Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh hoạt động trên nguyên lý cảm ứng điện từ biến đổi hệ thống điện xoay chiều từ điện áp này sang hệ thống xoay chiều có điện áp khác và giữ nguyên tần số. Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy còn được sử dụng cho một số yêu cầu khác nối với mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp cho là điện, nguồn máy hàn, Máy tự ngẫu… và rất nhiều ứng dụng khác.
Tùy theo công suất mà có 2 loại máy biến áp chủ yếu được sử dụng phổ biến: Máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha, bài viết này tập trung tìm hiểu kỹ về máy biến thế 3 pha và những thông tin liên quan, ưu điểm của nó các bạn nhé.
Máy biến áp 3 pha là gì ?
Máy biến áp (hay máy biến thế 3 pha) là thiết bị điện dùng để biến đổi hệ thống điện 3 pha được dùng rất nhiều trong công nghiệp và ngành điện lực. Công suất của máy có từ vài kVA đến vài trăm MVA tùy theo từng ứng dụng. Trong các hệ thống điện, máy biến áp là một trong các thành phần chủ yếu, có ý nghĩa quyết định tới tính kinh tế của chúng bởi cứ mỗi KW công suất nguồn điện cần phải có khoảng 5 – 6KVA công suất máy biến áp để biến đổi, tổn thất điện năng trong các máy biến áp chiếm tới gần 30% toàn bộ tổn thất điện năng trong các lưới điện.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Máy 3 pha thì có cấu tạo phức tạp hơn máy biến áp 1 pha, về cơ bản máy 3 pha coi như 3 máy biến 1 pha ghép chung mạch từ (lõi thép Silic). Máy biến áp 3 pha cấu tạo gồm 3 phần chính: Lõi thép (gông từ), cuộn dây và hệ thống làm mát.
Lõi thép (lõi từ) của máy
Về hình dạng, lõi từ của máy biến áp 3 pha có 2 kiểu : kiểu bọc và kiểu lõi (trụ). Lõi từ được ghép bởi các lá tôn có độ dày từ 0,23 mm đến 0,3 mm. Vật liệu làm lõi từ thường là thép silic có tổn hao sắt thấp từ 0,8 đến 0,9 W/kg. Các lõi thép đều được sơn phủ cách điện bề mặt để giảm tốn hao do dòng điện xoáy (Hiệu ứng dong Fuco). Cách ghép tôn giữa trụ và xà là ghép xen kẽ với mối ghép nối 45 độ sao cho từ thông chạy trong mạch luôn theo chiều cán.
Lõi thép gồm 2 phần: Trụ và gông
Trụ (T): là phần trên đó dây quấn bao quanh.
Gông (G): Nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín, trên đó không có dây cuốn.
Trụ và gông có thể ghép riêng, sau đó dùng xà ép và bulông vít chặt lại (a).
Trụ và gông cũng có thể ghép xen kẽ: Các lá thép làm trụ và làm gông được ghép đồng thời, xen kẽ nhau lần lượt theo trình tự a, b (b).
Tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình bậc thang gần tròn (c).
Tiết diện ngang của gông làm đơn giản hơn: Hình vuông, hình chữ thập hoặc hình chữ T (d).
Dây quấn máy biến áp 3 pha
Dây quấn có nhiệm vụ nhận năng lượng từ lưới và truyền năng lượng cho phụ tải. Dây quấn MBA thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi thép đều có cách điện.Máy biến áp 3 pha có dây quấn trên 3 trụ, khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao đặt bên ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện. Về kiểu quấn dây có 2 loại là dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm :+ Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp;+ Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập;+ Dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật.Dây quấn xem kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép
Với máy biến áp 3 pha thì dây quấn có 3 loại: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
- Dây quấn sơ cấp: hệ thống 3 dây quấn được nối sao hoặc tam giác theo một quy luật nhất định không thể nối tuỳ ý.
- Dây quấn thứ cấp: được nối theo phía sơ cấp để hình thành nên các tổ nối dây như tam giác – sao, sao – tam giác, ziczac – sao. Với máy công suất lớn dây quấn hạ áp được quấn theo kiểu phân chia
Khi cuốn, tất cả các vòng dây trong cuộn dây đều được cách điện bằng giấy cách điện. Hầu hết giấy cách điện DDP (Diamon dot paper) được sử dụng trong các máy biến thế sản xuất tại Việt Nam hiện nay có xuất xứ từ CHLB Đức. Giữa các cuộn dây, cuộn dây với lõi tôn cũng được cách điện với nhau bởi bìa cách điện (Pressboard).
Tổ đấu dây
– Cách nối dây cuốn xoay chiều ba pha được phân loại như sau: Nối tam giác (D,d); Nối hình sao (Y,y); Nối zíc zắc (Z,z); Nối hở (III, iii).
– Các tổ nối dây cuốn thường dùng:
* Yyn0 hoặc Yzn: Dùng cho các máy biến áp phân phối;
* YNyn0: Dùng cho các máy biến áp có điểm trung tính mang tải dài hạn với dòng định mức;
*YNd: Dùng cho máy biến áp nối với máy phát và máy biến áp chính trong nhà máy điện và trạm biến áp lớn.
Vỏ máy biến áp 3 pha
Phần vỏ máy để nâng đỡ máy kết hợp với hệ thống làm mát. Hiện nay trên hệ thống lưới điện hầu hết là sử dụng máy biến áp 3 pha có hệ thống làm mát bằng dầu cách điện thì phần vỏ thùng được hàn kín để chứa dầu làm mát. Trên thân được hàn những lá thép dày 1,2 đến 1,5 mm được gấp theo kiểu sóng tăng diện tích tản nhiệt cho máy. Nhờ sự đối lưu trong dầu và truyền nhiệt từ các bộ phận bên trong MBA sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh. Với những máy công suất lớn có thêm những hệ thống làm mát cưỡng bức như quạt gió, hệ thống bơm dầu đối lưu.
Phía trên thân có nắp thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như:+ Sứ ra (cách điện) của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.+ Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu+ Ống phòng nổ : làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để MBA không bị hỏng.+ Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.+ van giảm áp, Rơle hơi hoặc cả 2 dùng để bảo vệ máy.+ Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
Phân loại máy biến áp 3 pha
Hiện nay, trên thị trường xuất hiện rất nhiều loại máy biến áp 3 pha khác nhau nhưng có 3 loại chính là máy biến áp 3 pha ngâm dầu, máy biến áp 3 pha cách ly và máy biến áp hạ thế tự ngẫu 3 pha. Nhưng để phân theo
Chức năng của máy thì máy chia làm 2 loại:
– Máy biến áp truyền tải: Có mức điện áp đầu ra từ 35 kV trở lên. Máy biến thế truyền tải sử dụng chủ yếu để phục vụ truyền dẫn điện trên lưới điện Quốc gia.
– Máy biến áp phân phối: Có mức điện áp đầu ra nhỏ hơn 35 kV. Máy biến thế phân phối chủ yếu sử dụng cho việc hạ tải, ứng dụng cho khu dân cư, khu công nghiệp, văn phòng, các cơ sở sản xuất công nghiệp hoặc nơi công cộng, cơ quan Nhà nước…
Phân theo kiểu làm mát
– Máy biến thế kín: Là cụm từ chỉ máy biến thế làm mát bằng dầu, tản nhiệt dựa vào chủ yếu cánh tản nhiệt và không có thùng dầu phụ lắp đặt trên nắp máy.
– Máy biến thế hở: Là cụm từ chỉ máy biến thế có thùng dầu phụ hỗ trợ việc tuần hoàn và đối lưu dầu làm mát trong thùng máy biến thế.
– Máy biến thế khô: Làm mát bằng không khí tự nhiên hoặc làm mát cưỡng bức.
– Máy biến thế làm mát bằng khí SF6: Đây là công nghệ làm mát tiên tiến nhất hiện nay. Máy biến thế loại này còn có tên khác là máy biến thế GIS.
– Máy biến thế làm mát bằng khí SF6: Đây là công nghệ làm mát tiên tiến nhất hiện nay. Máy biến thế loại này còn có tên khác là máy biến thế GIS.
Công suất máy biến áp 3 pha
Công thức công suất phụ tải máy biến thế: P = cosФ.M
Trong đó:
– P: Công suất phụ tải của thiết bị (kW);
– cosФ: Hệ số công suất của nguồn điện
– M: Công suất của máy biến áp (kVA)
Ví dụ về việc việc lựa chọn công suất máy biến thế:
Một nhà xưởng có tổng công suất các thiết bị là 200 kW. Coi hệ số công suất (cosФ) là 0,8. Như vậy theo công thức trên ta có: M = P/cosФ = 200/0.8 = 250 kVA.
Kết luận: Công suất máy biến thế cần lắp đặt là 250 kVA.
Những ưu điểm của máy biến áp 3 pha
Máy biến áp 3 pha so với máy 1 pha có trọng lượng nhỏ hơn nên rẻ hơn, mặt khác hiệu suất lại cao hơn. Máy có thể vận hành với công suất lớn đảm bảo được những nơi có lượng tiêu thụ điện năng lớn.
Những lưu ý khi chọn mức công suất của máy biến thế
– Các loại máy có công suất quá 1000 kVA không nên được sử dụng cho các trạm hạ áp có điện áp thứ cấp là 220/380 V và máy có công suất quá 1800 kVA thì không nên sử dụng ở các trạm có điện áp thứ cấp là 660 V;
– Cần phải tính đến phụ tải sử dụng trong một ngày, một tháng hoặc trong một năm cũng như khả năng phát triển trong tương lai;
– Khi tính toán công suất máy biến thế dự định mua/lắp đặt, nên tính quá tải của thiết bị bằng cách nhân tổng công suất phụ tải với hệ số từ 1,2 hoặc 1,4 (tương ứng với 80% và 60% công suất định mức của máy biến thế). Ví dụ, nếu tổng phụ tải thực tế là 200 kVA, sau khi nhân với hệ số 1,4 sẽ cho ra tổng phụ tải đã bao gồm dự phòng quá tải là 280 kVA. Như vậy thay vì lắp đặt máy biến thế 250 kVA, chủ đầu tư cần lắp đặt loại 350 kVA;
– Trường hợp phải cung cấp điện liên tục cho các phụ tải thì nên sử dụng từ 2 máy trở lên hoạt động luân phiên để đảm bảo tránh tình trạng quá tải nếu chỉ sử dụng một máy liên tục trong thời gian dài.
Nội dung trên đây mô tả cách thức phân loại, cấu tạo và cách lựa chọn công suất máy biến thế 3 pha. Ngoài những thông tin đã chia sẻ, thì việc lựa chọn lắp đặt và vận hành cũng cần đòi hỏi nhiều những kiến thức chuyên môn. Chúng tôi công ty cổ phần sản xuất máy biến áp và thiết bị điện Đông Anh với nhiều năm kinh nghiệm trong sản xuất cũng như phân phối lắp đặt. Với đội ngũ nhân viên trẻ trung đầy nhiệt huyết với sứ mệnh mang nguồn năng lượng tới những nơi xa nhất, nếu bạn cần giải đáp thắc mắc gì hãy liên hệ với chúng tôi.
Download tài liệu chuyên sâu tại đây