C2_may Bien Ap_slide_v2_hk182.pdf

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Chöông 2: MAÙY BIEÁN AÙP I. Giới thiệu về máy biến áp

MBA moät pha: V1ñm, V2ñm = V20, I1ñm, I2ñm, Sñm = V2ñm.I2ñm V1ñm.I1ñm[VA] Chương 2: Máy biến áp

1

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

MBA bapha: Vñm daây, Iñm daây, Sñm =

3 V2ñm.I2ñm 

3 V1ñm.I1ñm[VA]

Maùy bieán aùp laø thieát bò ñieän töø tónh laøm nhieäm vuï truyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng. Goàm cuoän daây sô caáp noái nguoàn ñieän vaø cuoän daây caûm öùng noái taûi laø cuoän thöù caáp. Kyù hieäu:

Chương 2: Máy biến áp

2

Bài giảng Máy Điện

Chương 2: Máy biến áp

©TCBinh

3

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

 i1 v1

II.

i2 N1

N2

v2

Zt

Chế độ không tải

Chương 2: Máy biến áp

4

Bài giảng Máy Điện

Chương 2: Máy biến áp

©TCBinh

5

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

The magnetic hysteresis loop

Chương 2: Máy biến áp

6

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Eddy current losses (Foucault current loss)

Ví dụ: V=230Vrms, I=5A, Pcore =150W. Tính cos = cosc, Ic, Im? Tính Rc, Xm?

Chương 2: Máy biến áp

7

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

III. Ảnh hưởng của dòng sơ cấp: Máy biến áp lý tưởng

hay

Chương 2: Máy biến áp

8

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Ví dụ: Cho mạch tương đương của một máy biến áp lý tưởng như hình sau:

IV. Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương Máy biến áp lý tưởng

Chương 2: Máy biến áp

9

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

 i1

u1

Chương 2: Máy biến áp

i2 N1

N2

u2

Zt

10

Bài giảng Máy Điện

Chương 2: Máy biến áp

©TCBinh

11

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Quy về sơ cấp

Quy về thứ cấp

Chương 2: Máy biến áp

12

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

V. Các yếu tố kỹ thuật trong phân tích máy biến áp

Chương 2: Máy biến áp

13

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Nhận xét ảnh hưởng của Điện cảm tản lên thông số của máy biến áp?

Ví dụ: Cho MBA 1 pha 100 kVA, có N1/N2=22000/220V, 50Hz. R1+ jX1 = 10 Ω + j30 Ω R2+ jX2 = 1 mΩ + j3 mΩ Rc // jXm = 2 M Ω // j0,3 MΩ (phía sơ cấp) a) Vẽ và tính thông số mạch tương đương chính xác quy về sơ cấp. b) Khi hở mạch thứ cấp: Tính dòng điện không tải và điện áp thứ cấp (trị phức)? Nhận xét góc lệch pha điện áp giữa thứ cấp và sơ cấp? So sánh dòng không tải với dòng định mức (%)?

c) Vẽ mạch tương đương gần đúng quy về sơ cấp, tính Req và Xeq? Tính lại dòng điện không tải?

Chương 2: Máy biến áp

14

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

d) Tính dòng điện sơ cấp và thứ cấp khi xảy ra ngắn mạch tải? So sánh dòng ngắn mạch với dòng

định mức (bỏ qua nhánh từ hóa)? Dòng định mức bằng bao nhiêu % so với dòng ngắn mạch? e) Khi ngắn mạch thứ cấp, tính điện áp cấp vào MBA để đạt dòng điện định mức? So sánh với điện áp định mức (bằng bao nhiêu %)? So sánh với kết quả ở câu d? f) Biết tải thuần trở 0,529 . Tính dòng điện cấp vào máy biến áp? Tính điện áp trên tải? Tính phần trăm sụt áp?

Ví dụ: Cho máy biến áp: 50-kVA, 2400:240V, 50Hz. R1+jXl1 = 0,72+j0,92Ω R2+jXl2 = 0,007+j0,009Ω Biến thế nối tải định mức có hệ số công suất bằng 0,8 (chậm pha). Bỏ qua nhánh từ hóa trên biến thế. a) Tính dòng điện sơ cấp và điện áp trên tải? b) Nếu trở kháng đường dây trước biến thế là Zs = 0,30+j1,60Ω. Biết điện áp ở trước đường dây cấp nguồn cho biến thế là 2400V. Tính dòng điện sơ cấp và điện áp trên tải (đầu ra máy biến áp)?

Chương 2: Máy biến áp

15

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

/10

Ví dụ: Tính lại câu trên nếu tải có cos=0,8 (nhanh pha)? Ví dụ: Tính lại câu trên nếu tải có cos=0,6 (nhanh pha)? V2=?

Thí nghiệm ngắn mạch:_________________________________

Chương 2: Máy biến áp

16

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Thí nghiệm ngắn mạch: Isc = Iđm

đo Vsc, Psc

Để máy biến áp có Vsc nhỏ thì phải như thế nào? Isc khi đó ra sao ở Vđm, có cách gì để giảm Isc?

Thí nghiệm hở mạch:____________________________________ Thí nghiệm không tải có thể cấp điện áp định mức cho phía cao áp hay hạ áp sao cho thuận tiện nhất.

Thí nghiệm hở mạch: Voc = Vđm

Chương 2: Máy biến áp

đo Ioc, Poc.

17

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Để máy biến áp có Ioc, Poc nhỏ thì phải như thế nào? Có cách gì để giảm Ioc và Poc?

Chương 2: Máy biến áp

18

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

TCT Điện Lực Miền Bắc - 2016

Máy biến áp 1 pha: 100kVA, 22kV/220V, 50Hz.

Chương 2: Máy biến áp

19

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Ví dụ: Cho máy biến áp 1 pha: 100kVA, 22kV/220V, 50Hz. 1) Tính dòng điện định mức sơ cấp? 2) Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp sơ cấp 4%, đo được dòng điện ngắn mạch sơ cấp bằng dòng định mức và công suất ngắn mạch là 1220W. Tính R1, R2’, X1, X2’? Tính R2, X2? 3) Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch thứ cấp là 220V, dòng không tải sơ cấp là 1%, công suất hở mạch là 180W. Tính Rc, Xm?

a) Tính các thông số của máy biến áp (quy về sơ cấp)? b) Tính hiệu suất của biến áp khi làm việc đầy tải, tải có hệ số công suất (PF) đơn vị. Tính lại cho tải định mức có PF=0,9 (chậm pha)? c) Tính hiệu suất của biến áp khi làm việc ở xx% tải, biết tải có hệ số công suất 0,8 (chậm pha)? Với xx = (MSSV.499T0279+100)/2. d1) Tính Độ ổn định điện áp ở định mức, tải có PF=0,8 (chậm pha)?

% voltage regulation =

V2 no _ load − V2 load

.100

V2 load d2) Tính Độ thay đổi điện áp ở định mức, tải có PF=0,8 (chậm pha)? U % =

V2 đm − V2 .100 V2 đm

Ví dụ: Biến áp 3 pha, /Y, 15kV/380V

. (về nhà giải lại Y/Y)

a) Tính các thông số máy biến áp (sơ cấp và thứ cấp)? b) Tính dòng sự cố ngắn mạch một pha, ngắn mạch ba pha, ngắn mạch dâydây ngõ ra máy biến áp? c) Ở 50% và 100% tải có HSCS=PF=1, tính hiệu suất, kiểm chứng với thông số của máy biến áp? Chương 2: Máy biến áp

20

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

d) Tính hệ số tải để MBA đạt hiệu suất cực đại, tính hiệu suất cực đại khi PF=1? e) Ở tải định mức tải có HSCS=0,8 (cho 2 trường hợp trễ, và sớm pha), tính hiệu suất, độ thay đổi điện áp (%), và điện áp pha/dây thứ cấp cho mỗi trường hợp?

Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp

S1=P1+ jQ1

Sđt=Pđt+jQđt

pCu1+ jq1

pFe+jqm

S2= P2+jQ2

pCu2 + jq2 PCu2

PCu1

Pin

Pout

Pout

PFe

Phân bố công suất trong máy biến áp Pin

Pout

PCu1

PFe

PCu2

Tổng tổn hao = PFe + PCu= P0 + 2Pn

Chương 2: Máy biến áp

21

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

❖ Heä soá taûi (doøng ñieän) cuûa maùy bieán aùp = Khi

 = 1 - taûi ñònh möùc;

I2 I 2dm



I1 I1dm

 < 1 - non taûi;

 > 1 - quaù taûi.

❖ Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp =

P2 P1

hoaëc

=

% =

P2 100 P1

Pout Pout Pout = = Pin Pout + Pth Pout + P0 + 2 .Pn

(

Pout = U2I2 cos = U2(.I2đm)cos = .Sñmcos PFe  P0 PCu = I12R1 + I22R2 = I12(R1+R’2) = I12Req = 2Pn.

)

(TN khoâng taûi vôùi: U1ñm) (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm)

.Sdm .cos  .Sdm .cos  + P0 + 2 .Pn d =0 neáu cos khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi: d =



Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø:

max =

 2.Pn = P0

P0 Pn

Với P0 là công suất không tải ở điện áp định mức Và Pn là công suất ngắn mạch ở dòng điện định mức.

❖ Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp--------------------------------(có thể dùng mạch Thevenin)

Chương 2: Máy biến áp

22

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

𝑉1ሶ

c

𝑍ሶ𝑒𝑞 İ1 -𝑉ሶ2′

0

a

 ’

-İ 2 = İ1

𝑗𝑋𝑒𝑞 İ1

Reqİ1

b

𝑉2′ sin

𝑉2′ cos

Khi góc pha giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp lệch pha không đáng kể, có thể xem 0c  0b.

V1 = Vñm = const

V2 = V20 = V2ñm

❖ Ñoä sụt aùp cuûa maùy bieán aùp

V2 = V2dm − V2

V2' = V1dm − V2' = ab

V '2 = R eq I1.cos  + Xeq I1.sin  = ab V '2 =

R eq PLoad V1dm

+

X eq Q Load V1dm

(theo IEC)

❖ Ñoä thay ñoåi ñieän aùp % cuûa maùy bieán aùp

V − V2 V2 % = 2dm x100% V2dm

V2 % =

Chương 2: Máy biến áp

V1dm − V2' V2 % = .100% V1dm

I1 R eq cos  + X eq sin  ) x100% ( V1dm

23

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

V2 % = 

I1dm R eq cos  + X eq sin  ) x100% ( V1dm  V2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát taûi.

Chú ý: sin  > 0 khi doøng ñieän chaäm pha = trễ (taûi caûm, QLoad>0)

sin  < 0 khi doøng ñieän sôùm pha = sớm (taûi dung, QLoad<0) V2 C V20

R L



1

Đieän aùp (pha) thöù cấp:

 V %  V2 = V2dm − V2 = V2dm 1 − 2  100   Chú ý: Req và Xeq là thông số máy biến áp quy về sơ cấp. PLoad và QLoad là công suất 1 pha trên tải. Độ sụt áp: V’2 = k * V2 (với k là tỷ số MBA). Độ thay đổi điện áp: V’2 % = V2%

Cách khác:

Veqr = R eq If 1 = R eq . .If 1dm Veqx = X eq If 1 = X eq . .If 1dm Vsc = Vn = Veq = Zeq If 1 = Zeq . .If 1dm V2 % =

Chương 2: Máy biến áp

 ( Veqr .cos  + Veqx .sin  ) V1dm

x100%

24

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Veqr(dm) % =

Veqr(dm)

Veqx(dm) % =

Veqx(dm)

V1dm V1dm

100% =

R eq If 1dm

100% =

X eq If 1dm

V1dm V1dm

100% 100%

V2 % =  ( Veqr(dm) %.cos  + Veqx(dm) %.sin  ) Một cách khác:

V2 % =

 .Sdm(1pha ) (R eq cos  + X eq sin  ) 2 V1dm

x100%

Hay:

V2 % =

R eq PLoad(1pha ) + X eq QLoad(1pha ) 2 V1dm

x100%

(PL và QL là công suất 1 pha trên tải) Chú ý: tải dung: QL<0. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì V2 < V2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp V2 laø: V2 = V2ñm – V2

o

Xét  vuông OAB

V1 = OA = OB 2 + AB 2 ▪

OB = OC + CB = V2 cos ( ) + RI BA = BD + DA = V2sin ( ) + XI

 V1 =

Chương 2: Máy biến áp

(V2 cos  + RI ) + (V2 sin  + XI ) 2

2

25

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện 𝑉1ሶ

c

𝑍ሶ𝑒𝑞 İ1 -𝑉ሶ2′

0

a

 ’

-İ 2 = İ1

Reqİ1

𝑗𝑋𝑒𝑞 İ1

b

𝑉2′ sin

𝑉2′ cos

Nếu biết V’2, tính V1: V1 = V1 =

( ) ( ) ( V cos +  I R ) + ( V sin  +  I V2' cos  + I1 R eq ' 2

2

+ V2' sin  + I1Xeq 2

1dm

eq

' 2

2

1dm X eq

)

2

Ví dụ: Cho máy biến áp: 50kVA, 2400:240V, 50Hz. + Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (sơ cấp) 48V, đo được dòng điện ngắn mạch (sơ cấp) là 20,8A và công suất ngắn mạch là 617W (700W). + Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 240V, dòng không tải (sơ cấp) là 5,41A, công suất hở mạch là 186W (500W). _ Tính hiệu suất và độ thay đổi điện áp của biến thế khi làm việc: + 100% tải, tải có hệ số công suất 0,8 (chậm pha)? + 50% tải, tải có hệ số công suất 0,8 (chậm pha)? _ Tính hiệu suất cực đại, tải và hệ số tải khi đó? Biết tải có hệ số công suất 0,8 (nhanh pha)?

Chương 2: Máy biến áp

26

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Ví dụ: Biến áp 3 pha, 1500 kVA, /Y, 22/0,4 kV. MBA có: Po=1223 W, Pn=12825 W, Io=1%, Vn=5% Vn=4% +(2 số cuối MSSV/50)%. a) Tính các thông số máy biến áp (sơ cấp và thứ cấp)? b) Tính hệ số tải để MBA đạt hiệu suất cực đại, tính hiệu suất cực đại khi PF=1? Tính tổng tổn hao khi đó? c) Tính lại hiệu suất câu b) nếu tải có PF=0,85 (trễ pha) ở cùng công suất tiêu thụ? Nhận xét? d) Ở tải định mức tải có PF=0,85 (trễ pha), tính hiệu suất, độ thay đổi điện áp (%), và điện áp dây thứ cấp? So sánh và nhận xét độ thay đổi điện áp% với điện áp ngắn mạch MBA? VI.Máy biết áp từ ngẫu; Máy biến áp nhiều cuộn dây

VI.1. Máy biến áp nhiều cuộn dây

Chương 2: Máy biến áp

27

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện 3

1

T1

18

17

16

12

11

10

15

14

13 6

5

8

7

9

TR AN SF OR MER

VI.2. Máy biết áp từ ngẫu Không cách ly. Từ tản nhỏ, ít tổn hao, dòng không tải nhỏ, rẻ tiền, có thể làm ổn áp. Tỷ lệ xấp xỉ 1:1.

Chương 2: Máy biến áp

28

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Ví dụ: Cho máy biến áp 2 cuộn dây: 50kVA, 2400:240V, 50Hz. Thí nghiệm ngắn mạch: với điện áp (sơ cấp) 48V, đo được dòng điện ngắn mạch (sơ cấp) là 20,8A và công suất ngắn mạch là 617W. Thí nghiệm không tải: điện áp hở mạch (thứ cấp) là 240V, dòng không tải (sơ cấp) là 5,41A, công suất hở mạch là 186W.

Chương 2: Máy biến áp

29

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Biến áp được nối dạng từ ngẫu, với ab làm cuộn 240V và bc làm cuộn 2400V. a. Tính điện áp vào và điện áp ra của biến thế từ ngẫu? b. Tính công suất biểu kiến định mức [kVA] và dòng điện định mức đầu vào và đầu ra của 2 biến thế trên? c. Tính hiệu suất của biến thế thường và biến thế từ ngẫu ở 100% tải, tải có hệ số công suất 0,8 (chậm pha).

Ví dụ: Cho máy biến áp: 450kVA, 460:7970V với hiệu suất 98,7% khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=1. Nếu dùng biến áp trên là biến áp từ ngẫu 7970:8430V. Tính công suất biểu kiến định mức [kVA], dòng điện định mức và hiệu suất khi cấp điện cho tải định mức có HSCS=1?

VII. Máy biến áp ba pha Chương 2: Máy biến áp

30

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện Tỷ số máy biến áp k = a =

N 1 V1 I 2   N 2 V2 I1

Y/Y

Chương 2: Máy biến áp

31

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Có thể thay thế cuộn  bằng cuộn Y với điều kiện: Chương 2: Máy biến áp

32

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

I03A = I03m sin3(t) I03B = I03m sin3(t – 2/3) = I03m sin3(t) I03C = I03m sin3(t + 2/3) = I03m sin3(t) Hài bậc 3 của ba pha cùng pha.

a) Máy biến áp ba pha nối Y/Y riêng biệt, không tồn tại dòng bậc ba phía sơ cấp =>từ thông vạt đầu do hài bậc ba=> điện áp thứ cấp bị nhọn đầu => hạn chế sử dụng. b) Máy biến áp ba pha 3 trụ nối Y/Y, không tồn tại dòng bậc ba phía sơ cấp, nhưng từ thông cũng không có hài bậc ba do không thể khép mạch từ trụ này qua trụ khác do bằng nhau và cùng chiều tại mọi thời điểm, song có thể khép mạch ra không khí hay dầu biến áp, gây tổn hao, nên cũng không dùng cho biến thế công suất lớn. c) Máy biến áp ba pha nối /Y, tồn tại dòng bậc ba khép kín phía sơ cấp => dòng điện sơ cấp nhọn đầu =>từ thông dạng sin=> điện áp thứ cấp dạng sin chuẩn => thường sử dụng. d) Máy biến áp ba pha nối Y/, không tồn tại dòng bậc ba khép kín phía sơ cấp =>từ thông hài bậc ba 3Y=> từ thông bậc ba tạo điện áp cảm ứng thứ cấp e23=> chậm pha 90o so với 3Y. e23 tạo ra i23 khép kín phía thứ cấp chậm pha hơn 90o, sinh ra từ thông bậc ba 3, ngược pha và triệt tiêu với 3Y. 3 = 3Y + 3 ≈ 0. => từ thông không bị vạt đầu => điện áp thứ cấp dạng sin chuẩn=> thường sử dụng.

Chương 2: Máy biến áp

33

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

XÁC ĐỊNH TỔ ĐẤU DÂY: (Lấy pha A làm chuẩn: 0-I, hay aA)

Pha của thứ cấp nhanh pha 30o so với pha của sơ cấp.

Pha của thứ cấp cùng pha /chậm pha 150o so với pha của sơ cấp.

Pha của thứ cấp nhanh pha 30o so với pha của sơ cấp.

(Chú ý: chiều dương của pha tính theo chiều lượng giác, lấy các đỉnh I để so sánh)

Chương 2: Máy biến áp

34

Bài giảng Máy Điện

Chương 2: Máy biến áp

©TCBinh

35

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Ba kiểu đấu dây

Chương 2: Máy biến áp

36

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Ví dụ: Cho ba máy biến một pha, 50kVA, 2400:240V, 50Hz, R1+jX1 = 0,72+j0,92Ω R2+jX2 = 0,007+j0,009Ω Rc//jXm = 6,32+j43,7Ω

Chương 2: Máy biến áp

37

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

nối Y/ thành biến áp ba pha 150kVA. Trở kháng đường dây trước biến thế là 0,15+j100Ω/pha. Điện áp dây cấp vào sơ cấp biến áp là 4160V. Trở kháng đường dây trước sau biến thế là 0,0005+j0,0020Ω/pha. Tính điện áp dây trên tải khi biến áp làm việc với dòng điện định mức và tải có HSCS=0,8 chậm pha. Ví dụ: Tính lại ví dụ trên nếu biến thế nối Y/Y.

Ví dụ 2.9: Cho biến thế như ví dụ trên, nối /, được cấp điện áp dây 2400V thông qua điện cảm 0,8Ω. Biến thế này kết nối tới cuộn thứ cấp biến thế khác nối Y/ 500kVA, 24kV:2400V. Tổng trở tương đương quy về phía 2400V của biến thế này là 0,17+j0,92Ω/pha. Điện áp cấp vào cuộn sơ cấp của biến thế trước là 24kV. Nếu xảy ra ngắn mạch ở phía 240V. Tính dòng điện xác lập của sơ cấp và thứ cấp của 2 biến thế. VIII. Maùy bieán aùp laøm vieäc song song

GHÉP SONG SONG 2 MÁY BIẾN ÁP

Chương 2: Máy biến áp

38

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Xeq(1)

Req(1) İ(1)

İ

Xeq(2)

Req(2) İ(2)

Z’

Ñieàu kieän để máy biến áp làm việc song song: • Cùng tổ đấu dây (cùng pha và cùng giờ cho máy 3 pha). • Cùng tỷ số máy biến áp (để tránh dòng cân bằng trong các MBA – SV xem tài liệu tham khảo). • Cùng điện áp ngắn mạch phần trăm (để chia tải đều cho 2 MBA, chia tải tỷ lệ với công suất biểu kiến định mức). • Chú ý kiểm tra dòng cân bằng giữa 2 cuộn thứ cấp của 2 biến áp. Có Mà

Z = Zeq(1) // Zeq(2). U I (1) = và Zeq (1)

Nên

 (1) =

I (1) I đm (1)

=

Và U = ZI U I( 2) = Zeq ( 2 )

U U U = = I đm (1) Zeq (1) Usc (1) U n (1)



 (1) U sc ( 2 ) U sc ( 2 ) % = =  ( 2 ) U sc (1) U sc (1) % MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn.

Câu 1/HK161: - Cho 2 máy biến áp (MBA) 3 pha, có cùng cấp điện áp 10/0,4 kV, cùng tổ đấu dây Dyn-11. Các thông số được trích từ nhãn máy và ghi lại trong bảng số liệu sau: MBA Sđm (kVA) Vnm (%) Pnm (W) I0 (%) P0 (W) 1 160 5,5 2270 2,6 465 2 250 4,5 3700 2,3 740 a) (1,5 điểm) Xác định các thông số mạch tương đương gần đúng (hình ᴦ) của mỗi MBA quy về sơ cấp (phía cao áp)?

Chương 2: Máy biến áp

39

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

b) (1 điểm) Khi vận hành hai máy biến áp song song, xác định công suất biểu kiến lớn nhất của tải chung hai máy, biết rằng khi vận hành không MBA nào quá tải? c) (0,5 điểm) Nếu tải chung có công suất biểu kiến 410kVA. Xác định hệ số mang tải của mỗi máy.

IX. Máy biến điện áp và máy biến dòng

Chương 2: Máy biến áp

40

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Máy biến áp (TU):

A

U1

A

X

İ0

x U2

v

(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm R1.

Máy biến dòng (CT, TI): I1

I2

-İ’2

İ2

i

İ1

(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm.

Chương 2: Máy biến áp

41

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Ví dụ 2.10: Biến áp 2400:120V, 60Hz, có thông số quy về 2400V là: R1+jX1 = 128+j143Ω R’2+jX’2 = 141+j164Ω Rc//jXm = j163kΩ a) Cấp vào 2400V, ngõ ra hở mạch, tính biên độ và góc lệch pha của điện áp thứ cấp. b) Để sai số biên độ điện áp nhỏ hơn 0,5%. Tính Zb=Rb nhỏ nhất? c) Để sai số góc pha điện áp nhỏ hơn 1 độ. Tính Zb=Rb nhỏ nhất?

Bài tập 2.8: Tính lại câu trên nếu Zb=jXb.

Ví dụ 2.11: Biến dòng 800:5A, 60Hz, có thông số quy về 800A là: R1+jX1 = 10,3+j44,8µΩ R’2+jX’2 = 9,6+j54,3µΩ Rc//jXm = j17,7mΩ Cấp vào 800A, tải Rb=2,5Ω. Tính biên độ và góc pha của dòng điện hạ thế?

Bài tập 2.9: Thông số như câu trên: tính giá trị Zb=jXb lớn nhất sao cho khi ngõ vào 800A và dòng thứ cấp lớn hơn 4,95A (sai số 1%).

Bài tập 1: Máy biến áp 1 pha có công suất định mức Sđm = 5 kVA, tần số định mức fđm = 50 Hz, điện áp định mức U1đm/U2đm = 220/110 V. Có các thông số R1=0,10 , X1=0,50 , R =0,12 , X =0,40 . Khi máy biến áp được nối với tải định mức, cos2 = 0,8 (tải cảm). a. Tính độ thay đổi điện áp U2% b. Tính điện áp ngõ ra U2 ' 2

' 2

Bài tập 2: Máy biến áp 1 pha có công suất định mức Sđm = 5 kVA, tần số định mức fđm = 50 Hz, điện áp định mức U1đm/U2đm = 220/110 V. Mạch tương đương hình  (như Chương 2: Máy biến áp

42

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

hình vẽ) có các thông số Rc=600, Xm=50, R1=0,10 , X1=0,50 , R =0,12 , =0,40 . Khi máy biến áp được nối với tải định mức, cos2 = 0,8 (tải cảm). ' 2

R1

Rc

X1

R’2

Xm

X '2

X’ 2

Z’L

a. Tính độ thay đổi điện áp U2% b. Tính điện áp ngõ ra U2 c. Tính dòng điện I1 khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại max, tính max. d. Tính công suất biểu kiến của tải khi máy biến áp đạt hiệu suất cực đại. Bài tập 3: Máy biến áp 3 pha Y/Y-12, 180kVA, U1/U2=6000/400V, Io%=6, Po=1000W, Un%=5,5, Pn=4000W. a. Vẽ mạch tương đương của MBA? Tính điện trở của một cuộn dây thứ cấp? b. Tính hiệu suất ở định mức (với tải có HSCS=1)? c. Khi MBA làm việc ở 70% tải có HSCS=0,8 nhanh pha. Tính hiệu suất, độ biến thiên và độ thay đổi điện áp? d. Tính hiệu suất cực đại của MBA khi cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha? Bài tập 4: Cho MBA 30kVA, 6000/230V, điện trở R1=10Ω và R2=0,016Ω. Điện kháng MBA nhìn từ phía sơ cấp là 34Ω. a. Điện áp ngắn mạch? b. Tính dòng điện Isc khi biến áp bị ngắn mạch ngõ ra? Khi MBA mang tải có HSCS=0,8 chậm pha. Tính c. Hiệu suất cực đại? d. Độ thay đổi điện áp? e. Điện áp trên tải? Bài tập 5: MBA 12KVA, 220/440V, 50Hz. TN ko tải: 220V, 2A, 165W. TN ngắn mạch thứ cấp: 12V, 15A, 60W. a. Vẽ mạch tương đương quy về sơ cấp. b. Dùng mạch tương đương (chính xác) tính điện áp trên tải có hệ số tải 70% và HSCS=0,8 chậm pha.Tính hiệu suất MBA khi đó? Bài tập 6: MBA 125KVA, 2000/400V, 50Hz. TN ko tải: 2000V, 1A, 50W. TN ngắn mạch thứ cấp: 13V, 200A, 750W. MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha. a. Tính hiệu suất định mức của MBA? Chương 2: Máy biến áp

43

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

b. Tính hiệu suất cực đại của MBA. Biết hệ số tải 70%: c. Tính điện áp trên tải? d. Tính hiệu suất của MBA?

Bài tập 7: Cho MBA 1 pha, 8,66kV/220V, 50Hz, nối /Y.

a) b)

Tính các thông số của máy biến áp (quy về sơ cấp)? Tính độ sụt áp (độ thay đổi điện áp) ở tải định mức, HSCS=1?

U % =

V2 đm − V2 .100 V2 đm

c)

MBA cấp điện cho tải có hệ số công suất bằng 1. Tính hiệu suất ở nửa tải và đầy tải; và tính hiệu suất cực đại?

d)

Tính dòng sự cố ngắn mạch ngõ ra máy biến thế?

e)

MBA cấp điện cho tải có HSCS=0,8 chậm pha và có hệ số tải 70%: tính hiệu suất của biến áp và độ ổn định điện áp điện áp trên tải? V2 no _ load − V2 load % voltage regulation = .100 V2 load

Bài tập 8: Cho MBA 3 pha, /Y, 15kV/380V, 50Hz. Tính như câu trên! Chương 2: Máy biến áp

44

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Câu 1.CTD12: Cho một máy biến áp ba pha có các thông số như sau: 630kVA, 15kV/0,4kV, nối Y/Y, tổn hao không tải 1020W, dòng điện không tải 2%, tổn hao ngắn mạch 6040W, điện áp ngắn mạch phần trăm 4,5%. a) Tính các thông số của mạch tương đương (quy về sơ cấp) của máy biến áp? (2đ) b) Tính hệ số tải để máy biến áp đạt hiệu suất cực đại? Tính hiệu suất cực đại? (1đ) c) Khi máy biến áp vận hành với hệ số tải 0,8, cấp điện cho tải có hệ số công suất là 0,9 trễ pha. Tính hiệu suất, công suất tổn hao trên máy biến áp, độ biến thiên điện áp phần trăm, và điện áp dây cấp cho tải? (2đ) Câu 1.KCQ12: Cho một máy biến áp ba pha có các thông số như sau: 750kVA, 15kV/0,4kV, nối Y/Y, tổn hao không tải 1,15kW, dòng điện không tải 1,5%, tổn hao ngắn mạch 10,15kW, điện áp ngắn mạch phần trăm 5,5%. Máy biến áp cấp điện cho tải có hệ số công suất là 0,9 trễ pha. d) Tính các thông số của mạch tương đương (quy về sơ cấp) của máy biến áp? (1đ) e) Tính hệ số tải để máy biến áp đạt hiệu suất cực đại? Tính hiệu suất cực đại? (1đ) f) Khi máy biến áp vận hành với hệ số tải 0,8, tính hiệu suất, công suất tổn hao trên máy biến áp, độ biến thiên điện áp phần trăm, và điện áp dây cấp cho tải? (2đ) Câu 2.CQ12. Cho một máy biến áp 3 pha với các số liệu sau: Sđm=20kVA, U1/U2 = 6/0.4 kV, Pn=0.6kW, điện áp ngắn mạch phần trăm Un%=5.5%, nối Y/Y. Tính: a. Tính điện áp ngắn mạch (Un(V)), tổng trở ngắn mạch (Zn), điện trở ngắn mạch (Rn), điện điện kháng ngắn mạch (Xn), hệ số công suất ngắn mạch cosn, Các thành phần điện áp ngắn mạch Unr(V), Unx(V) (ngắn mạch phía hạ áp). (2 đ) b. Độ biến thiên điện áp phần trăm khi hệ số tải là 0.75, hệ số công suất tải cos2=0.8 (trong hai trường hợp sớm pha và trễ pha). Chứng minh công thức độ biến thiên điện áp phần trăm mà sinh viên sử dụng. (2đ) c. Biết P0=0.18kW, tính hiệu suất của máy biến áp ở các tải nói trên. (1đ) Câu 3.CQ12-Thi: Tài liệu kỹ thuật của một máy biến áp ba pha 100KVA, 22/0.4KV, nối Y/, cho thấy tổn hao không tải là 230W, dòng điện không tải là 2%, tổn hao ngắn mạch là 1320W và điện áp ngắn mạch 4%, ứng với các điều kiện thí nghiệm chuẩn.

Chương 2: Máy biến áp

45

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

a) Dựa vào các số liệu đã cho, xác định sơ đồ tương đương gần đúng 1 pha của máy biến áp, với các tham số quy đổi về phía cao áp (và hạ áp). (1.5 điểm) b) Từ đó xác định độ ổn định điện áp của máy khi cấp cho tải 60kW ở hệ số công suất 0.8 trễ và sớm (hai trường hợp), với điện áp ngõ ra bằng giá trị định mức. (1.5 điểm) c) Xác định điều kiện tải đối với tải thuần trở để hiệu suất của máy đạt cực đại, và tính giá trị hiệu suất tại đó. (1 điểm) d) Tính lại câu b và câu c nếu đầu ra máy biến áp nối đến tải qua đoạn dây có trở kháng 0,1+j0,03Ω? e) Tính lại câu b và câu c nếu đầu VÀO máy biến áp nối đến tải qua đoạn dây có trở kháng 10+j3Ω? f)

Chương 2: Máy biến áp

46

Bài giảng Máy Điện

Chương 2: Máy biến áp

©TCBinh

47

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện IV.1. Giôùi thieäu chung veà maùy bieán aùp

❖ IV.1.1. Ñònh nghóa Maùy bieán aùp laø thieát bò ñieän töø tónh laøm nhieäm vuï truyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng. Goàm cuoän daây sô caáp noái nguoàn ñieän vaø cuoän daây caûm öùng noái taûi laø cuoän thöù caáp. Kyù hieäu:

❖ IV.1.2. Caùc ñaïi löôïng ñònh möùc MBA moät pha: U1ñm, U2ñm = U20, I1ñm, I2ñm, Sñm = U2ñm.I2ñm U1ñm.I1ñm[VA] MBA bapha: Uñm daây, Iñm daây, Sñm = 3 U2ñm.I2ñm 3 U1ñm.I1ñm[VA]

❖ IV.1.3. Caáu taïo cuûa maùy bieán aùp Loõi: (0,35mm ñeán 0,5mm) Daây quaán. Voû maùy: coù theå chöùa daàu maùy bieán aùp (laøm maùt vaø caùch ñieän MBA).

❖ IV.1.4. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy bieán aùp  i1

i2

u1

e1 = − w 1

Hay

w1

d dt

w2

e 2 = −w 2

u2

Zt

d dt

 jw 1 E 1 = − 2 j w 1  E1 = − 2

 jw 2  E 2 = − 2 j w 2  E2 = − 2

E1 = − 2fw 1

E 2 = − 2fw 2 

(U1 khoâng ñoåi  E1 xem nhö khoâng ñoåi   khoâng ñoåi Töø thoâng  khoâng ñoåi caû khi khoâng taûi vaø coù taûi) Tyû soá bieán aùp: k =

E1 w 1 = E2 w 2

Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng toûa ra ngoøai khoâng khí ta coù: U1  E1 vaø U2  E2 

k=

E1 w1 U 1 =  E 2 w2 U 2

Chương 2: Máy biến áp

48

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện IV.2. Cheá ñoä khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp

❖ IV.2.1. Phöông trình ñieän aùp

w1

w2

   −E = j w 1 U 1 1 2    E = − j w 2  U 2 2 2

 chaäm pha hôn U1 moät goùc 900.  sôùm pha hôn U1 moät goùc 900.

❖ IV.2.2. Doøng ñieän khoâng taûi Do toån hao trong loõi theùp, I 0 sôùm pha hôn töø thoâng  0 goùc  goïi laø goùc toån hao töø treã. I0x laø thaønh phaàn phaûn khaùng hay töø hoùa duøng ñeå töø hoùa loõi theùp. I0r laø thaønh phaàn taùc duïng do toån hao trong loõi theùp. Thöôøng I0r < 10% I0x  I0x  I0. Doøng ñieän khoâng taûi I0 raát nhoû hôn so vôùi doøng ñieän sô caáp ñònh möùc neân coù theå boû qua doøng khoâng taûi: I0 = (0,5%  10%)I1ñm.



❖ IV.2.3. Coâng suaát khoâng taûi P0 = PFe + Pr1  PFe 1, 3  f  PFe = p 40  2   m Fe  50  50

(vì I0 nhoû)

Trong ñoù p 40 laø suaát toån hao trong theùp ôû taàn soá 50Hz vaø töø caûm 1T [w/kg] 50

 töø caûm trong loõi theùp [T] mFe khoái löôïng theùp [kg]

IV.3. Cheá ñoä taûi

❖ IV.3.1. Phöông trình caân baèng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp

Chương 2: Máy biến áp

49

w1

w2

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện Töø thoâng chính  sinh ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng chính: e1 = −

d 1 d = −w 1 dt dt

e2 = −

Töø thoâng taûn:

1 = w 1 . 1

d 2 d = −w 2 dt dt

1 = w 1 . 1

do ñieän caûm taûn sinh ra: L 1 = −

 1 i1

L 2 = −

 2 i2

(haèng soá,  I)

Töø thoâng taûn chæ moùc voøng qua rieâng leû töø cuoän daây, vaø taïo ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng : e 1 = −

d 1 di = −L 1 1 dt dt

e 2 = −

i1 u1

d  2 di = −L  2 2 dt dt

i2

e2

e1 e1

u2

e2

Zt

Chieàu ñieän aùp nhö hình veõ:

U1 = −e1 − e 1 + r1i 1  U 2 = e 2 + e  2 − r2 i 2

di  U1 = −e1 + L 1 1 + r1i 1   dt  di 2 U = e − L − r2 i 2 2 2 2  dt 



Vieát daïng soá phöùc:

 = −E  + (r + jx )I = − E  +Z  I  U 1 1 1 1 1 1 1 1        U 2 = E 2 − (r2 + jx 2 )I 2 = E 2 + Z 2 − I 2

(

Vôùi

x1 =  L1 x2 =  L2 Z1 = r1 + jx1 Z2 = r2 + jx2

)

laø ñieän khaùng taûn daây quaán sô caáp. laø ñieän khaùng taûn daây quaán thöù caáp. laø toång trôû daây quaán sô caáp. laø toång trôû daây quaán thöù caáp.

❖ IV.3.2. Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng U1 = const



E1 = const

m = const ( E 1 = 2 .k dq .N 1f . m )



1

Do töø thoâng m = const neân söùc töø ñoäng khoâng ñoåi (F = NI =  m R m )  0 w .I = w .I + w .I = const  (khoâng taûi) 1



0

1 1

2

2

 I = I +  − w 2 I = I +  − I 1 0 2 0  w   k 1   

' 2

   = I 0 + − I '2 

( )

vôùi k =

Chương 2: Máy biến áp

(coù taûi)

w1 E = 1 w 2 E2

laø tyû soá bieán aùp

50

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

❖ IV.3.3. Heä phöông trình moât taû maùy bieán aùp vaø giaûn ñoà vector  = − E + (r + jx )I U 1 1 1 1 1  U 2 = E 2 − (r2 + jx 2 )I 2   ' I 1 = I 0 + − I 2

( )

goùc toån hao töø treã goùc leäch pha giöõa I2 vaø E2.

 2



IV.4. Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp  = −E + Z I U 1 1 1 1  U 2 = E 2 − Z 2 I 2   ' I 1 = I 0 + − I 2

( )

❖ IV.4.1. Quy ñoåi maùy bieán aùp Ñeå thieát laäp maïch töông ñöông caàn caùc ñieàu kieän: ñieän aùp, doøng ñieän, taàn soá, naêng löôïng. Söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp thöù caáp quy ñoåi w Qui veà sô caáp: E’2 = E1, maø E1 = 1 E 2 = kE 2  E’2 = kE2 w2 Töông töï coù : U’2 = kU2 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi Ñieàu kieän naêng löôïng: Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi:

E2I2 = E’2I’2 E 1 I '2 = '2 I 2 = I 2 k E2

Ñieän trôû vaø ñieän khaùng thöù caáp quy ñoåi Ñieàu kieän naêng löôïng: r2 I 22 = r2' I '22 Töông töï x 2 I 22 = x '2 I '22

 

r2' = k 2 .r2

Hay

vaø

Z 't = k 2 .Z t

Z '2 = k 2 .Z 2

x '2 = k 2 .x 2

❖ IV.4.2. Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp  = −E  +Z  I = − E  + (r + jx )I U 1 1 1 1 1 1 1 1 ' ' −Z  ' I ' = E  ' − r ' + jx ' I ' U 2 = E 2 2 2 2 2 2 2  ' '   I 2 = I 0 + − I 2

(

(

)

r1

)

r’ 2

x1 rm xm

Chương 2: Máy biến áp

x’2

Z’t

51

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

E 1 = Z m I 0 = (rm + jx m )I 0 Vôùi

Zm = rm + jxm p rm = Fe I 02 xm

laø toång trôû hoùa ñaëc tröng cho maïch töø laø ñieän trôû hoùa ñaëc tröng cho toån hao laø ñieän khaùng töø hoùa ñaëc tröng cho töø thoâng chính 

r1

x’2

r’ 2

x1

Z’t Rm

Doøng ñieän khoâng taûi I0 thöôøng raát nhoû

Xm

I0 = (0,5%  10%)I1ñm.

xn

rn İ1=-İ’2

Z’t

Vôùi

rn = r1 + r’2 xn = x1 + x’2

(taàn soá cao ko qua ñöôïc) laø ñieän trôû ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. laø ñieän khaùng ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp.

IV.5. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa maùy bieán aùp

❖ IV.5.2. Thí nghieäm khoâng taûi A

U1

I0

I0

W P0

k=

2) Ñieän trôû khoâng taûi: r0 >> r1

neân:

3) Toång trôû khoâng taûi: thöôøng

Z 0  Z m

V U20

V

1) Tyû soá bieán aùp k:

Thöôøng

x1

r1

neân

4) Ñieän khaùng khoâng taûi:

xm

U w 1 E1 U =  1 = 1dm w 2 E 2 U 20 U 20 p r0 = r1 + rm = 20 I0

rm  r0 U Z 0 = 1dm I0

Zm  Z0 x0 = x1 + xm =

Ñieän khaùng töø hoùa thöôøng laáy gaàn ñuùng: xm

Chương 2: Máy biến áp

rm



Z 0 − r02 2

x0

52

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện 5) Heä soá coâng suaát khoâng taûi:

cos  0 =

p0

(0,1  0,3)

U1dm I 0

❖ IV.5.2. Thí nghieäm ngaén maïch I1 = I1ñm Un = ( 3% + 10% ) U1ñm A U1=Un

In

W

xn

rn

Pn

İn=İ1ñm

A

V

1)

Toång trôû ngaén maïch

Zn =

U n U1dm = In I1dm

2)

Ñieän trôû ngaén maïch

rn =

Pn I12dm

3)

Ñieän trôû khaùng ngaén maïch

x n = Z 2n − rn2

Quan heä gaàn ñuùng:

r1  r2' 

rn 2

(coù theå ño ñöôïc, raát nhoû)

vaø

x 1  x '2 

Unr = rnI1ñm

laø thaønh phaàn taùc duïng cuûa ñieän aùp ngaén maïch.

Uux = xnI1ñm

laø thaønh phaàn phaûn khaùng cuûa ñieän aùp ngaén maïch.

xn 2

Ñieän aùp ngaén maïch thöôøng ñöôïc tính baèng phaàn traêm so vôùi ñieän aùp möùc: Un % =

Z I Un 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

U nr % =

rI U nr 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

U nx % =

x I U nx 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

ñònh

n

IV.6. Caùc ñaëc ñieåm vaän haønh cuûa maùy bieán aùp

❖ IV.6.1. Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp S1=P1+ jQ1

Sđt=Pđt+jQđt

pCu1+ jq1 Sô caáp: P1 = U1I1cos1

Chương 2: Máy biến áp

pFe+jqm

S2= P2+jQ2

pCu2 + jq2

coâng suaát taùc duïng.

53

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Q1 = U1I1sin1 coâng suaát phaàn khaùng. 1 goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp sô caáp. 2 pcu1 = r1I1 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán sô caáp. 2 qcu1 = x1I1 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán sô caáp. 2 pfe = rmIo coâng suaát toån hao trong loõi theùp. 2 qm1 = xmIo coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng chính trong loõi theùp. Coâng suaát ñieän töø taùc duïng vaø phaûn khaùng truyeàn töø sô caáp qua thöù caáp maùy bieán aùp Pdt = P1 – pcu1 – pfe = E’2.I’2.cos 2 Qdt = Q1 – qcu1 – qm = E’2.I’2.sin 2 xem gaàn ñuùng goùc leäch pha 2 giöõa U2 vaø I2  goùc leäch pha 2 giöõa E2 vaø I2. Thöù caáp: pcu2 = r2I22 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán thöù caáp. 2 q2 = x2I2 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán thöù caáp. Do ñoù coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng ôû ñaàu ra maùy bieán aùp laø: P2 = Pdt – pcu2 = U2I2 cos 2 Q2 = Qdt – q2 = U2I2 sin 2

❖ IV.6.2. Heä soá taûi cuûa maùy bieán aùp = Khi

I2 I 2dm



 = 1 - taûi ñònh möùc;

I1 I1dm

 < 1 - non taûi;

 > 1 - quaù taûi.

❖ IV.6.3. Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp =

P2 P1

hoaëc =

% =

P2 100 P1

P2 P2 = P1 P2 + PFe + PCu

P2 = U2I2 cos2 = .Sñmcos2 PFe  P0 (TN khoâng taûi vôùi: U1ñm) 2 2 2 ’ 2 2 PCu = I1 r1 + I2 r2 = I1 (r1+r 2) = I1 rn =  Pn. (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm) 

=

 .Sdm . cos 2  .Sdm . cos 2 + P0 +  2 .Pn

neáu cos 2 khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi: Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø:

 

=

=0



2.Pn = P0

P0 Pn

❖ IV.6.4. Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp U1 = Uñm = const U2 = U20 = U2ñm

Chương 2: Máy biến áp

54

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U2 < U2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp U2 laø: U2 = U2ñm – U2 Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm: U 2 % = Hay

U 2dm − U 2 .100 U 2dm

k.U 2dm − k.U 2 U1dm − U '2 U 2 % = .100 = .100 k.U 2dm U1dm 0

U 2 % =

2

U1dm A

-U’2

İ’2 = -İ1

Znİ1 n rnI1

B

xnİ1

C

 ( U nr .cos 2 + U nx .sin 2 ) x100 =  ( U nr %.cos 2 + U nx %.sin 2 ) x100 U1dm

Löu yù: sin 2 > 0 khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm) sin 2 < 0 khi doøng ñieän sôùm pha (taûi dung)  U2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát cuûa taûi. Töø U% ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U2 theo coâng thöùc:

 U 2 %  U 2 = U 2dm − U 2 = U 2dm 1 −  100   U2 U20

C R L 

IV.7. Maùy bieán aùp ba pha

Y hay 

Chương 2: Máy biến áp

55

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

IV.8. Söï laøm vieäc song song cuûa maùy bieán aùp Ñieàu kieän laøm vieäc song song: doøng ñieän taûi phaân boá tyû leä theo coâng suaát maùy  + khoâng coù doøng caân baèng chaïy trong caùc daây quaán thöù caáp + cuøng heä soá taûi  Ñeå ñaûm baûo hai ñieàu kieän treân: 1. Caùc MBA coù cuøng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp 2. Ñieän aùp thöù caáp cuøng pha vaø cuøng toå ñaáu daây 3. Cuøng ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm (ñeå cuøng cuøng ) I

ZnI

Ic6

I’2

EI U1

ZnII

U2 EII

I’2I

U1

I’2II U’2

Z’2

II

I U % U = nII = nII  II U nI % U nI

 U1dm I I I = 1I 1IIdm =  Z n1 I1I  II I1Idm I1II Z n1 I1Idm 

 1 Z n 2 I1IIdm   Z n 2 I1II U1dm

  Z n1 I1I  U nII %  U nII %  =    =   U nI %  Z n 2 I1II  U nI %

MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn IV.9. Caùc maùy bieán aùp ñaëc bieät Maùy töï bieán aùp (maùy bieán aùp töï ngaãu)

Chương 2: Máy biến áp

56

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện I1

I2

U1

W1 W2

k=

U1 w = 1 U 2 W2



U 2 = U1

U2

Zt

w1 w2

doøng ñieän? Thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp U2 deã daøng baèng caùch cho con tröôït di chuyeån.

Maùy bieán ñieän aùp

A

U1

A

X

İ0

x U2

v

(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm r1. Maùy bieán doøng ñieän I1

I2

Chương 2: Máy biến áp

-İ’2

İ2

i

İ1

57

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

(Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm.

Chương 2: Máy biến áp

58

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện Baøi taäp Giôùi thieäu chung veà maùy bieán aùp MBA moät pha: U1ñm, U2ñm = U20, I1ñm, I2ñm, Sñm = U2ñm.I2ñm U1ñm.I1ñm[VA] MBA bapha: Uñm daây, Iñm daây, Sñm = 3 U2ñm.I2ñm 3 U1ñm.I1ñm[VA] d d e1 = − w 1 e 2 = −w 2 dt dt   = − jw 1 E 1 2 j w 1  E1 = − 2

Hay

 jw 2  E 2 = − 2 j w 2  E2 = − 2

 I1

E1 = − 2fw 1

(U1 khoâng ñoåi  E1 xem nhö khoâng ñoåi   khoâng ñoåi Töø thoâng  khoâng ñoåi caû khi khoâng taûi vaø coù taûi) Tyû soá bieán aùp:

 U 2

Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng toûa ra ngoøai khoâng khí ta coù: U1  E1 vaø U2  E2

 E 1



Cheá ñoä khoâng taûi cuûa maùy bieán aùp

 E 1

 chaäm pha hôn U1 moät goùc 900.

  E  = − j w 2  U 2 2 2

 sôùm pha hôn U1 moät goùc 900.

Coâng suaát khoâng taûi I (I0 = (0,5%  10%)I1ñm) sôùm pha hôn töø thoâng  goùc  goïi laø goùc toån hao töø treã: 0 0 I0x laø thaønh phaàn phaûn khaùng hay töø hoùa duøng ñeå töø hoùa loõi theùp. I0r laø thaønh phaàn taùc duïng do toån hao trong loõi theùp. (I0r < 10% I0x  I0x  I0).

Coâng suaát khoâng taûi

P0 = PFe + Pr1  PFe

(vì I0 nhoû)

Cheá ñoä taûi Phöông trình caân baèng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp Töø thoâng chính  sinh ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng chính: e1 = −

d 1 d = −w 1 dt dt

e2 = −

d 2 d = −w 2 dt dt

Töø thoâng taûn: 1 = w 1 . 1

1 = w 1 . 1

do ñieän caûm taûn sinh ra: L 1 = −

 1 i1

L 2 = −

 2 i2

(haèng soá,  I)

Töø thoâng taûn chæ moùc voøng qua rieâng leû töø cuoän daây, vaø taïo ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng :

Chương 2: Máy biến áp

59

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện e 1 = −

d 1 di = −L 1 1 dt dt

i1 u1

e 2 = −

d  2 di = −L  2 2 dt dt

i2

e2

e1 e1

u2

e2

Zt

Chieàu ñieän aùp nhö hình veõ:

U1 = −e1 − e 1 + r1i 1  U 2 = e 2 + e  2 − r2 i 2

di  U1 = −e1 + L 1 1 + r1i 1   dt  di 2 U = e − L − r2 i 2 2 2 2  dt 



Vieát daïng soá phöùc:

 = −E  + (r + jx )I = − E  +Z  I  U 1 1 1 1 1 1 1 1        U 2 = E 2 − (r2 + jx 2 )I 2 = E 2 + Z 2 − I 2

(

Vôùi

x1 =  L1 x2 =  L2 Z1 = r1 + jx1 Z2 = r2 + jx2

)

laø ñieän khaùng taûn daây quaán sô caáp. laø ñieän khaùng taûn daây quaán thöù caáp. laø toång trôû daây quaán sô caáp. laø toång trôû daây quaán thöù caáp.

Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng U1 = const  E1 = const 

m = const ( E 1 = 2 .k dq1 .N 1f . m )

Do töø thoâng m = const neân söùc töø ñoäng khoâng ñoåi (F = NI =  m R m )  

w 1 .I 0 = w 1 .I1 + w 2 .I 2 = const

(khoâng taûi)

I = I +  − w 2 1 0  w 1 

(coù taûi)

 I '   I 2 = I 0 +  − 2  = I 0 + − I '2   k

( )

vôùi k =

w 1 E1 = w 2 E2

laø tyû soá bieán aùp

Heä phöông trình moât taû maùy bieán aùp vaø giaûn ñoà vector

2

 2

goùc toån hao töø treã goùc leäch pha giöõa I2 vaø E2.

Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp Chương 2: Máy biến áp

60

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện  = −E + Z  I U 1 1 1 1  U 2 = E 2 − Z 2 I 2   ' I 1 = I 0 + − I 2

( )

Quy ñoåi maùy bieán aùp Ñeå thieát laäp maïch töông ñöông caàn caùc ñieàu kieän: ñieän aùp, doøng ñieän, taàn soá, naêng löôïng. Söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp thöù caáp quy ñoåi Qui veà sô caáp: E’2 = E1, maø E1 = Töông töï coù : U’2 = kU2 Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi Ñieàu kieän naêng löôïng:

w1 E 2 = kE 2  E’2 = kE2 w2

E2I2 = E’2I’2

Doøng ñieän thöù caáp quy ñoåi:

I '2 =

E2 1 I2 = I2 ' k E2

Ñieän trôû vaø ñieän khaùng thöù caáp quy ñoåi Ñieàu kieän naêng löôïng: r2 I 22 = r2' I '22 Töông töï x 2 I 22 = x '2 I '22

 

r2' = k 2 .r2

Hay

vaø

Z 't = k 2 .Z t

 I1

x '2 = k 2 .x 2

Sô ñoà thay theá cuûa maùy bieán aùp

 = −E  +Z  I = − E  + (r + jx )I U 1 1 1 1 1 1 1 1 ' ' ' ' ' ' ' '    U 2 = E 2 − Z 2 I 2 = E 2 − r2 + jx 2 I 2  '  ' I 2 = I 0 + − I 2 r1 r’ 2 x1

(

(

)

)

x’2

rm

Z’t

xm

E 1 = Z m I 0 = (rm + jx m )I 0 Vôùi

Zm = rm + jxm

 U 20

laø toång trôû hoùa ñaëc tröng cho maïch töø laø ñieän trôû hoùa ñaëc tröng cho toån hao

xm

laø ñieän khaùng töø hoùa ñaëc tröng cho töø thoâng chính  r1

r’ 2

x1

x’2

Z’t Rm

Doøng ñieän khoâng taûi I0 thöôøng raát nhoû

Chương 2: Máy biến áp

Xm

I0 = (0,5%  10%)I1ñm.

61

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện xn

rn İ1=-İ’2

Z’t

Vôùi

rn = r1 + r’2 xn = x1 + x’2

(taàn soá cao ko qua ñöôïc) laø ñieän trôû ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp. laø ñieän khaùng ngaén maïch cuûa maùy bieán aùp.

Xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa maùy bieán aùp Thí nghieäm khoâng taûi 1) Tyû soá bieán aùp k:

U w 1 E1 U =  1 = 1dm w 2 E 2 U 20 U 20 p r0 = r1 + rm = 20 I0 U Z 0 = 1dm I0

k=

2) Ñieän trôû khoâng taûi: 3) Toång trôû khoâng taûi:

rm  r0

 U n

 U nx

4) Ñieän khaùng khoâng taûi:

xm

 U nx

5) Heä soá coâng suaát khoâng taûi:



x0

(0,1  0,3)

Thí nghieäm ngaén maïch I1 = I1ñm

Un = ( 3% + 10% ) U1ñm

4)

Toång trôû ngaén maïch

Zn =

U n U1dm = In I1dm

5)

Ñieän trôû ngaén maïch

rn =

Pn I12dm

6)

Ñieän trôû khaùng ngaén maïch

x n = Z 2n − rn2

Quan heä gaàn ñuùng:

r1  r2' 

rn 2

vaø

(coù theå ño ñöôïc, raát nhoû)

x 1  x '2 

Unr = rnI1ñm

laø thaønh phaàn taùc duïng cuûa ñieän aùp ngaén maïch.

Uux = xnI1ñm

laø thaønh phaàn phaûn khaùng cuûa ñieän aùp ngaén maïch.

Un % =

Z I Un 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

U nr % =

rI U nr 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

U nx % =

x I U nx 100 = n 1dm 100 U 1dm U 1dm

xn 2

Caùc ñaëc ñieåm vaän haønh cuûa maùy bieán aùp Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp Chương 2: Máy biến áp

62

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện S1=P1+ jQ1

Sñt=Pñt+jQñt

pCu1+ jq1

pFe+jqm

S2= P2+jQ2

pCu2 + jq2

Sô caáp: P1 = U1I1cos1 coâng suaát taùc duïng. Q1 = U1I1sin1 coâng suaát phaàn khaùng. 1 goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp sô caáp. 2 pcu1 = r1I1 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán sô caáp. 2 qcu1 = x1I1 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán sô caáp. 2 pfe = rmIo coâng suaát toån hao trong loõi theùp. 2 qm1 = xmIo coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng chính trong loõi theùp. Coâng suaát ñieän töø taùc duïng vaø phaûn khaùng truyeàn töø sô caáp qua thöù caáp maùy bieán aùp Pdt = P1 – pcu1 – pfe = E’2.I’2.cos 2 Qdt = Q1 – qcu1 – qm = E’2.I’2.sin 2 xem gaàn ñuùng goùc leäch pha 2 giöõa U2 vaø I2  goùc leäch pha 2 giöõa E2 vaø I2. Thöù caáp: pcu2 = r2I22 coâng suaát toån hao treân ñieän trôû daây quaán thöù caáp. 2 q2 = x2I2 coâng suaát phaûn khaùng taïo töø tröôøng baûn daây quaán thöù caáp. Do ñoù coâng suaát taùc duïng vaø phaûn khaùng ôû ñaàu ra maùy bieán aùp laø: P2 = Pdt – pcu2 = U2I2 cos 2 Q2 = Qdt – q2 = U2I2 sin 2

Heä soá taûi cuûa maùy bieán aùp =

I2 I 2dm



I1 I1dm

 = 1 - taûi ñònh möùc;

 < 1 - non taûi;

 > 1 - quaù taûi.

Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp =

P2 P1

hoaëc =

% =

P2 100 P1

P2 P2 = P1 P2 + PFe + PCu

P2 = U2I2 cos2 = .Sñmcos2 PFe  P0 (TN khoâng taûi vôùi: U1ñm) 2 2 2 ’ 2 2 PCu = I1 r1 + I2 r2 = I1 (r1+r 2) = I1 rn =  Pn. (TN ngaén maïch vôùi: I1ñm) .Sdm . cos  2  = .Sdm . cos  2 + P0 + .Pn  neáu cos 2 khoâng ñoåi thì hieäu suaát seõ cöïc ñaïi khi: =0  2.Pn = P0  Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø:

=

P0 Pn

Ñoä thay ñoåi ñieän aùp cuûa maùy bieán aùp U1 = Uñm = const U2 = U20 = U2ñm

Chương 2: Máy biến áp

63

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

Khi maùy bieán aùp ôû cheá ñoä taûi thì U2 < U2ñm vaø phuï thuoäc vaøo taûi do ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp U2 laø: U2 = U2ñm – U2 Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm: U 2 % = Hay

U 2dm − U 2 .100 U 2dm

k.U 2dm − k.U 2 U1dm − U '2 U 2 % = .100 = .100 k.U 2dm U1dm U 2 % =

(U nr . cos  2 + U nx . sin  2 ) = (U nr %. cos  2 + U nx %. sin  2 ) U1dm

Löu yù: sin 2 > 0 khi doøng ñieän chaäm pha (taûi caûm) sin 2 < 0 khi doøng ñieän sôùm pha (taûi dung)  U2% phuï thuoäc vaøo heä soá taûi vaø tính chaát cuûa taûi. Töø U% ta tính ñöôïc ñieän aùp thöù caáùp U2 theo coâng thöùc:

 U 2 %  U 2 = U 2dm − U 2 = U 2dm 1 −  100   Söï laøm vieäc song song cuûa maùy bieán aùp Ñieàu kieän:cuøng ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp vaø ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm. I U % U = nII = nII  II U nI % U nI

 U1dm I I I = 1I 1IIdm =  Z n1 I1I  II I1Idm I1II Z n1 I1Idm 

 1 Z n 2 I1IIdm   Z n 2 I1II U1dm

  Z n1 I1I  U nII %  U nII %  =    = U % Z I   nI  n 2 1II  U nI %

MBA naøo coù ñieän aùp ngaén maïch nhoû hôn seõ chòu taûi lôùn hôn Caùc maùy bieán aùp ñaëc bieät Maùy töï bieán aùp (maùy bieán aùp töï ngaãu) U w k= 1 = 1  U 2 W2

U 2 = U1

w1 w2

doøng ñieän?

Thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp U2 deã daøng baèng caùch cho con tröôït di chuyeån. Maùy bieán ñieän aùp (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä hôû maïch) Toång trôû cuûa cuoän daây sô caáp Z1 cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch giaûm r1. Maùy bieán doøng ñieän (Bieán aùp laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch) Toång trôû maïch töø Zm cuûa bieán aùp caøng lôùn (goùc leäch pha caøng nhoû) caøng chính xaùc. Toång trôû cuûa caùc cuoän daây Zn cuûa maùy bieán aùp caøng nhoû caøng chính xaùc. Giaûm goùc leäch pha baèng caùch taêng Zm.

Baøi taäp: _Taát caû caùc ví duï. _ Baøi taäp: (.), (-) 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5a, 4.6, (*) 4.5bc, (**).

Chương 2: Máy biến áp

64

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

Câu 1/2013: Cho một máy biến áp ba pha có các thông số như sau: 630kVA, 15kV/0,4kV, nối Y/Y, tổn hao không tải 1020W, dòng điện không tải 2%, tổn hao ngắn mạch 6040W, điện áp ngắn mạch phần trăm 4,5%. g) Tính các thông số của mạch tương đương (quy về sơ cấp) của máy biến áp? (2đ) h) Tính hệ số tải để máy biến áp đạt hiệu suất cực đại? Tính hiệu suất cực đại? (1đ) i) Khi máy biến áp vận hành với hệ số tải 0,8, cấp điện cho tải có hệ số công suất là 0,9 trễ pha. Tính hiệu suất, công suất tổn hao trên máy biến áp, độ biến thiên điện áp phần trăm, và điện áp dây cấp cho tải? (2đ) Câu 1/2014. Máy biến áp Cho một máy biến áp ba pha được thiết kế theo quyết định số 1094EVN/ĐL2.4, có tổ đấu dây /Y0-11, cấp điện áp 22/0,4kV, công suất biểu kiến định mức 100kVA. Các thí nghiệm không tải và ngắn mạch đều được đo đạc phía cao áp có các thông số sau: - Thử nghiệm không tải: o Tổn hao không tải: P0=205W o Dòng điện không tải phần trăm: i0%=2%. - Thử nghiệm ngắn mạch: o Tổn hao ngắn mạch: 1258W o Điện áp ngắn mạch phần trăm: uN%=5%. a) Tính các thông số và vẽ mạch tương đương một pha gần đúng (mạch hình ) của máy biến áp quy về sơ cấp. (1 điểm) b) Cấp nguồn phía sơ cấp 22kV, tính công suất tải cần thiết mà máy biến áp phải cung cấp, sao cho điện áp phía thứ cấp là 380V. Biết rằng hệ số công suất của tải là 0,8 trễ. (2 điểm) c) Trong trường hợp Câu b), hãy tính tổn hao đồng và tổn hao sắt từ trong máy biến áp. Từ đó tính hiệu suất của máy biến áp trên. (2 điểm) Gợi ý: Sinh viên được phép dùng công thức gần đúng bên dưới (với  là hệ số tải) %V =  (unr % cos( 2 ) + unx % sin( 2 ))100%

Câu 1/2014HK. Máy biến áp Một máy biến áp ba pha được chế tạo theo tiêu chuẩn 1094EVN/ĐL2.4, với tổ nối dây Δ/Y0-11, cấp điện áp 22/0,4 kV, có công suất biểu kiến định mức 180 kVA. Kết quả thử nghiệm không tải và ngắn mạch với các số liệu đo được, đều ở phía cao áp, như sau: - Tổn hao không tải: P0 = 315 W - Dòng điện không tải phần trăm: i0 = 2% - Tổn hao ngắn mạch (ở 75 C): Pk = 2185 W - Điện áp ngắn mạch phần trăm: uk = 5% a) Giải thích ý nghĩa của tổ nối dây Δ/Y0-11, và vẽ sơ đồ nguyên lý của một phương án có thể có để thực hiện tổ nối dây đó. (1,0 điểm) b) Nếu tải đang tiêu thụ công suất 150 kW ở hệ số công suất 0,85 trễ, điện áp đặt vào sơ cấp của máy biến áp phải là bao nhiêu để điện áp tại thứ cấp của máy tối thiểu là 395 V. Nếu bộ đổi nấc phía trung thế của máy biến áp có 5 vị trí (được thể hiện bởi thông số 22  22,5% kV trong lý lịch của máy biến áp), thì nên chọn vị trí nào để có thể đáp ứng yêu cầu trên (nên giải thích rõ có khuynh hướng tăng hay giảm số vòng dây quấn phía sơ cấp?). (2,0 điểm) Câu 1/2015: Cho một máy biến áp (MBA) ba pha, theo tiêu chuẩn ĐL2-QĐ1094, tổ đấu dây Dyn-11, cấp điện áp 22kV 22,5% /0,4kV, 50Hz, công suất biểu kiến định mức 2000 kVA. Thông số kỹ thuật: Tổn hao không tải: P0 = 1500W. Dòng điện không tải phần trăm: Chương 2: Máy biến áp

65

©TCBinh

Bài giảng Máy Điện

I0 = 2%. Tổn hao ngắn mạch (ở 75 C): Pk = 17100W. Điện áp ngắn mạch phần trăm: Uk = 5%. Phía cao áp MBA nối vào lưới 22kV/50Hz thông qua đường dây có tổng trở pha là 2+0,3j (). Biết tải có hệ số công suất 0,9 trễ. a) Xác định các thông số mạch tương đương của MBA quy về sơ cấp? (1đ) b) Xác định công suất tiêu thụ để hiệu suất chung (trên cả MBA và đường dây) đạt cực đại? Khi đó tính hiệu suất riêng của máy biến áp? (1,5đ) c) Khi MBA cấp điện cho tải 1500kW, tính dòng điện cấp cho MBA, hiệu suất và độ thay đổi điện áp phần trăm trên MBA? Khi đó nên đấu dây cho MBA ở vị trí nào (trong số 5 nấc đấu dây, theo hướng tăng hay giảm số vòng dây sơ cấp) để điện áp ngõ ra MBA là 380V. Ứng với vị trí này, tính điện áp ngõ ra lúc không tải! (2,5đ) Bài 1/2015HK: Cho mô hình điện như Hình 1, trong đó hai nguồn áp V1 và V2 lý tưởng

Hình 1: Mô hình mạch điện. a) Hãy cho biết mô hình (chính xác hoặc gần đúng) này dùng để khảo sát những loại máy điện nào? (0,5 điểm) b) Biết rằng dòng điện I chậm pha hơn V2 một góc , hãy vẽ giản đồ vector, tính giá trị hiệu dụng điện áp V1 theo V2 và các đại lượng còn lại của mô hình. (1 điểm) V1 − V2 RI XI cos  + sin  c) Từ Câu b), hãy chứng minh công thức: V % = V2 V2 V2 Nêu rõ trong điều kiện nào thì biểu thức trên là gần đúng. (0,5 điểm) d) Hãy thiết lập mô hình như Hình 1 cho máy biến áp (MBA) ba pha có các thông số được ghi trong lý lịch máy như sau: 400 kVA; 22 kV  22,5%/0,4 kV; Dyn–11 (/Y0–11) ; P0 = 433 W ; I0 (%) = 2 ; Pn(75oC) = 3818 W ; Vn(75oC) (%) = 4. Biết rằng, sau khi quy đổi về sơ cấp ta có: R’2 = R1 và X’2 = X1 (1 điểm) e) Tính hệ số tải sử dụng và hiệu suất của MBA để điện áp sơ cấp (thứ cấp) là 22 (0,4) kV, bộ đổi nấc ở vị trí - 2,5% điện áp (giảm số vòng dây sơ cấp). Biết rằng tải có hệ số công suất 0,8 trễ và thông số mạch tương đương không thay đổi đáng kể khi đổi nấc. (1 điểm)

Bài 1/HK171: Một máy biến áp (MBA) 3 pha 750 kVA, 22/0,4 kV, 50 Hz, Dyn-11. Thông số MBA: tổn hao không tải 855 W, dòng điện không tải 1,5%, tổn hao ngắn mạch 6725 W, điện áp ngắn mạch 6%. Giả sử điện áp sơ cấp luôn ổn định ở 22 kV, và tải 3 pha luôn cân bằng. a) Xác định các thông số mạch tương đương (gần đúng) của MBA quy về sơ cấp? (0,75đ) b) MBA cấp điện cho tải 650 kW với hệ số công suất 0,9 trễ, tính hiệu suất, độ thay đổi điện áp và điện áp thứ cấp của MBA? (0,75đ)

Chương 2: Máy biến áp

66

Bài giảng Máy Điện

©TCBinh

❖ MBA cấp cho một khu dân cư (KDC) thông qua đường dây (bên thứ cấp) có tổng trở pha là 10 + j2 m. c) Tải tiêu thụ tại KDC như ở câu b, tính điện áp thứ cấp MBA và điện áp tại KDC?(0,5đ) d) Tại KDC có hệ thống điện mặt trời hòa lưới, hệ này đã cung cấp đủ công suất cho KDC và còn đang cấp ngược lên lưới 22 kV một công suất 500 kVA với cos = 1, tính điện áp tại KDC? Nhận xét gì nếu thiết bị sử dụng tại KDC có điện áp định mức là 380V? (0,5đ)

Chương 2: Máy biến áp

67