Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động – Công suất máy biến áp tự ngẫu 3 pha 3 cuộn dây

Cho đến nay, chúng ta đã xem xét việc xây dựng và vận hành máy biến áp một pha duy nhất, có thể sử dụng tăng hoặc giảm điện thế thứ cấp của nó đối với điện áp cung cấp chính. Tuy nhiên, máy biến áp cũng có thể được xây dựng để kết nối không chỉ với một pha duy nhất, mà còn cho hai giai đoạn, ba pha, sáu pha và thậm chí kết hợp phức tạp đến 24 giai đoạn cho một số máy biến áp DC.

Nếu chúng ta lấy ba máy biến áp một pha và kết nối các cuộn dây chính của chúng với nhau và các cuộn dây thứ cấp của chúng với nhau trong một cấu hình cố định, chúng ta có thể sử dụng các máy biến áp trên cung cấp ba pha.

Ba pha, cũng viết là 3 pha hay  nguồn cung cấp được sử dụng cho thế hệ điện điện, truyền tải và phân phối, cũng như cho tất cả sử dụng công nghiệp. Nguồn cung cấp ba pha có nhiều ưu điểm về điện so với điện áp một pha và khi xem xét các máy biến áp ba pha, chúng ta phải giải quyết ba điện áp và dòng điện xoay chiều khác nhau trong giai đoạn 120 độ như hình dưới đây.

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

nguyen-ly-hoat-dong-may-bien-ap-3pha-3-cuon-day

Nguyên lý hoạt động máy biến áp tự ngẫu 3 pha 3 cuộn dây

 

Trong đó: L là điện áp đường dây, và P là điện áp pha đến trung hòa.

Một máy biến áp không thể hoạt động như một thiết bị thay đổi pha và thay đổi một pha thành ba pha hoặc ba pha thành một pha. Để kết nối máy biến thế tương thích với các thiết bị ba pha, chúng ta cần phải kết nối chúng với nhau theo cách đặc biệt để tạo ra một Sơ đồ máy biến áp 3 pha .

Một biến áp ba pha hoặc  biến áp có thể được xây dựng bằng cách kết nối lại với nhau ba máy biến áp một pha, từ đó hình thành một cái gọi là ba ngân hàng biến áp pha, hoặc bằng cách sử dụng một trước khi lắp ráp và cân bằng biến áp ba pha trong đó bao gồm ba cặp đơn giai đoạn cuộn dây gắn trên một lõi đơn nhân.

Ưu điểm của việc xây dựng một máy biến áp ba pha duy nhất là khi đánh giá kVA tương tự, nó sẽ nhỏ hơn, rẻ hơn và nhẹ hơn ba máy biến áp riêng lẻ duy nhất kết nối với nhau vì lõi đồng và sắt được sử dụng hiệu quả hơn. Các phương pháp kết nối các cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp đều giống nhau, cho dù chỉ sử dụng một máy biến áp ba pha hoặc ba máy biến áp riêng biệt . Xem xét các mạch dưới đây:

Sơ đồ hoạt động máy biến áp tự ngẫu 3 pha

so-do-may-bien-ap-tu-ngau-3-pha

Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu 3 pha

 

Các cuộn dây chính và cuộn thứ cấp của máy biến áp có thể được kết nối với các cấu hình khác nhau như thể hiện để đáp ứng yêu cầu thiết thực. Trong trường hợp cuộn dây biến áp ba pha , có ba dạng kết nối: “sao” (chư y), “delta” (lưới) và “liên kết sao” (zig-zag).

Sự kết hợp của ba cuộn dây có thể là với đầu nối đồng bằng chính và sao thứ cấp kết nối, hoặc sao-delta, ngôi sao sao hoặc delta-delta, tùy thuộc vào việc sử dụng máy biến thế. Khi máy biến áp được sử dụng để cung cấp ba hoặc nhiều pha, chúng thường được gọi là Máy biến áp tự ngẫu 3 pha tự động .

3 Giai đoạn hoạt động của máy biến áp 3 pha

Nhưng chúng ta có ý gì bằng “sao” (còn gọi là Wye) và “delta” (còn gọi là Mesh) khi đối phó với các kết nối biến áp ba pha. Một máy biến áp ba pha có ba cuộn dây chính và cuộn dây thứ cấp. Tùy thuộc vào cách các tập hợp cuộn dây này được kết nối với nhau, xác định kết nối là một cấu hình sao hoặc đồng bằng.

Ba điện áp hiện có, mỗi cái này được thay thế bằng điện bằng 120 độ, không chỉ quyết định loại kết nối điện được sử dụng trên cả mặt chính và phụ, mà còn xác định dòng chảy của dòng máy biến áp.

Với ba máy biến áp đơn pha với nhau, thông lượng từ trong ba máy biến áp khác nhau ở pha bằng 120 độ. Với một máy biến áp ba pha đơn có ba thông số từ lõi khác nhau trong khoảng thời gian 120 độ.

Phương pháp tiêu chuẩn để đánh dấu cuộn dây biến áp ba pha là gắn nhãn ba cuộn dây chính với chữ cái A , B và C (chữ hoa) , được sử dụng để biểu diễn cho ba giai đoạn riêng biệt của RED ,  YELLOW  và BLUE . Các cuộn dây thứ cấp được gắn nhãn với các chữ cái a , b và c (chữ thường) nhỏ hơn . Mỗi cuộn dây có hai đầu thường được dán nhãn 1 và 2 , ví dụ như cuộn dây thứ hai của trục chính có đầu có nhãn B1 và B2, trong khi thứ ba quanh co thứ cấp sẽ được dán nhãn c1 và c2 như được hiển thị.

Sơ đồ cấu tạo cuộn Star và Delta

so-do-cau-tao-cuon-star-va-cuon-Delta

Sơ đồ cấu tạo cuộn dây Star và Delta

 

Các ký hiệu thường được sử dụng trên một máy biến áp ba pha để cho biết kiểu hoặc các loại kết nối được sử dụng với chữ hoa Y cho sao cho kết nối, D cho Delta được nối và Zcho các cuộn dây chính ngôi sao kết nối, với các trường hợp thấp hơn y , d và z cho secondaries tương ứng . Sau đó, Star-Star sẽ được gắn nhãn Yy , Delta-Delta sẽ được gắn nhãn Dd và ngôi sao kết nối với ngôi sao kết nối sẽ là Zz cho cùng một loại máy biến áp được kết nối.

Biến áp

Kết nối Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp
Delta D d
Ngôi sao Y y
Kết nối Z z

Bây giờ chúng ta biết rằng có bốn cách khác nhau trong đó ba máy biến áp một pha có thể được kết nối với nhau giữa các mạch ba pha chính và thứ cấp. Bốn cấu hình tiêu chuẩn này được cho là: Delta-Delta (Dd), Star-Star (Yy), Star-Delta (Yd) và Delta-Star (Dy).

Các máy biến áp cho hoạt động điện áp cao với các kết nối sao cho có thể giảm điện áp trên một máy biến áp cá nhân, giảm số lần quay cần thiết và tăng kích thước của các dây dẫn, làm cho cuộn dây dễ dàng và rẻ hơn để bảo vệ các máy biến áp delta.

Tuy nhiên, kết nối delta-delta vẫn có một lợi thế lớn đối với cấu hình sao-đồng bằng, nếu một máy biến thế của một nhóm ba bị lỗi hoặc bị vô hiệu, hai thiết bị còn lại sẽ tiếp tục cung cấp nguồn điện ba pha với công suất bằng khoảng hai phần ba sản lượng ban đầu từ đơn vị biến thế.

Quy trình kết nối cuộn biến áp Delta và Delta

Delta kết nối biến đổi đồng bằng

 

Trong một tam giác kết nối (  Dd  ) nhóm các máy biến áp, dòng điện áp, L bằng với điện áp cung cấp, L  = V S . Nhưng dòng điện trong từng pha cuộn dây được cho là: 1 / √  × I Ldòng dòng, trong đó L là dòng điện dòng.

Một bất lợi của máy biến áp ba pha nối với đồng bằng là mỗi máy biến thế phải được băng cho điện áp toàn dòng, (trong ví dụ của chúng tôi trên 100V) và với 57,7% dòng điện. Số vòng quay lớn hơn trong cuộn dây, cùng với sự cách ly giữa các vòng quay, đòi hỏi một cuộn dây lớn hơn và đắt hơn kết nối sao. Một bất lợi khác với máy biến áp ba pha nối với đồng bằng là không có kết nối “trung tính” hoặc thông thường.

Trong bộ sắp xếp sao (  Yy  ), (wye-wye), mỗi máy biến áp có một đầu kết nối với một điểm nối thông thường, hoặc điểm trung tính với ba đầu còn lại của các cuộn dây chính kết nối với nguồn điện ba pha. Số vòng quay của một máy biến áp cuộn dây cho kết nối sao là 57,7 phần trăm của yêu cầu cho kết nối đồng bằng.

Kết nối sao yêu cầu sử dụng ba máy biến áp, và nếu một máy biến thế trở thành lỗi hoặc bị vô hiệu, toàn bộ nhóm có thể bị vô hiệu hóa. Tuy nhiên, ngôi sao kết nối biến áp ba pha đặc biệt thuận tiện và tiết kiệm trong các hệ thống phân phối điện, trong đó một dây thứ tư có thể được nối như là một điểm trung tính, (  n  ) của hai sao thứ cấp nối như thể hiện.

Kết nối cuộn dây Star

sao kết nối sao sao

 

Điện áp giữa bất kỳ dòng máy biến áp ba pha được gọi là “dòng điện áp”, L , trong khi điện áp giữa bất kỳ dòng và điểm trung tính của máy biến áp sao kết nối được gọi là “giai đoạn điện áp”, P . Điện áp pha giữa điểm trung tính và bất kỳ một trong các kết nối đường dây là 1 / √  × VL của điện áp đường dây. Sau đó ở trên, điện áp pha phía chính, P được cho là.

điện áp pha pha 3 pha

 

Dòng điện thứ cấp trong từng giai đoạn của một nhóm ngôi sao kết nối của máy biến áp là giống như đối với dòng hiện tại của việc cung cấp, sau đó tôi L  = I S .

Sau đó mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện pha và dòng điện trong một hệ thống ba pha có thể được tóm tắt như sau:

Điện áp và dòng ba pha

Kết nối Điện áp pha Đường dây điện áp Giai đoạn hiện tại Dòng hiện tại
Ngôi sao
P  = V L  ÷ √ 3
L  = √ 3  × V P
Tôi P  = I L
Tôi L  = tôi P
Delta
P  = V L
L  = V P
P  = I L  ÷ √ 3
L  = √ 3  x I P

Trong trường hợp một lần nữa, L là điện áp đường dây, và P là điện áp pha-trung tính ở phía đầu hoặc phụ.

Các kết nối có thể khác cho máy biến áp ba pha là đồng vị sao – đồng bằng Yd , nơi mà cuộn sơ cấp được nối với sao và thứ cấp là đồng vị bằng đồng bằng hoặc con sao đồng bằng với một đèn thứ cấp được kết nối bằng đồng bằng và thứ cấp được nối bằng sao .

Các máy biến áp kết nối Delta-Star được sử dụng rộng rãi trong việc phân phối điện năng thấp với các cuộn dây chính cung cấp tải trọng cân bằng ba dây cho công ty tiện ích trong khi các cuộn dây thứ cấp cung cấp kết nối dây trung thế 4 cấp hoặc nối đất.

Khi tiểu học và trung học có các loại kết nối quanh co khác nhau, sao hoặc đồng bằng, tỷ lệ quay chung của máy biến áp trở nên phức tạp hơn. Nếu một máy biến áp ba pha được kết nối như delta-delta (  Dd  ) hoặc star-star (  Yy  ) thì máy biến áp có thể có tỉ lệ xoay 1: 1 . Đó là điện áp đầu vào và đầu ra cho cuộn dây là như nhau.

Tuy nhiên, nếu máy biến áp 3 pha được kết nối trong ngôi sao-tam giác, (  yd  ) mỗi tiểu học sao kết nối quanh co sẽ nhận được giai đoạn điện áp, P của việc cung cấp, tương đương với 1 / √  × V L .

Sau đó, mỗi cuộn dây thứ cấp tương ứng sau đó sẽ có cùng một điện áp gây ra trong nó, và vì các cuộn dây được nối bằng đồng bằng, điện áp 1 / √  × V L sẽ trở thành điện áp dòng thứ cấp. Sau đó với tỷ lệ 1: 1 xoay, một sao-đồng bằng kết nối biến áp sẽ cung cấp một tỷ lệ √ : 1 -line-điện áp tỷ lệ.

Sau đó đối với một  máy biến áp nối tiếp sao-đồng bằng (  Yd ) thì tỷ lệ quay trở thành:

Tỷ lệ Turn-Star-Delta

tỷ lệ quay sao-đồng bằng

Tương tự như vậy, đối với một  máy biến áp nối tiếp Delta (  Dy ), với tỷ lệ biến dạng 1: 1 , máy biến áp sẽ cung cấp tỉ số đường dây điện áp 1: √ 3 . Sau đó, đối với máy biến áp kết nối bằng điện tim Delta, tỷ lệ quay trở thành:

Delta-Star Turns Ratio

tỷ lệ quay vòng đồng bằng

Sau đó, trong bốn cấu hình cơ bản của một máy biến áp ba pha, chúng ta có thể liệt kê các máy biến áp điện áp thứ cấp và dòng đối với các đường dây điện áp sơ cấp, với L và dòng chính của nó hiện tại tôi L như trong bảng dưới đây.

Ba dòng điện áp biến áp và dòng điện

Cấu hình Primary-Secondary Điện áp dòng 
chính hoặc trung học
Đường Dòng 
chính hoặc trung học
Đồng bằng – đồng bằng
điện áp dòng delta-delta
dòng dòng delta-delta
Delta – Star
điện áp dòng delta-star
dòng điện dòng delta
Sao – đồng bằng
sao điện áp dòng delta
dòng dòng delta-sao
Star – Star
sao điện áp sao-sao
sao dòng sao sao

Trong đó:   n  bằng với máy biến áp “biến tỷ lệ” (TR) của số cuộn dây thứ cấp S , chia cho số của cuộn dây sơ cấp P . (  S / N P  ) và L là điện áp line-to-line với P là điện áp pha đến trung hòa.

Ví dụ về biến ba pha

Cuộn dây chính của một  máy biến áp 50VA được nối với máy biến áp 50VA của một sao đồng bằng (  Dy ) được cung cấp với nguồn cung cấp ba pha 100 volt, 50 Hz. Nếu máy biến áp có 500 vòng quay chính và 100 vòng quay quanh cuộn dây thứ cấp, hãy tính điện thế phụ và dòng điện.

Cho dữ liệu: biến áp, 50VA , điện áp cung cấp, 100v , lần lượt sơ cấp 500 , lần lượt thứ cấp, 100 .

 

ví dụ biến áp ba pha

Sau đó, phía thứ cấp của máy biến áp cung cấp một đường dây điện áp, L khoảng 35V đưa ra một điện áp pha, P của 20v tại 0,834 ampe.

Xây dựng biến áp 3 pha

Trước đây, chúng tôi đã nói rằng máy biến áp ba pha có hiệu quả ba máy biến áp nối một pha trên một lõi đơn và tiết kiệm đáng kể chi phí, kích thước và trọng lượng có thể đạt được bằng cách kết hợp ba cuộn dây vào một mạch từ đơn như thể hiện.

Một máy biến áp ba pha thường có ba mạch từ nối với nhau để tạo ra sự phân bố đồng đều của điện môi giữa các cuộn dây điện áp cao và thấp. Ngoại lệ đối với quy tắc này là một máy biến áp loại ba pha. Trong kiểu vỏ của cấu trúc, mặc dù ba lõi cùng với nhau, chúng không có xen kẽ nhau.

Xây dựng biến áp ba pha

Mo-hinh-may-bien-ap-3-pha-3-cuon-day

Mô hình lõi máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây

 

Máy biến áp ba pha chân không ba pha là phương pháp phổ biến nhất của việc xây dựng máy biến áp ba pha cho phép các giai đoạn được liên kết từ tính. Dòng của mỗi chi sử dụng hai chân khác cho con đường trở lại của nó với ba thông tin từ trong lõi tạo ra bởi các dòng điện áp khác nhau trong khoảng thời gian 120 độ. Do đó các thông lượng trong lõi vẫn còn gần sinusoidal, tạo ra một sinusoidal điện áp cung cấp thứ cấp.

Việc xây dựng loại ba pha loại vỏ năm chân là nặng hơn và đắt tiền hơn để xây dựng hơn so với loại lõi. Lõi năm chi thường được sử dụng cho máy biến áp điện rất lớn vì chúng có thể được làm với chiều cao giảm. Một vật liệu cốt lõi vỏ máy biến thế vỏ, cuộn dây điện, vỏ bọc thép và làm lạnh cũng giống như các loại lớn hơn một pha.

Công suất máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 

cuong-suat-may-bien-ap-3pha-3-cuon-day

Công suất của máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây rất lớn – phục vụ cho các nhà máy

Máy biến áp ngâm dầu với hệ thống làm mát ONAN (làm mát tuần hoàn tự nhiên bằng dầu) được lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời.
    * Công suất:  – Máy biến áp 3 pha từ 30kVA đến 10000kVA
    * Với cấp điện áp lớn nhất là 35kV.
    * Máy biến áp có thể kiểu kín hoặc kiểu hở, máy có khả năng chịu ngắn mạch tốt. Cuộn dây được thiết kế có khả năng chịu được quá điện áp do đường dây hoặc sét gây ra.

 

Quý khách còn bất kỳ thắc mắc nào về cấu tạo – nguyên lý hoạt động – công suất máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây – tự ngẫu. Hãy liên hệ ngay chúng tôi hoặc để lại Comment ( bình luận ) bên dưới.

Cấu tạo – Nguyên lý hoạt động – Công suất máy biến áp tự ngẫu 3 pha 3 cuộn dây
5 (100%) 9 votes

Chưa có bình luận nào. Hãy viết luận của bạn!

Leave a reply

 
FATORO ①