Bài giảng Nguyên lý máy biến áp phần 2

VÍ DỤ 2-2 Một MBA một pha có công suất 25kVA, điện áp 6300/240V, tần số 50Hz vận hành không tải ở điện áp sơ cấp định mức thì có tổn hao không tải 138W và hệ số công suất không tải 0,21 (chậm sau). Sử dụng mạch điện thay thế hình 2-18b để xác định (a) dòng điện không tải và các thành phần của nó; (b) điện kháng từ hoá và điện trở đặc trưng cho tổn hao sắt từ; (c) tính lại các đại lượng trên nếu máy biến áp làm nhiệm vụ tăng điện áp. Bài giải a. Dòng điện không tải và các thành phần của nó: jo = cos-1 0,21 = 77,88o Ife = Iocosjo = 0,1043 . 0,21 = 0,0219 A IM = Iosinjo = 0,1043 . sin(cos-1 0,21) = 0,102 A b. Điện trở đặc trưng cho tổn hao sắt từ và điện kháng từ hoá: c. Tổn hao công suất và hệ số công suất không thay đổi khi máy biến áp làm nhiệm vụ tăng áp. Lúc này, thành phần dòng điện Ife là: và thành phần dòng điện từ hóa: IM = Ife. tagjo = 2,74.tag(cos-1 0,21) = 2,68 A Điện kháng từ hóa: Điện trở đặc trưng cho tổn hao sắt từ trong lõi thép Rfe: MBA LÀM VIỆC VỚI TẢI Theo định luật Lenz, sức điện động cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp sẽ có chiều chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó. Vì vậy khi tải được nối vào cuộn thứ cấp, chiều của dòng điện thứ cấp i2 sẽ tạo ra một sức từ động chống lại sức từ động sơ cấp. Điều này được thể hiện trên hình 2-22a. Do vậy, từ thông FM trong lõi thép sẽ giảm xuống: (2-27a) U1 ET I1 = I0 + I1,tải Zt Hình 2-22 MBA làm việc với tải ES F1 I2 F2 K FM Mà từ thông FM trong lõi thép giảm xuống làm cho sức phản điện động ES giảm xuống, theo công thức (2-23), thì dòng điện sơ cấp I1 sẽ tăng lên. Dòng điện tải sơ cấp I1tải tăng lên, gọi là thành phần tải của dòng điện sơ cấp, sức từ động từ hoá của dòng điện tải N1I1,tải làm tăng thêm từ thông. Do vậy: (2-27b) Dòng điện sơ cấp tăng cho đến khi N1I1,tải = N2I2, lúc đó cả FM và ES sẽ có giá trị đúng như trước khi đóng khoá K (không tải). Như vậy, thành phần tải của dòng điện sơ cấp I1tải chính là: I1,tải = (N2/N1)I2 = I2/a = I’2, (2-28) tức là dòng điện thứ cấp chia cho tỉ số biến áp a. Dòng điện I’2 trong (2-28) còn gọi là dòng điện trong dây quấn thứ cấp qui đổi về dây quấn sơ cấp. Sự khác nhau giữa ES lúc không tải và ES lúc có tải là do điện áp rơi trên điện trở dây quấn sơ cấp. Do dó dòng điện sơ cấp khi có tải là : ,tải ,tải (2-29) Ngược lại, khi giảm tải, dòng điện I2 giảm do đó dòng điện I1t giảm và I1 sẽ giảm theo. Mở khoá K ở hình 2-22 làm giảm dòng điện I2, do đó stđ N2I2 giảm về không. Kết quả là từ thông hỗ cảm giảm và sức phản điện động cũng giảm, làm cho dòng điện sơ cấp trở về giá trị lúc không tải. Chú ý rằng, những vấn đề đã trình bày trên cho là độ từ thẩm không đổi và không có từ thông tản. Việc xét ảnh hưởng của từ thông tản ở phần sau. MÁY BIẾN ÁP LÝ TƯỞNG, MÁY BIẾN ÁP THỰC Máy biến áp lý tưởng: Khi xét nguyên lý làm việc của máy biến áp, ta đã đề cập đến máy biến áp lý tưởng, là máy biến áp: không có từ thông tản không có tổn hao trong lõi thép độ từ thẩm của lõi thép bằng ¥ điện trở của các dây quấn bằng không Trên hình 2-23a là một máy biến áp lý tưởng có hai dây quấn, sơ cấp và thứ cấp. Hình 2-23. Máy biến áp lý tưởng I2 Tải + _ + _ Với máy biến áp lý tưởng ta rút ra: (2-30) Trong đó E1 và E2 là s.đ.đ cảm ứng sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp lý tưởng Tổng trở vào của máy biến áp lý tưởng: (2-31) Sđđ sơ cấp và sđđ thứ cấp do cùng một từ thông tạo ra nên chúng cùng pha. Do vậy: (2-32) hay: E1 = aE2 = E’2 (2-33) Do không có tổn hao công suất trong máy nên công suất biểu kiến đầu vào bằng công suất biểu kiến đầu ra: (2-34) Như vậy: (2-35a) hay: (2-35b) Thay (2-33) và (2-35b) vào (2-31), ta có: (2-36) Trong đó: - tổng trở của tải Và - dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp VÍ DỤ 2-3 Một máy biến áp một pha hai dây quấn, dây quấn sơ có 200vòng, dây quấn thứ 20vòng. Sơ cấp nối vào lưới điện có điện áp 120V, f = 50Hz và thứ cấp nối vào tổng trở tải . Xác định : a. Điện áp thứ cấp b. Dòng điện sơ cấp và dòng điện tải. c. Tổng trở vào MBA. Chú ý: Ý định của ví dụ này nhằm làm sáng tỏ việc qui đổi các đại lượng trong MBA để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính toán. Bài giải a. Điện áp thứ cấp Tỉ số biến áp (vòng). Điện áp thứ cấp : b. Dòng điện sơ cấp và dòng điện tải Dòng điện tải với giả thiết , ta có: Dòng điện sơ cấp (chính là dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp): c. Tổng trở vào MBA. Máy biến áp thực: Tất cả từ thông trong MBA thực không ảnh hưởng đến hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Do mạch từ của máy biến áp thực có hệ số từ thẩm hữu hạn nên từ thông của máy biến áp thực có 3 thành phần: Từ thông hỗ cảm FM, từ thông tản sơ cấp Ft1, từ thông tản thứ cấp Ft2. Điều đó được trình bày trên hình 2-24, ở đây để việc phân tích được đơn giản và theo trình tự, ta chỉ trình bày một vài đường sức từ tản. Theo MBA được trình bày trên hình 2-24, từ thông tản sinh ra do dòng điện sơ cấp chỉ móc vòng với dây quấn sơ cấp, từ thông tản sinh ra do dòng điện thứ cấp chỉ móc vòng với dây quấn thứ cấp và từ thông hỗ cảm sinh ra do thành phần từ hoá của dòng điện không tải chạy trong lõi thép và móc vòng với cả hai dây quấn. Như vậy tổng từ thông của cuộn sơ cấp FS và thứ cấp FT là: FS = FM + Ft1 (2-37) FT = FM - Ft2 (2-38) u2 u1 i1 + _ _ FM Zt + ~ i2 Hình 2-24 Từ thông trong MBA có tải F1 F2 Ft2 Ft1 Như vậy, theo (2-37) và (2-37), ta thấy rằng từ thông hỗ cảm nhỏ hơn từ thông tổng của cuộn dây sơ cấp do có từ thông tản và từ thông tổng của cuộn thứ cấp nhỏ hơn từ thông hỗ cảm. Kết quả là điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp thứ cấp của máy biến áp khi không có từ thông tản. Điện áp rơi tạo bởi từ thông tản tỉ lệ với dòng điện tải. Dòng điện tải càng lớn, stđ của cuộn sơ cấp và thứ cấp càng lớn và từ thông tản của hai cuộn dây này càng lớn. Tuy từ thông tản làm giảm điện áp ra của máy biến áp nhưng nó cũng hạn chế dòng điện ngắn mạch của máy biến áp vì có điện áp rơi do từ thông tản tạo ra. CÁC PHƯƠNG TRÌNH VÀ MẠCH ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Điện kháng của máy biến áp Để tính toán điện áp rơi trong máy biến áp tại các phụ tải khác nhau ta cần tính đến ảnh hưởng của từ trường tản. Điện áp rơi do từ trường tản tạo ra sẽ được biểu diễn trên một điện kháng gọi là điện kháng tản. Khi nhân dòng điện với điện kháng tản ta có điện áp rơi tạo bởi từ trường tản. Các phương trình của máy biến áp S.đ.đ cảm ứng trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp do từ thông tổng là: Trong đó: FS = FM + Ft1 FT = FM - Ft2 Biểu diễn theo các thành phần từ thông ta có: (2-39) (2-40) Viết gọn lại ta có: (2-41) (2-42) Trong đó: - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn sơ cấp - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn sơ cấp bởi từ thông hỗ cảm - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn sơ cấp bởi từ thông tản của cuộn sơ cấp - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn thứ cấp - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn thứ cấp bởi từ thông hỗ cảm - s.đ.đ cảm ứng trong cuộn thứ cấp tạo bởi từ thông tản Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mạch sơ cấp (hình 2-25a), ta có: (2-43) Thay (2-41) vào (2-43) ta có: (2-44) Trong đó: (2-45) Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mạch thứ cấp (hình 2-25a), ta có: (2-46) Thay (2-42) vào (2-46) ta có: (2-47) Þ (2-48) Sử dụng các phương trình (2-44), (2-45) và (2-47) ta có thể vẽ một máy biến áp thực gồm một mạch điện tương đương dùng máy biến áp lý tưởng có các dây quấn được nối nối tiếp với các thành phần bên ngoài để bao gồm tổn hao công suất, điện áp rơi và dòng điện kích thích của máy biến áp thực như hình 2-25b. Từ thông tản được thể hiện bằng điện kháng tản X1 và X2- Ta có: (2-49) (2-50) I2 Tải R1 R1 + _ + _ (a) jX1 R1 Zt jX2 R2 Hình 2-25. Mạch điện tương đương máy biến áp thực I2 Rfe jXM + _ + _ (b) Khi từ thông biến thiên hình sin, spđđ cảm ứng trong cuộn dây là: (2-51) với: Emax = 2pfNFmax Sử dụng phương trình (2-49,50) kết hợp với các phương trình (2-51) ta có: Giá trị hiệu dụng của các sđđ tản cảm ứng là: ; (2-52) Điện cảm của cuộn dây phụ thuộc số vòng dây và từ trở của mạch từ theo quan hệ: (2-53) Thay (2-53) vào các phương trình (2-52) ta có sđđ tản của dây quấn sơ và thứ cấp: (2-54) Hay: ; (2-55) Trong đó: - điện kháng tản của cuộn sơ cấp - điện kháng tản của cuộn thứ cấp Lt1 - hệ số tự cảm ứng với từ trường tản của cuộn sơ cấp Lt2 - hệ số tự cảm ứng với từ trường tản của cuộn thứ cấp Từ phương trình (2-46), (2-48) và kết hợp (2-55), ta có phương trình cân bằng điện áp ở dây quấn sơ cấp và thứ cấp MBA là: (2-56) (2-57) Hay: (2-58) (2-59) Và điện áp trên phụ tải là: (2-60) Trong đó: - tổng trở của cuộn sơ cấp - tổng trở của cuộn thứ cấp Mạch điện thay thế (tương đương) chính xác của MBA Từ các phương trình (2-56), (2-57), (2-58), (2-59) và hình 2-25, ta có mạch điện thay thế của máy biến áp như trình bày trên hình 2-26a. Mô hình mạch tương đương của máy biến áp thực như trên hình 2-26a rất có ích khi phân tích các ảnh hưởng của điện trở và điện kháng của các dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Như vậy, mạch điện thay thế MBA thực giống mạch điện thay thế MBA lý tưởng (hình 2-7) khi nối thêm vào tổng trở của dây quấn sơ cấp, dây quấn thứ cấp và tổng trở nhánh từ hóa gọi chung là tổng trở ngoài. Điều đó rất thuận lợi cho việc qui đổi các đại lượng của MBA về dây quấn sơ cấp hoặc dây quấn thứ cấp, trong trường hợp đó MBA lý tưởng có thể dịch về phía bên phải hoặc bên trái của mạch điện thay thế như trình bày trên hình 2-26b và c. Trong đó, R’2 và X’2 là R1 Zt jX2 R2 jX1 jXM M Rfe MBA lý tưởng + _ + _ (a) jX’2 R’2 jX1 Zt R1 jXM M Rfe + _ + _ (b) + _ + _ MBA lý tưởng Zt jX2 R2 jX1/a2 R1/a2 a a jXM/a2 M a Rfe/a2 + _ + _ + _ + _ MBA lý tưởng (c) Hình 2-26 Mạch điện thay thế MBA Z’t = a2Zt jX’2 R’2 jX1 R1 jXM M Rfe + _ + _ (d) + _ điện trở và điện kháng tản của cuộn thứ cấp quy đổi về cuộn dây sơ cấp, còn R’1 và X’1 là điện trở và điện kháng tản của cuộn sơ cấp quy đổi về cuộn dây thứ cấp. Trên hình 2-26b, tổng trở tải có thể qui đổi về sơ cấp và bỏ qua MBA lý tưởng, mạch điện thay thế trình bày trên hình 2-26d. Khi mà tất cả các đại lượng qui đổi về một dây quấn sơ hoặc thứ cấp, MBA lý tưởng có thể loại bỏ khỏi sơ đồ và còn trong tưởng tượng. Mạch điện thay thế trên hình 2-26c, nhánh từ hóa có điện trở và điện kháng cũng được qui đổi về thứ cấp. Thường trong tính toán, ta sử dụng mạch điện thay thế được trình bày trên hình 2-26, gọi là mạch điện thay thế hình T của MBA. Sau đây là một vài sự biến đổi để đơn giản hóa của mạch điện thay thế MBA được sử dụng trong thực tế mà vẫn đáp ứng được bản chất vấn đề và độ chính xác mong muốn. Qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp Với mục đích đơn giản hóa việc tính toán các bài toán kỹ thuật, máy biến áp thực được thay thế bằng tổng trở nối với nguồn điện áp và phụ tải. Tổng trở vào của máy biến áp lý tưởng theo (2-36) là: (2-61) Áp dụng định luật Ohm cho mạch thứ cấp trên hình 2-26a, ta có: (2-62) Do đó: (2-63) Thay (2-62) vào (2-60) ta có: Z’v = a2(R2 + jX2 +Zt) = a2R2 + ja2X2 + a2Zt (2-64) Z’v = R’2 + jX’2 + Z’t (2-65) Trong đó: R’2 = a2R2 - điện trở cuộn thứ cấp quy đổi về cuộn dây sơ cấp X’2 =a2X2 - điện kháng tản của cuộn thứ cấp quy đổi về cuộn dây sơ cấp Z1t = Z’t = a2Zt - tổng trở tải thứ cấp quy đổi về sơ cấp Như vậy tổng trở vào của MBA thực là tổng trở phía thứ cấp và tải nối với nó nhân với a2. Tổng trở vào này được gọi là tổng trở quy đổi từ phía thứ cấp sang phía sơ cấp. Sau khi qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp, ta có mạch điện thay thế của MBA thực được trình bày trên hình 2-26b. Trong đó, điện áp trên tải qui đổi về dây quấn sơ cấp là: (2-66) Qui đổi dây quấn sơ cấp về dây quấn thứ cấp Do yêu cầu trong tính toán, ta cũng có thể qui đổi ngược lại từ dây quấn sơ cấp về dây quấn thứ cấp mà vẫn đảm bảo quá trình năng lượng, mạch điện thay thế của MBA được trình bày trên hình 2-26c. Ta có tổng trở dây quấn sơ cấp quy đổi về thứ cấp là: Z’1 = (R1 + jX1)/a2 = R1/a2 + jX1/a2 (2-67) Z’1 = R’1 + jX’1 (2-68) Trong đó: R’1 = R1/a2 - điện trở cuộn sơ cấp quy đổi về cuộn dây thứ cấp. X’1 =X1/a2 - điện kháng tản của cuộn sơ cấp quy đổi về cuộn dây thứ cấp. Z’1 = R’1 + jX’1 - tổng trở dây quấn sơ cấp quy đổi về thứ cấp. Tổng trở nhánh dòng điện kích thích qui đổi về thứ cấp chia cho a2 như tổng trở dây quấn sơ cấp, còn dòng điện nhân với a. Điện áp và dòng điện phía sơ cấp qui đổi về dây quấn thứ cấp tương ứng là: ; ; (2-69) VÍ DỤ 2-4 Máy 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 = 2,4880W; R2 = 0,0060W; Rfe = 44202W X1 = 4,8384W; X2 = 0,0121W; XM = 7798,6W Máy biến áp đang vận hành 50% tải định mức khi điện áp định mức và hệ số công suất của tải là 0,96 (tải R-L). Xác định : (theo mạch điện thay thế 2-26d) a. Tổng trở tải thứ cấp qui đổi về phía sơ cấp b. Dòng điện không tải và dòng điện sơ cấp. c. Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp Bài giải a. Tổng trở tải thứ cấp qui đổi về phía sơ cấp Tỉ số biến áp : Dòng điện thứ cấp MBA: Gọi: j là góc lệch pha của điện áp và dòng điện thứ cấp MBA. Yu là góc pha của điện áp. Ở đây giả thiết Yu = 0, như vậy: Yi là góc pha của dòng điện Ta có : (tải R-L) Từ đó, ta suy ra số phức dòng điện thứ cấp : Tổng trở tải và tổng trở tải qui đổi về sơ cấp: b. Dòng điện không tải và dòng điện sơ cấp Dòng điện tải phía sơ cấp hay dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp: Điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp: Tổng trở dây quấn thứ cấp qui đổi về sơ cấp: Sđđ sơ cấp : Dòng điện không tải : Dòng điện sơ cấp : c. Điện áp phía sơ cấp Mạch điện thay thế (tương đương) đơn giản của MBA Hình 2-27 Mạch điện thay thế MBA khi nhánh từ hóa nối trực tiếp nguồn Z’t = a2Zt a2jX2 a2R2 jX1 R1 jXM M Rfe + _ + _ Zn1 Tổng trở ngắn mạch (tương đương): Trên hình 2-27, tổng trở của mạch từ hóa được chuyển về bên trái máy biến áp lý tưởng (hình 2-26a), tức là nối trực tiếp nguồn cung cấp. Khi máy biến áp làm việc ở tải định mức hay gần định mức, thành phần dòng điện tải của cuộn dây sơ cấp lớn hơn thành phần dòng điện kích thích nhiều (). Do vậy việc đưa nhánh từ hóa về nối trực tiếp với nguồn không ảnh hưởng đến độ chính xác tính toán đặc tính làm việc của máy biến áp. Zt jX2 R2 jX1/a2 R1/a2 + jXM M Rfe _ + _ (b) Zt Hình 2-28 Qui đổi MBA Z1t = a2Zt jX1n R1n + _ + _ (a) Zn2 Từ hình 2-27, nếu bỏ qua nhánh dòng điện không tải, ta có tổng trở sơ cấp và thứ cấp qui đổi mắc nối tiếp nhau. Vậy tổng trở ngắn mạch của máy biến áp trên hình 2-28a với các thông số quy đổi về phía sơ cấp là: (2-70) Trong đó: - điện trở ngắn mạch qui đổi về sơ cấp. - điện kháng ngắn mạch qui đổi về sơ cấp. Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp trên hình 2-28b với các thông số quy đổi về phía thứ cấp là: (2-71) VÍ DỤ 2-5 Máy 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 = 2,4880W; R2 = 0,0060W; Rfe = 44202W X1 = 4,8384W; X2 = 0,0121W; XM = 7798,6W Máy biến áp đang vận hành 50% tải định mức khi điện áp định mức và hệ số công suất của tải là 0,96 (tải R-L). Xác định : (tính theo mạch điện thay thế 2-27) a. Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp. b. Dòng điện không tải và dòng điện sơ cấp. Bài giải a. Điện áp phía sơ cấp Từ ví dụ 2-4, ta có kết quả: a = 20; ; Tổng trở ngắn mạch : Từ mạch điện thay thế hình 2-16a, ta có điện áp phía sơ cấp : b. Dòng điện không tải và dòng điện sơ cấp Dòng điện không tải : Dòng điện sơ cấp : Ta thấy dòng điện I1, Io và U1 trong hai ví dụ 2-4 và 2-5 ứng với hai mạch điện thay thế hình 2-26b và 2-27 không sai khác nhau mấy. Phía cao áp và phía hạ áp: Các máy biến áp điện lực thường làm nhiệm vụ tăng điện áp hay hạ điện áp. Do vậy trong nhiều trường hợp ta sẽ dùng dây quấn CA và dây quấn HA thay cho dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp. Trên hình 2-28a là mạch điện tương đương quy đổi về phía CA và trên hình 2-28b là mạch điện tương đương quy đổi về phía HA của một máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp. (b) jXnHA RnHA ZtHA Hình 2-29 ZtCA = a2ZtHA jXnCA RnCA ZtHA + jXM M Rfe _ (a) + _ Nhánh kích thích, được vẽ bằng đường đứt nét, có thể bỏ qua khi tính toán chế độ làm việc định mức hay gần định mức. Với các tải này, thành phần tải của dòng điện CA lớn hơn nhiều thành phần dòng điện kích thích nên có thể bỏ qua dòng điện kích thích. Tuy nhiên khi tải nhỏ hơn 25% của tải định mức ta phải tính đến dòng điện kích thích này. Ta có: (2-72) Chú ý là phía hạ áp có điện áp định mức nhỏ và dòng điện định mức lớn nên cuộn dây hạ áp có ít vòng dây và tiết diện dây dẫn lớn. Do vậy, tổng trở tương đương của máy biến áp quy đổi về phía hạ áp luôn luôn nhỏ hơn tổng trở tương đương quy đổi của phía cao áp: (2-73) ZtHA = ZtCA/a2 (a) jXnHA RnHA ZtHA Hình 2-30 jXnCA RnCA ZtCA (b) jXM M Rfe Mô hình mạch 2-29a và 2-30a được dùng để xác định tổng trở vào của máy biến áp có tải. Mô hình mạch trên hình 2-29b và 2-30b được dùng để xác định điện áp không tải và độ thay đổi điện áp của máy biến áp. VÍ DỤ 2-6 Một máy biến áp một pha có dung lượng 75 kVA, 4800/240 V, tần số 50 Hz với các thông số: RHA = 0,006 W RCA = 2,488 W RfeCA = 44202 W XHA = 0,0121 W XCA = 4,8384 W XMCA = 7798,6 W Máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp cung cấp một nửa tải định mức có tính cảm với cosj = 0,9 (chậm sau) ở điện áp định mức. Tính tổng trở tương đương của máy biến áp quy đổi về phía cao áp Tổng trở vào của máy biến áp Điện áp vào thực phía cao áp Tổng trở vào không tải Dòng điện kích thích. Bài giải a. Dòng điện phía hạ áp của máy biến áp: A Do tải có tính cảm nên khi chọn góc pha ban đầu của điện áp bằng 0 thì j = -16,26o. Vậy dòng điện phía hạ áp là: A Tổng trở tải phía hạ áp là: W Tỉ số biến đổi điện áp: Quy đổi theo hình 2-28a: W b. Khi bỏ qua nhánh từ hóa, theo hình 2-29a ta có: W W W c. Điện áp vào phía cao áp: A V d. Khi không tải nghĩa là Zt = ¥ nên theo hình 2-29a tổng trở vào sẽ là tổng trở tương đương của nhánh kích thích: W e. Dòng điện kích thích: A VÍ DỤ 2-7 Điện trở và điện kháng tương đương phía cao áp của một máy biến áp 37,5 kVA, 2400/600 V, f = 50Hz là 2,8W và 6W. Máy biến áp có tải 10Ð200W được nối với phía hạ áp. Tính tổng trở vào của máy biến áp Tính dòng điện sơ cấp nếu máy biến áp nối với nguồn có điện áp 2400V Tính điện áp trên tải Bài giải a. Tỉ số biến đổi điện áp là: Vậy: W W b. Dòng điện đi vào cuộn cao áp: W c. Theo hình 2-30a điện áp quy đổi trên tải: V Điện áp rơi trên tải thực là điện áp thứ cấp của máy biến áp lý tưởng trên hình 2-24a. Do vậy: V XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP Các thông số của máy biến áp có thể xác định từ hai thí nghiệm cơ bản: thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch Thí nghiệm không tải Mục đích của thí nghiệm không tải là xác định điện trở đặc trưng tổn hao sắt Rfe và điện kháng từ hóa XM; dòng điện không tải % và hệ số công suất không tải. Trên hình 2-31a, trình bày mạch điện thực; hình 2-31b, sơ đồ thí nghiệm không tải; hình 2-31c, mạch điện thay thế gần đúng; hình 2-31d, đồ thị véctơ MBA không tải. Để an toàn trong thí nghiệm và đo lường, thí nghiệm không tải được thực hiện phía hạ áp. Thí nghiệm không tải được thực hiện với điện áp và tần số định mức. Do không có tải phía cao áp nên sẽ không có tổn hao đồng trong dây quấn cao áp và tổn hao đồng trong dây quấn hạ áp có thể bỏ qua. Như vậy tổn hao không tải chính là tổn hao sắt trong lõi thép MBA. Mạch tương đương khi thí nghiệm không tải như hình 2-31c. Gọi Io, Uo và Po là dòng điện không tải, điện áp không tải và công suất không tải đo bởi các đồng hồ Ampermeter, Voltmeter và Wattmeter ta có: ; ; ; (2-74) Từ đồ thị véc tơ hình 2-31d ta thấy khi máy biến áp làm việc không tải, hệ số công suất của máy rất bé. Vì vậy không nên để máy biến áp làm việc không tải trong lưới điện vì nó sẽ làm xấu hệ số công suất của lưới. Hình 2-31. Thí nghiệm không tải của MBA. a. Mạch điện thực tế; b. Sơ đồ nối dây thí nghiệm không tải máy biến áp; c. Mạch điện t