13). Dây quấn sơ cấp ký hiệu bằng chữ cái in hoa. Pha A ký hiệu là AX, pha B ký hiệu là BY, pha C ký hiệu là CZ. Dây quấn thứ cấp ký hiệu bằng chữ thường: pha a là ax, pha b là by, pha c là cz. Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối 2 hình sao hoặc hình tam giác. Nếu sơ cấp nối hình tam giác, thứ cấp nối hình sao có dây trung tính ta ký hiệu là Y/YN Hình 1.12: MBA ba pha 16
Gọi số vòng dây pha một pha sơ cấp là w1 , số vòng dây một pha thứ cấp là w2 , tỷ số điện áp pha giữa sơ cấp và thứ cấp sẽ là: U p1 w1  Up 2 w2 Tỷ số điện áp không những chỉ phụ thuộc vào tỷ số vòng dây mà còn phụ thuộc vào cách nối hình sao hay tam giác. Hình 1.13: Lõi thép MBA 3 pha Hình 1.14: Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn 8. Sự làm việc song song của MBA 8.1 Điều kiện làm việc song song của MBA * Trong hệ thống điện, trong các lưới điện các MBA làm việc song song và để làm việc được phải thuộc vào các điều kiện: - Uđm sơ cấp và thứ cấp phải bằng nhau tương ứng nghĩa là tỷ số biến đổi của MBA phải bằng nhau. - Các MBA phải có cùng tổ nối dây nghĩa là điện áp thứ cấp của các máy trùng trùng pha nhau. - Điện áp các mạch của các máy phải bằng nhau. 8.2 Sơ đồ đấu dây làm việc song song của MBA 17
Hình 1.14 vẽ 2 MBA 3 pha làm việc song song. Dòng điện máy II do nhỏ hơn định mức, vậy máy II đang non tải, trong khi máy I đã định mức. Nếu máy II tải định mức thì máy I sẽ quá tải. Trong thực tế cho phép điện áp ngắn mạch của các máy sai khác 10%. Hình 1.14: MBA làm việc song song 9. Các máy biến áp đặc biệt 9.1. MBA ba dây quấn a. Khái niệm MBA ba dây quấn có 1 dây quấn W1 và 2 W2 dùng để cung cấp điện cho các lưới có điện áp khác nhau, tương ứng các tỷ số biến đổi. Hình1.15: MBA hai dây quấn * Ưu điểm: - Là nâng cao được tiêu chuẩn kinh tế và kỹ thuật của trạm BA. - MBA ba dây quấn được chế tạo theo kiểu MBA ba pha hoặc máy BA ba trụ với các tổ nối dây Y0/ Y0/ 12-11; Y0/  / 11-11. - Dây quấn sơ cấp có công suất bao nhiêu thì công suất của MBA ba dây quấn bấy nhiêu (công suất lớn nhất). 18
b. Độ thay đổi điện áp - Cũng như MBA 2 dây quấn thì U đầu ra của MBA 3 dây quấn biến thiên theo trị số và tính chất của các dòng điện tải I2, I3 - Khi thay đổi tải của W2 thì sẽ ảnh hưởng đến cả U của W2 kia do U rơi I1Z1 trong W1 thay đổi 9.2. MBA tự ngẫu a. Khái niệm - MBA tự ngẫu là: MBA trong đó một bộ phận của dây quấn đồng thời thuộc cả hai dây quấn W1 và W2. - Trong MBA tự ngẫu giữa W1 và W2 ngoài sự liên hệ về từ còn có sự liên hệ trực tiếp về điện. - Cũng như MBA thông thường thì MBA tự ngẫu cũng có loạ tăng áp, giảm áp và loại 1 pha, 3 pha. b. Độ thay đổi dòng điện trong BMA tự ngẫu - Xét một MBA tự ngẫu có số vòng dây quấn sơ cấp là WAX và điện áp đặt vào U1 = UAX , dây quấn thứ cấp có số vòng dây Wax là một phần của dây quấn sơ cấp. + Khi không tải: U1 = E1, U2 = E2 + Khi có tải nếu bỏ qua tổn thất thì: U1I1 = U2I2 * Trong MBA áp giảm áp thì Iax (dòng điện trong phần dây quấn chung) có cùng chiều với dòng I2 và ngược chiều với I1, còn đối với MBA tăng áp thì ngược lại. 9.3. MBA hàn hồ quang Là loại máy biến áp đặc biệt dùng để hàn bằng phương pháp hồ quang điện. Máy được chế tạo có điện kháng tản lớn và cuộn dây thứ cấp nối với điện kháng ngoài K để hạn chế dòng điện hàn. Vì thế đường đặc tính hàn rất dốc, phù hợp với yêu cầu hàn điện - Cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, cuộn dây thứ cấp một đầu nối với cuộn điện kháng K rồi nối tới que hàn, còn đầu kia nối với tấm kim loại cần hàn. Máy biến áp làm việc ở chế độ ngắn mạch ngắn hạn dây quấn thứ cấp. Điện áp thứ cấp định mức của máy biến áp hàn thường là 60 - 70V. Khi dí que hàn vào tấm kim loại, sẽ có dòng điện lớn chạy qua làm nóng chỗ tiếp xúc. Khi nhấc que hàn cách tấm kim lọai một khoảng nhỏ, vì cường độ điện trường lớn làm ion hóa chất khí, sinh hồ quang và tỏa nhiệt lượng lớn làm nóng chảy chỗ hàn. Để điều chỉnh dòng điện hàn, có thể thay đổi số vòng dây của dây quấn thứ cấp máy biến áp hàn hoặc thay đổi điện kháng ngoài bằng cách thay đổi khe hở không khí của lõi thép K. 19
Hình 1.16: Sơ đồ MBA hàn hồ quang 20