Định nghĩa cơ bản về máy biến áp (hay tên khác máy biến thế) là một thiệt bị điện tĩnh được sử dụng để truyền tải điện năng từ một mạch điện Trong hệ thống điện, máy biến áp là một thiết bị điện rất quan trọng. Nhưng không phải ai cũng biết định nghĩa cũng như lịch sử và có bao nhiêu loại máy. Bài viết dưới đây của chúng tôi sẽ giúp bạn có thêm kiến thức về máy biến áp nhé! Hướng dẫn phân loại máy biến áp Định nghĩa cơ bản về máy biến áp (hay tên khác máy biến thế) là một thiệt bị điện tĩnh được sử dụng để truyền tải điện năng từ một mạch điện này đến một mạch điện khác mà không thay đổi tần số. Vì chúng không có bộ phận nào dịch chuyển hoặc quay nên được gọi là thiết bị tĩnh. Máy biến áp được vận hành bằng nguồn xoay chiều AC và làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp Thường được sử dụng để tăng và giảm điện áp trong lưới truyền tải và phân phối điện. Máy biến áp 3 pha và máy biến áp 1 pha Người ta thường sử dụng máy biến áp 3 pha nhiều hơn vì nó kinh tế hơn. Nhưng nếu liên quan đến kích thước, phù hợp hơn khi sử dụng một bộ ba máy biến áp đông anh một pha vì nó dễ dàng vận chuyển hơn so với một máy biến áp ba pha. Máy biến áp lực, máy biến áp phân phối, máy biến áp đo lường • Máy biến áp lực thường được sử dụng trong lưới điện để tăng hoặc giảm điện áp. Nó chủ yếu hoạt động khi tải cao hoặc trong thời gian cao điểm và có hiệu suất tối đa khi đầy tải. • Máy biến áp phân phối nhằm làm giảm điện áp để phân phối cho người sử dụng hoặc mục đích thương mại. Loại máy này điều chỉnh điện áp tốt và có thể hoạt động 24h 1 ngày với hiệu quả tối đa ở 50% tải. • Máy biến áp đo lương thì bao gồm C.T và P.T. Loại máy này thì dùng để giảm điện áp và dòng điện từ cao xuống giá trị thấp hơn mà có thể đo được bằng các thiết bị truyền thống.
Máy biến áp 2 cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu Trước đây thường được sử dụng với tỷ số cuộn cao áp và hạ áp lớn hơn 2. Sau này nó hiệu quả về mặt chi phí hơn khi sử dụng với máy biến áp mà tỷ số cuộn cao áp và hạ áp nhỏ hơn 2. Máy biến áp ngoài trời và máy biến áp trong nhà Là loại máy thiết kế để lắp đặt ngoài trời hay lắp trong nhà. Máy biến áp làm mát bằng dầu và máy biến áp khô Trong máy biến áp làm mát bằng dầu, môi trường làm mát là dầu máy biến áp trong đó máy biến áp khô thì được làm mát bằng không khí. Máy biến áp loại Core type (mạch từ bên ngoài cuộn dây) • Máy biến áp core type có hai trụ và hai thanh ngang được gọi là khung. Lõi từ hình vuông với một mạch từ chung. Các cuộn dây hình trụ (HV và LV) được đặt trên hai trụ. • Máy biến áp shell type: Nó có một trụ ở giữa và hai trụ bên ngoài. Cả cuộn HV, LV được đặt trên một trụ ở giữa. Máy biến áp này có mạch từ kép. • Máy biến áp Berry type: Mạch từ trông như hình bánh xe. Phần vỏ kim loại được cố định chặt chẽ và đổ đầy dầu bên trong. Chi tiết Tin Tức Tin Bkaii Đối với ngành điện công nghiệp và một số lĩnh vực khác thì máy biến áp là một thiết bị không thể thiếu. Máy biến áp được ứng dụng một cách rộng rãi trong các bài toán điện năng. Để hiểu rõ hơn về thiết bị này, hôm nay BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu về khái niệm, cấu tạo cũng như cách phân loại cơ bản của máy biến áp nhé!  Nhắc đến máy biến áp ta sẽ nghĩ ngay đến một loại máy có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều, nó có thể tăng hoặc giảm mức điện áp ban đầu tùy theo cấu tạo của nó. Máy biến áp ngày nay thường được gọi với tên ngắn gọn là biến áp. Hiểu một cách chính xác, máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi. Hay ta có thể hiểu một cách đơn giản hơn, máy biến áp là thiết bị điện dùng cảm ứng điện từ để truyền, đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện theo một nguyên lí nhất định. Đôi khi hay có sự nhầm lẫn về chức năng của máy biến áp, trên thực tế máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không làm biến đổi năng lượng. Hiện nay người sử dụng có nhu cầu sử dụng các máy móc, thiết bị hiện đại từ nước ngoài về. Với nhiều máy móc được sản xuất ở nước ngoài thường có những mức điện áp định mức khác nhau không giống với mức điện áp phổ biến ở Việt Nam. Như vậy muốn sử dụng những chiếc máy móc nhập ngoại này cần phải sử dụng đến những chiếc máy biến áp. Qua đó ta thấy được vai trò không thể thiếu của những chiếc máy biến áp trong các hệ thống sử dụng nhiều máy móc. Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp có cấu tạo chung gồm 3 bộ phận chính ta có thể dễ dàng nhận thấy đó chính là lõi thép, dây quấn và vỏ máy. - Lõi thép: Lõi thép gồm có trụ và gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín. Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau và thường được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt. Lõi thép có chức năng dẫn từ thông đồng thời làm khung để đặt dây cuốn. Đối với các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao thường được cấu tạo bởi các lá thép permalloy ghép lại.
- Dây quấn hay cuộn dây: thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm bên ngoài bọc cách điện để nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Với biến áp quấn bằng dây đồng thì sẽ dẫn điện tốt hơn, tránh được ôxi hoá, tăng tuổi thọ của biến áp. Phần có nhiệm vụ nhận năng lượng vào nối với mạch điện xoay chiều được gọi là cuộn dây sơ cấp, còn phần có nhiệm vụ truyền năng lượng ra nối với tải tiêu thụ được gọi là cuộn dây thứ cấp. Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại.
- Vỏ máy: Tùy theo từng loại máy biến áp mà chúng được làm bằng các chất liệu khác nhau. Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng. Nắp thùng để đậy trên thùng.
Phân loại máy biến áp Cũng giống như nhiều các thiết bị điện khác, ta cũng có nhiều cách để phân loại máy biến áp. - Theo cấu tạo ta sẽ phân chia thành máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha
- Theo chức năng có máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế
- Theo cách thức cách điện: máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,…
- Theo mối quan hệ cuộn dây ta chia thành biến áp tự ngẫu và biến áp cảm ứng
- Theo nhiệm vụ: máy biến áp điện lực, máy biến áp cho dân dụng, máy biến áp hàn, máy biến áp xung,…
Ngoài ra cũng có thể phân loại dựa vào công suất hay hiệu điện thế. Xem thêm: Trên đây là một vài tìm hiểu cơ bản về máy biến áp. Hi vọng qua bài viết này bạn đọc đã có thêm một số thông tin thú vị. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn cứ liên hệ BKAII nhé! "BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!" Tóm tắt nội dung tài liệu - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP MÁY ĐIỆN 1 2008
- Chương 5 MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 5.1. MBA BA DÂY QUẤN MBA ba dây quấn là MBA có một dây quấn sơ và hai dây quấn thứ, dùng để
cung cấp điện cho các lưới điện có điện áp khác nhau, ứng với các tỉ số biến đổi : U1 N1 U N a 12 ; a 13 1 1 (5.1) U2 N2 U3 N3 I 2 I1 I 3 1 U 31 2 T 21 3 3 2 U U Hình 5.1 MBA ba dây quấn Ưu điểm của MBA ba dây quấn so với MBA hai dây quấn : 1. Giá thành sản xuất rẻ hơn MBA hai dây quấn. 2. Mặt bằng chiếm chỗ bé hơn. 3. Liên tục truyền tải năng lượng từ dây quấn sơ sang hai dây quấn thứ hoặc truyền từ dây quấn thứ nầy sang dây quấn thứ khác. 4. Tổn thất năng lượng bé hơn MBA hai dây quấn khoảng chừng hai lần. Khuyết điểm của MBA ba dây quấn so với MBA hai dây quấn : 1. Độ tin cậy của MBA ba dây quấn bé hơn MBA hai dây quấn vì sự cố trong MBA thì phía thứ cấp của hai lưới sẽ mất điện. 2. Việc bố trí đầu ra của MBA ba dây quấn phức tạp hơn MBA hai dây quấn. Cũng như máy biến áp hai dây quấn, người ta chế tạo máy biến áp ba dây
quấn theo kiểu tổ máy biến áp ba pha hoặc máy biến áp ba pha ba trụ, ở mỗi pha đặt
ba dây quấn như hình 5.1. Tiêu chuẩn tổ nối dây MBA ba dây quấn Y0/Y0/-12-11
và tổ MBA ba pha hay MBA ba pha ba trụ Y0//-11-11. Theo qui định tiêu chuẩn về công suất chế tạo MBA ba dây quấn: S1đm/S1đm S2đm/S1đm S3đm/S1đm . 1 1 1 1 1 2/3 1 2/3 2/3 (1 2/3 1)
- 5.1.1. Phương trình cơ bản, mạch điện thay thế, đồ thị vectơ của MBA 3 dây quấn. Quá trình điện từ trong MBA ba dây quấn được mô tả mhư MBA hai dây quấn,
tất cả các đại lượng của hai dây quấn thứ 2, 3 quy đổi về số vòng của dây quấn sơ: N2 N N N I '2 I 2 ; I 3' I 3 3 ; U '2 U 2 1 ; U 3' U 3 1 N1 N1 N2 N3 Cũng như MBA hai dây quấn, dòng từ hóa MBA ba dây quấn rất nhỏ được xác
định : I I ' I ' I 0 (5.2) 1 2 3 0 I Sđđ hổ cảm : E 1 E '2 o với Ym = Gfe - jBm Ym Điện kháng tản trong mỗi dây quấn: X1 L t1 ; X 2 L t 2 ; X 3 L t 3 . Điện kháng tản: X1, X2, X3 là điện kháng tản tương đương của dây quấn, được
tìm thấy khi có tính đến ảnh hưởng của các dây quấn khác. (Ngẫu hợp từ thông tản). Phương trình cân bằng điện áp của MBA ba dây quấn : E I jX R I E Z I U1 1 1 1 1 1 1 1 1 E I jX R I E Z' I ' . U ' ' ' ' ' ' ' (5.3) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 E I jX R I E Z I ' . U ' ' ' ' ' ' ' ' 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Z3’ Z1 I '2 Z2’ I 3' I1 I 0 3 U 1 U Zm 2 U Hình 5.2 Sơ đồ thay thế MBA 3 dây quấn Tổng trở nhánh từ hoá Zm tìm được bằng tính toán hoặc thí nghiệm. Các tổng trở Z1,Z’2,Z’3, được xác định từ thí nghiệm ngắn mạch (hình 5.3) như: Zn12 = Z1 + Z’2 = rn12 + jxn12 Zn13 = Z1 + Z’3 = rn13 + jxn13 (5.4) Zn23 = Z’2 + Z’3 = rn23 + jxn23 . Giải hệ phương trình ta tìm được :Z1 , Z’2 , Z’3. 1 Z1= (Zn12 + Zn13- Zn23); 2 1 Z’2= (Zn12+ Zn23- Zn13); (5.5) 2
- 1 Z’3= (Zn13+ Zn23- Zn12). 2 2 2 Un 2 Un 1 1 1 Un 3 3 3 3 Z2’ Z2’ Z2’ Z1 Z1 Z1 Z3’ Z3’ Un Z3’ Un Un Hình 5.3 Sơ đồ và mạch điện thay thế khi thí nghiệm ngắn mạch MBA ba dây quấn Từ đồ thị vectơ của MBA ba dây jx’2I’2
quấn (hình 5-4), ta thấy U’2 không jx1I1 r’2I’2
những phụ thuộc vào I’2 mà còn phụ U’3
thuộc vào I’3. Và U’3 không những E’2 U’2
phụ thuộc vào I’3 mà còn phụ thuộc I’2 I1
vào I’2. Để giảm ảnh hưởng nầy ta cần
giảm tổng trở Z1 bằng cách đặt cuộn
dây 1 vào giữa 2 dây quấn 2 và 3, lúc I0
đó x1 có thể có giá trị âm. I’3 Hình 5-4 Đồ thị vectơ MBA 3 dây quấn
5.1.2. Độ thay đổi điện áp thứ cấp MBA ba dây quấn. Dây quấn 1 và 2 : U U '2 U *12 1dm . U1dm = unr*12 cos2 + unx*12 sin2 + unr*(3) cos3 + unx*(3) sin3 (5.6)
Trong đó: R I' X I' R I' X I' u nr*12 n12 2 ; u nx*12 n12 2 ; u nr*(3) 1 3 ; u nx*(3) 1 3 ; U1dm U1dm U1dm U1dm Dây quấn 1 và 3 : U1dm U 3' U *13 . U1dm
- = unr*13 cos3 + unx*13 sin3 + unr*(2) cos2 + unx*(2) sin2 .(5.7)
Trong đó: R n13I 3' X n13I 3' R 1I '2 X1I '2 u nr*13 ; u nx*13 ; u nr*( 2) ; u nx*( 2) ; U1dm U1dm U1dm U1dm I2 , I3 : dòng điện tải. cos2 ,cos3 : hệ số công suất. 5.2. MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU. MBA tự ngẫu là loại MBA mà ở đó ngoài sự liên hệ về từ còn có sự liên hệ trực
tiếp với nhau về điện giữa dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp. Về cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBA tự ngẫu tương tự MBA thông
thường, chỉ khác cách đấu dây giữa hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Trên hinh 5-3a,
trình bày một MBA tự ngẫu có một cuộn dây với một đầu rẽ (có thể nhiều đầu).
Nếu MBA tự ngẫu vận hành giảm áp thì dây quấn thứ là bộ phận của dây quấn sơ,
còn tăng áp thì dây quấn sơ là bộ phận của dây quấn thứ; trên hình 5-3b, ta nối
MBA tự ngẫu vận hành giảm áp như như vậy dây quấn thứ cấp là một phần của dây
quấn sơ cấp, và ta gọi: NCA = số vòng dây phía điện áp cao NHA = số vòng dây phía điện áp thấp Tỉ số biến áp là: U CA N CA N HA hay là U HA U CA U HA N HA N CA Ở MBA tự ngẫu, ta thay đổi vị trí tiếp điểm trượt, sẽ thay đổi được số vòng dây
NHA và do đó thay đổi được điện áp UHA. Vì thế máy biến áp tự ngẫu dùng để điều
chỉnh điện áp ra liên tục. MBA tự ngẫu một pha công suất nhỏ được dùng trong các phòng thí nghiệm và
trong các thiết bị điện có yêu cầu điều chỉnh điện áp ra liên tục. MBA tự ngẫu ba
pha thường dùng để điều chỉnh điện áp khi mở máy các động cơ điện không đồng
bộ ba pha công suất lớn nhằm giảm dòng điện mở máy và dùng để liên lạc trong hệ
thống điện có các cấp điện áp gần nhau như : 110-220; 220-500; 330-750 kV. Ngoài
ra MBA tự ngẫu dùng rộng rãi làm nguồn cho các thiết bị điện sinh hoạt.
- Còn khuyết điểm của MBA tự ngẫu là dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp
không được cách ly về điện nên độ an toàn thấp. Chẳng hạn, nếu máy tự biến áp bị
sự cố trên đoạn ax hình 5.7, đoạn nầy bị đứt như vậy gần như tải chịu toàn bộ điện
áp cao áp, rất nguy hiểm, nên khi vận hành với lưới điện trung tính MBA tự ngẫu
phải nối đất nếu không sẽ không an toàn; vì điện áp un nhỏ nên dòng điện In tương
đối lớn; MBA tự ngẫu yêu cầu cách điện cao hơn MBA thường. Trên hình 5-6a trình bày MBA hai dây quấn, dây quấn sơ cấp có 80 vòng được
nối với nguồn có điện áp 240V và dây quấn thứ cấp có 20 vòng được nối với tải có
điện trở 1. Điện áp và dòng điện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp như trình bày
trên hình 5-6a, còn tỉ số biến áp xác định từ: 15A 60A NB=20vg Tải NB NA=80vg 240V ~ NA
- 15A 45A 60A 20vg Tải 240V ~ 80vg (b) Hình 5-6 Sơ đồ của MBA hai dây quấn (a) nối lại thành MBA tự ngẫu một pha vận hành giảm áp (b) N CA N A 80 a 4 N HA N B 20 U 240 U HA CA 60 V a 4 U 60 I HA HA 60 A Zt 1 I 60 I CA HA 15A a 4 Trên dây quấn sơ cấp ta lấy một đầu ra với số vòng bằng số vóng dây quấn thứ
cấp là 20 vòng như trên hình 5-6b. Trong MBA lý tưởng từ thông móc vòng cảm
ứng sđđ trên 20 vòng ở dây quấn B cũng bằng 20 vòng trên đầu dây quấn A. Cực
tính, điện áp và dòng điện ở các đầu vào và ra cũng giống MBA hai dây quấn, nếu
ta trích một đầu ra là một phần của dây quấn cao áp là 20 vòng bằng dây quấn thứ
cấp MBA hai dây quấn, như trình bày trên hình 5-6b. Thử nghiệm trên hình 5-6b
cho thấy, dòng điện qua tải là 60A gồm 15A dòng điện truyền dẫn trực tiếp và 45A
dòng điện thông qua sự làm việc MBA. Như vậy từ sơ đồ cho thấy, sự truyền tải
năng lượng từ sơ cấp qua thứ cấp trong máy tự biến áp tự ngẫu bằng hai con đường:
điện và điện từ. Còn ở các máy biến áp thông thường có dây quấn sơ cấp và thứ cấp
- riêng biệt, năng lượng từ sơ cấp truyền qua thứ cấp chỉ bằng điện từ. Vì thế máy tự
biến áp có ưu điểm hơn máy biến áp hai dây quấn: với cùng kích thước máy tự biến
áp truyền công suất qua nhiều hơn, hiệu suất cao hơn, sụt áp ít hơn vì điện áp ngắn
mạch un nhỏ. Tuy nhiên UCA và UHA chênh nhau quá nhiều thì ưu điểm không đáng
kể, nên MBA tự ngẫu chỉ được dùng khi tỉ số biến áp nhỏ hơn 3:1. Quan hệ giữa tỉ số vòng và công suất trong MBA tự ngẫu
Hình 5.6b trình bày kiểu nối dây của MBA tự ngẫu. Ta thấy công suất truyền tải của
MBA tự ngẫu gồm hai thành phần: 1. Truyền qua nhờ từ trường trong lõi thép. 2. Truyền dẫn trực tiếp. Dung lượng thiết kế MBA tự ngẫu là dung lượng truyền dẫn nhờ từ trường: Stkế = E1I1 = E2I2 (5.8) Dung lượng MBA tự ngẫu truyền qua lúc vận hành thực tế : Sttải = UCAICA = UHAIHA (5.9) Tỉ số vòng của MBA tự ngẫu (như MBA hai dây quấn, hình 5-7): N U E I a 1 1 1 2 (5.10) N 2 U 2 E 2 I1 Tỉ số biến đổi địên áp của lưới điện : N U I a ' CA CA HA (5.11) N HA U HA I CA Thường tỉ số a’ < 2,5, vì MBA tự ngẫu được sử dụng trong lưới điện có các cấp
điện áp gần nhau như 110-220kV; 220-500kV; 330-750kV. Xét tỉ số công suất : Stk E1I1 ( U U HA )I CA 1 CA 1 (5.12) S tt U CA I CA U CA I CA a' Như vậy kiểu MBA tự ngẫu có lợi hơn về công suất trong thiết kế MBA nên
được dùng trong thực tế. VÍ DỤ 5-2
Một MBA tự ngẫu một pha vận hành giảm áp, dây quấn cao áp CA có 400 vòng, hạ
áp HA bằng 25% số vòng của dây quấn cao áp, cấp điện cho phụ tải có tính cảm
4,8kVA, cos = 0,85 (chậm sau), điện áp vào 2400V, 60Hz. Bỏ qua tổn hao và từ
thông tản trong máy, hãy xác định: (a) dòng điện tải; (b) dòng điện vào; (c) dòng
điện trong cuộn dây chung; (d) công suất truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế
(truyền dẫn thông qua từ trường trong MBA).
Bài giải ICA IHA a
Sơ đồ trình bày trên hình 5-7. E2 I2 a. Dòng điện tải (HA): U2,N2 UHA x UCA A E1 I1 U1,N1 X Hình 5.7 Sơ đồ của MBA tự ngẫu một pha theo VD 5-2
- N CA 400 a 4 N HA 0,25 400 U 2400 U HA CA 600 V a 4 S 4800 I HA tt 8A H HA 600 b. Dòng điện cao áp CA: S 4800 I CA tt 2A H CA 2400 c. Dòng điện cuộn dây chung (thiết kế): I 2 I HA I CA 8 2 6A d. Công suất: - Công suất truyền dẫn trực tiếp: Std U 2 I1 600 2 1200 VA - Công suất thiết kế: Stk U 2 I 2 600 6 3600 VA 5.3. MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG 5.3.1. Máy biến điện áp Máy biến điện áp (hình 5.6a) dùng để biến điện áp cao thành điện áp nhỏ để đo
lường và điều khiển. Công suất máy biến điện áp 251000VA. U1 A X U1 a x u U’ U2 2 V W (a) (b) (c) Hình 5.6 Máy biến điện áp Máy biến điện áp có dây quấn sơ nối với lưới điện và dây quấn thứ nối với Vôn
mét, cuộn dây áp của Watt kế, cuộn dây của các rơle bảo vệ, hoặc các thiếc bị điều
khiển khác (hình 5.6b). Các loại dụng cụ nầy có tổng trở Z rất lớn nên máy biến
điện áp xem như làm việc ở chế độ không tải, do đó sai số về trị số nhỏ và bằng :
- N1 U2 U1 N2 U% 100 (5.14) U1 Góc u giữa U1 và U’2 (hình 5.6c) cũng nhỏ. Cấp chính xác và sai số của mbđa : Cấp chính xác 0.5 1 3 Sai số U 0.5% 1% 3% Sai số u 20’ 40’ 0 K qui định Chú ý : Khi sử dụng mbđa không được nối tắt mạch thứ cấp vì nối tắt mạch thứ
cấp tương đương nối tắt mạch sơ cấp nghĩa là gây sự cố ngắn mạch ở lưới điện.
5.3.2. Máy biến dòng điện : Máy biến dòng điện dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để đo
lường bằng các dụng cụ đo tiêu chuẩn và điều khiển. Công suất Máy biến dòng điện : 5100VA. I1 I1 I2 i I’2 A W (b) (c) (a) Hình 5.7 Máy biến dòng điện Máy biến dòng điện (hình 5.7a) có dây quấn sơ gồm ít vòng dây mắc nối tiếp với
mạch cần đo dòng và dây quấn thứ gồm nhiều vòng dây nối với ampe mét, cuộn dây
dòng của Watt mét, cuộn dây của các rơle bảo vệ, hoặc các thiếc bị điều khiển khác
(hình 5.7b). Các loại dụng cụ nầy có tổng trở Z rất bé nên máy biến dòng điện làm
việc ở trạng thái ngắn mạch, khi đó lõi thép máy biến dòng điện không bão hòa và
= (0.81)Wb, do đó sai số đo lường về trị số nhỏ và bằng :
- N2 I2 I1 N1 i% 100 (5.15) I1 Góc i giữa I1 và I’2 (hình 5.7c) cũng nhỏ. Cấp chính xác và sai số của máy biến dòng điện : Cc xác 0.2 0.5 1 3 10 Ssố I 0.2% 0.5% 1% 3% 10% S.số i 10’ 40’ 80 K qui định Chú ý : Khi sử dụng máy biến dòng điện không được dể dây quấn thứ hở mạch
vì như vậy dòng từ hóa I0 = I1 rất lớn và lõi thép bão hòa nghiêm trọng sẽ nóng lên
làm cháy dây quấn, hơn nữa từ thông bằng đầu sẽ sinh ra sđđ nhọn đầu ở dây quấn
thứ có thể xuất hiện điện áp cao hàng nghìn vôn làm cho dây quấn thứ và người sử
dụng không an toàn. 5.4. MÁY BIẾN ÁP 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 (hình 5.8). 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. Khe hở không khí U1 K Hình 5.8 Sơ đồ máy biến áp hàn hồ quang 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 80V. 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 hoặc sun từ. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý và công dụng MBA ba dây quấn.
2. Đặc điểm về cấu tạo và công dụng MBA từ ngẫu.
3. So sánh MBA tự ngẫu và MBA hai dây quấn cùng công suất.
4. Sự khác nhau giữa nối thuận và nối ngược khi dùng trong máy biến áp tự ngẫu. Tại sao trong máy biến áp tự ngẫu lại nối thuận?
5. Vẽ mạch điện của MBA tự ngẫu giảm áp nối với tải và trình bày môi liên hệ giữa điện áp và dòng điện trong các dây quấn.
6. Đặc điểm về vận hành máy biến dòng điện.
7. Đặc điểm về vận hành máy biến điện áp. BÀI TẬP
- Bài tập 5-1. Một MBA ba pha ba dây quấn nối Yo/Yo/-12-11; 10000/6667/10000
kVA; 121/38,5/11kV; un12% = 15; un13% = 10,5; un23% = 6; unR12% = 1; unR13% =
0,65; un23% = 0,8. Xác định (a) các tham số và vẽ mạch điện thay thế đơn giản
MBA. Phía cao áp được nối với nguồn, phía điện áp trung bình có tải 3000kVA và
cos2 = 0,8; dây quấn điện áp thấp có tải 6000kVA và cos3 = 0,8. Tính (b) u12%
và u13%. Đáp số: a. R1 = 3,29 ; R’2 = 11,35 ; R’3 = 6,23 ; X1 = 87,20 ; X’2 = 161,29 ; X’3 = 66,25 . b. u12% = 5,7 và u13% = 5,22. Bài tập 5-2. Một MBA ba pha hai dây quấn Sđm =3200kVA; 35/6kV; 52,5/307,5A;
Y/Y-12; un% = 6,94; unR% = 1,04; pfe = 9,53kW; Pn = 32,5kW. Bây giờ đem nối lại
thành MBA tự ngẫu. Trình bày (a) cách nối dây MBA hai dây quấn thành MBA tự
ngẫu. Tính (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA;
(c) hiệu suất MBA ở tải định mức với cos = 0,8; (d) dòng điện ngắn mạch của
MBA tự ngẫu. Đáp số: a. Nối như hình 5-7 b. Stt = 21867 kVA; SCA = 3200 kVA; SHA = 3200 kVA; c. = 99,76% . d. In = 30188A. Bài tập 5-3. Một MBA tự ngẫu một pha có điện áp 2300/450V, f=60Hz, vận hành
giảm áp và cung cấp cho tải có tổng trở 210o . Bỏ qua tổn hao và từ thông tản
trong máy, hãy xác định: (a) dòng điện tải; (b) dòng điện vào phía cao áp; (c) dòng
điện (biến đổi điện áp) trong cuộn dây chung; (d) công suất toàn phần truyền dẫn
trực tiếp và công suất biến đổi (thiết kế) qua MBA. Đáp số: (a) 225A; (b) 44,02A; (c) 180,98A; (d) 81,45kVA, 19,8kVA Bài tập 5-4. Một MBA tự ngẫu một pha vận hành tăng áp có tỉ số biến đổi điện áp
a’=4 được nối với nguồn có điện áp 600V. Phía cao áp nối với tải có công suất
100kVA, hệ số công suất 0,8 ( chậm sau). Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong
máy, hãy vẽ mạch điện và xác định: (a) điện áp phía thứ cấp; (b) dòng điện tải, (c)
dòng điện trong cuộn dây sơ; (d) dòng điện trong cuộn dây sơ cấp. Bài tập 5-5. Một MBA tự ngẫu một pha có tổng số vòng là 600, trong đó dây quấn
thứ cấp là 200 vòng. Phía cao áp được nối với nguồn có điện áp 2400V, f = 50Hz.
Dây quấn thứ nối với tải có công suất 4,8kVA, hệ số công suất 0,6 ( chậm sau). Bỏ
qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy xác định (a) điện áp phía thứ cấp; (b)
dòng điện sơ cấp và thứ cấp; (c) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp; (d) công
suất thiết kế MBA; (d) từ thông cực đại trong lõi thép. Đáp số: (a) 800V; (b) 2A, 6A; (c) 1600VA; (d) 3200VA; (e) 0,015Wb
- Bài tập 5-6. Một MBA tự ngẫu một pha có công suất 100kVA, 440/240V, 60Hz
cung cấp cho tải thuần trở công suất 8kW, 240V và một động cơ 10hp, 240V, 60Hz.
Động cơ đang vận hành 90% tải, cos =0,86 chậm sau, hiệu suất 88%. Bỏ qua tổn
hao và từ thông tản trong máy, hãy tính (a) công suất toàn phần mà nguồn cung cấp
cho MBA; (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA.
Page 2 YOMEDIA Giáo trình Máy điện 1 - Chương 5: Máy biến áp đặc biệt giới thiệu tới người đọc các nội dung: MBA quấn dây, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp đo lường, máy biến áp hàn hồ quang. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết. 17-06-2016 417 96 Download Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.
|
