Một máy biến áp một pha có số vòng dây cuộn sơ cấp là 400 vòng

1

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP- HƯỚNG DẪN GIẢI A- PHẦN LÍ THUYẾT

1) Nêu cấu tạo máy biến áp

2) Công thức hệ số tải MBA, Công thức hệ số MBA 3) Nguyên lí làm việc của MBA ?

4) Các thơng số định mức của máy biến áp

5) Sơ đồ thay thế MBA khơng tải. Giải thích thơng số trên sơ đồ 6) Sơ đồ thay thế máy biến áp có tải. Giải thích các thơng số trên sơ đồ 7) Sơ đồ thay thế máy biến áp ngắn mạch. Giải thích các thơng số trên sơ đồ 8) Giãn đồ phân bố năng lượng , các tổn hao trong MBA và hiệu suất của MBA 9) Cơng thức tính hiệu suất của MBA?

Cho biết cơng thức tính hệ số tải trong trường hợp hiệu suất cực đại; hiệu suất định mức.

10) Cho biết các loại tổn hao của MBA. Tổn hao chủ yếu của MBA ở chế độ không tải, chế độ ngắn mạch.

B- BÀI TẬP

Bài 1: Xác định số vòng dây sơ cấp và thứ cấp máy biến áp một pha 240/120V-50Hz; từ thông cực đại trong lõi thép _max =6 Wm b

Hướng dẫn giải:

1 1 max 1

E =4, 44fN  N =180 (vịng) N2 = 90 vịng

Bài 2: a) Tính dòng điện định mức của máy biến áp một pha 48kVA; 480/120V. b) Tính dịng điện định mức của máy biến áp ba pha 160kVA; 22/0,4kV. Hướng dẫn giải:

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

a)S U I U I I 100A;I 400A

b)S 3U I 3U I I 4, 2A; I 230,9A

= =  = =

= =  = =

Bài 3: Xét một máy biến áp lí tưởng . Cuộn sơ cấp có 400 vịng, cuộn thứ cấp có 800 vịng. Tiết diện lõi thép là 40cm2. Nếu cuộn sơ cấp được đấu vào nguồn 600V, 60Hz, hãy tính:

a) Từ cảm cực đại trong lõi thép b) Điện áp thứ cấp

Hướng dẫn giải: a) E1 =U1 =600V

3
1

1 1 max max

1E

E 4, 44fN 5,63.10 Wb

4, 44fN

−

2 max

max

B 1, 41T

S

= =

b) 1 1 ₂

2 2

U N

U 1200VU = N  =

Bài 4: Cho một máy biến áp 1 phalí tưởng 20kVA, 1200/120V

a) Tính các dòng định mức sơ cấp và thứ cấp của máy

b) Nếu máy phát 12kW cho một tải có hệ số cơng suất băng 0,8; tính các dịng sơ cấp và thứ cấp. Hướng dẫn giải:

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

a)S =U I =U I I =16,7A;I =167Ab)

2 2 2 2

1 2

12 1

P U I cos I 125AU I

I 12,5AU I

=   =

=  =

Bài 5: Cho một máy biến áp lí tưởng có N1 : N2 = 4:1. Điện áp thứ cấp là 120 00 V. Người ta đấu một

tải 10 300. Hãy tính:

a) Điện áp sơ cấp và dòng điện sơ cấp, thứ cấp. b) Tổng trở tải quy về sơ cấp

Hướng dẫn giải: K = 4

0

1 2

02

2

U kU 480 0U

I 12 30

k

= = 

= =  −

Bài 6: Một máy biến áp lí tưởng 50kVA, 400/2000V cung cấp 40kVA ở điện áp 2000V cho một tải có hệ số cơng suất = 0,8 trễ

a) Tính tổng trở tải.

b) Tính tổng trở quy về sơ cấp Hướng dẫn giải:

a)

222 2 2

t22t

2US U I

ZU

Z 100

S

= =

 = = 

3 cos =0,8 trễ   =36.90

Vậy Tổng trở tải Z_t =  =Z_t 100 36,9 ( ) 0  b) Z'_t =k Z2 _t = 4 36,9 ( )0 

Bài 7: Một máy biến áp lí tưởng cung cấp 10kVA cho một tải có tổng trở 2- 320_{. Tổng trở quy về}

sơ cấp là 32 -320 . Tính tỉ số biến áp; dịng điện sơ cấp và thứ cấp; điện áp sơ cấp và thứ cấp. Hướng dẫn giải:

' 2

t t

Z =k Z  =k 422 2 2 2 t

22

t

2 2 tS U I I Z

S

I 50 2A

Z

U I Z 100 2V

= =

 = =

= =

1 2

21

U kU 400 2VI

I 12,5 2Ak

= =

= =

Bài 8: Một máy biến áp có tỉ số biến áp bằng 10. Phía sơ cấp có điện áp 39,8kV; cơng suất biểu kiến 1000kVA và hệ số cơng suất bằng 0,8 trễ. Tính tổng trở tải đấu phía thứ cấp.

Hướng dẫn giải:

1 1 1 1

2 1

12

2t

20

S U I I 25,1AI kI 251A

U

U 3980V

kU

Z 15,86I

36,9

=  =

= == =

= = 

 =

0t t

Z =  =Z 15,86 36,9 ( ) 

Bài 9: Một máy biến áp một pha 20kVA; 7500/480V; R1 = 37,5; XL1 = 83,4; R2 = 0,154; XL2 =

0,342. Cuộn sơ cấp nối với nguồn U = 7500V. Thứ cấp nối với tải điện trở Rt = 15. Tính dòng điện

sơ cấp I1; thứ cấp I2 và điện áp U2 trên tải.

(Bài 9 tham khảo)

4 Bài 10: Máy biến áp 1 pha có R1 = 200,

R2 = 2, điện kháng XL1 = 1570, XL2 =

15,7; 12

10N

N = , sơ cấp máy biến áp nối với

máy phát sin có điện trở trong Rtr = 1600, sức điện động E = 120V, thứ cấp nối với tải có Rtải = 18.

a). Xác định công suất tải tiêu thụ. b). Xác định điện áp đặt lên tải. (Bài 10 tham khảo)

Đs: a) 2t 2 t

P =I R =1,0663W b) U₂ =I R_{2 t} =4,374W

Bài 11: Hai máy biến áp có số liệu sau: Máy 1: 400kVA; P0 = 930W; Pn = 4600W

Máy 2: 2000kVA; P0 = 1820W; Pn = 2700W

Tính hiệu suất của máy biến áp khi cost = 1; kt = 1.

Nêu nhận xét về hiệu suất của hai máy Hướng dẫn giải:

t dm t2

t dm t t n 0

1

2

k S cos

k S cos k P P0,9864

0,9977

 =

 + + =

 =

Nhận xét: Máy biến áp có cơng suất cao hơn thì hiệu suất cao hơn

Bài 12: Máy biến áp 3 pha có Sđm =450kVA, U1đm = 35KV, U2đm = 0,4KV, P0 =5020W, I0% = 5%,

Un% = 8%, Pn = 12KW. Tính dòng điện trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp khi hiệu suất cực đại. Hướng dẫn giải:

Khi hiệu suất cực đại 0

t

nP

k 0,647

P

= =

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

S = 3U I = 3U I I =7, 423A; I =649,52A1 t 1dm

2 t 2dm

I k I 4,8AI k I 420A

= =

= =

Bài 13: Máy biến áp 1 pha Sđm = 150KVA; U1đm = 2400V; U2đm = 240V; R1 = 0,2 ; X1 = 0,45 ;

R2 = 2 m; X2 = 4,5 m

5

b.Tính Pn; P0 biết rằng khi cos = 0,85; hệ số K = 1; hiệu suất  = 0,98

Hướng dẫn giải: a) k = 10

n n

R =0, 4 ; X =0,9

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

S =U I =U I I =62,5A;I =625Ab) P_n =I R_n2 _n =I_1dm2 R_n =1562,5W

t dm t2

t dm t t n 0

0

k S cos

k S cos k P PP 1040W

 =

 + + =

Bài 14: Máy biến áp 1 pha có Sđm =700kVA, U1đm = 35KV, U2đm = 0,4KV, P0 = 502W, Pn = 1200W.

a) Tính dòng điện định mức trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp.

b) Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại. Tính hiệu suất cực đại đó biết cos = 0,8. Hướng dẫn giải:

dm 1dm 1dm 2dm 2dm 1dm 2dm

S =U I =U I I =20A;I =1750AKhi hiệu suất cực đại

0
t

nP

k 0,647

P

= =

Khi đó:

t dm t2

t dm t t n 0k S cos

0,997k S cos k P P



 = =

 + +

Bài 15: Máy biến áp 1 pha có U1đm = 35KV, U2đm = 0,4KV, I2đm = 150A, P0 = 0,5KW, I0 % = 10%,

Pn = 1,2KW. Tính: cơng suất biểu kiến định mức, công suất biểu kiến không tải và công suất biểu kiến khi hiệu suất cực đại.

Hướng dẫn giải:

Công suất biểu kiến định mức: S_dm =U_{2dm 2dm}I =60kVAdm 1dm 1dm 1dm

S =U I I =1,714A10

10 1dm

I %

I .I 0,171A100

= =

Công suất biểu kiến không tải : S₁₀ =U_{1dm 10}I =5,895kVA Khi hiệu suất cực đại

0t

nP

k 0,645

P

6

Công suất biểu kiến khi hiệu suất cực đại: S₂ =k .S_{t dm} =38,7kVA

Bài 16: Một máy biến áp có tỉ số bằng 8; điện trở sơ cấp và thứ cấp bằng 0,9 và 0,05.; điện kháng sơ cấp và thứ cấp băng 5 và 0,14.

a) Trong thí nghiệm ngắn mạch, xác định điện áp phải đưa vào cuộn sơ cấp (cao áp) sao cho dòng ngắn mạch thứ cấp bằng dịng đầy tải = 180A.

b) Tính hệ số công suất của máy trong câu a (Bài 16 Tham khảo)

a) n

n

2n

' 2nn 2n

n n nR 4,1X 14I 180A

I

I I 22,5A

k

U I .Z 328V= 

= =

= = =

= =

b) n

nnR

cos 0, 281Z