Bài giảng Máy điện: Chương 1 - ThS. Phạm Khánh Tùng

Bài giảng "Máy điện - Chương 1: Nguyên lý cấu tạo máy biến áp" cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm chung về M.B.A, nguyên lý làm việc của máy biến áp lý tưởng, cấu tạo máy biến áp, các đại lương định mức của MBA,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Máy điện: Chương 1 - ThS. Phạm Khánh Tùng PHẦN 1 – MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 1NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPCHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ M.B.A1.1. Vai trò và công dụng. Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện. Nếu khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất. Dòng điện truyền tải và tổn hao công suất trên đường dây: 2 P P I ; P  R d I2  R d 2 U. cos  U cos2 CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPCùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp truyềntải cao → dòng điện chạy trên đường dây nhỏ, do đó trọng lượngvà chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượngtrên đường dây sẽ giảm.Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa ít tổn hao và tiết kiệmkim loại màu người ta phải dùng điện áp cao, thường là 35, 110,220, 500kV.Thực tế các máy phát điện chỉ phát ra điện áp 3 ÷ 21kV, do đó phảicó thiết bị tăng điện áp ở đầu đường dây. Mặt khác các hộ tiêu thụthường yêu cầu điện áp thấp, từ 0.4 ÷ 6kV, vì vậy cuối đường dâyphải có thiết bị giảm điện áp xuống.CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPThiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu đường dây và giảm điện áp cuốiđường dây gọi là máy biến áp (MBA).1.2. Định nghĩaMáy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứngđiện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điệnáp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, vớitần số không thay đổi CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP1.3. Phân loại 1. MBA điện lực để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực. 2. MBA chuyên dùng sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn ... 3. MBA tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn. 4. MBA đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn. 5. MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao.CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG Máy biến áp lý tưởng có các tính chất như sau : 1. Cuộn dây không có điện trở. 2. Từ thông chạy trong lõi thép móc vòng với hai dây quấn, không có từ thông tản và không có tổn hao trong lõi thép. 3. Độ từ thẩm của thép rất lớn (µ = ∞), như vậy dòng từ hoá cần phải có để sinh ra từ thông trong lõi thép là rất nhỏ không đáng kể, do vậy stđ cần để sinh ra từ thông trong lõi thép cho bằng không.CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPSơ đồ nguyên lý của MBAmột pha hai dây quấnDây quấn 1 có N1 vòng dây được nối với nguồn điện áp xoay chiềuu1, gọi là dây quấn sơ cấp. Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn sơcấp đều có con số 1 kèm theo như u1, i1, e1,Dây quấn 2 có N2 vòng dây cung cấp điện cho phụ tải Zt, gọi là dâyquấn thứ cấp. Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn thứ cấp đều cócon số 2 kèm theo như u2, i2 , e2,CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPĐặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp → có dòng i1 → từthông Φ trong lõi thép móc vòng với cả hai dây quấn, cảm ứng cácsđđ e1 và e2. Khi MBA có tải, dây quấn thứ cấp có dòng i2 ra tải vớiđiện áp là u2. Từ thông Φ móc vòng với cả hai dây quấn gọi là từthông chính. Giả sử điện áp u1 sin nên từ thông Φ cũng biến thiênsin, ta có:   m sin tTheo định luật cảm ứng điện từ, các sđđ cảm ứng e 1, e2 sinh ratrong dây quấn sơ cấp và thứ cấp MBA: d e1   N1  N1 m sin( t  90o ) dt d e2   N 2  N 2 m sin( t  90o ) dtCHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁPVới E1, E2 là trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp và thứ cấp, E1  2f .N1 m E 2  2f .N2 mTỉ số biến áp k của MBA: E1 N1 k  E2 N2Nếu giả thiết MBA lý tưởng, nghĩa là bỏ qua sụt áp gây ra do điệntrở và từ thông tản của dây quấn thì E1 ≈ U1 và E2 ≈ U2 : U1 E1 N1   k U2 E2 N2CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP Nếu bỏ qua tổn hao trong MBA: U1I1  U2I2 Như vậy: U1 I 2  k U 2 I1Nếu N2 > N1 thì U2 > U1 và I2 < I1 : MBA tăng áp.Nếu N2 < N1 thì U2 < U1 và I2 > I1 : MBA giảm ápCHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP3. CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP3.1. Lõi thép MBA Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông, được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 ÷ 1 mm, mặt ngoài các lá thép có sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm hai phần: Trụ và Gông . Trụ (T) là phần để đặ ...