GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần II Máy biến áp - Chương 5

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

169
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 5 CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT Giới thiệu chung về máy biến áp: Chương này trình bày về các loại máy biến áp đặc biệt (MBAĐB), các loại máy biến áp này không chỉ chuyển đổi năng lượng điện như các loại máy biến áp thông thường mà còn biến đổi các thông số của năng lượng điện mà chúng chuyển đổi. Các thông số đó là: tần số, số pha hay dạng sóng điện áp. Ngoài ra, chúng còn đáp ứng một số yêu cầu đặc biệt như: ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần II Máy biến áp - Chương 5

Chöông 5 CAÙC LOAÏI MAÙY BIEÁN AÙP ÑAËC BIEÄT Giôùi thieäu chung veà maùy bieán aùp: Chöông naøy trình baøy veà caùc loaïi maùy bieán aùp ñaëc bieät (MBAÑB), caùc loaïi maùy bieán aùp naøy khoâng chæ chuyeån ñoåi naêng löôïng ñieän nhö caùc loaïi maùy bieán aùp thoâng thöôøng maø coøn bieán ñoåi caùc thoâng soá cuûa naêng löôïng ñieän maø chuùng chuyeån ñoåi. Caùc thoâng soá ñoù laø: taàn soá, soá pha hay daïng soùng ñieän aùp. Ngoaøi ra, chuùng coøn ñaùp öùng moät soá yeâu caàu ñaëc bieät nhö: ñieàu chænh ñieän aùp moät caùch lieân tuïc, taïo ra nguoàn cung caáp coù ñieän aùp cao, caùch ly thöù caáp cuûa maùy bieán aùp vôùi taûi trôû khaùng, cung caáp ñieän aùp phía thöù caáp hoaëc doøng ñieän phía thöù caáp caân xöùng vôùi ñieän aùp hoaëc doøng ñieän phía sô caáp. Caùc loaïi MBAÑB naøy thöôøng ñöôïc öùng duïng trong caùc thieát bò ño löôøng vaø ñieàu khieån töï ñoäng. Trong ño löôøng chuùng coù nhieäm vuï bieán ñoåi giaù trò ñieän aùp hoaëc doøng ñieän phía sô caáp thaønh giaù trò ñieän aùp hoaëc doøng ñieän maø caùc thieát bò ño coù theå chòu ñöïng ñöôïc vôùi moät tyõ leä chính xaùc. Trong ñieàu khieån töï ñoäng MBAÑB coù nhieäm vuï taïo ra nguoàn aùp hoaëc nguoàn doøng vôùi caùc giaù trò chuaån vaø chaát löôïng cao. 5.1 Maùy bieán aùp ño löôøng: Trong thöïc teá haàu heát caùc heä thoáng ñeàu vaän haønh vôùi ñieän aùp vaø doøng ñieän raát lôùn. Caùc giaù trò naøy neáu ñöa tröïc tieáp vaøo thieát bò ño seõ laøm hoûng thieát bò ño. Do ñoù, caùc thieát bò ño naøy caàn phaûi ñöôïc noái giaùn tieáp vôùi ñieän aùp hoaëc doøng ñieän caàn ño thoâng qua caùc maùy bieán aùp ño löôøng. Caùc maùy bieán aùp loaïi naøy coøn ñöôïc duøng trong ñieàu khieån ñoäng löïc, rôle an toaøn, vaø caùc thieát bò töï ñoäng ñieàu khieån khaùc. Maùy bieán aùp ño löôøng goàm hai loaïi laø: maùy bieán ñieän aùp vaø maùy bieán doøng ñieän. 5.1.1 Maùy bieán ñieän aùp: Maùy bieán ñieän aùp trong ño löôøng haàu heát laø maùy bieán aùp giaûm aùp. Chuùng ñöôïc thieát keá ñeå laø giaûm ñieän aùp cuoän thöù caáp xuoáng coøn khoaõng 100 (V) (ñaây laø giaù trò ñieän aùp thích hôïp vôùi haàu heát caùc thieát bò ño). Caáu taïo cuûa maùy bieán ñieän aùp nhö sau: Caáu taïo: Maùy bieán ñieän aùp laø moät maùy bieán aùp caùch ly vôùi cuoän sô caáp coù soá voøng lôùn vaø cuoän thöù caáp coù ít voøng. Moät vaøi hình daïng beân ngoaïi cuûa maùy bieán ñieän aùp ñöôïc trình baøy ôû hình 1.4.1. Ñaëc ñieåm caáu taïo ñöôïc trình baøy ôû hình 1.4.2. 149
Hình 5.1 Hình daïng beân ngoaøi cuûa maùy bieán ñieän aùp. Hình 5.2 Ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa maùy bieán ñieän aùp. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán ñieän aùp: Maùy bieán ñieän aùp ñöôïc thieát keá sao cho ñieän aùp daây quaán thöù caáp ít thay ñoåi khi taûi thay ñoåi töø luùc khoâng taûi ñeán ñaày taûi (taûi ñònh möùc). Theo lyù thuyeát maùy ñieän ta coù: • • − V1 .Z ' ' V2 ≈ Z2 + Z' Trong ñoù: • ' V2 laø giaù trò ñieän aùp thöù caáp qui ñoåi. • V1 ñieän aùp hai ñaàu cuoän sô caáp. Z ' laø giaù trò toång trôû qui ñoåi. Z 2 laø giaù trò toång trôû thöù caáp. 150
• • ' V2 δV − V2 (a) • V1 • • − I '2 I2 δi • (b) I1 Hình 5.3 Ñoä leäch pha cuûa maùy bieán aùp ño löôøng. • • ’ ' Khi Z >> Z2 thì V2 = − V1 , luùc ñoù tó soá giöûa ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp luoân luoân nhö nhau vaø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: • • • (1.4.2) V 2 = − V1 .W2 / W1 = − V1 .n 21 Trong ñoù: W2 soá voøng daây quaán thöù caáp. W1 soá voøng daây quaán sô caáp. n21 laø tó soá bieán aùp Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp ño löôøng thì Z2 luoân coù giaù trò ñaùng keå so ’ vôùi Z khoâng theå boû qua ñöôïc do ñoù bieåu thöùc 1.4.2 seõ khoâng coøn ñuùng. Khi ñoù xuaát hieän hai loaïi sai soá sau: Sai soá tó leä (ñoä leäch ñieän aùp ΔV ): Sai soá tó leä ñöôïc cho bôûi coâng thöùc: W V2 . 1 − V1 W2 ΔV = .100% V1 Sai soá goùc pha (ñoä leäch pha δ V ): sai soá naøy phuï thuoäc vaøo goùc pha • • ' giöõa V1 vaø − V2 hình 5.3 a. Ñoä lôùn cuûa caùc sai soá treân caøng taêng khi toång trôû cuûa maùy bieán ñieän aùp Z taêng. Caù sai soá naøy laø khoâng theå traùnh khoûi nhöng trong ño löôøng vaø ñieàu khieån töï ñoäng ñeå coù moät ñònh löôïng roõ raøng ngöôøi ta qui ñònh caù sai soá naøy khoâng ñöôïc vöôït quaù moät soá giaù trò goïi laø caáp chính xaùc. Theo tieâu chuaån cuûa Nga thì coù 3 caáp chính xaùc ñoái vôùi maùy bieán ñieän aùp laø: Caáp chính xaùc 1: ΔV = ±0,5% , δ V = ±20 ' Caáp chính xaùc 2: ΔV = ±1,0% , δ V = ±40 ' Caáp chính xaùc 3: ΔV = ±3,0% , δ V khoâng giôùi haïn. 151
5.1.2 Maùy bieán doøng ñieän: Trong haàu heát caùc thieát bò ño löôøng vaø ñieàu khieån doøng ñieän ñeàu ñöôïc qui veà chuaån 5A neân caùc maùy bieán doøng ñieän söû duïng trong caùc lónh vöïc naøy thöôøng coù doøng ñieän ngoõ ra cuoän thöù caáp laø 5A. Nhö ñaõ ñeà caäp ñeán ôû treân cuoän thöù caáp cuûa maùy bieán doøng thöôøng ñöôïc noái vôùi caùc thieát bò ño nhö ampere keá, watt keá hoaëc caùc thieát bò töï ñoäng khaùc. Coù moät löu yù laø khi söû duïng maùy bieán doøng ñeå cung caáp cho nhieàu thieát bò thì phaûi maét noái tieáp caùc thieát bò naøy vôùi nhau. Caáu taïo: Maùy bieán doøng ñieän cuûng gioáng nhö moät maùy bieán aùp caùch ly thoâng thöôøng goàm coù loõi theùp ñöôïc gheùp töø caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän, hai cuoän daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñaët treân loõi theùp. Ñieåm ñaëc bieät cuûa maùy bieán doøng naèm ôû tieát dieän vaø soá voøng daây quaán cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Cuoän daây sô caáp ñöôïc quaán raát ít voøng thöôøng chæ ñöôïc quaán moät voøng daây. Daây quaán sô caáp coù tieát dieän raát lôùn do maùy phaûi laøm vieäc ôû ñieàu kieän gaàn nhö ngaén maïch. Ñöôøng kính daây quaán sô caáp phuï thuoäc vaøo caáp coâng suaát cuûa maùy bieán doøng; maùy bieán doøng coù coâng suaát caøng lôùn thì ñöôøng kính daây quaán sô caáp caøng lôùn. Daây quaán thöù caáp cuûa maùy bieán doøng coù tieát dieän nhoû vaø coù raát nhieàu voøng (hình 1.4.4). Hình daïng beân ngoaøi cuûa maùy bieán doøng ñieän thöôøng laø hình troøn (hình 1.4.5). Vì coù daïng hình troøn kín neân thoâng thöôøng maùy bieán doøng ñöôïc laáp trong luùc laáp ñaët maïng ñieän. Φ Ngoõ Ngoõ ra vaøo Hình 5.4 Sô ñoà nguyeân lyù maùy bieán doøng. 152
Hình 5.5 Hình daùng beân ngoaøi cuûa maùy bieán doøng ñieän Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy bieán doøng: Nhö ñaõ ñeà caäp ñeán ôû treân, maùy bieán doøng thöôøng xuyeân hoaït ñoäng ôû tình traïng gaàn nhö ngaén maïch. Do ñoù, moät ñieàu raát quan troïng khi söû duïng maùy laø khoâng ñöôïc pheùp ñeå maùy hoaït ñoäng ôû cheá ñoä khoâng taûi vì ñieän aùp khoâng taûi phía thöù caáp cuûa maùy bieán doøng ñieän raát lôùn coù theå gaây hoûng lôùp caùch ñieän daån ñeán phaù huyû maùy. Doøng ñieän ngoõ ra cuûa maùy bieán doøng ñieän ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau: • W2 Z0 • • I '2 = I 2 . = − I1 . W1 Z 0 + Z '2 + Z ' Trong ñoù: Z0: toång trôû cuûa maùy bieán doøng ñieän luùc khoâng taûi. Z'2 : toång trôû thöù caáp qui ñoåi. Z' : toång trôû qui ñoåi cuûa maùy bieán doøng • I '2 : doøng ñieän thöù caáp qui ñoåi. Gioáng nhö maùy bieán ñieän aùp, maùy bieán doøng ñieän cuûng coù sai soá tó leä vaø sai soá goùc pha. Caùc sai soá naøy seõ giaûm maïnh khi toång Z'2 + Z' giaûm so vôùi toång trôû cuûa maùy luùc khoâng taûi Z 0 . Ñoù laø lyù do taïi sao caùc nhaø saûn xuaát maùy bieán doøng ñieän luoân tìm moïi caùch ñeå taêng toång trôû luùc khoâng taûi Z0 cuûa maùy bieán aùp vaø giaûm giaù trò Z'2 xuoáng keát hôïp vôùi vieäc söû duïng ñuùng loaïi maùy bieán doøng (ñeå coù ñöôïc Z < ZR). Sai soá tó leä cuûa maùy bieán doøng ñieän ñöïôc xaùc ñònh nhö sau: I .W / W1 − I 1 Δi = 2 2 .100% I1 Ñoä leäch pha δ i ñöôïc minh hoaï ôû hình 5.3 b. Caáp chính xaùc vaø caùc giôùi haïn sai soá cho pheùp ñoái vôùi maùy bieán doøng ñieän theo tieâu chuaån cuûa Nga nhö sau: Caáp chính xaùc 0,2: Δi = 0,2% , δ i = 10 ' 153
Caáp chính xaùc 0,5: Δi = 0,5% , δ i = 40 ' Caáp chính xaùc 1: Δi = 1,0% , δ i = 80 ' Caáp chính xaùc 3: Δi = 3,0% , δ i khoâng giôùi haïn. Caáp chính xaùc 10: Δi = 10% , δ i khoâng giôùi haïn. 5.2 Maùy bieán aùp chuyeån ñoåi soá pha (MBA Scott) Coù nhieàu caùch ñeå chuyeån ñoåi töø hai pha sang hai pha vôùi hai maùy bieán aùp. Moät trong nhöõng phöông phaùp thöôøng ñöôïc aùp duïng nhaát hieän nay laø maét theo kieâut hình T hay coøn goïi laø MBA Scoot. Caáu taïo: Maùy bieán aùp Scott coù caáu taïo töø hai maùy bieán aùp caùch ly. Hai maùy naøy vôùi soá voøng daây quaán khaùc nhau seõ ñöôïc noái vôùi nhau nhö hình 1.4.6. Trong ñoù maùy b ñöôïc xem nhö maùy chính coù soá voøng laø phía sô caáp laø W1 vaø maùy coøn laïi (maùy a) laø maùy phuï coù soá voøng sô caáp laø 3.W1 / 2 . Caû hai maùy ñeàu coù soá voøng daây thöù caáp laø W2. Hình 5.6 Sô ñoà nguyeân lyù trong maùy bieán aùp Scott. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maùy bieán aùp Scott: Maùy bieán aùp Scott hoaït ñoäng döïa treân nguyeân taéc caûm öùng ñieän töø gioáng nhö ôû maùy bieán aùp thoâng thöôøng. Khi ñaët vaøo vaøo hai ñaàu B vaø C cuûa maùy b moät ñieän aùp baèng vôùi ñieän aùp daây cuûa nguoàn ñieän 3 pha (VCB = V1). Do maùy bieán aùp a coù soá voøng laø 3.W1 / 2 vaø ñöôïc noái töø ñaàu A ñeán ñaàu 0 cuûa maùy bieán aùp chính (b) neân ñieän aùp sô caáp cuûa maùy bieán aùp naøy coù giaù trò laø 3.V1 / 2 . Ñieän aùp thöù caáp Va vaø Vb cuûa hai maùy bieán aùp seõ taïo thaønh heä thoáng ñieän aùp hai pha vì chuùng baèng nhau veà trò soá: 154
MUÏC LUÏC Trang Môû ñaàu 01 Phaàn I: Maùy ñieän moät chieàu (MÑMC) Chöông 1: Ñaïi cöông veà maùy ñieän moät chieàu 07 Chöông 2: Maïch töø luùc khoâng taûi cuûa MÑMC 13 Chöông 3: Daây quaán phaàn öùng cuûa MÑMC 22 Chöông 4: Quan heä ñieän töø trong MÑMC 40 Chöông 5: Töø tröôøng luùc coù taûi cuûa MÑMC 48 Chöông 6: Ñoåi chieàu 56 Chöông 7: Maùy phaùt ñieän moät chieàu 68 Chöông 8: Ñoäng cô ñieän moät chieàu 83 Chöông 9: Maùy ñieän moät chieàu ñaëc bieät coâng suaát nhoû 96 Phaàn II: Maùy bieán aùp (MBA) Chöông 1: Khaùi nieäm chung veà MBA 107 Chöông 2: Toå noái daây vaø maïch töø cuûa MBA 116 Chöông 3: Quan heä ñieän töø trong MBA 125 Chöông 4: Cheá ñoä laøm vieäc ôû taûi xaùc laäp ñoái xöùng cuûa MBA 138 Chöông 5: Maùy bieán aùp ñaëc bieät 149
Vb = VCB .(W2 / W1 ) = V1 .(W2 / W1 ) Va = VA 0 .(2.W2 / 3.W1 ) = V1 .(W2 / W1 ) vaø leäch nhau moät goùc 900 ñieän nhö VA0 vaø VCB. Giaûn ñoà vector cuûa ñieän aùp thöù caáp ñöïôc trình baøy treân hình 5.6 155