Bài giảng Vận hành máy biến áp

Chương 3 VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP Trong điều kiện làm việc bình thường của lưới điện, ta có thể phân phối tải đều cho cả ba pha, lúc đó MBA làm việc với điện áp đối xứng và dòng điện ở cả ba pha bằng nhau. Ta xét sự cân bằng năng lượng trong MBA, các đặc tính khi MBA làm việc riêng lẻ và khi làm việc song song vói các điều kiện điện áp sơ cấp và tần số không đổi. Ở dây, trường hợp tải đối xứng nên xét riêng từng pha. GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Khi truyền năng lượng từ phía sơ cấp sang thứ cấp, trong máy biến áp có tổn hao năng lượng. Tổn hao này đốt nóng máy. Ta sẽ xét sự cân bằng năng lượng trong máy biến áp dựa trên sơ đồ thay thế (hình 3-1). Hình 3-1 Mạch điện tương đương của MBA (qui đổi dây quấn thứ cấp về sơ cấp) Z’2 = a2Zt jX’2 R’2 jX1 R1 jXM Rfe + _ + _ 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 = U1I1cosj1 (3-1) Trong đó: j1 - góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện Một phần công suất này bù vào tổn hao trên điện trở của dây quấn sơ cấp: và trên lõi thép do từ trễ và dòng điện xoáy: Phần còn lại là công suất điện từ chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp nhờ từ trường trong lõi thép của máy biến áp lý tưởng: (3-2) Trong đó: y2 - góc lệch pha giữa sđđ và dòng điện Công suất mà máy biến áp đưa ra phụ tải P2 nhỏ hơn công suất điện từ một lượng chính bằng tổn hao trên điện trở của dây quấn thứ cấp : P2 = Pđt – pCu2 = U2I2cosj2 (3-3) Trong đó: j2 - góc lệch pha giữa và dòng điện Giản đồ năng lượng của máy biến áp như trình bày trên hình 3-2 P1 ± jQ1 P2 ± jQ2 Pât ± jQât pcu1 ± jq1 pFe ± jqm pcu2 ± jq2 Hçnh 3-2 Giaín âäö nàng læåüng MBA Hiệu suất MBA là tỉ số của công suất tác dụng ra và công suất vào: Trong đó là tổng tổn hao trong MBA. Ngoài công suất tác dụng, máy biến áp còn nhận công suất phản kháng từ lưới điện Q1 = U1I1sinj1 (3-4) Một phần công suất này dùng tạo ra từ từ trường tản trên cuộn dây sơ cấp: và từ trường hỗ cảm trong lõi thép: (3-5) Phần còn lại được chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp : Qđt = Q1 – q1 – Qm = E2I2sinY2 (3-6) Công suất phản kháng đưa đến phụ tải là: Q2 = Qđt – q2 = U2I2sinj2 (3-7) Trong đó: - công suất phản kháng để tạo từ trường tản của cuộn thứ cấp. Khi tải có tính cảm j2 > 0 nên Q2 > 0 và công suất phản kháng được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp . Khi tải có tính dung j2 < 0 nên Q2 < 0 và công suất phản kháng được truyền từ thứ cấp sang sơ cấp. VÍ DỤ 3-1 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) Tổng tổn hao trong MBA. Hiệu suất của máy biến áp. Công suất phản kháng MBA cấp cho tải. Bài giải a. Tổng tổn hao trong MBA Từ ví dụ 2-4, ta có kết quả: ; Các tổn hao trong máy biến áp : Tổng tổn hao trong máy biến áp : b. Hiệu suất của máy biến áp Công suất đầu ra của máy biến áp : Hiệu suất MBA là tỉ số của công suất ra và công suất vào: c. Công suất phản kháng máy biến áp cấp cho tải ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP THỨ CẤP CỦA MÁY BIẾN ÁP Độ thay đổi điện áp Điện áp không đổi là yêu cầu đối với các loại tải (dân dụng, kinh doanh và công nghiệp). Điện áp ra của MBA phải trong giới hạn cho phép khi tải và hệ số công suất thay đổi. Yêu cầu này đặc biệt quan trọng đối với MBA phân phối khi cung cấp điện trực tiếp cho hộ tiêu thụ. Do ảnh hưởng của từ thông tản và điện trở của dây quấn, trong máy biến áp có điện áp rơi và điện áp ra thay đổi khi tải thay đổi. Hiệu số điện áp ra khi không tải và điện áp ra khi tải định mức, chia cho điện áp ra khi tải định mức, gọi là độ thay đổi điện áp thứ cấp của máy biến áp. Như vậy: (3-5) Trong đó: U20 - điện áp thứ cấp khi không tải. U2đm - điện áp thứ cấp khi tải định mức. Điện áp không tải U20, khi máy biến áp làm nhiệm vụ giảm điện áp, bằng sđđ phía hạ áp (U20 = EHA). Điện áp trên tải phía hạ áp được tính như sau: (3-6) Trong đó, – dòng điện tải phía hạ áp ZnHA – tổng trở ngắn mạch qui đổi về phía hạ áp – điện áp trên tải phía hạ áp – sđđ cảm ứng trong dây quấn hạ áp (=U20) VÍ DỤ 3-2 Các thông số tương đương phía hạ áp máy biến áp một pha 250kVA, 4160/480V, 50Hz là RnHA = 0,0092W, XnHA = 0,0433W. Máy biến áp làm nhiệm vụ hạ điện áp và cung cấp dòng điện tải định mức ở điện áp thứ cấp định mức và cosj=0,84, chậm sau. Tính (a) điện áp không tải; (b) điện áp đưa vào cuộn cao áp; (c) dòng điện cao áp; (d) tổng trở vào; (e) độ thay đổi điện áp; (f) độ thay đổi điện áp nếu cosj = 0,84 vượt trước; (g) vẽ đồ thị véc tơ của mạch thứ cấp khi cosj = 0,84 chậm sau. Bài giải Dòng điện hạ áp: A j = arccos0,84 = 32,860 Với tải chậm sau (có tính cảm), ta có: V A Theo hình 2-29b ta có: = V Tỉ số biến đổi điện áp: Từ hình 2-29b ta có: V A W Độ thay đổi điện áp: hay 3,34% Với cosj = 0,84 vượt trước, ta có: V A V Hình 3-3 Xác định DU2 của MBA j2 d 0 A B E K hay -1,61% Như vậy khi tải có tính dung (vượt trước), điện áp ra tăng khi dòng điện phụ tải tăng. Sự tăng điện áp này là do sự cộng hưởng giữa điện kháng tản của máy biến áp và điện dung của tải. Điện áp rơi trên điện trở và điện kháng tản của máy biến áp là: V V Đồ thị véctơ các thành phần điện áp khi tải có tính cảm vẽ trên hình 3-3. Tổng trở trong hệ đơn vị tương đối Các thông số của máy biến áp, cho bởi nhà sản xuất, ghi trên biển máy thường ở trong hệ đơn vị tương đối. Các thông số đó được định nghĩa là: (3-7a) (3-7b) (3-7c) Điện áp định mức Uđm và dòng điện định mức Iđm còn gọi là điện áp cơ sở và dòng điện cơ sở. Tổng trở tương đối thường được biểu diễn theo tổng trở cơ sở: (3-8) Ta cũng có thể biểu diễn tổng trở cơ sở ZCS theo dung lượng của máy biến áp: (3-9) Như vậy ta có thể viết lại (3-7) (3-10a) (3-10b) (3-10c) Chú ý là Iđm, Uđm, Rn, Xn và Zn phải lấy cùng một phía, cao áp hay hạ áp. Tổng trở tương đương (hay tổng trở phần trăm) có cùng giá trị khi tính từ phía cao áp hay hạ áp. Đây là ưu điểm lớn khi tính toán hệ thống lớn có nhiều máy biến áp, mỗi máy có cấp điện áp khác nhau. Hệ thống đơn vị tương đối được dùng nhiều khi giải các bài toán về mạng điện có nhiều cấp điện áp khác nhau và trong giải tích mạng điện. Tổng trở tương đối, tính theo các thành phần của nó là: (3-11) (3-12) (3-13) VÍ DỤ 3-3 Một máy biến áp 75kVA, 2400/240V, 50Hz có điện trở phần trăm là 0,9 và điện kháng phần trăm là 1,3. Tính (a) tổng trở phần trăm; (b) dòng điện định mức phía cao áp; (c) điện trở và điện kháng tương đương quy đổi về phía cao áp; (d) dòng điện sự cố khi thứ cấp máy biến áp bị ngắn mạch qua điện trở 0,016W ở điện áp sơ cấp 2300V. Bài giải Tổng trở phần trăm của máy biến áp: A W W ZtCA = a2ZtHA Hình 3-4 jXnCA RnCA Mạch tương đương như hình 3-4 Tổng trở vào khi ngắn mạch: = 0691 + j0,998 + 102. 0,016 = 2,499Ð23,540 W Dòng điện ngắn mạch: A Tính độ thay đổi điện áp theo các thông số tương đối Độ thay đổi điện áp của máy biến áp có thể tính từ hệ số công suất của tải và các thông số trong hệ đơn vị tương đối. Theo hình 3-5a ta có: (3-14) Trên hình 3-5b là đồ thị véctơ khi tải có tính cảm và 3-5c là đồ thị véc tơ khi tải có tính dung. Độ lớn của điện áp không tải là: (3-15) Như vậy độ thay đổi điện áp sẽ là: (3-16) (3-17) Thay thế các điện trở và điện kháng tương đối ở (3-10) vào (3-17), ta có: (3-18) Chú ý: j2 là góc lệch pha của điện áp và dòng điện tải, góc này có thể là âm hoặc dương tùy tính chất của tải: (hệ số công suất) : tải có tính cảm (hệ số công suất) : tải có tính dung Hình 3-5 Mạch điện thay thế (a) và đồ thị véctơ khi tải có tính cảm (b), tính dung (c) (b) j (c) j (a) jXnHA RnHA VÍ DỤ 3-4 Một máy biến áp phân phối 50kVA, 7200/600V cung cấp dòng điện định mức cho tải có hệ số công suất cosj = 0,75 chậm sau. Điện trở ngắn mạch phần trăm là 1,3 và điện kháng ngắn mạch phần trăm là 3,8. Tính: độ thay đổi điện áp điện áp thứ cấp khi không tải điện áp vào sơ cấp để có điện áp thứ cấp bằng định mức khi tải định mức và cosj = 0,75 chậm sau. Bài giải Ta có: j = arccos(0,75) = 41,41o, Þ sin41,41o = 0,661 DU2* = 1,035 – 1 = 0,035 Þ DU2% = 3,5% Điện áp không tải: = 0,035 Tỉ số điện áp nhận được từ các điện áp định mức xấp xỉ tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp lý tưởng trên hình 3-5a. Như vậy: Khi không tải U20 = EHA, nên: ECA = EHA. a = 621 . 12 = 7452 V VÍ DỤ 3-5 Giả sử máy biến áp ở ví dụ 3-4 làm việc ở tải định mức và điện áp 600V nhưng hệ số công suất là 0,75 vượt trước. Tính (a) độ thay đổi điện áp của máy biến áp; (b) điện áp thứ cấp khi không tải; (c) điện áp vào phía sơ cấp. Bài giải Ta có: j = -arccos(0,75) = -41,41o; sin41,41o = -0,661 DU2* = 0,9853 – 1 = -0,0147 Þ DU2% = -1,47% Điện áp không tải: = -0,0147 Tỉ số điện áp nhận được từ các điện áp định mức xấp xỉ tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp lý tưởng trên hình 3-5a. Như vậy: Khi không tải U20 = EHA, nên: ECA = EHA. a = 591,2 . 12 = 7094 V Phương trình (3-18) áp dụng cho tải định mức. Nếu phụ tải khác định mức ta có: (3-18) Trong đó: - dung lượng trong hệ đơn vị tương đối S - dung lượng của tải Sđm - dung lượng định mức của máy biến áp - dòng điện trong hệ đơn vị tương đối (k gọi là hệ số tải) I - dòng điện tải của MBA Iđm - dòng điện định mức của máy biến áp VÍ DỤ 3-6 Một máy biến áp 25kVA, 7620/480V cung cấp cho tải 10kVA có cosj2 = 0,65 chậm sau. Điện áp rơi phần trăm trên điện trở ngắn mạch là 1,2 và trên điện kháng ngắn mạch là 1,4. Tính độ thay đổi điện áp của máy biến áp. Bài giải Hệ số tải: j2 = arccos0,65 = 49,49o Þ sin49,49o = 0,76 Thành phần tác dụng điện áp ngăn mạch phần trăm: Tương tự, thành phần phản kháng điện áp ngăn mạch phần trăm: = 0,0185 Þ DU2% = 1,85% Tính độ thay đổi điện áp theo điện áp ngắn mạch Nhân tử và mẫu số công thức (3-5) cho tỉ số vòng a, ta có: (3-5) Đồ thị vectơ của MBA ứng với mạch điện thay thế đơn giản vẽ trên hình 3-6. Trên thực tế góc lệch pha d giữavà rất nhỏ, để tính DU2 từ A và C hạ đường thẳng vuông góc xuống 0B, cắt 0B kéo dài tại E, có thể coi gần đúng: U10 = OA » OE U10 – U’2 » U10 – U1đm » BP = BK + KE (3.32) Tính: BK = I1 Rn1 cosj2 = I1đmRn1 cosj2 = kUnRcosj2 (3.33a) KE = I1Xn1 sinj2 = I1đmXn1 sinj2 = kUnXsinj2 (3.33b) Lấy (3.33a) và (3.33b) thay vào (3.32), sau đó thay vào (3.5), ta có: DU2% = k(unR% cosj2 + unX% sinj2) (3.34) DU2% = k.un% (cosjn. cosj2 + sinjn.sinj2) (3.34) DU2% = k.un% cos(jn-j2) (3.34) Hình 3-6 Xác định DU2 của MBA j2 d 0 A B E K (jn- j2) trong đó, các thành phần điện áp ngắn mạch, ứng với dòng điện định mức: ; (3.35) . (3.36) Từ công thức (3.34) cho thấy độ biến thiên điện áp thứ cấp DU2 phụ thuộc vào hệ số tải k và hệ số công suất cosj2. Quĩ tích các điểm A (U1) là đường cong (nét đứt trên hình 3-6) có bán kính ZnI1. VÍ DỤ 3-7 Một máy biến áp 25kVA, 7620/480V cung cấp cho tải 10kVA có cosj2 = 0,65 (chậm sau) khi điện áp thứ cấp định mức và điện áp rơi phần trăm trên điện trở ngắn mạch là 1,2 và trên điện kháng ngắn mạch là 1,4, ứng với dòng điện cung cấp cho tải. Tính độ thay đổi điện áp của máy biến áp và điện áp thứ cấp khi không tải. Bài giải Hệ số tải: j2 = arccos0,65 = 49,49o Các thành phần điện áp ngắn mạch: ; . Độ thay đổi điện áp thứ cấp : DU2% = k.(% cosj2 + % sinj2) DU2% = (1,2.cos49,49 + 1,4.sin49,49) = 1,844% Điện áp thứ cấp : V VÍ DỤ 3-8 Một máy biến áp 25kVA, 7620/480V cung cấp cho tải 10kVA có cosj2 = 0,65 (vượt trước) khi điện áp thứ cấp định mức và điện áp ngắn mạch của máy là un% = 4,61 và unR% = 3; unX% = 3,5. Tính độ thay đổi điện áp của máy biến áp và điện áp thứ cấp khi không tải. Bài giải Hệ số tải: j2 = arccos0,65 = -49,49o (tải có tính dung) và jn = arctg(3,5/3) = 49,40 Độ thay đổi điện áp: DU2% = k.un% cos(jn-j2) DU2% = 0,4 x 4,61 x cos(49,40 + 49,490) = -0,285% Điện áp thứ cấp khi không tải: V Qua ví dụ trên cho thấy, khi tải có tính dung, điện áp trên tải tăng khi tăng tải. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP Trong thực tế, để giữ cho điện áp không đổi khi tải thay đổi ta phải điều chỉnh tỉ số biến đổi điện áp a. Hình 3-6 Vị trí bộ điều áp dưới tải trong thùng MBA Người ta thường đặt các đầu phân nhánh ứng với số vòng dây khác nhau ở cuộn cao áp CA vì cuộn này có dòng điện nhỏ nên thiết bị đổi nối đơn giản. Các đầu phân áp này được tính với điện áp ± 5%Udm hoặc ± 2,5%Udm và ±5%Udm. Cách bố trí bộ điều chỉnh điện áp như hình 3-6 Thay đổi số vòng dây khi máy ngừng làm việc Phương pháp này được dùng cho các máy biến áp hạ áp khi điện áp thứ cấp thay đổi hoặc khi điều chỉnh điện áp theo đồ thị phụ tải hàng năm. Đối với máy biến áp công suất nhỏ: một pha có 3 đầu phân nhánh : ± 5%Uđm. Đối với máy biến áp công suất lớn: một pha có 5 đầu phân nhánh: ± 2´2,5%Uđm Việc thực hiện đổi nối khi máy ngừng làm việc nên thiết bị đổi nối đơn giản, rẻ tiền, đặt trong thùng dầu và tay quay đặt trên nắp thùng. Các đầu phân áp đưa ra cuối cuộn dây nên việc cách điện chúng dễ dàng hơn (hình 3-7a). Các đầu phân áp đưa ra giữa cuộn dây thì lực điện từ đối xứng và từ trường tản phân bố sẽ đều (hình 3-7b). Hçnh 3-7 Caïc kiãøu âiãöu chènh âiãûn aïp cuía MBA (a) (b) Thay đổi số vòng dây khi máy đang làm việc (điều áp dưới tải) Trong hệ thống điện lực công suất lớn, nhiều khi cần phải điều chỉnh điện áp khi máy biến áp đang làm việc để phân phối lại công suất tác dụng và phản kháng giữa các phân đoạn của hệ thống. Các máy biến áp này có tên gọi là máy biến áp điều chỉnh dưới tải. Điện áp thường được điều chỉnh từng 1% hay 1,25% trong phạm vi ± 10%Udm. Việc đổi nối các đầu phân áp trong máy biến áp điều chỉnh dưới tải phức tạp hơn và phải có cuộn kháng K (hình 3-8) để hạn chế dòng điện ngắn mạch của bộ phận dây quấn bị nối ngắn mạch khi thao tác đổi nối. Hình 3-8 cũng trình bày quá trình thao tác đổi nối từ đầu nhánh X1 sang đầu nhánh X2, trong đó T1, T2 là các tiếp xúc trượt; C, C2 là công-tắc-tơ. Ở vị trí (a và c) dòng qua cuộn kháng K theo hai chiều ngược nhau nên từ thông trong lõi thép gần bằng không, điện kháng X của cuộn kháng rất bé. Trong vị trí trung gian (b) dòng ngắn mạch chạy qua K cùng chiều nên có từ thông f và X lớn, làm giảm dòng ngắn mạch In. K K K X1 X1 X2 X1 X2 X2 C2 C2 C2 C1 C1 C1 T1 T1 T1 T2 T2 T2 (b) (a) (c) Hình 3-8 Thiết bị đổi nối và quá trình điều chỉnh điện áp của MBA điều chỉnh dưới tải Công-tắc-tơ C1, C2 đặt riêng trong thùng dầu phụ gắn vào vách thùng dầu, vì quá trình đóng cắt công-tắc-tơ làm bẩn đầu. Trên hình 3-9 trình bày sơ đồ nguyên lý của bộ điều áp dưới tải dùng điện trở R. Điện trở R làm chức năng hạn chế dòng điện ngắn mạch. Hình 3-9 Nguyên lý điều áp dưới tải dùng điện trở R HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP Hiệu suất của máy biến áp được xác định bằng tỉ số của công suất tác dụng ra và công suất vào: (3-20) Trong đó: (3-21) (3-22) (3-22) Do: nên: (3-23) (3-24) Nói chung Pt > Px. Như ta thấy trong (3-23), tổn hao do dòng điện xoáy tỉ lệ với bình phương của điện áp đặt vào máy biến áp. Tổn hao do từ trễ phụ thuộc cả vào tần số và điện áp đặt vào máy biến áp. Như vậy, nếu tần số và điện áp đặt vào không thay đổi, tổng hao trong lõi thép sẽ không thay đổi. Sự thay đổi nhỏ của từ thông tản khi tải thay đổi ảnh hưởng rất ít đến tổn hao trong lõi thép. Tổn hao trên các điện trở của cuộn cao và hạ áp có thể biểu diễn nhờ điện trở tương đương quy đổi về phía cao áp hay phía hạ áp. (3-25) Thay (3-25) vào (3-20), ta có hiệu suất MBA: (3-26) với I và R là các giá trị của phía cao áp hay phía hạ áp. Hiệu suất của máy biến áp h = (96 ¸ 99)%. Máy biến áp càng lớn, hiệu suất càng cao. Khi không tải, P2 = 0 nên hiệu suất h = 0. VÍ DỤ 3-8 Một máy biến áp 50kVA, 450/230V, 50Hz có điện trở phần trăm là 1,25 và điện kháng phần trăm là 2,24. Hiệu suất của máy bằng 0,965 ở điện áp định mức, tần số định mức, dung lượng định mức và cosj = 0,86 chậm sau. Tính (a) tổn hao công suất trong lõi thép; (b) tổn hao trong lõi thép nếu ba làm việc với dòng điện định mức, cosj = 0,86 chậm sau, điện áp 375V, tần số 45Hz với giả thiết tổn hao từ trễ bằng 0,71 tổng tổn hao trong lõi thép; (c) hiệu suất của máy trong điều kiện trên; (d) hiệu suất khi không tải. Bài giải Dòng điện phía cao áp: A Điện trở tương đương phía cao áp: W Công suất đưa ra: W Công suất đưa vào: W Tổn hao trong lõi thép: W Tổn hao do từ trễ và dòng điện xoáy: Pt,50 = 0,71 ´ 934,9 = 663,78 W Px,50 = 934,9 – 663,78 = 271,12 W Từ (3-23) ta có: W Từ (3-24) ta có: W Tổn hao trong lõi thép ở tần số 45Hz: Pfe,45 = 528,19 + 188,28 = 716,47 W Công suất đưa ra trong điều kiện này là: P2 = 375 ´ 111,11 ´ 0,86 = 35832,98 W W Hiệu suất là: Þ h = 96,30% Tính hiệu suất theo thông số thí nghiệm MBA Trong thí nghiệm không tải và ngắn mạch, ta có: pfe = P0 – tổn hao sắt chính là tổn hao không tải MBA. (3-27) Và Trong đó, - gọi là hệ số tải của MBA Thay các tính toán trên vào công thức (3-26), ta được: (3-28) Trong công thức (3-27), điện áp thứ cấp U2 thay đổi theo tải khoảng (2¸5)%, có thể bỏ qua khi tính hiệu suất. Như vậy đối với hệ số công suất đã cho, hiệu suất biến thiên theo dòng điện tải, do đó: (3-29) Để hiệu suất cực đại với cosj2 cho trước, mẫu số của (3-28) có giá trị nhỏ nhất, nghĩa là: (3-30) Như vậy tổn hao đồng (thay đổi) = tổn hao sắt (không đổi) Từ công thức (3-27) và (3-30), ta có hệ số tải để hiệu suất cực đại: (3-30) Hiệu suất cực đại ứng với hệ số tải cực đại: (3-31) Và Thay các tính toán trên vào công thức (3-28), ta được hiệu suất gần đúng: (3-32) VÍ DỤ 3-9 Một MBA giảm áp 3 pha có tổ nối dây Y/Yo, 160kVA, 22000/400V, 50Hz có dòng điện không tải io%= 1,7%; điện áp ngắn mạch un% = 4%; tổn hao không tải Po = 450W; tổn hao ngắn mạch Pn = 2150W. Tính : Dòng điện định mức, dòng không tải và hệ số công suất cosjo. Điện trở và điện kháng nhắn mạch qui đổi về phía cao áp của MBA. Hệ số tải để hiệu suất cực đại và hiệu suất ở hệ số tải này. Bài giải a. Dòng điện sơ cấp, thứ cấp định mức và hệ số công suất không tải : Dòng điện định mức : + Sơ cấp : + Thứ cấp : + Dòng điện không tải: + Hệ số công suất không tải : b. Điện trở và điện kháng ngắn mạch qui về phía cao áp của MBA: - Điện áp ngắn mạch : - Điện trở ngắn mạch : - Tổng trở ngắn mạch : - Điện kháng ngắn mạch : c. Xác định hệ số tải để hiệu suất cực đại - Hiệu suất MBA: Tính hiệu suất theo thông số MBA trong hệ đơn vị tương đối Việc tính toán nhanh hiệu suất có thể thực hiện được nếu các thông số máy biến áp cho trong hệ đơn vị tương đối. Ta có: (3-27) Chia tử số và mẫu số cho Sđm: (3-28) Do: (3-29) (3-30) (3-31) nên: (3-32) Khi tải bằng tải định mức , nên: (3-33) VÍ DỤ 3-10 Một máy biến áp 100kVA, 4800/240V, 50Hz làm việc ở điều kiện định mức với cosj = 0,8. Tổn hao trong lõi thép tính theo phần trăm là 0,45, điện trở tính theo phần trăm là 1,45, điện kháng tản tính theo phần trăm là 3,38. Tính hiệu suất ở tải định mức và ở 70% tải định mức. Bài giải Theo (3-33) ta có: Do vậy theo (3-32) ta có: Þ h = 97,9% MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG Khái niệm chung Trong các trạm lớn, các máy biến áp thường làm việc song song với nhau. Lý do nối máy biến áp làm việc song song là: - Cung cấp điện liên tục cho các phụ tải - Vận hành các máy biến áp một cách kinh tế nhất. - Máy quá lớn thì việc chế tạo và vận chuyển sẽ khó khăn. EA EB A1 A2 X1 X2 x1 x2 a1 a2 A B (a) (b) Hình 3-10. Các máy biến áp làm việc song song và mạch điện tương đương _ ZtdA ZtdB + _ + Khi các máy biến áp làm việc song song, dây quấn sơ cấp các máy biến áp nối chung vào một lưới điện và dây quấn thứ cấp cùng cung cấp cho một phụ tải. Để có thể làm việc song song, các máy biến áp phải thỏa mãn một số điều kiện nhất định, đó