Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 6: Máy biến áp 1 pha

Máy biến áp là thiết bị chuyển đổi điện năng từ 
mạch điện này sang mạch điện khác tuân theo 
định luật cảm ứng điện từ. 
Các thông số dòng và áp tại ngõ vào và ngõ ra 
có thể có giá trị khác nhau nhưng tần số của áp 
và dòng tại ngõ vào và ngõ ra bằng nhau. 
Ngõ vào được gọi là sơ cấp. 
Ngõ ra được gọi là thứ cấp 
6.1.1. ĐỊNH NGHĨA 
02 
Máy biến áp gồm hai thành phần chính: 
 Mạch Từ hay lõi thép. 
 Các bộ dây quấn sơ cấp và thứ cấp. 
Lõi thép biến áp tạo thành từ nhiều lá thép kỹ 
thuật điện ghép lại theo hình dạng định trước 
Thép kỹ thuật điện có chứa Silic với hàm lượng 
thay đổi từ 1% đến 4%. Công dụng của Silic 
làm tăng tính dẫn từ, giảm thấp chu trình từ trễ 
và tổn hao thép. 
Các lá thép có bề dầy từ 0,35 mm đến 0,5 mm. 
6.1.2. CẤU TẠO 
03 
04 
Tổn hao nhiệt sinh ra trong lá thép do dòng xoáy tỉ 
lệ thuận với bề dầy lá thép. Bề dầy lá thép càng 
mỏng tổn hao nhiệt do dòng xoáy sẽ giảm thấp. 
05 
LÁ THÉP HÌNH U I LÁ THÉP HÌNH E I 
06 
07 
KẾT CẤU BIẾN ÁP 1 PHA 
08 
BIẾN ÁP 1 PHA LÕI XUYẾN 
09 BIẾN ÁP 3 PHA 3 TRỤ 
10 
6.1.3. THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC 
11 
 Các thông số định mức của máy biến áp được qui 
định do nhà sản xuất khi chế tạo để máy vận hành ở 
chế độ liên tục, dài hạn. Các giá trị định mức gồm : 
Áp định mức. 
 : Áp sơ cấp định mức. 
 : Áp thứ cấp định mức. 
Dòng định mức . 
 : Dòng sơ cấp định mức. 
 : Dòng thứ cấp định mức. 
Công suất biểu kiến định mức 
2đmU
1đmU
1đmI
2đmI
đmS
đm 1đm 1đm 2đm 2đmS U I U I= • = •
12 
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
20 2đmU U=
10I
Tải
10I Dòng không tải sơ cấp 
20U Áp không tải thứ cấp 
13 
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
2U
2I
1I
Tải
2 20U U≠ Khi máy biến áp mang Tải 
1 1đm 2 2đmI < I & I < I ⇒ Biến áp Non Tải 
1 1đm 2 2đmI > I & I I> ⇒ Biến áp Quá Tải 
14 
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
2U
2đmI
1đmI
Tải
1 1đm 2 2đmI = I & I = I ⇒ Biến áp Đầy Tải 
2 20U U≠ Khi máy biến áp mang Tải 
15 
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
20 2đmU U=
10I
Tải
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
2U
2I
1I
Tải
A
X
a
xSô caáp Thöù caáp
+
-
1 1đmU U=
+
-
2U
2đmI
1đmI
Tải
Tk
1
T
1đm
I
k
I
= 2T
2đm
I
k
I
=
2 2
T
2 2đm
U .I
k
U .I
=
2 2 2
T
2đm 2đm đm
U .I S
k
U .I S
≅ =
2
T
đm
S
k
S
=
16 
6.2.1. QUI TẮC BÀN TAY PHẢI 
I
I
II
I
Φ
Φ Φ
Φ
Töø tröôøng taïo bôûi daây daãn thaúng Töø tröôøng taïo bôûi doøng qua cuoän daây solenoid
17 
6.2.2. TỪ THÔNG 
B
→
A
d B dA
d B.cos .dA
B dA
→ →
→ →
Φ = •
Φ = α
Φ = •∫∫
Khi A là tết diện phẳng 
B.A.cosΦ = α
A
α
Từ thông cực đại khi 0=α m B.AΦ =
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ]2Wb ; A m ; B T Φ = = = 
18 
6.2.3. TƯƠNG ĐỒNG MẠCH ĐIỆN VỚI MẠCH TỪ: 
A
A
A
+
- E R
I
I
Φ
ℜ
MẠCH ĐIỆN MẠCH TỪ 
DÒNG ĐIỆN I TỪ THÔNG 
ĐIỆN TRỞ R TỪ TRỞ 
SỨC ĐIỆN ĐỘNG E SỨC TỪ ĐỘNG F 
E = R.I 
Φ
ℜ
F .= ℜ Φ
19 
A
A
A
+
- E R
I
I
Φ
ℜ
MẠCH ĐIỆN MẠCH TỪ 
Điện trở Từ trở 
R
A
= ρ

Fe
1
A
 
=  µ 
ℜ 
20 
6.2.4. ĐỊNH LUẬT AMPERE 
i1
i2
i3
in
in-1
(C) d
 
 H
→
n
j
j 1C
H d i
→ →
=
• = ∑∫ 
21 
A
(C)
+ + + + + +(C)
N voøng daây
N daây daãn trong voøng (C)I
I
F N.I=
Dòng điện I 
qua N vòng 
dây quấn trên 
mạch từ (lõi 
thép) sẽ tạo 
thành sức từ 
động F trong 
mạch từ 
Fe Fe
F N.I
1 B
. .A.B . H.
A
.
N
H
.
I
I
N. .
= =
   
= =   
   
ℜ Φ
=
µ µ
=

 

22 
6.2.5. ĐỊNH LUẬT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 
 Nếu Từ Thông xuyên 
qua tiết diện A biến 
thiên theo thời gian 
thì hình thành trên 
tiết diện này một sức 
điện động cảm ứng 
d
e
dt
Φ
= −
23 
 Nếu sức điện động cảm ứng tạo được dòng 
cảm ứng, thì dòng điện này tạo ra các hệ quả có 
khuynh hướng đối kháng với nguyên nhân ban 
đầu sinh ra nó. 
24 
6.3.1. TRẠNG THÁI KHÔNG TẢI 
U1âñm
I1khoâng taûi = I10
φ taín
N1 N2
+
-
oΦ
U20
CUNG 
CAÁP 
ÑIEÄNAÙP 
VAØO DAÂY 
QUAÁN SÔ 
CAÁP
DOØNG 
ÑIEÄN 
KHOÂNG 
TAÛI QUA 
DAÂY 
QUAÁN SÔ 
CAÁP
HÌNH 
THAØNHSÖÙC 
TÖØ ÑOÄNG 
F10 TRONG 
MAÏCH TÖØ
TÖØ 
THOÂNG 
TÖØ HOÙA 
KHEÙP 
KÍN 
TRONG 
MAÏCH TÖØ
SÖÙC ÑIEÄN 
ÑOÄNG CAÛM 
ÖÙNG HÌNH 
THAØNH 
TRONG DAÂY 
QUAÁN SÔ VAØ 
THÖÙ CAÁP
ÑL OHM 
MAÏCH ÑIEÄN
ÑL AMPERE ÑL OHM MAÏCH TÖØ
ÑÒNH LUAÄT CAÛM ÖÙNG ÑIEÄN TÖØ
COÂNG THÖÙC FARADAY
QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ 
25 
 Giả sử Từ Thông Từ Hoá biến thiên có dạng 
như sau: 
 Sức điện động cảm ứng hình thành trong dây 
quấn sơ cấp thoả công thức Faraday: 
 Tương tự dây quấn thứ cấp có sức điện 
động cảm ứng như sau: 
( )
( )( )
( ) ( )
mo
1 1 1
1 1 m
d .co
e
s td
e t N N
dt d
t N . .si
t
n t
Φ ωΦ
= −
= Φ ω
−
ω
=
( ) ( )2 2 me t N . .sin t= Φ ω ω
( )o m cos tΦ = Φ ω
26 
( ) ( )1 1 me t N . .sin t= Φ ω ω
 Biên độ sức điện động sơ cấp 1m 1 mE N .= Φ ω
Sức điện động hiệu dụng sơ cấp 
( )1m 1 m 1 m1 1 mE N . 2 f.NE 2 f.N2 2 2
Φ ω π Φ
= = = = π Φ
1 1 mE 4,44.f.N= Φ
Tính tương tự Sức điện động hiệu dụng thứ cấp 
2 2 mE 4,44.f.N= Φ
27 
( ) ( )1 1 me t N . .sin t= Φ ω ω
( )o m mcos t sin t 2
π Φ = Φ ω = Φ ω + 
 
( ) ( )2 2 me t N . .sin t= Φ ω ω
 Từ Thông Từ Hoá sớm pha thời gian hơn các 
sức điện động cảm ứng tại sơ và thứ cấp góc o90
mΦ
1E
2E
28 
1 1 m 1
ba
2 2 m 2
E 4,44.f.N . N
K
E 4,44.f.N . N
Φ
= = =
Φ
U1âñm
I1khoâng taûi = I10
φ taín
N1 N2
+
-
oΦ
U20
29 
+
+-
-
1
•
dmU 1
•
E 2 20
• •
=E U
1R 1tj.X
1
•
OI Φo
mj.XcR
•
XI
•
cI
U1âñm
I1khoâng taûi = I10
φ taín
N1 N2
+
-
oΦ
U20
30 
Các phương trình cân bằng dòng và áp tại sơ cấp 
( )1 101đm 1 t1U E R jX I
• • •
= − + + •
1 C xC mE R I jX I
• • •
− = • = •
10 C xI I I
• • •
= +
+
+-
-
1
•
dmU 1
•
E 2 20
• •
=E U
1R 1tj.X
1
•
OI Φo
mj.XcR
•
XI
•
cI
31 
VECTOR 
ĐẢO
mΦ
1E
2E1E−
32 
VECTOR 
ĐẢO
VẼ CÁC DÒNG 
IC VÀ IX 
VECTOR 
DÒNG 
KHÔNG 
TẢI I10 
mΦ
1E− CI
XI
10I
1 C xC mE R I jX I
• • •
− = • = •
33 
VECTOR 
DÒNG KHÔNG 
TẢI I10 
VECTOR 
ĐIỆN ÁP 
PHẦN TỬ 
R1 VÀ Xt1 
VECTOR 
ÁP 
NGUỒN U1 
mΦ
1E− C
I
XI
10I
1 10R .I
t1 10X .I
1U
34 
6.3.2. THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI 
TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 
TÁCH RỜI TẢI KHỎI THỨ CẤP 
 (HỞ MẠCH THỨ CẤP). 
CẤP ÁP VÀO SƠ CẤP ĐÚNG ĐỊNH MỨC. 
LẮP CÁC THIẾT BỊ ĐO PHÍA SƠ CẤP. 
ĐO CÁC THÔNG SỐ PHÍA SƠ CẤP: 
 DÒNG KHÔNG TẢI. 
 CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TIÊU THỤ Ở SƠ CẤP 
35 
GIẢ THIẾT ĐỂ ĐƠN GIẢN HOÁ TÍNH TOÁN 
TRONG THỰC TẾ DÒNG KHÔNG TẢI CÓ GIÁ TRỊ BẰNG 
3% ĐẾN 5% DÒNG ĐỊNH MỨC SƠ CẤP. 
BỎ QUA ẢNH HƯỞNG ĐIỆN KHÁNG TẢN TỪ VÀ ĐIỆN 
TRỞ DÂY QUẤN PHÍA SƠ CẤP. 
TỔN HAO THÉP CHỈ PHỤ THUỘC VÀO ÁP NGUỒN 
CUNG CẤP. 
+
-
1
•
dmU 2 20
• •
=E U
1
•
OI Φo
mj.XcR
•
XI
•
cI 1dmU
XI
cI
1OI
36 
MỤC TIÊU CỦA THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI 
XÁC ĐỊNH GIÁN TIẾP CÁC THÔNG SỐ Rc VÀ Xm . 
XÁC ĐỊNH TỔN HAO THÉP 
XÁC ĐỊNH GẦN ĐÚNG TỈ SỐ BIẾN ÁP. 
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CÔNG SUẤT KHÔNG TẢI CỦA MBA. 
PHƯƠNG PHÁP TÍNH DÙNG XÁC ĐỊNH Rc VÀ Xm 
2
1đm
c
o
U
R
P
= 1đmc
c
U
I
R
=
2 2
x 10 cI I I= −
1đm
m
x
U
X
I
=
THỰC HIỆN TUẦN TỰ 4 PHÉP TÍNH SAU :