Máy điện - Máy biến áp làm việc với tải - Quá trình quá độ

- PHẦN 1 – MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 3 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.
- MBA LÀM VIỆC VỚI TẢI ĐỐI XỨNG 1.1.
- Giản đồ năng lượng Cân bằng năng lượng và sự làm việc của mba trong điều kiện điện áp sơ cấp U1 = const, và tần số f = const.
- Cân bằng năng lượng trong máy dựa trên sơ đồ thay thế CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Công suất P1 là công suất tác dụng đưa vào dây quấn sơ cấp mba: P1  m1U1I1 cos1 Một phần công suất này bù vào.
- Tổn hao đồng trên điện trở của dây quấn: pCu1  m1r1I12 + Tổn hao sắt trong lõi thép: pFe  m1rm I02 Công suất còn lại Pđt (công suất điện từ) chuyển sang thứ cấp: Pđt  P1  (pCu1  pFe.
- m2E2I2 cos2 Công suất ở đầu ra P2 nhỏ hơn Pđt một lượng bằng tổn hao đồng trên điện trở của dây quấn thứ cấp : p  m r I 2  m r ' I' 2 Cu P2  Pđt  pCu 2  m2 U2I2 cos2 CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Tương tự, công suất phản kháng Q1 nhận vào dây quấn sơ cấp : Q1  m1U1I1 sin 1 Công suất này trừ đi công suất để tạo ra từ trường tản ở dây quấn sơ cấp q1= m1x1I12 và từ trường trong lõi thép qm = m1xmIo2, phần còn lại là công suất phản kháng chuyển sang dây quấn thứ cấp: Qđt  Q1  (q1  pm.
- m2E2I2 sin 2 Công suất phản kháng đưa đến phụ tải: Q2  Qđt  q 2  m2 U2I2 sin 2 Trong đó: q2= m2x2I22 để tạo ra từ trường tản ở dây quấn thứ cấp.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Tải có tính chất điện cảm (φ2 > 0) thì Q2 > 0, lúc đó Q1 > 0 và công suất phản kháng truyền từ dây quấn sơ cấp sang dây quấn thứ cấp.
- Tải có tính chất điện dung (φ2 < 0) thì Q2 < 0, nếu Q1 < 0, công suất phản kháng truyền từ dây quấn thứ sang dây quấn sơ hoặc Q1 > 0, toàn bộ công suất phản kháng từ phía thứ cấp và sơ cấp đều dùng để từ hoá MBA.
- Giản đồ năng lượng (sự cân bằng công suất tác dụng và phản kháng) CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.2.
- Độ thay đổi điện áp thứ cấp Hiệu số số học giữa trị số điện áp thứ cấp lúc không tải U20 (điều kiện U1 = U1đm) và lúc có tải U2.
- cosφ2 - hệ số công suất của mba: I I.
- 2  2 I 2đm I'2đm CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI.
- 1  U'*2  m  2 CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Tính n và m: m  CK  KB  (Unr* cos2  Unx* sin 2 ) n  AH  HP  (Unx* cos2  Unr* sin 2 ) Như vậy: n2 U.
- U nr* cos 2  U nx* sin 2 ) 2 1 2.
- U nx* cos 2  U nr* sin 2 ) 2 2 Số hạng sau rất nhỏ, có thể bỏ qua U.
- (Unr* cos2  Unx* sin 2 ) CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Tính ΔU* theo ΔU%, ta viết lại biểu thức trên: U.
- (u nr % cos2  u nx % sin 2 ) U.
- u n %(cosn cos2  sin n sin 2 ) CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.3.
- Phương pháp điều chỉnh điện áp thứ cấp Do ΔU = f(β,cosφ2) như vậy U2 phụ thuộc vào β và cosφ2, để giữ cho U2 = const khi tăng tải thì tỉ số biến áp k phải thay đổi, nghĩa là ta phải thay đổi số vòng dây N.
- Mỗi dây quấn có hai đầu ra, ở giữa hoặc cuối cuộn dây ta đưa ra một số đầu dây ứng với các vòng dây khác nhau để thay đổi điện áp.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.3.
- Phương pháp điều chỉnh điện áp thứ cấp a.
- Thay đổi số vòng dây khi máy ngừng làm việc 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 mba công suất nhỏ : một pha có 3 đầu phân nhánh.
- Đối với mba công suất lớn : một pha có 5 đầu phân nhánh: ±2 x 2.5%Uđm.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 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.
- Mba công suất nhỏ : một pha có 3 đầu phân nhánh.
- Mba công suất lớn : một pha có 5 đầu phân nhánh: ±2 x 2.5%Uđm.
- Các đầu phân áp đưa ra giữa cuộn dây thì lực điện từ đối xứng và từ trường tản phân bố sẽ đều CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM ViỆC VỚI TẢI CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI b.
- Thay đổi số vòng dây khi máy đang làm việc (điều áp dưới tải) Trong hệ thống điện 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.
- Điện áp thường được điều chỉnh từng 1% trong phạm vi ± 10%Uđm.
- Việc đổi nối các đầu phân áp trong MBA điều chỉnh dưới tải phức tạp hơn và phải có cuộn điện kháng để hạn chế dòng điện ngắn mạch của bộ phận dây quấn bị nối ngắn mạch khi thao tác đổi nối.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Quá trình thao tác đổi nối từ đầu nhánh X1 sang đầu nhánh X2, trong đó T1, T2 là các tiếp xúc trượt.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.4.
- Hiệu suất máy biến áp Hiệu suất của mba là tỉ số giữa công suất đầu ra P2 và công suất đầu vào P1: P2.
- 100 P1 Hiệu suất mba nhỏ hơn 100% vì quá trình truyền tải qua mba có tổn hao đồng và tổn hao sắt, ngoài ra còn kể đến tổn hao do dòng điện xoáy trên vách thùng dầu và bu lông lắp ghép.
- Như vậy biểu thức hiệu suất.
- p  pCu1  pCu 2  pFe CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Các tổn thất: pFe  P0 I'2 pCu1  pCu 2  r1i12  r2' i'22  rn I'22đm ( )2  Pn2 I'2đm I2 P2  U 2I2 cos2  U 2đmI2đm cos 2  Sđm cos2 I2đm Như vậy biểu thức hiệu suất: P0  2Pn.
- (1  )100 Sđm cos 2  P0.
- Pn 2 CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Các tổn hao rất nhỏ so với công suất truyền tải nên hiệu suất của mba rất cao.
- 0  2max Pn  P0 d P0 max  Pn Hiệu suất m.b.a đạt giá trị cực đại khi tổn hao không đổi bằng tổn hao biến đổi hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI 1.5.
- Máy biến áp làm việc song song Lý do nối mba làm việc song song.
- Thế nào là làm việc song song: Dây quấn sơ cấp các mba nối chung vào một lưới điện và dây quấn thứ cấp cùng cung cấp cho một phụ tải.
- Điều kiện để nối mba làm việc song song.
- Cùng tỉ số biến áp.
- Cùng điện áp ngắn mạch.
- CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI a.
- Điều kiện cùng tổ nối dây Cùng tổ nối dây điện áp thứ cấp sẽ trùng pha nhau.
- Khác tổ nối dây điện áp thứ cấp sẽ lệch pha nhau, và sự lệch pha nầy phụ thuộc vào tổ nối dây.
- Ví dụ: Hai mba: máy I nối Y/Δ-11 và máy II nối Y/Y-12 làm việc song song → điện áp thứ cấp hai máy sẽ lệc pha nhau một góc 30o, trong mạch nối liền dây quấn thứ cấp sẽ xuất hiện một sđđ: E  2E sin 15o  0,518E Khi máy không tải, trong dây quấn thứ cấp có dòng điện cân bằng : E Icb  ZnI  ZnII CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Nếu giả sử ZnI = ZnII = 0,05 Dòng cân bằng: 0,518 Icb.
- 5,18Iđm CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI b.
- Điều kiện cùng tỉ số biến đổi điện áp Nếu tỉ số biến đổi điện áp của hai máy khác nhau mà hai điều kiện còn lại thỏa mãn thì khi mba làm việc song song, điện áp thứ cấp không tải sẽ bằng nhau (E2.I = E2.II.
- trong mạch nối liền dây quấn thứ của mba sẽ không có dòng điện chạy qua.
- Giả sử kI ≠ kII thì E2.I ≠ E2.II và khi không tải, trong mạch nối liền quấn thứ của mba sẽ có dòng điện Icb chạy qua do điện áp: E  E 2.I  E 2.II E Icb  ZnI  ZnII CHƯƠNG 3: MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI Dòng điện cân bằng chạy trong dây quấn mba theo hai chiều ngược nhau và chậm pha một góc 90o vì r 0 Từ thông máy biến áp  r1 t.
- m cost  (m  du )e L1 Khi t