Máy biến áp 3 pha có tổ đấu dây được ký hiệu là Ynd-1 có nghĩa là gì? Làm thế nào để vẽ tổ đấu dây máy biến áp này. Không khó đâu! Chỉ cần tham khảo và làm theo hướng dẫn bài viết dưới đây là các bạn có thể làm được. >>> Mời xem thềm: Máy biến áp nối đất là gì? Hướng dẫn cách nối đất đơn giản Ý nghĩa tổ đấu dây của máy biến áp ký hiệu Ynd-1 Có ý nghĩa như sau:
Cách vẽ tổ đấu dây máy biến ápBước 1: Vẽ sơ đồ vectơ điện áp của 3 cuộn dây phía sơ cấp. Bước 2: Vẽ vectơ điện áp của 3 cuộn dây phía thứ cấp theo nguyên tắc sau. Trung tính (ảo) trùng với trung tính của phía sơ cấp. Vẽ vectơ sức điện động của cuộn hạ áp lệch một góc 30⁰ so với vectơ sức điện động pha của cuộn dây phía cao áp tương ứng. Theo chiều ngược với chiều kim đồng hồ. Điều này có nghĩa là khi quay vectơ sức điện động phía hạ áp. Theo chiều ngược kim đồng hồ 1 góc 30⁰ thì vectơ sức điện động pha phía hạ áp sẽ trùng với vectơ sức điện động pha phía thứ cao áp tương ứng. Bước 3: Vẽ vectơ sức điện động phía thứ cấp. Nối đỉnh các vectơ sức điện động phía hạ áp vừa vẽ lại thành một hình tam giác. Bước 4: Vẽ sơ đồ đấu dây phía sơ cấp. >>> Máy biến áp Đông Anh giá rẻ Bước 5: Ghi ký hiệu phương, chiều của vectơ sức điện động cao áp, hạ áp. Vẽ sơ đồ đấu dây phía hạ áp. Căn cứ mối tương quan về phương, chiều giữa vectơ sức điện động cao áo, hạ áp. Vẽ sơ đồ đấu dây phía hạ áp. Nguyên tắc là 2 vectơ song song với nhau thì năm trên cùng một trụ từ. Chiều của hai vectơ đúng theo chiều hình đã vẽ ở bước 3. Các đầu cực đấu vào sứ đầu ra được định vị ở phía trên mỗi dây quấn (Ф). Trường hợp:
Bước 6: Hoàn thiện sơ đồ tổ đấu dây của máy biến áp 3 pha Vậy là đã hoàn thành xong 6 bước vẽ tổ đấu dây máy biến áp. Chúc các bạn thành công! >>> Tin liên quan: Tại sao máy biến áp đấu sao tam giác
Bài 2. MÁY BIẾN ÁP2.1 Đại cương:Để truyền tải và phân phối điện năng đi xa được phù hợp và kinh tế thì phải có nhữngthiết bị để tăng và giảm áp ở đầu và cuối đường dây. Những thiết bị này gọi là mba(hình 2.1). Những mba dùng trong hệ thống điện lực gọi là mba điện lực hay mba côngsuất. Mba chỉ làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng chứ không phải biến hoánăng lượng. Các loại mba như: mba điện lực, hàn điện, các mba dùng cho các thiết bịchỉnh lưu và đo lường…ngày nay, trong máy biến áp dây nhôm thay thế bằng đồngnhằm giảm kích thước và trọng lượng, tiết kiệm được đồng và giá thành rẻ hơn.Hình 2.1 Sơ đồ mạng truyền tải đơn giản2.2 Nguyên lí làm việc của máy biến ápDựa vào nguyên lí làm việc của máy biến áp 1 pha gồm một lõi thép và có haicuộn dây w1 và w2 vòng. Khi đặt một máyxoay chiều U1 vào dây quấn 1 xuất hiện dòngđiện I1. Trong lõi thép sinh ra từ thông Φ mócvòng cả hai dây quấn 1 và 2 sinh ra suất điệnđộng cảm ứng e1 và e2 trong cả hai dâyquấn. Dây quấn 2 sinh ra từ trường dòngđiện U2 đưa ra tải với điện áp U2. Như vậynăng lượng của dòng điện xoay chiều đã Hình 2.2 Nguyên lí làm việc của MBA.được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.1. Dây quấn sơ cấp.2. 2. Dây quấn thứ cấp.Giả sử điện áp đặt vào có dạng hình3. 3. Lõi thépsin thì từ thông do nó sinh ra cũng là hìnhsin: Φ = Φm.sinω.t. Theo định luật cảm ứngđiện từ, suất điện động cảm ứng trong dây quấn 1 và 2 là:dΦdΦ sin ω.te1 = - w1= - w1 m= - w1 ω. Φm cos ωtdtdt= w1 ω. Φm .sin (ω.t – π/2) = E1m sin(ω.t – π/2).(2-1)dΦsinω.tdΦe2 = - w2= - w2 m= - w2 .ω. Φm cos ωtdtdt= w2 .ω. Φm .sin (ω.t – π/2)= E2m sin(ω.t – π/2).(2-2)Trị số hiệu dụng:E1 =E1m ωw1Φ m 2πf1w1Φ m=== 2.πw1f1Φ m222Eωw2Φ m 2πf1w2Φ mE2 = 2m === 2.πw2f1Φ m22218(2-3)(2-4)Từ (2-1) và (2-2) cho thấy suất điện động trong dây quấn chậm pha so với từ thôngsinh ra nó một góc π/2. Từ (2-3) và (2-4) tỉ số mba 1 pha định nghĩa như sau:E1w= 1K=(2-5)E2 w 2Nếu không kể điện áp rơi trên dây quấn, K là tỉ số điện áp giữa dây quấn 1 và dâyquấn 2.IEU2K = E1 ≈ U 1 ≈I221Đối với máy biến áp 3 pha:Up1wkp == 1- Tỉ số điện áp pha:Up2 w 2Với W1 số vòng dây pha sơ cấp, W2 số vòng dây pha thứ cấp.- Tỉ số điện áp dây không những chỉ phụ thuộc vào tỉ số vòng dây giữa sơ cấp và thứcấp mà còn phụ thuộc cách nốI hình sao hay tam giác:+ Khi nối ∆/Y:Up1Ud1w1==kd =Ud23.Up23 .w 2+Khi nối ∆/∆:kd =Ud1 Up1w== 1Ud2 Up2 .w 2kd =Ud1=Ud2kd =Ud1=Ud2+ Khi nối Y/Y:+Khi nối Y/∆:3.Up13.Up2Up13.Up2=w1w2= 3.w1w2Định nghĩa:Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lí cảm ứng điện từ,biến đổi 1 hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành điện áp khác vớI tần sốkhông đổi. Phía nối với nguồn gọi là sơ cấp, các đại lượng liên quan đến sơ cấp đượckí hiệu mang chỉ số 1. Phía nối với tải gọi là thứ cấp, các đại lượng liên quan đến thứcấp được kí hiệu mang chỉ số 2. Nếu U1 < U2 ta có mba tăng áp, U1 > U2 có mba ápgiảm áp.2.3 Các đại lượng định mức:2.3.1 Công suất định mức Sđm:Là công suất toàn phần (hay công suất biểu kiến hay dung lượng) đưa ra ở dâyquấn thứ cấp máy biến áp, tính bằng VA hoặc KVA. Công thức tổng quát như sauSđm = m. Ufđm.I fđm với m là số pha của máy biến áp hoặcS đm = 3UđmIđm2.3.2 Điện áp định mức ở các cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp:- Điện áp dây sơ cấp định mức U 1đm là điện áp dây quấn sơ cấp tính bằng V haykV.19- Điện áp dây thứ cấp định mức U 2đm là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máybiến áp không tải và điện áp đặt vào dây sơ cấp là định mức, tính bằng V hay kV.2.3.3 Dòng điện định mức ở các cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp:Dòng diện dây định mức sơ cấp I 1đm và thứ cấp I 2đm là những dòng điện dây củadây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, tính bằng ampe(A).- Đối với mba 1 pha:I1đm =S đmU1đmI 2 đm =- Đối với mba 3 pha:I1đm =S đm3U1đmI 2 đm =S đmU 2 đmS đm3U 2 đm2.3.4 Tần số định mức:fđm tính bằng Hz. Các loại máy biến áp ở nước ta có tần số công nghiệp là 50 Hz.Ngoài ra trên nhãn mba còn ghi các số liệu khác như: số pha (m); tổ nối dây quấn;điện áp ngắn mạch Un%; chế độ làm việc; cấp cách điện; phương pháp làm nguội.2.4 Các loại máy biến áp chính:Theo công dụng , máy biến áp có thể gồm những loại chính sau đây:1. Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thốngđiện lực.2. Máy biến áp chuyên dùng dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu,máy biến áp hàn điện, …3. Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn, dùng để mởmáy các động cơ điện xoay chiều.4. Máy biến áp đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vàocác đồng hồ đo.5. Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao.Máy biến áp có rất nhiều, song thực chất các hiện tượng xảy ra trong chúng đềugiống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, sau đây chủ yếu xét đến máy biến ápđiện lực hai dây quấn một pha và ba pha.2.5 Cấu tạo máy biến áp:Cấu tạo mba gồm lõi thép dây quấn và vỏ máy.2.5.1. Lõi thép:Hình 2.3 Mba kiểu lõi: a. một pha; b. ba pha.20Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn. theo hìnhdáng lõi thép người ta chia ra:Mba kiểu lõi hay kiểu hay kiểu trụ (Hình 2.3): Dây quấn bao quanh lõi thép. Loạinày sử dụng rất thông dụng cho mba 1 pha và 3 pha có dung lượng nhỏ và trung bình.• Mba kiểu bọc (Hình 2.4): Mạch từ được phân mạch nhánh ra hai bên và bọc lấymột phần dây quấn. Loại này dung trong lò luyện kim, cácmáy biến áp 1 pha công suất nhỏ dùng trong kĩ tuật vô tuyếnđiện, truyền thanh.Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng mba này lớn và cựclớn (80 đến 100 MVA trên 1 pha), điện áp thật cao (từ 220đến 400 KV) để giảm chiều cao của trụ thép và tiện lợi choviệc vận chuyển, mạch từ của mba kiểu trụ được phânHình 2.4 mba kiểu bọcnhánh sang hai bên nên mba hình dáng vừa kiểu bọc vừakiểu trụ gọi là mba kiểu trụ bọc.(H2.5b) Trình bày kiểu mba trụ bọc 3 pha, trường hợp này có dây quấn ba pha nhưngHình 2.5 mba kiểu trụ bọc: a. một pha; b. ba pha.có 5 trụ nên gọi là mba 3 pha 5 trụ.Lõi thép mba gồm: 2 phần (Hình 2.3) Phần trụ: kíhiệu chữ T. Phần gông: kí hiệu chữ G. Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gông làphần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín có dây quấn.Do dây quấn thường quấn thành hình tròn nên thiết diện ngang của trụ thép có dạngHình 2.7 Các dạng thiết diện của trụ thép(phía trên) và gông từ phía dưới.Hình 2.6 Tiết điện của trụ thép.Không có rãnh dầu.Có rãnh dầu.hình gần tròn. (Hình 2.6). Gông từ vì không quấn dây nên để dơn giản trong việc chếtạo tiết dịên ngang của gông có thể làm: hình vuông, hình chữ nhật, hình T. (Hình 2.7).Hiện nay các mba điện lực, người ta dung thiết diện gông từ hình bậc thang. Vì lí doan toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất cùng với vỏ máy.2.5.2. Dây quấn:21Dây quấn là bộ phận dẫn điện của mba làm nhiệm vụ: thu năng lượng vào và truyềnnăng lượng ra. Chúng thường làm bằng Cu (đồng) hoặc Al (nhôm). Theo cách sắp xếpdây quấn cao áp và hạ áp chia làm hai loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.a. Dây quấn đồng tâm:Tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA (hạ áp) thường quấnphía trong gần trụ thép còn dây quấn CA ( cao áp) quấn phía ngoài bọc lấy dây quấnHA. Với các dây quấn này có thể giảm bớt điều kiện cách điện của dây quấn CA, vìdây quấn HA được cách điện dây quấn CA và trụ.Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:Hình 2.8 Dây quấn hình trụ: a. Dây quấn bẹt hai lớp; b. Dây quấn tròn nhiều lớp.α. Dây quấn hình trụ:Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp (Hình 2.8a);Nếu tiết diện dây nhỏ thì dung dây tròn quấn thành nhiều lớp (Hình 2.8b).Dây quấn hình trụ dây tròn thường làm dây quấn CA, điện áp 35 KV còn dây quấnhình trụ bẹt chủ yếu làm dây quấn HA từ 6 KV trở xuống.β. Dây quấn hình xoắn:Hình 2.9 Dây quấn hình xoắnHình 2.10 Dây quấn hình xoắn ốc liên tụcGồm nhiều dây bẹt chập lại với nhau quấn theo đường xoắn ốc, giửa các vòngdây có rảnh hở (Hình 2.9). Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của mba dunglượng trung bình và lớn.γ. Dây quấn xoắn ốc liên tục:Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn ở chổ, dây quấn này đượcquấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rảnh hở. (Hình 2.10). Bằngcách hoán vị đặc biệt trong khi quấn dây, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tụcmà không cần mối hàn giữa chúng nên gọi là xoắn ốc liên tục. Dây quấn này chủ yếudùng cuôn CA, điện áp 35 KV trở lên và dụng lượng lớn.22b. Dây quấn xen kẽ:Các dây quấn CA và HA lần lượt xen kẽ nhaudọc theo trụ thép (Hình2.11). Để cách điện dễ dàng,các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn HA.Kiểu dây này thường dùng trong mba kiểu bọc. Vì chếtạo và cách điện khó khăn nên các mba kiểu trụ khôngdùng dây quấn xen kẽ.2.5.3. Vỏ máy:a. Thùng mba:Làm bằng thép, hình bầu dục. Khi mba làm việc,Hình 2.11 Dây quấn xen kẽmột phần năng lượng, bị tiêu hao, thoát ra dưới dạngDây quấn hạ ápnhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận kháclàm nhiệt độ của chúng tăng lên. Do đó giữa mba vàDây quấn cao ápmôi trường xung quanh có sự chênh lệch nhiệt độ. Giátrị nhiệt độ vượt quá mức qui định làm giảm tuổi thọhoạc có thể gây ra sự cố cho mba.Nếu mba vận hành với tải liên tục thì thời gian sử dụng từ (15 đến 20 năm) và nókhông bị sự cố và làm lạnh bằng cách ngâm trong thùng dầu. Nhờ sự đối lưu trongdầu nhiệt từ các bộ phận bên trong truyền sang dầu rồi qua vách thùng ra môi trườngHình 2.12 Thùng dầu kiểu ốngHình 2.13 Thùng dầu có bộ tản nhiệtxung quanh. Lớp dầu sát vách thùng nguội dần sẽ chuyển xuống phía dưới và lại tiếptục làm nguội một cách tuần hoàn các bộ phận bên trong máy. Dầu còn làm nhịêm vụtăng cường cách điện.Tùy theo dung lượng máy biến áp mà hình dáng mà hình dáng và kết cấu thùng dầukhác nhau.Loại thùng đơn giản nhất làthùng dầu phẳng thường dùng cho mbadung lượng từ 30 KVA trở xuống. loạimba cỡ lớn và trung bình dùng thùng dầucó ống (Hình 2.12) hoặc thùng có bộ tảnnhiệt (Hình 2.13).Những mba dung lượng 104 kVAngười ta dùng bộ tản nhiệt có thêm quạtgió để tăng cường làm lạnh (Hình 2.14).Bộ tản nhiệt hai hàng ốngCác mba dùng trong trạm thủy điện, dầu Hình 2.14có quạt gió riêng biệtđược bơm qua một hệ thống ống nướcđể tăng cường làm lạnh.23b. Nắp thùng:Dùng để đậy thùng và trên đó có đặt các chi tiết máy quan trọng như:- Các sứ ra của dây quấn HA và CA: làm nhiệm vụ cáchHình 2.15 Sứ 35 kV chứa dầuđiện giữa dây dẫn với vỏ máy. Tùy theo điện áp mbangười ta có sứ cách điện thường hoặc có dầu. Hình2.15 vẽ một sứ đầu ra 35 KV chứa dầu. Điện áp càngcao thì kích thước và trọng lượng sứ càng lớn.Hình 2.16 1). Bình giãn dầu; 2). Ống bảo hiểm- Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp và nối với thùng bằngmột ống dẫn dầu (Hình 2.16). Dầu trong thùng luôn đầy và duy trì ở mức nhất định vànó giãn nỡ tự do, ống chỉ mức dầu đặt bênHình 2.17 Máy biến áp đầu 3 phacạnh bình giãn dầu dùng để theo dõi mứcdầu ở trong.- Ống bảo hiểm: làm bằng thép hình trụnghiêng một đầu nối với nắp thùng, mộtđầu bịt bằng đỉa thủy tinh họăc màngnhôm mỏng (Hình 2.17).Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngộtthì đỉa thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát rangoài bảo vệ mba.1. Thép dẫn từ; 2. Má sắt ép gông. 3. Dâyquấn điện áp thấp (HA). 4. Dây quấn caoáp (CA). 5. Ống dẫn dây ra của cao áp. 6.Ống dẫn dây ra của hạ áp. 7. Bộ chuyểnmạch để điều khiển điện áp của dây quấncao áp. 8. Bộ phận truyền động của bộchuyển mạch; 9. Sứ ra của cao áp; 10. Sứra của hạ áp. 11. Thùng dầu kiểu ống; 12.Ống nhập dầu; 13. Quai để nâng ruột máyra; 14. Mặt bích để nốI vớI bơm chânkhông; 15. Ống có màng bảo hiểm; 16.Rơle hơi; 17. Bình giãn dầu; 18. Giá đỡ24góc ở đáy thùng dầu; 19. Bulông dọc để bắt chặt má ép gông; 20. Bánh xe lăn; 21.Ống xả dầuCÂU HỎI :1. Máy biến áp là gì ? Vai trò của máy biến áp trong hệ thống điện lực ? Kết cấu củamáy biến áp ra sao ? Tác dụng của từng bộ phận trong máy biến áp ?2. Trên máy biến áp thường ghi những lượng định mức nào? Ý nghĩa của nhữnglượng định mức. Ví dụ: Sđm biểu thị công suất gì, phía nào ? U2đm là điện áp ứng vớitình trạng nào của máy biến áp.Hãy tính các dòng điện định mức của một máy biến áp ba pha khi biết các số liệusau đây: Sđm = 100 kVA, U1đm/U2đm = 6000/230 V.Đáp số: I1đm = 9,62 A, I2đm = 251 A.2.6 Tổ nối dây mba:2.6.1. Các kí hiệu đầu dây:Các đầu tận cùng của dây quấn mba, 1 đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là đầu cuối.- Đối với mba 1 pha thì có thể tuỳ ý chọn đầu đầu và đầu cuối.- Đối với mba 3 pha, các đầu đầu và đầu cuối phải chọn 1 cách thống nhất: giảsử dây quấn pha A chọn đầu đầu đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ (Hình 2.18 a)thì các dây quấn pha B, C còn lại cũng phải chọn thống nhất. (Hình3. và c).Điều này rất cần thiết bởi vì 1 pha dây quấn kí hiệu ngược thì điện áp lấy ra mất tínhđối xứng (hình 2.40).Hìnhápđầukhông đối xứng lúc kíHình 2.18. Cách qui ướccác2.19.đầu Điệnđầu vàcuối của MBA 3 pha hiệu ngược hay đấu ngược 1 phaCác qui ước đầu đầu và đầu cuối củadây quấn máy biến áp 3 pha:Các đầu tận cùngĐầu đầuĐầu cuốIĐầu trung tínhDây quấn cao ápA B CX Y ZoDây quấn hạ ápa b cx y zoSơđồ kí hiệu dây quấn2.6.2. Các kiểu đấu dây quấn:Dây quấn máy biến áp có thể đấu theo các kiểu chính sau:- Đấu hình sao (Y): thường 3 đầu X, Y, Z nối lại với nhau, 3 đầu còn lại A, B, Cđể tự do (Hình 2.20a).25a)b)Hình 2.20. Đấu sao và đấu sao không- Nếu đấu sao có dây trung tính gọi là đấu sao không thì kí hiệu là Y0 hay Yn(Hình 2.20b).Dây quấn đấu Y0 thông dụng đối với mba cung cấp cho tải hỗn hợpvừa dùng điện áp dây để chạy động cơ, vừa dùng điện áp pha chiếusáng.- Đấu tam giác (∆) thì đầu đầu của pha này nối với đầu cuối của pha kia theo thứtự AX- BY- CZ - A (Hình 2.21a) hoặc theo thứ tự AX – CZ – BY – A (hình 2.21b).Cách đấu ∆ được dùng nhiều khi không cần điện áp pha.a)b)Hình 2.21 Hai cách đấu tam giác dây quấn MBA- Đấu hình ∆ hở (đấu hình V): Thường dùng cho tổ máy biến áp 3 phakhi sửa chữa hoặc hư hỏng 1 máy.Hình 2.22 Đấu tam giác hở dùng cho tổ MBA 3 pha bị hỏng 1 pha.-Đấu theo kiểu zic-zắc (kí hiệu bằng chữ Z):Lúc đó mỗi pha dâyquấn gồm hai nửa cuộn dây ở trên 2 trụ khác nhau nối nối tiếp vàmắc ngược nhau (Hình 2.23). Kiểu đấu dây này rất ít dùng vì tốnnhiều đồng hơn và chỉ gặp trong mba dùng cho các thịết bị chỉnhlưu hoặc trong mba đo lường để hiệu chỉnh sai số về góc lệchpha.26Hình 2.23 Đấu zic_zắc dây quấn mbaKhi hai nửa dây quấn nối tiếp ngượcKhi hai nửa dây quấn nối tiếp thuận2.6.3. Tổ nối dây mba:Được hình thành do sự phối hợp kiểu dây đấu dây sơ cấp so vớikiểu đấu dây thứ cấp. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sđđ, dây sơ cấpvà dây thứ cấp của mba. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tốsau:- Chiều dây quấn.- Cách kí hiệu các đầu dây;- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp.Muốn xác định và gọi tên 1 tổ đấu dây ta phải chấp nhận các giảthiết sau:- Các dây quấn cùng chiều trên trụ thép.- Chiều s.đ.đ trong dây quấn chạy từ đầu cuối đến đầu đầu.Xét mba 1 pha có 2 dây quấn thứ cấp ax và sơ cấp AX hình 2.24. Nếucó hai dây quấn được quấn cùng chiều trên trụ thép, kí hiệu các đầu dâynhư nhau:Hình 2.24 Tổ nối dây của máy biến áp 1 pha.Ví dụ: A, a ở phía trên; X, x ở phía dưới (H2.24a) thì s.đ.đ cảm ứngtrong chúng khi có từ thông biến thiên đi qua sẽ hoàn toàn trùng phanhau (H2.24b): Khi đổi chiều dây quấn của 1 trong 2 dây quấn, ví dụ củadây quấn thứ cấp ax (Hình 2.24c) , hoặc đổi kí hiệu đầu dây, cũng củadây quấn thứ cấp ax (Hình 2.24e) thì s.đ.đ trong chúng hoàn toàn ngượcpha nhau (Hình 2.24d và g). Trường h ợp thứ nhất, góc lệch pha giữa27các s.đ.đ kể từ véctơ sđđ sơ cấp đến véctơ s.đ.đ thứ cấp theo chiều kimđồng hồ là 360 0 (I/I-12) hay ( 0 0 ); hai trường hợp sau là 180 0 (I/I-6).Ở mba 3 pha còn do cách đấudây quấn hình Y hay ∆ với những thứtự khác nhau thì góc lệch pha giữacác s.đ.đ dây quấn sơ cấp và thứ cấpcó thể là 30 0 , 60 0 , …, 360 0 .Thực tế người ta không dùng độđể chỉ góc lệnh pha đó mà dùngphương pháp kim đồng hồ để biểu thịvà gọi tên tổ nối dây của mba. Kim dàicủa đồng hồ chỉ sđđ dây sơ cấp đặt cốs.đ.đ dây thứ cấp đặt tương ứng ở cácpha giữa chúng là 30 0 , 60 0 …, 360 0 .Hình 2.25 Phương pháp kí hiệu tổ nốidây theo phương pháp kim đồng hồđịnh ở con số 12. Kim ngắn chỉsố 1, 2, …12 tuỳ theo góc lệchVí dụ:a. Tổ nối dây Y/Y:Nếu đổi chiều quấn dây hay đổi kí hiệu đầu dây của dây quấn Y/Y-6Y/Y-12hoán vị thứ tự các pha thứ cấp, ta sẽ có các tổ nối dây chẳn 2, 4, 8, 10.b. Tổ nối dây Y/ ∆:Thay đổi chiều quấn dây hay thay đổi kí hiệu đầu dây của dây quấn dâyY/∆-5 (Y/D-5). Hoán vị các pha thứ cấp ta có các tổ nối dây lẻ 1, 3, 7, 9.Y/∆ -1128Sản xuất nhiều mba có tổ nối dây khác nhau rất bất tiện khi chế tạo vàsử dụng, vì thế trên thực tế chỉ sản xuất mba điện lực thuộc các tổ nốidây sau: mba 1 pha có tổ Ι/Ι-12; mba 3 pha có các tổ Y/ Y0 -12 (hay Y/ Yn-0), Y/ ∆-11 hay Y0 /∆-11 (hay Y/ và Yn /-11).Phạm vi ứng dụng của chúng như bảng sau:Tổ nối dâyĐiện ápY/ Y0 -12CA (kV)≤ 35Y/∆-11≤ 35Y/∆-11Y0 /∆-11≥110≥ 6,3HA (V)230400525>525≥3150≥3300Dung lượng mba(kVA)≤ 630≤ 250≤2500≤6300≥4000≥100002.7 Mạch từ của máy biến áp2.7.1 Các dạng mạch từ:a. Máy biến áp một pha: có hai loại kết cấu mạch từ:- Mạch từ kiểu lõi : Là MBA có dây quấn bọc các trụ lõi thép.- Mạch từ kiểu bọc: Là MBA có mạch từ được phân nhánh ra hai bên và “bọc” lấy mộtphần dây quấn.b. Máy biến áp 3 pha: Đối với máy biến áp ba pha, dựa vào sự không liên quan haycó liên quan của các mạch từ giữa các pha người ta chia ra: máy biến áp có hệ thốngmạch từ riêng và máy biến áp có hệ thống mạch từ chung.Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lậpvới nhau như ở trường hợp máy biến áp ba pha ghép từ 3 máy biến áp một pha gọi tắtlà tổ máy biến áp ba pha (hình 2-26).Aa Bb CcXYZHình 2-26. Tổ máy biến áp ba pha.Hệ thống mạch từ chung là hệ thống mạch từ trong đó từ thông ba pha có liên quanvới nhau như ở máy biến áp ba pha kiểu trụ – để phân biệt với loại trên ta gọi là máybiến áp ba pha ba trụ (hình 2-27 ).29Hình 2-27. Máy biến áp ba pha ba trụ.Trên thực tế hiện nay, máy biến áp ba pha ba trụ được dùng phổ biến với các cỡdung lượng nhỏ và trung bình vì loại này hình dáng gọn, nhỏ, ít tốn nhiên liệu và rẻhơn. Còn loại tổ máy biến áp ba pha chỉ dùng cho các máy biến áp cỡ lớn (dung lượngtừ 3 x 600 kVA trở lên), vì vậy có thể vận chuyển từng pha máy biến áp một cách dễdàng và thuận lợi.2.7.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép máy biến áp:Khi từ hóa lõi thép máy biến áp, do mạch từ bão hòa sẽ làm xuất hiện những hiệntượng mà trong một số trường hợp những hiện tượng ấy có thể ảnh hưởng đến tìnhtrạng làm việc của máy biến áp. Chúng ta hãy xét những ảnh hưởng đáng kể đó khimáy biến áp làm việc không tải, nghĩa là khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp hình sin,còn dây quấn thứ cấp hở mạch.a. Máy biến áp một pha: Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp sẽ sinh ra dòng điệnkhông tải i0 chạy trong nó, dòng điện i0 sinh ra từ thông Φ chạy trong lõi thép .Nếu điện áp đặt vào biến thiên theo thời gian:u = U m sin ωt( 2-10 )Bỏ qua điện áp rơi trên điện trở dây quấn, thì:u = −e = wdΦdt( 2-11 )nghĩa là từ thông sinh ra cũng biến thiên hình sin theo thời gian:πΦ = Φ m sin ωt − 2( 2-12 )Trước tiên, nếu không kể đến tổn hao trong lõi thép thì dòng điện không tải i 0thuần túy là dòng điện phản kháng dùng để từ hóa lõi thép i o = iox. Do đó quan hệΦ = f ( i0 ) cũng chính là quan hệ từ hóa B = f( H ). Theo cơ sở lý thuyết mạch ta đãbiết, do hiện tượng bão hòa của lõi thép, nếu Φ là hình sin, i0 sẽ không hình sin mà códạng nhọn đầu và trùng pha với Φ , nghĩa là dòng điện i0 ngoài thành phần sóng cơbản i01, còn có các thành phần sóng bậc cao: bậc 3 là i03, bậc 5 là i05, …, trong đó thànhphần i03 lớn nhất và đáng kể hơn cả, còn các thành phần khác rất nhỏ, có thể bỏ qua.Ta có thể xem như chính thành phần bậc ba có tác dụng làm cho dòng điện từ hóa códạng nhọn đầu. Cũng từ lý luận đó ta thấy, nếu mạch từ càng bão hòa thì i 0 càng nhọnđầu, nghĩa là thành phần i03 càng lớn.30Hình 2-28. Bỏ qua ảnh hưởng của từ trễKhi có kể đến tổn hao trong lõi thép thì quan hệ giữa Φ (t ) và Φ ( i0 ) là quan hệ trễB( H ). Từ quan hệ Φ ( t ) và Φ ( i0 ) ta có thể vẽ được đường biểu diễn quan hệ i0(t) nhưở hình 2-29.Hình 2-29. Ảnh hưởng của từ trễđến đường cong dòng điện.Đường cong i0(t) cho thấy nếu Φ là hình sin thì i0 có dạng nhọn đầu nhưng vượtpha với Φ một góc α nào đó. Góc α lớn hay bé tùy theo mức độ chễ của B đối với Hnhiều hay ít, nghĩa là tổn hao từ trễ trong lõi thép nhiều hay ít. Vì thế α được gọi là..góc tổn hao từ trễ. Hình (2-32) biểu diễn vectơ dòng điện I O và từ thông Φ m khi có kểđến tổn hao trong lõi thép. Cần chú ý, vì dòng điện i 0 là không sin nên trên đồ thị vectơchỉ vẽ gần đúng với thành phần bậc 1 của i 0, hoặc là phải thay i0 bằng một dòng điệnhình sin đẳng trị có trị số hiệu dụng bằng trị số hiệu dụng của dòng điện i 0 thực. Tathấy lúc này dòng điện không tải i0 gồm hai thành phần: Thành phần phản kháng I ox làdòng điện từ hóa lõi thép, tạo nên từ thông và cùng chiều với từ thông; thành phần tácdụng Ior, vuông góc với thành phần trên, là dòng điện gây nên tổn hao sắt từ trong lõithép:I O = I or2 + I ox2( 2-13 )Trên thực tế Ior < 10%Io, nghĩa là góc thường rất bé, nên dòng điện I or thực rakhông ảnh hưởng đến dòng điện từ hóa bao nhiêu và như vậy ta coi I ox ≈ I o .31Hình 2-30. Dòng điện từ hóa với các thành phần của nó.b. Máy biến áp ba pha: Khi không tải nếu xét từng pha riêng lẻ thì dòng điện bậcba trong các pha trùng pha nhau về thời gian, nghĩa là tại mọi thời điểm chiều củadòng điện trong cả ba pha hoặc hướng từ đầu đến cuối dây quấn hoặc hướng ngượclại. Song chúng có tồn tại hay không và dạng sóng như thế nào còn phụ thuộc vào kếtcấu mạch từ và cách đấu dây quấn.io 3A = I o 3m sin 3ω t ,io 3B = I o 3m sin 3(ω t − 120o ) = I o 3m sin 3ω t ,( 2-14 )io 3C = I o 3m sin 3(ω t − 240o ) = I o 3m sin 3ω t .Trường hợp máy biến áp nối Y/Y: Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phầndòng điện bậc ba không tồn tại, do đó dòng điện từ hóa i o sẽ có dạng hình sin và từthông do nó sinh ra sẽ có dạng vạt đầu ( đường đậm nét trên hình 2-31a ).Hình 2-31. Đường biểu diễn từ thông a) vàs.đ.đ b) của tổ mba ba pha nối Y/YNhư vậy có thể xem từ thông tổng Φ gồm sóng cơ bản Φ 1 và các sóng điều hòabậc cao Φ 3 , Φ 5 , … Vì các thành phần điều hòa bậc cao hơn 3 rất nhỏ có thể bỏ quado đó trên đồ thị hình 2-33a ta chỉ vẽ các từ thông Φ 1 và Φ 3 . Đối với tổ máy biến ápba pha, vì mạch từ của cả ba pha riêng rẽ, từ thông Φ 3 của cả ba pha cùng chiều tạimọi thời điểm sẽ dễ dàng khép kín trong từng lõi thép như từ thông Φ 1 ( hình 2-32a ).32Hình 2-32. Từ thông điều hòa bậc ba.a) Trong tổ máy biến áp ba pha; b) Trong máy biến áp ba pha năm trụDo từ trở của lõi thép rất bé, nên Φ 3 có trị số khá lớn, có thể đạt tới ( 15 ÷ 20)%Φ 1 . Kết quả là trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp, ngòai sức điện động cơ bản e 1 dotừ thông Φ 1 tạo ra và chậm sau Φ 1 một góc 900, còn có các sức điện động bậc ba e3khá lớn (có thể đạt đến trị số E 3 = ( 45 – 60 )%E1 ) do từ thông Φ 3 tạo ra và chậm sauΦ3 một góc 900. Do đó sức điện động tổng trong pha e = e 1 + e3 sẽ có dạng nhọn đầuhình (2-31b), nghĩa là biên độ của sức điện động pha tăng lên rõ rệt. Sự tăng vọt củasức điện động như vậy hoàn toàn không lợi và trong nhiều trường hợp rất nguy hiểm,như trọc thủng cách điện của dây quấn, làm hư hỏng thiết bị đo lường và nếu trungtính nối đất dòng điện bậc ba sẽ gây ảnh hưởng đến đường dây thông tin. Bởi nhữnglý do đó, trên thực tế người ta không dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ máy biến áp ba pha.Cũng cần nói thêm rằng, dù sức điện động pha có trị số và hình dáng biến đổi nhiềunhưng các sức điện động dây vẫn luôn luôn là hình sin, vì dây quấn nối Y thì sức điệnđộng dây không có thành phần bậc 3.Những hiện tượng xuất hiện trong máy biến áp ba pha năm trụ ( hình 2-34b ) cũngtương tự như vậy, do đó những kết luận trên đây cũng được áp dụng cho lọai biến ápnày.Đối với máy biến áp ba pha ba trụ, vì thuộc hệ thống mạch từ chung nên hiệntượng sẽ khác đi. Từ thông Φ 3 bằng nhau và cùng chiều trong ba trụ thép tại mọi thờiđiểm, nên chúng không thể khép mạch từ trụ này qua trụ khác được mà bị đẩy rangoài và khép mạch từ gông này đến gông kia qua không khí hoặc dầu là môi trườngcó từ trở lớn ( hình 2-33 ).Hình 2-33. Từ thông điều hoà bậc ba trong máy biến áp ba pha ba trụVì thế Φ 3 không lớn lắm và có thể xem từ thông trong mạch từ là hình sin, nghĩalà sức điện động pha thực tế là hình sin. Song cần chú ý rằng vì từ thông bậc 3 đậpmạch với tần số 3f qua vách thùng, các bulông ghép… sẽ gây nên những tổn hao phụlàm hiệu suất của máy biến áp giảm xuống. Do đó phương pháp đấu Y/Y đối với máy33biến áp ba pha ba trụ cũng chỉ áp dụng cho các máy biến áp với dung lượng hạn chếtừ 6300 kVA trở xuống.Trường hợp máy biến áp pha nối ∆/Y ( hình 2-34 ): Dây quấn sơ cấp nối, nênio 3dòng điệnsẽ khép kín trong tam giác đó, như vậy dòng điện từ hóa vì có thànhphần bậc 3 sẽ có dạng nhọn đầu. Cũng tương tự như máy biến áp một pha đã xét ởtrên, từ thông tổng và các sức điện động của dây quấn sơ cấp và thứ cấp có dạnghình sin. Do đó sẽ không có những hiện tượng bất lợi như trường hợp trên.Hình 2-34. Dòng điện điều hòa bậc 3 trongdây quấn nối ∆/Y khi không tải.Trường hợp máy biến áp ba pha nối Y/∆ ( hình 2-35 ):Hình 2-35. Dòng điện điều hòa bậc 3 trongdây quấn nối Y/∆ khi không tảiDo dây quấn sơ cấp nới Y nên dòng điện từ hóa trong đó sẽ không có thànhphần bậc 3, như vậy ta lại có kết luận như trường hợp a, từ thông sẽ có dạng vạt đầu,..nghĩa là thành phần từ thông bậc 3 là Φ 3Y . Từ thông Φ 3Y sẽ cảm ứng ra trong dây..quấn thứ cấp sức điện động bậc 3 là E 23 chậm sau Φ 3Y một góc 900 ( hình 2-38 )...Đến lượt E 23 gây ra dòng điện bậc 3 trong mạch vòng thứ cấp nối tam giác I 23 . Vì..điện kháng của dây quấn lớn nên có thể xem I 23 chậm so với E 23 một góc gần 900...( hình 2-38 ), rõ ràng I 23 sẽ sinh ra từ thông cấp Φ 3∆ ( coi gần trùng pha với I 23 ) gần. ,...như ngược pha với Φ 3Y . Do đó từ thông tổng bậc 3 trong lõi thép Φ = Φ + Φ gần33Y3∆như bị triệt tiêu. Ảnh hưởng của từ thông bậc 3 trong mạch từ không đáng kể, sức điệnđộng qua sẽ gần hình sin.Tóm lại khi máy biến áp làm việc không tải, các cách đấu dây quấn ∆/Y hay Y/∆ đềtránh được tác hại của từ thông và sức điện động điều hòa bậc 3.34.Hình 2 - 36. Tác dụng của dòng điện I 23 khi dây quấn đấu Y/∆CÂU HỎI :1. Tổ nối dây của máy biến áp là gì ? Sự cần thiết phải xác định tổ nối dây ?2. Dòng điện từ hóa máy biến áp lớn hay bé, tại sao ? Nó phụ thuộc vào những yếu tốnào?3. Các kết cấu mạch từ khác nhau và cách đấu dây quấn khác nhau ảnh hưởng nhưthế nào đối với dòng điện và điện áp lúc không tải của máy biến áp ba pha ?4. Các lọai kết cấu mạch từ của MBA 1 pha và 3 pha?BÀI TẬP:1. Vẽ các sơ đồ dây quấn ứng với các tổ nối dây Y/Y-2, 4, 8, 10 và các sơ đồ dây quấnứng với các tổ nối dây Y/∆-1, 3, 7, 9.2. Hãy xác định tổ nối dây của các máy biến áp trên hình sau :Đáp số: Bài tập 1 mỗi câu có 2 đáp số.Bài tập 2: ∆ / Y – 9; ∆ / ∆ - 10; ∆ / ∆ - 4; Y / Y - 435 |
