Điện áp ngắn mạch của máy biến áp là gì năm 2024

Chúng ta đều biết rằng máy biến điện áp không thể ngắn mạch và máy biến dòng điện không thể làm việc trong một mạch hở. Một khi máy biến điện áp bị ngắn mạch hoặc máy biến dòng điện bị hở mạch sẽ làm hỏng máy biến áp hoặc gây nguy hiểm.

Về nguyên lý, chúng ta đều biết rằng cả máy biến điện áp và máy biến dòng đều là máy biến áp, nhưng các thông số cần quan tâm là khác nhau. Vậy tại sao cùng một máy biến áp không thể chạy ngắn mạch và chạy hở mạch?

Sơ đồ máy biến áp

Trong hoạt động bình thường, cuộn thứ cấp của máy biến điện áp tương đương với mạch hở, trở kháng ZL rất lớn. Nếu ngắn mạch mạch thứ cấp, trở kháng ZL sẽ nhanh chóng giảm xuống gần như bằng không. Lúc này, mạch thứ cấp sẽ sinh ra dòng điện ngắn mạch lớn, sẽ làm hư hỏng thiết bị thứ cấp, thậm chí gây nguy hiểm đến an toàn cá nhân. Máy biến điện áp có thể được trang bị cầu chì ở phía thứ cấp để bảo vệ chính nó khỏi bị hỏng do ngắn mạch ở phía thứ cấp. Khi có thể, cầu chì cũng nên được lắp ở phía sơ cấp để bảo vệ lưới điện cao áp khỏi gây nguy hiểm cho sự an toàn của hệ thống sơ cấp do cuộn dây cao áp của máy biến áp hoặc sự cố dây dẫn.

Khi máy biến dòng làm việc bình thường, trở kháng ZL rất nhỏ, tương đương với khi cuộn thứ cấp làm việc ở trạng thái ngắn mạch. Lực từ động do dòng điện thứ cấp tạo ra sẽ khử từ thế từ do dòng điện sơ cấp tạo ra. Dòng điện kích từ rất nhỏ, từ thông tổng hợp trong lõi sắt rất nhỏ và suất điện động cảm ứng của cuộn thứ cấp không vượt quá hàng chục vôn. Nếu để hở phía thứ cấp thì dòng điện thứ cấp bằng 0 và tác dụng khử từ biến mất, nhưng ε1 của cuộn sơ cấp không đổi và dòng điện sơ cấp của nó hoàn toàn trở thành dòng điện kích từ, gây ra từ thông Φ trong lõi sắt tăng mạnh, và lõi sắt ở trạng thái bão hòa cao. Ngoài ra, số vòng dây của cuộn thứ cấp lớn, và điện áp rất cao (thậm chí hàng nghìn vôn) sẽ được tạo ra ở cả hai đầu của cuộn thứ cấp, điều này có thể không chỉ làm hỏng cách điện của cuộn thứ cấp mà còn gây nguy hiểm nghiêm trọng đến an toàn cá nhân. Do đó, tuyệt đối không được để hở mạch phía thứ cấp của máy biến dòng.

Máy biến điện áp và máy biến dòng về nguyên tắc đều là máy biến áp. Máy biến điện áp chú ý đến sự thay đổi của điện áp, và máy biến dòng điện chú ý đến sự thay đổi của dòng điện. Vậy tại sao cùng là máy biến áp, máy biến dòng không thể hoạt động ở trạng thái hở mạch, còn máy biến điện áp không thể hoạt động trong trường hợp ngắn mạch?

Trong hoạt động bình thường, ε1 và ε2 không thay đổi. Phía sơ cấp của máy biến điện áp được mắc song song trong mạch vòng, điện áp tương đối cao, dòng điện rất nhỏ, và dòng điện ở phía thứ cấp cũng rất nhỏ và gần như bằng không trong quá trình hoạt động bình thường, tạo thành một sự cân bằng tương đối với mạch hở trở kháng vô hạn ở mạch thứ cấp. Khi tổng trở phía thứ cấp giảm nhanh dẫn đến ngắn mạch, do ε2 không đổi nên tất yếu dòng điện thứ cấp sẽ tăng nhanh và làm cháy cuộn thứ cấp.

Nguyên tắc tương tự, trong hoạt động bình thường, ε1 và ε2 không thay đổi. Phía sơ cấp của máy biến dòng được mắc nối tiếp trong mạch vòng. Dòng điện tương đối cao và điện áp rất nhỏ. Trong quá trình hoạt động bình thường, điện áp ở phía thứ cấp cũng rất nhỏ và gần như bằng không, tạo thành sự cân bằng với trở kháng ngắn mạch vô hạn ở vòng thứ cấp. Khi tổng trở mạch thứ cấp tăng nhanh thành mạch hở thì dòng điện thứ cấp nhanh chóng giảm về không, toàn bộ dòng điện sơ cấp chuyển thành dòng điện kích từ làm cho từ thông tăng nhanh đến bão hòa và đốt cháy máy biến áp.

Trở kháng ngắn mạch của máy biến áp còn được gọi là điện áp trở kháng. Trong ngành máy biến áp, người ta định nghĩa như sau: khi ngắn mạch cuộn thứ cấp của máy biến áp (ở trạng thái ổn định) thì điện áp do cuộn sơ cấp đặt vào dòng điện định mức gọi là điện áp trở kháng Uz. Ngắn mạch phía thứ cấp của máy biến áp và tăng dần điện áp lên phía sơ cấp. Khi điện trở cuộn thứ cấp vượt qua dòng điện định mức, tỷ lệ phần trăm của tỷ số điện áp Uz đặt bởi điện trở cuộn sơ cấp với điện áp danh định Un thường được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của điện áp danh định, nghĩa là Uz= (Uz/U1n) * 100 phần trăm

Khi máy biến áp hoạt động ở mức đầy tải, trở kháng ngắn mạch có tác động nhất định đến điện áp đầu ra ở phía thứ cấp. Trở kháng ngắn mạch nhỏ, điện áp rơi nhỏ, trở kháng ngắn mạch lớn và điện áp rơi lớn. Khi tải máy biến áp bị ngắn mạch, trở kháng ngắn mạch nhỏ, dòng điện ngắn mạch lớn và lực điện do máy biến áp sinh ra lớn. Trở kháng ngắn mạch lớn, dòng điện ngắn mạch nhỏ và lực điện do máy biến áp sinh ra nhỏ.

(1) Điện áp trở kháng của máy biến áp càng lớn thì dòng điện ngắn mạch chạy qua máy biến áp trong quá trình ngắn mạch phía thứ cấp của máy biến áp càng nhỏ và tác động lên máy biến áp càng nhỏ. Do đó, chủ sở hữu hiện tại có giá trị trở kháng ngắn mạch tối thiểu trong quy trình sản xuất máy biến áp, nhưng việc tăng điện áp trở kháng máy biến áp có yêu cầu cao hơn đối với quy trình sản xuất;

(2) Điện áp trở kháng của máy biến áp càng lớn thì biên độ biến thiên điện áp ở phía tải của máy biến áp khi tải thay đổi càng lớn, độ ổn định điện áp càng kém;

(3) Điện áp trở kháng của máy biến áp càng lớn thì công suất phản kháng mà cuộn dây máy biến áp tiêu thụ dưới cùng một tải càng lớn.

Ngắn mạch máy biến áp là gì?

Máy biến áp đang làm việc, đột nhiên phía thứ cấp bị nối tắt lại trong khi phía sơ cấp vẫn nối với điện áp nguồn gọi là chế độ ngắn mạch.

Trở kháng ngắn mạch là gì?

Trở kháng ngắn mạch (của một cặp cuộn dây) là trở kháng nối tiếp tương đương Z=R cộng với jx (Ω) giữa một đầu cuối cuộn dây trong một cặp cuộn dây ở tần số danh định và nhiệt độ tham chiếu. Khi xác định giá trị này, các đầu nối của cuộn dây kia được nối tắt trong khi cuộn dây kia (nếu có) được để hở mạch.

Dòng ngắn mạch là gì?

Ngắn mạch, đoản mạch hay chập điện là một mạch điện cho phép dòng điện đi dọc theo một con đường ngoài ý muốn mà không có hoặc có trở kháng điện rất thấp. Điều này dẫn đến một dòng điện có cường độ quá mức chạy qua mạch điện. Đối diện của ngắn mạch là "hở mạch", là điện trở vô hạn giữa hai nút.

Sđm là gì?

- Dung lượng hay công suất định mức Sđm: là công suất toàn phần (hay biểu kiến ) đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp, tính bằng kilô vôn –ampe (KVA) hay vôn-ampe (VA).