Máy điện I phần 8
Máy biến áp đặc biệt
MBA ba dây quấn
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
Chæång 7
MAÏY BIÃÚN AÏP ÂÀÛC BIÃÛT
7.1. MBA BA DÁY QUÁÚN
Mba ba dáy quáún laì mba coï mäüt dáy quáún så vaì hai dáy quáún thæï, duìng âãø cung
cáúp âiãûn cho caïc læåïi âiãûn coï âiãûn aïp khaïc nhau, æïng våïi caïc tè säú biãún âäøi :
U1 W1 U W
k 12 = = ; k 13 = 1 = 1 (7.1)
U 2 W2 U 3 W3
&2
I
&1
I &3
I
&
U1 31 2 T 2 1 3 &
U3 &
U2
Hçnh 7.1 Mba ba dáy quáún
Æu âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún :
1. Giaï thaình saín xuáút reí hån mba hai dáy quáún.
2. Màût bàòng chiãúm chäù beï hån.
3. Liãn tuûc truyãön taíi nàng læåüng tæì dáy quáún så sang hai dáy quáún thæï hoàûc
truyãön tæì dáy quáún thæï náöy sang dáy quáún thæï khaïc.
4. Täøn tháút nàng læåüng beï hån mba 2 dáy quáún khoaíng chæìng hai láön.
Khuyãút âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún :
1. Âäü tin cáûy cuía mba 3 dáy quáún beï hån mba 2 dáy quáún vç ...
2. Viãûc bäú trê âáöu ra cuía mba 3 dáy quáún phæïc taûp hån mba 2 dáy quáún.
Cuîng nhæ maïy biãún aïp hia dáy quáún, ngæåìi ta chãú taûo maït biãún aïp ba dáy
quáún theo kiãøu täø maïy biãún aïp ba pha hoàûc maïy biãún aïp ba pha ba truû, åí mäùi pha âàût
2
ba dáy quáún nhæ hçnh 7.1. Tiãu chuáøn täø näúi dáy mba 3 dáy quáún Y0/Y0/Δ-12-11 vaì
täø mba 3pha hay mba 3pha ba truû Y0/Δ/Δ-11-11.
Theo qui âënh tiãu chuáøn vãö cäng suáút chãú taûo mba 3 dáy quáún:
S1âm/S1âm S2âm/S1âm S3âm/S1âm .
1 1 1
1 1 2/3
1 2/3 2/3
(1 2/3 1)
7.1.1. Phæång trçnh cå baín, så âäö thay thãú, âäö thë vectå cuía mba 3 dáy quáún.
Quaï trçnh âiãûn tæì trong mba 3 dáy quáún âæåüc mä taí mhæ mba 2 dáy quáún, táút caí
caïc âaûi læåüng cuía hai dáy quáún thæï 2, 3 quy âäøi vãö säú voìng cuía dáy quáún så:
W2 W W W
I '2 = I 2 ; I 3 = I 3 3 ; U '2 = U 2 1 ; U 3 = U 3 1
' '
W1 W1 W2 W3
Cuîng nhæ mba 2dáy quáún, doìng tæì hoïa mba3dáy quáún ráút nhoí âæåüc xaïc âënh :
&1 + & '2 + & 3 = & 0 ≈ 0
I I I' I (7.2)
Sââ häø caím : − E1 = −E '2 = Z m & 0 våïi Zm = rm + jxm .
& & I
Sââ taín trong mäùi dáy quáún: E σ1 = − jx 1&1 ; E 'σ 2 = − jx '2 & '2 ; E 'σ3 = − jx 3 & 3 .
& I' & I & ' '
I
Våïi doìng cán bàòng häø caím : &1 = &1 − & 0 ≈ &1
I' I I I
Âiãûn khaïng : x1, x2’, x’3 laì âiãûn khaïng taín tæång âæång cuía dáy quáún, âæåüc tçm
tháúy khi coï tênh âãún aính hæåíng cuía caïc dáy quáún khaïc. (Ngáùu håüp tæì thäng taín).
Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp cuía mba ba dáy quáún :
U1 = −E1 − E σ1 + r1&1 = −E1 + Z1&1
& & & I & I
U '2 = E '2 + E 'σ 2 − r2 & '2 = E '2 − Z '2 & '2 .
& & & '
I & I (7.3)
U 3 = E 3 + E σ3 − r3 & 3 = E 3 − Z 3 & 3 .
& ' &' &' ' '
I &' ' '
I
Z1 Z3’ Z2’ & ' &3
I 2 I'
&1
I &0
I
&
U3
&
U1 Zm &
U2
Hçnh 7.2 Så âäö thay thãú mba 3 dáy quáún
3
Täøng tråí nhaïnh tæì hoaï Zm tçm âæåüc bàòng tênh toaïn hoàûc thê nghiãûm.
Caïc täøng tråí Z1,Z’2,Z’3, âæåüc xaïc âënh tæì thê nghiãûm ngàõn maûch (hçnh 7.3) nhæ:
Zn12 = Z1 + Z’2 = rn12 + jxn12
Zn13 = Z1 + Z’3 = rn13 + jxn13 (7.4)
Zn23 = Z’2 + Z’3 = rn23 + jxn23 .
Giaíi hãû phæång trçnh ta tçm âæåüc :Z1 , Z’2 , Z’3.
1
Z1= (Zn12 + Zn13- Zn23);
2
1
Z’2= (Zn12+ Zn23- Zn13); (7.5)
2
1
Z’3= (Zn13+ Zn23- Zn12).
2
2 2 Un 2
Un 1 1 1
Un
3 3 3
Z2’ Z2’ Z2’
Z1
Z1 Z1
Z3’ Z3’ Un
Z3’
Un Un
Hçnh 7.3 Så âäö vaì maûch âiãûn thay thãú khi thê nghiãûm
ngàõn maûch mba ba dáy quáún
jx’2I’2
Tæì âäö thë vectå cuía mba ba dáy
jx1I1 r’2I’2
quáún (hçnh 7.4), ta tháúy U’2 khäng
U’3
nhæîng phuû thuäüc vaìo I’2 maì coìn phuû -E’2 U’2
thuäüc vaìo I’3. Vaì U’3 khäng nhæîng phuû -I’2 I1
thuäüc vaìo I’3 maì coìn phuû thuäüc vaìo I’2.
Âãø giaím aính hæåíng náöy ta cáön
giaím täøng tråí Z1 bàòng caïch âàût cuäün I0 φ
dáy 1 vaìo giæîa 2 dáy quáún 2 vaì 3, luïc
-I’3
âoï x1 coï thãø coï giaï trë ám. Hçnh 7-4 Âäö thë vectå mba 3 dáy quáún
4
7.1.2. Âäü thay âäøi âiãûn aïp thæï cáúp mba ba dáy quáún.
Dáy quáún 1 vaì 2 :
U1dm − U '2
ΔU *12 = .
U1dm
= unr*12 cosϕ2 + unx*12 sinϕ2 + unr*(3) cosϕ3 + unx*(3) sinϕ3 (7.6)
Trong âoï:
' '
rn12 I '2 x n12 I '2 r1I 3 x 1I 3
u nr*12 = ; u nx*12 = ; u nr*(3) = ; u nx*(3) = ;
U1dm U1dm U1dm U 1dm
Dáy quáún 2 vaì 3 :
U1dm − U 3
'
ΔU *13 = .
U1dm
= unr*13 cosϕ3 + unx*13 sinϕ3 + unr*(2) cosϕ2 + unx*(2) sinϕ2 .(7.7)
Trong âoï:
'
rn13 I 3 x I' r1 I '2 x 1 I '2
u nr*13 = ; u nx*13 = n13 3 ; u nr*( 2 ) = ; u nx*( 2 ) = ;
U1dm U1dm U 1dm U 1dm
I2 , I3 : doìng âiãûn taíi.
cosϕ2 ,cosϕ3 : hãû säú cäng suáút.
7.2. MAÏY BIÃÚN AÏP TÆÛ NGÁÙU.
Mba tæû ngáùu laì loaûi mba maì åí âoï ngoaìi sæû liãn hãû vãö tæì coìn coï sæû liãn hãû træûc
tiãúp våïi nhau vãö âiãûn giæîa dáy quáún så cáúp vaì dáy quáún thæï cáúp .
E2 I2 E2 I2
IHA ICA IHA ICA
x a x a
E1 I1
UHA E1 I1 UCA UHA UCA
X A X A
ICA ICA
a a
E2 I2 E2 I2
U2 U2
IHA IHA
x x
A UCA A UCA
UHA UHA
E1 I1 U1 E1 I1 U1
X X
Näúi ngæåüc (b)
Näúi thuáûn (a)
Hçnh 7.5 Så âäö cuía mba tæû ngáùu mäüt pha
5
Hçnh 7.4 trçnh baìy hai kiãøu näúi dáy cuía mba tæû ngáùu : Näúi thuáûn hçnh 7.5a vaì
ngæåüc 7.5b
Ta tháúy cäng suáút truyãön taíi cuía mba tæû ngáùu gäöm hai thaình pháön :
1. Truyãön qua nhåì tæì træåìng trong loîi theïp.
2. Truyãön dáùn træûc tiãúp.
Dung læåüng thiãút kãú mba tæû ngáùu laì dung læåüng truyãön dáùn nhåì tæì træåìng:
Stkãú = E1I1 = E2I2 (7.8)
Dung læåüng mba tæû ngáùu truyãön qua luïc váûn haình thæûc tãú :
Sttaíi = UCAICA = UHAIHA (7.9)
Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía mba TN:
U 1 E1 I 2
= = =K (7.10)
U 2 E 2 I1
Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía læåïi âiãûn :
U CA I HA
= = K thæåìng K< 2.5. (7.11)
U HA I CA
Xeït træåìng håüp näúi thuáûn (hçnh a):
S tkãú E 2 I2 ( U − U HA )I CA 1
= = CA = 1− (7.12)
S ttaíi U CA I CA U CA I CA K
Xeït træåìng håüp näúi ngæåüc (hçnh b):
S tkãú E2I2 ( U − U HA )I HA 1
= = CA = (1 − )K = K − 1 (7.13)
S ttaíi U CA I CA U CA I CA K
Nhæ váûy kiãøu näúi thuáûn coï låüi hån nãn âæåüc duìng trong thæûc tãú.
Cäng duûng cuía mba TN :
1. Mba tæû ngáùu duìng âãø liãn laûc giæîa caïc hãû thäúng âiãûn coï caïc cáúp âiãûn aïp
khaïc nhau trong hãû thäúng âiãûn nhæ : 110-220; 220-500; 330-750 kV.
2. Mba tæû ngáùu duìng âãø måí maïy caïc âäüng cå khäng âäöng bäü cäng suáút låïn.
3. Mba tæû ngáùu duìng räüng raîi laìm nguäön cho caïc thiãút bë âiãûn sinh hoaût.
4. Mba tæû ngáùu duìng åí caïc phoìng thê nghiãûm âãø thay âäøi âiãûn aïp liãn tuûc.
Æu nhæåüc âiãøm cuía mba tæû ngáùu :
• Æu âiãøm :
1. Mba tæû ngáùu chãú taûo reî hån mba 2 dáy quáún cuìng cäng suáút.
2. Luïc váûn haình täøn hao trong mba tæû ngáùu cuîng nhoí hån:
∑ p = ∑ p (1− 1 ) nghéa laì täøn hao chè coìn (1− 1 ) so våïi mba 2 dáy
S ttai S tke k k
quáún.
6
1
3. Âiãûn aïp un cuía mba tn nhoí coìn ( 1− ) so våïi mba 2 dáy quáún cuìng
k
cäng suáút.
4. Suût aïp trong mba tæû ngáùu nhoí vç un nhoí.
• Nhæåüc âiãøm :
1. Vç un nhoí nãn doìng âiãûn In tæång âäúi låïn.
2. Khi váûn haình våïi læåïi âiãûn trung tênh mba tæû ngáùu phaíi näúi âáút nãúu
khäng seî khäng an toaìn.
3. Mba tæû ngáùu yãu cáöu caïch âiãûn cao hån mba thæåìng.
7.3. MAÏY BIÃÚN AÏP ÂO LÆÅÌNG
7.3.1. Maïy biãún âiãûn aïp
Maïy biãún âiãûn aïp (hçnh 7.6a) duìng âãø biãún âiãûn aïp cao thaình âiãûn aïp nhoí âãø âo
læåìng vaì âiãöu khiãøn. Cäng suáút maïy biãún âiãûn aïp 25÷1000VA.
Maïy biãún âiãûn aïp coï dáy quáún så näúi våïi læåïi âiãûn vaì dáy quáún thæï näúi våïi Vän
meït, cuäün dáy aïp cuía Watt kãú, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu
khiãøn khaïc (hçnh 7.6b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút låïn nãn maïy biãún
âiãûn aïp xem nhæ laìm viãûc åí chãú âäü khäng taíi, do âoï sai säú vãö trë säú nhoí vaì bàòng :
W1
U2 − U1
W2
ΔU% = 100 (7.14)
U1
Goïc δu giæîa U1 vaì U’2 (hçnh 7.6c) cuîng nhoí.
U1
A X
U1
a x
δu
U’2
U2
V
W
(a) (b) (c)
Hçnh 7.6 Maïy biãún âiãûn aïp
7
Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía mbâa :
Cáúp chênh xaïc 0.5 1 3
Sai säú ΔU ± 0.5% ± 1% ± 3%
Sai säú δu ± 20’ ± 40’ K qui âënh
0
Chuï yï : Khi sæí duûng mbâa khäng âæåüc näúi tàõt maûch thæï cáúp vç näúi tàõt maûch thæï
cáúp tæång âæång näúi tàõt maûch så cáúp nghéa laì gáy sæû coï ngàõn maûch åí læåïi âiãûn.
7.3.2. Maïy biãún doìng âiãûn :
Maïy biãún doìng âiãûn duìng âãø biãún doìng âiãûn låïn thaình doìng âiãûn nhoí âãø âo
læåìng bàòng caïc duûng cuû âo tiãu chuáøn vaì âiãöu khiãøn.
Cäng suáút Maïy biãún doìng âiãûn : 5÷100VA.
Maïy biãún doìng âiãûn (hçnh 7.7a) coï dáy quáún så gäöm êt voìng dáy màõc näúi tiãúp
våïi maûch cáön âo doìng vaì dáy quáún thæï gäöm nhiãöu voìng dáy näúi våïi ampe meït, cuäün
dáy doìng cuía Watt meït, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu khiãøn
khaïc (hçnh 7.7b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút beï nãn maïy biãún doìng âiãûn
laìm viãûc åí traûng thaïi ngàõn maûch, khi âoï loîi theïp maïy biãún doìng âiãûn khäng baîo hoìa
vaì Φ = (0.8÷1)Wb, do âoï sai säú âo læåìng vãö trë säú nhoí vaì bàòng :
W
I 2 2 − I1
W1
Δi % = 100 (7.15)
I1
Goïc δi giæîa I1 vaì I’2 (hçnh 7.7c) cuîng nhoí.
I1
I1
I2 δi
I’2
A W
(b) (c)
(a)
Hçnh 7.7 Maïy biãún doìng âiãûn
8
Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía maïy biãún doìng âiãûn :
Cc xaïc 0.2 0.5 1 3 10
Ssäú ΔI ± 0.2% ± 0.5% ± 1% ± 3% ±10%
S.säú δi ± 10’ ± 40’ ± 80 K qui âënh
Chuï yï : Khi sæí duûng maïy biãún doìng âiãûn khäng âæåüc dãø dáy quáún thæï håí maûch
vç nhæ váûy doìng tæì hoïa I0 = I1 ráút låïn vaì loîi theïp baîo hoìa nghiãm troüng seî noïng lãn
laìm chaïy dáy quáún, hån næîa tæì thäng bàòng âáöu seî sinh ra sââ nhoün âáöu åí dáy quáún
thæï coï thãø xuáút hiãûn âiãûn aïp cao haìng nghçn vän laìm cho dáy quáún thæï vaì ngæåìi sæí
duûng khäng an toaìn.
7.4. MAÏY BIÃÚN AÏP HAÌN HÄÖ QUANG
Laì loaûi maïy biãún aïp âàûc biãût duìng âãø haìn bàòng phæång phaïp häö quang âiãûn.
Maïy âæåüc chãú taûo coï âiãûn khaïng taín låïn vaì cuäün dáy thæï cáúp näúi våïi âiãûn khaïng
ngoaìi K âãø haûn chãú doìng âiãûn haìn. Vç thãú âæåìng âàûc tênh haìn ráút däúc, phuì håüp våïi
yãu cáöu haìn âiãûn (hçnh 7.8).
Cuäün dáy så cáúp näúi våïi nguäön âiãûn, cuäün dáy thæï cáúp mäüt âáöu näúi våïi cuäün
âiãûn khaïng K räöi näúi tåïi que haìn, coìn âáöu kia näúi våïi táúm kim loaûi cáön haìn.
Maïy biãún aïp laìm viãûc åí
Khe håí khäng khê
chãú âäü ngàõn maûch ngàõn haûn
dáy quáún thæï cáúp. Âiãûn aïp
U1
thæï cáúp âënh mæïc cuía maïy
biãún aïp haìn thæåìng laì 60 K
÷70V. Khi dê que haìn vaìo
táúm kim loaûi, seî coï doìng Hçnh 7.8 Så âäö maïy biãún aïp haìn häö quang
âiãûn låïn chaûy qua laìm noïng
chäù tiãúp xuïc. Khi nháúc que
haìn caïch táúm kim loüai mäüt khoaíng nhoí, vç cæåìng âäü âiãûn træåìng låïn laìm ion hoïa
cháút khê, sinh häö quang vaì toía nhiãût læåüng låïn laìm noïng chaíy chäù haìn.
Âãø âiãöu chènh doìng âiãûn haìn, coï thãø thay âäøi säú voìng dáy cuía dáy quáún thæï cáúp
maïy biãún aïp haìn hoàûc thay âäøi âiãûn khaïng ngoaìi bàòng caïch thay âäøi khe håí khäng
khê cuía loîi theïp K.
