Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 2, Phần B: Máy biến áp - Văn Thị Kiều Nhi

BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
I. Khái niệm.
Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc
trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp
xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này (U1)sang cấp điện áp
khác (U2)với tần số không đổi (f). Gồm ba MBA một pha
Máy biến áp ba pha có mạch từ riêng hoặc mạch từ chung
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
II. Cấu tạo MBA 3 pha.
Máy biến áp gồm hai phần chính: Lõi thép và dây quấn
Có các phần khác như vỏ máy, cách điện, sứ đỡ, các thiết bị
làm mát, thùng giãn dầu, . . .
Lõi thép của máy biến áp 3 pha(Transformer Core) các lá thép
mỏng ghép lại, về hình dáng có hai loại: loại trụ (core
type) và loại bọc (shell type)
Dây quấn: dùng dây đồng tiết diện tròn hoặc tiết diện hình chữ
nhật
- Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding)
- Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding)
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
III. Nguyên lý hoạt động.
u1, N1 
dt
dNe 11

dt
dNe 22

 (  = msinωt)
e1, e2 : sức điện động cảm ứng pha sơ cấp và thứ cấp i1 
Tỉ số biến áp:
2
1
2
1
N
N
E
E
k
p
p 
2
1
1
2
2
1
N
N
I
I
U
U
k
p
p
p
p 
Tùy theo cách đấu MBA ba pha, quy đổi U1đm, U2đm về giá trị pha
và tính tỉ số biến áp.
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
p2
p1
U
U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2
p1
U
U3
3/U
U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2
p1
U3
U
U
3/U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
đm2
đm1
đm2
đm1
p2
p1
U
U
3/U
3/U
U
U
k 
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
Các đại lượng trên nhãn máy ( định mức )
- Điện áp định mức sơ cấp: U1đm (V, KV) giá trị dây
- Điện áp định mức thứ cấp: U2đm (V, KV) khi MBA không tải 
- Dòng điện định mức sơ cấp: I1đm (A, KA)
- Điện áp định mức thứ cấp: I2đm (A, KA) 
Khi MBA đầy tải
Hiệu suất MBA cao 
Tần số định mức: fđm(Hz) 
Hiệu suất % 
- Công suất định mức : công suất biểu kiến phía thứ cấp của 
máy biến áp : Sđm (VA, KVA), Sđm = S2 = U2đm. I2đm3
Sđm = S1 = U1đm. I1đm3
BÀI GIẢNG LT MÁY ĐIỆN GV: VĂN THỊ KIỀU NHI
CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
PHẦN B: MÁY BIẾN ÁP BA PHA
IV. Sơ đồ tương đương MBA ba pha.
MBA ba pha có sơ đồ tương đương trên một pha
r1 jx1 r’2 jx’2
rm
jxm
ztảiU1p U’2p
I1p I’2p
E1p E’2p
Lưu ý: Cần quy đổi các giá trị của MBA ba pha về một 
pha để tính toán các thông số
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 
1. Thí nghiệm không tải MBA 3 pha ( Uo = U1đm ).
ro 
jxo
Uop
Iop, Po Qua thí nghiệm có: Iop , Po ( 3 pha) , Uop
op
op
o I
U
z 
2
p0
0
0 I3
Pr 
2
0
2
00 rZx 
Hệ số công suất MBA không tải:
r1 r’2 << rm
x1 x’2 << xm
ro = rm
xo = xm
0
0
0 z
rcos 
0o
0
p0op
0
I.U3
P
I.U3
P 
tổn thất MBA không tải =
tổn hao mạch từ Po = PFe
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 
2. Thí nghiệm ngắn mạch MBA 3 pha ( In = I1đm ).
Qua thí nghiệm có: In , Pn , Un
np
np
n I
U
z 
2
np
n
n I3
Pr 
2
n
2
nn rZx 
Hệ số công suất MBA ngắn mạch
n
n
n z
rcos 
nn
n
npnp
n
I.U3
P
I.U3
P 
Unp
Inp , Pn rn jxn
r1 = r’2 = rn/ 2
x1 = x’2 = xn/ 2
r2 = r’2/ k2
x2 = x’2/ k2
tổn thất MBA ngắn mạch = tổn hao dây quấn Pn= PCu
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 
3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp 
222 UUU đm 
U2 : điện áp thứ cấp khi có tải.
Độ biến thiên điện áp thứ cấp: 
Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm: 
100100
1
11
2
22 
đm
đm
đm
đm
U
UU
U
UU%U
)sin%Ucos%U(%U nxnr 22  
Điện áp ngắn mạch Un (V) 
Điện áp ngắn mạch phần trăm Un (%) 
100
1
đm
n
n U
)V(U(%)U
Điện áp ngắn mạch thành phần điện trở Unr (%), điện kháng Unr (%) 
nnpnxp
nnpnrp
x.I)V(U
r.I)V(U
100100
100100
 1 1
 1 1
x
U
x.I
x
U
)V(U(%)U
x
U
r.I
x
U
)V(U(%)U
p
nnp
đm
nx
nx
p
nnp
đm
nr
nr
nnnx
nnnr
sin.UU
cos.UU
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 
3. Độ biến thiên điện áp thứ cấp 
2 Cos : hệ số công suất của tải
+ Nếu tải trở :
+ Nếu tải cảm :
+ Nếu tải dung :
I trễ pha so với U, trễ2 Cos
I sớm pha so với U, sớm2 Cos
Sụt áp
Tăng áp
2 Cos = 1, 2 sin = 0,
2 Cos > 0, 2 sin > 0,
2 Cos > 0, 2 sin < 0,
là hệ số tải 
đmI
I
1
1 
đmI
I
2
2 
2 Cos : hệ số công suất của tải
V. Tính toán các thông số trên mạch tương đương MBA. 
4. Tổn hao và hiệu suất của máy biến áp
+ Tổn hao MBA bao gồm :
100
P
P%
1
2 
Tổn hao dây quấn PCu: tổn hao đo được trong thí nghiệm ngắn
mạch Pn= PCu
Tổn hao mạch từ PFe: tổn hao đo được trong thí nghiệm không
tải Po= PFe
Tổng tổn hao MBA : P = P o + Pn
2
Công suất tác dụng phần sơ cấp và thứ cấp của MBA : P1, P2
P1 = P2 + P 
+ Hiệu suất MBA :
1002
02
2 x
PPcosS
cosS
nđm
đm
 
 
VI. Tổ nối dây MBA ba pha. 
Tổ nối dây của máy biến áp biểu thị góc lệch pha giữa sức điện động 
dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp.
- Kiểu đấu dây ở sơ cấp và thứ cấp.
C
Cuộn dây sơ cấp: 
Đầu đầu :A, B, C
Đầu cuối : X, Y, Z
Trung tính : O hoặc N
TND phụ thuộc vào các yếu tố: 
- Chiều quấn dây.
- Cách ký hiệu các đầu dây.
Cuộn dây thứ cấp: 
Đầu đầu :a, b, c
Đầu cuối : x, y, z
Trung tính : o hoặc n 
Xác định tổ nối dây:
Kiểu đấu dây bên sơ cấp vẽ đồ thị vectơ sức điện động dây quấn sơ cấp.
Sức điện động dây sơ cấp được biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời
gian và đặt ở vị trí số 12 .
( chọn biểu thị bằng kim phút của đồng hồ tính thời gian và đặt ở vị trí số
12)
ABE
Kiểu đấu dây bên thứ cấp và tương ứng với từng cuộn dây sơ cấp vẽ đồ thị
vectơ sức điện động dây quấn thứ cấp ( đi theo từng pha, từ trên xuống).
( chọn biểu thị bằng kim giờ của đồng hồ tính thời gian)abE
Từ đó suy ra số giờ của tổ đấu dây xác định tổ đấu dây
Xác định tổ nối dây:
- Xác định tổ đấu dây khi biết góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và
sức điện động dây thứ cấp, bằng cách lấy góc/300
- Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha Y/ có góc giữa sức điện động dây sơ cấp và
sức điện động dây thứ cấp là 3300. Xác định tổ dấu dây của máy biến áp này?
- Xác định góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây
thứ cấp khi biết tổ đấu dây, bằng cách lấy giờ x 300
- Ví dụ: Biết máy biến áp ba pha có tổ dấu dây Y/ -1. Xác định góc giữa sức
điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp của máy biến áp này?
VII. MBA ba pha làm việc song song.
Điều kiện để các MBA ba pha làm việc song song:
- Cùng tổ nối dây máy biến áp ba pha.
- Cùng tỷ số biến áp (k).
- Cùng giá trị điện áp ngắn mạch phần trăm (un%).