Giáo trình Máy điện - Chương 5: Các trạng thái làm việc của MBA

Chương 5: CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MBA
 MBA thường làm việc ở ba chế độ :
 Chế độ không tải.
 Chế độ có tải .
 Chế độ ngắn mạch.
1. Trạng thái làm việc không tải của MBA.
 Chế độ không tải là chế độ của pha thứ cấp hở mạch , pha sơ cấp được đặt văo điện âp định mức .
1.1 Phương trình và sơ đồ thay thế mây biến áp không tải:
	Khi không tải I2 = 0, ta có:
	hoặc
	 là tổng trở máy biến áp không tải
	Sơ đồ thay thế máy biến áp không tải
1.2 Thí nghiệm không tải của máy biến áp :
 Để xác định hệ số biến áp K, tổn hao sắt từ và các thông số của máy ở chế độ không tải, ta tiến hành thí nghiệm không tải có sơ đồ như sau :
 Đặt điện áp định mức vào dây quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau :
 W : Oatmet chỉ công suất không tải : P
 A : Ampemet cho ta dòng điện không tải : I
 V : Vônmet cho giá trị : U, U 
 	* Từ đó tính được : 
Hệ số biến áp K :	K = 
Dòng điện không tải phần trăm :
Hệ số công suất không tải : 
Cos 
1.3 Các đặc điểm ở chế độ không tải .
+ Dòng điện không tải nhỏ
 + Công suất không tải : ở chế độ không tải, công suất đưa ra pha thứ cấp bằng 0 song máy vẫn tiêu thụ công suất P0. Công suất P0 bao gồm : Công suất tổn hao sắt từ ( P) trong lá thép và công suất tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp : P. Vì dòng điện không tải nhỏ cho nên có thể bỏ qua Pnên : 
 P P 
 + Hệ số công suất nhỏ 
 Do vậy : khi sử dụng không nên để máy ở tình trạng không tải hoặc non tải . 
2. Trạng thái làm việc có tải của máy biến áp:
	Chế độ có tải là chế độ trong đó dây quấn sơ cấp nối với nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải. Để đánh giá mức độ làm việc của tải, người ta đưa ra hệ số tải Kt
Kt = 
Kt = 1: Tải định mức
Kt > 1: Quá tải
Kt < 1: Non tải
1. Thí nghiệm có tải của MBA: 
- Độ biến thiên điện áp thứ cấp: 
MBA có tải, sự thay đổi tải gây nên sự thay đổi điện áp thứ cấp U2
	 = U2đm – U2
- Độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm tinh như sau:
2. Các đặc điểm ở chế độ có tải:
Khi máy biến áp làm việc có các tổn hao sau:
Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp: gọi là tổn hao đồng Pđ. Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải.
Pđ = 
Tổn hao sắt từ trong lõi thép: Pst
Do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra. Tổn hao sắt từ không phụ thuộc vào tải mà phụ thuộc vào từ thông chính, nghĩa là phụ thuộc vào điện áp:
Hiệu suất của máy biến áp:
Do vậy: Khi máy biến áp làm việc, không nên để máy làm việc quá tải vì như thế không chỉ làm nóng máy mà còn làm cho điện áp của cuộn thứ cấp đặt lên tải bị giảm như thế chất lượng điện năng sẽ kém đi.
3. Chế độ ngắn mạch của máy biến áp : 
Chế độ ngắn mạch là phía thứ cấp bị nối tắt lại, phía sơ cấp vẫn đặt vào điện áp định mức. Trong vận hành, có nhiều nguyên nhân làm MBA bị ngắn mạch như : hai dây dẫn điện ở pha thứ cấp chập vào nhau hoặc nối với nhau bằng một tổng trở rất nhỏ...
 3.2 Thí nghiệm ngắn mạch của máy biến áp :
Để xác định tổn hao trên điện trở dây quấn và xác định các thông số sơ cấp và thứ cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngắn mạch, sơ đồ sau :
Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch . Dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp . Nhờ bộ điều chỉnh điện áp, ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng với Usao cho điện áp ngắn mạch thường được tính theo phần trăm của điện áp sơ cấp định mức :
 U=. 100
3.3 Đặc điểm ở chế độ ngắn mạch :
Dòng điện ngắn mạch : 
 I= 
 Vì tổng trở ngắn mạch rất nhỏ cho nên dòng điện ngắn mạch thường rất lớn bằng (1025) I, rất nguy hiểm với máy biến áp và ảnh hưởng đến các tải dùng chung dòng điện . Vì vậy khi sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngắn mạch .
4. Sự làm việc song song của nhiều máy biến áp:
	Trong thực tế các máy biến áp thường làm việc song song với nhau, dây quấn sơ cấp nhận điện năng từ một lưới điện có công suất lớn rất nhiều so với công suất mỗi máy, dây quấn thứ cấp đưa điện năng tới phụ tải. Điều này làm cho các máy biến áp có thể làm việc kinh tế nhất và đảm bảo liên tục cung cấp điện cho các phụ tải.
* Điều kiện để các máy biến áp làm việc song song với nhau:
4.1 Điện áp định mức sơ cấp, thứ cấp phải bằng nhau: có nghĩa là hệ số biến áp K bằng nhau
	KI: là hệ số biến áp máy I
	KII: là hệ số biến áp máy II
Trong thực tế cho phép hệ số biến áp K của máy biến áp khác nhau không quá 0,5%
4.2 Tổ đấu dây các máy phải giống nhau:
	Không cho phép hai máy có tổ nối dây Y/và Y/Y-12 làm việc song song với nhau vì điện áp thứ cấp của hai dây này không trùng pha nhau.
4.3 Điện áp ngắn mạch của các máy phải bằng nhau:
	UnI % = UnII %
Trong đó UnI % ; UnII %: là điện áp ngắn mạch phần trăm của máy I và máy II.
Điều kiện 1 và 2 đảm bảo cho điện áp thứ cấp của các máy bằng nhau về trị số và trùng pha nhau. Do đó khi máy biến áp không tải không có dòng điện cân bằng chạy trong máy. Dòng điện cân bằng này không những làm nóng máy mà nó còn là nguyên nhân gây ra sự phân phối công suất trong máy không đều.
Điều kiện 3 đảm bảo cho sự phân phối phụ tải của các máy được hợp lý, tránh được hiện tượng có máy bị quá tải, có máy non tải.