Công suất máy biến áp là lượng điện mà máy có thể chuyển đổi cho phụ tải phía sau nó. Do máy biến áp (máy biến thế) chỉ có chức năng truyền tải và phân phối điện năng chứ không phải là thiết bị biến đổi năng lượng như động cơ điện nên công suất định mức của máy biến áp được tính bằng đơn vị kVA chứ không phải kW. Khi truyền tải điện năng, công suất của máy có 2 thành phần là công suất phản kháng kVA và công suất tác dụng kW.
Hình ảnh máy biến áp có công suất 3000 KVA
Công suất máy biến áp chính là chỉ số kỹ thuật để dựa vào đó mà lựa chọn máy phù hợp với yêu cầu phụ tải, tránh lãng phí không cần thiết mà vẫn đảm bảo các chế độ làm việc lâu dài của thiết bị. Bài viết này nói về công suất định mức của máy biến áp, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu nhé!
1. Công suất định mức của máy biến áp
Máy biến áp khi sản xuất ra hoạt động liên tục, lâu dài thường từ 17 đến hơn 20 năm. Các nhà sản xuất tính toán để máy làm việc với chế độ lâu dài mà không gây ra sự cố gọi là chế độ định mức. Khi đó công suất máy ứng với chế độ đó là công suất định mức tương ứng với công suất đó, các thông số kỹ thuật như điện áp U, dòng điện I, tần số f là định mức.
Công suất định mức của máy biến áp là tổng công suất (biểu kiến) do nhà sản xuất quy định trong hồ sơ máy.
Máy biến áp này có thể được tải liên tục (định mức S = S) khi điện áp danh định U, tần số danh định f và điều kiện làm mát được xếp hạng và khi đó tuổi thọ của máy biến áp sẽ tương đương khoảng 20 năm.
1.1. Đối với máy biến áp 1 pha và hai pha:
Công suất định mức của máy biến áp là công suất của cuộn dây và tổng công suất trên mỗi cuộn dây.
1.2. Đối với công suất của máy biến áp 3 pha, nhà sản xuất quy định như sau:
100/100/100 là loại mà công suất của mỗi cuộn dây bằng công suất định mức.
100/100/66,7 là loại có công suất hai đầu cuộn dây bằng công suất định mức và công suất hai đầu cuộn dây thứ ba bằng 66,7% công suất định mức.
1.3. Đối với máy biến áp tự động:
Công suất định mức của máy biến áp là đầu nối sơ cấp hoặc thứ cấp được tự động liên quan, công suất này còn được gọi là thông lượng.
2. Công thức tính toán công suất máy biến áp
Được biết, công suất của máy có đơn vị là kVA: tổng công suất phản kháng và công suất tác dụng là tổng công suất. Máy biến áp chủ yếu dùng công suất phản kháng để biến đổi điện áp có công thức S = U.I đối với máy 1 pha và S = U.I với máy 3 pha.
Công suất tác dụng được tính theo công thức P = UIcosϕ (kW)
Công suất phản kháng, được tính theo công thức Q = UIsinϕ (kVA)
Khi đó công suất thực của máy bao gồm công suất đã mất của máy và có công thức:
P = S.cosϕ
Trong đó:
S = U.I
P – đơn vị W hoặc KW
S – đơn vị VA hoặc KVA
U – hiệu điện thế đơn vị V (Vôn)
I – đơn vị hiện tại A (ampe)
ϕ là góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp trên thiết bị tiêu thụ điện
Cosϕ – hệ số công suất
3. Ý nghĩa của hệ số công suất và hiệu suất truyền năng lượng của máy
Khi máy biến áp làm việc sẽ nhận năng lượng (công suất tác dụng) từ lưới P1. Qua quá trình chuyển đổi + tổn thất sắt, đồng … Phần còn lại là công suất P2 cung cấp cho tải.
Hiệu quả Ƞ = P2 / (P2 + tổng tổn thất)
Với P2 = S.cosϕ (S = P – công suất tác dụng + Q – công suất phản kháng)
Công suất phản kháng Q của máy biến áp không tạo ra công hữu ích, nhưng cần thiết cho việc biến đổi năng lượng của máy biến áp có đơn vị là VAR hoặc kVAr. Công suất phản kháng Q (kVAr) có nhiệm vụ từ hóa lõi thép trong máy để truyền công suất từ sơ cấp sang thứ cấp. Công suất phản kháng Q được coi là công suất không công. Vì vậy để tăng tổng công suất của máy biến áp ta phải tăng các hệ số cosϕ sao cho xấp xỉ = 1. Như vậy sẽ nâng cao được hiệu suất của máy.
Biểu đồ hệ số công suất
4. Các chế độ làm việc của máy biến áp
Khi máy biến áp có tải, sự thay đổi của dòng tải và sự thay đổi của nguồn điện sẽ dẫn đến sự thay đổi của điện áp thứ cấp dẫn đến máy làm việc ở 3 chế độ: quá tải, định mức và dưới tải.
Hai trường hợp máy chạy thiếu tải hoặc quá tải đều ảnh hưởng xấu đến hoạt động của máy biến áp. Ở chế độ dưới tải hoặc không tải, hệ số cosϕ nhỏ nên trong quá trình vận hành, tránh để máy biến áp chạy không tải hoặc thiếu tải vì hệ số cosϕ quá nhỏ sẽ ảnh hưởng xấu đến lưới điện.
Trong trường hợp máy hoạt động quá tải trong thời gian dài sẽ làm nóng máy và ảnh hưởng đến thiết bị và cách điện máy biến áp. Theo quy định, khi điện áp lưới thay đổi 5% điện áp định mức cũng được coi là định mức.