Giáo trình Máy điện 1 - Chương 2: Nguyên lý máy biến áp

Giáo trình giới thiệu tới người đọc các nội dung: Khái niệm chung về máy biến áp, cấu tạo máy biến áp, nguyên lý làm việc của máy biến áp, tổ nối dây máy biến áp, mạch từ của máy biến áp, chế độ không tải của máy biến áp. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Máy điện 1 - Chương 2: Nguyên lý máy biến ápTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP MÁY ĐIỆN 1 2008Chương 2 NGUYÊN LÝ MÁY BIẾN ÁP2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP2.1.1. Vai trò và công dụng Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tảiđiện (hình 2-1). Thông thường khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụlớn, một vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho đảm bảo chấtlượng điện áp và kinh tế nhất. MBA MBA Máy phát điện tăng áp gỉam áp Đường dây tải điện Hộ tiêu  thụ điện Hình 2-1 Sơ đồ cung cấp điện đơn giản Giả sử hộ tiêu thụ có công suất P, hệ số công suất cos, điện áp của đường dâytruyền tải là U, thì dòng điện truyền tải trên đường dây là : P I U cos  Và tổn hao công suất trên đường dây: P2 P  R d I  R d 2 2 U cos2 Trong đó: Rd là điện trở đường dây tải điện và cos là hệ số công suất của lướiđiện, còn  là góc lệch pha giữa dòng điện I và điện áp U. Từ các công thức trên cho ta thấy, cùng một công suất truyền tải trên đườngdây, nếu điện áp truyền tải càng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ càng bé,do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, tiết kiệm được kim loại màu,đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây sẽ giảm xuống. Mặt khác để đảmbảo chất lượng điện năng trong hệ thống điện, với đường dây dài không thể truyềndẫn ở điện áp thấp. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa người ta phải dùngđiện áp cao, thường là 35, 110, 220, 500kV... . Trên thực tê, các máy phát điện chỉphát ra điện áp từ 3  21kV, do đó phải có thiết bị tăng điện áp ở đầu đường dây.Mặt khác các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0.4  10kV, vì vậy cuốiđường dây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Thiết bị dùng để tăng điện áp ởđầu đường dây và giảm điện áp cuối đường dây gọi là máy biến áp (MBA). Nhưvậy MBA dùng để truyền tải và phân phối điện năng. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên các công trình của MichaelFaraday. Ông đã phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ, thể hiện ở chỗ cho haicuộn dây có liên hệ từ, khi thay đổi dòng điện trong một cuộn thì trong cuộn kiaxuất hiện sđđ cảm ứng. Sđđ cảm ứng này được gọi là sđđ biến áp và các cuộn dâybố trí kiểu này được gọi là máy biến áp.2.1.2. Định nghĩa Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp nầy thành một hệthống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.2.2. CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP Cấu tạo MBA gồm ba bộ phận chính (hình 2-2): lõi thép, dây quấn và vỏ máy.2.2.1. Lõi thép máy biến áp 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 cóphủ sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm hai phần:Trụ và Gông. Trụ T là phần để đặt dây quấn còn gông G là phần nối liền giữa cáctrụ để tạo thành mạch từ kín. G Dây quấn cao áp G G T T G T G G G G Dây quấn hạ áp (a) (b) Hình 2-2 Mạch từ MBA một pha. a) kiểu trụ. b) kiểu bọc2.2.2. Dây quấn MBA Nhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lượng vào và truyền năng lượngra. Dây quấn MBA thường làm bằng dây dẫn đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn haychữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây vàlồng vào trụ thép. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn và lõithép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi cácdây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dâyquấn điện áp cao đặt bên ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện. (a) (b) (c) (d) Hình 2-3. Dây quấn Máy biến áp DDây quấn MBA có hai loại chính như : a. Dây quấn đồng tâm : ở dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòngtròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm : Dây quấn hình trụ(hình 2-3a,b), dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp; Dây quấn hình xoắn (hình 2-3c), dùn ...