1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Chỉång 4 M.B.A LM VIÃÛC ÅÍ TI ÂÄÚI XỈÏNG Trong âiãưu kiãûn lm viãûc bçnh thỉåìng ca lỉåïi âiãûn, ta cọ thãø phán phäúi âãưu phủ ti cho ba pha, lục âọ m.b.a lm viãûc våïi âiãûn ạp âäúi xỉïng v dng âiãûn trong cạc pha cng âäúi xỉïng. Ta xẹt sỉû cán bàòng nàng lỉåüng v sỉû lm viãûc ca mba trong âiãưu kiãûn âiãûn ạp så cáúp U 1 = const, v táưn säú f = const. 4.1. GÈAN ÂÄƯ NÀNG LỈÅÜNG CA M.B.A Trong quạ trçnh truưn ti nàng lỉåüng qua MBA, mäüt pháưn cäng sút tạc dủng v phn khạng bë tiãu hao trong mạy. Xẹt mba lm viãûc åí ti âäúi xỉïng, sỉû cán bàòng nàng lỉåüng dỉûa trãn så âäư thay thãú chênh xạc hçnh 4.1. x ’ 2 r 1 r ’ 2 x 1 P 1 ± jQ 1 P 2 ± jQ 2 P ât ± jQ ât p cu1 ± jq 1 p Fe ± jq m p cu2 ± jq 2 Hçnh 4-2 Gin âäư nàng lỉåüng mba 1 U & r m 0 I & 1 I & ' I & 2 − x m ' 2 U & − 1 E & − Z ’ t Hçnh 4-1 Så âäư thay thãú mạy biãún ạp Gi P 1 l cäng sút tạc dủng âỉa vo dáy qún så cáúp mba: P 1 = m 1 U 1 I 1 cosϕ 1 (4.1) Mäüt pháưn cäng sút ny b vo : • Täøn hao âäưng trãn âiãûn tråí ca dáy qún så: p cu1 = m 1 r 1 I 2 1 • Täøn hao sàõt trong li thẹp mba : p Fe = m 1 r m I o 2 Cäng sút cn lải gi l cäng sút âiãûn tỉì chuøn sang dáy qún thỉï cáúp: P ât = P 1 - (p cu1 + p Fe ) = m 2 E 2 I 2 cosΨ 2 (4.2) 2 Cäng sút åí âáưu ra P 2 cu mba s nh hån cäng sút âiãûn tỉì mäüt lỉåüng chênh bàòng täøn hao âäưng trãn âiãûn tråí ca dáy qún thỉï : p cu2 = m 2 r 2 I 2 2 =m 1 r ’ 2 I ’2 2 : P 2 = P ât - p cu2 = m 2 U 2 I 2 cosϕ 2 (4.3) Cng tỉång tỉû nhỉ váûy, ta cọ cäng sút phn khạng nháûn vo dáy qún så cáúp: Q 1 = m 1 U 1 I 1 sinϕ 1 (4.4) Cäng sút ny trỉì âi cäng sút âãø tảo ra tỉì trỉåìng tn åí dáy qún så cáúp q 1 = m 1 x 1 I 2 1 v tỉì trỉåìng trong li thẹp q m = m 1 x m I o 2 , pháưn cn lải l cäng sút phn khạng chuøn sang dáy qún thỉï cáúp: Q ât = Q 1 - (q 1 + q m ) = m 2 E 2 I 2 sinΨ 2 (4.5) Cäng sút phn khạng âỉa âãún phủ ti: Q 2 = Q ât - q 2 = m 2 U 2 I 2 sinϕ 2 (4.6) Trong âọ q 2 = m 2 x 2 I 2 2 âãø tảo ra tỉì trỉåìng tn åí dáy qún thỉï. Ti cọ tênh cháút âiãûn cm (ϕ 2 > 0) thç Q 2 > 0, lục âọ Q 1 > 0 v cäng sút phn khạng truưn tỉì dáy qún så cáúp sang dáy qún thỉï cáúp. Ti cọ tênh cháút âiãûn dung (ϕ 2 < 0) thç Q 2 < 0, nãúu Q 1 < 0, cäng sút phn khạng truưn tỉì dáy qún thỉï sang dáy qún så hồûc Q 1 > 0, ton bäü cäng sút phn khạng tỉì phêa thỉï cáúp v så cáúp âãưu dng âãø tỉì hoạ MBA. Sỉû cán bàòng cäng sút tạc dủng v phn khạng trçnh by trãn hçnh 4.2 4.2 ÂÄÜ THAY ÂÄØI ÂIÃÛN ẠP THỈÏ CÁÚP MBA Âäü thay âäøi âiãûn ạp thỉï cáúp mba ΔU l hiãûu säú säú hc giỉỵa trë säú âiãûn ạp thỉï cáúp lục khäng ti U 20 (âiãưu kiãûn U 1ì = U 1âm ) v lục cọ ti U 2 . A 0 I 2 U 2* βU rn* βU nx* U 1dm =1 P H K ϕ 2 Hçnh 4-3 Xạc âënh ΔU ca mba ' 20 ' 2 ' 20 20 220 U UU U UU U − = − =Δ ' *2 âm1 ' 2 âm1 ' ;2âm1 U1 U U 1 U UU U −=−= − =Δ (4.7) Xạc âënh ΔU bàòng phỉång phạp gii têch. Gi ' âm2 ' 2 âm2 2 I I I I ==β : hãû säú ti ca mba. cosϕ 2 : hãû säú cäng sút ca mba. Ta cọ: *nr ' âm2 ' 2 âm1 ' âm2n ' âm1 ' 2n U I I U Ir U Ir BC β=== 3 *nx ' õm2 ' 2 õm1 ' õm2n õm1 ' 2n U I I U Ix U Ix AB === Tổỡ A haỷ õổồỡng thúng goùc AP xuọỳng 0U 2* vaỡ goỹi AP = n vaỡ CP = m, ta coù: mn1U 2' *2 = m 2 n 1U 2 ' *2 2 n mU1U 2 ' *2* +== (4.7) Tờnh m vaỡ n, ta õổồỹc : m = CK+KB = (U nr* cos 2 +U nx* sin 2 ) n = AH-HP = (U nx* cos 2 -U nr* sin 2 ) Vỏỷy U * = (U nr* cos 2 +U nx* sin 2 ) + 2 (U nx* cos 2 -U nr* sin 2 ) 2 /2 Sọỳ haỷng sau rỏỳt nhoớ coù thóứ boớ qua nón: U * = (U nr* cos 2 + U nx* sin 2 ) (4.8) Tờnh U * theo %, ta vióỳt laỷi bióứu thổùc trón: U * % = (u nr %cos 2 + u nx %sin 2 ) (4.9) hoỷc U * % = u n %(cos n .cos 2 + sin n .sin 2 ) (4.10) =1 U% 1 0 0 cos 2 u nx % u nr % -u nx % 2 > 0 cos 2 =0.8 cos 2 =0.8 U% 0 2 < 0 cos 2 =1 (b) Hỗnh 4-4 a.Quan hóỷ U=f() cos 2 = const b. Quan hóỷ U= f(cos 2 ) = const (a) Hỗnh 4.4 cho bióỳt caùc quan hóỷ U = f() khi cos 2 = C te vaỡ U = f(cos 2 ) khi = C te . 4 4.3 CẠC PHỈÅNG PHẠP ÂIÃƯU CHÈNH ÂIÃÛN ẠP CA M.B.A. Ta tháúy ΔU=f(β,cosϕ 2 ) nhỉ váûy U 2 phủ thüc vo β v cosϕ 2 , âãø giỉỵ cho U 2 = const khi tàng ti thç tè säú biãún ạp k phi thay âäøi, nghéa l ta phi thay âäøi säú vng dáy N. Mäüt cün dáy cọ hai âáưu ra, åí giỉỵa hồûc cúi cün dáy ta âỉa ra mäüt säú âáưu dáy ỉïng våïi cạc vng dáy khạc nhau âãø thay âäøi âiãûn ạp. 4.3.1. Thay âäøi säú vng dáy khi mạy ngỉìng lm viãûc: Dng cho cạc mạy biãún ạp hả ạp khi âiãûn ạp thỉï cáúp thay âäøi hồûc khi âiãưu chènh âiãûn ạp theo âäư thë phủ ti hng nàm. Âäúi våïi mba cäng sút nh : mäüt pha cọ 3 âáưu phán nhạnh : ± 5%U âm . Âäúi våïi mba cäng sút låïn : mäüt pha cọ 5 âáưu phán nhạnh: ±2x 2.5%U âm Viãûc thỉûc hiãûn âäøi näúi khi mạy ngỉìng lm viãûc, nãn thiãút bë âäøi näúi âån gin, r tiãưn, âàût trong thng dáưu v tay quay âàût trãn nàõp thng. Cạc âáưu phán ạp âỉa ra cúi cün dáy thç viãûc cạch âiãûn chụng dãù dng hån (hçnh 4.5a). Cạc âáưu phán ạp âỉa ra giỉỵa cün dáy thç lỉûc âiãûn tỉì âäúi xỉïng v tỉì trỉåìng tn phán bäú s âãưu (hçnh 4.5b). Hçnh 4-5 Cạc kiãøu âiãưu chènh âiãûn ạp ca mba (a) (b) 4.4.1. Thay âäøi säú vng dáy khi mạy âang lm viãûc (âiãưu ạp dỉåïi ti) Trong hãû thäúng âiãûn lỉûc cäng sút låïn, nhiãưu khi cáưn phi âiãưu chènh âiãûn ạp khi mạy biãún ạp âang lm viãûc âãø phán phäúi lải cäng sút tạc dủng v phn khạng giỉỵa cạc phán âoản ca hãû thäúng. Cạc MBA ny cọ tãn gi l MBA âiãưu chènh dỉåïi ti. Âiãûn ạp thỉåìng âỉåüc âiãưu chènh tỉìng 1% trong phảm vi ± 10%U âm . 5 K K K X 1 X 1 X 2 X 1 X 2 X 2 C 2 C 2 C 2 C 1 C 1 C 1 T 1 T 1 T 1 T 2 T 2 T 2 (b) (a) (c) Hçnh 4-6 Thiãút bë âäøi näúi v quạ trçnh âiãưu chènh âiãûn ạp ca mba âiãưu chènh dỉåïi ti Viãûc âäøi näúi cạc âáưu phán ạp trong MBA âiãưu chènh dỉåïi ti phỉïc tảp hån v phi cọ cün khạng K (hçnh 4.6) âãø hản chãú dng âiãûn ngàõn mảch ca bäü pháûn dáy qún bë näúi ngàõn mảch khi thao tạc âäøi näúi. Hçnh 4.6 cng trçnh by quạ trçnh thao tạc âäøi näúi tỉì âáưu nhạnh X 1 sang âáưu nhạnh X 2 , trong âọ T 1 , T 2 l cạc tiãúp xục trỉåüc; C, C 2 l cäng-tàõc-tå. ÅÍ vë trê (a v c) dng qua cün khạng K theo hai chiãưu ngỉåüc nhau, nãn tỉì thäng trong li thẹp gáưn bàòng khäng, âiãûn khạng X ca cün khạng ráút bẹ. Trong vë trê trung gian (b) dng ngàõn mảch chảy qua K cng chiãưu nãn cọ tỉì thäng φ v X låïn, lm gim dng ngàõn mảch I n . Cäng-tàõc-tå C 1 , C 2 âàût riãng trong thng dáưu phủ gàõn vo vạch thng dáưu, vç quạ trçnh âọng càõt cäng-tàõc-tå lm báøn âáưu. Trãn hçnh 4.7 trçnh by så âäư ngun l ca bäü âiãưu ạp dỉåïi ti dng âiãûn tråí R. Âiãûn tråí R lm chỉïc nàng hản chãú dng âiãûn ngàõn mảch. Cn hinh 4.8 cho ta tháúy viãûc bäú trê bäü âiãưu ạp dỉåïi ti trong thng mba. Hçnh 4-7 Ngun l âiãưu ạp dỉåïi ti dng âiãûn tråí R R A X 4.4. HIÃÛU SÚT CA M.B.A Hiãûu sút ca mba l tè säú giỉỵa cäng sút âáưu ra P 2 v cäng sút âáưu vo P 1 : 100 P P % 1 2 =η (4.11) 6 Hỗnh 4-8 Vở trờ bọỹ õióửu aùp dổồùi taới trong thuỡng MBA Hióỷu suỏỳt mba nhoớ hồn 1 vỗ quaù trỗnh truyóửn taới cọng suỏỳt qua mba coù tọứn hao õọửng vaỡ tọứn hao sừt. Ngoaỡi ra coỡn kóứ õóỳn tọứn hao do doỡng õióỷn xoaùy trón vaùch thuỡng dỏửu vaỡ bu lọng lừp gheùp. Nhổ vỏỷy bióứu thổùc (4.11), coù thóứ vióỳt laỷi : 100) pP p 1(% 2 + = (4.12) vồùi p = p cu1 + p cu2 + p Fe Ta õaợ coù phỏửn trổồùc: p Fe = P 0 p cu1 + p cu2 = 2 n 2 ' dm2 ' 2 2' dm2n 2' 2n 2' 2 ' 2 2 11 P) I I (IrIrIrIr ===+ P 2 = U 2 I 2 cos 2 2õm2 õm2 2 õm2õm2 cosScos I I IU = Thóỳ vaỡo (4.12), ta coù : 7 100) PPcosS PP 1(% n 2 02õm n 2 0 ++ + = (4.13) Thổồỡng thỗ caùc tọứn hao rỏỳt nhoớ so vồùi cọng suỏỳt truyóửn taới nón hióỷu suỏỳt mba rỏỳt cao. ọỳi vồùi mba dung lổồỹng lồùn, hióỷu suỏỳt õaỷt tồùi trón 99%. Ta thỏỳy = f(,cos 2 ), cho cos 2 = const, ta tỗm hióỷu suỏỳt cổỷc õaỷi max : .95 0.5 0 1 1 cos 2 =0.8 cos 2 =1 Hỗnh 4-9 Quan hóỷ =f() cos 2 =const .9 0n 2 max PP0 d d == n 0 max P P = (4.14) Hióỷu suỏỳt m.b.a õaỷt giaù trở cổỷc õaỷi khi tọứn hao khọng õọứi bũng tọứn hao bióỳn õọứi hay tọứn hao sừt bũng tọứn hao õọửng. 25.02,0 P P n 0 = 50450 max = Trón hỗnh 4.9 trỗnh baỡy quan hóỷ hióỷu suỏỳt = f() khi cos 2 = const. 4.5 MAẽY BIN AẽP LAèM VIC SONG SONG Lyù do nọỳi mba laỡm vióỷc song song: 1. Cung cỏỳp õióỷn lión tuỷc cho caùc phuỷ taới 2. Vỏỷn haỡnh caùc mba mọỹt caùch kinh tóỳ nhỏỳt. 3. Maùy quaù lồùn thỗ vióỷc chóỳ taỷo vaỡ vỏỷn chuyóứn seợ khoù khn. Thóỳ naỡo laỡ laỡm vióỷc song song ? Dỏy quỏỳn sồ cỏỳp caùc mba nọỳi chung vaỡo mọỹt lổồùi õióỷn vaỡ dỏy quỏỳn thổù cỏỳp cuỡng cung cỏỳp cho mọỹt phuỷ taới. ióửu kióỷn õóứ nọỳi mba laỡm vióỷc song song: 1. Cuỡng tố sọỳ bióỳn aùp. 2. Cuỡng tọứ nọỳi dỏy. 3. Cuỡng õióỷn aùp ngừn maỷch. 4.5.1. ióửu kióỷn cuỡng tọứ nọỳi dỏy : Cuỡng tọứ nọỳi dỏy õióỷn aùp thổù cỏỳp seợ truỡng pha nhau. Khaùc tọứ nọỳi dỏy õ/aùp thổù cỏỳp seợ lóỷch pha nhau, vaỡ sổỷ lóỷch pha nỏửy phuỷ thuọỹc vaỡo tọứ nọỳi dỏy. 8 VấDU 4.1 Nọỳi hai mba: Maùy thổù nhỏỳt I nọỳi Y/-11 vaỡ maùy thổù hai II nọỳi Y/Y-12 laỡm vióỷc song song. Vỏỷy õióỷn aùp thổù cỏỳp hai maùy seợ lóỷc pha nhau mọỹt goùc 30 0 , trong maỷch nọỳi lióửn dỏy quỏỳn thổù seợ xuỏỳt hióỷn mọỹt sõõ: E = 2Esin15 0 = 0.518E Khi maùy khọng taới, trong õỏy quỏỳn seợ coù doỡng õióỷn cỏn bũng : nIInI cb ZZ E I + = (4.15) Giaớ thổớ Z nI =Z nII =0.05, 18.5 05.005.0 518.0 I cb = + = lỏửn I õm Nhổ vỏỷy õoỡng õióỷn I cb = 5,18I õm seợ laỡm hoớng maùy bióỳn aùp. I cbI I cbII E 2II E 2I E E Hỗnh 4-11. ọử thở vectồ õióỷn aùp vaỡ doỡng õióỷn cuớa caùc mba coù tọứ nọỳi dỏy khaùc nhau laỡm vióỷc song song Hỗnh 4-10. Sồ õọử gheùp song song mba I II A A X X a a x x U 1 U 2 4.5.2. ióửu kióỷn cuỡng tố sọỳ bióỳn õọứi õióỷn aùp: Nóỳu tố sọỳ bióỳn õọứi õióỷn aùp cuớa hai maùy khaùc nhau maỡ hai õióửu kióỷn coỡn laỷi thoớa maợn thỗ khi mba laỡm vióỷc song song, õióỷn aùp thổù cỏỳp khọng taới seợ bũng nhau (E 2I = E 2II ), trong maỷch nọỳi lióửn dỏy quỏỳn thổù cuớa mba seợ khọng coù doỡng õióỷn chaỷy qua. Giaớ thổớ k I k II thỗ E 2I E 2II vaỡ khi khọng taới, trong maỷch nọỳi lióửn quỏỳn thổù cuớa mba seợ coù doỡng õióỷn I cb chaỷy qua õổồỹc sinh ra bồới õióỷn aùp : (4.16) II2I1 EEE = nIInI cb ZZ E I + = (4.17) 9 Dng âiãûn náưy s chảy trong dáy qún mba theo hai chiãưu ngỉåüc nhau v cháûm pha mäüt gọc 90 0 vç r << x. Lục náưy âiãûn ạp råi trãn dáy qún s b trỉì våïi sââ, kãút qu l trãn mảch thỉï cọ âiãûn ạp thäúng nháút U 2 . Kãút qu khi mba mang ti, dng âiãûn ti I t s cäüng våïi dng cán bàòng lm cho âiãưu kiãûn lm viãûc ca mạy s xáúu âi, nghéa l dng trong mạy khäng tè lãû våïi cäng sút ca chụng, nh hỉåíng tåïi sỉû låüi dủng cäng sút ca chụng. Chụ : Cho phẹp K ≤ khạc nhau 0.5% so våïi trë säú trung bçnh ca nọ. 4.5.3. Âiãưu kiãûn âiãûn ạp ngàõn mảch bàòng nhau: Trë säú ngàõn mảch ca cạc mạy bàòng nhau thç phủ ti s phán bäú tè lãû våïi cäng sút ca chụng. Tháût váûy, xẹt ba mba lm viãûc song song cọ âiãûn ạp ngàõn mảch u nI , u nII , u nIII .Nãúu b qua dng âiãûn tỉì hoạ thç mảch âiãûn cọ dảng nhỉ hçnh 4- 12. Täøng tråí tỉång âỉång mảch âiãûn : ∑ = ++ = ninIIInIInI ZZZZ 1 1 111 1 Z Âiãûn ạp råi trãn mảch tỉång âỉång: (4.18) I.ZUUU ' &&&& =−=Δ 21 trong âọ dng âiãûn täøng cạc mba, do âọ dng âiãûn ti ca mäùi mba : ' III 21 &&& == U 2 E U 22I I tI I 2I I tII I 2II E 2II I cbI I cbI I cbII I cbII Hçnh 4-11. Âäư thë vectå v sỉû phán phäúi ti ca cạc mba lm viãûc song song våïi K khạc nhau. a/ Khi khäng ti. b/ Khi cọ ti Hçnh 4-12 Mảch âiãûn thay thãú ca mba lm viãûc song song 1 U & - ' 2 U & Z n1 I I & Z nII I II Z nIII I III 1 I & ' I 2 & − ' I I & − ΔU 10 ∑ == ni nI nI I Z Z I Z I.Z I 1 2 && & (4.19a) ∑ == ni nII nII II Z Z I Z I.Z I 1 2 && & ; (4.19b) ∑ == ni nIII nIII III Z Z I Z I.Z I 1 2 && & (4.19c) Thỉåìng thç ϕ nI ≈ ϕ nII ≈ ϕ nII nãn chuøn tênh tỉì säú phỉïc sang tênh mäâun: Ta cọ : âm âm nn I U uz = Tỉì dng mba I, ta cọ : ∑ = ni âmi âmI nI I u I I u I I 2 , (4.20) nhán hai vãú cho âmâm âm âm âm IU U S U = , ta cọ hãû säú ti ca cạc mạy : ∑ =β ni âmi nI I u S u S (4.21a) ∑ =β ni âmi nII II u S u S (4.21b) ∑ =β ni âmi nIII III u S u S (4.21c) Nhỉ váûy, tỉì (4.21a,b v c) ta tháúy hãû säú ti ca cạc MBA lm viãûc song song tè lãû nghëch våïi âiãûn ạp ngàõn mảch ca chụng : β I : β II : β III = nI u 1 : nII u 1 : nIII u 1 (4.22) Nhỉ váûy, cạc mba lm viãûc song song, cọ âiãûn ạp ngàõn mảch u n bàòng nhau, ti s phán bäú tè lãû våïi cäng sút ca mạy. Nãúu u n khạc nhau MBA no cọ u n låïn, β nh cn u n nh, β låïn. Khi mạy cọ u n nh lm viãûc åí âënh mỉïc thç MBA cọ u n låïn s hủt ti, kãút qu l khäng táûn dủng hãút cäng sút thiãút kãú ca mäùi mạy. Chụ : Cho phẹp u n khạc nhau 10% v cäng sút MBA cọ tè lãû: 3:1 [...]... I.SõmI = 1,125 x 180 = 202,5 kVA SII = II.SõmII = 1,01 x 240 = 243 kVA SIII = III.SõmIII = 0,92 x 320 = 294,5 kVA Ta thỏỳy MBA I coù un nhoớ nhỏỳt bở quaù taới nhióửu, trong khi õoù MBA III coù un lồùn bở huỷt taới Taới tọứng tọỳi õa õóứ khọng MBA naỡo bở quaù taới ổùng I = 1 Luùc õoù ta coù : S S I = = =1 180 240 320 S õmi 5,4 ì ( + + ) u nI 5,4 6 6,6 u ni S = 657,72 kVA Roợ raỡng laỡ phỏửn cọng... õọứi vồùi caùc sọỳ lióỷu sau : SõmI = 180kVA, SõmII = 240kVA, SõmIII = 320kVA; unI% = 5,4, unII% = 6,0, unIII% = 6,6 Haợy xaùc õởnh taới cuớa mọựi MBA khi taới chung cuớa caùc MBA bũng tọứng cọng suỏỳt cuớa chuùng vaỡ tờnh xem taới tọỳi õa cuớa caùc MBA õóứ khọng MBA naỡo bở quaù taới ? Giaới Tọứng cọng suỏỳt cuớa ba maùy : S = 180 + 240 + 320 = 740 kVA Hóỷ sọỳ taới cuớa caùc maùy : 740 S I = = = 1,125 . cu a chuùng vaỡ tờnh xem taới tọỳi a cu a caùc MBA õóứ khọng MBA naỡo b quaù taới ? Giaới Tọứng cọng suỏỳt cu a ba maùy : S = 180 + 240 + 320 = 740 kVA. nàng lỉåüng mba 1 U & r m 0 I & 1 I & ' I & 2 − x m ' 2 U & − 1 E & − Z ’ t Hçnh 4-1 Så âäư thay thãú m y biãún ạp Gi