Bài giảng Máy điện: Chương 2 - ThS. Phạm Khánh Tùng

Bài giảng "Máy điện - Chương 2: Quan hệ điện từ máy biến áp" cung cấp cho người học các kiến thức: Các phương trình cân bằng của M.B.A, mạch điện thay thế của máy biến áp, đồ thị vectơ của máy biến áp, xác định các tham số của máy biến áp,...Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Máy điện: Chương 2 - ThS. Phạm Khánh Tùng PHẦN 1 – MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 2QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP1. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA M.B.A1.1. Phương trình cân bằng điện áp (sđđ)CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPXét mba một pha hai dây quấn, trong đó sơ cấp nối với nguồn, cósố vòng N1, thứ cấp nối với tải có tổng trở Z t, có số vòng N2.Đặt điện áp u1 vào sơ cấp, trong dây quấn có dòng điện i 1. Nếuphía thứ cấp có tải thì trong dây quấn sẽ có dòng điện i 2.Các dòng điện i 1 và i2 tạo nên các stđ sơ cấp i1N1 và thứ cấp i2N2.Phần lớn từ thông do hai stđ sinh ra được khép mạch qua lõi thépmóc vòng với cả dây quấn sơ cấp và thứ cấp → từ thông chính Φ,gây nên trong các dây quấn sđđ e 1 và e2 như sau : d d1 e1   N1  dt dt d d2 e2   N 2  dt dt CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPNgoài từ thông chính Φ trong lõi thép, các stđ còn sinh ra từ thôngtản Φt1 và Φt2, không chạy trong lõi thép mà móc vòng với khônggian không phải vật liệu sắt từ như dầu biến áp, vật liệu cách điện...Vật liệu có độ từ thẩm nhỏ, do đó từ thông tản nhỏ hơn rất nhiều sovới từ thông chính và từ thông tản móc vòng với dây quấn sinh ra nó.Từ thông tản Φt1 do dòng điện sơ cấp i 1 gây ra và từ thông tản Φt2 dodòng điện thứ cấp i 2 gây ra.Các từ thông tản Φt1 và Φt2 biến thiên theo thời gian nên cũng cảmứng trong dây quấn sơ cấp sđđ tản et1 và thứ cấp sđđ tản et2: d t1 dt1 e t1   N1  dt dt d t 2 dt 2 et 2   N2  dt dt CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPDo từ thông tản móc vòng với không gian không phải vật liệu sắt từnên tỉ lệ với dòng điện sinh ra: t1  L t1.i1 t 2  L t 2 .i 2Trong đó: Lt1 và Lt2 – điện cảm tản của dây quấn sơ cấp và thứ cấp.Do đó các sđđ sơ cấp và thứ cấp: di1 e t1   L t 1 dt di 2 e t 2  L t 2 dtCHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP  Dạng phức: E t1   jL t1 I1   E t 2   jL t 2 I 2 trong đó: x1 = ωLt1 , x2 = ωLt2 – điện kháng tản của dây quấn sơ cấp, thứ cấp. CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPa. Phương trình cân bằng điện áp dây quấn sơ cấpXét mạch điện sơ cấp gồm nguồn điện áp u 1, sức điện động e1, sđđtản của dây quấn sơ cấp et1, điện trở dây quấn sơ cấp r 1. Áp dụngđịnh luật Kirchhoff 2 ta có phương trình điện áp sơ cấp viết dướidạng trị số tức thời: u1  e1  et1  r1i1Dạng phức:     U1   E1  E t1  r1 I1       U1   E1  r1 I1  jx 1 I1   E1  (r1  jx 1 ) I1 trong đó: Z1 = r1 + jx1 – tổng trở phức của dây quấn sơ cấp. CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPb. Phương trình cân bằng điện áp dây quấn thứ cấpMạch điện thứ cấp gồm sức điện động e2, sức điện động tản dâyquấn thứ cấp et2, điện trở dây quấn thứ cấp r2, điện áp ở hai đầu củadây quấn thứ cấp là u2. Áp dụng định luật Kirchhoff 2 ta có phươngtrình điện áp thứ cấp viết dưới dạng trị số tức thời: u 2  e2  et 2  r2i 2Dạng phức:     U 2  E 2  E t 2  r2 I2       U 2  E 2  jx 2 I2  r2 I2  E 2  (r2  jx 2 ) I2 trong đó: Z2 = r2 + jx2 – tổng trở phức của dây quấn thứ cấp. CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP1.2. Phương trình cân bằng dòng điện (stđ) Áp dụng định luật Ohm cho mạch từ của mba: i1N1  i 2 N2  R  Trong biểu thức điện áp sơ cấp, Z1I1 CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP   Dạng phức: N1 I1  N 2 I2  N1 I0   N2    I1  I0  ( ) I 2  I0  ( I 2 ) N1Dòng điện sơ cấp I1 gồm hai thành phần: Thành phần không đổi I0tạo ra từ thông chính Φ trong lõi thép, thành phần I2’ dùng để bù lạidòng điện thứ cấp, tức là cung cấp cho tải.Khi tải tăng thì dòng điện I2 tăng, nên I2’ tăng và dòng điện I1 cũngtăng lên. CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁPMô hình toán của mba:    U1   E1  Z1 I1    U 2  E 2  Z2 I 2    I1  I0  ( I2 ) CHƯƠNG 2: QUAN HỆ ĐIỆN TỪ MÁY BIẾN ÁP2. MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP Để tính toán các quá trình năng lượng xảy ra trong mba, người ta thay mạch điện và mạch từ của mba bằng một mạch điện tương đương ...