Máy điện I phần 2
Nguyên lý và cấu tạo M.B.A
Để dẫn điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện. Nếu khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất
1
Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa
Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp
Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1
Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi
Pháön I MAÏY BIÃÚN AÏP
Chæång 1
NGUYÃN LYÏ VAÌ CÁÚU TAÛO M.B.A
1.1 KHAÏI NIÃÛM CHUNG VÃÖ M.B.A
1.1.1. Vai troì vaì cäng duûng.
Âãø dáùn âiãûn tæì nhaì maïy phaït âiãûn âãún häü tiãu thuû cáön phaíi coï âæåìng dáy taíi
âiãûn (hçnh 1.1). Nãúu khoaíng caïch tæì nåi saín xuáút âiãûn âãún häü tiãu thuû låïn, mäüt váún
âãö âàût ra laì viãûc truyãön taíi âiãûn nàng âi xa laìm sao cho kinh tãú nháút.
MBA MBA
Maïy phaït âiãûn tàng aïp gèam aïp
 Z taíi âiãûn
∼
Häü tiãu
thuû âiãûn
Hçnh 1.1 Så âäö cung cáúp âiãûn âån giaín
Ta coï, doìng âiãûn truyãön taíi trãn âæåìng dáy:
I = P/(Ucosϕ)
Vaì täøn hao cäng suáút trãn âæåìng dáy:
ΔP = Râ I2 = RdP2/(U2cos2ϕ)
Trong âoï: P laì cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng dáy; U laì âiãûn aïp truyãön taíi cuía læåïi
âiãûn; Rd laì âiãûn tråí âæåìng dáy taíi âiãûn vaì cosϕ laì hãû säú cäng suáút cuía læåïi âiãûn,
coìn ϕ laì goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn I vaì âiãûn aïp U.
Tæì caïc cäng thæïc trãn cho ta tháúy, cuìng mäüt cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng
dáy, nãúu âiãûn aïp truyãön taíi caìng cao thç doìng âiãûn chaûy trãn âæåìng dáy seî caìng beï,
do âoï troüng læåüng vaì chi phê dáy dáùn seî giaím xuäúng, tiãút kiãûm âæåüc kim loaûi maìu,
âäöng thåìi täøn hao nàng læåüng trãn âæåìng dáy seî giaím xuäúng. Vç thãú, muäún truyãön
2
taíi cäng suáút låïn âi xa êt täøn hao vaì tiãút kiãûm kim loaûi maìu ngæåìi ta phaíi duìng âiãûn
aïp cao, thæåìng laì 35, 110, 220, 500kV. Trãn thæûc tãú caïc maïy phaït âiãûn chè phaït ra
âiãûn aïp tæì 3 ÷ 21kV, do âoï phaíi coï thiãút bë tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy. Màût khaïc
caïc häü tiãu thuû thæåìng yãu cáöu âiãûn aïp tháúp, tæì 0.4 ÷ 6kV, vç váûy cuäúi âæåìng dáy
phaíi coï thiãút bë giaím âiãûn aïp xuäúng. Thiãút bë duìng âãø tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy
vaì giaím âiãûn aïp cuäúi âæåìng dáy goüi laì maïy biãún aïp (MBA).
1.1.2. Âënh nghéa.
Maïy biãún aïp laì thiãút bë âiãûn tæì ténh, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì,
duìng âãø biãún âäøi mäüt hãû thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp náöy thaình mäüt hãû
thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp khaïc, våïi táön säú khäng thay âäøi.
1.2. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP LYÏ TÆÅÍNG
Maïy biãún aïp lyï tæåíng coï caïc tênh cháút nhæ sau :
1. Cuäün dáy khäng coï âiãûn tråí.
2. Tæì thäng chaûy trong loîi theïp moïc voìng våïi hai dáy quáún, khäng coï tæì
thäng taín vaì khäng coï täøn hao trong loîi theïp.
3. Âäü tæì tháøm cuía theïp ráút låïn (μ = ∞), nhæ váûy doìng tæì hoaï cáön phaíi coï âãø
sinh ra tæì thäng trong loîi theïp laì ráút nhoí khäng âaïng kãø, do váûy stâ cáön âãø sinh ra
tæì thäng trong loîi theïp cho bàòng khäng.
Hçnh 1.2 veî så âäö nguyãn lyï cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún. Dáy quáún 1 coï
N1 voìng dáy âæåüc näúi våïi nguäön âiãûn aïp xoay chiãöu u1, goüi laì dáy quáún så cáúp. Kyï
hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún så cáúp âãöu coï con säú 1 keìm theo nhæ u1, i1, e1, ..
Dáy quáún 2 coï N2 voìng dáy cung cáúp âiãûn cho phuû taíi Zt, goüi laì dáy quáún thæï cáúp.
Kyï hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún thæï cáúp âãöu coï con säú 2 keìm theo nhæ u2, i2 ,
e2, ..
Âàût âiãûn aïp xoay chiãöu u1 vaìo dáy quáún så, trong dáy quáún så seî coï doìng i1.
Trong loîi theïp seî coï tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp,
caím æïng ra caïc sââ e1 vaì e2. Khi MBA coï taíi, trong dáy quáún thæï seî coï doìng âiãûn i2
âæa ra taíi våïi âiãûn aïp laì u2. Tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì
thæï cáúp goüi laì tæì thäng chênh.
Giaí thæí âiãûn aïp u1 sin nãn tæì thäng Φ cuîng biãún thiãn sin, ta coï:
Φ = Φ m sin ωt (1.3)
Theo âënh luáût caím æïng âiãûn tæì, caïc sââ caím æïng e1, e2 sinh ra trong dáy quáún
så cáúp vaì thæï cáúp MBA laì:
dΦ
e1 = − N 1 = ωN1Φ m sin(ωt − 90 0 ) = 2E1 sin(ωt − 90 0 ) (1.4)
dt
3
dΦ
e2 = −N 2 = ωN 2 Φ m sin(ωt − 90 0 ) = 2E 2 sin(ωt − 90 0 ) (1.5)
dt
trong âoï, E1, E2 laì trë säú hiãûu duûng cuía sââ så cáúp vaì thæï cáúp, cho båíi:
ωN1Φ m
E1 = = π 2fN1Φ m = 4,44fN1Φ m (1.6)
2
ωN 2 Φ m
E2 = = π 2fN 2 Φ m = 4,44fN 2 Φ m (1.7)
2
Tè säú biãún aïp k cuía MBA:
E N
k= 1 = 1 (1.8)
E2 N2
Φ
Nãúu giaí thiãút MBA âaî cho laì MBA i1 i2
lyï tæåíng, nghéa laì boí qua suût aïp gáy ra
do âiãûn tråí vaì tæì thäng taín cuía dáy ∼ u1 u2 Zt
quáún thç E1 ≈ U1 vaì E2 ≈ U2 :
U 1 E1 N 1
≈ = = k (1.9)
U2 E2 N2 Hçnh 1-2. Så âäö nguyãn lyï cuía
MBA mäüt pha hai dáy quáún
Nãúu boí qua täøn hao trong MBA thç:
U1I1 = U2I2
Nhæ váûy, ta coï:
U 1 I1
= =k (1.10)
U2 I2
Nãúu N2 > N1 thç U2 > U1 vaì I2 < I1 : MBA tàng aïp.
Nãúu N2 < N1 thç U2 < U1 vaì I2 > I1 : MBA giaím aïp
1.3. CÁÚU TAÛO MAÏY BIÃÚN AÏP
Maïy biãún aïp coï caïc bäü pháûn chênh sau dáy : loîi theïp, dáy quáún vaì voí maïy.
1.3.1. Loîi theïp MBA.
(a) (b)
Hçnh 1.3 Maûch tæì MBA kiãøu loîi: a) mäüt pha. b) ba pha
4
Loîi theïp MBA duìng âãø dáùn tæì thäng, âæåüc chãú taûo bàòng caïc váût liãûu dáùn tæì täút,
thæåìng laì theïp kyî thuáût âiãûn coï bãö daìy tæì 0,35 ÷ 1 mm, màût ngoaìi caïc laï theïp coï
sån caïch âiãûn räöi gheïp laûi våïi nhau thaình loîi theïp. Loîi theïp gäöm hai pháön: Truû vaì
Gäng (hçnh 1.3). Truû T laì pháön âãø âàût dáy quáún coìn gäng G laì pháön näúi liãön giæîa
caïc truû âãø taûo thaình maûch tæì kên.
1.3.2. Dáy quáún MBA.
(a)û (b)û
(c)û (d)û
Hçnh 1-4. Dáy quáún Maïy biãún aïp
Nhiãûm vuû cuía dáy quáún MBA laì nháûn nàng læåüng vaìo vaì truyãön nàng læåüng
ra. Dáy quáún MBA thæåìng laìm bàòng dáy dáùn âäöng hoàûc nhäm, tiãút diãûn troìn hay
chæî nháût, bãn ngoaìi dáy dáùn coï boüc caïch âiãûn. Dáy quáún gäöm nhiãöu voìng dáy vaì
läöng vaìo truû theïp. Giæîa caïc voìng dáy, giæîa caïc dáy quáún vaì giæîa dáy quáún vaì loîi
theïp âãöu coï caïch âiãûn. Maïy biãún aïp thæåìng coï hai hoàûc nhiãöu dáy quáún. Khi caïc
dáy quáún âàût trãn cuìng mäüt truû thç dáy quáún âiãûn aïp tháúp âàût saït truû theïp coìn dáy
quáún âiãûn aïp cao âàût bãn ngoaìi. Laìm nhæ váûy seî giaím âæåüc váût liãûu caïch âiãûn.
Dáy quáún MBA coï hai loaûi chênh nhæ :
1. Dáy quáún âäöng tám : åí dáy quáún âäöng tám tiãút diãûn ngang laì nhæîng voìng
troìn âäöng tám. Nhæîng kiãøu dáy quáún âäöng tám chênh gäöm : Dáy quáún hçnh truû
(hçnh 1.4a,b), duìng cho caí dáy quáún haû aïp vaì cao aïp; Dáy quáún hçnh xoàõnû (hçnh
1.4c), duìng cho dáy quáún haû aïp coï nhiãöu såüi cháûp; dáy quáún hçnh xoaïy äúc liãn tuûcû
(hçnh 1.4d), duìng cho dáy quáún cao aïp, tiãút diãûn dáy dáùn chæî nháût .
2. Dáy quáún xem keí : Caïc baïmh dáy cao aïp vaì haû aïp láön læåüt xen keí nhau doüc
theo truû theïp.
5
Hçnh 1-5 Maïy biãún aïp dáöu ba pha 16000kVA/110kV
1. moïc váûn chuyãøn; 2. Sæï cao aïp 110kV; 4. Sæï trung aïp 38.5kV; 5. Sæï haû aïp 10.5kV; 7.
Äúng phoìng näø; 8. Bçnh giaîn dáöu; 10. Thæåïc chè dáöu; 12. Xaì eïp gäng; 13. Bçnh huït áøm;
16. Dáy quáún cao aïp; 18. Bäü loüc âäúi læu; 22. Voî thuìng; 23.Bäü taín nhiãût; 24. Caïp cáúp
âiãûn cho âäüng cå; 25. Âäüng cå quûat gioï laìm maït. 26. Bäü truyãön âäüng chuyãøn maûch.
1.3.3. Voí MBA.
Voí MBA laìm bàòng theïp gäöm hai bäü pháûn : thuìng vaì nàõp thuìng.
1. Thuìng MBA: Trong thuìng MBA (hçnh 1-5) âàût loîi theïp, dáy quáún vaì dáöu
biãún aïp. Dáöu biãún aïp laìm nhiãûm vuû tàng cæåìng caïch âiãûn vaì taín nhiãût. Luïc MBA
laìm viãûc, mäüt pháön nàng læåüng tiãu hao thoaït ra dæåïi daûng nhiãût laìm dáy quáún, loîi
theïp vaì caïc bäü pháûn khaïc noïng lãn. Nhåì sæû âäúi læu trong dáöu vaì truyãön nhiãût tæì caïc
bäü pháûn bãn trong MBA sang dáöu vaì tæì dáöu qua vaïch thuìng ra mäi træåìng xung
quanh.
2. Nàõp thuìng MBA : Duìng âãø âáûy trãn thuìng vaì trãn âoï coï caïc bäü pháûn quan
troüng nhæ:
+ Sæï ra cuía dáy quáún cao aïp vaì dáy quáún haû aïp. Laìm nhiãûm vuû caïch âiãûn.
+ Bçnh daîn dáöu (bçnh dáöu phuû) coï äúng thuíy tinh âãø xem mæïc dáöu.
6
+ ÄÚng baío hiãøm : laìm bàòng theïp, thæåìng laìm thaình hçnh truû nghiãng, mäüt
âáöu näúi våïi thuìng, mäüt âáöu bët bàòng mäüt âéa thuyí tinh. Nãúu vç lyï do naìo âoï, aïp suáút
trong thuìng tàng lãn âäüt ngäüt, âéa thuyí tinh seî våî, dáöu theo âoï thoaït ra ngoaìi âãø
MBA khäng bë hoíng.
+ Läù nhoí âàût nhiãût kãú.
+ Råle håi duìng âãø baío vãû MBA.
+ Bäü truyãön âäüng cáöu dao âäøi näúi caïc âáöu âiãöu chènh âiãûn aïp cuía dáy quáún
cao aïp.
Âãø hiãøu roî hån vãö MBA ta xem hiình daïng bãn ngoaìi MBA ba pha hai dáy
quáún cäng suáút 250kVA, âiãûn aïp 22/0.4kV cuía nhaì maïy chãú taûo Thiãút Bë Âiãûn
(hçnh 1.6).
Hçnh 1.6 MBA dáöu ba pha, hai dáy quáún
1.4. CAÏC ÂAÛI LÆÅüNG ÂËNH MÆÏC CUÍA MBA
Caïc âaûi læåüng âënh mæïc cuía MBA qui âënh âiãöu kiãûn kyî thuáût cuía maïy. Caïc âaûi
læåüng náöy do nhaì maïy chãú taûo qui âënh vaì ghi trãn nhaîn cuía MBA.
1. Dung læåüng (cäng suáút âënh mæïc) Sâm (VA hay kVA) laì cäng suáút toaìn pháön
hay biãøu kiãún âæa ra åí dáy quáún thæï cáúp cuía MBA.
2. Âiãûn aïp dáy så cáúp âënh mæïc U1âm (V, kV) laì âiãûn aïp cuía dáy quáún så cáúp.
7
3. Âiãûn aïp dáy thæï cáúp âënh mæïc U2âm (V hay kV) laì âiãûn aïp cuía dáy quáún thæï
cáúp khi MBA khäng taíi vaì âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún så laì âënh mæïc U1 = U1dm.
4. Doìng âiãûn dáy så cáúp âënh mæïc I1âm (A hay kA) vaì thæï cáúp âënh mæïc I2âm laì
nhæîng doìng âiãûn dáy cuía dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp æïng våïi cäng suáút vaì âiãûn aïp
âënh mæïc.
Âäúi våïi MBA mäüt pha:
S dm S
I1dm = ; I 2dm = dm (1.11)
U1dm U 2dm
Âäúi våïi MBA ba pha:
S dm S dm
I1dm = ; I 2dm = (1.12)
3U1dm 3U 2dm
5. Táön säú âënh mæïc fâm(Hz). Caïc MBA âiãûn læûc coï táön säú cäng nghiãûp 50Hz.
Ngoaìi ra trãn nhaîn MBA coìn ghi caïc säú liãûu khaïc nhæ: táön säú, säú pha m, så âäö
vaì täø näúi dáy...
1.5. CAÏC LOAÛI MBA CHÊNH.
1. MBA âiãûn læûc âãø truyãön taíi vaì phán phäúi cäng suáút trong hãû thäúng âiãûn læûc.
2. MBA chuyãn duìng sæí duûng åí loì luyãûn kim, caïc thiãút bë chènh læu, MBA haìn ...
3. MBA tæû ngáùu duìng âãø liãn laûc trong hãû thäúng âiãûn, måí maïy âäüng cå khäng
âäöng bäü cäng suáút låïn.
4. MBA âo læåìng duìng âãø giaím caïc âiãûn aïp vaì doìng âiãûn låïn âæa vaìo caïc duûng
cuû âo tiãu chuáøn.
5. MBA thê nghiãûm duìng âãø thê nghiãûm âiãûn aïp cao.
MBA coï ráút nhiãöu loaûi song thæûc cháút hiãûn tæåüng xaîy ra trong chuïng âãöu giäúng
nhau. Âãø thuáûn tiãûn cho viãûc nghiãn cæïu, sau âáy ta xeït MBA âiãûn læûc mäüt pha hai
dáy quáún.
