Sử dụng và bảo trì máy biến áp: Từ nguyên lý cơ bản đến xác định cực tính

Tài liệu đào tạo kỹ thuật cho nhân viên điện tử hàng hải (ETO)

Biến áp là một thiết bị điện tĩnh, thuộc loại động cơ có tốc độ quay bằng không. Khi hoạt động trong hệ thống, biến áp điện có thể truyền năng lượng điện từ phía sơ cấp sang phía thứ cấp thông qua quá trình chuyển đổi năng lượng điện từ, đồng thời tăng hoặc giảm điện áp theo nhu cầu truyền tải và phân phối điện. Do đó, nó đóng vai trò rất quan trọng trong toàn bộ quá trình sản xuất, truyền tải và phân phối năng lượng điện. Trong toàn bộ hệ thống điện, công suất của biến áp thường gấp hơn 3 lần công suất của máy phát điện.

II. Nội dung trên nhãn hiệu của máy biến áp

(1) Phân tích mẫu biến áp

Mẫu mã của máy biến áp được chia thành hai phần. Phần đầu tiên bao gồm các chữ cái trong bảng chữ cái tiếng Trung Quốc, đại diện cho loại máy biến áp, đặc điểm cấu trúc và mục đích sử dụng. Phần thứ hai bao gồm các chữ số, biểu thị công suất của sản phẩm (kV·A) và cấp điện áp cuộn dây cao áp (kV).

Giải thích chi tiết ý nghĩa của các chữ cái trong bảng chữ cái Pinyin tiếng Trung:

Phần 1 (Số lượng)	D——Đơn pha;S——Ba pha.
Phần 2 (Làm mát)	J——Dầu ngâm tự làm lạnh;F——Dầu ngâm, làm mát bằng không khí;FP——Buộc tuần hoàn dầu làm mát bằng không khí;SP——Buộc tuần hoàn dầu làm mát bằng nước.
Phần 3 (Điện áp)	S——Ba cấp điện áp, không có S biểu thị hai cấp điện áp.
Ý nghĩa của các ký hiệu khác	L——Cuộn dây nhôm hoặc chống sét; 0——Tự động (khi ở vị trí đầu tiên, nó biểu thị tự động giảm áp; khi ở vị trí cuối cùng, nó biểu thị tự động tăng áp); Z——Điều chỉnh áp suất khi có tải; TH——Vùng nhiệt đới ẩm (mã loại bảo vệ); TA——Khô nhiệt đới (mã loại bảo vệ).

(2) Công suất định mức (S)_N)

Công suất định mức là giá trị công suất biểu kiến được nhà sản xuất quy định cho đầu ra của biến áp trong điều kiện làm việc định mức (tức là điều kiện làm việc ở điện áp định mức, tần số định mức và điều kiện sử dụng định mức), được biểu thị bằng S._NThể hiện. Công suất định mức thường chỉ công suất của cuộn dây cao áp; khi công suất của máy biến áp thay đổi do phương pháp làm mát, công suất định mức chỉ công suất tối đa của nó.

(3) Dòng điện định mức (I)₁、I₂)

Dòng điện định mức sơ cấp và thứ cấp của biến áp là dòng điện cho phép đi qua cuộn dây sơ cấp và thứ cấp trong thời gian dài mà không làm quá nhiệt các bộ phận của biến áp ở điện áp định mức và nhiệt độ môi trường định mức, đơn vị là A.

(4) Điện áp định mức (U)_N)

Điện áp định mức của biến áp là điện áp định mức của các cuộn dây, chỉ điện áp được áp dụng định mức hoặc điện áp sinh ra khi không tải. Điện áp định mức sơ cấp U_1nĐây là giá trị điện áp định mức tại đầu cuối cuộn sơ cấp của biến áp; điện áp định mức thứ cấp U._2nĐây là điện áp của cuộn thứ cấp (đơn vị là V hoặc kV) khi điện áp kết nối với cuộn sơ cấp là giá trị định mức và biến áp hoạt động ở chế độ không tải. Điện áp định mức của biến áp ba pha đều là điện áp dây.

Chuyên gia giải thích:Thông thường, các đầu nối thích hợp được lấy ra từ cuộn dây cao áp. Cuộn dây cao áp hoặc cuộn dây điều áp riêng biệt thường được đặt ở lớp ngoài cùng, giúp việc lấy ra các đầu nối trở nên thuận tiện. Dòng điện phía cao áp nhỏ, diện tích mặt cắt của dây dẫn đầu nối và phần dẫn điện của công tắc đầu nối cũng nhỏ, do đó việc chế tạo các tiếp điểm của công tắc đầu nối trở nên dễ dàng hơn.

(5) Phân tích nhóm kết nối

Cách kết nối các cuộn dây của biến áp thể hiện phương thức kết nối các cuộn dây pha và mối quan hệ pha giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp. Dãy ký hiệu từ trái sang phải lần lượt biểu thị phương thức kết nối của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, số chỉ số nhóm kết nối của hai cuộn dây. Các biến áp cao áp thông thường cơ bản là... Yn, Y, d11 Kết nối dây.

“Yn” Đại diện cho kết nối một bên là hình sao với dây trung tính;Y Biểu thị hình sao,n Biểu thị dây trung tính.

“d” Điều này có nghĩa là phía thứ cấp được kết nối theo hình tam giác.

“11” Biểu thị điện áp dây thứ cấp của máy biến áp U_ab Điện áp pha một lần trễ U_AB 330° (hoặc vượt trước 30°).

1. Định nghĩa đầu cùng tên và đầu khác tên của máy biến áp

Như hình 15-1 cho thấy, chấm đen nhỏ được đánh dấu trên cuộn dây biến áp biểu thị đầu cùng tên. Đầu cùng tên là cơ sở để phân biệt pha dòng điện hoặc điện động giữa các cuộn dây biến áp. Khi hai cuộn dây biến áp được dẫn dòng điện và hướng từ thông tạo ra giống nhau, đầu vào dòng điện của hai cuộn dây được gọi là đầu cùng tên (còn gọi là đầu cùng cực), ngược lại là đầu khác tên.

Hình 15-1 Sơ đồ mạch điện có biến áp

Trong hai cuộn dây như hình 15-2, dòng điện của cuộn dây bên trái chảy vào từ đầu 1, dòng điện của cuộn dây bên phải chảy vào từ đầu 3. Hướng từ thông do hai cuộn dây tạo ra là giống nhau (hỗ trợ lẫn nhau), do đó đầu 1 và đầu 3 là cùng cực, đầu 2 và đầu 4 là cùng cực, đầu 1 và đầu 4 là khác cực, đầu 2 và đầu 3 là khác cực.

Hình 15-2 Sơ đồ mạch cuộn dây biến áp

Ngoài ra, như hình 15-3 cho thấy, nếu dưới cùng một lõi sắt, hướng quấn của cuộn dây là giống nhau, thì đầu tương ứng là đầu cùng tên.

Hình 15-3 Xác định đầu cùng tên của cuộn dây quấn trên cùng một lõi sắt

2. Phương pháp xác định đầu cùng tên của máy biến áp

Có nhiều phương pháp để xác định cực cùng tên của biến áp, trong đó hai phương pháp thường được sử dụng là phương pháp điện áp xoay chiều và phương pháp điện áp một chiều (được chia thành phương pháp pin khô và phương pháp đèn LED).

(1) Phương pháp điện áp xoay chiều

Trong phương pháp điện áp xoay chiều, trước tiên kết nối cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của biến áp một pha (như hình 15-4), sau đó áp dụng điện áp xoay chiều thích hợp vào cuộn dây sơ cấp. Sử dụng đồng hồ đo điện áp để đo điện áp U của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.₁、U₂, và điện áp U giữa hai đầu 3 và 4.₃。Nếu U₃ Bằng U₁ Với U₂ Tổng của hai đầu dây 2 và 3 là cùng tên. Nếu U₃ Bằng U₁ Với U₂ Nếu không có sự khác biệt, thì đầu 1 và đầu 3 là các đầu cùng tên.

Hình 15-4 Phương pháp điện áp xoay chiều để đo đầu cùng tên của máy biến áp

(2) Phương pháp dòng điện một chiều (phương pháp pin khô và phương pháp đèn LED)

● Phương pháp dòng điện một chiều (phương pháp pin khô):

Như hình 15-5 cho thấy, kết nối một pin khô và một đồng hồ vạn năng thành mạch điện. Điều chỉnh đồng hồ vạn năng về mức điện áp DC thấp (ví dụ dưới 5V) hoặc mức dòng điện DC thấp (ví dụ 5mA). Khi bật công tắc, nếu kim đồng hồ chuyển hướng về phía trước, thì cực dương của đồng hồ vạn năng và cực dương của pin được kết nối với cùng một đầu; nếu kim đồng hồ chuyển hướng ngược lại, thì cực dương của đồng hồ vạn năng và cực âm của pin được kết nối với cùng một đầu.Lưu ý rằng khi ngắt công tắc, kim đồng hồ sẽ chuyển sang hướng khác, do đó không được để công tắc ở trạng thái bật trong thời gian dài.

Hình 15-5 Phương pháp DC (phương pháp pin khô) để đo đầu cùng tên của máy biến áp

● Phương pháp dòng điện một chiều (phương pháp đèn LED):

Như hình 15-6 cho thấy. Để tăng cường điện thế cảm ứng, giúp ống neon phát sáng, chúng ta có thể nối pin vào cuộn dây có số vòng ít hơn, đồng thời nối bút thử điện vào cuộn dây có số vòng nhiều hơn. Khi nhấn nút và đột ngột thả ra, điều này sẽ tạo ra một điện thế cảm ứng rất cao trong cuộn dây có số vòng nhiều hơn, từ đó kích thích ống neon phát sáng. Hãy quan sát kỹ đầu nào phát sáng, vì đầu phát sáng thực tế là cực âm của điện thế cảm ứng. Ngoài ra, đầu nối với cực dương của pin và đầu nối với đầu phát sáng của ống neon là đầu cùng tên.

Hình 15-6 Phương pháp dòng điện một chiều (phương pháp đèn LED) để đo đầu cùng tên của máy biến áp

III. Sử dụng biến áp điện áp và biến áp dòng điện

(1) Amper kế xoay chiều và biến áp điện áp (PT)

(1) Đồng hồ đo điện áp được nối song song với hai đầu của điện áp được đo.
(2) Chọn dải đo của đồng hồ đo điện áp dựa trên giá trị điện áp được đo, và đảm bảo dải đo này lớn hơn một chút so với điện áp của đối tượng được đo.
(3) Khi đo điện áp cao bằng đồng hồ đo điện áp, phải sử dụng biến áp điện áp:
- ① Phía sơ cấp kết nối với điện áp cần đo, phía thứ cấp kết nối với đồng hồ đo điện áp (điện áp tiêu chuẩn là 100 V);
- ② Lõi sắt phải được nối đất;
- ③ Phía thứ cấp của biến áp điện áp không được phép bị ngắn mạch.

(2) Ampe kế xoay chiều và biến dòng điện (CT)

(1) Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều được nối tiếp với mạch điện được đo.
(2) Chọn dải đo của ampe kế dựa trên kích thước đo được, và đảm bảo dải đo của nó lớn hơn một chút so với đối tượng được đo.
(3) Khi đo dòng điện lớn bằng ampe kế, cần chọn biến dòng điện phù hợp:
- ① Phụ mạch kết nối với ampe kế, thông thường ampe kế có dòng điện 5A;
- ② Khi thay thế ampe kế, phải ngắn mạch phía phụ để tránh điện áp cảm ứng làm hỏng biến áp.
- ③ Phụ biên và lõi sắt nối đất, chống rò rỉ điện gây nguy hiểm cho an toàn;
- ④ Phía thứ cấp của biến dòng điện không được phép mở mạch.