chương 1, giữa lưới điện và động cơ điên thường có bộ biến dổi (hình 1. Tắc dụng và quan hẹ cù a cúc BBĐ. 8 Cái' bộ biến đổi (BBĐ) dùng dể biến dổi l ác dại lượng diện của nguồn điện ở dần váo thành các đại /ượng điện ở dầu ra sao cho phù hợp với yêu cầu cấp điện của dộng cơ điện. BBĐ là khâu quan trọng trong một hệ TĐĐ vì nó quyết định khả năng và chất lượng điều chỉnh các chế độ làm việc cuả động cơ điện (cũng là của máy sản xuất).
Các BBĐ dùng để biến đổi loại nguồn (nguồn áp, nguồn dòng), loại dòng điện (xoay chiều, một chiều), tần số, sô' pha, mức (điện áp, dòng điên) v. Hình 2,1 là sơ đổ nói lỂn vai trò, tác dụng cũng như vị trí, quan hê của các BBĐ. Do giới hạn về nội dung chương trình, chương này chỉ để cập tới một số BBĐ phổ biến, thường dùng trong thực tế. Bộ biến đổi mức điện áp (hay dòng điện) xoay chiều BBĐ mức diện úp xoay chiều ỉà các máy biến áp.
Máy biến áp (MBA) ìá thiết bị dùng dể biến đổi điện áp xoay chiều từ giá trị này thành giá trị khúc ỏ cùng một tần sổ. MBA một pha Sơ đồ cấu tạo đơn giản nhất của MBA như trên hình 2. Khi cuộn sơ câ'p (W[) được đặt vào một điên áp xoay chiều ~U| thì có dòng sơ cấp ij và một từ thông xoay chiều <D được tạo ra móc vòng qua cả 2 cuộn (W], w2). Trong 2 cuộn sẽ xuất hiện các sức điện động (s.) ngược pha với điện áp U] và tỉ lệ với sô' vòng dây của mồi cuộn.
Nguyên lí cấu lạo MBA một pha Khi hở mạch thứ câ'p (MBA không tải) thì dòng 12 = 0. Trong cuộn sơ cấp có dòng i] rất nhỏ tạo ra từ thông móc vòng trong lõi sát và nãng lượng của dòng này chỉ dùng để bù lại tổn hao sắt (tổn hao do từ trễ và do dòng điên xoáy). Lúc MBA không tải có thể coi U| « E| vì sụt áp trong cuộn sơ cấp không đáng kể. 9 ui Ej wi liA (2.2} kiìA - lì sô' (hay hệ số) biên áp cùa MBA MBA là tang áp (Ui > u I) khi kBẠ < I MBA là giám áp (Ui < u I) khi k|jA > 1 Khi MBA có tai (ii * 0), nãng lượng diện truyền tái từ sq.câ'p sang thứ cap qua hiện tượng cám ứng diện từ với hiệu suất cao và có the còi còng suâ'1 sư cấp xấp xi công suất thứ cấp.
u11Ị cosọI % UiliCOSỢi Khi lai dẩy và coi cosọI =: costpỊ thì có =k= =k (2.3) u2 1| w2 lỉA Từdó: >1WI = I2W2 (2.4) Tích sí> F = ỈW ỊiỤỉ lừ sức lừ í/ộng (s.) huy sờ' ưiìipe - vòitỵ. Các dòng diện lj và 11 dtrợc coi là ngược pha nhau. MBA có cấu lạo như hình 2.2 là MBA kiểu 2 trụ hay kiếu lõi thép trong. MBA một pha còng suất nhỏ thường có call lạo kiếu bọc như hình 2.
Các cuộn W| và Wi được qưâìi xung quanh lõi giữa và có thế bó trí theo kiẻu dĩa Hiith 2. MBA mội pha kicu học (hình 2.3a) hay kiểu ô'ng a) kiêu ilỉa ; bi kníu Olig (hình 2. Đế tạo nhiều mức diện áp ra, cuộn thứ cấp có thẻ có nhiều dầu ra (hình 2.4a) hoặc có nhiều cuộn thứ cấp (hình 2. dô MBA cõ Tihièu Tillie diện áp ra a) THỌT cuộn thử càp ; b) nhiêu cuộn Iliứcãp 10 Trên nhiều máy, có thể gặp MBA mà điện áp sơ cấp và thứ cấp bằng nhau (hình 2.
MBA này không nhằm thay đổi điện áp mà nhằm mục đích cách ii phần mạch thứ cấp với mạch sơ cấp nối với lưới. Đây là những MBA an toàn. MBA an loàn 2. MBA ba pha Để biến đổi các điên áp ba pha, có thể sử dụng ba MBA một pha (hình 2.6) hoặc một MBA ba pha.
Biến dổí điện áp ba pha nhờ 3 MBA một pha. MBA ba pha có cấu tạo như hình 2. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp của cùng một pha dược quấn trên cùng một trụ. Có 2 kiểu quấn: Hình 2.
Nguyên lí cấu tạo MBA ba pha a) MBA 3 pha kiểu đĩa ; b) MBA 3 pha kiểu ống. - Kiểu đĩa : các cuộn dây cao áp C.A (cuộn có điện áp thấp) có dạng đĩa đặt xen kẽ nhau (hình 2. - Kiểu ống : cuộn H.A quấn sát trụ, cuộn C.A quấn ôm bên ngoài cuộn H. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp MBA ba pha có thể nối /k hoặc A.
Do vậy, có các cách nối: Ẳ /Ấ, A/A, A / A, A /Á 2. MBA tự ngẫu MBA tự ngẫu (MBATN) chỉ có 1 cuộn dây (hình 2.8), mạch sơ cấp và thứ cấp không tách biệt nhau như các MBA đã xét ở trên. Một phần cuộn dây (PQ) là cuộn thứ cấp, phần khác (AQ) là cuộn sơ cấp. Điện áp mồi phần phụ thuộc vào số vòng 11 dây của phần đó, Vì 2 dòng lị và I2 ngược pha nhau nên phẩn PQ chỉ có dòng (I2 - Ỉ!) chạy qua.
Sơ đố nguyên lí MBATN Ta minh họa sự làm việc của MBATN qua ví dụ cụ thể ở hình 2. Có thể thấy ngay I2 = 80V : 4f2 = 20A, Công suất phụ tải: P2 = 80V X 20A = 1600 w. Công suất này được truyền tải từ phía sơ cấp nén dòng sơ cấp là : I] =^-= 1600W : 100V = 16A. Phần AP có điện áp (100 V - 80V = 20V) nên có công suất 20V X 16A = 320W.
Công suất này tạo từ thông trong MBATN và cảm ứng điện áp 80V với dòng 20A - 16A = 4A ở phần PQ.A k=20A p 'Ui=100V I2I1-4A _U2-8ũv Phụ tải 4íi Iĩ=20A .9, MBATN cấp điện cho phụ tài Suy ra : công suất chuyển ra phụ tải của phần thứ cấp PQ là 320W ưong tổng công suất phụ tải 1600W. Phần còn lại 1600W - 320W = 1280W được lấy từ nguồn thẳng qua AP tới tài. Đối với MBA có 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp tách biệt thì toàn bộ công suất đầu vào được truyền tới phụ tải ở đầu ra qua cảm ứng điện từ. Ở MBATN, công suất do cảm ứng điện từ ưuyền tới phụ tải chỉ là một phần.
Do vậy, kích thước MBATN nhỏ hơn so với MBA 2 cuộn dây có cùng công suất. 12 Công suất truyển tải thẳng từ nguồn tới phụ tải sẽ tăng lên khi kBA —> 1. Khi kBA = 1 (hình 2.10) thì I] = I2 và có thể nói toàn bộ công suất trên phụ tài được lấy thẳng từ nguổn điện. Cuộn dây MBATN là không tải.11 trình bày một sơ đồ b-Ii=0 nối dầy MBATN lõi sắt hình Hình 2.
MBATN cổ kBA = 1. xuyến có thổ thay đổi điện áp ra u2 nhờ cần xoay con trượt để đổi số vòng dây w2. Điện áp ra có thể thay đổi liên tục từ (0 + 120)% điện áp vào: Ưra=Ưvào (2.5) trong đó: Wỵ - tổng sớ vòng dây quấn trên xuyến từ. Sơ đồ nối dây MBATN hình xuyến có điên áp ra thay dổi được.
Nếu liên kết 3 MBATN một pha lại theo sơ đồ hình 2.12 thì ta có một MBATN ba pha. Sơ đồ nối dây MBATN ba pha Hình 2. Kí hiệu MBA một pha (a) và ba pha (b) Kí hiệu MBA trên sơ đổ điện ở hình 2. Bộ biến đổi loại dòng điện : xoay chiều thành một chiều (XC-MC) Các BBĐ xoay chiều thành một chiều còn gọi là các bộ chỉnh lưu (CL) và có kí hiệu như hình 2.
Có rất nhiều sơ đồ CL và có thể phân loại Hình 2. Kí hiệu tổng quát như sau: một bộ CL - Theo sô' pha, có : CL một pha, CL ba pha - Theo sơ đồ nối, có : CL nửa chu kì, CL hai nửa chu kì hay cả chu kì, CL hình tia, CL cổu. - Theo sự điều khiển, có : CL không điều khiển, CL có điều khiển. Hiện nay, CL không điều khiển thường dùng điôt, CL có điều khiển thường dùng thyristo.
Chỉnh lưu không điều khiển Mắc một diôt giữa nguồn xoay chiều và phụ - A_.15) thì điôt chỉ cho dòng điện chạy 0-------------- qua tải ở nửa chu kì mà nguổn phần áp thuận I ị 1=0 cho điôt, còn điỏt không dẫn dòng (khóa) ở nủa PT chu kì tiếp theo vì phân áp ngược (xem mục 2 & Phụ lục 1). Tải dược cấp diên Khi được phân áp thuận, điôt thông, dẫn qua điôt. dòng ngay và trị sô' dòng điên phụ thuộc vào điện áp nguồn và tổng trở phụ tải. Do vậy điôt là một van không điều khiển và chỉnh lưu dùng điôt gọi là chỉnh lưu không điều khiển.
Quan hệ giữa điện áp (thuận, ngược) và dòng điện (thuận, ngược) qua điôt gọi là đặc tính von-ampe của điôt, có dạng như hình 2. ỉthưặn Dòng thuận tâng nharih tùy theo Uth và tổng trở \^phij tái __ Ung.max 0 Ưnaưọc I /------------ Uthuàn \f ( Dòng ngược 1 tăng vọt dô \ điôt bị đánh Inguọc Hình 2. Đặc tính von-ampc cúa điòt. Sự chuyển trạng thái thông khoá của điôt không thể xảy ra tức thời mà cần một thời gian nhất định (cỡ vài chục ps tuỳ theo từng loại điôt) nên nếu tần số điện áp xoay chiểu quá lớn thì diôt bình thường có thể không kịp chuyển trạng thái và điôt khỏng làm việc được.
Trường hợp này b) phải dùng điôt tần số cao (cao tần). Kí hiệu bộ CL không Các bộ CL không điểu khiển dùng điỡt được kí diỂu khiển một pha (a) và ba pha (b) dùng diôt. hiệu trên sơ đồ điện như hình 2. Để đáp ứng điện áp một chiều mà phụ tải cần, điện áp xoay chiểu đầu vào của bộ CL diôt thường được cấp qua biến áp như hình 2.
Nguổn xoay chiều cấp cho bộ CL qua MBA một pha (a) và ba pha (b) Các sơ dồ CL dùng điôt (bên trong khối chữ nhật có kí hiệu điôt) rất đa dạng, có thể là CL nửa chu kì, cả chu kì với sơ đồ hình tia, hình cầu. và được tóm tắt từ trong các giáo trình về diện từ công suất như bảng 2.1 CL một pha 2 ttíra chu kỳ CL một pha 2 nứa chu kỳ CL ba pha nứa chu kỳ CL ba pha 2 nứa chu kỳ Sơ dồ CL một pha nửa chu kỳ (sơ dồ hình lia) (sơ đồ cắu) (sơ đổ hình tia) (sơ dổ cầu Larionov) Số pha l l 1 3 3 —.0JWI , 1 tíu 1 lM Ịl ự, 0_fYYX i /YYV|_ 1 Sơ dồ u. ụ, 1 ' 1 I tfưYV\ rwj_ 1 ĩ 1 '___ J 1_____ L ht—ữ —'_ i1 1; IJ £ầ Ịị Ur uu Un _LI __ __ _u ___ __ ut (4 ur Dạng diện áp 1 chiẻu sau CL /\ /\ Â1.