Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 04: Máy biến áp

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật điện điện tử - Chương 04: Máy biến áp

1. 130 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 CHÚ Ý: Khi xây dựng giản đồ vector chúng ta thực hiện tuần tự theo các bước sau: Vẽ vector đặc trưng từ thông từ hóa o trước tiên. Vẽ vector sức điện động cảm ứng E1 phía sơ cấp. Vector này chậm pha hơn vector từ o thông o góc 90 . Từ vector suy ra vector đảo . E1 E1   Dựa vào quan hệ (4.31) để vẽ các vector dòng điện IC và Im .    Căn cứ quan hệ (4.32) suy ra vector dòng không tải I10 từ các vector IC và Im . Vẽ các vector áp đặt ngang qua hai đầu mỗi phần tử R1 và Xt1 khi có dòng điện I10 đi    qua. Vector áp R.I trùng pha với vector dòng I . Vector áp j.X .I sớm pha hơn vector 110 10 t110  o dòng I10 góc 90 .   Từ quan hệ (4.30) áp dụng phép cộng các vector E ; R.I ; j.X .I suy ra 1 110 t110 vector áp sơ cấp . V1dm 4.3.3.CHẾ ĐỘ MANG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP : 4.3.3.1.QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ HÌNH THÀNH TRONG BIẾN ÁP LÚC MANG TẢI Khi đóng tải vào thứ cấp, mạch thứ cấp kín hình thành dòng   1 2 điện I2. Dòng I2 là dòng điện cảm o ứng được sinh ra do sức điện động cảm ứng e2 phía thứ cấp. Theo định luật Lenz dòng cảm ứng I2 tạo ra các hệ quả đối kháng với nguyên nhân ban đầu sinh ra nó. Dòng I2 qua N2 vòng dây thứ cấp tạo ra sức từ động F2. Sức từ động F2 hình thành từ thông ứng 2 đối kháng với thành phần từ thông 0 ban đầu sinh ra nó. Hướng HÌNH 4.18: Quá trình điện từ khi biến áp mang tải của đường sức từ tạo bởi 2 ngược với hướng của đường sức từ tạo bởi từ thông từ hóa 0 ban đầu. Sự kiện này dẫn đến sức điện động phía sơ cấp E1 giảm thấp (vì từ thông 0 giảm xuống do tác dụng khử từ của 2 ). Để bảo toàn phương trình cân bằng điện áp phía sơ cấp, dòng điện sơ cấp phải tăng lên đến mức I1 (tính từ giá trị ban đầu lúc không tải là I10 ). Dòng điện I1 phía sơ cấp qua N1 vòng dây sơ cấp tạo thành sức từ động F1 . Sức từ động F1 tạo nên từ thông 1 cùng hướng từ thông 0 và đối kháng lại với từ thông 2 . Quá trình điện từ hình thành trong biến áp lúc mang tải theo mô tả trên còn được gọi là phản ứng phần ứng trong biến áp. Phản ứng phần ứng biến áp sẽ cân bằng khi 1 + 2 = 0 . Với phân tích trên, quá trình điện từ trong chế độ mang tải của biến áp được tóm tắt từng giai đọan trong hình 4.19 . Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
2. 132 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 VZ.I22 t (4.37) Phương trình cân bằng sức từ động: N.I1212 N.I N.I 1 10 (4.38) I1 o I2 + + V1âñm  N1 N2 t1 t 2 V2 I1 BIEÁN AÙP LYÙ TÖÔÛNG I2 + R1 j Xt1 I1o R2 j Xt2 - + + Ic Im V1 = V1ñm E1 E2 V2 Rc j Xm - + - - HÌNH 4.20: Mạch tương đương của máy biến áp lúc mang tải 4.3.3.3.MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG BIẾN ÁP QUI ĐỔI THỨ CẤP VỀ SƠ CẤP Với mạch tương đương xây dựng trong hình 4.20, khi khảo sát để xác định các đặc tính làm việc của máy biến áp chúng ta vẫn còn gặp một trở ngại do hai bộ dây quấn cách ly nhau và chỉ quan hệ nhau thông qua từ thông từ hóa. R j.X R j.X Giả sử bỏ hẳn phần 1 t1 2 t2 mạch của biến áp lý tưởng đặc trưng cho từ I10 thông từ hóa trong hình I1 I2 4.20; thực hiện phép biến đổi các thông số của V1dm E1 R E2 V2 Zt C j.Xm mạch thứ cấp sang các giá trị mới. Sau cùng kết nối song song mạch thứ cấp vừa chuyển đổi với mạch sơ cấp tại các nút a HÌNH 4.21: Ý tưởng qui đổi mạch thứ cấp về sơ cấp. và b, xem hình 4.21. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
3. 134 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 Qui đổi các thông số tổng trở: Muốn thỏa điều kiện phương trình cân bằng áp phía thứ cấp trước và sau khi qui đổi được đồng dạng, ta thực hiện phép tính như sau: Nhân 2 vế của quan hệ (4.36) cho Kba ta có: E.K22ba V.K ba K ba .(R22 j.X).It 2 (4.42) Từ (4.41) và (4.42) suy ra: 2 E.K22ba V.K ba K ba .(R22 j.X).I't 2 (4.43) Hay: 2 E'2 V2 .Kba K ba .(R22 j.Xt ).I'2 (4.44) Muốn đạt điều kiện phương trình cân bằng áp thứ cấp trước và sau khi qui đổi đồng dạng, nghĩa là ta cần có quan hệ: E '22 V ' (R '22 j.X 't ).I'2 (4.45) Thực hiện phép sdo sánh và tương đồng từng hệ số trong các quan hệ (4.44) và (4.45) suy ra các thông số qui đổi khác còn lại như sau: V'22 Kba .V (4.46) 2 R'22 Kba .R (4.47) 2 X'tbat22 K .X (4.48) Thực hiện cách qui đổi như trên, suy ra tổng trở tải qui về sơ cấp theo quan hệ sau: 2 Z'tba K .Zt (4.39) Mạch tương đương qui j.X j.X ' R1 t1 R'2 t2 đổi thứ cấp về sơ cấp dạng chính xác trình bày trong hình 4.23. Với kết quả tìm được I 10 dấu của áp và sức điện I1 I'2 động cũng như hướng của V1dm E1 R E'2 V'2 Z't C j.Xm dòng đi qua mạch đảm bảo đúng ý nghĩa vật lý của các quá trình điện từ xãy ra và được giải thích khi khảo sát nguyên lý hoạt động của máy HÌNH 4.23: Mạch tương đương chính xác qui đổi thứ về sơ cấp biến áp. Cần chú ý trong một số các tài liệu, sách Kỹ Thuật Điện dấu của các sức điện động và hứng dòng điện thức cấp qui đổi trong hình 4.23 được ký hiệu ngược lại. Trong trường hợp này chúng ta xem như E1 là áp đặt ngang qua hai đầu của các phần tử RC và Xm , ý nghĩa vật lý của thao tác này tương tự như di t di t trường hợp áp vt L. và sức điện động tự cảm et L. của cuộn dây L. L dt L dt Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
4. 136 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 Với mạch gần đúng, hệ số công suất không tải cos o được xác định theo một trong các quan hệ sau : o IC V1dm IP cos Co (4.42) o IV.I 10 1dm 10 Im I 10 Ngoài ra , với mạch gần đúng của biến áp lúc không tải ta HÌNH 4.26: Giản đồ vector mạch còn có các quan hệ sau: sơ cấp biến áp lúc không tải (vẽ theo mạch gần đúng) 2 V1dm RC (4.43) Po V1dm IC (4.44) RC 22 IIImC 10 (4.45) V1dm Xm (4.46) Im 4.3.4.2.TRÌNH TỰ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI: Khi thực hiện thí nghiệm không tải, chúng ta tiến hành tuần I10 tự theo các bước sau: Hở mạch thứ cấp, VV không nối tải vào thứ cấp. V1 V 1ñm 20 2dm Lắp các thiết bị đo phía sơ cấp theo mạch hình 4.27. Cấp áp vào sơ cấp biến HÌNH 4.27: sơ đồ thí nghiệm không tải của máy biến áp. áp bằng đúng định mức và đọc các giá trị trên các thiết bị đo. MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI Thông qua thí nghiệm không tải với các số liệu ghi nhận từ các thiết bị đo ở sơ và thứ cấp (chủ yếu là phía sơ cấp) cho phép ta xác định được các thông số sau đây của máy biến áp: Tỉ số biến áp. Dòng không tải và phần trăm dòng không tải. Tổn hao thép Hệ số công suất không tải. Các thông số của mạch tương đương : RC và Xm CHÚ Ý: Đối với thành phần điện trở R1 của dây quấn sơ cấp biến áp được xác định bằng các phương pháp đo khác: dùng Ohm kế, dùng cầu đo Wheatsone, hay phương pháp Volt Ampère với nguồn một chiều. THÍ DỤ 4.2: Cho máy biến áp một pha : 500KVA ; 2300 V/ 230V. Các số liệu ghi nhận từ thí nghiệm không tải với thiết bị đo lắp ở sơ cấp là: I10 = 9,4 A; P0 = 2250 W . Áp dụng mạch tương đương gần đúng ở chế độ không tải xác định các thông số RC và Xm. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
5. 138 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 o Z,o 30 865 85 ,.j, 912  91 288 70 24 TỔNG TRỞ PHỨC MẠCH SƠ CẤP Z1 Gọi ZRj.X1 11t là tổng trở phức mạch sơ cấp, ta có : 0 Z,1 0158 j.,, 0333 03686  6462  Áp dụng cầu phần áp suy ra áp phức Vab , ta có: oo Z.Vodm1 91, 288 70 24. 440 0 Vab ZZo 1 30, 865 85 , 912 .j 0 , 158 0 , 333 .j oo 40166,, 77 70 24 40166 77 70 24 o Vab  438, 24 0 02 V 31,,.j 023 86 245 91, 655 70o 22 NHẬN XÉT: Áp hiệu dụng Vab thực chất là sức điện động hiệu dụng E1, từ kết quả này cho thấy Vab và áp sơ cấp V1đm gần như trùng pha với nhau, đồng thời giá trị hiệu dụng xấp xỉ bằng nhau. Do đó trong một số trường hợp khi tính toán tỉ số biến áp ta xem như EV11 dm . TÌ SỐ BIẾN ÁP Kba: Áp dụng quan hệ (4.19), ta có: E1 VVab ab 438, 24 K,ba 1992  2 EV2202 Vdm 220 Nếu xem như EV11 dm ta có kết quả tính toán cho tỉ số biến áp như sau: VV11dm dm 440 Kba 2 VV20 2dm 220 DÒNG PHỨC KHÔNG TẢI I10 Áp dụng định luật Ohm suy ra: V1dm 440 o I,,.jA10 1625 4517 48,  7021 Z1 Zo 31,,.j 023 86245 I10 Dòng hiệu dụng không tải là : I10 = 4,8 A và I%  .100 8 , 45 % 10 I1dm HỆ SỐ CÔNG SUẤT KHÔNG TẢI cos o o o Với các giá trị phức VV1dm 440 0 và I,10  48 7021 A suy ra hệ số công suất không tải xác định theo quan hệ sau: o cos cos arg I10 cos 70 21  0, 3386 o Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
6. 140 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 4.3.5.2.TRÌNH TỰ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH: Khi thực hiện thí nghiệm ngắn mạch, chúng ta tiến hành tuần tự theo các bước sau: Ngắn mạch thứ cấp hay nối II II11ndm 22ndm tắt hai đầu ra thứ cấp bằng dây dẫn có tông trở Zt 0  . Lắp các thiết bị đo phía sơ cấp VV 0 VV11 n 2 theo mạch hình 4.30. Điều chỉnh giảm thấp áp vào sơ cấp biến áp đến mức V1n sao cho dòng ngắn mạch qua dây quấn sơ và HÌNH 4.30: sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp. thứ cấp bằng giá trị định mức. Đọc các giá trị trên các thiết bị đo. MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA BIẾN ÁP LÚC THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH: Tại thí nghiệm ngắn mạch khi giảm thấp áp cấp vào sơ cấp, ta rút ra các nhận xét sau: Giá trị thực tế của áp V1n rất R j.X t1 R' j.X 't2 1 2 thấp so với áp định mức V1đm, thông thường V%%V11nd  515 m. Do I10 I1dm I' đó áp Vab đặt ngang qua hai đầu 2dm điện trở RC cũng giảm thấp. Ngoài V1n R j.X Z't 0 C m ra tổn hao thép tỉ lệ thuận với 2 Vab nên tổn hao thép xem như không đáng kể trong thí nghiệm HÌNH 4.31 ngắn mạch. Từ phương j.X j.X ' j.X R1 t1 R'2 t2 Rn n trình cân bằng dòng điện II'I12 10, lúc II11ndm II11ndm thí nghiệm ngắn mạch do áp V giảm rất thấp V1n V1n ab nên dòng hiệu dụng I10  0 suy ra khi dòng II11 ndm I 1 thì dòng HÌNH 4.32 : Mạch tương đương biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch II22 ndm I 2. Mạch tương đương của biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch được thu gọn theo hình 4.32 Trong đó: RRR'n 12 (4.47) XXX'nt 12 t (4.48) ZRj.Xn nn (4.49) Zn là tổng trở ngắn mạch, Rn là thành phần điện trở ngắn mạch, Xn là thành phần điện kháng ngắn mạch. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
7. 142 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 Với các phân tích trong các thí nghiệm không tải và thí nghiệm, khi vận hành máy biến áp cần xác định nhanh gần đúng các số liệu, ta xem như: Chênh lệch áp gây ra do tổng trở ZRj.X1 11t phía sơ cấp rất nhỏ. Tổn hao thép không thay đổi theo độ lớn của tải . Tổn hao thép chỉ phụ thuộc áp nguồn sơ cấp và tỉ lệ thuận với bình phương áp sơ cấp. Với các giả thiết trên, ta có mạch tương đương dạng gần đúng của biến áp qui thứ về sơ cấp được chuyển đổi từ mạch chính xác trình bày trong hình 4.33. Mạch gần đúng được suy ra bằng cách chuyển mạch từ hóa về phía nguồn sơ cấp. j.X R j.X R1 t1 R'2 j.X 't2 n n I10 I1 I' I1 I'2 I10 2 Z't V1dm R j.X V'2 V1dm V'2 Z't C m RC j.Xm HÌNH 4.33 : Mạch tương đương qui thứ về sơ cấp của máy biến áp dạng gần đúng. THÍ DỤ 4.5: Cho máy biến áp một pha 50 KVA ; 2400 V / 600 V ; 50 Hz. Các số liệu ghi nhận từ các thí nghiệm như sau: THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI: các thiết bị đo lắp phía thứ cấp (hạ áp) cấp nguồn vào phía thứ cấp và hở mạch thứ cấp. V2dm = 600 V ; I20 = 3,34 A ; Po = 484 W. THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH: các thiết bị đo lắp phía sơ cấp (cao áp) cấp nguồn vào phía sơ cấp và ngắnmạch thứ cấp. V1n = 76,4 V ; I1n = 20,8 A ; Pn = 754 W. Xác định các thông số của mạch tương đương dạng gần đúng qui thứ về sơ cấp. GIẢI: 1. THÔNG SỐ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG TỪ THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI: Với phương pháp thí nghiệm không tải cho trong đầu bài, thay vì lắp các thiết bị đo vào sơ cấp, hở mạch thứ cấp và cấp áp sơ cấp bằng đúng định mức ta lại thực hiện ngược lại. Sư kiện này thường được áp dụng trong thực tế vì các thiết bị đo được chế tạo với điện áp thấp từ 600 V trở xuống, do tính chất của vật liệu cách điện dùng trong thiết bị đo. Như vậy với áp sơ cấp 2400 V rất khó tìm được thiết bị đo có khả năng chịu đựng được cấp điện áp này. Điều quan trọng cần lưu ý, nếu thực hiện điện áp cao cho thí nghiệm rất khó khăn để đảm bảo an toàn cho con người trong quá trình thí nghiệm. Ngoài ra muốn tạo được điện áp cao cần phải có thiết bị tạo nguồn cao áp để cấp vào biến áp khi thực hiện thí nghiệm. Như vậy, khi tiến hảnh thí nghiệm không tải từ phía thứ cấp muốn xác định các thông số RC và Xm của mạch tương đương qui về sơ cấp, ta có thể thực hiện theo một trong hai phương pháp sau: PP1: Xác định số liệu RC và Xm tại phía thứ cấp rồi qui đổi về sơ cấp theo (4.47) và (4.48) PP2: Qui đổi số liệu thí nghiệm đo được ở thứ về sơ rồi xác định các thông số. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
8. 144 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 Điện trở đặc trưng tổn hao thép: 2 2 V1dm 2400 R,C 11900 826  11, 9k Po 484 V1dm 2400 Dòng hiệu dụng IC (qua nhánh chứa RC): I,AC 0 20167 R,C 11900 826 Dòng hiệu dụng Im (qua nhánh chứa Xm). 22 2 2 III,mC 10 0 835 0 , 20167 0 , 81028 A V1dm 2400 Điện kháng từ hóa: X,m 2961 93  2962  I,m 0 81028 Kết quả tìm được từ hai phương pháp tính hoàn toàn trùng khớp nhau. 2. THÔNG SỐ MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG TỪ THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH: V 76, 4 Tổng trở ngắn mạch của biến áp: 1n Z,nm 3 673  I,1n 20 8 P 754 Thành phần điện trở ngắn mạch: R, n 17428  n 22 I,1n 20 8 Thành phần điện kháng ngắn mạch: 22 2 2 XZR,nnn 3 673 1 , 7428  3 , 233  THÍ DỤ 4.6: Với máy biến áp cho trong thí dụ 4.5 khi thứ cấp mang tải có tổng trở phức là: Z,,.jt 64 48 ; áp dụng mạch tương đường gần đúng để tính áp V2 khi biến áp mang tải GIẢI: R,n 1743 j.Xn 3 , 233 .j I1 I1 I 2 I10 I' 2 V V1dm VV1ñm 2400 2 Z,,.jt 64 48  V'2 Z't j.X 2 , 962 .j k R,kC 11 9 m Tổng trở tài qui về qui về sơ cấp: 2246448 1024768 Z 'tbat K .Z . , , .j , , .j  Áp dụng cầu phân áp suy ra áp phức trên tải qui đổi: o Z'tdm .V1 102,,.j. 4  76 8 2400 0 V'2 1, 743 3 , 233 .j 102 , 4 76 , 8 .j ZZ'n t Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
9. 146 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 Ta có: 2 I PP R.IR'.I'R.IK.R.2222 2 jj1 2 11 2 2 11 ba 2 Kba 222 2 (4.55) PPjj12 R.IR.IR.IR'.I' 11221122 Áp dụng định nghĩa của hệ số tải theo (4.17) ta có: 22 PP R.K.I R.K.I jj12 1 tdm 1 2 tdm 2 PP K.R.IR.I22 2 (4.56) jj12 t 1122 dmdm Với Pn là công suất tác dụng đo được trong thí nghiệm ngắn mạch, Pn là tổn hao trong dây quấn biến áp khi dòng đi qua dây quấn có giá trị bằng dòng định mức. Như vậy Pn chính là tổn hao đồng định mức của biến áp. Tóm lại quan hệ (4.56) được ghi lại như sau: 2 PPjj12 K.P tn (4.57) 4.4.2. BIỂU THỨC HIỆU SUẤT: Với định nghĩa của hiệu suất theo (4.53). ta viết lại như sau: PP  22 (4.58) P PPPP 1 212 j j theùp Tại tải bất kỳ ta viết lại quan hệ trên như sau: S.cos  22 (4.59) S.cos P P P 2212 j j theùp Trong đó cos 2 là hệ số công suất phía thứ cấp cũng chính là hệ số công suất của tải. S2 là công suất biểu kiến cấp đến tải từ thứ cấp. Áp dụng định nghĩa của hệ số tải ta có: K.S .cos  tdm 2 (4.60) K.S cos P P P t dm212 j j theùp Từ các quan hệ (4.57) và (4.60) ta có: K.S .cos  tdm 2 (4.61) 2 K.Stdm cos 2 K tn .P P o THÍ DỤ 4.7: Với máy biến áp cho trong thí dụ 4.5 khi thứ cấp mang tải có hệ số sông suất là 0,8 trễ Xác định hiệu suất biến áp tại nửa tải định mức (ứng Kt = 0,5). GIẢI: Trong thí dụ 4.5 ta có các số liệu sau: Sđm = 50 KVA ; V1đm = 2400 V ; V2đm = 600 V , các thành phần tổn hao đo được từ các thí nghiệm là : Po = 484 W , Pn = 754 W. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
10. 148 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 ĐỒ THỊ CỦA ĐẶC TUYẾN HIỆU SUẤT THEO HỆ SỐ TẢI Đường hiệu suất nhận trục hòanh làm đường tiệm cận ngang. Đường biểu diễn hiệu suất được xác định theo một trong hai dạng sau: P TRƯỜNG HỢP 1: Khi 0 o 1 ; đường biểu diễn trình bày trong hình 4.35. Pn P TRƯỜNG HỢP 2 : Khi 0 1 o ; đường biểu diễn trình bày trong hình 4.36 Pn  P  P 01 o 01 o P P n  n max max K Kt t 01P 01 K o P t K o Pn t Pn HÌNH 4.35: Đồ thị theo trường hợp 1 HÌNH 4.36: Đồ thị theo trường hợp 2  fK t  fK t Với các kết quả trên, chúng ta rút ra nhận xét như sau: Po Po Khi 0 1 hiệu suất biến áp đạt cực đại lúc Kt . Tại lúc này ta có: Pn Pn PK.P 2 . Giá trị K.P2 là tổn hao trên dây quấn tại hệ số tải tìm được đây chính là tổn hao otn tn đồng tại hệ số tải tương ứng. Tóm lại biến áp đạt hiệu suất cực đại tại giá trị tải có tính chất: tổn hao thép bằng tổn hao đồng. Po Khi 01 ; hiệu suất biến áp cực đại tại Kt 1; biến áp ở trạng thái quá tải . Vì Pn hiệu suất là hàm đồng biến theo hệ số tải trong phạm vi khảo sát , nên hiệu suất biến áp đạt giá trị lớn nhất lúc Kt 1. Hiệu suất biến áp cực đại lúc đầy tải hay tải định mức. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
11. 150 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 4.5. ĐỘ CHÊNH LÊCḤ ĐIÊṆ AṔ TAỊ THỨ CÂṔ BIÊŃ AṔ LUĆ MANG TAI:̉ khi biến áp mang tải , điện áp đo ở hai đầu thứ cấp biến áp lúc này cũng chính là áp đặt ngang qua hai đầu tải là V2 . Với V2dm : điện áp thứ cấp định mức cũng chính là áp thứ cấp không tải. Độ chênh lệch điện áp tại thứ cấp được xác định theo quan hệ sau: VV22dm V (4.62) Phần trăm của độ chênh lệch áp phía thứ cấp được định nghĩa như sau: VV V% 22dm .100 (4.62) V2 THÍ DỤ 4.9: Với biến áp cho trong thí dụ 4.6, xác định phần trăm của độ chênh lệch áp phía thứ cấp GIẢI: Từ kết quả tính toán trong thí dụ 4.6, ta có áp hiệu dụng thứ cấp khi mang tải là : VV2 2 584 ,V 73 Với áp thứ cấp định mức: VV2dm 600 , ta suy ra phần trăm chênh lệch áp tại thứ cấp theo quan hệ sau: VV 600 584, 73 V% 22dm .100 . 100 2 , 612 % V,2 584 63 BÀI TẬP CHƯƠNG 4 BÀI TẬP 4.1 Cho máy biến áp : 5KVA, 500V / 100V được thử và cho kết quả sau: Hiệu suất cực đại khi máy phát 3KVA. Khi đưa điện áp 100V vào phía hạ áp và hở mạch phía cao áp thì máy tiêu thụ 100W và lấy dòng điện 3A. Tính hiệu suất khi máy mang tải định mức với hệ số công suất 0,8 trễ. BÀI TẬP 4.2 Cho máy biến áp phân phối : 500 KVA. 2300V / 230V được thử và cho các kết quả như sau: Thử không tải (đưa điện vào phía hạ áp): V2 = 230V ; I2 = 94 A ; P2 = 2250W Thử ngắn mạch ( đưa điện vào phía cao áp): V1 = 100V ; I1 = 230A ; P1 = 9200W. Tính các thông số của mạch tương đương quy về sơ cấp . BÀI TẬP 4.3 Tính lại bài 4.2 nếu các kết quả thử nghiệm ghi nhận như sau : Thử không tải (đưa điện vào phía hạ áp): V2 = 208V ; I2 = 85 A ; P2 = 1800W Thử ngắn mạch ( đưa điện vào phía cao áp): V1 = 95V ; I1 = 218A ; P1 = 8200W. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
12. 152 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 4 BÀI TẬP 4.13 Máy biến áp 50 KVA đạt hiệu suất cực đại khi mang tải là 35 KVA . Tính hiệu suất của máy biến áp khi tải có hệ số công suất là cos = 0,8 trễ ; biết tổn hao không tải của biến áp là 200 W. BÀI TẬP 4.14 Trong thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp: 100 KVA; 12000 V / 240 V; chúng ta tăng dần điện áp sơ cấp cho đến khi dòng ngắn mạch thứ cấp đạt giá trị định mức. Điện áp và công suất đo được phía sơ cấp lúc này là 600 V và 1200W. Hãy xác định: Thông số Rn và Xn của biến áp. Máy biến áp cung cấp 100 KVA ở điện áp 240V cho tải có hệ số công suất cos = 0,8 trễ. Tính điện áp và hệ số công suất phía sơ cấp. BÀI TẬP 4.15 Công suất không tải đưa vào máy biến áp 5 KVA; 500 V / 100 V là 100W ở điện áp định mức và hệ số công suất không tải cos o = 0,15 . Khi máy mang tải định mức, sụt áp qua điện trở và điện kháng tản từ bằng 1% và 2% điện áp định mức. Tính công suất và hệ số công suất phía sơ cấp khi máy phát 3 KW cho tải ở điện áp định mức và hệ số công suất tải là cos = 0,8 trễ. BÀI TẬP 4.16 Công suất không tải đưa vào máy biến áp: 50 KVA; 2300 V / 230 V là 2000 VA ở điện áp định mức và hệ số công suất không tải cos o = 0,15 . Khi máy mang tải định mức, sụt áp qua điện trở và điện kháng tản từ bằng 1,2% và 1,8% điện áp định mức. Tính công suất và hệ số công suất phía sơ cấp khi máy phát 30KW cho tải ở điện áp định mức và hệ số công suất tải là cos = 0,8 trễ. BÀI TẬP 4.17 Trong thí nghiệm ngắn mạch của biến áp 50KVA; 4400 V / 220 V ; dòng, áp, công suất đo được ở phía sơ cấp là 10,8 A ; 120 V và 544 W . Bây giờ cho máy phát dòng định mức ở điện áp 220V và hệ số công suất tải cos = 0,8 trễ Hãy xác định điện áp phải cung cấp vào phía cao áp. EV BÀI TẬP 4.18 Cho máy biến áp có tỉ số biến áp 11 và các thông số của mạch Kba  5 EV220 tương đương biến áp như sau: PHÍA SƠ CẤP: R1 = 0,5  ; Xt1 = 3,2  ; RC = 350  ; Xm = 98  PHÍA THỨ CẤP: R2 = 0,021  ; Xt2 = 0,12  . Xác định mạch tương đương biến áp qui đổi về sơ cấp và mạch tương đương của biến áp khi qui đổi về thứ cấp. BÀI TẬP 4.19 Cho thông số của mạch tương đương máy biến áp : 150 KVA, 2400 V / 240 V là : R1 = 0,2  ; Xt1 = 0,45  ; RC = 10 K ; Xm = 1,55 K ; R2 = 0,002  ; Xt2 = 0,0045  a./ Áp dụng mạch tương đương chính xác tính V% và hiệu suất biến áp tại lúc tải định mức với hệ số công suất tải là 0,8 trễ. b./ Tính lại câu a khi dùng mạch tương đương gần đúng. Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009