Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Bài giảng 2 - Nguyễn Quang Nam (Phần 2)
408001
Biến đổi năng lượng điện cơ
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2012 – 2013, HK2
Bài giảng 2
1
Máy biến áp công suất
‹
Hai dây qu
ấn trên m
ột lõi t
ừ
,
để
gi
ảm thiểu t
ừ thông rò.
‹
Dây quấn “s
ơ
c
ấ
p” (N1 vòng)
n, dây qu
i vào m
nố
i vào nguồn
đ
i
ệ
ấn
“th
ứ
cấp” (N2 vòng) n
ố
ạ
ch
tải.
‹
Slide tiếp theo cho th
ấy m
ột s
ố
hình
ả
nh của các máy bi
ến
áp lực (tr
ừ
hình đầu tiên là máy bi
ến áp
đ
iề
u khiể
n).
Bài giảng 2
37
Một số hình ảnh về máy biến áp
Công suất nhỏ
3 pha nhỏ
Điều khiển
Loại khô
110 kV, ngâm dầu
10 kV, ngâm dầu
500 kV, ngâm dầu
Bài giảng 2
38
Máy biến áp công suất (tt)
‹
Gi
qua
và không t
ả
thi
ế
t máy bi
dây qu
n hao.
ế
n áp là lý tưởng: không có t
ừ
thông rò, b
n,
ỏ
đ
i
ệ
n tr
ở
ấ
n, m ch t có độ th m t vô cùng lớ
ạ
ừ
ẩ
ừ
ổ
‹
G
ọi v1(t) = Vm1cos
ωt là điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp,
có thể
ch ng minh được
ứ
Vm1 = 2πfN1φmax
V1 = 4,44 fN1φmax
hay
Bài giảng 2
39
Ví dụ tại lớp
‹ Vd. 3.8: Cho biết N1, N2, tiết diện lõi, chiều dài trung bình
lõi, đường cong B-H, và điện áp đặt vào. Tìm từ cảm cực
đại, và dòng điện từ hóa cần thiết.
Dựa vào công thức vừa nêu
V1 = 230 V, f = 60 Hz, N1 = 200
với
V1 = 4,44 fN1φmax
Tính được
230
φmax
=
= 4,32×10−3 Wb
4,44×60×200
Bài giảng 2
40
Ví dụ tại lớp (tt)
‹
Vd. 3.8 (tt):
Do đó,
4,32×10−3
Bm =
= 0,864 Wb/m2
0,005
Cầ
n có
, giá trị đỉnh của
Hm = 0,864×300 = 259 A/m
dòng
đi
ện t
ừ
hóa là (259)(0,5)/200 = 0,6475 A. V
ậy, Irms =
0,46 A là giá tr
ị
hi u d ng c a dòng n t hóa phía sơ cấp.
ệ
ụ
ủ
đ
i
ệ
ừ
Bài giảng 2
41
Mạch tương đương của MBA với mạch từ tuyến tính
‹ Xét một MBA với từ thông rò và điện trở dây quấn. Mạch
tương đương rút trực tiếp từ mô hình vật lý là đơn giản
nhưng không có ích lắm. Các phương trình phía thứ cấp
được nhân với a (= N1/N2) và i2 được thay thế bởi i2/a, để rút
ra một mạch tương đương có ích hơn.
L1 – aM
a2L2 – aM
R1
a2R2
i1
i2
+
+
+
+
i1
a2RL
i2/a
av2
RL
v1
–
v2
–
v1
–
aM
–
N1:N2
Bài giảng 2
42
Mạch tương đương của MBA với mạch từ tuyến tính
‹ L1 – aM được gọi là điện kháng tản của dây quấn 1, a2L2 – aM
được gọi là điện kháng tản “quy đổi” của dây quấn 2. aM là điện
kháng từ hóa, và dòng điện đi cùng với nó được gọi là dòng điện
từ hóa.
‹ Tồn tại tổn hao công suất trong lõi từ do từ trễ và dòng xoáy.
Các tổn hao này rất khó tính toán bằng giải tích. Tổng các tổn hao
này biểu diễn tổn hao tổng trong mạch từ của máy biến áp, và chỉ
phụ thuộc vào giá trị Bm. Chúng được gọi là tổn hao (lõi) thép.
Một điện trở có thể được mắc song song với điện kháng từ hóa
aM để kể đến các tổn hao này.
Bài giảng 2
43
Mạch tương đương của MBA với mạch từ tuyến tính (tt)
‹ Khi có xét đến các tổn hao công suất, mạch tương đương
của MBA như sau
L1 – aM
a2L2 – aM
+
R1
a2R2
i1
i2
Ideal
+
+
RL
v1
–
av2
v2
–
Rc1
(aM)1
–
N1:N2
‹ Tải thực RL và điện áp/dòng điện đi cùng với nó có thể có
được bằng cách quy đổi ngược về phía thứ cấp, qua một
MBA lý tưởng (như được thể hiện ở hình trên).
Bài giảng 2
44
Máy biến áp vận hành xác lập hình sin
‹
Khi vận hành xác lập, các trở kháng và vectơ pha có thể
được dùng trong m
jxl1
ạ
ch tương đương.
ja2xl2
R1
a2R2
I2
Ideal
+
I1
I2 a
+
+
ZL
V
aV2
V2
Rc1
1
jXm1
–
–
–
N1:N2
vớ
i
Điện kháng tản của dây quấn 1
ω
L1 − aM
aM
L2 − M a
a2 L2 − aM = a2 x =
= xl1 =
Điện kháng từ hóa quy đổi về dây quấn 1
Điện kháng tản của dây quấn 2
ω
(
)
= X m1 =
= xl2 =
ω
(
)
ω
(
)
Điện kháng tản của d/quấn 2 quy đổi về d/quấn 1
l2
Bài giảng 2
45
Máy biến áp vận hành xác lập hình sin (tt)
‹ Tất cả các đại lượng có thể được quy đổi về dây quấn 1
jxl1
ja2xl2
R1
a2R2
+
+
I1
I2 a
a2ZL
V
aV2
Rc1
1
jXm1
–
–
‹ Hoặc có thể quy đổi về dây quấn 2
jxl1/a2
jxl2
R1/a2
R2
+
+
aI1
I2
jXm1/a2
Rc1/a2
V2
ZL
V a
1
–
–
Bài giảng 2
46
Mạch tương đương gần đúng
‹
Nhánh t
ừ
hóa khi
ế
n việc tính toán khá khó khăn, do
đó
nhánh này được chuy
ển lên phía đầu dây quấn 1, tạo thành
m
ột m
ạ
ch tương đương g
ần
đúng, v
ới sai số không đáng kể.
jxl1
ja2xl2
R1
a2R2
+
aV2
+
I1
I2 a
a2ZL
V
Rc1
1
jXm1
–
–
jx1eq
R1eq
+
+
R1eq = R1 + a2 R2
x1eq = xl1 + a2 xl2
I1
I2 a
a2ZL
aV2
V
Rc1
1
jXm1
–
–
Bài giảng 2
47
Thí nghiệm hở mạch và ngắn mạch của MBA
‹ Các thông số trong mạch tương đương có thể được xác
định nhờ hai thí nghiệm đơn giản: thí nghiệm hở mạch and
thí nghiệm ngắn mạch.
‹ Trong các MBA công suất, các dây quấn còn được gọi là
dây quấn cao áp (HV) và dây quấn hạ áp (LV). Các tên gọi
này được dùng trong các thí nghiệm hở mạch và ngắn
mạch.
Bài giảng 2
48
Thí nghiệm hở mạch
‹
Thí nghi
áp còn phía cao áp được h
phía h
ệ
m
được th
ự
c hi
ệ
n v
ớ
i t
ấ
t c
ả
d
ụ
ng cụ đo ở phía h
n áp định m c vào
ng cụ đo
ạ
ở
m
ạ
ch. Đặ
t
đi
ệ
ứ
ạ
áp. Đo được Voc, Ioc, và Poc b
ằ
ng các d
ụ
.
Ioc
W
A
Voc
Voc
IX
IR
Xm
V
Rc
LV HV
Thí nghiệm hở mạch
Mạch tương đương
Bài giảng 2
49
Thí nghiệm hở mạch (tt)
‹ Lần lượt tính toán như sau
Vo2c
Voc
Rc
IR =
Rc =
Ioc = IR + I X
P
oc
Ioc
Vậy,
Voc
IX
IX = Io2c − IR2
IR
Xm
Rc
Voc
Xm =
IX
Mạch tương đương
‹ Rc và Xm là các giá trị quy đổi về phía hạ áp.
Bài giảng 2
50
Thí nghiệm ngắn mạch
‹
Tất c
ả
dụng cụ đo nằm ở phía cao áp. Cấp dòng điện
định m
ứ
c vào phía cao áp. Đo được Vsc, Isc, và Psc bằng các
dụng cụ đo.
Xeq
Req
Isc
W
A
Vsc
Vsc
V
HV LV
P
Is2c
Vsc
sc
Xeq = Ze2q − Re2q
Req =
Zeq =
Isc
‹
Req và Xeq được quy đổi v
ề
phía cao áp.
Bài giảng 2
51
Ví dụ tại lớp
‹ Vd. 3.9: Cho biết các giá trị đo đạc từ thí nghiệm hở mạch
và ngắn mạch. Tìm các thông số mạch tương đương quy về
phía cao áp.
Từ thí nghiệm hở mạch
2
220
220
IR =
= 0,227 A
Rc =
= 968 Ω
968
50
220
2
IX = 12 −
(
0,227
)
= 0,974 A
Xm =
= 225,9 Ω
0,974
Bài giảng 2
52
Ví dụ tại lớp (tt)
‹ Vd. 3.9 (tt):
Từ
thí nghi
ệm ngắn mạch
60
15
Req =
= 0,2076 Ω
Zeq =
= 0,882 Ω
2
17
17
( )
Xeq = 0,8822 − 0,20762 = 0,8576 Ω
Bài giảng 2
53
Hiệu suất
‹ Hiệu suất được định nghĩa là tỷ số giữa công suất ngõ ra
và công suất ngõ vào.
P
P
P
out
out
out
η
=
=
×100% =
×100%
P
P + losses
P + P + P
out c i
in
out
Các tổn hao (losses) bao gồm tổn hao đồng Pc và tổn hao
sắt (thép) Pi.
‹ Cách khác, nếu đã biết công suất vào,
P − P − P
in
c
i
η
=
×100%
P
in
Bài giảng 2
54
Độ ổn
định
đi
ện áp
‹ Độ ổ
n
định
điệ
n áp được định nghĩa là
Vno load – điện áp không tải
load – điện áp khi có tải
Vno load −V
%∆V =
load ×100%
V
Vload
‹ Độ ổ
n
định được hi
ể
u theo ngh
ĩa: giá trị %∆V càng nhỏ
thì điện áp càng
ổn
định, khi t i thay đổi.
ả
‹
Thảo lu
ậ
n: Độ ổ
n
định
điệ
n áp có phụ thuộc vào tính chất
cảm kháng hay dung kháng c
ủa tải hay không?
Bài giảng 2
55
10 trang
20720
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Bài giảng 2 - Nguyễn Quang Nam (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_bien_doi_nang_luong_dien_co_bai_giang_2_nguyen_qua.pdf
