Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ (Nghề: Cơ điện nông thôn) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

Chia sẻ: Chuheo Dethuong25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung về máy biến áp; Máy biến áp một pha; Máy biến áp ba pha; Các máy biến áp đặc biệt; Bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ (Nghề: Cơ điện nông thôn) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ LÀO CAI GIÁO TRÌNH NỘI BỘ MÔ ĐUN 26: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA MÁY BIẾN ÁP CỠ NHỎ NGÀNH/NGHỀ: CƠ ĐIỆN NÔNG THÔN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐLC ngày ...... tháng....năm của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Lào Cai Lào Cai, tháng 3 năm 2013
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Máy biến áp một pha công suất nhỏ được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Trong quá trình sử dụng phải tiến hành bảo dưỡng thường xuyên để duy trì tuổi thọ cho máy hoặc có thể xảy ra một số những hư hỏng thông thường. Nhiệm vụ của mô đun bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ là cung cấp các kiến thức cơ bản về bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ. Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy mô đun Bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ nghề Điện cơ điện nông thôn do tổng cục ban hành có rất ít tài liệu chuyên sâu về máy biến áp một pha. Đó chính là lý do tôi viết giáo trình lưu hành nội bộ này để làm tài liệu giảng dạy, học tập cho sinh viên và tài liệu tham khảo trong ngành Điện công nghiệpđiện dân dụng... Cấu trúc Giáo trình gồm 5 bài: Bài 1: Khái niệm chung về máy biến áp Bài 2: Máy biến áp một pha Bài 3: Máy biến áp ba pha Bài 4: Các máy biến áp đặc biệt Bài 5: Bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn và khiếm khuyết. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của Quý đồng nghiệp và các bạn Học sinh - Sinh viên trong toàn Trường để Giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về theo địa chỉ: Văn phòng Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào cai; E-mail: Khoadiencdnlc@gmail.com Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, cảm ơn Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào Cai đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi hoàn thành giáo trình này. Lào Cai, ngày 05 tháng 03 năm 2017 BIÊN SOẠN Chủ biên: Nguyễn Thị Thanh Tú 3
MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN……………………………………………………………...2 LỜI GIỚI THIỆU……………………………………………………………………......3 MỤC LỤC……………………………………………………………………………................4 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP.........................................................5 1. Định nghĩa máy biến áp.......................................................................................5 2. Phân loại...............................................................................................................5 3. Công dụng………………………………………………………………………5 4. Các đại lượng định mức………………………………………………………...6 BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA..................................................................................7 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp.................................................7 2. Các trạng thái làm việc........................................................................................9 3. Tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ..................................................12 4. Quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ.........................................................14 5. Vận hành máy biến áp một pha.........................................................................17 BÀI 3: MÁY BIẾN ÁP BA PHA...................................................................................18 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc...........................................................................18 2. Vận hành máy biến áp ba pha công suất nhỏ (S
BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP 1. Định nghĩa máy biến áp Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. 2. Phân loại Theo công dụng 1. MBA điện lực để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực. 2. MBA chuyên dùng sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn… 3. MBA tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn. 4. MBA đo lường dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn. 5. MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao. Theo cấu tạo lõi thép 1. Máy biến áp lõi sắt từ 2. Máy biến áp lõi không khí Theo nguyên lý hoạt động 1. Máy biến áp loại cảm ứng 2. Máy biến áp loại tự ngẫu 3. Máy biến áp hàn 4. Máy biến áp đo lường 3. Công dụng Để dẫn điện từ nhà máy phát 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. Dòng điện truyền tải và tổn hao công suất trên đường dây: P P2 I ; P  R đ . I 2  R đ U .Cos  U 2 Cos  2 Cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp truyền tải cao → dòng điện chạy trên đường dây nhỏ, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây sẽ giảm. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa ít tổn hao và tiết kiệm kim loại màu người ta phải dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 220, 500kV. Thực tế các máy phát điện chỉ phát ra điện áp 3 ÷ 21kV, do đó phải có thiết bị tăng điện áp ở đầu đường dây. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0.4 ÷ 6kV, vì vậy cuối đường dây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. 5
Thiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu đường dây và giảm điện áp cuối đường dây gọi là máy biến áp (MBA). 4. Các đại lượng định mức Các đại lượng định mức qui định điều kiện kỹ thuật của máy do nhà máy chế tạo qui định và ghi trên nhãn của MBA. 1. Dung lượng (công suất định mức) Sđm (VA hay kVA) là công suất toàn phần hay biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp của MBA. 2. Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (V, kV) là điện áp của dây quấn sơ cấp 3. Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V hay kV) là điện áp của dây quấn thứ cấp khi MBA không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ là định mức U1 = U1đm. 4. Dòng điện dây sơ cấp định mức I1đm (A hay kA) và thứ cấp định mức I2đm là dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức. Đối với MBA một pha: S đm S đm I 1đm  I 2 đm  U 1đm U 2 đm Đối với MBA ba pha: S đm S đm I 1đm  I 2 đm  3U 1đm 3U 2 đm 5. Tần số định mức fđm (Hz), MBA điện lực có tần số công nghiệp 50Hz. Ngoài ra trên nhãn MBA còn ghi các số liệu khác: tần số, số pha m, sơ đồ và tổ nối dây Khi thiết kế chế tạo biến áp được quy định các thông số định mức như công suất định mức Sdm, điện áp định mức Udm, dòng điện định mức Idm,… Các giá trị này thường được ghi trên nhãn hoặc catalogue của máy. Biến áp cần làm việc trong chế độ phù hợp với các giá trị định mức này. Giá trị định mức đảm bảo cho biến áp làm việc tin cậy, an toàn và tránh lãng phí nguyên vật liệu. Dựa trên điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp, có thể chọn số vòng dây tương ứng W1 và W2 để sử dụng mạch từ hợp lý. Đồng thời, điện áp định mức quyết định việc bố trí cuộn dây và lựa chọn vật liệu cách điện. Khi sử dụng ở dưới điện áp định mức nhiều thì sẽ lãng phí khả năng cách điện và mạch từ. Còn nếu sử dụng trên điện áp định mức sẽ làm mạch từ bão hoà mạnh, làm tăng tổn thất điện năng, máy bị nóng quá mức, cách điện không đủ ở điện áp cao sẽ gây hư hỏng biến áp. Căn cứ vào dòng điện định mức, người ta tính chọn tiết diện dây quấn, xác định độ tổn hao điện năng trên điện trở cuộn dây, cho phép sự tăng nhiệt của biến áp không quá giới hạn làm hỏng cách điện. Khi sử dụng quá dòng định mức trong thời gian nhất định, biến áp sẽ bị nóng quá mức và có thể bị hư hỏng. Công suất định mức quy định khả năng chuyên tải của máy biến áp từ lối vào tới lối ra thông qua mạch từ của biến áp. Đối với máy biến áp 1 pha, tích của dòng và thế định mức sẽ cho công suất biểu kiến định mức: Sdm = U2dm.I2dm≈ U1dm.I1dm 6
BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1.1 Cấu tạo a. Lõi thép Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông, được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 ÷ 1mm, mặt ngoài các lá thép có sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm hai phần: Trụ từ và Gông từ . Trụ (T) là phần để đặt dây quấn còn gông (G) là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín. b. Dây quấn Nhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Dây quấn MBA thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi thép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao đặt bên ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện. Dây quấn MBA có hai loại chính: - Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm : + Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp; + Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập; + Dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật. - Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. c. Vỏ MBA Thùng MBA: Trong thùng MBA (hình 1-5) đặt lõi thép, dây quấn và dầu biến áp. Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cường cách điện và tản nhiệt. Lúc MBA làm việc, một phần năng lượng tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm dây quấn, lõi thép và các 7
bộ phận khác nóng lên. Nhờ sự đối lưu trong dầu và truyền nhiệt từ các bộ phận bên trong MBA sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh. Nắp thùng MBA : Dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như: + Sứ ra (cách điện) của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. + Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu + Ống bảo hiểm : làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để MBA không bị hỏng. + Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế. + Rơle hơi dùng để bảo vệ MBA. + Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp. 1.2 Nguyên lý làm việc Dựa vào nguyên lí làm việc của máy biến áp 1 pha gồm một lõi thép và có hai cuộn dây w1 và w2 vòng. Фm I2 I1 U2 U1 W1 W2 Hình 2.2: nguyên lý làm việc MBA Phía nối với nguồn gọi là sơ cấp, các đại lượng liên quan đến sơ cấp được kí hiệu mang chỉ số 1. Phía nối với tải gọi là thứ cấp, các đại lượng liên quan đến thứ cấp được kí hiệu mang chỉ số 2. Khi đặt một máy xoay chiều U1 vào dây quấn 1 xuất hiện dòng điện I1. Trong lõi thép sinh ra từ thông  móc vòng cả hai dây quấn 1 và 2 sinh ra suất điện động cảm ứng e1 và e2 trong cả hai dây quấn. Dây quấn 2 sinh ra từ trường dòng điện U2 đưa ra tải với điện áp U2. Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2. Giả sử điện áp đặt vào có dạng hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng là hình sin:  = m.sinω.t. Theo định luật cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng trong dây quấn 1 và 2 là: d d  sin .t e1 = - w1  - w1 m = - w1 ω. m cos ωt dt dt = w1 ω. m .sin (ω.t – /2) = E1m sin(ω.t – /2). (2-1) d d  m sin .t e2 = - w 2  - w2 = - w 2 .ω. m cos ωt dt dt 8
= w 2 .ω. m .sin (ω.t – /2)= E2m sin(ω.t – /2). (2-2) Trị số hiệu dụng: E1m w1 m 2f1w1 m E1     2.w1f1 m 2 2 2 (2-3) E2m w 2 m 2f1w 2 m E2     2.w 2 f1 m 2 2 2 (2-4) Từ (2-1) và (2-2) cho thấy suất điện động trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc /2. Từ (2-3) và (2-4) tỉ số mba 1 pha định nghĩa như sau: E1 w K=  1 (2-5) E2 w 2 Nếu không kể điện áp rơi trên dây quấn, K là tỉ số điện áp giữa dây quấn 1 và dây quấn 2. E U I K = E1  U1  2 2 2 I1 Nếu U1 < U2 ta có mba tăng áp, U1 > U2 có mba áp giảm áp. 2. Các trạng thái làm việc 2.1 Trạng thái không tải Khi cấp điện cho cuộn sơ cấp, còn hở mạch cuộn thứ cấp, máy biến áp chạy ở trạng thái không tải (hình 1.2a). Ở chế độ chạy không tải, dòng điện thứ cấp I2 = 0. Ở cuộn sơ cấp, điện áp U1đặt vào có giá trị bằng điện áp định mức, dòng qua cuộn sơ cấp là I1 = I0. Dòng I0 qua cuộn sơ cấp tạo trong mạch từ một từ thông Φm đi qua cả hai cuộn dây, tạo các sức điện động cảm ứng E1và E2 và góc pha chậm sau từ thộng một góc 900. Hình 2.2: Sơ đồ máy biến áp 1 pha ở trạng thái không tải Ngoài từ thông chính Φm , dòng I0 còn có từ thông tản Φt1 vòng qua không khí bao lấy cuộn sơ cấp W1. Từ thông tản này tạo ra sức điện động tự cảm Et1, đặc trưng bởi hệ số tự cảm Lt1 và điện kháng tản xt1 tương ứng. Dòng điện không tải I0 nhỏ hơn nhiều so với dòng định mức và thường được tính theo phần trăm của dòng định mức: 9
Đặc tuyến không tải của máy biến áp U1 = f(I10 ) (hình 1.3) cùng dạng với đồ thị B = f(H), tức là đường cong từ hoá của lõi thép (giống đặc tuyến không tải của máy phát điện 1 chiều). Hình 2.3: Đặc tuyến không tải của máy biến áp Ở chế độ không tải, thứ cấp hở mạch, không có công suất lối ra, nên P0 đưa vào sơ cấp chỉ là công suất tổn hao, được gọi là công suất tổn hao không tải. Tổn hao trong máy biến áp gồm tổn hao trong lõi thép và tổn hao trong cuộn dây đồng. Do dòng không tải nhỏ, nên tổn hao trong cuộn dây đồng không đáng kể. Vì vậy tổn hao không tải chính là tổn hao trong lõi thép. Đặc tuyến tổn hao không tải của biến áp có dạng Parabôn (hình 1.4). Hình 2.4: Đặc tuyến tổn hao không tải của máy biến áp Do biến áp chạy không tải có độ lệch cosϕ nhỏ, làm cho giá trị đo P0 nhỏ và nằm ở vùng đầu của đồng hồ đo công suất. Kết quả đo không chính xác và khó đọc. Có thể dùng các đồng hồ đo U, I và cosϕ riêng để đo và tính chính xác giá trị P0. 2.2 Trạng thái có tải Trạng thái làm việc có tải của máy biến áp là trạng thái khi đặt vào cuộn sơ cấp điện thế U1 (thường xấp xỉ định mức) trong khi thứ cấp nối với tải Zt (hình 1.8). Hình 2.5 Sơ đồ máy biến áp 1 pha ở trạng thái có tải Ở chế độ làm việc có tải, dòng điện I1 qua cuộn sơ cấp tạo ra từ thông chính đi qua lõi thép và từ thông tản Φt1 bao lấy cuộn sơ cấp. Phía thứ cấp, do có tải Zt nên sức điện động cảm ứng E2 sinh ra dòng điện I1 qua cuộn thứ cấp. Dòng điện này lại tạo ra sức từ động I2W2 chống lại sức từ động sơ cấp I1W1 và đồng thời tạo ra từ thông tản Φt2 10
Khi khảo sát biến áp, thường khảo sát đặc tuyến ngoài của máy biến áp (hình 1.9). Đó là đồ thị của điện áp tải U2 theo dòng tải I2 khi điện áp sơ cấp U1 không đổi và hệ số công suất của tải không đổi (trường hợp tải thuần trở cosϕ2 = 1). Hình 2.6 Đặc tuyến ngoài của máy biến áp. Ở chế độ có tải, máy biến áp có hai loại tổn hao trong mạch từ là tổn hao trong lõi thép và tổn hao trong cuộn dây đồng. Do có dòng tải nên tổn hao trong cuộn dây đồng được tính đến. Dạng đặc tuyến hiệu suất như hình 1.10 Hình 1.10: Đặc tuyến hiệu suất của máy biến áp 2.3 Trạng thái ngắn mạch Trạng thái ngắn mạch biến áp là trạng thái khi đặt vào cuộn sơ cấp điện thế U1, trong khi thứ cấp bị nối tắt hai đầu ra với nhau (hình 1.5a). Khi thế trên cuộn sơ cấp bằng thế định mức U1 = U1dm , thì khi nối tắt thứ cấp, dòng trong cả 2 cuộn đều tăng rất cao từ 7 đến 20 lần dòng định mức, gây nguy hiểm. Đây là một trạng thái ngắn mạch công tác, chính là trạng thái sự cố máy biến áp. Để bảo vệ, thường phải đặt các thiết bị như cầu chì, rơ le để tự động cắt máy biến áp ra khỏi nguồn khi có sự cố ngắn mạch. Hình 1.5: Sơ đồ máy biến áp 1 pha ở trạng thái ngắn mạch Ngoài trạng thái ngắn mạch công tác, còn có trạng thái ngắn mạch thí nghiệm. Nếu nối tắt thứ cấp, rồi thay đổi điện áp U1 sao cho đến giá trị để I1 = I1dm và I2 = I2dm thì điện áp U1 lúc đó gọi là điện áp ngắn mạch UN. 11
Điện áp ngắn mạch UN nhỏ hơn nhiều so với điện áp định mức U1dm và thường được tính theo phần trăm của điện áp định mức: Giá trị điện áp ngắn mạch UN [%], cũng giống như dòng không tải I0 [%], được ghi trên nhãn máy. Đặc tuyến ngắn mạch của biến áp là đường thẳng (hình 1.6) Hình 1.6: Đặc tuyến ngắn mạch của máy biến áp Đặc tuyến tổn hao ngắn mạch có dạng parabôn (hình 1.7). Hình 1.7: Đặc tuyến tổn hao ngắn mạch của máy biến áp 3. Tính toán máy biến áp một pha công suất nhỏ 3.1 Trường hợp chế tạo máy biến áp mới Bước 1: Xác định thông số kỹ thuật của máy biến áp (lõi thép có sẵn) Bước 2: Xác định kiểu máy biến áp Bước 3: Làm khuôn mới (bằng bìa cách điện) Hình 1.8: Thông số lõi thép 12
Hình 1.9: Phương pháp thực hiện khuôn quấn dây bằng giấy cách điện 13
Bước 4: Quấn dây Hình 1.9: Cố định đầu ra dây Bước 5: Lót cách điện, đo thông mạch, đo cách điện, ghép lá thép. Bước 6: Kiểm tra cấp nguồn và chạy không tải. 3.2 Trường hợp quấn lại máy biến áp bị cháy hỏng Đối với máy biến áp bị cháy hỏng ta chỉ cần khôi phục lại cuộn dây bị cháy hỏng. Lấy lại các thông số cũ của máy biến áp bị cháy hỏng. 4. Quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ 4.1 Giới thiệu trình tự 4.1.1 Tính toán số liệu dây quấn máy biến áp một pha 4.1.1.1 Lấy số liệu dây quấn máy biến áp. a. Lấy theo thông số cũ: Bước 1: Xác định dòng và các cấp điện áp ra, tháo các vít liên kết vỏ. Bước 2: Xác định kiểu máy biến áp Bước 3: Tháo các đầu dây giữa các chi tiết trên vỏ máy với máy. Bước 4: Xác định kiểu quấn dây, đường kính dây, tháo và vẽ lại sơ đồ b. Bảng kê các thiết bị - khí cụ Bảng 1.1: TT Thiết bị - dụng cụ - vật tư SL Đơn vị Ghi chú 1 Ê may 0,18 0,25 Kg Ê may 0,65 0,5 Kg 2 Phích cắm1 pha 1 Cái 14
3 Máy quấn 1 Cái 4 Lõi sắt 1 Bộ 5 Dây nguồn 2 m 6 Giấy cách điện 1 M2 7 Ống ghen lụa Sợi Փ2; Փ4 c. Tính toán quấn lại: Biết U1; I1; U2; I2 và kích thước lõi thép: Bước 1: Xác định công suất MBA: Công suất toàn phần: S = S2 = U2.I2 (VA) Đối với MBATN có công suất tự biến áp: STN = S2 (1 - U2/U1) (VA) đối với MBA giảm áp STN = S2 (1 – U1/U2) (VA) đối với MBA tăng áp Bước 2: Xác định tiết diện lõi thép: Đối với lõi thép có dạng chữ E + I ta có: At = (1,1 ÷ 1,2) S 2 Đối với MBA cảm ứng. At = (1,1 ÷ 1,2) STN Đối với MBATN. Khi XĐ được At ta chọn số lượng lá thép sao cho đảm bảo At = a.b (cm2) ngoài ra cần tính tới việc hạn chế tổn hao, tăng hiệu suất, hạn chế sụt áp U 2 khi có tải và tiết kiệm được dây quấn. Thông thường để đảm bảo yêu cầu KT nên chọn: a ≤ b ≤ 1,5a. Với a là kích thước riêng theo từng chủng loại lá thép. Bước 3: Xác định số vòng tạo ra 1 vôn sức điện động cảm ứng:  W0 = (vòng/vôn)  = 36 ÷ 60 phụ thuộc vào chất lượng lõi At thép. Cuộn sơ cấp: W1 = W0.U1 (vòng) Cuộn thứ cấp: W2 = W0.U2 (vòng) Đối với MBA cảm ứng phải tính tới sụt áp khi mang tải: KSA = 1,05 ÷ 1,2 Bước 4: Xác định tiết diện dây quấn: S2 = I2/J (mm2) Với J là mật độ dòng điện cho phép. Đối với dây đồng J = 3 ÷ 5 (A/mm2) S1 = I1/J (mm2) Với MBA 2 dây quấn. S1 = S2/ (mm2) Với MBA TN, trong đó  là hiệu suất,  = 0,85 ÷ 0,9 Với MBATN ta có Ic = I2 – I1 (A) 15
Từ tiết diện dây ta xác định đường kính dây theo bảng tra hoặc tính quy 4S đổi theo công thức: d = (mm)  4.1.1.2 Tháo lõi thép máy biến áp Bước 1: Tháo các lá thép chữ I ra khỏi bộ lõi thép. Bước 2: Tháo các lá thép chữ E ra khỏi bộ dây Bước 3: Kiểm tra và làm sạch các lá thép 4.1.1.3 Tháo dây cũ của máy biến áp: Bước 1: Cần xác định trọng lượng bộ dây Bước 2: Tháo dây cũ từng lớp 1 và đếm số vòng đến khi thấy đầu dây ra, ghi số vòng dây trên vị trí tương ứng của sơ đồ đã vẽ. Tương tự thực hiện đến hết. Bước 3: Từ số vòng dây trên các vị trí của sơ đồ ta xác định điện áp các khoảng. 4.2 Thực hành quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ Bước 1: Gá lắp khuôn trên máy quấn, cài đặt số về vị trí “0“. Bước 2: Đặt dây quấn trên khuôn, lấy đầu ra dây thứ 1 (0V) và quấn theo trình tự, từng lớp xếp chồng lên nhau. Cuộn sơ cấp đặt trong cùng, quấn đạt w1 vòng lấy đầu ra dây thứ 2 (U1). Bọc cách điện giữa 2 dây quấn. Bước 3: Quấn cuộn thứ cấp xếp chồng trên cuộn sơ cấp, lấy đầu ra dây thứ 1 (0V), quấn w21 gập lại và lấy đầu ra dây thứ 2 (U21); quấn tiếp cuộn thứ cấp thứ 2 (nếu có) w22 và lấy đầu ra dây thứ 3 (U22). Bọc cách điện. Bước 4: Tháo máy biến áp ra khỏi máy quấn; đo kiểm tra thông mạch, cách điện. Bước 5: Ghép lá thép, cấp nguồn và chạy kiểm tra không tải. 0V 0V U21 U1 U22 Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý quấn máy biến áp cảm ứng (MBA cách ly) 16
5. Vận hành máy biến áp một pha MBA được đóng điện đưa vào vận hành, khi lắp ráp xong và hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, đo lường, bảo vệ (nếu có). Trường hợp đóng điện có vấn đề phải kiểm tra lại MBA. Sau khi khắc phục, xử lý các nguyên nhân mới quyết định đóng điện trở lại. – Cho phép MBA được vận hành với điện áp cao hơn định mức: + Lâu dài 5% khi phụ tải không quá phụ tải định mức và 10% khi phụ tải không quá 0,25% phụ tải định mức. + Ngắn hạn 10% (dưới 6 giờ một ngày) với phụ tải không quá định mức. Phụ tải của MBA có thể vượt quá giá trị danh định ghi trên nhãn máy nhưng không quá 1,5 lần so với dòng điện định mức. Thời gian chịu quá tải không quá 2 giây. Trong trường hợp máy chịu ngắn mạch khẩn cấp, dòng điện ngắn mạch có thể lớn gấp 25 lần so với dòng điện định mức. Thời gian chịu ngắn mạch của máy không quá 2 giây. Khả năng chịu ngắn mạch (dòng điện ngắn mạch và thời gian chịu ngắn mạch) của MBA còn phụ thuộc vào điện áp ngắn mạch của máy và các thông số khi đặt hàng chế tạo MBA. Để đảm bảo cho MBA vận hành an toàn và đánh được giá khả năng chịu ngắn mạch của máy, trong vận hành phải trang bị các thiết bị đo lường, bảo vệ và phải được chỉnh định đúng theo quy định. – Công việc kiểm tra, xem xét bên ngoài máy chủ yếu có: Quan sát tình trạng vỏ máy, vị trí bắt các bu lông ốc vít, các vị trí nối dây nguồn vào và ra. Tiếng kêu bất thường, nhiệt độ máy… – Xem xét kiểm tra (không cắt điện) phải thực hiện định kỳ mỗi ca một lần. Đồng thời phải kiểm tra ngay khi có thay đổi đột ngột: nhiệt độ, có sự tác động của các thiết bị bảo vệ. 17
BÀI 3: MÁY BIẾN ÁP BA PHA 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 1.1 Cấu tạo Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện ba pha, ta có thể dùng 3 máy biến áp một pha ghép lại với nhau hoặc dùng máy biến áp ba pha. Cấu tạo máy biến áp ba pha người ta chia ra: máy biến áp có hệ thống mạch từ riêng và máy biến áp có hệ thống mạch từ chung. Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lập với nhau như ở trường hợp máy biến áp ba pha ghép từ 3 máy biến áp một pha gọi tắt là tổ máy biến áp ba pha (hình a). A a B b C c X Y Z Hình 3.1 Cấu tạo MBA 3 pha mạch từ riêng Hệ thống mạch từ chung là hệ thống mạch từ trong đó từ thông ba pha có liên quan với nhau như ở máy biến áp ba pha kiểu trụ – để phân biệt với loại trên ta gọi là máy biến áp ba pha ba trụ (hình 3.2). Hình 3.2 Cấu tạo MBA 3 pha mạch từ chung 18
Trên thực tế hiện nay, máy biến áp ba pha ba trụ được dùng phổ biến với các cỡ dung lượng nhỏ và trung bình vì loại này hình dáng gọn, nhỏ, ít tốn nhiên liệu và rẻ hơn. Còn loại tổ máy biến áp ba pha chỉ dùng cho các máy biến áp cỡ lớn (dung lượng từ 3 x 600 kVA trở lên), vì vậy có thể vận chuyển từng pha máy biến áp một cách dễ dàng và thuận lợi. 1.2 Nguyên lý làm việc Đối với máy biến áp 3 pha nguyên lý tương tự như đối với máy biến áp một pha. Khi cấp nguồn điện xoay chiều 3 pha vào 3 cuộn dây sơ cấp, 3 cuộn dây thứ cấp xuất hiện sức điện động cảm ứng theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Nhưng tỷ số biến áp dây lại phụ thuộc vào cách đấu dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp là hình Y hay Δ. Up1 w1 - Tỉ số điện áp pha: kp =  U p2 w2 Với w1 số vòng dây pha sơ cấp, w 2 số vòng dây pha thứ cấp. - Tỉ số điện áp dây không những chỉ phụ thuộc vào tỉ số vòng dây giữa sơ cấp và thứ cấp mà còn phụ thuộc cách nối hình sao hay tam giác: + Khi nối /Y: Ud1 Up1 w1 kd =   Ud2 3.Up2 3 .w 2 + Khi nối /: Ud1 Up1 w kd =   1 Ud2 Up2 .w 2 + Khi nối Y/Y: Ud1 3.Up1 w1 kd =   Ud2 3.Up2 w2 + Khi nối Y/: Ud1 Up1 w1 kd =   3. Ud2 3.Up2 w2 2. Vận hành máy biến áp ba pha công suất nhỏ (S < 5kVA) MBA được đóng điện đưa vào vận hành, khi lắp ráp xong và hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, đo lường, bảo vệ và có biên bản kiểm tra toàn bộ hệ thống đạt chất lượng theo tiêu chuẩn hiện hành. – Cho phép MBA được vận hành với điện áp cao hơn định mức: + Lâu dài 5% khi phụ tải không quá phụ tải định mức và 10% khi phụ tải không quá 0,25% phụ tải định mức. + Ngắn hạn 10% (dưới 6 giờ một ngày) với phụ tải không quá định mức. 19
Phụ tải của MBA có thể vượt quá giá trị danh định ghi trên nhãn máy nhưng không quá 1,5 lần so với dòng điện định mức. Thời gian chịu quá tải không quá 2 giây. Trong trường hợp máy chịu ngắn mạch khẩn cấp, dòng điện ngắn mạch có thể lớn gấp 25 lần so với dòng điện định mức. Thời gian chịu ngắn mạch của máy không quá 2 giây. Khả năng chịu ngắn mạch (dòng điện ngắn mạch và thời gian chịu ngắn mạch) của MBA còn phụ thuộc vào điện áp ngắn mạch của máy và các thông số khi đặt hàng chế tạo MBA. Để đảm bảo cho MBA vận hành an toàn và đánh được giá khả năng chịu ngắn mạch của máy, trong vận hành phải trang bị các thiết bị đo lường, bảo vệ và phải được chỉnh định đúng theo quy định của ngành, phải có các thiết bị ghi lại các thông số vận hành khi có hiện tượng bất thường hoặc xảy ra sự cố. – MBA vận hành trong hệ thống 3 pha đối xứng. Điện áp đưa vào máy có dạng hình sin, tần số 50Hz. – MBA phải được thường xuyên theo dõi kiểm tra trong quá trình vận hành. Phải ghi chép rõ ràng các số liệu: nhiệt độ, chế độ phụ tải, điện áp, các hiện tượng khác thường về tiếng ồn, màu sắc dầu, khí phát ra ở rơle ga… – Công việc kiểm xem xét bên ngoài máy chủ yếu có: Xem xét toàn máy: có chỗ nào bị rò rỉ dầu, các hiện tượng bất thường. Quan sát mức dầu của máy trên bình dầu phụ. Trị số các nhiệt kế, đồng hồ đo báo tín hiệu, hệ thống quạt mát. Theo dõi tiếng kêu của máy có bình thường không. – Xem xét kiểm tra (không cắt điện) phải thực hiện định kỳ mỗi ca một lần. Đồng thời phải kiểm tra ngay khi có thay đổi đột ngột: nhiệt độ, có sự tác động của các thiết bị bảo vệ. – Việc thay thế bổ sung dầu phải là dầu cùng loại. Nếu dùng dầu khác loại thay thế, phải thực hiện việc xúc rửa máy bằng loại dầu mới sạch, kiểm tra kỹ về lý hóa, độ ổn định của dầu. – Trong thời gian 6 tháng đầu vận hành, sau một tháng lấy mẫu dầu kiểm tra, sau đó 2 tháng lấy mẫu dầu kiểm tra và cứ định kỳ mỗi năm lấy mẫu kiểm tra một lần. Mẫu dầu lấy ở van lấy mẫu gần đáy máy. – Kiểm tra hạt hấp thụ (hạt silicagen) ở bình hút ẩm qua lỗ quan sát, đây là việc làm thường xuyên, nếu hạt bị biến màu phải thay thế ngay. 20