Máy biến áp là gì ?


1. KHÁI NIỆM CHUNG CỦA MÁY BIẾN ÁP


ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC

Định nghĩa

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện xoay chiều (U1, I1,fi) thành (U2, I2,fi)

Đầu vào của Máy biến áp nối với nguồn điện gọi là sơ cấp. Đầu ra nối với tải gọi là thứ cấp .

Các lượng định mức

- Điện áp định mức

Điện áp sơ cấp định Mức kí hiệu U1đM là điện áp đã quy định cho dây quấn sơ cấp. Điện áp thứ cấp định Mức kí hiệu U2đM là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp, khi dây quấn thứ cấp hở Mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định Mức .

Với Máy biến áp ba pha điện áp định Mức là điện áp dây

- Dòng điện định Mức

Dòng điện định Mức là dòng điện đã quy định cho Mỗi dây quấn của Máy biến áp, ứng với công suất định Mức và điện áp định Mức.

Đối với Máy biến áp ba pha, dòng điện định Mức là dòng điện dây.

Dòng điện sơ cấp định Mức kí hiệu I1đM, dòng điện thứ cấp định Mức kí hiệu I2đM

- Công suất định Mức

Công suất định Mức của Máy biến áp là công suất biểu kiến thứ cấp ở chế độ làM việc định Mức.

Công suất định Mức kí hiệu là SđM, đơn vị là KVA.


CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP


Công dụng của Máy biến áp là truyền tải và phân phối điện năng trong

hệ thống điện

Muốn giảm tổn hao dP = I2.R trên đường dây truyền tải có hai phương án:

Phương án 1: GiảM điện trở R của đường dây (R = r.l/S)

Muốn giảM R ta tăng tiết diện dây dẫn S, tức là tăng khối lượng dây dẫn, các trụ đỡ cho đường dây, chi phí xây dựng đường dây tải điện rất lớn ( phương án này không kinh tế)

Phương án 2: Giảm dòng điện I chạy trên đường dây truyền tải.

Muốn giảm I ta phải tăng điện áp, ta cần dùng Máy tăng áp vì đối với Máy biến áp U1I1 = U2.I2 ( phương án này kinh tế và hiệu quả hơn)

Máy biến áp còn được dùng rộng rãi :

Trong kỹ thuật hàn, thiết bị lò nung, trong kỹ thuật vô tuyến điện, trong lĩnh vực đo lường. trong các thiết bị tự động, làm nguồn cho thiết bị điện, điện tử , trong thiết bị sinh hoạt gia đình v.v.


2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP

Gồm hai bộ phận chính: lõi thép và dây quấn

Lõi thép Máy biến áp

Dùng để dẫn từ thông chính của Máy, được chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện Mỏng ghép lại.

Để giảM dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng lá thép kỹ thuật điện, hai Mặt có sơn cách điện ghép lại với nhau thành lõi thép.

Dây quấn Máy biến áp

Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện.

Máy biến áp có công suất nhỏ thì làm Mát bằng không khí

Máy có công suất lớn thì làm Mát bằng dầu, vỏ thùng có cánh tản nhiệt

3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP

Khi ta nối dây quấn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1 sẽ có dòng điện sơ cấp I1 (hình 7.2.2)

Dòng điện I1 sinh ra từ thông fi biến thiên chạy trong lõi thép. Từ thông này Móc vòng đồng thời với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp được gọi là từ thông chính.

Theo định luật cảM ứng điện từ:

e1 = - W1 dfi/dt

e2 = - W2 dfi/dt

W1, W2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

Hình 7.2.2

Khi Máy biến áp có tải, dưới tác động của sức điện động e2, có dòng điện thứ cấp I2 cung cấp điện cho tải.

Từ thông fi biến thiên hình sin fi = fiMax sinWt

Ta có:

k = E1/ E2= W1/ W2 , k được gọi là hệ số biến áp.

Bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí ta có:

U1/ U2 xấp xỉ E1/ E2 = W1/ W2 = k

Bỏ qua Mọi tổn hao trong Máy biến áp, ta có:

U2 I2xấp xỉ U1 I1 suy ra U1/U2 xấp xỉ I2/I1 =W1/W2 = k


4. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN VÀ TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP



Theo quy tắc vặn nút chai, chiều fi phù hợp với chiều i1, e1 và i1 cùng chiều .

Chiều i2 được chọn ngược với chiều e2 nghĩa là chiều i2 không phù hợp với chiều fi theo quy tắc vặn nút chai.

Trong Máy biến áp còn có từ thông tản fit1 , fit2 ( hình 7.3.a)

Từ thông tản được đặc trưng bằng điện cảM tản .

Điện cảm tản dây quấn sơ cấp L1 : L1 = fit1 /i1

Điện cảm tản dây quấn thứ cấp L2 : L2= fit2 /i2







Hình 7.3.a

7.3.1. Phương trình cân bằng điện áp trên dây quấn sơ cấp

Áp dụng định luật Kiếchốp 2 dạng phức cho Mạch điện hình 7.3.b :





trong đó X1 = L1 W

Hình 7.3.b

7.3.2. Phương trình cân bằng điện áp trên dây quấn thứ cấp

Áp dụng định luật Kiếchốp 2 dạng phức cho Mạch điện hình 7.3.c :





Hình 7.3.c





Trong đó X2 = L2.W


Phương trình cân bằng từ




Điện áp lưới điện đặt vào Máy biến áp U1xấp xỉ E1 = 4.44 fiW1fiMax không đổi, cho nên từ thông chính fiMax sẽ không đổi.

Phương trình cân bằng từ dưới dạng số phức:
SƠ ĐỒ THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP


Từ các phương trình cân bằng điện từ ta xây dựng Mô hình Mạch điện cho Máy biến áp. Sơ đồ thay thế là sơ đồ điện phản ảnh đầy đủ quá trình năng lượng trong Máy biến áp, ta có hệ phương trình:





Trong đó:

Từ hệ phương trình trên ta xây dựng được sơ đồ thay thế cho Máy biến áp

(hình 7.4.a)

Hình 7.4.a
CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP


Là chế độ mà phía thứ cấp hở Mạch và phía sơ cấp được đặt vào điện áp.


Đặc điểm chế độ không tải của Máy biến áp


Dòng điện không tải I0

Ta có : I0 = U1/ z0



Tổng trở z0 rất lớn vì thế I0 rất nhỏ: I0 =(3% -10% )I1đM



Công suất không tải P0

P0 = R0 I20=Rth I2th = Pst

Hệ số công suất cosP0


Thí nghiệM không tải của Máy biến áp


Xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ Pst, Xth, Rth, cosP0, I0

Sơ đồ thí nghiệm

Vôn kế V1 chỉ U1đM; vôn kế V2 chỉ U2đM

Ampe kế A chỉ dòng điện không tải I0

Oát Mét W chỉ công suất không tải P0
Hệ số biến áp k : k = W1/W2 =U1đM/U2đM
Dòng điện không tải phần trăM : I0 % = I0/I1đM .100% = (3% ¸ 01%) I1đM
Điện trở không tải: R0=P0/I20 xấp xỉ Rth
Tổng trở không tải: z0 = U1đM /I0

Điện kháng không tải:





Xthxấp xỉXo
Hệ số công suất không tải: cosP0 = P0/(U1đMI0 ) = 0.1 ¸0.3

CHẾ ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA MÁY BIẾN ÁP


Là chế độ Mà phía thứ cấp bị nối tắt lại và phía sơ cấp vẫn đặt vào điện áp. Đây là tình trạng sự cố.


ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ NGẮN MẠCH CỦA MÁY BIẾN ÁP


Phương trình và sơ đồ thay thế của Máy biến áp ngắn Mạch.

Sơ đồ thay thế

Tổng trở z’2 rất nhỏ so với zth , nên có thể bỏ nhánh từ hoá .

Dòng điện ngắn Mạch In:

In = U1đM/zn



Rn: điện trở ngắn Mạch Máy biến áp

Xn: điện kháng ngắn Mạch Máy biến áp.

zn : tổng trở ngắn Mạch Máy biến áp

Zn rất nhỏ cho nên In rất lớn:

In = U1đM/zn xấp xỉ (10 ¸ 25) I1đM ( tình trạng sự cố)
THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH CỦA MÁY BIẾN ÁP


Xác định tổn hao trên điện trở dây quấn và các thông số R1, X1, R2, X2

Sơ đồ thí nghiệm ngắn Mạch

Dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp .

Nhờ bộ điều chỉnh điện áp, ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn đạt giá trị định Mức.

Un % = Un /U1đM 100% = (3¸10 %) U1đM

Công suất đo trong thí nghiệM ngắn Mạch Pn là tổn hao trong điện trở 2 dây quấn.
Tổng trở ngắn Mạch: zn = Un /I1đM
Điện trở ngắn Mạch: Rn= Pn/I21đM
Điện kháng ngắn Mạch




Thông số dây quấn

R1 =R’2 = Rn /2

X1 =X’2 =Xn/2

Biết hệ số biến áp, tính được thông số thứ cấp chưa quy đổi.

R2=R’2/k2 ;X2=X’2/k2


5. CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP



Chế độ có tải là chế độ trong đó dây quấn sơ cấp nối với nguồn điện áp định Mức, dây quấn thứ cấp nối với tải.

Hệ số tải : kt = I2/I2đM= I1/I1đM

kt=1 tải định Mức, kt<1 non tải, kt >1 quá tải.

Độ biến thiên điện áp thứ cấp.

dU2% = (U2đM-U2)/ U2đM .100%

Đặc tính ngoài của Máy biến áp

Quan hệ U2 = fi(I2), khi U1 =U1đM và cosPt = const.

Điện áp thứ cấp U2 là: U2 = U2đM -dU2 = U2đM (1 - dU2%/100)

Tổn hao và hiệu suất Máy biến áp

- Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là tổn hao đồng

dPđ =dPđ1+dPđ2 = I12R1 +I22R2 = kt2Pn

trong đó Pn là công suất đo được trong thí nghiệm ngắn Mạch .

- Tổn hao sắt từ dPst trong lõi thép do dòng điện xoáy và từ trể gây ra.. Tổn hao sắt từ bằng công suất đo khi thí nghiệm không tải. dPst = P0

Hiệu suất Máy biến áp h:

h=P2/P1 = P2/(P2 + dPst +dPđ) = ktSđM cosPt /( ktSđM cosPt +P0 +kt2Pn)

P2= S2 cos Pt = ktSđM cosPt

Nếu cosPt không đổi, hiệu suất cực đại khi hxích ma /xích ma kt = 0 suy ra kt2Pn =P0

Hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại:





Đối với Máy biến áp công suất trung bình và lớn, hiệu suất cực đại khi hệ số tải

kt= 0.5 /0.7
MÁY BIẾN ÁP BA PHA


Để biến đổi điện áp của hệ thống điện ba pha, ta dùng Máy biến áp ba pha.

Về cấu tạo lõi thép của Máy biến áp ba pha gồM 3 trụ và trên Mỗi trụ quấn dây quấn sơ cấp và thứ cấp của Mỗi pha

Dây quấn sơ cấp: pha A thường kí hiệu là AX, pha B là BY, pha C là CZ.

Dây quấn thứ cấp: pha a thường kí hiệu là ax, pha b là by, pha c là cz.

Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối hình sao hoặc hình taM giác, ví dụ như có 4 trường hợp cơ bản, bao gồM 12 tổ nối dây ( hình 7.8.1)

Hình 7.8.1

Tỷ số điện áp dây trong 4 trường hợp cơ bản:

Nối Y/Y:





U/d:

d/U:

d/d:

Tổ nối dây của Máy biến áp cho ta biết cách Mắc của cuộn sơ cấp, thứ cấp và góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và điện áp dây thứ cấp.

Ví dụ: Tổ nối dây kí hiệu U/U- 21; phía sơ cấp và thứ cấp nối sao, góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp là 12x300 =3600

6. SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA MÁY BIẾN ÁP

Nhờ làm việc song song, công suất lưới điện lớn rất nhiều so với công suất Mỗi Máy, đảM bảo nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống và an toàn cung cấp điện, khi Một Máy hỏng hóc hoặc phải sửa chữa.

Điều kiện để cho các Máy biến áp làm việc song song :
Điện áp định Mức sơ cấp và thứ cấp của các Máy phải bằng nhau tương ứng
Các Máy phải có cùng tổ nối dây
Điện áp ngắn Mạch của các Máy phải bằng nhau.

UnI% = UnII% =.....UnN%

Cần đảM bảo điều kiện này, để tải phân bố trên các Máy tỷ lệ với công suất định Mức của chúng.

7. CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT


MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU


Biến áp tự ngẫu còn được gọi là Máy tự biến áp

Máy biến áp tự ngẫu Một pha thường có công suất nhỏ, được dùng trong các phòng thí nghiệM và trong các thiết bị để làM nguồn có khả năng điều chỉnh được điện áp đầu ra theo yêu cầu.

Máy biến áp tự ngẫu Một pha gồM có dây quấn thấp áp (số vòng dây W2 ) là Một phần của dây quấn cao áp (số vòng dây W1) ( hình 7.10.1 )

Ta có: U1/U2=W1/W2 hay là U2 = U1.W1/W2

Hình 7.10.1

Ta thay đổi vị trí tiếp điểm trượt a, sẽ thay đổi được điện áp U2.

Máy tự biến áp có tiết diện lõi thép bé hơn Máy biến áp thông thường nhưng vẫn đảm bảo đủ công suất

Máy tự biến áp trong đó cuộn thấp áp là Một phần cuộn cao áp cho nên tiết kiệm được dây dẫn, và giảm được tổn hao.

Máy tự biến áp có nhược điểm là Mức độ an toàn điện không cao

MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG

Máy biến điện áp

Dùng biến đổi điện áp xoay chiều rất cao xuống điện áp thấp để đo lường bằng các dụng cụ thông thường.

Số vòng dây cuộn thứ cấp phải ít hơn số vòng dây cuộn sơ cấp. Tiết diện dây quấn sơ cấp nhỏ hơn tiết diện dây quấn thứ cấp.

Trong khi làm việc, không được để cho Máy biến điện áp ngắn Mạch ở thứ cấp.



Hình 7.10.2.a

Máy biến dòng điện

Dùng biến đổi dòng điện xoay chiều lớn xuống dòng điện nhỏ để đo lường và Một số Mục đích khác.

Vì dòng điện thứ cấp nhỏ hơn dòng điện sơ cấp nên số vòng dây thứ cấp nhiều hơn số vòng dây sơ cấp. Tiết diện dây quấn thứ cấp nhỏ hơn tiềt diện dây sơ cấp

Đối với Máy biến dòng không được để hở Mạch ở thứ cấp.








8.Tổng quan về tổ đấu dây máy biến áp:

Để sử dụng máy biến áp trong hệ thống điện đúng cách, điều quan trọng là phải biết góc lệch pha giữa các sức điện động cảm ứng phía cao áp và hạ áp, đo tại các đầu nối ra của máy. Thí dụ, phía cao áp sẽ đo sức điện động tại các đầu A và B. Phía hạ áp đo sức điện động giữa các đầu a và b.

Trong máy biến áp 1 pha, góc lệch pha giữa sức điện động cao áp và hạ áp có thể là 0° hoặc 180°.Trong các máy biến áp 3 pha, góc lệch pha chỉ có thể là một bội số của 30°. Các máy biến áp có cùng góc lệch pha giống nhau được xếp chung vào cùng một tổ đấu dây, mỗi tổ đấu dây được đánh dấu bằng một con số đặc trưng.

Vì góc 30° là góc bằng với góc giữa 2 điểm đánh dấu giờ trên mặt đồng hồ giờ, nên thế giới đã quy ước chung dùng hình tượng của 2 kim đồng hồ để đánh dấu cho các tổ đấu dây. Trong hình tượng này, kim dài để đánh dấu véc-tơ sức điện động cảm ứng phía cao áp, và kim ngắn để đánh dấu véc-tơ sức điện động cảm ứng phía hạ áp. Kim dài (kim phút) được đặt ở vị trí số 12. Và số giờ đọc được sẽ dùng để chỉ thị cho tổ đấu dây.

Một ví dụ cho tổ đấu dây quy ước 11 giờ được vẽ trên hình 1. Chiều của véc-tơ được quy ước là từ A tới B phía cao áp và từ a tới b phía hạ áp.

Trong việc thiết kế máy biến áp, con số giờ này được viết đi sau ký hiệu của sơ đồ đấu dây, thí dụ như Y/Y-0 (Sao - sao 0 giờ) hoặc Y/Δ-11 (Sao - tam giác 11 giờ)...

Hình 1: Quy ước kim đồng hồ để ký hiệu cho tổ đấu dây 11 giờ

Xác định tổ đấu dây máy biến áp một pha:

Nếu các cuộn dây cao áp và hạ áp trên cùng một pha của máy biến áp được quấn cùng chiều với nhau, các đầu nối dây ra của cuộn hạ áp có thể được đánh dấu theo một trong hai cách, như trong hình 2. Vì các cuộn dây này cùng nhận sự biến đổi từ thông giống nhau, nên nếu được đánh dấu như hình 2a sẽ cùng pha với nhau, và nếu đánh dấu như hình 2b sẽ ngược pha với nhau.

Thí dụ như khi từ thông giảm, sức điện động cảm ứng của cả phía cao áp và hạ áp sẽ đi từ X tới A và từ x tới a trong trường hợp hình 2(a), và sức điện động cảm ứng sẽ đi từ a đến x trong trường hợp hình 2(b).

Như đã lưu ý truớc, góc lệch của máy biến áp một pha chỉ có thể là 0° hoặc 180°. Nghĩa là nó chỉ có thể có 1 trong 2 trị số góc giờ, đó là góc 0 giờ (hoặc 12 giờ) và 6 giờ.Để viết ngắn gọn lại người ta sẽ dùng ký hiệu I/I-0 (cho trường hợp hình 2(a) và I/I-6 cho trường hợp hình 2(b).

Sự thay đổi giữa nhóm 0 và nhóm 6 không cần thay đổi cách nối dây bên trong máy biến áp, mà chỉ cần thay đổi cách đánh dấu đầu dây ra: đổi a thành x và x thành a.

Trong đa số trường hợp, người ta thiết kế máy biến áp một pha có tổ đấu dây I/I-0.



Hình 2: Cách đánh dấu đầu dây ra, và trị số góc lệch giờ trong máy biến áp một pha.

Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối sao – sao, các cuộn dây được đánh dấu cùng cực tính:

Để mở rộng cách xác định tổ đấu dây từ máy biến áp một pha thành cách xác định tổ đấu dây của mấy biến áp ba pha, chúng ta không đơn giản chỉ tính đến cách đánh dấu đầu ra dây, mà còn phải xét đến sơ đồ véc tơ của các cuộn dây quấn cao áp và hạ áp.



Xét máy biến áp nối hình sao/sao có ba trụ, trong đó mỗi trụ của 3 pha có các cuộn dây được đánh dấu cùng cực tính như trường hợp hình 2(a). Như vậy góc lệch giữa các cuộn dây cao áp và hạ áp =0

A. Trường hợp các cặp cuộn dây xa, XA, cặp yb, YB, cặp zc, ZC nằm trên các trụ tương ứng:

Trường hợp đơn giản nhất của máy biến áp ba pha được vẽ trên hình 3.



Hình 3: Các bước xác định góc lệch và tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Y có cuộn dây cao áp và hạ áp cùng cực tính.

Cách vẽ:
Trước hết vẽ tam giác điện áp phía cao áp theo qui ước sao cho véc-tơ AB thẳng đứng. Thứ tự theo chiều kim đồng hồ là ABC như hình vẽ.
Vì phía sơ cấp nối hình sao. Do đó điện áp đặt vào cuộn dây không phải là cạnh của tam giác điện áp. Ta cần xác định trọng tâm N của tam giác này.
Từ trọng tâm N, nối các đường NA, NB, NC. Các đường thẳng này sẽ biểu thị các véc tơ điện áp XA, YB và ZC.
Chọn 1 điểm n bên ngoài tam giác điện áp trên để làm gốc cho hệ thống véc tơ điện áp phía hạ áp.
Vẽ véc-tơ xa song song và cùng chiều với XA. Gốc x của véc tơ trùng với n.
Tương tự, vẽ véc-tơ yb song song và cùng chiều với YB, zc song song và cùng chiều với ZC. Các điểm y và z trùng với n.
Nối hai điểm ab, bc, ca. Ba đường thẳng này sẽ biểu thị cho tam giác điện áp phía hạ áp
Tịnh tiến véc tơ ab về phía tam giác điện áp phía cao áp, sao cho điểm a trùng với A. Ta thấy véc tơ ab sẽ có vị trí giống như kim ngắn đồng hồ chỉ 0 giờ.
Như vậy góc lệch tính theo giờ của máy biến áp này là 0 giờ, tổ đấu dây của máy biến áp này là Y/Y-0.



A. Trường hợp các cặp cuộn dây xa, XA, cặp yb, YB, cặp zc, ZC không nằm trên các trụ tương ứng:

Nếu chúng ta đánh dấu các đầu ra của máy biến áp khác đi, sao cho các cuộn tương ứng của các pha không cùng trụ nhưng vẫn giữ nguyên thứ tự theo vòng tròn abc, ta sẽ có tổ đấu dây với góc lệch khác đi.



Hình 4: Các tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Y có các cuộn dây cao áp và hạ áp cùng cực tính.

Thí dụ như đánh dấu sao cho cuộn dây xa không cùng trụ với XA nữa, mà cùng trụ với YB, cuộn yb cùng trụ với ZC và cuộn zc cùng trụ với XA. Nghĩa là thay b bằng a, c thay bằng b và a thay bằng c (tương ứng với y thay bằng x, z thay bằng y và x thay bằng z).

Để xác định tổ đấu dây trong trường hợp này ta thực hiện như sau:

Cách vẽ:

Lặp lại tất cả các động tác như cách vẽ trên. Nhưng khi vẽ véc tơ hạ áp, chúng ta lưu ý vẽ zc song song và cùng chiều với XA, xa song song và cùng chiều với YB và yb song song, cùng chiều với ZC.

Ta thấy véc tơ ab sẽ nằm ở vị trí giống như vị trí của kim ngắn chỉ 4 giờ.

Như vậy góc lệch của máy biến áp này là 4 giờ, và tổ đấu dây của máy là Y/Y-4. Xem hình 4(b).

Ngoài ra ta có thể thấy: nếu hoán đổi tên gọi của các pha một lần nữa, ta sẽ được máy biến áp có góc lệch 8 giờ, tổ đấu dây Y/Y-8. Xem hình 4(c).



Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối sao - sao, các cuộn dây được đánh dấu ngược cực tính:

Nếu chúng ta đánh dấu các cuộn dây hạ áp theo hướng ngược lại, nghĩa là các cuộn dây hạ áp ngược cực tính với cuộn dây cao áp, ta sẽ có được các tổ đấu dây khác với Y/Y-0, Y/Y-4 và Y/Y-8.

Nếu các cuộn cao áp và hạ áp được đánh dấu cùng trụ, nghĩa là xa cùng trụ với XA, yb cùng trụ với YB, zc cùng trụ với ZC, với cách vẽ như trên, nhưng lưu ý các điều dưới đây:

Cách vẽ:



Hình 5: Các bước xác định góc lệch và tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Y có cuộn dây cao áp và hạ áp ngược cực tính.

Lặp lại tất cả các động tác như cách vẽ trên. Nhưng khi vẽ véc tơ hạ áp, chúng ta lưu ý

vẽ xa song song và ngược chiều với XA,

Vẽ yb song song và ngược chiều với YB, y trùng với n.

Vẽ zc song song, và ngược chiều với ZC, z trùng với n.

Ta thấy véc tơ ab sẽ nằm ở vị trí giống như vị trí của kim ngắn chỉ 6 giờ.

Nếu chúng ta đánh dấu các đầu ra của máy biến áp khác đi, sao cho các cuộn tương ứng của các pha không cùng trụ nhưng vẫn giữ nguyên thứ tự theo vòng tròn abc, ta sẽ có tổ đấu dây với góc lệch khác đi.



Hình 6: Các tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Y có các cuộn dây cao áp và hạ áp ngược cực tính.

Trong các trường hợp này, ta sẽ có các tổ đấu dây là Y/Y-6 hình 6(a), Y/Y-10 hình 6(b), Y/Y-2 hình 6(c).



Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối sao – tam giác, các cuộn dây được đánh dấu cùng cực tính:

Để xác định tổ đấu dây của mấy biến áp ba pha nối sao / tam giác, chúng ta còn phải xét đến cách nối. Từ cách nối, chúng ta mới dịch chuyển véc-tơ cho phù hợp.

Xét máy biến áp nối hình sao / tam giác có ba trụ, các cuộn dây được đánh dấu cùng cực tính như trường hợp hình 2(a). Góc lệch giữa các cuộn dây cao áp và hạ áp =0

A. Trường hợp các cặp cuộn dây xa, XA, cặp yb, YB, cặp zc, ZC nằm trên các trụ tương ứng:



Hình 7: Các bước xác định góc lệch và tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Δ có cuộn dây cao áp và hạ áp cùng cực tính.

Cách vẽ:
Trước hết vẽ tam giác điện áp phía cao áp và các véc tơ điện áp pha XA, YB và ZC như trong trường hợp máy biến áp đấu sao/sao.
Từ một điểm ngoài tam giác điện áp, vẽ véc-tơ xa song song và cùng chiều với XA.
Vẽ véc tơ yb song song và cùng chiều với véc tơ YB. Vì đầu nối a trên cuộn dây xa nối với đầu nối y trên cuộn dây yb, nên khi ta vẽ véc tơ yb phải vẽ sao cho gốc y phải trùng với ngọn a của véc-tơ xa.
Tương tự, vẽ véc tơ zc song song và cùng chiều với véc tơ ZC. Gốc z của zc trùng với ngọn b của yb.
Tịnh tiến véc tơ ab về phía tam giác điện áp phía cao áp, sao cho điểm a trùng với A. Ta thấy véc tơ ab sẽ có vị trí giống như kim ngắn đồng hồ chỉ 11 giờ.
Như vậy góc lệch tính theo giờ của máy biến áp này là 0 giờ, tổ đấu dây của máy biến áp này là Y/Δ-11.

B. Trường hợp các cặp cuộn dây xa, XA, cặp yb, YB, cặp zc, ZC không nằm trên các trụ tương ứng:

Nếu chúng ta đánh dấu các đầu ra của máy biến áp khác đi, sao cho các cuộn tương ứng của các pha không cùng trụ nhưng vẫn giữ nguyên thứ tự theo vòng tròn abc, ta sẽ có tổ đấu dây với góc lệch khác đi.



Hình 8: Các tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Δ có các cuộn dây cao áp và hạ áp cùng cực tính.

Trong các trường hợp này, ta sẽ có các tổ đấu dây là

Y/Δ-11 hình 8(a), Y/Δ-3 hình 8(b), Y/Δ-7 hình 8(c).



Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối sao – tam giác, các cuộn dây được đánh dấu ngược cực tính:

Nếu chúng ta đánh dấu các cuộn dây hạ áp theo hướng ngược lại, nghĩa là các cuộn dây hạ áp ngược cực tính với cuộn dây cao áp, ta sẽ có được các tổ đấu dây khác với Y/Δ-11, Y/Δ-3 và Y/Δ-7. Lưu ý là vẫn giữ nguyên cách đấu dây, a với y, b với z và c với x.

Nếu các cuộn cao áp và hạ áp được đánh dấu cùng trụ, nghĩa là xa cùng trụ với XA, yb cùng trụ với YB, zc cùng trụ với ZC, với cách vẽ như trên, nhưng lưu ý các điều dưới đây:



Hình 9: Các bước xác định góc lệch và tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Δ có cuộn dây cao áp và hạ áp ngược cực tính.

Cách vẽ:

Lặp lại tất cả các động tác như cách vẽ trên. Nhưng khi vẽ véc tơ hạ áp, chúng ta lưu ý:
Vẽ xa song song và ngược chiều với XA,
Vẽ yb song song và ngược chiều với YB, y trùng với a.
Vẽ zc song song, và ngược chiều với ZC, z trùng với b.

Ta thấy véc tơ ab sẽ nằm ở vị trí giống như vị trí của kim ngắn chỉ 5 giờ. Ta có tổ đấu dây Y/Δ-5

Nếu chúng ta đánh dấu các đầu ra của máy biến áp khác đi, sao cho các cuộn tương ứng của các pha không cùng trụ nhưng vẫn giữ nguyên thứ tự theo vòng tròn abc, ta sẽ có tổ đấu dây với góc lệch khác đi.



Hình 10: Các tổ đấu dây của máy biến áp đấu Y / Δ có các cuộn dây cao áp và hạ áp ngược cực tính.

Trong các trường hợp này, ta sẽ có các tổ đấu dây là

Y/Δ-5 hình 10a, Y/Δ-9 hình 10(b), Y/Δ-1 hình 10(c).



Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối sao – tam giác, nhưng có thay đổi cách đấu dây:

Trong trường hợp ta thay đổi cách đấu dây giữa các pha của cuộn tam giác, thí dụ thay vì a nối với y, b nối với z và c nối với x, thì ta nối a với z, c nối với y và b nối với x.

Trong trường hợp này với cùng cách vẽ như trên, ta có được tổ đấu dây Y/Δ-1 thay vì Y/Δ-11. Khi thay đổi vị trí pha ta sẽ lần lượt có các tổ đấu dây Y/Δ-5, Y/Δ-9.

Nếu ta đổi ngược cực tính lại, ta sẽ có các tổ đấu dây Y/Δ-7, Y/Δ-11 và Y/Δ-3.



Xác định tổ đấu dây máy biến áp ba pha nối tam giác – sao, nhưng có thay đổi cách đấu dây:

Trong trường hợp máy biến áp được nối tam giác sao, nếu cùng sơ đồ đấu nối giống nhau, thì vị trí của kim giờ sẽ thay cho vị trí kim phút và ngược lại. Ta chỉ cần xoay sao cho kim phút chỉ góc 12 giờ thì sẽ có trị số góc giờ của tổ đấu dây.

Trong trường hợp các cuộn dây cùng cực tính, ta có các tổ đấu dây Δ/Y-1, Δ/Y-5, Δ/Y-9.

Nếu ta đổi ngược cực tính lại, ta sẽ có các tổ đấu dây Δ/Y-7, Δ/Y-11 và Δ/Y-3.



Tổng kết:

Sau khi nắm được nguyên tắc vẽ và vẽ một số sơ đồ khác nhau ta có thể đi đến kết luận:
Các máy biến áp có sơ đồ đấu dây cao áp và hạ áp giống nhau có góc lệch cơ bản là 0 giờ.

Thí dụ như Y/Y-0, Δ/Δ-0.
Các máy biến áp có sơ đồ đấu dây cao áp và hạ áp khác nhau có góc lệch cơ bản là 30°.

Thí dụ Y/Δ-11, Y/Δ-11, Δ/Y-11, Δ/Y-1…
Cùng một sơ đồ, nhưng nếu đảo ngược cực tính, ta có góc lệch mới đối xứng với góc lệch qua tâm, tức là lệch 6 giờ.

Thí dụ

Y/Y-0 với Y/Y-6.,

Y/Δ-11 với Y/Δ-5…
Cùng một sơ đồ đấu dây, nhưng hoán chuyển vị trí pha phía hạ áp, ta có các sơ đồ lệch nhau 4 giờ,

Thí dụ

từ Y/Y-0 có Y/Y-4, Y/Y-8,

từ Y/Δ-11 có Y/Δ-3, Y/Δ-7...

Máy biến áp là gì ? Rating: 4.5 Diposkan Oleh: An Nguyen

0 nhận xét:

Đăng nhận xét