Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương Chương 3: Máy biến áp

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 1 Chương 3: MÁY BIẾN ÁP Ù Á ÙÙ Á ÙÙ Á Ù (7LT + 3BT) IV.1. Giới thiệu chung về máy biến ápù ä à ù á ùù ä à ù á ùù ä à ù á ù IV.1.1. Định nghĩa Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng. Gồm cuộn dây sơ cấp nối nguồn điện và cuộn dây cảm ứng nối tải là cuộn thứ cấp. Ký hiệu: IV.1.2. Các đại lượng định mứcù ï ï ùù ï ï ùù ï ï ù MBA một pha: U1đm, U2đm = U20, I1đm, I2đm, Sđm = U2đm.I2đm≈ U1đm.I1đm[VA] MBA bapha: Uđm dây, Iđm dây, Sđm = 3 U2đm.I2đm≈ 3 U1đm.I1đm[VA] IV.1.3. Cấu tạo của máy biến ápá ï û ù á ùá ï û ù á ùá ï û ù á ù Lõi: (0,35mm đến 0,5mm) Dây quấn. Vỏ máy: có thể chứa dầu máy biến áp (làm mát và cách điện MBA). IV.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến ápâ ù ï ä û ù á ùâ ù ï ä û ù á ùâ ù ï ä û ù á ù dt d we 11 φ −= dt d we 22 φ −= 2 wjE 11 Φω −= & & 2 wjE 22 Φω −= & & 2 wjE 11 Φω −= 2 wjE 22 Φω −= Hay Φpi−= 11 fw2E Φpi−= 22 fw2E (U1 không đổi ⇒ E1 xem như không đổi ⇒ Φ không đổi Từ thông Φ không đổi cả khi không tải và có tải) Tỷ số biến áp: 2 1 2 1 w w E Ek == Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tỏa ra ngòai không khí ta có: U1 ≈ E1 và U2 ≈ E2 ⇒ 2 1 2 1 2 1 U U w w E Ek ≈== i1 u1 w1 w2 i2 u2 Zt φ Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 2 IV.2. Chế độ không tải của máy biến ápá ä â û û ù á ùá ä â û û ù á ùá ä â û û ù á ù IV.2.1. Phương trình điện ápä ùä ùä ù 2 wjEU 111 Φω =−≈ & && Φ chậm pha hơn U1 một góc 900. 2 wjEU 222 Φ −=≈ & && ω Φ sớm pha hơn U1 một góc 900. IV.2.2. Dòng điện không tảiø ä â ûø ä â ûø ä â û Do tổn hao trong lõi thép, 0I& sớm pha hơn từ thông 0Φ& góc α gọi là góc tổn hao từ trễ. I0x là thành phần phản kháng hay từ hóa dùng để từ hóa lõi thép. I0r là thành phần tác dụng do tổn hao trong lõi thép. Thường I0r < 10% I0x ⇒ I0x ≅ I0. Dòng điện không tải I0 rất nhỏ hơn so với dòng điện sơ cấp định mức nên có thể bỏ qua dòng không tải: I0 = (0,5% ÷ 10%)I1đm. IV.2.3. Công suất không tảiâ á â ûâ á â ûâ á â û P0 = PFe + Pr1 ≈ PFe (vì I0 nhỏ) Fe 3,1 2 50 40Fe m50 fpP      β= Trong đó 50 40p là suất tổn hao trong thép ở tần số 50Hz và từ cảm 1T [w/kg] β từ cảm trong lõi thép [T] mFe khối lượng thép [kg] IV.3. Chế độ tảiá ä ûá ä ûá ä û IV.3.1. Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấpâ è ä ù á ø ù áâ è ä ù á ø ù áâ è ä ù á ø ù á Φ& 1E& 2U2E && = 11 EU && −= Φ& 1I& 1U& w1 w2 0I2 =& 2E& 2U& 1E& Φ& 1E& 1U& 0I& x0I& r0I& α 1I& 1U& w1 w2 2I& tZ& 1σΦ& 2σΦ& 2U& Φ& Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 3 Từ thông chính Φ sinh ra sức điện động cảm ứng chính: dt d w dt d e 1 1 1 φ −= ψ −= dt d w dt d e 2 2 2 φ −= ψ −= Từ thông tản: 111 .w σσ Φ=Ψ 111 .w σσ Φ=Ψ do điện cảm tản sinh ra: 1 1 1 i L σσ Ψ −= 2 2 2 i L σσ Ψ −= (hằng số, ∉ I) Từ thông tản chỉ móc vòng qua riêng lẻ từ cuộn dây, và tạo ra sức điện động cảm ứng : dt diL dt d e 11 1 1 σ σ σ −= ψ −= dt diL dt d e 22 2 2 σ σ σ −= ψ −= Chiều điện áp như hình vẽ:    −+= +−−= σ σ 22222 11111 ireeU ireeU ⇒       −−= ++−= 22 2 222 11 1 111 ir dt diLeU ir dt diLeU σ σ Viết dạng số phức: ( )( ) ( )    −+=+−= +−=++−= 22222222 11111111 IZEIjxrEU IZEIjxrEU &&&&&& &&&&&& Với x1 = ω Lσ1 là điện kháng tản dây quấn sơ cấp. x2 = ω Lσ2 là điện kháng tản dây quấn thứ cấp. Z1 = r1 + jx1 là tổng trở dây quấn sơ cấp. Z2 = r2 + jx2 là tổng trở dây quấn thứ cấp. IV.3.2. Phương trình cân bằng sức từ độngâ è ù ø äâ è ù ø äâ è ù ø ä U1 = const ≈⇒ E1 = const ⇒ Φm = const ( m1dq1 .fN.k.2E 1 Φpi= ) Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi ( )mmRNIF Φ== ⇒ (không tải) constI.wI.wI.w 221101 =+= &&& (có tải) ⇒ ( )'20'202 1 2 01 IIk III w wII && & &&&& −+=      −+=      −+= với 2 1 2 1 E E w wk == là tỷ số biến áp Zt i1 u1 eσ2 i2 u2 e2 e1 eσ1 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 4 IV.3.3. Hệ phương trình môt tả máy biến áp và ä â û ù á ù øä â û ù á ù øä â û ù á ù ø giản đồ vectorû àû àû à ( ) ( ) ( )    −+= +−= ++−= ' 201 22222 11111 III IjxrEU IjxrEU &&& &&& &&& α góc tổn hao từ trễ θ2 góc lệch pha giữa I2 và E2. IV.4. Sơ đồ thay thế của máy biến ápà á û ù á ùà á û ù á ùà á û ù á ù ( )    −+= −= +−= ' 201 2222 1111 III IZEU IZEU &&& &&&& &&&& IV.4.1. Quy đổi máy biến ápå ù á ùå ù á ùå ù á ù Để thiết lập mạch tương đương cần các điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số, năng lượng. Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổiù ä ä ø ä ù ù á åù ä ä ø ä ù ù á åù ä ä ø ä ù ù á å Qui về sơ cấp: E’2 = E1, mà 22 2 1 1 kEE w wE == ⇒ E’2 = kE2 Tương tự có : U’2 = kU2 Dòng điện thứ cấp quy đổiø ä ù á åø ä ù á åø ä ù á å Điều kiện năng lượng: E2I2 = E’2I’2 Dòng điện thứ cấp quy đổi: 22' 2 2' 2 Ik 1I E EI == Điện trở và điện kháng thứ cấp quy đổiä û ø ä ù ù á åä û ø ä ù ù á åä û ø ä ù ù á å Điều kiện năng lượng: 2'2 ' 2 2 22 IrIr = ⇒ 2 2' 2 r.kr = Tương tự 2'2 ' 2 2 22 IxIx = ⇒ 2 2' 2 x.kx = Hay 2 2' 2 Z.kZ = và t 2' t Z.kZ = IV.4.2. Sơ đồ thay thế của máy biến ápà á û ù á ùà á û ù á ùà á û ù á ù ( ) ( ) ( )    −+= +−=−= ++−=+−= ' 20 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 11111111 III IjxrEIZEU IjxrEIZEU &&& &&&&&& &&&&&& α 2θ 2U& 2I& 2E& 1E& 22Ijx &− 11Ijx & 22Ir &− 11Ir & 1I& 2 'I&− Φ& 1U& 0I& 1E&− r1 r’2 x’2 1I& x1 rm 0I& 1E&− '2E− Z ’ t 1U& '2U& xm ' 2I&− Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 5 ( ) 0mm0m1 IjxrIZE &&&& +== Với Zm = rm + jxm là tổng trở hóa đặc trưng cho mạch từ 2 0 Fe m I p r = là điện trở hóa đặc trưng cho tổn hao xm là điện kháng từ hóa đặc trưng cho từ thông chính Φ Dòng điện không tải I0 thường rất nhỏ I0 = (0,5% ÷ 10%)I1đm. (tần số cao ko qua được) Với rn = r1 + r’2 là điện trở ngắn mạch của máy biến áp. xn = x1 + x’2 là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp. IV.5. Xác định các thông số của máy biến ápù ù â á û ù á ùù ù â á û ù á ùù ù â á û ù á ù IV.5.2. Thí nghiệm không tảiä â ûä â ûä â û 1) Tỷ số biến áp k: 20 dm1 20 1 2 1 2 1 U U U U E E w wk =≈== 2) Điện trở không tải: 2 0 0 10 I p rrr m =+= Thường r0 >> r1 nên: rm ≈ r0 3) Tổng trở không tải: 0 1 0 I UZ dm= thường mZZ >>0 nên 0ZZm ≈ 4) Điện kháng không tải: 20 2 010 rZxxx m −=+= Điện kháng từ hóa thường lấy gần đúng: xm ≈ x0 5) Hệ số công suất không tải: 01 0 0cos IU p dm =ϕ (0,1 ÷ 0,3) r1 x1 1U& 20U& I0 rm xm A W V V U1 I0 P0 U20 r1 r’2 x’2 1I& x1 0I& 1E&− ' 2E− Z’t 1U& '2U& ' 2I&− Xm r0I& x0I& Rm rn xn Z’t 1U& '2U& Đ1=-Đ ’ 2 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 6 IV.5.2. Thí nghiệm ngắn mạchä é ïä é ïä é ï I1 = I1đm Un = ( 3% + 10% ) U1đm 1) Tổng trở ngắn mạch dm1 dm1 n n n I U I UZ == 2) Điện trở ngắn mạch 2 dm1 n n I P r = (có thể đo được, rất nhỏ) 3) Điện trở kháng ngắn mạch 2n 2 nn rZx −= Quan hệ gần đúng: 2 r rr n'21 ≈≈ và 2 x xx n'21 ≈≈ Unr = rnI1đm là thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch. Uux = xnI1đm là thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch. Điện áp ngắn mạch thường được tính bằng phần trăm so với điện áp định mức: 100 U Ix100 U U%U 100 U Ir100 U U%U 100 U IZ100 U U%U dm1 dm1n dm1 nx nx dm1 dm1n dm1 nr nr dm1 dm1n dm1 n n == == == IV.6. Các đặc điểm vận hành của máy biến ápù ë å ä ø û ù á ùù ë å ä ø û ù á ùù ë å ä ø û ù á ù IV.6.1. Giản đồ năng lượng của máy biến ápû à ê ï û ù á ùû à ê ï û ù á ùû à ê ï û ù á ù Sơ cấp:ááá P1 = U1I1cosϕ1 công suất tác dụng. Q1 = U1I1sinϕ1 công suất phần kháng. ϕ1 góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp sơ cấp. pcu1 = r1I12 công suất tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp. nU& nxU& ϕn nrU& A W V A U1=Un In Pn rn xn nU& Đn=Đ1đm S1=P1+ jQ1 Sđt=Pđt+jQđt S2= P2+jQ2 pCu2 + jq2 pCu1+ jq1 pFe+jqm Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 7 qcu1 = x1I12 công suất phản kháng tạo từ trường bản dây quấn sơ cấp. pfe = rmIo2 công suất tổn hao trong lõi thép. qm1 = xmIo2 công suất phản kháng tạo từ trường chính trong lõi thép. Công suất điện từ tác dụng và phản kháng truyền từ sơ cấp qua thứ cấp máy biến áp Pdt = P1 – pcu1 – pfe = E’2.I’2.cos ϕ2 Qdt = Q1 – qcu1 – qm = E’2.I’2.sin ϕ2 xem gần đúng góc lệch pha ϕ2 giữa U2 và I2 ≈ góc lệch pha θ2 giữa E2 và I2. Thứ cấp:ù áù áù á pcu2 = r2I22 công suất tổn hao trên điện trở dây quấn thứ cấp. q2 = x2I22 công suất phản kháng tạo từ trường bản dây quấn thứ cấp. Do đó công suất tác dụng và phản kháng ở đầu ra máy biến áp là: P2 = Pdt – pcu2 = U2I2 cos ϕ2 Q2 = Qdt – q2 = U2I2 sin ϕ2 IV.6.2. Hệ số tải của máy biến ápä á û û ù á ùä á û û ù á ùä á û û ù á ù dm1 1 dm2 2 I I I I ≈=β Khi β = 1 - tải định mức; β 1 - quá tải. IV.6.3. Hiệu suất của máy biến ápä á û ù á ùä á û ù á ùä á û ù á ù 1 2 P P =η hoặc 100 P P% 1 2 =η CuFe2 2 1 2 PPP P P P ++ ==η P2 = U2I2 cosϕ2 = β.Sđmcosϕ2 PFe ≈ P0 (TN không tải với: U1đm) PCu = I12r1 + I22r2 = I12(r1+r’2) = I12rn = β2Pn. (TN ngắn mạch với: I1đm) ⇒ ndm dm PPS S .cos.. cos.. 2 02 2 βϕβ ϕβη ++ = nếu cos ϕ2 không đổi thì hiệu suất sẽ cực đại khi: β η ∂ ∂ = 0 ⇔ β2.Pn = P0 Hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại là: β = P0Pn IV.6.4. Độ thay đổi điện áp của máy biến ápä å ä ù û ù á ùä å ä ù û ù á ùä å ä ù û ù á ù U1 = Uđm = const U2 = U20 = U2đm Khi máy biến áp ở chế độ tải thì U2 < U2đm và phụ thuộc vào tải do điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Độ biến thiên điện áp thứ cấp ∆U2 là: ∆U2 = U2đm – U2 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 8 Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm: 100. U UU%U dm2 2dm2 2 − =∆ Hay 100. U UU100. U.k U.kU.k%U dm1 ' 2dm1 dm2 2dm2 2 − = − =∆ ( ) ( )2nx2nr dm1 2nx2nr 2 sin%.Ucos%.UU sin.Ucos.U%U ϕ+ϕβ=ϕ+ϕβ=∆ Lưu ý: sin ϕ2 > 0 khi dòng điện chậm pha (tải cảm) sin ϕ2 < 0 khi dòng điện sớm pha (tải dung) ⇒ ∆U2% phụ thuộc vào hệ số tải và tính chất của tải. Từ ∆U% ta tính được điện áp thứ cấùp U2 theo công thức:       ∆ −=∆−= 100 %U1UUUU 2dm22dm22 IV.7. Máy biến áp ba phá á ùù á ùù á ù Y hay ∆ 0 -U’2 rnI1 A C B ϕ2 ϕn U1đm xnĐ1 ZnĐ1 Đ ’ 2 = -Đ1 U2 U20 R L C β Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 9 IV.8. Sự làm việc song song của máy biến ápï ø ä û ù á ùï ø ä û ù á ùï ø ä û ù á ù Điều kiện làm việc song song: dòng điện tải phân bố tỷ lệ theo công suất máy ⇔ + không có dòng cân bằng chạy trong các dây quấn thứ cấp + cùng hệ số tải β Để đảm bảo hai điều kiện trên: 1. Các MBA có cùng điện áp sơ cấp và thứ cấp 2. Điện áp thứ cấp cùng pha và cùng tổ đấu dây 3. Cùng điện áp ngắn mạch phần trăm (để cùng cùng β) U1 U2 EI EII I II Ic 6 Zn I Zn II I’2 I I’2 II I’2 U’2 Z’2U1 nI nII nI nII II I U U %U %U ==β β %U %U IZ %U %U IZ U IZ IZ 1 IZ U IZ I I I I nI nII II12n nII nI I11n dm1 IIdm12n II12nIdm11n dm1 I11n II1 IIdm1 Idm1 I1 II I =            =            ==β β MBA nào có điện áp ngắn mạch nhỏ hơn sẽ chịu tải lớn hơn IV.9. Các máy biến áp đặc biù ù á ù ëù ù á ù ëù ù á ù ë ệtäää Máy tự biến áp (máy biến áp tự ngẫu)ù ï á ù ù á ù ï ãù ï á ù ù á ù ï ãù ï á ù ù á ù ï ã Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 10 I1 I2 Zt U1 U2 W1 W2 2 1 12 2 1 2 1 w wUU W w U Uk =⇒== dòng điện? Thay đổi được điện áp U2 dễ dàng bằng cách cho con trượt di chuyển. Máy biến điện ápù á ä ùù á ä ùù á ä ù A x U1 U2 A X (Biến áp làm việc ở chế độ hở mạch) Tổng trở của cuộn dây sơ cấp Z1 của máy biến áp càng nhỏ càng chính xác. Giảm góc lệch pha bằng cách giảm r1. Máy biến dòng điệnù á ø äù á ø äù á ø ä I2 I1 Φ& Đ0 δv 2U&− 1E&− 1U& 22 EU && = Đ2 -Đ’2 Đ1 δi Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 11 (Biến áp làm việc ở chế độ ngắn mạch) Tổng trở mạch từ Zm của biến áp càng lớn (góc lệch pha càng nhỏ) càng chính xác. Tổng trở của các cuộn dây Zn của máy biến áp càng nhỏ càng chính xác. Giảm góc lệch pha bằng cách tăng Zm. Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 12 Bài tậpø äø äø ä Giới thiệu chung về máy biến ápù ä à ù á ùù ä à ù á ùù ä à ù á ù MBA một pha: U1đm, U2đm = U20, I1đm, I2đm, Sđm = U2đm.I2đm≈ U1đm.I1đm[VA] MBA bapha: Uđm dây, Iđm dây, Sđm = 3 U2đm.I2đm≈ 3 U1đm.I1đm[VA] dt d we 11 φ −= dt d we 22 φ −= 2 wjE 11 Φω −= & & 2 wjE 22 Φω −= & & 2 wjE 11 Φω −= 2 wjE 22 Φω −= Hay Φpi−= 11 fw2E Φpi−= 22 fw2E (U1 không đổi ⇒ E1 xem như không đổi ⇒ Φ không đổi Từ thông Φ không đổi cả khi không tải và có tải) Tỷ số biến áp: 2 1 2 1 w w E Ek == Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tỏa ra ngòai không khí ta có: U1 ≈ E1 và U2 ≈ E2 ⇒ 2 1 2 1 2 1 U U w w E Ek ≈== Chế độ không tải của máy biến ápá ä â û û ù á ùá ä â û û ù á ùá ä â û û ù á ù 2 wjEU 111 Φω =−≈ & && Φ chậm pha hơn U1 một góc 900. 2 wjEU 222 Φ −=≈ & && ω Φ sớm pha hơn U1 một góc 900. Công suất không tảiâ á â ûâ á â ûâ á â û 0I& (I0 = (0,5% ÷ 10%)I1đm) sớm pha hơn từ thông 0Φ& góc α gọi là góc tổn hao từ trễ: I0x là thành phần phản kháng hay từ hóa dùng để từ hóa lõi thép. I0r là thành phần tác dụng do tổn hao trong lõi thép. (I0r < 10% I0x ⇒ I0x ≅ I0). Côâââng suất không tảiá â ûá â ûá â û P0 = PFe + Pr1 ≈ PFe (vì I0 nhỏ) Chế độ tảiá ä ûá ä ûá ä û Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấpâ è ä ù á ø ù áâ è ä ù á ø ù áâ è ä ù á ø ù á Từ thông chính Φ sinh ra sức điện động cảm ứng chính: dt d w dt d e 1 1 1 φ −= ψ −= dt d w dt d e 2 2 2 φ −= ψ −= Từ thông tản: 111 .w σσ Φ=Ψ 111 .w σσ Φ=Ψ do điện cảm tản sinh ra: 1 1 1 i L σσ Ψ −= 2 2 2 i L σσ Ψ −= (hằng số, ∉ I) Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 13 Từ thông tản chỉ móc vòng qua riêng lẻ từ cuộn dây, và tạo ra sức điện động cảm ứng : dt diL dt d e 11 1 1 σ σ σ −= ψ −= dt diL dt d e 22 2 2 σ σ σ −= ψ −= Chiều điện áp như hình vẽ:    −+= +−−= σ σ 22222 11111 ireeU ireeU ⇒       −−= ++−= 22 2 222 11 1 111 ir dt diLeU ir dt diLeU σ σ Viết dạng số phức: ( )( ) ( )    −+=+−= +−=++−= 22222222 11111111 IZEIjxrEU IZEIjxrEU &&&&&& &&&&&& Với x1 = ω Lσ1 là điện kháng tản dây quấn sơ cấp. x2 = ω Lσ2 là điện kháng tản dây quấn thứ cấp. Z1 = r1 + jx1 là tổng trở dây quấn sơ cấp. Z2 = r2 + jx2 là tổng trở dây quấn thứ cấp. Phương trình cân bằng sức từ độngâ è ù ø äâ è ù ø äâ è ù ø ä U1 = const ≈⇒ E1 = const ⇒ Φm = const ( m1dq1 .fN.k.2E 1 Φpi= ) Do từ thông Φm = const nên sức từ động không đổi ( )mmRNIF Φ== ⇒ (không tải) constI.wI.wI.w 221101 =+= &&& (có tải) ⇒ ( )'20'202 1 2 01 IIk III w wII && & &&&& −+=      −+=      −+= với 2 1 2 1 E E w wk == là tỷ số biến áp Hệ phương trình môt tả máy bä â û ùä â û ùä â û ù iến áp và giản đồ vectorá ù ø û àá ù ø û àá ù ø û à ( ) ( ) ( )    −+= +−= ++−= ' 201 22222 11111 III IjxrEU IjxrEU &&& &&& &&& α góc tổn hao từ trễ θ2 góc lệch pha giữa I2 và E2. Zt i1 u1 eσ2 i2 u2 e2 e1 eσ1 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 14 Sơ đồ thay thế của máy biến ápà á û ù á ùà á û ù á ùà á û ù á ù ( )    −+= −= +−= ' 201 2222 1111 III IZEU IZEU &&& &&&& &&&& Quy đổi máy biến ápå ù á ùå ù á ùå ù á ù Để thiết lập mạch tương đương cần các điều kiện: điện áp, dòng điện, tần số, năng lượng. Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổiù ä ä ø ä ù ù á åù ä ä ø ä ù ù á åù ä ä ø ä ù ù á å Qui về sơ cấp: E’2 = E1, mà 22 2 1 1 kEE w wE == ⇒ E’2 = kE2 Tương tự có : U’2 = kU2 Dòng điện thứ cấp quy đổiø ä ù á åø ä ù á åø ä ù á å Điều kiện năng lượng: E2I2 = E’2I’2 Dòng điện thứ cấp quy đổi: 22' 2 2' 2 Ik 1I E EI == Điện trở và điện kháng thứ cấp quy đổiä û ø ä ù ù á åä û ø ä ù ù á åä û ø ä ù ù á å Điều kiện năng lượng: 2'2 ' 2 2 22 IrIr = ⇒ 2 2' 2 r.kr = Tương tự 2'2 ' 2 2 22 IxIx = ⇒ 2 2' 2 x.kx = Hay 2 2' 2 Z.kZ = và t 2' t Z.kZ = Sơ đồ thay thế của máy biến ápà á û ù á ùà á û ù á ùà á û ù á ù ( ) ( ) ( )    −+= +−=−= ++−=+−= ' 20 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 11111111 III IjxrEIZEU IjxrEIZEU &&& &&&&&& &&&&&& ( ) 0mm0m1 IjxrIZE &&&& +== Với Zm = rm + jxm là tổng trở hóa đặc trưng cho mạch từ 2 0 Fe m I p r = là điện trở hóa đặc trưng cho tổn hao xm là điện kháng từ hóa đặc trưng cho từ thông chính Φ r1 r’2 x’2 1I& x1 rm 0I& 1E&− '2E− Z ’ t 1U& '2U& xm ' 2I&− r1 r’2 x’2 1I& x1 0I& 1E&− ' 2E− Z’t 1U& '2U& ' 2I&− Xm r0I& x0I& Rm Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Chương 3: Máy biến áp 15 Dòng điện không tải I0 thường rất nhỏ I0 = (0,5% ÷ 10%)I1đm. (tần số cao ko qua được) Với rn = r1 + r’2 là điện trở ngắn mạch của máy biến áp. xn = x1 + x’2 là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp. Xác định các thông số của máy biến ápù ù â á û ù á ùù ù â á û ù á ùù ù â á û ù á ù Thí nghiệm không tảiä â ûä â ûä â û 1) Tỷ số biến áp k: 20 dm1 20 1 2 1 2 1 U U U U E E w wk =≈== 2) Điện trở không tải: 2 0 0 10 I p rrr m =+= rm ≈ r0 3) Tổng trở không tải: 0 1 0 I UZ dm= 0ZZm ≈ 4) Điện kháng không tải: 20 2 010 rZxxx m −=+= xm ≈ x0 5) Hệ số công suất không tải: 01 0 0cos IU p dm =ϕ (0,1 ÷ 0,3) Thí nghiệm ngắn mạchä é ïä é ïä é ï I1 = I1đm Un = ( 3% + 10% ) U1đm 4) Tổng trở ngắn mạch dm1 dm1 n n n I U I UZ == 5) Điện trở ngắn mạch 2 dm1 n n I P r = (có thể đo được, rất