Giải Bài tập tính toán thiết kế máy biến áp

1. Xác định công suất máy biến

2. Tính toán mạch từ:

a. Chọn mạch từ:

b. Tính tiết diện lõi thép:

3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:

4. Tính tiết diện dây dẫn:

* Dòng điện sơ cấp và thứ cấp được tính:

* Tra bảng để chọn mật độ dòng điện và tính tiết diện 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Bài 8: Tính toán, thiết kế máy biến áp một pha, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn hãy click vào nút TẢi VỀ

GIÁO VIÊN: Lê Văn Hiểu TRUNG TÂM KTTH – HN TUY HOÀ SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO PHÚ YÊNBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 1. Xác định công suất máy biến ápS2 = U2.I2 = 24 x 2 = 48 [VA]Vậy: Công suất máy biến áp cần chế tạo: Sđm = U2.I2 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:a: chiều rộng trụ dây quấnb: chiều dày trụ dây quấnc: độ rộng cửa sổh: chiều cao cửa sổa/2: độ rộng lá thép chữ IBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:1. Xác định công suất máy biến ápBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:Shi = a.b diện tích hữu ích trụ [cm2]Sđm công suất định mức MBASt = Shiklkl là hệ số lắp đầy được cho trong bảng 8- 1Diện tích thực của trụ lõi thép1. Xác định công suất máy biếnBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA Hệ số lắp đầy được tra theo bảngLoại máy biến ápHệ số lắp đầyMBA âm tần0.7 – 0.8 MBA dùng trong gia đình0.9 MBA lõi pherit 1Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:n = KtnShi* Ktn:Hằng số thực nghiệm lấy giá trị từ 42 – 50 tuỳ theo chất lượng lõi thép nếu: thép tốt chọn Ktn thấp và ngược lạiBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:- Số vòng dây cuộn sơ cấp: N1 = U1. n- Số vòng dây cuộn thứ cấp: N2 = [U2 + 10%U2].nTrong đó: - n là số vòng/vôn- 10%U2 là lượng sụt áp khi có tải của dây quấn thứ cấp1. Xác định công suất máy biếnBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:Tra bảng để chọn số vòng dâyTiết diện hữu íchSố vòng/vônTiết diện hữu íchSố vòng/vôn29.5182.166.3201.984.7221.7103.8241.6123.2261.5142.7281.4162.4301.3Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:4. Tính tiết diện dây dẫn:Sdd = IJTrong đó: Sdd: là tiết điện dây [mm2]I: là cường độ dòng điện [A]J: mật độ dòng điện cho phép [A/mm2]Tra bảng 8-4 trang để tìm J 1. Xác định công suất máy biếnBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 4. Tính tiết diện dây dẫn:Bảng chọn mật độ dòng điện cho phépCông suất [VA]Mật độ dòng điện cho phép [A/mm2]≥ 50450 – 1003.5100 – 200 3200 – 5002.5500 – 1000 2Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:4. Tính tiết diện dây dẫn:Sdd = IJ1. Xác định công suất máy biếnI1 = S1JI2 = S2J* Dòng điện sơ cấp và thứ cấp được tính:* Tra bảng để chọn mật độ dòng điện và tính tiết diện 2 cuộn sơ cấp và thứ cấpBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:4. Tính tiết diện dây dẫn:* Tiết diện dây cuộn sơ cấp:Sdd1 = I1J* Tiết diện dây cuộn thứ cấp:Sdd2 = I2J1. Xác định công suất máy biếnBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:4. Tính tiết diện dây dẫn:5. Đường kính dây:Từ Sdd ta có thể tính đường kính [d] được không? Tại sao?Vì dây dẫn ta sử dụng là dây dẫn tròn, nên Sdd chính là diện tích của đường tròn. Sdd = πd241. Xác định công suất máy biếnBài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 5. Đường kính dây:Đối với máy biến áp nhỏ, khi chọn mật độ trung bình D = 2,5, ta có công thức:Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 5. Đường kính dây:Tra bảng 8-5 đå tìm d [đường kính dây] Đường kính dây dẫnTiết diện day dẫn0.070.00380.080.00500.090.00630.10.00780.120.01130.140.0150.150.0170.180.0250.200.031Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 5. Đường kính dây:Tra bảng 8-5 đå tìm d [đường kính dây] Đường kính dây dẫnTiết diện day dẫn0.220.3080.250.0490.300.0700.350.0960.400.1250.450.1590.600.2830.700.380.800.50Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 2. Tính toán mạch từ:a. Chọn mạch từ:b. Tính tiết diện lõi thép:3. Tính số vòng dây của các cuộn dây:4. Tính tiết diện dây dẫn:5. Đường kính dây:6. Tính diện tích cửa sổ lõi thép: Diện tích của sổ được tính theo công thức1. Xác định công suất máy biếnScs = h.c [ theo kinh nghiệm h = 3c sẽ tiết kiệm vật liệu.Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 6. Tính diện tích cửa sổ lõi thép:Tổng diện tích 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp chiếm diện tích cửa sổ là:* Ssc = N1.Sdq1* Stc = N2.Sdq2Trong đó: Scs; N1; Sdq1; N2; Sdq2; Trong thực tế còn thêm phần cách điện và khoảng hở, người ta dùng hệ số lắp đầy KlCông suất máy biến ápHệ số lắp đầy [Kl]10 – 1000.2100 – 5000.3500 trở lên0.4Bài 8: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 6. Tính diện tích cửa sổ lõi thép Diện tích của sổ được tính theo công thức: Scs = h x c ≥ Ssc + StcKlChú ý: - Nếu của sổ quá rộng sẽ lãng phí vật liệu. - Nếu của sổ nhỏ hơn yêu cầu cần xử lí như sau: + Chọn lại lõi thép. + Tăng tiết diện trụ quấn [tăng số lá thép]. + Giảm tiết diện dây dẫn [giảm công suất MBA]1. Hãy tính số vòng dây quấn cho một MBA có U1 = 220V; U2 = 36; I2 = 2,5ABÀI TẬP2. Tính tiết diện lõi thép để quấn một MBA có U1 = 220V; U2 = 36; I2 = 2,5ABÀI TẬP3. Tính toán thiết kế hoàn chỉnh một máy biến áp có các số liệu sau: U1 = 220V; U2 = 6V, 9V, 12V, 15V, 24V, 36V; I2 = 3A.BÀI TẬP

File đính kèm:

• thiet_ke_may_bien_ap_1_pha.ppt

Tóm tắt nội dung tài liệu

1. CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA MÁY BIẾN ÁP Bài số 2­1 CẦN GIẢI NHŨNG BÀI TẬP VỀ MÁY BIẾN ÁP MỘT   PHA   BIẾT U1 =  220V U2 CÓ 2 ĐẦU RA  LÀ 15V 0 15V. a = 2 .b= 2,4  TÍNH   TOÁN   CÁC   THÔNG   SỐ   GIÚP   VÀ   GỬI   Về   ĐỊA   CHỈ   MAIL   LA:  .   Tính   toán   ve   tiết   diện   dây   và   cách   tính   công  suất , chiều dái dây quấn sơ cấp và chiều dài dây quấn thứ cấp tinh nói chung đầy dủ về  loi thép rùi ve số kg thép , dòng điện và  S biểu kiến. sau khi pos lên gủi về mail cho sdt tui  sẽ bắn tiền sang cảm ơn bác nào giúp. Lien hệ số đt 01689986207. cảm on các bác. Bài số 2­2. Máy biến áp giảm áp một pha lý tưởng điện áp 2400 ­ 120V, máy được nối vào lưới  điện có điện áp 2.4kV, từ thông hình sin trong lõi thép lúc này là Φ = 0.1125sin188.5t Wb. Xác  định số vòng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Tần số của nguồn điện: ω 188.5 f= = = 30H z 2π 2π Số vòng dây của cuộn sơ cấp: U CA 2400 N1 = = = 160vg 4.44 × f × Φ 4.44 × 30 × 0.1125 Tỉ số biến đổi điện áp: U 2400 a = CA = = 20 U HA 120 Số vòng dây của cuộn thứ cấp: U 160 U H A = CA = = 8vg a 20 Bài số 2­3. Một máy biến áp một pha có công suất Sđm = 37.5kVA, U1đm = 2400V, U2đm = 480V,  f = 60Hz, tiết diện ngang của lõi thép và chiều dài trung bình của mạch từ tương ứng là 95cm2  và 1.07m. Khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp 2400V thì cường độ từ trường là 352Av/m và từ  cảm cực đại 1.505T. Xác định : a.  Tỉ số biến áp. b.  Số vòng dây của mỗi dây quấn. 8
2. c.  Dòng điện từ hoá để sinh ra từ thông trong lõi thép khi máy biến áp làm niệm vụ tăng áp. Tỉ số biến đổi điện áp: U 2400 a = CA = =5 U HA 480 Từ thông cực đại trong lõi thép: Φ = Bmax ×  S = 1.505 ×  95 ×  10­4 = 0.0143T Số vòng dây của cuộn sơ cấp: U CA 2400 N1 = = = 630vg 4.44 × f × Φ 4.44 × 60 × 0.0143 Số vòng dây của cuộn thứ cấp: U 630 U H A = CA = = 126vg a 5 S.t. đ của mạch từ:  F = H ×  l = 352 ×  1.07 = 367.64Av Dòng điện từ hóa: F 367.64 IM = = = 2.92A N1 126 Bài số 2­4. Một máy biến áp   một pha  có công suất  S đm = 2000kVA, U1đm = 4800V, U2đm =  600V, f = 60Hz, và chiều dài trung bình của mạch từ là 3.15m. Khi nối dây quấn sơ cấp vào  lưới điện có điện áp 4800V thì dòng điện từ hoá bằng 2.5% dòng định mức sơ cấp, cường độ từ  trường là 370.5Av/m và từ cảm cực đại 1.55T. Xác định : a.  Dòng điện từ hoá để sinh ra từ thông trong lõi thép. b.  Số vòng của mỗi dây quấn. c.  Từ thông trong trong lõi thép d.  Tiết diện ngang của lõi thép. Dòng điện sơ cấp: Sd m 2000 × 10 3 I1 = = = 416.667A U dm 4800 Dòng điện từ hóa: IM = 0.025 ×  I1đm = 0.025 ×  416.667 = 10.417A Tỉ số biến đổi điện áp: U 4800 a = CA = =8 U HA 600 9
3. S.t.đ của cuộn sơ cấp: F = H ×  l = 370.5 ×  3.15 = 1167.075Av Số vòng dây của cuộn sơ cấp: F 1176.075 N1 = = = 112vg IM 10.41 Số vòng dây của cuộn thứ cấp: N 112 Na = 1 = = 14vg a 8 Từ thông cực đại trong lõi thép: U CA 4800 Φ m ax = = = 0.161 4.44 × f × N 1 4.44 × 60 × 112 Tiết diện lõi thép: Φ 0.161 S= = = 1037.9cm 2 B 1.55 Bài số 2­5. Xét MBA một pha lý tưởng [không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không tải  bằng không]. Cuộn dây sơ cấp có 400 vòng, cuộn dây thứ cấp có 800 vòng. Tiết diện lõi thép là  40cm2. Nếu cuộn dây sơ cấp được đấu vào nguồn 600V, 60Hz, hãy tính :  a. Từ cảm cực đại trong lõi ? b. Điện áp thứ cấp ? Từ thông cực đại trong lõi thép: U CA 600 Φ m ax = = = 0.00563 Wb 4.44 × f × N 1 4.44 × 60 × 400 Từ cảm cực đại trong lõi thép: Φ 0.0053 Bm ax = m ax = = 1.407T S 40 × 10 −4 Tỉ số biến đổi điện áp: N 400 a= 1 = = 0.5 N 2 800 Điện áp thứ cấp: U 600 U2 = 1 = = 1200V a 0.5 Bài số 2­6. Cho một MBA một pha lý tưởng [không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không  tải bằng không] 20kVA,1200V/120V.  a. Tính dòng định mức sơ cấp và thứ cấp ? b. Nếu máy cấp cho tải 12kW có hệ số công suất bằng 0,8; tính dòng sơ và thứ cấp ? 10
4. Dòng điện định mức phía sơ cấp: S 20 × 10 3 I1d m = = = 16.667A U 1dm 1200 Tỉ số biến đổi điện áp: U 1200 a = 1d m = = 10 U 2d m 12 Dòng điện định mức phía thứ cấp: I 2dm = a × I1d m = 16.667 × 10 = 16.667A Dòng điện thứ cấp khi có tải: P 12 × 10 3 I2 = = = 125A U 2d m cos ϕ 120 × 0.8 Dòng điện sơ cấp khi có tải: I 125 I1 = 2 = = 12.5A a 10 Bài số 2­7.  Cho một MBA một pha lý tưởng [không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không  tải bằng không] có tỉ số vòng dây 4:1 Điện áp thứ cấp là 120∠ 0o V. Người ta đấu một tải Zt =  10∠ 30o Ω vào thứ cấp.  Hãy tính : a. Điện áp sơ cấp. b. Dòng điện sơ cấp và thứ cấp ? c. Tổng trở tải qui về sơ cấp. Điện áp sơ cấp: U 1 = aU 2 = 4 × 120∠0 o = 480∠0 o V & & Dòng điện thứ cấp: & = U 2 = 120∠0 = 12∠ − 30 o A & o I2 Z t 10∠30 o Dòng điện sơ cấp: & = I 2 = 12∠ − 30 = 3∠ − 30 o A & o I1 a 4 Tổng trở tải quy đổi: Z ′t = a 2 Z t = 16 × 10∠30 o = 160∠30 o Ω 11
5. Bài số 2­8.  Cho MBA tăng áp một pha lý tưởng [không sụt áp, tổn hao, dòng điện không tải  bằng không] 50kVA, 400V/2000V cung cấp cho tải 40kVA có hệ số công suất của tải 0.8 [tải  R­L]. Tính: a. Tổng trở tải ? b. Tổng trở tải qui về sơ cấp ? Tổng trở tải: U2 2000 2 zt = 2 = = 100Ω St 40 × 10 3 Do tải có tính cảm với cosϕ = 0.8 nên ϕ = 36.87o. Do vậy ta có: Zt = 100∠  36.87oΩ Tỉ số biến đổi điện áp: U 400 a= 1 = = 0.2 U 2 2000 Tổng trở tải quy đổi về sơ cấp: Z ′t = a 2 Z t = 0.2 2 × 100∠36.87 o = 4∠36.87 o Ω Bài số 2­9.  Cho MBA một pha lý tưởng [không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không tải  bằng không] có số vòng dây là 180: 45. Điện trở sơ và thứ cấp lần lượt bằng 0.242Ω và 0.076Ω.  Tính điện trở tương đương qui về sơ cấp ? Tỉ số biến đổi điện áp: N 180 a= 1 = =4 N2 45 Điện trở thứ cấp quy đổi về sơ cấp: R ′2 = a 2 R 2 = 16 × 0.076 = 1.216Ω Điện trở tương đương: R td = R 1 + R ′ = 0.242 + 1.216 = 1.458Ω 2 Bài số 2­10.  Cho MBA một pha lý tưởng [không bị sụt áp, không tổn hao, dòng điện không tải  bằng không] có số vòng dây bằng 220: 500. Phía sơ cấp đấu vào nguồn điện áp 220 V, phía thứ  cấp cung cấp cho tải 10kVA. a. Tính điện áp trên tải. 12
6. b. Dòng điện thứ cấp và sơ cấp ? c. Tính tổng trở tương đương của máy nhìn từ nguồn ? Tỉ số biến đổi điện áp: N 220 a= 1 = = 0.44 N 2 500 Điện áp trên tải: U 220 U2 = 1 = = 500V a 0.44 Dòng điện thứ cấp: S 10 × 10 3 I2 = = = 20A U2 500 Dòng điện sơcấp: I 20 I1 = 2 = = 45.454A a 0.44 Tổng trở tương đương nhìn từ nguồn: U 220 zv = 1 = = 4.84Ω I 1 45.454 Bài số 2­11. Máy biến áp một pha lý tưởng có điện áp U1/U2= 7200/240V, MBA vận hành tăng  áp và được nối vào lưới điện có điện áp 220V, f = 60Hz, thứ cấp được nối với phụ tải có tổng  trở 144∠ 46oΩ. Hãy xác định :  a. Điện áp, dòng điện thứ cấp và sơ cấp. b. Tổng trở tải qui đổi về dây quấn sơ cấp. c. Công suất tác dụng, phản kháng và biểu kiến phía sơ cấp. Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 240 a= 1 = = 0.0333 U 2 7200 Điện áp thứ cấp: U 220 U2 = 1 = = 6600V a 0.0333 Dòng điện thứ cấp: U& 6600∠0 o I2 = 2 = & = 45.833∠ − 46 o A Z t 144∠46 o Dòng điện sơ cấp: 13
7. I & 45.833∠ − 46 o I1 = 2 = & = 1375∠ − 46 o A a 0.0333 Tổng trở tải quy đổi về sơ cấp: Z ′t = a 2 Z t = 0.03332 × 144∠46o = 0.16∠46o Ω = [0.111 + j0.1151]Ω Công suất tác dụng phía sơ cấp: P = I1 R td = 13752 × 0.1111 = 210067.34 W 2 Công suất phản kháng phía sơ cấp: Q = I 1 Xtd = 13752 × 0.1151 = 217610.9VAr 2 Công suất biểu kiến: S = P 2 + Q 2 = 210067.34 2 + 217610.9 2 = 302460VA Bài số 2­12. Máy biến áp một pha lý tưởng có tỉ số biến đổi điện áp 5:1. Phía hạ áp có dòng  điện 15.6∠ ­32oA, khi MBA vận hành giảm áp ở lưới điện có tần số f = 50Hz và được nối với  phụ tải có tổng trở 8∠ 32oΩ. Hãy vẽ mạch điện thay thế và xác định :  a. Điện áp thứ và sơ cấp, dòng điện sơ cấp. b. Tổng trở tải qui đổi về dây quấn sơ cấp. c. Công suất tác dụng, phản kháng và biểu kiến phía sơ cấp. Điện áp thứ cấp: U 2 = I 2 Z t = 15.6∠ − 32 o × 8∠32 o = 124.8∠0 o V & & Điện áp sơ cấp: U 1 = aU 2 = 124.8∠0 o × 5 = 624∠0 o V & & Dòng điện sơ cấp: & = I1 = 15.6∠ − 32 = 3.12∠ − 32 o A & o I1 a 5 Tổng trở tải quy đổi về sơ cấp: Z ′t = a 2 Z t = 52 × 8∠32 o = 200∠32 o Ω = [169.61 + j105.984]Ω Công suất tác dụng phía sơ cấp: P = I1 R td = 3.12 2 × 169.61 = 1651.05 W 2 Công suất phản kháng phía sơ cấp: Q = I 1 Xtd = 3.12 2 × 105.984 = 1031.7VAr 2 Công suất biểu kiến: S = P 2 + Q 2 = 1651.052 + 1031.7 2 = 1946.9VA 14
8. Bài số 2­13. Máy biến áp giảm áp một pha hai dây quấn có Sđm = 25kVA, U1đm = 2200V, U2đm =  600V, f = 60Hz và các thông số như sau: R1 = 1.4Ω;  R2 = 0.11Ω; Rfe = 18694Ω X1 = 3.2Ω;  X2 = 0.25Ω; XM = 5011Ω Máy biến áp đang vận hành với tải định mức khi điện áp thứ cấp định mức và hệ số công suất  của tải là 0.8 [tải R­L]. Xác định: a.  Dòng điện không tải và dòng điện sơ cấp      b.  Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp. c.  Hiệu suất MBA Sơ đồ thay thế máy biến áp như hình sau: & R1 jX1 &' I R’2 jX’2 I1 2 & Io & IM & & I fe &2 U1 U' Rfe jXM Tổng trở của máy biến áp khi không tải: jX × R Fe j5011 × 18694 Z o = [R 1 + jX1 ] + M = [1.4 + 3.2j] + R Fe + jXM 18694 + j5011       = [1254.6 + 4678.3j]Ω = 4843.6∠75 Ω o Dòng điện không tải: U 2200 Io = 1 = & = 0.4542∠ − 75o A Z o 4843.6∠75 o Dòng điện tải: Sd m 25 × 10 3 I 2dm = = = 41.667A U 2d m 600 Tải có cosϕ = 0.8 chậm sau nên ϕ = 36.87o và khi chọn góc pha ban đầu của điện áp bằng 0 ta  có: I 2dm = 41.667 ∠ − 36.87 o A & Tỉ số biến đổi điện áp: 15
9. U 1 2200 a= = = 3.667 U2 600 Dòng điện thứ cấp quy đổi: & ′ = I 2d m = 41.667 ∠ − 36.87 = 11.363∠ − 36.87 o A & o I 2dm a 3.667 Dòng điện sơ cấp: I1 = I o + & ′2d m = 0.4542∠ − 75o + 11.363∠ − 36.87 o = 11.724∠ − 38.24 o A & & I Tổng trở nhánh từ hóa: jX × R Fe j5011 × 18694 ZM = M = = [1253.2 + j4675.1]Ω R Fe + jXM 18694 + j5011 Tổng trở tải: U & 600 Z t = & 2dm = = 14.4∠36.87 o Ω I 2d m 41.667 ∠ − 36.87 o Quy đổi tổng trở tải về sơ cấp: Z ′t = a 2 Z t = 3.667 2 × 14.4∠36.87 o = 193.63∠36.87 o = [154.9 + j116.178]Ω Tổng trở vào của máy biến áp: Z × Z′ [1253.2 + j4675.1] × [154.9 + j116.178] Z v = Z1 + M t = 1.4 + j3.2 + Z M + Z ′t [1253.2 + j4675.1] + [154.9 + j116.178]       = 148.8 + j119.4 = 190.753∠38.74 Ω o Điện áp sơ cấp: U 1 = I1z v = 11.725 × 190.753 = 2236.6V Tổng tổn hao trong máy biến áp: ∑ p = I12R 1 + I o2 R M + I 22R 2 = 11.7242 × 1.4 + 0.45422 × 1253.2 + 41.667 2 × 0.11 = 642 W Công suất phụ tải: P2 = Scosϕ = 25000 ×  0.8 = 20000W Hiệu suất của máy biến áp: P2 20000 η= = = 96.89% P2 + ∑ p 20000 + 642 Bài số 2­14. Máy biến áp giảm áp một pha hai dây quấn có Sđm = 100kVA, U1đm = 7200V, U2đm  = 480V, f = 60Hz và các thông số như sau : R1 = 3.06Ω;  R2 = 0.014Ω; Rfe = 71400Ω X1 = 6.05Ω;  X2 = 0.027Ω; XM = 17809Ω Máy biến áp đang vận hành với tải định mức khi điện áp thứ cấp định mức và hệ số công suất  của tải là 0.75 [tải R­L]. Tính : 16
10. a.  Tổng trở ngắn mạch và vẽ mạch điện gần đúng của MBA khi qui đổi về phía sơ cấp.  b.  Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp.      c.  Dòng điện không tải. Sơ đồ tương đương của máy biến áp: & Rn1 jXn1 I1 & Io &' I & & IM 2 &2 & U1 I fe U' Rfe jXM Tỉ số biến đổi diện áp: U 7200 a= 1 = = 15 U2 480 Tổng trở thứ cấp quy đổi về sơ cấp: Z ′2 = a 2 R 2 + ja 2 X2 = 152 × 0.014 + j × 152 × 0.027 = 3.15 + j6.075 Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp: Z n = Z 1 + Z ′ = 3.06 + j6.05 + 3.15 + j6.075 = 6.21 + j12.125 = 13.623∠62.88 o Ω 2 Tổng trở nhánh từ hóa: jX × R Fe j17809 × 71400 ZM = M = = [4181.9 + j16766]Ω R Fe + jXM 71400 + j17809 Tổng trở tải: U2 480 2 z t = 2d m = = 2.304Ω Sd m 100 × 10 3 Tải có cosϕ = 0.75 chậm sau nên ϕ = 41.41o và: Zt = 2.304∠ 41.41o Ω Quy đổi tổng trở tải về sơ cấp: Z ′t = a 2 Z t = 152 × 2.304∠41.41o = 518.4∠41.41o = [388.8 + j342.89]Ω Tổng trở nhánh thứ cấp: Z ′2 = Z n + Z ′ = [6.21 + j12.125] + [388.8 + j342.89] = [395.01 + j355.015]Ω t Tổng trở vào của máy biến áp: Z M × Z ′2 [4181.9 + j16766] × [395.01 + j355.015]      Z v = =         Z M + Z ′ [4181.9 + j16766] + [395.01 + j355.015] 2           = [379.3 + j352.6] = 517.84∠42.91 Ω o Dòng điện không tải: 17
11. U 7200 Io = 1 = & = 0.4167 ∠ − 76 o A Z M 4181.9 + j16766 Dòng điện tải: Sd m 100 × 10 3 I 2dm = = = 208.33A U 2d m 480 I 2 = 208.33∠ − 41.41o A & Dòng điện tải quy đổi: & ′ = I 2 = 208.33∠ − 41.41 = 13.889∠ − 41.41o A & o I2 a 14 Dòng điện sơ cấp: I1 = I o + & ′2 = 0.4167 ∠ − 76o + 13.889∠ − 41.41o = 14.2335∠ − 42.36o A & & I Điện áp sơ cấp: U 1 = I1z v = 14.2335 × 517.84 = 7370.7V Bài số 2­15. Máy biến áp giảm áp một pha hai dây quấn có Sđm = 75kVA, U1đm = 4160V, U2đm =  240V, f = 60Hz và các thông số như sau: R1 = 2.16Ω;  R2 = 0.0072Ω; X1 = 3.84Ω;  X2 = 0.0128Ω; Máy biến áp đang vận hành với điện áp 270V, cung cấp cho tải có tổng trở 1.45∠ ­ 38.74 Ω. Tính : o a.  Tổng trở ngắn mạch và vẽ mạch điện gần đúng của MBA khi qui đổi về phía sơ cấp.  b.  Điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp. & Rn1 jXn1 I1 &1 = & ' I I 2 & U1 &2 U' Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 4160 a= 1 = = 17.333 U2 240 Các thông số của mạch thứ cấp quy đổi về sơ cấp: R ′2 = a 2 R 2 = 17.333 2 × 0.0072 = 2.1632Ω 18
12. X′ = a 2 X2 = 17.3332 × 0.0128 = 3.8457 Ω 2 Tổng trở ngắn mạch: Z n = R 1 + jX1 + R ′ + jX′2 = 2.16 + j3.84 + 2.1632 + j3.8457 = [4.3232 + j7.6857]Ω 2 Dòng điện tải: U 270 I2 = = = 186.206∠38.74 o A Z t 1.45∠ − 38.74 o Dòng điện tải quy đổi: I & 186.206∠38.74 o I′ = 2 = & 2 = 10.743∠38.74 o A a 17.333 Điện áp thứ cấp quy đổi: U ′ = aU 2 = 17.333 × 270∠0 o = 4680∠0 o V & 2 & Điện áp đưa vào cuộn sơ cấp: U 1 = I′ Z n + U ′ = 10.743∠38.74o × [4.3232 + j7.6857] + 4680∠0o = 4665.5∠1.15o V & & 2 & 2 Bài số 2­16. Một máy biến áp một pha 4800/6000V, 2000kVA, 50Hz có lõi thép với chiều dài  trung bình 3.15m. Khi máy làm nhiệm vụ hạ điện áp nó tiêu thụ dòng điện từ hóa bằng 2%  dòng điện định mức. Cường độ từ trường trong máy là 360Av/m và từ cảm bằng 1.55T. Tính [a]  dòng điện từ hóa; [b] số vòng dây của hai cuộn dây; [c] từ thông trong lõi thép; [d] tiết diện  ngang của lõi thép. Dòng điện định mức phía sơ cấp: Sdm 2000 × 10 3 Id m = = = 416.667A U dm 4800 Dòng điện từ hóa: I odm = 0.02 × I dm = 0.02 × 416.667 = 8.333A S.t.đ của cuộn sơ cấp: F = H × l = 360 × 3.15 = 1134Av Số vòng dây của cuộn sơ cấp: F 1134 N1 = = = 136vg I o 8.333 Số vòng dây thứ cấp: U 6000 N 2 = N 1 2 = 136 = 170vg U1 4800 Từ thông trong lõi thép: 19
13. U1 4800 Φ m ax = = = 0.159 Wb 4.44f1N 1 4.44 × 50 × 136 Tiết diện lõi thép: Φ 0.159 S = m ax = = 0.1026m 2 B 1.55 Bài số 2­17.  Dòng điện kích thích của máy biến áp một pha 480/240V, 50kVA, 50Hz bằng  2.5% dòng điện định mức và góc pha là 79.8o. Vẽ mạch điện tương đương và đồ thị véctơ khi  không tải. Giả sử máy làm nhiệm vụ giảm điện áp. Tính: a. Dòng điện kích thích. b. Thành phần tổn hao của dòng điện kích thích. c. Dòng điện từ hóa d. Tổn hao trong lõi thép  Dòng điện định mức phía sơ cấp: S 50 × 10 3 I d m = dm = = 104.167A U dm 480 Dòng điện từ hóa: I odm = 0.025 × I dm = 0.025 × 104.167 = 2.604A Thành phần lõi thép của dòng kích thích: I Fe = I o cos79.8 o = 2.604cos79.8 o = 0.462A Thành phần từ hóa của dòng kích thích: I M = I o sin79.8 o = 2.604sin79.8 o = 2.563A Thông số của nhánh từ hóa: U 480 R Fe = 1 = = 1038.96Ω I Fe 0.462 U 480 XM = 1 = = 187.3Ω I M 2.563 Sơ đồ thay thế và đồ thị vec tơ: 2.604A 0.462A 480V 79.8o 480V 1038.96Ω j187.3Ω 2.563A 2.604A 20
14. Tổn hao công suất trong lõi thép: PFe = I Fe R Fe = 0.462 2 × 1038.96 = 221.76 W 2 Bài số 2­18. Một máy biến áp một pha có công suất định mức 200kVA, 7200/460V, 50Hz có  tổn hao công suất trong lõi thép là 1100W, trong đó 74% là do từ trễ. Dòng điện từ hóa bằng  7.4% dòng điện định mức. Vẽ mạch điện tương đương và đồ thị véc tơ khi máy làm nhiệm vụ  hạ điện áp. Tính [a] dòng điện từ hóa và thành phần tổn hao của dòng điện kích thích; [b] dòng  điện kích thích; [c] hệ số công suất không tải; [d] tổn hao do dòng điện xoáy. Dòng điện định mức phía sơ cấp: S 200 × 10 3 I d m = dm = = 27.78A U dm 7200 Dòng điện từ hóa: I M = 0.074 × I d m = 0.074 × 27.78 = 2.08A Thành phần lõi thép của dòng kích thích: P 1100 I Fe = Fe = = 0.153A U 1 7200 Dòng kích thích: I o = I M + I Fe = 2.08 2 + 0.1532 = 2.086A 2 2 Hệ số công suất khi không tải: I 0.153 cosϕo = Fe = = 0.0736 I o 2.086 Thông số của nhánh từ hóa: U 7200 R Fe = 1 = = 47058.82Ω I Fe 0.153 U 7200 XM = 1 = = 3471.55Ω IM 2.08 2.08A 0.153A 7200V 7200V 47058.8Ω j3471.55Ω 2.074A 2.08A 21
15. Tổn hao do dòng điện xoáy: Px =  0.24 ×  1100 = 264W Bài số 2­19. Tổn hao công suất do từ trễ và dòng điện xoáy trong máy biến áp một pha 75kVA,  480/120V, 50Hz làm nhiệm vụ nâng điện áp tương ứng là 215W và 115W. Dòng điện từ hóa  bằng 2.5% dòng điện định mức. Vẽ mạch điện tương đương gần đúng và đồ thị véctơ và tính [a]  dòng điện kích thích; [b] hệ số công suất không tải; [c] công suất phản kháng đưa vào khi  không tải. Dòng điện định mức phía sơ cấp: S 75 × 10 3 I d m = dm = = 625A U dm 120 Dòng điện từ hóa: I M = 0.025 × I dm = 0.025 × 625 = 15.625A Thành phần lõi thép của dòng kích thích: P 215 + 115 I Fe = Fe = = 2.75A U1 120 Dòng kích thích: I o = I M + I Fe = 15.6252 + 2.75 2 = 15.87A 2 2 Hệ số công suất khi không tải: I 2.75 cosϕo = Fe = = 0.173 I o 15.87 Thông số của nhánh kích thích: U 120 R Fe = 1 = = 4.364Ω I Fe 2.75 U 120 XM = 1 = = 7.68Ω I M 15.625 15.87A 2.75A 120V 120V 4.364Ω j7.68Ω 15.625A 15.87A Công suất phảm kháng khi không tải: 22
16. Q o = I M × XM = 15.625 2 × 7.68 = 1874 VAr 2 Bài số 2­20. Một máy biến áp lý tưởng một pha 480/120V, 50Hz có dây quấn cao áp nối với  lưới có điện áp 460V và dây quấn hạ áp nối với tải 24∠ 32.80Ω. Tính [a] điện áp và dòng điện  thứ cấp; [b] dòng điện sơ cấp; [c] tổng trở vào nhìn từ phía sơ cấp; [d] công suất tác dụng, công  suất phản kháng và dung lượng mà tải tiêu thụ. Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 480 a = 1d m = =4 U 2d m 120 Điện áp thứ cấp: U 460 U2 = 1 = = 115V a 4 Dòng điện thứ cấp: U& 115 I2 = 2 = & = 3.51∠ − 32.8 o A Z t 24∠32.8 o Dòng điện sơ cấp: & = I 2 = 3.51∠ − 32.8 = 0.877 ∠ − 32.8 o A & o I1 a 4 Tổng trở vào nhìn từ phía sơ cấp: U& 460 Z1 = & 1 = = 524.52Ω I1 0.877 ∠ − 32.8o Công suất tác dụng của tải: P2 = U 2 I 2 cos ϕ2 = 115 × 3.51 × cos32.8 o = 339.3 W Công suất phản kháng của tải: Q 2 = U 2 I 2 sin ϕ2 = 115 × 3.51 × sin32.8 o = 218.67 VAr Công suất tác dụng của tải: S2 = U 2 I 2 = 115 × 3.51 = 403.65 VA Bài số  2­21. Một máy biến áp lý tưởng một pha 200kVA, 2300/230V, 50Hz, làm nhiệm vụ hạ  điện áp cung cấp cho một tải 150kVA, cosϕ = 0.654 chậm sau. Tính [a] dòng điện thứ cấp; [b]  tổng trở tải; [c] dòng điện sơ cấp. Dòng điện thứ cấp: S 150 × 10 3 I2 = t = = 652.174A U2 230 Tổng trở tải: 23
17. U2 230 2 zt = 2 = = 0.3527 Ω St 150 × 10 3 Do cosϕ t = 0.654 chậm sau nên ϕ = 49.16o. Vậy: Z t = 0.3527 ∠ − 49.16 o Ω Tỉ số biến đổi điện áp: U 2300 a= 1 = = 10 U2 230 Dòng điện sơ cấp: I 653.174 I1 = 2 = = 65.2174A a 10 Bài số 2­22­ Một máy biến áp 100kVA, 50Hz, 7200/480V có các thông số: RCA = 2.98Ω;  XCA = 6.52Ω RHA = 0.021Ω XHA = 0.031Ω Tính tổng trở tương đương của máy biến áp [a] quy đổi về phía hạ áp; [b] quy đổi về phía cao  áp. Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 7200 a= 1 = = 15 U2 480 Tổng trở tương đương khi quy đổi về cao áp: R ′ A = a 2 R H A = 152 × 0.021 = 4.725Ω H X′ A = a 2 XH A = 15 2 × 0.031 = 6.975Ω H Z td CA = R CA + jXCA + R ′ A + jX′ A = [7.705 + j13.495]Ω H H Tổng trở tương đương khi quy đổi về hạ áp: R 2.98 R ′ = CA = 2 = 0.0132Ω CA a 2 15 X 6.52 X′ = CA = 2 = 0.02898Ω CA a 2 15 Z td H A = R H A + jXH A + R ′ + jX′ = [0.0342 + j0.05998]Ω CA CA Bài số 2­23. Một máy  biến áp  30kVA,  50Hz, 2400/600V có các thông số:  RCA = 1.86Ω,   XCA = 3.41Ω ,  XMCA = 4962Ω,  RHA = 0.15Ω,  XHA = 0.28Ω,  RfeCA = 19501Ω.  24
18. Tính tổng trở tương đương của máy biến áp [a] quy đổi về phía hạ áp; [b] quy đổi về phía cao  áp. Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 2400 a= 1 = =4 U2 600 Tổng trở tương đương khi quy đổi về cao áp: R ′ A = a 2 R H A = 4 2 × 0.15 = 2.4Ω H X′ A = a 2 XH A = 4 2 × 0.28 = 4.48Ω H Z td CA = R CA + jXCA + R ′ A + jX′ A = [4.26 + j7.89]Ω H H Tổng trở tương đương khi quy đổi về hạ áp: R 1.86 R ′ = CA = 2 = 0.11625Ω CA a 2 4 XCA 3.41 X′ = 2 = 2 = 0.2131Ω CA a 4 Z td H A = R H A + jXH A + R ′ + jX′ = [0.266 + j0.493]Ω CA CA Bài số 2­24. Một máy  biến áp  25kVA,  50Hz, 2200/600V làm nhiệm vụ hạ điện áp có các  thông số:   RCA = 1.4Ω,    XCA = 3.2Ω,   XMCA = 5011Ω,    RHA = 0.11Ω,    XHA = 0.25Ω,  RfeCA = 18694Ω. Vẽ mạch tương đương và tính [a] điện áp đưa vào để có công suất đưa ra 25kVA ở điện áp  600V và hệ số công suất cosϕ  = 0.8 chậm sau; [b] thành phần tải của dòng điện sơ cấp; [c]  dòng điện kích thích. Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 2200 a= 1 = = 3.67 U2 600 Tổng trở hạ áp quy đổi về cao áp: R ′ A = a 2 R H A = 3.67 2 × 0.11 = 1.48Ω H X′ A = a 2 XH A = 3.67 2 × 0.25 = 3.36Ω H Tổng trở tải: U2 600 2 zt = 2 = = 14.4Ω St 25 × 10 3 Do cosϕ t = 0.8 chậm sau nên ϕ = 36.87o. Vậy: 25
19. Z t = 14.4∠36.87 o Ω Tổng trở tải quy đổi: Z ′t = a 2 Z t = 3.67 2 × 14.4∠36.87 o = 193.95∠36.87 o = [155.16 + j116.37]Ω Mạch điện thay thế: Zn1 & =& /a I1t I 2 I1 & RCA jXCA a2jXHA a2RHA Io & & & & U1 I fe IM jXM Z′ v U ′2 & Z’t = a2Zt Rfe M Dòng điện tải quy đổi: aU 2 & 3.67 × 600 I′ = & 2 = = 11.35∠ − 36.87 o A Z ′t 193.95∠36.87 o Điện áp đưa vào máy biến áp: U CA = I′ [R CA + jXCA + R ′ A + jX′ A + Z ′t ] & & 2 H H          = 11.35∠ − 36.87[1.4 + j3.2 + 1.48 + j3.36 + 155.16 + j116.37] = 2275.3∠0.997 V o Thành phần từ hóa của dòng kích thích: & = U 1 = 2275.3∠0.997 = 0.45∠ − 89 o A & o IM jXM j5011 Thành phần lõi thép của dòng kích thích: & = U 1 = 2275.3∠0.997 = 0.12∠0.997 o A & o I Fe R Fe 18694 Dòng điện kích thích: I o = I Fe + I M = 0.45∠ − 89 o + 0.12∠0.997 o = 0.12 − j0.4479 = 0.4658∠ − 74 o A & & & Dòng điên sơ cấp: I1 = I o + & ′2 = 0.4658∠ − 74 o + 11.35∠ − 36.87 o = [9.2 − j7.26]A & & I Thành phần dòng điện tải của dòng điện sơ cấp: It = 9.2A Bài số 2­25. Một máy biến áp một pha 100kVA, 50Hz, 7200/480V có các thông số như sau:  RCA = 3.06Ω,   XCA = 6.05Ω,  XMCA = 17809Ω,    26
20. RHA = 0.014Ω,   XHA = 0.027Ω, RfeCA = 71400Ω.  Máy biến áp cung cấp dòng điện định mức ở điện áp 480V, cosϕ  = 0.75 chậm sau. Vẽ  mạch tương đương và tính [a] điện trở và điện kháng ngắn mạch [tương đương] quy đổi về phía  cao áp; [b] tổng trở vào mba bao gồm cả tải và khi không tải; [c] thành phần dòng điện tải phía  cao áp; [d] điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp. Mạch điện tương đương của máy biến áp: Zn1 & =& /a I1t I 2 I1 & RCA jXCA a2jXHA a2RHA Io & & & & U1 I fe IM jXM Z′ v U ′2 & Z’t = a2Zt Rfe M Tỉ số biến đổi điện áp của máy biến áp: U 7200 a= 1 = = 15 U2 480 Tổng trở hạ áp quy đổi về cao áp: R ′ A = a 2 R H A = 152 × 0.014 = 3.15Ω H X′ A = a 2 XH A = 15 2 × 0.027 = 6.075Ω H Z td CA = R CA + jXCA + R ′ A + jX′ A H H            = [3.06 + j6.05] + [3.15 + j6.075] = [6.21 + j12.13] = 13.62∠62.88 Ω o Tổng trở tải: U2 480 2 zt = 2 = = 2.3Ω St 100 × 10 3 Do cosϕ t = 0.75 chậm sau nên ϕ = 41.41o. Vậy: Z t = 2.3∠41.41o Ω Tổng trở tải quy đổi: Z ′t = a 2 Z t = 152 × 2.3∠41.41o = [388.12 + j342.3] = 517.5∠41.41o Ω Tổng trở không tải của máy biến áp: R × jXM 71400 × j17809 Z M = Fe = = 4181.9 +16766 = 17280∠76 o Ω R Fe + jXM 71400 + j17809 Tổng trở vào của máy biến áp: 27

Page 2

YOMEDIA

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.