Máy biến áp 3 pha hiện nay được sử dụng khá rộng rãi. Bởi máy biến áp có tác dụng biến đổi hiệu điện thế. Nó có khả năng xoay chiều làm tăng điện thế hoặc hạ điện thế đảm bảo an toàn cho việc tiêu thụ điện.
1. Hiệu suất máy biến áp 3 pha
Hiệu suất máy biến áp 3 pha được định nghĩa là tỉ số giữa dòng công suất vào và ra khỏi máy biến áp. Theo lý thuyết thì hệ số công suất và tải, hiệu suất của máy biến áp có thể được tính bằng cách chia công suất đi vào và đi ra khỏi nó. Tuy nhiên, giá trị cả 2 dòng công suất đó phải cùng đơn vị (cùng W, kW hay MW…)
Đặc biệt, hiệu suất của máy biến áp rất cao bởi vì tổn thất trong máy biến áp rất thấp. Vì công suất đi vào và ra khỏi máy biến áp gần như bằng nhau nên việc đo lường 2 dòng công suất đó cực kì khó và gần như không thể. Cách tốt nhất để biết được hiệu suất của máy biến áp là đầu tiên xác định tổn thất trong máy biến áp và sau đó tính toán dựa trên những tổn thất đó.
Ta có: Hiệu suất = η= Pout/ Pin
<=> η= Pout/ (Pout + Pth) ……Pth: công suất tổn hao trong máy biến áp.
<=> η= Pout/ (Pout + Pcu + Pfe) ……Công suất tổn hao = tổn hao đồng + tổn hao sắt
Ta cũng có thể dùng công thức sau:
Ta có: Hiệu suất = η= Pout/ Pin
<=> η= (Pin – Pth)/ Pin
<=> η= 1- (Pth/ Pin)
Định mức công suất của máy biến áp ta dùng kVA. Tuy nhiên, hiệu suất thì không phụ thuộc vào VA. Nó được biểu hiện rõ qua kW không phải là kVA. Vì tổn thất tỉ lệ thuận với VA, nên hiệu suất phụ thuộc vào hệ số công suất.
Ta có thể xác định các tổn thất trong máy biến áp bằng cách sau:
+ Xác định tổn thất sắt từ bằng thí nghiệm không tải
+ Xác định tổn thất đồng bằng thí nghiệm ngắn mạch.
2. Điều kiện để hiệu suất máy biến áp lớn nhất
Tổn thất đồng: Pcu = Wc = I12. R1 hay I22R2
Tổn thất sắt: Wi = tổn thất từ trễ + tổn thất dòng điện xoáy
WI = WH + WE
Ta có công suất đi vào máy biến áp: P1 = V1I1 Cosθ1
=> η= Pin – Pth/ Pin = (Pin – Pcu – Pfe)/Pin
<=> η= (P1 – WC – WI) / P1
<=> η = (V1 I1 Cosθ1 – I12. R1 – WI)/ V1 I1 Cosθ1
<=> η = 1- (I12. R1 /V1I1 Cosθ1) –(WI/ V1 I1Cosθ1)
Hay
η = 1- (I1. R1 /V1Cosθ1) – (WI/ V1 I1 Cosθ1)
Để xác định hiệu suất lớn nhất ta lấy đạo hàm theo I1 hàm trên và cho bằng 0:
dη/ dI1 = 0 – ( R1 /V1 Cosθ1) + (WI/V1 I12 Cosθ1) = 0
<=> dη/ dI1= – ( R1 /V1 Cosθ1) + (WI/V1 I12 Cosθ1) = 0
<=> R1 / (V1 Cosθ1) = (WI/V1 I12 Cosθ1)
<=> WI = I12. R1 hay I22R2
Do đó, để hiệu suất máy biến áp lớn nhất thì tổn thất sắt phải bằng tổn thất đồng.
Giá trị của dòng điện thứ cấp I2 mà tại đó hiệu suất lớn nhất là:
I2 = √ (WI/ R2)
Đây cũng là giá trị dòng điện thứ cấp I2 làm cho tổn thất sắt và tổn thất đồng bằng nhau.
Lưu ý:
+ Hiệu suất luôn < 1 và được xác định bằng phần trăm (%)
+ Máy biến áp lí tưởng có hiệu suất là 100% nghĩa là hiệu suất của máy biến áp lí tưởng là 1.
+ Hiệu suất máy biến áp thực nhìn chung khá cao từ 90 đến 98%
Bắc Nguyễn
