bai tap dai

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (985.15 KB, 36 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Hà nội, tháng 12 năm 2011
ĐỀ TÀI

Giảng viên bộ mơn:

Nhóm sinh viên :NHÓM II

Lớp :ĐIỆN 3 – K5

Khoá :2011 - 2013

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC MÁY BIẾN ÁP, SỰ LÀM VIỆC SONG
SONG MÁY BIẾN ÁP, MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT, CÁC BÀI TỐN

VỀ MÁY BIẾN ÁP

BỘ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

---NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN GỒM CÓ IV PHẦN

PHẦN I : CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

PHẤN II : SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA MÁY BIẾN ÁP
 PHẦN III : MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

PHẦN I

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

I.1. Chế độ làm việc không tải.
I.2. Chế độ làm viêc ngắn mạch.
I.3. Chế độ làm có tải.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

I.1. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG TẢI.

Chế độ không tải máy biến áp đây là chế độ thứ cấp máy biến

áp hở mạch (I2 = 0 ) phần sơ cấp được nối với với điện áp U1

Trong đó:

U1 - Điện áp sơ cấp.

X1, Xth - Điện kháng sơ cấp và điện
kháng từ hố khi khơng tải.

R1, R2 - Điện trở sơ cấp và điện trở
từ hố.

I0 – Dịng khơng tải máy biến áp.

Rth

R1 X1

U1

I0

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Phương trình cân bằng điện áp.

0
0
1

.
0
1

.
1
0
.

(

)














I

Z

E

I

Z

I

Z

U

th

Z
Z

Z 0   1 

với:

I.1.2. Đặc điểm máy biến áp làm việc không tải.

- Dịng điện khơng tải (I0) nhỏ bằng 2% - 10% dòng điện định
mức (Iđm)

- Cơng suất đưa ra phía thư cấp bằng không nhưng máy vẫn
tiêu thụ công suất P0 do tổn hao đồng trên dây quấn sơ cấp lúc
không tải và tổn hao sắt từ ∆Pst. Do dịng I0 rất nhỏ nên có thể coi
∆Pst = P0.

- Hệ số công suất lúc không tải rất thấp (cosφ = 0,1 – 0,3)
Vậy: Khi sử dụng không nên dể máy biến áp làm việc không tải
gây tổn hao, mất nhiều chi phí lắp đặt cũng như vận hành bảo
dưỡng.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

I.2. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN MẠCH.

Ngắn mạch là hiện tượng khi máy biến áp đang vận hành thì
phần thứ cấp bị nối tắt trong khi phần thứ cấp vẫn nối với nguồn
điện gọi là chế độ ngắn mạch

Rn Xn

U1 In

zn



R,
2

R1 X1

U1
In
X,
2

z,
2
z1


Từ sơ đồ thay thế ta có phương trình cân bằng điện áp khi ngắn
mạch.







In Z Z In Zn

U 1 ,2 .

.
.

1 ( )

Trong đó:

Z
Z
Zn
,
2
1

R
R
Rn
,
2
1


X
X
X ,



</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

- Dòng điện ngắn mạch (In):



,



2
1
2
,
2
1
1
)

(R R X

U
I
X
dm
n






- Tổng trở ngắn mạch:

- Điện trở và điện kháng ngắn mạch:

- Hệ số công suất ngắn mạch:

I
U
Z
n
n
n 
I
P
R
n
n
n  2

n
n

n Z R

X 2 2






dm
n
n
n
n
n
n
I
U
P
I
U
P



cos

Do tổng trở ngắn mạch rất nhỏ nên dòng điện khi xảy ra ngắn
mạch rất lớn khoảng (10 ÷25)Iđm có thể phá hỏng máy. Để hạn
chế ngắn mạch cần thiết phải đặt các thiết bị bảo vệ ngắn mạch
quá tải cả hai phần sơ cấp và thứ cấp

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

I.3. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CÓ TẢI

Chế độ mang tải là chế độ trong đó dây quấn sơ cấp nối với
nguồn điện áp, dây quấn thứ cấp nối với tải. Để đánh giá mức độ

tải của máy biến áp, qua khảo sát đưa ra hệ số tải ứng với U1đm:
Kt = I2 / I2đm = I1 / I1đm

Kt = 1 Máy nhận tải định mức

Kt < 1 Máy non tải
Kt > 1 Máy quá tải

I.3.1.Độ biến thiên điện áp.

Máy biến áp mang tải, sự thay đổi của tải gây nên sự thay đổi
điện áp thứ cấp U2 khi điện áp sơ cấp định mức, độ biến thiên
điện áp thứ cấp ∆U2.

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Đồ thị vectơ của máy biến áp ứng với sơ đồ thay thế gần đúng

φt
İ1 = İ2

Ú2
Ú1

I1Zn

I1Xn

I1Rn

φn

%
100
%

100
%

2
,
1

2
2

2 











dm
dm

U

kU
U

kU

kU
kU

U

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

t
t
t

R

X

arctg





Trong đó:

φn là góc tổng trở ngắn mạch

φt là góc lêch pha giữa điện áp U2 và dòng điện I2, chính là
góc điện trở tải

%
100
sin
sin
cos
%
100
sin
sin
cos
%
1
1
1
1
1
1

2 







 





dm
t
n
n
dm
t
n
t
dm
t
n
t
n
U
Z
I
Z
I
k
U
I

Z
I

U      

Suy ra

I.3.2. Tổn thất và hiệu suất máy biến áp.

Ta có thể xây dựng được giản đồ năng lượng dựa vào sơ đồ
thay thế biến áp và các tổn thất công suất.

Pt = U1I1cosφ1

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

P1

P2
Pdt

∆Pd1

∆Pd2
∆Pst

Giản đồ năng lượng trong máy biến áp

Công suất điện từ.

2
2

P

E

I

cos



P

dt







dt





st



1
1

R

I

P

dt





0 0

R

P

I

P

st



th





Công suất tổn hao trên dây quấn sơ cấp và tổn hao sắt từ.

;

Tổn hao đồng trên dây quấn thứ
cấp.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

PHẤN II

SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA MÁY BIẾN ÁP

Trong các trạm biến áp hiện nay người ta thuờng đặt hai hay
nhiều máy làm việc song song với nhau.

Sơ đồ nối dây máy biến áp làm việc song song như hình vẻ.

Máy I Máy II

Nguồn điện

Máy phát điện

A
B
C

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Việc đặt các máy làm việc song song đạt được những ưu điểm

sau.

+ Nâng cao được hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, giảm thiểu
những tổn hao trong quá trình vận hành hệ thống điện.
+ Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện, định kỳ bảo dưỡng,

sữa chữa máy.

+ Khi tải giảm xuống có thể cho một số máy nghỉ để máy
còn lại mang tải định mức nâng cao được hiệu quả sử
dụng máy.

+ Nâng cao được hệ số công suất nguồn điện.

Vậy máy biến áp muốn làm việc song song phải thoả mãn các
điều kiện cụ thể sau.

II.1. Điện áp sơ cấp và thứ cấp của các máy tương ứng phải bằng
nhau:

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

+ Điện áp thứ cấp các máy phải bằng nhau:
U2đmI = U2đmII = ….=U2đmN

Nghĩa tỉ số biến áp các máy phải bằng nhau.
KI = KII =…..=KN

Thực tế tỉ số biến áp cho phép khác nhau khơng q 0.5% giá trị
trung bình của chúng.

II.2. Các máy phải có cùng tổ nối rây.

Các máy biến áp làm việc song song có cùng tổ thì điện áp thứ
cấp của chúng trùng pha nhau.

Phải thoả mãn điều kiện này vì, nếu hai máy có cùng tổ nối dây
Y/Y – 12 và Y/∆ -11 điện áp thứ cấp của hai máy sẻ lệch nhau 300

2
30
sin
2

30
sin
2

0
2

2dmI U dmII

U

U  



dmII

dmI U

U2 0.518 2

518
.

0 

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Sơ đồ biểu diễn góc lệch pha của hai máy như hình vẻ.

U2I ∆U U2II

300

Hình II.2. Sơ đồ biểu điễn góc lệch pha

Do vậy ngay khi làm việc không tải giữa các máy vẩn có dịng
cân bằng chạy qua. Dòng cân bằng xác định bởi biểu thức.

nII
nI

CB

Z
Z

U
I





</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

II.3. Điện áp ngắn mạch các máy phải bằng nhau.

Trị số điện áp ngắn mạch Un tác động trực tiếp đến sự phân bố
tải giữa các máy biến áp làm việc song song.

UnI% = UnII% =………..= UnN%

UnI Điện áp ngắn mạch % của máy I

UnII Điện áp ngắn mạch % của máy II

Cần phải đảm bảo điều kiện này để tải phân bố trên các máy tỉ
lệ với công suất định mức của chúng.

Nếu không đảm bảo điều kiện náy. Giả sử

UnI% < UnII% lúc này máy I nhận tải định mức, máy II non tải

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

IIđm.ZnI = III.ZnII (*)

Điện áp trên hai máy phải bằng nhau.

Trong đó.

ZnI tổng trở máy I
ZnII tổng trở máy II

Theo giả sử UnI% < UnII%s ,do đó. IIđm.ZnI < IIIđm.ZnII (**)
Thay (*) vào (**) ta được III.ZnII < IIIđm.ZnII

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

PHẦN III

MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 
III.1. Máy biến áp từ ngẫu.

Máy biến áp từ ngẫu thường có cơng suất nhỏ, được dùng
trong các phịng thí nghiệm và những nơi cần thay đổi điện áp.

Sơ đồ biểu diễn như hình vẻ.

U1 W1

W2

U2
I1

I2

E2
A

I12

Hình III.1. Sơ đồ nối dây máy biến áp từ ngẫu

U1

U2
W1

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Máy biến áp từ ngẫu khác với loại máy biến áp khác thông
thường là dây quấn sơ cấp là một phần của dây quấn cao áp.
Dây quấn sơ cấp và thứ cấp ngoài liên hệ về từ còn liên hệ về
điện.

Quá trình tạo thành sức từ động của dây quấn thứ cấp khơng
khác máy biến áp thơng thường, nên ta có.

2
1

W
W

E
E
U

U

K BA   

Do từ thông Φmax không đổi nên sức từ động lúc có tải bắng sức
từ động không tải.

W1I10 = (W1 – W2)I1 + W2I12

Vì sức từ động không tải rất nhỏ nên coi sức từ động trong hai
phần A – a và a – X bằng nhau.

(W1 – W2)I1 = W2I12

Suy ra 1 1

2
1
1

2
2
1

12 1) ( 1)

W
W
(
W

W
W

I
K

I
I

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Công suất máy biến áp được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp
theo hai đường.

- Nhờ từ trường liên hệ giữa dây quấn sơ cấp sang thứ cấp.

- Truyền trực tiếp nhờ mối liên hệ về điện giữa dây quấn sơ
cấp và thứ cấp.

Cho nên nếu so sánh máy biến áp thông thường với máy biến
áp thường có cùng cơng suất thi cơng suất máy biến áp từ ngẫu
nhỏ hơn biến áp thường (1 – 1/Ka) lần nên tiết diện máy cũng nhỏ
hơn (1 – 1/Ka) lần

Biến áp từ ngẫu được ứng dụng nhiều trong thực tế

+ Dùng trong việc chuyền tải điện năng và dùng để mở
máy động cơ điện không đồng bộ.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21></div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

III.2. Máy biến điện áp

Máy biến điện áp thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện áp thấp để có
thể nối được dung cụ đo điện áp như ( Vônkế, tần số kế ). Do đó
số vịng của phần dây thứ cấp ln có số ít hơn cuộn sơ cấp,
thông thường máy biến điện áp được chế tạo cuộn thứ cấp có
điện áp định mức Uđm = 100V

V
W1

W2
A

δu

.
1

U

.
2

U



</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Từ sơ đồ ta thấy rằng cuôn W1 được nối với nguồn, cuộn W2
thường được nối với các dụng cụ đo Vônkế, tần số kế, cuộn điện
áp của Oátkế, công tơ.

Hệ số biến áp Ku = U1/U2 = W1/W2

Tổng trở của các dụng cụ này rất lớn nên máy biến điện áp làm
việc gần như không tải, điện áp rơi rất nhỏ nên sai số về trị số
điện áp bằng.

%
100
*
W

W
%

1
2

2
1

U

U
U

U







</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

III.4. Máy biến dòng điện.

Máy biến dòng thực hiện chức năng biến đổi dòng điện lớn về
mức dòng điện nhỏ hơn để phục vụ mục đích đo lường và các
yêu cầu kỹ thuật khác. Xét về cấu tạo máy biến dịng cũng có hai
cuộn dây cuộn sơ cấp và thứ cấp, cuộn sơ cấp có số vịng dây
lớn được nối với mạch cần đo, cuộn thứ cấp có dịng điện nhỏ có
số vịng dây ít được nối với thiết bị đo như ( cuộn thứ cấp của
Ampekế, cuộn dòng của Oátkế, cơng tơ…….vv ). Máy biến dịng
làm việc với chế dịng ngắn mạch.

Lõi thép khơng bão hồ ( Φ = 0,8 ÷ 1 Wb) và I0 = 0
Tỉ số biến dịng.

2
1

1
2

W
W



I
I

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

A
I1

I2

tải

Hình III.3. Sơ đồ nối máy biến dòng, đồ thị dòng điện.

δi

.
2

I



.
1

I

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Do đó sai số đo lường về trị số bằng.

%
100
W

W
%

1
2

2
1









I

I
I

i

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27></div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

III.4. Máy biến áp hàn.

Máy biến áp có nhiều loại có cấu tạo đặc tính khác nhau tuỳ
theo phương pháp hàn ( hàn hồ quang , hàn điện ). Sơ đồ nguyên
lý như hình vẻ.

U1

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Các máy biến áp hàn được chế
tạo với dặc tính ngồi U2 = f(I2)
rất dốc để hạn chể dòng ngắn
mạch và và đảm bảo hồ quang
được ổn định.

Dòng điện hàn được điều chỉnh nhờ có cuộn cảm phụ có trị số
điện kháng thay đổi bằng việc thay đổi khe hở δ lõi thép có cuộn
cảm

Đường đặc tính ngồi máy biến áp hàn

Cấu tạo của máy biến áp cũng như máy biến áp thông thường
gồm lõi thép và dây quấn. Dây quấn sơ cấp được nối với nguồn,
dây quấn thứ cấp một đầu nối với cuộn điện kháng, một đầu được
nối với vật hàn

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30></div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

PHẦN IV

CÁC BÀI TỐN VỀ MÁY BIẾN ÁP

Bài tốn một: Bài tốn thí nghiệm không tải và ngắn mạch.

Máy biến áp một pha có cơng suất biểu khiến Sđm = 2500VA ;
U1đm = 220V; U2đm = 127V, thí nghiệm không tải: U10 = 220V; I10 =
1,4A; P10 = 30W. Thí nghiệm ngắn mạch: In = Iđm= 11,35A; U1n =
8,8V; P1n = 80W. Yêu cầu

a). Tính các thơng số của sơ đồ thay thế.

b). Kh tải R, L có cosφ = 0,8. Xác định hiệu suất và điện áp
thứ cấp khi hệ số tải Kt = 1

Từ đề ra ta có sơ đồ thay thế cho hai trường hợp và các thơng
số tính tốn cụ thể sau.

Điện trở nhánh từ hoá:





 15,3
4

,
1

2
2

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

Rth

R1 X1

U1

I0

E1
Xth

Sơ đồ thay thế khi khơng tải như hình vẻ.
Tổng trở nhánh từ hoá:




 157
4
,
1
220
10
10
I
U
Zth

Điện kháng nhánh từ hoá:









 2th 2th 1572 15,32 149

th Z R

X

Điện trở ngắn mạch:






 0,621

35
,
11
80
2
1
2
1
n
n
n
I
P
R

Tổng trở ngắn mạch:






 0,775

35
,
11
8
,
8
2
1
1
n
n
n
I
U
Z

Điện kháng ngắn mạch:







 2 0,7752 0,6212 0,46

n
n

n Z R

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

Điện trở sơ cấp:






 0,31

2
2
,
1 n
R
R
R

Điện kháng sơ cấp:






 0,462 0,23
2
,
2
1 n
X
X
X

Hệ số biến áp:







 1,73

127
220
W
W
2
1
2
1
dm

dm
BA
U
U
K

Thông số dây quấn thứ cấp chưa quy đổi:






 0,1

73
,
1
31
,
0
2
2
,
2
2
k
R
R





 0,077

73
,
1
23
,
0
2
2
,
2
2
k
X
X

Rn Xn

U1

In zn


</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

Hiệu suất máy biến áp khi định mức.
94
.

0
8
,
0
.
2500
80
30
8
,
0
.
2500
cos
.
P
s
.
0










dm

n
dm
S
P
co
S

Khi hệ số tải Kt = 1.

94
.
0
8
,
0
.
2500
.
1
80
.
1
30
8
,
0
.
2500
cos
.

P
s
.
2
2
0










dm
t
n
t
dm
t
S
K
P
K
co
S
K
Điên áp ngắn mạch.

%
4
%
100
220
8
,
8
%
100
1
%   
dm
n
n
U
U
U

Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm.

)
sin
cos

( % %

2 Kt UnR t Unx t

U    

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

Sau khi thay các thơng số ta được.
V
U
U
U
V
U
U
U
dm
dm
9
,
121
1
,
5
127
1
,
5
127
%.
4
%.
4

%
4
)
6
,
0
%.
4
,
2
8
,
0
%.
2
,
3
(
1
2
2
2
2
2
%
2
















Bái tốn hai: Bài tốn tính toán máy biến áp khi mang tải

Một máy biến áp ba pha nối Y/∆ với thông số cho như sau
Sdm = 60KVA, U1dm = 35KV, U2đm =440V, I0% = 11%, Un% =
4,55%, P0 = 502W, Pn =1200W.

Tính dịng điện định mức, dịng khơng tải, hệ số cơng suất

khơng tải, điện áp ngắn mạch, hệ số công suất ngắn mạch cosφn,
thông số sơ đồ thay thế.

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36></div>

bai tap dai

(

)











<i>I</i>

<i>Z</i>

<i>E</i>

<i>I</i>

<i>Z</i>

<i>Z</i>

<i>I</i>

<i>Z</i>

<i>U</i>







<i>R</i>

<i>X</i>

<i>arctg</i>





<i>P</i>

<i>P</i>

<i>E</i>

<i>I</i>

cos



<i>P</i>

<i>P</i>













<i><sub>R</sub></i>

<i>I</i>

<i>P</i>





<i><sub>R</sub></i>

<i><sub>P</sub></i>

<i>I</i>

<i>P</i>







Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về