Chế độ tải của máy biến áp

Máy biến thế hay máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay 1 cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường. Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit.Máy biến thế có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến thế đóng vai trò rất quan trọng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế độ tải của máy biến áp CHƯƠNG 3 CHẾ ĐỘ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.1 MỞ ĐẦU. Khi phía sơ cấp máy biến áp được nối vào lưới điện xoay chi ều, cònphía thứ cấp được nối vào bộ tiêu thụ năng lượng điện (phụ tải) ta gọi đó làchế độ tải của máy biến áp. Ở chế độ này, cuộn sơ cấp và thứ cấp đều có dòngđiện chạy. Trong máy biến áp có một từ trường tổng do tác động tương hỗ giữatừ trường do dòng điện cuộn sơ cấp sinh ra và từ trường do cuộn thứ cấp sinhra. Ở chế độ tải tổn hao tăng so với chế độ không tải do có thêm tổn haophía thứ cấp. Chúng ta hãy nghiên cứu sâu chế độ này. 3.2 SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Ở CHẾ ĐỘ TẢI. Để chuyển một máy biến áp thực sang một sơ đồ điện tương đươngchúng ta phải đảm bảo các nguyên tắc sau: -Đảm bảo không thay đổi sự phân bố dòng điện trong máy biến áp; -Đảm bảo không thay đổi về năng lượng và công suất; -Đảm bảo không thay đổi về tổn hao. Dựa theo nguyên tắc chuyển từ sơ đồ thực sang sơ đồ điện t ươngđương ta thấy, khi máy biến áp không tải, thì mỗi cuộn dây c ủa bi ến áp có th ểđược thay bằng một điện trở thuần, một trở kháng tản còn sđđ cảm ứng dượcđặc trưng bằng trở kháng tổng X µ. Trên hình 3.1 biểu diễn sơ đồ tương đươngcủa 2 cuộn dây máy biến áp khi có tải. a φ b I1 R1 X1 X2 R2 I2 E1 E2 U2 Zt U1 Hình 3.1 Sơ đồ tương đương 2 cuộn dây máy biến áp Hình 3.1 chưa phải là sơ đồ tương đương của biến áp. Chúng ta khôngthể nối điểm a với điểm b vì W1≠ W2 nên E1≠ E2. Nếu nối điểm a với điểm b thìsẽ có dòng chạy từ a đến b điều đó đã phá vỡ sự phân bố dòng trong máy bi ếnáp. Để có thể nối điểm a với điểm b mà không chạy dòng đi ện, ta ph ải làm chođiện thế của điểm b bằng điểm a. Để làm điều đó ta đ ưa vào m ột sđđ tính toánE’2 có giá trị bằng E1. E’2= E1 32 Hay E2’ = kuE2 (3.1) E1 E1 Sở dĩ như vậy vì E = ku suy ra E2 = k hay E1=E2.ku. 2 u Khi thay E2 = E’2 thì điện thế điểm b bằng điện thế điểm a. Bây gi ờ tacó thể nối điểm a với điểm b mà không có dòng điện chạy. Để giữ cho công suất phía thứ cấp không đổi do điện áp tăng lên k u lầnthì dòng điện phải giảm đi ku lần. (Vì S2=E2.I2). I2 Do đó I2’ = k (3.2) u Để tổn hao không đổi khi dòng điện giảm đi k u lần, thi điện trở phảităng lên ku2 lần (vì tổn hao công suất tỷ lệ với bình phương điện trở). Nên R2’=R2ku2 (3.3) Bằng cách tính như vậy ta có: U2’=U2.ku (3.4) 2 X2’=X2.ku (3.5) 2 Zt’=Ztku (3.5a) Các đại lượng có dấu phảy gọi là các đại lượng tính qui đổi t ừ phía th ứcấp sang sơ cấp. Người ta có thể tính qui đổi từ phía sơ cấp sang phía thứ cấp. Sơ đồ tương đương của máy biến áp ở chế độ tải có dạng hình 3.2: I1 R1 X1 Iµ I0 I X’2 R’2 I’2 Fe E1 = E2’ U’2 Zt’ a) U1 Xµ RFe I1 R1 X1 I0 X’2 R’2 I’2 R0 U’2 b) E1 = E2’ Zt’ U1 X0 Hình 3.2 Sơ đồ tương đương máy biến áp khi tải :a) Sơ đồ mắc song song, b) Sơ đồ mắc nối tiếp. 3.3 Đồ thị véc tơ của máy biến áp một pha. Từ đồ thị véc tơ (hình3.2) ta có các phương trình sau: • • • • U 1 = − E1 + I 1 R1 + jX 1 I 1 33 • • • • U 2 = − E 2 − I 2 R2 + jX 2 I 2 • • • U 2 = I 2 ( R2 + jX ) = ...