Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A

pdf
Số trang Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A 27 Cỡ tệp Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A 667 KB Lượt tải Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A 0 Lượt đọc Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A 1
Đánh giá Giáo trình điện - Chương 10: Các đặc tính làm việc ở tải đối xứng của M.B.A
4.9 ( 11 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 27 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

Ch−¬ng 10 C¸c ®Æc tÝnh lµm viÖc ë t¶i ®èi xøng cña m.b.a Trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng cña l−íi ®iÖn, ta cã thÓ ph©n phèi t¶i ®Òu cho ba pha, lóc ®ã m.b.a lµm viÖc víi ®iÖn ¸p ®èi xøng vµ dßng ®iÖn ë c¸c pha b»ng nhau. Trong ch−¬ng nµy chóng ta nghiªn cøu sù lµm viÖc cña m.b.a khi t¶i ®èi xøng, sù c©n b»ng n¨ng l−îng trong m.b.a vµ c¸c ®Æc tÝnh cña m.b.a khi mang t¶i. V× t¶i ®èi xøng, ta cã thÓ xÐt riªng ®èi víi mét pha. 10-1. C¸c ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m.b.a §Ó thÊy râ qu¸ tr×nh n¨ng l−îng trong m.b.a, ta h·y xÐt c¸c quan hÖ ®iÖn tõ trong m¸y. Mäi vÊn ®Ò ®Òu ®−îc xÐt trªn mét pha cña m.b.a ba pha hoÆc trªn m.b.a mét pha. 10.1.1. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.® Ta xÐt m¸y biÕn ¸p mét pha hai d©y quÊn nh− h×nh 10-1. Φ i2 i 1 Khi ®Æt vµo d©y quÊn s¬ cÊp mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu u1, trong nã cã dßng ®iÖn i1 φσ1 ch¹y qua. NÕu phÝa thø cÊp cã t¶i, trong u1 u2 Zt φσ2 d©y quÊn thø cÊp cã dßng ®iÖn i2 ch¹y qua. C¸c dßng ®iÖn i1 vµ i2 sÏ t¹o nªn c¸c søc tõ ®éng (s.t.®) s¬ cÊp i1w1 vµ s.t.®. thø cÊp i2w2. PhÇn lín tõ th«ng do i1w1 vµ i2w2 sinh ra khÐp m¹ch qua lâi thÐp vµ mãc vßng qua c¶ hai d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø H×nh 10-1. M¸y biÕn ¸p mét pha lµm viÖc cã t¶i cÊp, gäi lµ tõ th«ng chÝnh Φ. Tõ th«ng chÝnh Φ g©y nªn trong c¸c d©y quÊn s¬ vµ thø cÊp c¸c s.®.®. chÝnh e1 vµ e2 nh− ®· biÕt ë trªn (môc 8-2): e1 = − w1 dφ − dψ 1 = dt dt (10-1a) e2 = − w2 dφ − dψ 2 = dt dt (10-1b) trong ®ã ψ1 = w1.Φ1 vµ ψ2 = w2.Φ2 lµ tæng tõ th«ng mãc vßng víi cuén d©y s¬ cÊp vµ cuén d©y thø cÊp. Mét phÇn rÊt nhá tõ th«ng do c¸c s.t.®. i1w1 vµ i2w2 sinh ra bÞ t¶n ra ngoµi lâi thÐp khÐp m¹ch qua kh«ng khÝ hay dÇu gäi lµ tõ th«ng t¶n. Tõ th«ng t¶n s¬ cÊp Φσ1 do i1 sinh ra chØ mãc vßng víi d©y quÊn s¬ cÊp; tõ th«ng t¶n thø cÊp Φσ2 do i2 sinh ra chØ mãc vßng víi d©y quÊn thø cÊp. C¸c tõ th«ng t¶n Φσ1 vµ Φσ2 còng g©y nªn c¸c s.®.®. t¶n t−¬ng øng: 98 eσ 1 = − w1 dφσ 1 dψ = − σ1 dt dt (10-2a) eσ 2 = − w2 dφσ 2 dψ = − σ2 dt dt (10-2b) trong ®ã ψσ1 = w1Φσ1 vµ ψσ2 = w2Φσ2 lµ tæng tõ th«ng t¶n mãc vßng víi d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp. V× c¸c tõ th«ng t¶n chñ yÕu ®i qua m«i tr−êng kh«ng tõ tÝnh (nh− dÇu, kh«ng khÝ, ®ång,…) cã ®é tõ thÈm µ = Cte nªn cã thÓ coi ψσ1 vµ ψσ2 tØ lÖ víi c¸c dßng ®iÖn t−¬ng øng sinh ra chóng qua c¸c hÖ sè ®iÖn c¶m Lσ1 vµ Lσ2 lµ nh÷ng h»ng sè: ψσ1 = Lσ1i1 (10-3a) ψσ2 = Lσ2i2 (10-3b) do ®ã c¸c s.®.®. t¶n s¬ cÊp vµ thø cÊp cã thÓ viÕt: eσ 1 = − Lσ 1 di1 dt (10-4a) eσ 2 = − Lσ 2 di2 dt (10-4b) Theo ®Þnh luËt Kirkhoff 2 ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. cña d©y quÊn s¬ cÊp: u1 + e1 + eб1 = i1r1 (10-5) trong ®ã r1 lµ ®iÖn trë d©y quÊn s¬ cÊp. Ph−¬ng tr×nh (10-5) cßn cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: u1 = - e1 - eб1 + i1r1 (10-6) §èi víi d©y quÊn thø cÊp ta cã: hay e2 + eб2 = u2 + i2r2 (10-7) u2 = e2 + eб2 - i2r2 (10-8) trong ®ã r2 lµ ®iÖn trë d©y quÊn thø cÊp. §Ó thÊy râ sù liªn hÖ gi÷a c¸c d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp, ta còng cã thÓ biÓu thÞ c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. (10-6) vµ (10-8) d−íi d¹ng kh¸c. Nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, ψ1 vµ ψ2 lµ nh÷ng tõ th«ng mãc vßng víi c¸c d©y quÊn t−¬ng øng khÐp m¹ch qua lâi thÐp do t¸c dông ®ång thêi cña c¸c dßng ®iÖn i1 vµ i2 sinh ra nªn ta cã thÓ viÕt: ψ1 = L11i1 + L12i2 (10-9a) ψ2 = L21i1 + L22i2 (10-9b) trong ®ã: L11, L22 - ®iÖn c¶m cña d©y quÊn s¬ vµ thø khi tõ th«ng khÐp m¹ch trong lâi thÐp. L12, L21 - hç c¶m gi÷a c¸c d©y quÊn s¬ vµ thø cÊp qua lâi thÐp (L12 = L21 = M). V× sù liªn hÖ vÒ tõ nãi trªn ®−îc thùc hiÖn qua lâi thÐp lµ m«i tr−êng s¾t tõ cã ®é tõ thÈm µFe kh«ng ph¶i lµ h»ng sè nªn c¸c hÖ sè L11 vµ L22 vµ M kh«ng ph¶i lµ nh÷ng h»ng sè mµ phô thuéc vµo ®é b·o hoµ tõ cña lâi thÐp. 99 Thay (10-9a,b) vµ (10-3a,b) vµo c¸c ph−¬ng tr×nh (10-6) vµ (10-8) ta ®−îc: u1 = L1 di1 di + M 2 + i1 r1 dt dt u 2 = − L2 di2 di − M 1 − i2 r2 dt dt (10-10a) (10-10b) trong ®ã: L1 = L11 + Lσ1 lµ ®iÖn c¶m toµn phÇn cña d©y quÊn s¬ cÊp. L2 = L22 + Lσ2 lµ ®iÖn c¶m toµn phÇn cña d©y quÊn thø cÊp. C¸c ph−¬ng tr×nh(10-10a, b) Ýt ®−îc dïng khi nghiªn cøu sù lµm viÖc b×nh th−êng cña m.b.a mµ ®−îc dïng chñ yÕu khi ph©n tÝch c¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®é cña m.b.a. Khi ®iÖn ¸p, s.®.®, dßng ®iÖn lµ nh÷ng l−îng xoay chiÒu biÕn thiªn theo quy luËt h×nh sin theo thêi gian th× c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. (10-6) vµ (10-8) ë trªn cã thÓ viÕt d−íi d¹ng sè phøc nh− sau: Víi d©y quÊn s¬ cÊp: U& 1 = − E& 1 − E& σ 1 + I&1 r1 (10-11a) U& 2 = E& 2 + E&σ 2 − I&2 r2 (10-11b) Víi d©y quÊn thø cÊp: Khi dßng ®iÖn biÕn thiªn h×nh sin theo thêi gian, trÞ sè tøc thêi cña s.®.®. t¶n s¬ cÊp ®−îc viÕt: eσ 1 = − Lσ 1 dI sin ωt di1 = − Lσ 1 1m = − I 1mωLσ 1 cos ωt dt dt = 2 I 1 x1 sin(ωt − π 2 ) = 2 Eσ 1 sin(ωt − π 2 ) nghÜa lµ s.®.®. eσ1 còng biÕn thiªn h×nh sin theo thêi gian vµ chËm pha so víi dßng ®iÖn i1 sinh ra nã mét gãc 900. Ta cã thÓ viÕt s.®.®. t¶n s¬ cÊp d−íi d¹ng phøc sè nh− sau: E& σ 1 = − jI&1 x1 (10-12) trong ®ã: x1 =ω1Lσ1 gäi lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn s¬ cÊp. T−¬ng tù nh− vËy, biÓu thøc cña s.®.®. t¶n cña d©y quÊn thø cÊp: E& σ 2 = − jI&2 x 2 (10-13) trong ®ã: x2 =ω2Lσ2 lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña d©y quÊn thø cÊp. Thay c¸c gi¸ trÞ cña E&σ 1 vµ E&σ 2 vµo c¸c biÓu thøc (10-11a,b) ta ®−îc ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. cho c¸c m¹ch s¬ cÊp vµ thø cÊp viÕt d−íi d¹ng sè phøc: U& 1 = − E& 1 + jI&1 x1 + I&1 r1 = − E& 1 + I&1 (r1 + jx1 ) = − E&1 + I&1 Z 1 . (10-14a) U& 2 = E& 2 − jI&2 x 2 − I&2 r2 = E& 2 − I&2 (r2 + jx 2 ) = E& 2 − I&2 Z 2 . (10-14b) trong ®ã: Z1 = r1 + jx1 vµ Z2 = r2 + jx2 lµ tæng trë cña d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp. C¸c thµnh phÇn I&1 Z 1 vµ I&2 Z 2 gäi lµ c¸c ®iÖn ¸p r¬i trªn d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp. 100 10.1.2. Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.® Nh− trªn ta ®· thÊy, khi m.b.a cã t¶i, tõ th«ng chÝnh trong m.b.a lµ do s.t.® tæng (i1w1+ i2w2) cña c¸c d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp sinh ra. Khi m.b.a kh«ng t¶i (hë m¹ch thø cÊp), dßng ®iÖn trong d©y quÊn s¬ cÊp lµ i0, tõ th«ng chÝnh trong lâi thÐp chØ do s.t.®. i0w1 sinh ra. NÕu bá qua ®iÖn ¸p r¬i trong m.b.a, ta cã thÓ xem ®iÖn ¸p ®Æt vµo d©y quÊn s¬ cÊp b»ng s.®.®. c¶m øng trong nã do tõ th«ng chÝnh g©y nªn: U1 ≈ E1 = 4,44fw1Φm. Nh−ng ®iÖn ¸p U1 ®Æt vµo th−êng ®−îc gi÷ kh«ng ®æi vµ b»ng ®Þnh møc dï m.b.a cã t¶i hay kh«ng, nªn s.®.®. E1 vµ do ®ã tõ th«ng Φm còng lu«n lu«n cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi. Nh− vËy s.t.®. tæng (i1w1+ i2w2) sinh ra Φm lóc cã t¶i ph¶i b»ng s.t.®. i0w1 lóc kh«ng t¶i ®Ó b¶o ®¶m cïng sinh ra ®−îc mét tõ th«ng chÝnh Φm. Tõ ®ã ta cã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.®: i1w1+ i2w2 = i0w1 (10-15) Khi dßng ®iÖn biÕn thiªn h×nh sin theo thêi gian th× ta cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.®. d−íi d¹ng phøc sè nh− sau: I&1 w1 + I&2 w2 = I&0 w1 (10-16) Chia hai vÕ cho w1 ta cã: w I&1 + I&2 2 = I&0 w1 w I&1 = I&0 + (− I&2 2 ) w1 hay I&1 = I&0 + ( − I&2′ ) (10-17) w trong ®ã: I&2′ = I&2 2 . w1 Tõ biÓu thøc (10-17) ta thÊy, khi m.b.a cã t¶i dßng ®iÖn trong d©y quÊn s¬ cÊp I&1 gåm hai thµnh phÇn: mét thµnh phÇn lµ I&0 dïng ®Ó t¹o tõ th«ng chÝnh trong lâi thÐp vµ mét thµnh phÇn lµ ( − I&2′ ) dïng ®Ó bï l¹i t¸c dông cña dßng ®iÖn thø cÊp. Do ®ã khi t¶i t¨ng lªn, tøc dßng ®iÖn thø cÊp I&2 t¨ng th× thµnh phÇn ( − I&2′ ) còng t¨ng lªn ®Ó gi÷ cho dßng ®iÖn I&0 ®¶m b¶o sinh ra tõ th«ng trong m¸y hÇu nh− kh«ng ®æi. ChÝnh v× thÕ d©y quÊn s¬ cÊp nhËn thªm n¨ng l−îng tõ l−íi ®Ó truyÒn sang d©y quÊn thø cÊp, cung cÊp cho t¶i. 10-2. M¹ch ®iÖn thay thÕ vµ ®å thÞ vÐct¬ cña m.b.a 10.2.1. M¹ch ®iÖn thay thÕ cña m.b.a Nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, m.b.a truyÒn t¶i c«ng suÊt dùa vµo sù hç c¶m gi÷a c¸c d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp th«ng qua lâi thÐp lµ m¹ch tõ cã µFe ≠ Cte. ViÖc nghiªn cøu c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña m.b.a dùa vµo sù tÝnh to¸n phèi hîp m¹ch ®iÖn vµ m¹ch tõ øng víi c¸c møc ®é b·o hoµ kh¸c nhau cña lâi thÐp gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n. §Ó ®¬n gi¶n cho 101 viÖc tÝnh to¸n ®èi víi b¶n th©n m.b.a còng nh− ®èi víi toµn bé l−íi ®iÖn, ng−êi ta thay c¸c m¹ch ®iÖn vµ m¹ch tõ cña m.b.a b»ng mét m¹ch ®iÖn t−¬ng ®−¬ng gåm c¸c ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng ®Æc tr−ng cho m.b.a gäi lµ m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m.b.a. §Ó cã thÓ nèi trùc tiÕp m¹ch s¬ cÊp vµ thø cÊp víi nhau thµnh mét m¹ch ®iÖn, c¸c d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp ph¶i cã cïng mét ®iÖn ¸p. Trªn thùc tÕ, ®iÖn ¸p cña c¸c d©y quÊn ®ã l¹i kh¸c nhau (U1 ≠ U2). V× vËy ph¶i qui ®æi mét trong hai d©y quÊn vÒ d©y quÊn kia ®Ó cho chóng cã cïng mét cÊp ®iÖn ¸p. Muèn vËy hai d©y quÊn ph¶i cã sè vßng d©y nh− nhau. Th−êng ng−êi ta qui ®æi d©y quÊn thø cÊp vÒ d©y quÊn s¬ cÊp, nghÜa lµ coi d©y quÊn thø cÊp cã cïng sè vßng d©y víi d©y quÊn s¬ cÊp (w2 = w1). ViÖc qui ®æi m.b.a chØ ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc tÝnh to¸n chø kh«ng ®−îc lµm thay ®æi c¸c qu¸ tr×nh vËt lý vµ n¨ng l−îng x¶y ra trong m.b.a nh− c«ng suÊt truyÒn t¶i, tæn hao, n¨ng l−îng tÝch luü trong tõ tr−êng cña m.b.a. a. Quy ®æi m¸y biÕn ¸p Tr−íc hÕt tÊt c¶ nh÷ng l−îng qui ®æi tõ thø cÊp vÒ s¬ cÊp ®−îc gäi lµ nh÷ng l−îng qui ®æi vµ ®−îc ký hiÖu thªm dÊu phÈy (’) ë trªn ®Çu nh−: s.®.®. thø cÊp qui ®æi E’2, dßng ®iÖn thø cÊp qui ®æi I’2 ... * S.®.®. vµ ®iÖn ¸p thø cÊp quy ®æi E’2 vµ U’2 Do qui ®æi d©y quÊn thø cÊp vÒ d©y quÊn s¬ cÊp w2 = w1 nªn s.®.®. thø cÊp qui ®æi lóc nµy ®óng b»ng s.®.®. s¬ cÊp: E’2 = E1 Ta ®· biÕt: E1 w1 w = nªn E1 = 1 E 2 E 2 w2 w2 do ®ã: víi k = E 2, = w1 E 2 = kE 2 w2 (10-18) w1 gäi lµ hÖ sè qui ®æi thø cÊp vÒ s¬ cÊp. w2 T−¬ng tù, ®iÖn ¸p thø cÊp qui ®æi: U’2 = kU2 (10-19) Nh− vËy khi m.b.a cã tû sè biÕn ®æi lµ k, viÖc qui ®æi d©y quÊn thø cÊp vÒ s¬ cÊp t−¬ng ®−¬ng víi viÖc thay ®æi s.®.®. (hay ®iÖn ¸p) thø cÊp k lÇn ®Ó cã cïng trÞ sè b»ng s.®.®. (hay ®iÖn ¸p) s¬ cÊp. * Dßng ®iÖn thø cÊp qui ®æi I’2 ViÖc qui ®æi ph¶i ®¶m b¶o c«ng suÊt thø cÊp tr−íc vµ sau qui ®æi kh«ng thay ®æi, nghÜa lµ: E 2 I 2 = E 2′ I 2′ Do ®ã dßng ®iÖn thø cÊp qui ®æi lµ: I 2, = I 2 E2 1 = I2 E& 2′ k 102 (10-20) §iÒu ®ã còng cã nghÜa lµ ®Ó ®¶m b¶o c«ng suÊt trong m¹ch thø cÊp kh«ng ®æi th× nÕu t¨ng E2 lªn k lÇn, I2 ph¶i gi¶m xuèng k lÇn hay ng−îc l¹i. * §iÖn trë, ®iÖn kh¸ng vµ tæng trë thø cÊp qui ®æi (r’2, x’2 , vµ z’2) V× khi qui ®æi c«ng suÊt kh«ng thay ®æi nªn tæn hao ®ång ë d©y quÊn thø cÊp tr−íc vµ sau khi qui ®æi ph¶i b»ng nhau: I 22 r2 = I 2′ 2 r2′ do ®ã ®iÖn trë thø cÊp qui ®æi: r2′ = r2 I 22 = k 2 r2 I 2′ 2 (10-21a) VÒ mÆt vËt lý, ®iÒu nµy cã nghÜa lµ khi qui ®æi, ®Ó gi÷ cho tæn hao trong d©y quÊn kh«ng ®æi, nÕu dßng ®iÖn I2 gi¶m ®i k lÇn th× ®iÖn trë ph¶i t¨ng lªn k2 lÇn. T−¬ng tù ta cã ®iÖn kh¸ng thø cÊp qui ®æi: x 2′ = k 2 x 2 (10-21b) Z 2′ = r2′ + jx ′2 = k 2 (r2 + jx 2 ) = k 2 Z 2 (10-21c) Tæng trë thø cÊp qui ®æi: §èi víi t¶i ë m¹ch thø cÊp ta còng cã: Z t′ = k 2 Z t (10-21d) trong ®ã Z t = rt + jxt lµ tæng trë t¶i tr−íc khi qui ®æi. * C¸c ph−¬ng tr×nh qui ®æi Thay c¸c ®¹i l−îng qui ®æi vµo c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. vµ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.t.®. ta ®−îc hÖ thèng c¸c ph−¬ng tr×nh ®ã ë d¹ng qui ®æi nh− sau: U& 1 = − E&1 + I&1 Z 1 (10-22) U& 2′ = E& 2′ − I&2′ Z 2′ (10-23) I&1 = I&0 + ( − I&2′ ) (10-24) Tõ ®©y viÖc nghiªn cøu m.b.a chñ yÕu dùa trªn c¸c ph−¬ng tr×nh sau qui ®æi. b. M ¹ch ®iÖn thay thÕ cña m.b.a Dùa vµo c¸c ph−¬ng tr×nh s.®.®. vµ s.t.®. d−íi d¹ng ®· qui ®æi ta cã thÓ suy ra mét m¹ch ®iÖn t−¬ng øng gäi lµ m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m.b.a nh− ë h×nh 10-2. Râ rµng lµ c¸c ph−¬ng tr×nh kirkhoff 2 viÕt cho c¸c m¹ch vßng 1 vµ 2 vµ ph−¬ng tr×nh kirkhoff 1 viÕt cho nót M cña m¹ch ®iÖn ®ã hoµn toµn phï hîp víi c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p vµ c©n b»ng s.t.®. ®· thµnh lËp ë trªn. r1 x1 I&0 I&1 U& 1 x/2 r/2 M − I&2′ rm 1 − E&1 = − E& 2′ 2 xm − U& 2′ H×nh 10-2 M¹ch ®iÖn thay thÕ h×nh T cña m.b.a 103 Zt ’ Trong m¹ch ®iÖn thay thÕ nãi trªn, tæng trë zm ®−îc suy ra nh− sau: v× tõ th«ng chÝnh Φ ®−îc xem nh− dßng ®iÖn i0 sinh ra nªn c¸c tõ th«ng mãc vßng Ψ1 vµ Ψ2 trong c¸c biÓu thøc (10-1a,b) cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: Ψ2 = Mi0 do ®ã: e1 = −kM vµ di0 vµ dt Ψ1 = kMi0 e2 = − M di0 dt Gi¶ sö r»ng dßng ®iÖn i0 biÕn thiªn h×nh sin theo thêi gian, ta cã thÓ viÕt: E& 1 = E& 2, = − jωkMI&0 = − jI&0 x m (10-25) trong ®ã xm biÓu thÞ cho sù hç c¶m gi÷a m¹ch s¬ cÊp vµ thø cÊp øng víi tõ th«ng chÝnh Φ. Tæn hao s¾t trong lâi thÐp nh− ®· biÕt trong gi¸o tr×nh “C¬ së kÜ thuËt ®iÖn”, cã thÓ ®−îc biÓu thÞ b»ng tæn hao trªn ®iÖn trë rm ®Æt nèi tiÕp víi xm vµ cã trÞ sè: rm = PFe I 02 (10-26) Cuèi cïng ta cã: E& 1 = E& 2, = I&0 ( rm + jx m ) (10-27) Nh− vËy ta ®· thay thÕ m.b.a thùc gåm c¸c m¹ch ®iÖn s¬ cÊp, thø cÊp riªng biÖt vµ m¹ch tõ cña nã b»ng mét m¹ch ®iÖn thèng nhÊt. Tõ ®ã m.b.a ®−îc xem nh− mét m¹ng 4 cùc h×nh T cã ba nh¸nh: hai nh¸nh s¬ cÊp vµ thø cÊp cã tæng trë Z1 = r1 + jx1 vµ Z 2′ = r2′ + jx2′ biÓu thÞ ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña tõng d©y quÊn t−¬ng øng, c¸c dßng ®iÖn ch¹y trong chóng lµ I&1 vµ ( − I&2/ ), nh¸nh thø ba cã tæng trë Zm= rm + jxm cßn gäi lµ nh¸nh tõ ho¸ cã dßng ®iÖn I&0 ch¹y qua, biÓu thÞ c¸c hiÖn t−îng trong lâi thÐp vµ sù liªn hÖ gi÷a c¸c d©y quÊn s¬ cÊp vµ thø cÊp. c. M¹ch ®iÖn thay thÕ ®¬n gi¶n Zn rn U& 1 , 2 I&1 = − I&2′ xn − U& 2′ Zt/ Trong thùc tÕ th−êng zm >> z1 vµ z (th−êng zm∗ = 10 ÷ 50; z1∗ ≈ z,2∗ = 0,025 ÷ 0,01) nªn trong nhiÒu tr−êng hîp cã thÓ xem zm = ∞, nghÜa lµ coi I&0 = 0, do ®ã I&1 = − I&2′ . Nh− vËy H×nh 10-3. M¹ch ®iÖn thay m.b.a cã thÓ thay b»ng mét m¹ch ®iÖn rÊt ®¬n thÕ ®¬n gi¶n cña m.b.a gi¶n nh− ë h×nh 10-3 víi mét tæng trë ®¼ng trÞ cña m¹ch s¬ cÊp vµ thø cÊp gäi lµ tæng trë ng¾n m¹ch cña m.b.a. Tæng trë nµy ®óng b»ng tæng trë m.b.a khi ng¾n m¹ch d©y quÊn thø cÊp vµ cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc tõ thÝ nghiÖm ng¾n m¹ch m.b.a. Zn =rn + jxn víi rn=r1+r,2 vµ xn=x1+x,2 Së dÜ cã tªn nh− vËy lµ v× tæng trë ®¼ng trÞ trªn ®óng b»ng tæng trë khi ng¾n m¹ch thø cÊp m.b.a (U2 = 0), nã cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc tõ thÝ nghiÖm ng¾n m¹ch (xem § 10-3). 104 10.2.2. §å thÞ vÐc t¬ cña m.b.a §Ó thÊy râ quan hÖ vÒ trÞ sè vµ gãc lÖch pha gi÷a c¸c ®¹i l−îng vËt lý trong m.b.a nh− tõ th«ng, s.®.®, dßng ®iÖn… ®ång thêi ®Ó thÊy râ ®−îc sù biÕn thiªn cña c¸c ®¹i l−îng vËt lý ®ã ë c¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau, ta vÏ ®å thÞ vÐct¬ cña m.b.a. U& 1 jI&1x1 jI&1x1 I&1Z1 U& 1 I&1 Z1 - E&1 I&1 r1 - E&1 ϕ1 I&1 - I&2′ ϕ1 α I&2′ I&1 r1 - I&2′ I&1 φ& m ϕ2 I&0 ϕ2 ψ2 ψ2 U& 2′ − I&2′ Z2′ − I&2′ r2′ α I&0 − I&2′ r2′ − jI&2′ x 2′ a) I&2′ E&1 = E& 2′ U& 2′ E&1 = E& 2′ φ&m − I&2′ Z2′ − jI&2′ x 2′ b) H×nh 10-4. §å thÞ vÐc t¬ cña m.b.a lóc t¶i cã tÝnh chÊt c¶m (a) vµ lóc t¶i cã tÝnh chÊt dung (b). §å thÞ vÐc t¬ ®−îc vÏ dùa vµo c¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng s.®.®. vµ s.t.®. (10-22) ÷ (10-24). §Æt vÐct¬ tõ th«ng Φ& m theo chiÒu d−¬ng cña trôc hoµnh, dßng ®iÖn kh«ng t¶i & v−ît tr−íc mét gãc α. C¸c vect¬ s.®.®. E& 1 vµ E& 2′ = E& 1 do Φ & sinh ra I&0 sinh ra Φ m m o & chËm sau nã mét gãc 90 . Khi t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m, dßng ®iÖn I 2′ chËm pha sau E& 2′ mét gãc Ψ2 quyÕt ®Þnh bëi ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña t¶i vµ d©y quÊn m.b.a: ψ 2 = arctg x 2′ + xt′ . r2′ + rt′ Theo ph−¬ng tr×nh (10-24) ta cã vÐct¬ dßng ®iÖn I&1 b»ng tæng c¸c vÐct¬ dßng ®iÖn I&0 vµ (- I&2′ ) . Theo ph−¬ng tr×nh (10-23), vÐct¬ ®iÖn ¸p U& 2′ b»ng tæng c¸c vÐct¬ E& 2′ víi s.®.®. t¶n E& σ′ 2 = − jI&2′ x 2′ vµ ®iÖn ¸p r¬i − I&2′ r2′ . Trong tr−êng hîp nµy I&2′ chËm sau U& 2′ mét gãc ϕ2 vµ trÞ sè U’2 < E’2 (h×nh 10-4a). Theo ph−¬ng tr×nh (10-22), vÐc t¬ U& 1 b»ng tæng c¸c vÐc t¬ − E&1 ; jI&1 x1 vµ I&1 r1 . Gãc lÖch pha gi÷a U& 1 vµ I&1 lµ ϕ1. Lóc t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn dung, c¸ch vÏ ®å thÞ vÐct¬ còng t−¬ng tù nh− trªn nh−ng cÇn chó ý r»ng trong tr−êng hîp nµy dßng ®iÖn I&2′ sím pha h¬n E& 2′ mét gãc ψ2. KÕt 105 qu¶ I&2′ v−ît tr−íc U& 2′ mét gãc ϕ2 vµ U’2 > E’2. §å thÞ vect¬ lóc t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn dung vÏ trªn h×nh 10-4b. CÇn chó ý r»ng, ®Ó dÔ quan s¸t, c¸c vÐc t¬ ®iÖn ¸p r¬i ®−îc vÏ víi tû lÖ xÝch lín h¬n rÊt nhiÒu so víi thùc tÕ. §å thÞ vÐct¬ t−¬ng øng víi m¹ch ®iÖn thay thÕ ®¬n gi¶n cña m.b.a ®−îc tr×nh bµy nh− ë h×nh 10-5, trong ®ã I&0 = 0 . §Ó dÔ thÊy quan hÖ gi÷a c¸c ®iÖn ¸p s¬ cÊp, thø cÊp vµ ®iÖn ¸p r¬i trong m.b.a, ta vÏ vÐc t¬ - U& 2′ vµ - I&2′ , tøc lµ c¸c vÐc t¬ U& 2′ vµ I&2′ ®· quay ®i 180o). U& 1 I&1 Z n jI&1 xn I&1 rn − U& 2/ ϕ2 I&1 = − I&2/ Lóc nµy ta cã: U& 1 = −U& 2′ + I&1 Z n H×nh 10-5. §å thÞ vÐc t¬ cña m.b.a øng víi gi¶n ®å thay thÕ ®¬n gi¶n lóc t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m U& 1 = −U& 2′ + I&1 rn + jI&1 x n 10-3. x¸c ®Þnh c¸c tham sè cña m.b.a C¸c tham sè cña m.b.a cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng thÝ nghiÖm hoÆc tÝnh to¸n. 10.3.1. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c tham sè b»ng thÝ nghiÖm Hai thÝ nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh c¸c tham sè cña m.b.a lµ thÝ nghiÖm kh«ng t¶i vµ thÝ nghiÖm ng¾n m¹ch. 1. ThÝ nghiÖm kh«ng t¶i S¬ ®å thÝ nghiÖm ®−îc bè trÝ nh− h×nh 10-6a. §Æt ®iÖn ¸p xoay chiÒu U1 = U®m vµo d©y quÊn s¬ cÊp, d©y quÊn thø cÊp ®Ó hë m¹ch. Nhê c¸c ®ång hå Ampemet, o¸tmet, V«nmet ta ®o ®−îc dßng ®iÖn I0, c«ng suÊt P0, ®iÖn ¸p s¬ cÊp U1 vµ thø cÊp U20 khi kh«ng t¶i. Tõ c¸c sè liÖu thÝ nghiÖm ta tÝnh ®−îc tæng trë, ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p khi kh«ng t¶i: z0 = U1 I0 ; r0 = P0 I 02 ; x0 = z 02 − r02 (10-28) Th−êng z0* ≈ x0* = 10 ÷ 50 vµ r0* = 1,0 ÷ 5,0 Ngoµi ra cßn x¸c ®Þnh ®−îc tØ sè biÕn ®æi cña m.b.a: k= W1 U 1 ≈ W2 U 20 (10-29) P0 U1 I 0 (10-30) vµ hÖ sè c«ng suÊt lóc kh«ng t¶i: cos ϕ 0 = 106 Khi kh«ng t¶i, I’2 = 0, m¹ch ®iÖn thay thÕ cña m.b.a cã d¹ng trªn h×nh 10-6b, do ®ã c¸c tham sè kh«ng t¶i z0, r0 vµ x0 chÝnh lµ: z 0 = z1 + z m ; r0 = r1 + rm vµ x0 = x1 + xm (10-31) Trong c¸c m.b.a ®iÖn lùc, th−êng r1 << rm vµ x1 << xm nªn cã thÓ coi: r0 ≈ rm ; x0 ≈ xm vµ z0 ≈ zm. Còng v× lý do ®ã, c«ng suÊt kh«ng t¶i P0 thùc tÕ cã thÓ xem lµ tæn hao s¾t pFe do tõ trÔ vµ dßng ®iÖn xo¸y trong m.b.a g©y nªn: P0 = pFe (10-32) V× ®iÖn ¸p s¬ cÊp ®Æt vµo kh«ng thay ®æi nªn Φ vµ do ®ã B kh«ng thay ®æi, nghÜa lµ tæn hao s¾t - tøc tæn hao kh«ng t¶i kh«ng thay ®æi. A W V U1 U20 V U& 1 jI&0x1 I&0 Z1 − E& 1 a) φ0 x1 r1 I&0 = I&1 φ&m I&0 = I&1 r − E& 1 U& 1 I&0 r1 xm E&1 = E& 2′ c) b) H×nh 10-6: a) S¬ ®å thÝ nghiÖm kh«ng t¶i cña m.b.a mét pha; b) m¹ch ®iÖn thay thÕ; c) §å thÞ vÐc t¬ cña m.b.a lóc kh«ng t¶i Khi kh«ng t¶i, ta cã c¸c ph−¬ng tr×nh: U& 1 = − E& 1 + I&0 z1 = − E& 1 + ( r1 + jx1 ) . I&1 (10-33) ′ = E& 2′ U& 20 (10-34) I&1 = I&0 (10-35) §å thÞ vÐct¬ t−¬ng øng ë h×nh 10-6c. Tõ ®å thÞ vÐct¬ ta thÊy lóc m.b.a kh«ng t¶i gãc lÖch pha gi÷a U& 1 vµ I&0 lµ ϕ0 ≈ 90o, nghÜa lµ cosϕ0 rÊt thÊp, th−êng cosϕ0 ≤ 0,1. §iÒu nµy cã ý nghÜa thùc tÕ lín lµ trong vËn hµnh kh«ng nªn ®Ó m.b.a lµm viÖc kh«ng t¶i hoÆc non t¶i, khi ®ã sÏ lµm xÊu hÖ sè c«ng suÊt cña l−íi ®iÖn. 2. ThÝ nghiÖm ng¾n m¹ch S¬ ®å thÝ nghiÖm nh− h×nh 10-7, trong ®ã d©y quÊn thø cÊp bÞ nèi ng¾n m¹ch vµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo d©y quÊn s¬ cÊp ph¶i ®−îc gi¶m thÊp ®Õn trÞ sè Un sao cho dßng ®iÖn trong ®ã b»ng dßng ®iÖn ®Þnh møc. 107
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.