Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Máy biến áp

Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Máy biến áp giúp người học nắm được các khái niệm chung về máy biến áp, cấu tạo của máy biến áp, nguyên lý làm việc của máy biến áp, các phương trình cân bằng điện từ, sơ đồ thay thế máy biến áp, chế độ không tải của máy biến áp,...Mời bạn đọc cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 7: Máy biến ápMÔN HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG 7 MÁY BIẾN ÁP 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG1) Công dụng MBA : Để dẫn điện từcác trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cầnphải có đường dây tải điện. Vấn đề đặtra là làm sao việc truyền tải điện năngđi xa là kinh tế nhất  nâng cao điệnáp trên dây truyền tải đến 35, 110, 220và 500KV  dùng máy tăng áp ở đầuđường dây (phía các trạm phát điện) vàdùng máy hạ áp ở cuối đường dây (hộtiêu thụ). 127- 500V 3 – 21KV 35,110, 220,500KV 3 – 6KV ~ Máy phát MBA Đường dây tải MBA điện tăng áp Hộ tiêu thụ hạ áp2) Định nghĩa : MBA là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lýcảm ứng cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống xoaychiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.Đầu vào của MBA nối với nguồn điện: sơ cấp  U1, I1, P1, W1Đầu ra nối với tải : thứ cấp  U2, I2, P2, W2Nếu U1 > U2 : MBA hạ áp ; U1 < U2 : MBA tăng áp.3) Các đại lượng định mức :a) Điện áp định mức : U1đm : điện áp định mức cho dây quấn sơ cấpU2 = U2đm  khi thứ cấp hở mạch và U1= U1đmb) Công suất định mức : Sđm = S2đm = U2đmI2đm  U1đm I1đmc) Dòng điện định mức :Đối với MBA 1 pha : Sdm Sdm I1dm  ; I 2dm Điện áp định mức là điện áp pha. U1dm U 2dmDòng điện định mức là dòng điện pha.Đối với MBA 3 pha : Sdm I1dm Điện áp định mức là điện áp dây. 3U1dmDòng điện định mức là dòng điện dây. Sdm I 2dm 4) Phân loại MBA : 3U 2dma) MBA công suất (MBA điện lực)Dùng để truyền tải và phân phối côngsuất trong hệ thống điện lựcb) MBA tự ngẫu : biến đổi điện áp trongphạm vi không lớn lắm dùng trongphòng thí nghiệm hay để mở máy độngcơ AC.c) MBA đo lường : dùng để giảm cácđiện áp và dòng điện lớn để đưa vào cácđồng hồ đo.d) MBA chuyên dùng : mba hàn điện, dùng cho các lò luyện kim, chocác thiết bị chỉnh lưu trong kỹ thuật vô tuyến điện, âm thanh… 7.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP1) Lõi thép (mạch từ) : dùng để làm mạchdẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dâyquấn sơ cấp và thứ cấp. Gồm nhiều lá thépkỹ thuật điện dày 0.35mm sơn cách điệncả hai mặt, ghép lại với nhau. Lõi thépgồm hai bộ phận : trụ là nơi để đặt dâyquấn, gông là phần khép kín mạch từ giữacác trụ.2) Dây quấn (mạch điện) : gồm nhiều vòng dây được lồng vào trụlõi thép. Giữa các vòng dây có cách điện với nhau và các dây quấncó cách điện với lõi thép.3) Vỏ máy : gồm hai bộ phận thùng và nắp thùng.a) Thùng MBA bằng thép, có bộ tản nhiệt, chứa dầu MBA dùng đểtản nhiệt và tăng cường cách điện.b) Nắp thùng dùng để đặt các chi tiết quan trọng như : sứ ra cáchđiện, bình giãn dầu, ống bảo hiểm …7.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP Xét sơ đồ nguyên lý của mba i1 i2một pha, hai dây quấn như hìnhvẽ. u2Khi đặt điện áp Sin u1 vào dây u1quấn sơ cấp w1  dòng điện i1 ~ trong lõi thép có từ thôngchính  biến thiên theo hàm Sinmóc vòng với cả hai dây quấn, Loadcảm ứng các sức điện động e1 ,e2 .Khi mba không tải i2 = 0   do suất từ động i1w1 sinh ra.Dòng i1 lúc này được gọi là dòng điện không tải i0 .Khi mba có tải i2  0   do suất từ động tổng (i1w1 + i2w2) sinh ra.Ta có  = max sint dΦ dΦ max sinω t   πe1   w 1  w 1  4.44fw 1Φ max 2sin  ωt -  dt dt  2  π  trong đó E1 = 4.44fw1max  E1 2sin  ωt -   2Tính toán tương tự ta có : E2 = 4.44fw2max E1 U1 w1Hệ số mba : k    nếu bỏ qua tổn hao dây E 2 U2 w 2quấn và từ thông tản ra ngoài không khí.Nếu w2 > w1  U2 > U1 : máy tăng áp. w2 < w1  U2 < U1 : máy hạ áp. U1 I 2Nếu bỏ qua tổn hao trong mba : U2I2  U1I1  k  U 2 I1 7.4 CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ1) Các phương trình cân bằng điện :Chọn chiều e1 , e2 phù hợp với chiều từ thông chính , chiều i2 cùngchiều e2 tức phù hợp với chiều  theo quy tắc vặn nút chai. Ngoài từthông chính  chạy trong lõi thép, một phần rất nhỏ từ thông do cácstđ i1w1 và i2w2 sinh ra bị tản ra ngoài khép mạch qua không khíhay dầu mba, gọi là các từ thông tản t 1 , t 2 (chỉ móc vòng riêng rẽvới mỗi dây quấn). ...