Giáo trình Máy điện 1 - Chương 3: Vận hành máy biến áp

Giáo trình "Máy điện 1 - Chương 3: Vận hành máy biến áp" giới thiệu tới người học các nội dung: Giản đồ năng lượng của máy biến áp, độ thay đổi điện áp thứ cấp của máy biến áp, các phương pháp điều chỉnh điện áp của máy biến áp, máy biến áp làm việc song song. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Máy điện 1 - Chương 3: Vận hành máy biến ápTRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP MÁY ĐIỆN 1 2008Chương 3 VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP Trong điều kiện làm việc bình thường của lưới điện, ta có thể phân phối tảiđều cho cả ba pha, lúc đó MBA làm việc với điện áp đối xứng và dòng điện ở cảba pha bằng nhau. Ta xét sự cân bằng năng lượng trong MBA, các đặc tính khiMBA làm việc riêng lẻ và khi làm việc song song vói các điều kiện điện áp sơ cấpvà tần số không đổi. Ở dây, trường hợp tải đối xứng nên xét riêng từng pha.3.1. GIẢN ĐỒ NĂNG LƢỢNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Khi truyền năng lượng từ phía sơ cấp sang thứ cấp, trong máy biến áp có tổnhao năng lượng. Tổn hao này đốt nóng máy. Ta sẽ xét sự cân bằng năng lượngtrong máy biến áp dựa trên sơ đồ thay thế (hình 3-1). R1 jX1 jX’2 R’2 I  I / a I1 2 2 + I o + I I  U fe M   aU U  Z’t = a2Zt 1 2 2 Rfe jXM _ _ Hình 3-1 Mạch điện tương đương của MBA (qui đổi dây quấn thứ cấp về sơ cấp) Do máy làm việc trong chế độ tải đối xứng nên ta chỉ xét một pha nào đó.Công suất tác dụng đưa vào một pha của máy biến áp là: P1 = U1I1cos1 (3-1)Trong đó:  và dòng điện I 1 - góc lệch pha giữa điện áp U 1 1Một phần công suất này bù vào tổn hao trên điện trở của dây quấn sơ cấp: pCu1  R1I12và trên lõi thép do từ trễ và dòng điện xoáy: p fe  R fe I fe2 Phần còn lại là công suất điện từ chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp nhờ từtrường trong lõi thép của máy biến áp lý tưởng: Pđt  P1  (p Cu1  p fe )  E 2 I 2 cos 2 (3-2)Trong đó: 2 - góc lệch pha giữa sđđ E 2 và dòng điện I 2 Công suất mà máy biến áp đưa ra phụ tải P2 nhỏ hơn công suất điện từ mộtlượng chính bằng tổn hao trên điện trở của dây quấn thứ cấp pCu2  R 2I 22 : P2 = Pđt – pCu2 = U2I2cos2 (3-3)Trong đó: 2 - góc lệch pha giữa U  và dòng điện I 2 2 Giản đồ năng lượng của máy biến áp như trình bày trên hình 3-2 Hiệu suất MBA là tỉ số của công suất tác dụng ra và công suất vào: P2 P2    P1 P2   pTrong đó  p  p Cu1  p Cu 2  p fe là P2  jQ2 P1  jQ1 Pât  jQâttổng tổn hao trong MBA. Ngoài công suất tác dụng, máy biếnáp còn nhận công suất phản kháng từ pcu2  jq2 pFe  jqmlưới điện pcu1  jq1 Q1 = U1I1sin1 (3-4) Hình 3-2 Giản đồ năng lượng MBA Một phần công suất này dùng tạo ratừ từ trường tản trên cuộn dây sơ cấp: q1  X1I12và từ trường hỗ cảm trong lõi thép: QM  IM 2 XM (3-5) Phần còn lại được chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp : Qđt = Q1 – q1 – Qm = E2I2sin2 (3-6) Công suất phản kháng đưa đến phụ tải là: Q2 = Qđt – q2 = U2I2sin2 (3-7)Trong đó: q 2  X 2 I 22 - công suất phản kháng để tạo từ trường tản của cuộn thứ cấp. Khi tải có tính cảm 2 > 0 nên Q2 > 0 và công suất phản kháng được truyềntừ sơ cấp sang thứ cấp. Khi tải có tính dung 2 < 0 nên Q2 < 0 và công suất phản kháng đượctruyền từ thứ cấp sang sơ cấp.VÍ DỤ 3-1Máy biến áp phụ tải một pha hai dây quấn có Sđm = 75kVA, U1đm = 4800V, U2đm =240V, f = 60Hz và các thông số như sau : R1 = 2,4880; R2 = 0,0060; Rfe = 44202 X1 = 4,8384; X2 = 0,0121; XM = 7798,6Máy biến áp đang vận hành 50% tải định mức khi điện áp định mức ...