Giáo trình Máy biến áp - Chương 5: Các máy biến áp đặc biệt

CHƯƠNG 5: CÁC MÁY BIEN áp đặc biệt Bài tập 5-1. Một MBA ba pha ba dây quấn nối Yo/Yo/A-12-11; 10000/6667/10000 kVA; 121/38.5/1 IkV; unl2% = 15; Uni3% = 10.5; un23% = 6; UnRi2% = 1; UnRi3% = 0.65; Un23% = 0.8. Xác định (a) các tham số và vẽ mạch điện thay thế đơn giản MBA. Phía cao áp được nối vối nguồn, phía điện áp trung bình có tải 3000kVA và cosọ2 = 0.8; dây quấn điện áp thấp có tải 6000kVA và C0S(p3 = 0.8. Tính (b) Auĩ2% và U13%. Đáp số: a. R1 = 3,29 Q; R’2 = 11,35 Í2; R’3 = 6,23 Í2; X1 = 87,20 Q; X’2 = 161,29 Q; X’3 = 66,25 Q. Auì2% = 5,7 và U13% = 5,22. Các dòng điện pha định mức của máy biến áp: ^X1,L=47.7149A V3X121X103 = ^66?OX?°L, = 99.9791 A V3X38.5X103 10000 X103 _— \ " = 303.0303A ■Ifldm If2dm ^f3dm b. V3Ula. §2dm V3U2d„, _ S3J,rl - 3U3dm 3X11X103 Quy đổi về sơ cấp ta có: I_=If2a^ = 99.9791^^ = 31.7289A TT 11x1O3xƯ3 4dm = If3dm 77^- = 303.0303 X* *3 = 47.7149A f3dm f3dmuidm 121X103 Các điện áp ngắn mạch của máy biến áp: 121 x103 Unl2 = 0.15xUldm =0.15x =10479V 121 x103 UnR12 =0.01xƯldm =0.15x = 698.5938V ưnX12 = a/ưỉi2- Uỉr12 = V104792 - 698.59382 = 10456V Unl3 = 0.105xUldm = 0.105X121*10 =7335.2V V3 ưnR13 — 0.0065 xUldm ^0.01 X121 x'°1 = 454.086V •Jĩ UnXls=7u;i3-U^13 = -ự73322-454.0862 = 7321.2V Un23 — 0-06xưldm = 0.06 X121X10 = 4191.6V V3 121 x103 UnR23 =0.008 xUldm = 0.008 x j^ = 558.8751V UnX2, = = Ợ1333.72-177.82392 = 4154.1V Các tổng trở của máy biến áp: R-I112 — Ifldm ’ 47.7149 ’ Unxi2 10456 Ifldm ’ 47.7149 ’ UnR13 454.086 Ifldm ’ 47.7149 ’ UnX13 7321.2 Ifldm ’ 47.7149 ’ UnR23 _ 558.8751 : lf2dm - 31.7289 = UnX23 4154.1 nl2 — nl3 219.1264Q 9.5187Q 153.4357Q 17.5683Q Rn — nl3 Rn23 - 698^938 = 14|641fì X'23 = +7^ = 7. "77 = 130.5859Q If2dm 31-7289 Tổng trỏ của các dây quấn: = (6.22 + j32.44761)Q Độ thay đổi điện áp của máy biến áp: kti2=-^- = l^ = 0.45 s2dm 6667 ktl2 => = ^- = 0.6 s3dm 10000 121X103 u R.AXm _ 14.641x0.45x31.7289x73 Uldm 121X103 Uldm 121X103 u = = 3.29x0.6x47 7149x73 = 001348 u Idm 121X103 u 12, Xnl2k7/2dm _ 219.1264x0.45x31.7289x73 ^0 01/178 Unx3* XịỊeX = 120.99X0.6X47.7149x73 = 0 04958 ưldm 121X103 u Rnl3ktl3í3dm _ 9.5187 x0,6x47.7149x73 Uldm 121X103 = 0.0039 u _ = xnl3ktl3r3dm = 153.4357 x0.6 x47 7149 x 73 = 0 0629 ưldm 121X103 u nr2* = R1Ttl2l'2dm = 3-29x0-45x31-7289x^3 = 0.000672 Uidm 121X103 121X103 ^nx2* x,k„2r2<lm = 120.99 x 0,45 x 31.7289x^3 = 0247 UMm 121X10’ AUH2 = unrl2,cos(p2 +unxl2*sin(p2 +unr3*cosọ3 + unx3<tsin(p3 = 0.00299 X 0.8 + 00447 X 0.6 + 0.001348 X 0.8 + 0.0247 X 0.6 = 0.06 AU,13 = unrl3,cosọ3 + unxl3ísinọ3 + unr2s.cosọ2 +unx2tsin<p2 = 0.0039 X 0.8 + 0.0629 X 0.6 + 0.000672 X 0.8 + 0.0247 X 0.6 = 0.0562 Bài tập 5-2. Một MBA ba pha hai dây quấn sdm = 3200kVA; 35/6kV; 52.5/307.5A; Y/Y-12; un% = 6.94; UnR% = 1.04; Pfe = 9.53kW; pn = 32.5kW. Bây giò đem nối lại thành MBA tự ngẫu. Trình bày (a) cách nối dây MBA hai dây quấn thành MBA tự ngẫu. Tính (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA; (c) hiệu suất MBA ở tải định mức vối cosọ = 0.8; (d) dòng điện ngắn mạch của MBA tự ngẫu. Sơ đồ nối máy biến áp như hình bên. Dòng điện trong các dây quấn: T =Jk- CA V3Uca 3200 X103 73 X 35X103 = 52.786A _ sdm _ 3200X103 HA 73UHA Tãxôxio3 = 307.9201A Dòng điện trong cuộn dây chung: Ic =IHA -Ica =307.9201 -52.786 = 255.1338A Công suất truyền tải của máy biến áp: s* = 3200k VA <35 stt = (a +1)S* = + lỷ< 3200 = 21866.67kVA std =ƯHAIC = 73 x6000x255.1338 = 2651.4kVA UCA Hiệu suất của máy biến áp: = Sttcos(p2 = 21866.67x0.8 = 0 9976 Sttcos(p2+PFe+Pn 21866.67x0.8 + 9530 + 32500 Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp thưòng quy đổi về hạ áp: " ỈỊcạ = u..xUca = 0062tx6°°°2 = 0.7808Í1 ” ICA sđm 3200X103 Khi nối thành máy biến áp tăng áp thì tổng trở ngắn mạch là: z'n = z'n ■■ Uct = 0.7808 = 0.6665Q ƯCA+ƯHA ' 41 Dòng ngắn mạch khi máy biến áp làm nhiệm vụ tăng áp: I'n = = 6020 = 5197 5A 11 z'n 73x0.6665 Dòng ngắn mạch khi ,àm nhiệm vụ hạ áp: In =I'n 77^ = 5197.5^^ = 30318A n n UCA 6000 Bài tập 5-3. Một MBA tự ngẫu một pha có điện áp 2300/450V, f = 60Hz, vận hành giảm áp và cung cấp cho tải có tổng trỏ 2Z10° Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy xác định: (a) dòng điện tải; (b) dòng điện vào phía cao áp; (c) dòng điện (biến đổi điện áp) trong cuộn dây chung; (d) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất biến đổi (thiết kế) qua MBA. Dòng điện tải: It=IHA=HHA =Ể|2 = 225A ‘ HA zt 2 Dòng điện phía cao áp: Ica = TthaHha = 22lxni50 = 44.02A ICAUCA 2300 Dòng điện trong cuộn dây chung: Ic = IHA - ICA = 225 - 44.02 = 180.98A Công suất: std =Ư2IC =450x180.98 = 81441VA Stk = UhaIca = 450x44.02 = 19809VA Bài tập 5-4. Một MBA tự ngẫu một pha vận hành tăng áp có tỉ số biến đổi điện áp a’=4 được nối với nguồn có điện áp 600V. Phía cao áp nối vối tải có công suất ÍOOkVA, hệ số công suất 0.8 (chậm sau). Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy vẽ mạch điện và xác định: (a) điện áp phía thứ cấp; (b) dòng điện tải, (c) dòng điện trong cuộn dây sơ; (d) dòng điện ữong cuộn dây sơ cấp. Điện áp thứ cấp(cao áp): UCA = aìjHA = 4x600 = 2400V Dòng điện tải: IQOxlO3 ‘ " CA " 2400 = 41.667A Dòng điện sơ cấp: IHA = alcA = 4x41.667 = 166.667A Dòng điện trong cuộn sơ cấp: Ic = IHA -ICA = 166.667-41.667 = 125A Bài tập 5-5. Một MBA tự ngẫu một pha có tổng số vòng là 600, trong đó dây quấn thứ cấp là 200 vòng. Phía cao áp được nối vối nguồn có điện áp 2400V, f = 60Hz. Dây quấn thứ nối vối tải có công suất 4.8kVA, hệ số công suất 0.6 (chậm sau). Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy xác định (a) điện áp phía thứ cấp; (b) dòng điện sơ cấp và thứ cấp; (c) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp; (d) công suất thiết kế MBA; (d) từ thông cực đại trong lõi thép. Đáp số: (a) 800V; (b) 2A, 6A; (c) 1600VA; (d) 3200VA; (e) 0,015Wb Số vòng dây sơ cấp: N, - 600 - N 2 = 600 - 200 = 400vg Điện áp thứ cấp: N„. __ U... = HA LL. '“’ha -J^T u CA CA Dòng điện tải: I = I = = ‘ HA UhA Dòng điện sơ cấp: Ị = HA ĩ... = ACA XHA ■N CA Công suất thiết kế: Stk = ICƯHA = (6 - 2) X 800 = 3200VA X 2400 = 800V 600 4800 A —T—= 6A 800 200 . —2ịx6 = 2A 600 Công suất truyền dẫn trực tiếp: std = st - stk = 4800 - 3200 = 1600VA Từ thông trong lõi thép: = 0.015 ~ = Uha 800 4.44 fN 2 4.44x50x200 Bài tập 5-6. Một MBA tự ngẫu một pha có công suất lOOkVA, 440/240V, 60Hz cung cấp cho tải thuần trở công suất 8kW, 240V và một động cơ lOhp, 240V, 60Hz. Động cơ đang vận hành 90% tải, cosọ = 0.86 chậm sau, hiệu suất 88%. Bỏ qua tổn hao và từ thông tản trong máy, hãy tính (a) công suất toàn phần mà nguồn cung cấp cho MBA; (b) công suất toàn phần truyền dẫn trực tiếp và công suất thiết kế MBA. Công suất động cơ tiêu thụ từ lưối điện: Sdc = —= 77777777 = 9725.2VA ĩịcosọ 0.88x0.86 Tổng công suất của tải bằng công suất nguồn cung cấp cho máy biến áp: Pt = Sdccosọ+Pr = 9725.2 xO.86 + 8000 = 16364 w Qt = sdc sin ọ = 9725.2x0.5103 = 4962.7 vAr st = Ựpt2+Qt2 = V163642 +4962.72 = 17100 VA 17100 nA„AaAA =71.2484A 240 Dòng điện tải: I = I = = ‘ H\ ưhA ^X71.2484 = 38.8628A 440 Dòng điện sơ cấp: T = URA I... = aCA aHA u CA Công suất thiết kế: Sa = Icưha = ƠHA -Ica)x240 = 7772.6VA Công suất truyền dẫn trực tiếp: std = st - stk = 100000-7772.6 = 92227VA □□ □□□