Giáo án môn Công nghệ Lớp 8 - Bài: Máy biến áp

5.1.1. Sơ đồ thay thế máy biến áp: a) Các thông số của máy biến áp:  Tổng trở của máy biến áp: là .T T TZ R j X  phản ánh hiện tượng tổn thất công suất tác dụng do hiệu ứng Joule và hiện tượng tổn thất công suất phản kháng do tản từ trong các cuộn dây. Trong đó: TR là điện trở, TX là điện cảm kháng.  Tổng dẫn của máy biến áp: .T T TY G j B  phản ánh hiện tượng tổn thất công suất trong lõi thép máy biến áp: tổn hao do dòng Foucault và tổn hao từ. Tổn thất trong lõi thép hầu như không phụ thuộc vào tải của máy biến áp và bằng lúc không tải. Với: TG là điện dẫn, TB là cảm dẫn. Các thông số của máy biến áp có thể tính theo các số liệu của máy biến áp như: tổn thất ngắn mạch kP , tổn thất không tải oP , điện áp ngắn mạch %kU , dòng điện không tải %oI . Các số liệu là kết quả của thí nghiệm ngắn mạch và thí nghiệm không tải. b) Sơ đồ thay thế và tính các thông số cho máy biến áp hai cuộn dây: Máy biến áp ba pha hai cuộn dây là loại được dùng phổ biến trong hệ thống cung cấp điện. Khi tính toán dùng sơ đồ hình Γ như hình vẽ. TG TB T T TS P j Q     Hình Error! No text of specified style in document..1. Sơ đồ thay thế máy biến áp 2 cuộn dây Ở đây: '1 2TR R R  và '1 2TX X X  ( ' '2 2 và R X là điện trở và cảm kháng của cuộn dây thứ cấp 2 đã quy đổi về cuộn dây sơ cấp 1. Sau đây sẽ nêu các công thức tính thông số máy biến áp ( TR , TX , TG và TB ) thông qua các số liệu ( kP , oP , %kU và %oI ) của nó:  Tính TR : ta có 2 2 23 . . dm k dm T T dm SP I R R U    , do đó 2 2 .k dm T dm P UR S   (Error! No text of specified style in document. Tính với đơn vị thường dùng:     2 2 3 2 2 . .10 ,k dmT dm P KW U KV R S KVA          Tính TX : ta có .% .100 3 dm T k dm I XU U  , do đó     2 2%. .10,k dmT dm U U KV X S KVA     (Error! No text of specified style in document.-  Tính TG : một cách gần đúng 02T dm PG U   (Error! No text of specified style in document.  Tính TB : một cách gần đúng 02T dm QB U   (Error! No text of specified style in document. Trong đó:  00 %. ,100 dmI SQ KVA  c) Sơ đồ thay thế và tính các thông số cho máy biến áp ba cuộn dây và tự ngẫu: Đối với máy biến áp ba cuộn dây và tự ngẫu, nhà chế tạo cho những số liệu sau:  dmS : công suất định mức máy biến áp.  CdmU , TdmU , HdmU hay 1dmU , 2dmU , 3dmU : điện áp định mức các cuộn cao, trung và hạ.  %oI : dòng điện không tải tính theo phần trăm so với dòng điện định mức.  12P , 13P , 23P : tổn thất ngắn mạch ứng với ba trạng thái thí nghiệm ngắn mạch.  12 %U , 13%U , 23%U : điện áp ngắn mạch ứng với ba trạng thái thí nghiệm ngắn mạch. R1 X1 0S 1I1 U1 R 2 X 2 2 I’2 U’2 R 3 X 3 3 I’3 U’3 1 2 3 2 1 3 a) b) c) Hình Error! No text of specified style in document..2. a) Máy biến áp ba cuộn dây; b) MBA tự ngẫu; c) Sơ đồ thay thế hình sao Sơ đồ thay thế hình sao có đặt lượng tổn hao trong thép: 0 .Fe Fe FeS S P j Q       (Error! No text of specified style in document. Tổn thất công suất tác dụng khi ngắn mạch và điện áp ngắn mạch của máy biến áp ba cuộn dây và tự ngẫu được tính theo các dạng ngắn mạch sau: 1) Khi cuộn 2 bị ngắn mạch, cuộn 3 hở mạch, cuộn 1 được đặt vào một điện áp sao cho trong cuộn 1 và 2 có dòng định mức. Người ta đo được 12P và 12 %U , với:  12 1 2P P P    trong đó 1P và 2P là tổn thất công suất tác dụng trong cuộn 1 và 2.  12 1 2% % %U U U  2) Cho hở mạch cuộn 2, ngắn mạch cuộn 3 và cuộn 1 được đặt vào một điện áp sao cho trong cuộn 1 và 3 có dòng định mức ta thu được: 13 1 3P P P    và 13 1 3% % %U U U  . 3) Tương tự khi cho cuộn 1 hở mạch, cuộn 3 ngắn mạch và đặt điện áp vào cuộn 2 sao cho trong cuộn 2 và 3 có dòng định mức ta có: 23 2 3P P P    và 23 2 3% % %U U U  . Giải hệ các phương trình trên ta tính được tổn thất ngắn mạch và điện áp ngắn mạch đối với từng cuộn dây theo số liệu đã cho:  1 12 13 23 2 12 1 3 13 1 1 2P P P P P P P P P P                  (Error! No text of specified style in document.  1 12 13 23 2 12 1 3 13 1 1 1% % % %2 % % % % % % U U U U U U U U U U           (Error! No text of specified style in document. Sau đó áp dụng công thức (5-5) và (5-6) để tính các thông số của máy biến áp. 5.2. Tính toán tổn thất điện áp: Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ thì mỗi phần tử mạng điện do có tổng trở nên đều gây tổn thất công suất và điện áp. Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng tại nơi tiêu thụ, làm tăng giá thành truyền tải điện và làm cho hiệu quả kinh tế kém. Tổn thất điện áp làm cho điện áp tại các hộ tiêu thụ bị giảm thấp, ảnh hưởng chất lượng điện. Sau đây lần lượt giới thiệu sơ lược phương pháp tính toán tổn thất điện áp, công suất và điện năng trên mạng phân phối điện.