Giáo trình Máy điện 1 (Nghề: Điện công nghiệp - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Giáo trình Máy điện 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: khái niệm chung về máy điện; máy biến áp; máy điện không đồng bộ; máy điện đồng bộ. Mời các bạn cùng tham khảo!

GIÁO TRÌNH

MÔN HỌC/MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 1

NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP

(Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257 /QĐ-TCĐN-ĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017

BÀI 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN

1.1- Các định luật điện từ dùng trong máy điện:

Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở 2 định luật cảm ứng điện từ và lực điện từ Khi tính toán mạch điện từ người ta sử dụng định luật dòng điện toàn phần

1.1.1- Lực từ:

Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng

góc với đường sức từ trường thanh dẫn sẽ chịu 1 lực

điện từ tác dụng vuông góc có trị số là:

Fđt = Bli Trong đó: B: từ cảm đo bằng Tesla (T)

I: dòng điện đo bằng Ampe (A)

Fđt : lực điện từ đo bằng Niutơn (N)

Chiều lực điện từ được xác định theo qui tắc bàn tay trái

1.1.2- Hiện tượng cản ứng điện từ:

Năm 1831, Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường cĩ thể sinh ra dịng điện Thực vậy, khi cho từ thơng gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dịng điện Dịng điện đĩ được gọi là dịng điện cảm ứng Hiện tượng đĩ được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ

1.1.2.1- Thí nghiệm Faraday

- Nếu rút thanh nam châm ra, dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại (hình 15.1b)

- Di chuyển thanh nam châm càng nhanh, cường độ dòng điện cảm ứng Ic càng lớn

- Giữ thanh nam châm đứng yên so với ống dây, dòng điện cảm ứng sẽ bằng không

- Nếu thay nam châm bằng một ống dây có dòng điện chạy qua, rồi tiến hành các thí nghiệm như trên, ta cũng có những kết quả tương tự

Từ các thí nghiệm đó, Faraday đã rút ra những kết luận sau đây:

a Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó

b Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch kín biến đổi

c Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông

d Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch

Mặt khác, trong quá trình dịch chuyển vịng dây nĩi trên, ta đã tốn một cơng cơ học Gọi cơng đĩ là dA' Theo định luật Lenz, lực từ tác dụng lên dịng điện cảm ứng sẽ

cĩ tác dụng ngăn cản sự dịch chuyển của vịng dây là nguyên nhân xuất hiện của dịng điện đĩ Vì vậy cơng của lực từ dA là cơng cản Cơng này cĩ trị số bằng nhưng ngược dấu với cơng dA' Ta cĩ thể viết:

1.1.3- Sức điện động cảm ứng khi dây dẫn căt từ trường:

a Trường hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây:

Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây

thì trong vòng dây sẽ xuất hiện sức điện động Nếu chiều

sức điện động cảm ứng được chọn phù hợp với chiều của

từ thông theo qui tắc vặn nút chai, thì sức điện động cảm ứng trong 1 vòng dây được viết như sau:

dt

d

e  Trên hình vẽ, dấu cộng + chỉ chiều từ thông đi từ ngoài vào trang giấy Nếu cuộn dây có w vòng thì sức điện động cảm ứng trong cuôn dây sẽ là:

dt

ddt

wd

e    đơn vị của e là volt (v), từ thông là vebe (wb)

Trong đó = w gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây

b Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ

trường:

Khi thanh dẫn chuyển động vuông góc với đường

sức từ trường thì trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức

điện động e, có trị số là:

e = Blv

Trong đó B: là từ cảm đo bằng Tesla (T)

l: chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn

đo bằng mét (m)

v: tốc độ thanh dẫn đo bằng mét/ giây (m/s)

Chiều của sức điện động cảm ứng từ được xác địng theo qui tắc bàn tay phải

Bây giờ, nếu ta làm thay đổi cường độ dịng điện sẵn cĩ trong mạch để từ thơng

do chính dịng điện đĩ sinh ra và gửi qua diện tích của mạch thay đổi, thì trong mạch cũng xuất hiện một dịng điện cảm ứng, phụ thêm vào dịng điện chính sẵn cĩ của mạch Dịng điện cảm ứng này gọi là dịng điện tự cảm Hiện tượng đĩ được gọi là hiện tượng

tự cảm

Hiện tượng tự cảm xuất hiện trong một mạch kín cĩ dịng điện xoay chiều chạy qua, hoặc trong một mạch điện một chiều khi ta đĩng mạch hay ngắt mạch

1.1.4.2- Hổ cảm:

a Thí nghiệm:

b Suất điện động hỗ cảm Hệ số hỗ cảm

Suất điện động gây ra dòng điện hỗ cảm được gọi là suất điện động hỗ cảm Công thức của nó cũng tuân theo định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ, nghĩa là:

So sánh các công thức (15.9) với công thức (15.5) ta nhận thấy rằng: hệ số hỗ cảm M có cùng đơn vị như hệ số tự cảm L, nghĩa là cũng được tính ra Henry

Hiện tượng hỗ cảm được ứng dụng để chế tạo máy biến thế Ðó là một dụng cụ rất quan trọng trong kỹ thuật điện

1.2- Định nghĩa và phân loại máy điện:

1.2.1- Định nghi a:

Máy điện là thiết bị điện từ , nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ Về cấu tạo, máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc biến đổi ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc để biến đổi thông số điện như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha,…

Máy điện là máy thường gặp nhiều trong các ngành kinh tế như công nghiệp, giao thông vận tải… và trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình

U1, I1, f thành điện năng có thông số U2, I2, f

b Máy điện có phần động (quay hoặc chyển động thẳng)

Loại máy điện này thường để biến đổi các dạng năng lượng như

cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại điện năng thành

cơ năng (động cơ điện) Nó làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ Do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra

Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp:

1.3- Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện:

1.3.1- Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện:

1.3.2- Tính thuận nghịch của máy điện:

1.3.2.1- Chế độ máy phát:

Cho cơ năng của động cơ sơ cấp tác dụng

vào thanh dẫn một lực cơ học Fcơ thanh dẫn sẽ

chuyển động với tốc độ v trong từ từ trường của

nam châm N – S , trong thanh dẫn sẽ xuất hiện

sức điện động e Nếu nối vào 2 cực của thanh

dẫn 1 điện trở R của tải thì dòng điện I chạy

trng thanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải Nếu bỏ

qua điện trở thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải

u= e Công suất điện máy phát cho tải

Pđ =ui =ei

Dòng điện I nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ

Fđt = Bil Khi máy quay với tốc độ không đổi thì lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp: Fđt = Fcơ

Nhân 2 vế với v ta được: vFđt = vFcơ = Bilv =ei

Như vậy công suất cơ của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơ .v đã được biến đổi thành công suất điện Pđ =ei nghĩa là cơ năng biến thành điện năng

1.3.2.2- Chế độ động cơ điện:

Cung cấp cho máy phát điện điện áp

U của nguồn điện sẽ gây ra dòng điện I

trong thanh dẫn Dưới tác dụng của từ

trường sẽ có lực điện từ Fđt=Bil tác dụng lên

thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với

tốc độ v có chiều như hình vẽ

Công suất điện đưa vào động cơ:

P = ui = ei = Blvi = Fđt v Như vậy công suất điện P = ui đưa vào

động cơ đã được biến thành công suất cơ Pcơ = Fđt v trên trục động cơ Điện năng đã được biến đổi thành cơ năng

1.4- Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện:

+ Vật liệu tác dụng: gồm vật liệu dẫn điện và dẫn từ chủ yếu để chế tạo dây quấn và lõi thép

+ Vật liệu cách điện dùng để cách điện các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện hoặc các bộ phận dẫn điện với nhau

+ Vật liệu kết cấu dùng để chế tạo các chi tiết máy và bộ phận chịu lực tác dụng cơ giới Ta xét sơ lược đặc tính của vật liệu dẫn từ, dẫn điện cách điện dùng trong chế tạo máy điện

+ Số thứ hai chỉ chất lượng thép về mặt tổn hao, số càng cao tổn hao càng ít

+ Số thứ ba số 0 chỉ cho thép cán nguội (thép dẫn có hướng) thường sử dụng chế tạo máy biến áp

Ngoài ra các lõi thép kĩ thuật điện còn mang mã hiệu 3404, 3405…3408 có chiều dày 0,3 mm; 0,35 mm

Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy, các lá tôn silic trên thường phủ một lớp sơn cách điện mỏng sau đó mới được ghép chặt với nhau, từ đó sinh ra hệ số ép chặt Kc: là tỉ số giữa chiều dài của lõi thép thuần thép với chiều dài thực của lõi thép kể cả phần cách điện khi ghép

1.4.2- Vật liệu dẫn điện:

Đồng (Cu) và nhôm (Al) Chúng có điện trở bé, chống ăn mòn tốt, tùy theo yêu cầu

về cách điện và độ bền cơ học ta dùng hợp kim của đồng và nhôm

1.4.3- Vật liệu cách điện:

Dùng trong máy điện phải đạt yêu cầu:

+ Cường độ cách điện cao

+ Chịu nhiệt tốt, tản nhiệt dễ dàng

+ Chống ẩm ướt, độ bền cơ học cao

Các chất cách điện dùng trong máy phát điện có thể ở thể hơi và thể rắn, thể lỏng

Các chất cách điện ở thể rắn chia làm 4 loại:

+ Các chất hữu cơ thiên nhiên như: vải, lụa

+ Các chất vơ cơ như: mica, amiăng, sợi thủy tinh…

Trong đĩ: t1 nhiệt độ của máy, t2 nhiệt độ mơi trường

Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN): nhiệt độ mơi trường là 40C cịn của máy điện ta bình quân Hiện nay ta thường dùng cách điện cấp A, E, B

Chú ý: Trên nhiệt độ cho phép 10% thì tuổI thọ của máy sẽ giảm đi 1/2 nên khơng được phép làm việc trên nhiệt độ cho phép trong thời gian dài

1.5- Phát nóng và làm mát:

Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sắt từ trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay).Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy

Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như: dầu máy biến áp,… Thường vỏ máy điện được chế tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát

Kích thước của máy, phương pháp làm mát phải được tính toán và lựa chọn để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài trong khoảng 20 năm

Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép Khi máy quá tải, độ

tăng nhiệt sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép vì thế không cho phép quá tải lâu dài

BÀI 2 MÁY BIẾN ÁP

2.1- Khái niệm chung:

2.1.2- Công dụng:

Máy biến áp có vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải và phân phối điện năng Các nhà máy lớn thường ở xa trung tâm tiêu thụ điện Vì thế cần phải xây dựng các đường dây truyền tải điện năng

Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suầt trên đường dây thì phải giảm dòng điện trên đường dây bằng cách nâng cao điện áp, vì vậy ở đầu đường dây cần đặt máy biến áp tăng áp Mặt khác điện áp của tải tiêu thụ thường là 127V đến 500V vì vậy ở cuối đường dây cần đặt máy biến áp giảm áp

Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các lò nung, trong hàn điện, làm nguồn cho thiết bị điện, điện tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau, trong lĩnh vực đo lường,

2.2- Cấu tạo:

Máy biến áp được cấu tạo từ 2 bộ

phận chính:

2.2.1- Lõi thép máy biến áp:

Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn

từ thông chính của máy, đồng thời cũng

là khung dể quấn dây máy biến áp,

được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ

tốt, thường dùng là các lá thép kỹ thuật

điện dày từ 0,3 đến 0,5 mm, 2 hai mặt có phủ 1 lớp sơn cách điện, các lá thép được ghép lại với nhau Lõi thép gồm 2 bộ phận:

- Trụ là nơi để đặt dây quấn

- Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ

2.2.2- Dây quấn:

Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây có phủ 1 lớp sơn cách điện hoặc bọc cách điện

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ lõi thép Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn có cách điện với nhau và cách điện với lõi thép

Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn, khi các dây quấn được đặt trên cùng 1 trụ thì dây quấn thấp áp được đặt sát bên trong trụ và dây quấn áp cao đặt ngoài Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện và khoảng cách cách điện với phần tiếp đất

Để làm mát và tăng cường cách điện cho máy biến áp, người ta thường đặt dây quấn và lõi thép trong 1 thùng chứa dầu máy biến áp Đối với máy biến áp công suất lớn, vỏ thùng có các cánh tản nhiệt hoặc trong nhiều trường hợp phải làm mát cưỡng bức bằng cách dùng quạt gió thổi vào các cánh tản nhiệt

2.3- Các đại lượng định mức của máy biến áp:

Người ta quy ước, với máy biến áp 1 pha điện áp định mức là điện áp pha, với máy biến áp 3 pha điện áp định mức là điện áp dây

2.3.2- Dòng điện định mức(Iđm):

Là dòng điện đã quy định cho mỗi dây quấn của máy biến áp ứng với công suất định mức và điện áp định mức Đối với máy biến áp 1 pha, dòng điện định mức là dòng điện pha, đối với máy biến áp 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây

- Dòng điện sơ cấp định mức kí hiệu là: I1đm

- Dòng điện thứ cấp định mức kí hiệu là: I2đm

2.3.3- Dung lượng hay công suất định mức(Sđm):

Là công suất biểu kiến (hay công suất tòan phần) đưa ra ở đầu dây quấn thứ cấp của máy biến áp:

- Đối với máy biến áp 1 pha công suất biểu kiến định mức là:

2.4- Nguyên lý làmviệc của máy biến áp:

Khi ta nối dây quấn sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1, sẽ có dòng điện sơ cấp I1 chạy trong dây quấn sơ cấp w1 Dòng điện sơ cấp

I1 sinh ra từ thông biến thiên chạy trong lõi thép từ thông này móc vòng qua cả 2 cuộn sơ cấp w1 và

thứ cấp w2, được gọi là từ thông

chính

Theo định luật cảm ứng

điện từ, sự biến thiên của từ

thông làm cảm ứng trong dây

quấn sơ cấp 1 sức điện động là:

dt

d w



 11Và cảm ứng trong dây quấn thứ cấp sức điện động là:

dt

d w

e  

2 2Trong đó w1 và w2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện thứ cấp i2 =0 Từ thông chính trong lõi thép chỉ do dòng điện sơ cấp i1 không tải sinh ra, có giá trị bằng dòng từ hóa I0

Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở tải

Zt, dưới tác động của sức điện động e2, có dòng điện thứ cấp i2 cung cấp điện cho tải Khi ấy từ thông chính do đồng thời cả 2 dòng điện sơ cấp và thứ cấp sinh ra

 = maxsint; Trong đó  = 2f

mà

2 sin(

2 )

2 sin(

2 44

, 4 ) sin (

1 max

1

max 1

2 )

2 sin(

2 44

, 4 ) sin (

2 max

2

max 2

Nếu chia E1 cho E2 ta có:

2

1 2

1 w

w E

E

k   và k được gọi là hệ số biến áp

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng U1  E1 U2  E2 thì:

k w

w E

E U

2

1 2

1 2

1 nghĩa là tỉ số điện áp sơ cấp và thứ cấp đúng bằng tỷ số vòng dây

- Đối với máy biến áp tăng áp ta có U2> U1 ; w2>w1

- Đối với máy biến áp giảm áp ta có: U2 <U1 ; w2<w1.

Như vậy dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp liên hệ với nhau về điện nhưng nhờ có từ thông chính, năng lượng đã được chuyển từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp

Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp có thể coi gầnm đúng quan hệ giữa các đại lượng sơ và thứ như sau:

2 2 1

1 I

I U

U

k  

2.5- Mơ hình tốn và sơ đồ thay thế máy biến áp:

2.5.1- Mơ hình tốn học:

- Quan hệ điện từ trong MÁY BIẾN ÁP:

a Phương trìng cân bằng sức điện động:

*

dt

d dt

Trong đó 1  1 , 2  2 là từ thông móc vòng với dây quấn sơ cấp và thứ cấpứng với từ thông chính 

Để thấy rõ sư liên hệ về từ giữa các dây quấn sơ cấp và thứ cấp ta cũng có thể biểu thị các phương trình cân bằng sức điện động dưới dạng khác:

2 22 1 21 2

2 12 1 11 1

i L i L

i L i L

2.5.2- S   ơ  thay thế máy biến áp:

2.5.2.1- Qui đổ máy biến áp:

- Sức điện động và điện áp thứ cấp qui đổi E’2 và U’2 : do qui đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp w2 = w1 nên sức điện động thứ cấp qui đổi lúc này là:

E’2 = E’1Như ta đã biết:

2 2

1 1 2

1 2

w

w E w

w E

2 E kE w

w

Trong đó k = w1/ w2 gọi là hệ số qui đổi thứ cấp về sơ cấp

Tương tư, điện áp thứ cấp qui đổi:

U’

2 = kU2

- Dòng điện thứ cấp qui đổi I’2 : việc qui đổi phải bảo đảm sao cho công suất thứ cấp của máy biến áp trước và sau khi qui đổi không thay đổi, nghĩa là:

2 2

' 2

2 ' 2

1 I k

I E

E

- Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cấp qui đổi: khi qui đổi, vì công suất không thay đổi nên tổn hao đồng ở dây quấn thứ cấp trước và sau khi qui đổi phải bằng nhau:

' 2 2 ' 2 2

2 2 ' 2

2 '

2 r k I I

I

r  Tương tư ta có điện kháng thứ cấp qui đổi:

2 2 '

2 k x

x Tổng trở thứ cấp qui đổi:

2 2 '

2 k Z

Z 

2.5.2.2- Mạch điện thay thế của máy biến áp:

Trong đĩ: r1, x1: điện trở và điện kháng

dây quấn sơ cấp

r’2, x’2: điện trở và điện kháng dây quấn thứ cấp quy đổi về sơ cấp

rm, xm: điện trở và điện kháng từ hĩa

2.6- Các chế độ làm việc của máy biến áp:

2.6.1- Chế độ không tải của máy biến áp

2.6.1.1- Sơ đồ thay thế của máy biến áp không tải:

Khi không tải I2 = 0

1 Các đặc điểm ở chế độ không tải:

a Dòng điện không tải:

2 1

2 1

1 0

1 0

) (

) ( R Rth X Xth

U Z

U I

Tổng trở Z0 thường rất lớn vì thế dòng

điện không tải nhỏ từ 2 đến 10% dòng điện

định mức

b Công suất không tải P0:

Ở chế độ không tải công suất đưa ra phía thứ cấp bằng hkông, song máy vẫn tiêu thụ công suất P0, công suất P0 gồm công suất tổn hao sắt từ Pst trong lõi thép và công suất tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp PR1 Vì dòng điện không tải nhỏ nên cho nên có thể bỏ qua công suất tổn hao trên điện trở và coi gần đúng:

Pst 2 1 , 3

50 0 ,

50 (





Trong đó: p1,050 là công suất tổn hao trong lá thép khi tần số 50Hz và từ cảm 1T Đối với lá thèp kỹ thuật điện 3413 dày 0,35mm, p1,050=0,6 W/ kg

B: từ cảm trong thép (T)

G: khối lượng thép (kg)

c Hệ số công suất không tải:

Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớnso với công suất tác dụng P0 Hệ số công suất lúc không tải thấp:

3 , 0 1 , 0 2 0

2 0

0 2

0

2 0

P X

2.6.1.2- Thí nghiệm không tải

của máy biến áp:

Đặt điện áp địnhm ức vào dây

quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch,

các dụng cụ đo cho ta các số liệu

sau: oát kế chỉ công suất không

tải P0, ampe kế cho ta dòng điện không tải I0, các vôn kế cho ta giá trị U1 , U20 Từ đó ta tính được:

a Hệ số biến áp k:

2

1 2

1 20

1

w

w E

E U

U

b Dòng điện không tải phần trăm:

% 10

% 3

% 100

% 1

0

dm I

I I

c Điện trở không tải:

th R R R I

P

R  2 0  1 0

0

Vì rằng Rth >>R1 nên lấy gần đúng:

th R

R0 

d Tổng trở không tải:

0

1 0 I

U

Z  dm tương tự ta có Z0 Zth

e Điện kháng không tải:

2 0

2 0

0 Z R

X   tương tự ta có: X0  Xth

f Hệ số công suất không tải:

3 , 0 1 , 0 0 1

0

I U

P Cos

dm



2.6.2- Chế độ ngắn mạch của máy biến áp

2.6.2.1- Sơ đồ thay thế máy biến áp ngắn mạch:

Vì tổng trở Z2 rất nhỏ so với Zth nên coi

gần đúng có thể bỏ qua nhánh từ hóa Dòng

điện sơ cấp là dòng điện ngắn mạch In

2 2

n n

Z   là tổng trở ngắn mạch máy

biến áp

* Đặc điểm ở chế độ ngắn mạch:

Dòng điện ngắn mạch khi điện áp sơ cấp định mức:

n

dm n

2.6.2.2- Thí nghiệm ngắn mạch:

Để xác định tổn hao trên điện

trở dây quấn và xác định các thông

số sơ cấp và thứ cấp, ta tiến hành

thí nghiệm ngắn mạch:

Dây quấn thứ cấp nối ngắn

mạch Dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp, nhờ đó

ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong dây quấn bằng định mức

Phần trăm của điện áp sơ cấp định mức:

% 10

% 3

% 100

% 1





 dm

n n

U

U U

Lúc ngắn mạch, điện áp thứ cấp U2=0 do đó điện áp ngắn mạch Unlà điện áp rơi trên tổng trở dây quấn Vì điện áp ngắn mạch nhỏ, nên từ thông  se nhỏ, có thể bỏ qua tổn hao sắt từ Công suất đo trong thí nghiệm ngắn mạch là tổn hao trong điện trở 2 dây quấn

a Tổng trở ngắn mạch:

n

n I

U Z 1



b Điện trở ngắn mạch:

; 2 1dm

n n I

P

R 

c Điện kháng ngắn mạch:

2 2 n n

' 2 1

' 2

X X X

R R

Biết hệ số máy biến áp, tính được thông số thứ cấp chưa quy đổi:

2

' 2 2 2

' 2

k

X X k

R

d Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm:

n n

dm

dm n

U

I R

dm

dm n

U

I X

n n

Z

X Z

2.6.3- Chế độ có tải của máy biến áp

Chế độ có tải là chế độ trong đó dây quấn sơ cấp nối vào nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để đánh giá mức độ tải người

ta đưa ra hệ số tải kt :

; 1

1 2

2 dm dm t

I

I I

I

k  

kt = 1 tải định mức; kt<1 non tải; kt>1 quá tải;

2.6.3.1- Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải Đường đặc tính ngoài:

a Độ biến thiên điện áp thứ cấp:

Máy biến áp có tải, sự thay đổi gây nên sự thay đổi điện áp thứ cấp

U2 Khi máy biến áp sơ cấp định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp U2là:

U2 = U2đm - U2 Độ biến thiên điện áp thứ cấp phầm trăm tính như sau:

% 100 %

2

2 2

2

dm

dm U

U U

w

wk

2

1

 ta có:

% 100

% 100

%

1

' 2 1

2

2 2

2

dm

dm dm

dm

U

U U kU

kU kU

Từ đây ta suy ra:

) sin

% cos

% (

2 k t U nR U nX t

Trong đó: hệ số tải

t

t t

dm t

R

XarctgI

n

U

IZ

U

I Z

R

X arctg



 ; n là góc tổng trở ngắn mạch

Trị số U2 có thể cực đại, dương, âm, hoặc bằng không phụ thuộc vào tính chất của tải:

- n - t =0 thì U2 lớn nhất

- n - t =900 thì U2 = 0

- n  t  90 0 thì U2 < 0

- n  t  90 0 thì U2 > 0 Trên hình a vẽ U2% tương ứng với các tải thuần trở, thuần cảm và thuần điện dung

b Đường đặc tính ngoài:

Đường đặc tính ngoài của máy biến áp biểu diễn mối quan hệ

U2=f(I2) khi U1=U1đm và cost = const ( hình b)

100

% 1

(

2 2

2

U U

U

U  dm Từ đồ thị ta thấy, khi tải dung, I2 tăng thì U2 tăng Khi tải cảm hoặc tải trở, I2 tăng thì U2 giảm

Điện áp là 1 thông số có ý nghĩa rất quan trọng trong vận hành không được biến thiên quá phạm vi cho phép

Để điều chỉnh U2 đạt giá trị mong muốn, ta thay đổi số vòng dây trong khoảng  5 % (thường thay đổi số vòng dây cuộn cao áp vì ở đó dòng điện nhỏ việc thay đổi số vòng dây được thay đổi dễ hơn) Vì thế dây quấn máy biến áp có chế tạo các đầu phân áp

2 5: TỔN HAO VÀ HIỆU SUẤT MÁY BIẾN ÁP

I Tổn hao trong máy biến áp

Khi máy biến áp làm việc có các tổn hao sau:

- Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là tổn hao đồng Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải:

n n

dm n

d I R I R I R R I R k I R k P

1

2 1

2 1

2 1

' 2 1

2 1 2

2 2 1

2





Trong đó Pn là công suất đo được khi thí nghiệm ngắn mạch

- Tổn hao sắt từ PFe trong lõi thép, do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra Tổn hao sắt từ không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thông chính, nghĩa là phụ thuộc vào điện áp:

0 P

Pst 



2.3.4- Hiệu suất máy biến áp:

n t

dm t

t dm t d

S k P

P P

P P

P

2 1 0 2

2 1

P2 =S2cost =kt Sdm cost

dm dm

t

S

S I

I k

2

2 2

2 



Hiệu suầt cực đại khi tổn hao đồng bằng tổn hao sắt từ:

n t

2.7.1- Đại cương về MBA 3 pha:

Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha, ta có thể dùng 3 máy biến áp 1 pha hoặc dùng máy biến áp 3 pha Về cấu tạo, lõi thép của máy biến áp 3 pha gồm 3 trụ Dây quấn sơ cấp được kí hiệu bằng chữ in hoa: Pha A kí hiệu là A – X, pha B: B – Y, pha C: C – Z Dây quấn thứ cấp được kí hiệu bằng các chữ in thường: pha a: a – x, pha b: b – y, pha c: c- z; Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối hình sao hoặc tam giác Nếu

sơ cấp nối hình tam giác và thứ cấp nối hình sao ta kí hiệu /Y Nếu sơ cấp nối hình sao và thứ cấp nối hình sao và có dây trung tính ta kí hiệu: Y/YN

Gọi số vòng dây pha 1 pha sơ cấp là w1, số vòng dây 1 pha thứ cấp là

w2 tỉ số điện áp pha giữa sơ cấp và thứ cấp sẽ là:

2

1 2

1 w

w U

U P

P 

Tỉ số điện áp dây không những chỉ phụ thuộc vào tỉ số vòng dây mà còn phụ thuộc vào cách nối hình sao hay tam giác

1 2

1

3

w U

U U

U

p

p d

- Khi nối / (hình b) sơ cấp Ud1 = UP1 và thứ cấp Ud2 = UP2 cho nên:

2

1 2

1 2

1

w

w U

U U

U

p

p d

d  

- Khi nối Y/Y (hình a):

2

1 2

1 2

1 3

3

w

w U

U U

U

p

p d

- Khi nối Y/ (hình d):

2

1 2

U U

Trong thực tế khi có nhiều máy biến áp làm việc song song với nhau

ta phải chú ý đến góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp Vì thế khi kí hiệu tổ đấu dây của máy biến áp ngoài kí hiệu cách đấu các dây quấn còn ghi thêm số chỉ góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp

Đối với máy biến áp 3 pha đối xứng khi nghiên cứu chỉ cần viết phương trình sơ đồ thay thế, đồ thị vectơ cho 1 pha Vì thế khi tính các thông số thay thế cho sơ đồ thay thế cần tính các thông số pha (dòng điện pha, điện áp pha, tổng trở pha, công suất 1 pha, )

Ví dụ: tính điện trở Rn trong sơ đồ thay thế:

2 1

' 2 1

P

nP n

I

P R R

R    Trong đó PnP là tổn hao ngắn mạch 1 pha Pn là tổn hao ngắn mạch 3 pha

I1P = I1dm nếu nối sao

I  nếu nối tam giác

2.7.2- Tổ nối dây máy biến áp:

a Cách kí hiệu đầu dây

3

n nP

P

Các đầu dây tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là đầu cuối Đối với dây quấn một pha có thể chọn tùy ý đầu đầu và đầu cuối Đối với dây quấn 3 pha thì các đầu đầu và đầu cuối phải chọn một cách thống nhất: giả sử dây quấn pha A đã chọn đầu đầu đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ thì dây quấn các pha B, C cũng phải chọn theo chiều như vậy Điều này rất cần thiết bởi vì nếu một pha dây quấn kí hiệu ngược lại thì điện áp dây lấy ra sẽ mất đối xứng

Các đầu tận

cùng

Dây quấn cao áp CA

Dây quấn hạ áp HA

Sơ đồ kí hiệu dây quấn

b Tổ đấu dây máy biến áp:

Tổ nối dây máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây

sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp Góc lệch pha phụ thuộc vào:

- Chiều quấn dây

- Cách kí hiệu các đàu dây

- Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp

Xét máy biến áp một pha có 2 dây quấn sơ cấp AX và thứ cấp ax:

Nếu 2 dây quấn được quấn cùng chiều trên trụ thép, kí hiệu các đầu dây như nhau: A, a ở phía trên; X, x ở phía dưới thì sức điện động cảm ứng trong chúng khi có từ thông biến thiên đi qua sẽ hòan tòan trùng pha nhau: hoặc từ đầu đầu đến đầu cuối hoặc từ đầu cuối đến đầu đầu (hình a) Khi đổi chiều dây quấn hoặc đổ kí hiệu đầu dây của một trong 2 dây quấn thì sức điện động trong chúng sẽ ngược pha nhau (hình b và c) Theo hình a thì sự lệch pha giữa các sức điện động – kể từ vectơ sức điện động sơ cấp đến vectơ sức điện động thứ cấp theo chiều kim đồng hồ là 3600 (hay 00); còn trường hợp hình b, c là 1800

Ở máy biến áp 3 pha còn do cách đấu dây quấn hình sao hoặc tam giác với những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha các sức điện động sơ cấp và thứ cấp là khác nhau

Để thuận tiện, người ta không dùng “độ” để chỉ góc lệch pha đó mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị và gọi tên tổ nối dây của máy biến áp Cách thực hiện như sau:

- Kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động dây sơ cấp đặt cố định ở con số

12

- Kim ngắn chỉ sức điện động dây quấn thứ cấp đặt tương ứng ở các số một, 2, 3, …, 12 tùy theo góc lệch pha giữa chúng là 30, 60, …, 3600

Theo ví dụ ở hình a, b, c ta có:

- Hình a: thuộc tổ nối dây I/ I – 12 hay I/I – 0 vì góc lệch giữa 2 sức điện động là 3600 (hay 00)

- Hình b, c: thuộc tổ nối dây I/I – 6 vì góc lệch pha là 1800

Kí hiệu I dùng cho máy biến áp một pha

Đối với máy biến áp 3 pha sẽ có 12 tổ nối dây

Ví dụ: Máy biến áp 3 pha có có dây quấn sơ và thứ nối hình sao như hình d, cùng chiều quấn dây và cùng kí hiệu thì sức điện động giữa 2 dây quấn hòan tòan trùng nhau và góc lệch giữa 2 điện áp dây là 00 hoặc

3600 Ta nói máy biến áp thuộc tổ nối dây 12 và được kí hiệu là Y/ Y – 12 hoặc Y/ Y – 0

Cũng với máy biến áp trên Khi dây quấn đấu theo sơ đồ Y/  như hình e thì góc lệch pha giữa điện áp sơ và thứ là 3300 Máy biến áp thuộc tổ nối dây Y/  - 11

Phạm vi ứng dụng của chúng được ghi trong bảng dưới đây:

Tổ nối dây

máy biến áp (kVA)

Cao áp (kV) Hạ áp (V) Y/ Y0 – 12

2.8- Sự làm việcsong song của máy biến áp:

Điều kiện để cho các máy

biến áp làm việc song song là:

điện áp định mức sơ cấp, thứ

cấp bằng nhau, cùng tổ nối dây

và điện áp ngắn mạch phải

bằng nhau

- Điện áp định mức sơ cấp và

thứ cấp của các máy phải

bằng nhau tương ứng:

U1I = U1II

U2I = U2II Nghĩa là tỉ số biến áp của

các máy phải bằng nhau:

KI = kII Trong đó KI là hệ số biến

áp máy I, KII là hệ số biến áp máy II

- Các máy phải có cùng tổ nối dây:

Ví dụ không cho phép 2 máy có tổ nối dây /  - 11 và /  - 12 làm việc song song với nhau vì điện áp thứ cấp không trùng pha nhau

Điều kiện 1 và 2 đảm bảo cho không có dòng điện cân bằng lớn chạy quẩn trong các máy do sự chênh lệch điện áp thứ cấp

- Điện áp ngắn mạch của các máy phải bằng nhau:

ZnI, ZII là tổng trở ngắn mạch máy I, II Vì rằng UnI%< UnII% do đó:

IIđm ZnI < IIIdm ZnII Dựa vào 2 biểu thức trên ta thấy:

III ZnII < IIIdm ZnII Hoặc là: III < IIIdm

Dòng điện máy II do nhỏ hơn định mức, vậy máy II đang non tải, trong khi máy I đang định mức Nếu máy II tải định mức thì máy I sẽ quá tải Trong thực tế, cho phép điện áp ngắn mạch của các máy sai khác nhau 10%

2.9- Các máy biến áp đặc biệt:

2.9.1- Máy biến áp tự ngẫu:

Máy biến áp tự ngẫu 1 pha thường có

công suất nhỏ, được dùng trong các phòng thí

nghiệm và trong các thiết bị để làm cho nguồn có khả năng điều chỉnh được điện áp đầu ra theo yêu cầu

Máy biến áp tự ngẫu 3 pha thường được dùng để điều chỉnh điện áp khi mở máy các động cơ xoay chiều 3 pha

Máy biến áp tự ngẫu 1 pha gồm có 1 dây quấn dùng làm dây quấn

sơ cấp với dòng dây w1 và đòng thời 1 bộ phận của nó với số vòng dây w2là thứ cấp

Vậy tỉ số điện áp là:

2

1 2

1 w

w U

U

k   hay

2

1 1 2 w

w U

U Từ sơ đồ cho thấy sự truyền tải năng lượng từ sơ cấp qua thứ cấp trong máy bằng 2 đường: điện và điện từ Vì thế máy biến áp tự ngẫu có tiết diện lõi thép nhỏ hơn các máy biến áp thông thường Nó chỉ có 1 cuộn dây nên tiết kiệm được dây dẫn và giảm được tổn hao Nó có nhược điểm là độ an toàn điện không cao, vì sơ cấp và thứ cấp liên hệ trực tiếp về điện với nhau

2.9.2- Máy biến áp đo lường:

2.9.2.1- Máy biến điện áp:

Dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp để đo lường bằng các dụng cụ thông thường Như thế số vòng dây thứ cấp w2 phải nhỏ hơn số vòng dây sơ cấp w1 Thông thường người ta qui định điện áp thứ cấp U2là 100V

Cách mắc dây: cuộn sơ cấp nối song song với điện áp lớn cần đo, cuộn thứ cấp nối với vôn kế hoặc các mạch điện áp của các dụng cụ khác như cuộn dây điện áp của oát kế,

Trong khi làm việc không được ngắn

mạch cuộn thứ cấp

2.9.2.2- Máy biến dòng điện:

Dùng để biến đổi dòng điện lớn xuống dòng điện nhỏ để đo lường

Vì dòng điện thứ cấp nhỏ hơn dòng điện sơ

cấp nên sồ vòng cuộn sơ cấp ít hơn số vòng

cuộn thứ cấp

Dòng điện thứ cấp định mức là 5A

Cách mắc dây: Cuộn sơ cấp đấu nối

tiếp với dòng điện cần đo, cuộn thứ cấp nối với ampe mét hoặc mạch dòng điện của các dụng cụ đo khác như cuộn dòng điện của oát kế,

Đối với máy biến dòng không được để hở mạch thứ cấp

2.9.3- Máy biến áp hàn hồ quang:

Là loại máy biến áp đặc biệt

dùng để hàn bằng phương pháp hồ

quang điện Người ta chế tạo máy

biến áp hàn có điện kháng tản lớn

và thêm cuộn điện kháng ngoài để

cho dòng điện hàn không được vượt quá 2 đến 3 lần dòng điện định mức Cách mắc dây: cuộn dây sơ cấp được nối với nguồn điện còn cuộn thứ cấp 1 đầu được nối với cuộn điện kháng và que hàn còn đầu kia nối với kim loại hàn

Muốn điều chỉnh dòng điện hàn có thể thay đổi số vòng dây quấn thứ cấp của máy hoặc thay đổi điện kháng cuộn k bằng cách thay đổi khe hở không khí của lõi thép

Chế độ làm việc của máy biến áp hàn ngắn mạch ngắn hạn thứ cấp Điện áp thứ cấp định mức thường là 60V đến 70V

42.9.4- Máy biến áp chỉnh lưu:

MBA chỉnh lưu cĩ đặc điểm là tải của các pha khơng đồng thời mà luân phiên nhau theo sự làm việc của các dương cự của các bộ chỉnh lưu thủy ngân bán dẫn đặt ở thứ cấp của mba như hình 2.42 Như vậy mba luơn luơn làm việc trong tình trạng khơng đối xứng, do đĩ phải chọn sơ đồ nối dây sao cho đảm bảo được điều kiện từ hố bình thường của các trụ thép và giảm nhỏ được sự đập mạch của điện áp và dịng điện chỉnh lưu Muốn vậy phải tăng số pha của dây quấn thứ cấp (chọn số pha bằng 6) và ở phía thứ cấp cĩ đặt thêm cuộn cảm cân bằng K giữa các điểm trung tính của các pha thuận (a’b’c’) và 3 pha ngược (a”b”c”) Tác dụng của cuộn cảm K là làm cân bằng điện áp trong mạch của 2 pha cĩ gĩc lệch 60 làm việc song song Ví dụ như của a’ và c” hình 2.42

gian một phần sáu mà trong 1 phần ba chu kì

2.9 Sử dụng, bảo dưỡng, sữa chữa mba 1 pha

1 Sử dụng, bảo dưỡng mba 1pha:

Như chúng ta đã biết, cấu tạo chính của mba gồm lõi thép và bộ dây quấn, nhưng tùy theo công dụng của máy kết cấu có 1 số điểm khác nhau, các yêu cầu kĩ thuật cũng khác nhau nên gọI là việc bảo trì, sữ chữa cũng có điểm khác nhau Đối với mba điện lực công suất lớn, việc bảo dưỡng khá phức tạp, thường được thực hiện trong các xưởng có đầy đủ các thiết bị, dụng cụ chuyên dùng và ngườI công nhân phải có tay nghề cao Trong phạm vi bài này chỉ đề cập đến việc sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa những hư hỏng ở các mba 1 pha công suất bé, sử dụng phổ biến trong sinh hoạt

Trước khi sử dụng mba cần đọc kĩ các số liệu ghi trên nhãn máy Đây là các số liệu đặc trưng cho tính năng kĩ thuật của nhà máy chế tạo cung cấp cho người sử dụng Một mba được sử dụng đúng tính năng kĩ thuật và bảo trì tốt thì nó sẽ được sử dụng lâu, nếu không tuổi thọ của máy sẽ giảm và có thể bị hư hỏng ngay

Khi lắp đặt sử dụng mba cần chú ý những điểm sau:

a Xác định rõ công suất mba từ đó xác định phụ tải định mức của máy

- Nếu công suất phụ tải lớn hơn công suất mba thì máy phải làm việc quá tải, dòng điện tăng cao Nếu máy làm việc quá tải thường xuyên máy nóng, cách điện già hóa tuổi thọ cách điện giảm thậm chí cháy máy

- Nếu công suất phụ tải thường xuyên nhỏ hơn công suất mba thì máy phải làm việc non tải, điều này không có lợi vì tổn hao vốn đầu tư ban đầu Tốt nhất là công suất phụ tải xấp xỉ hoặc bằng công suất định mức của mba

Vì công suất của mba chỉ thị bằng công suất biểu kiến Sñm(VA), còn công suất phụ tải thường biểu thị bằng công suất tác dụng P (W) Vì vậy phải đổi công suất tác dụng

của phụ tải thành công suất biểu kiến, rồi căn cứ vào đó để so sánh với công suất mba hoặc chọn công suất mba



 cos pt

P pt STrong đó:

- Ppt: Công suất tác dụng của phụ tải

- cos: hệ số công suất của phụ tải

- Spt: công suất biểu kiến của phụ tải suy ra từ công suất tác dụng

Trường hợp có nhiều phụ tải có hệ số công suất cos khác nhau thì tínhSptriêng cho từng phụ tải rồi tính tổng cácSpt

Thí dụ 1:

Một trường hơp có thiết bị chiếu sáng gồm đèn dây tóc và đèn huỳnh quang, tổng công suất đèn dây tóc là 18 kW, tổng công suất đèn huỳnh quang là 30 kW Trong đó 80% đèn huỳnh quang được lắp thêm tụ điện để tăng hệ số công suất lên 0,95 còn lại chưa bắt kịp tụ điện có thể tính cos = 0,5 Nếu hệ số sử dụng đồng thời của các thiết bị chiếu sáng Kñt= 0,95 Chọn mba điện lực hạ thế để cung cấp điện cho trường học nói trên, biết điện áp làm việc 220 V

Giải:

Công suất biểu kiến của phụ tải đèn dây tóc:

18 1

18 1 cos

1



 P pt

Công suất biểu kiến của đèn huỳnh quang có lắp tụ:

3 , 25 95 , 0

30 8 , 0 2 cos

2



 P pt

Công suất biểu kiến của đèn huỳnh quang không lắp thêm tụ

12 5 , 0

30 2 , 0 3 cos

3



 P pt

Tổng công suất biểu kiến của các phụ tải

kVA pt

S pt S pt S pt

S  1 2  3  18  25 3  12  55 3Công suất biểu kiến sử dụng

kVA ñt

k pt S ptsd

S   55 3  0 95  52 4Như vậy công suất tối thiểu của mba 3 pha cung cấp cho trường học nói trên là 52,4 kVA

- Ở các máy tăng giảm điện áp gia dụng thường trên thẻ máy không ghi công suất biểu kiến mà ghi dòng điện định mức thứ cấp I2ñm (A) tương ứng với điện áp 110 V

Thí dụ 2:

Một máy điện áp tăng áp còn gọi là Survolteur 10 A (còn máy giảm điện áp gọi là Dévolteur)

+ Nếu sử dụng với U2ñm = 110 V thì I2ñm = 10 A

Trong thí dụ này lấy hệ số công suất của đèn huỳnh quang cos = 0,5

Các phụ tải lấy nguồn từ ổ cắm là thuần trở lấy cos = 1

Công suất của đèn huỳnh quang:

1

P = 12 40 = 480 W

Qui đổi thành công suất biểu kiến:

960 5

, 0

480 1 cos

1710 



 U

S

Với dòng điện I = 7,8 A điện áp 220 V ở thứ cấp ta chọn loại Survoltreur 20 A

b Điện áp đặt vào sơ cấp phải đúng với điện áp U1ñm ghi trên nhãn máy và điện áp thứ cấp phải thích ứng với nhu cầu của phụ tải

c Phía sơ cấp mba phải được nối với các thiết bị bảo vệ đơn giản là dùng cầu chì, CB…

d Mba phải được đặt ở nơi khô ráo, thoáng khí, ít bụi bặm để tạo điều kiện toả nhiệt tốt khi nó làm việc Không đặt mba cạnh các thiết bị vô tuyến vì máy sẽ gây nhiễu cho các thiết bị đó

Đặc biệt phải lưu ý vấn đề về an toàn điện, nếu mba bị chạm vỏ, các cọc nối điện dễ bị cháy, bể thì phải thay thế và sửa chữa ngay không được kéo dài thời gian sử dụng

Dây dẩn điện vào máy hoặc từ máy phụ ra phụ tải được lắp đúng qui cách an tồn Khơng được đặt mba ở nơi mà trẻ em cĩ thể sờ mĩ, đụng chạm vào hoặc nơi mà khi làm việc cĩ thể vơ ý đụng vào

e Định kì sau 1 thời gian sử dụng mba phải làm vệ sinh máy Cơng việc gồm: lau chùi bụi bặm bằng cách dụng cụ mềm quét sạch lớp bụi bám vào vỏ máy, dây quấn lõi thép

và các chi tiết khác

Cũng cĩ thể dùng quạt thổi hay giĩ nén để làm sạch bụi Khơng được dùng vật cứng

để cạo bụi hoặc vật cứng bám trên dây quấn hay dùng vải tẩm xăng để lau dây quấn vì làm vậy làm hỏng cách điện trong máy

Kiểm tra lại chi tiết, các chỗ tiếp xúc Sự tiếp xúc phải chắc chắn, nếu các mối nối khơng chắc chắn thì chỗ tiếp xúc sẽ phát nĩng hoặc phĩng điện gây chạm chập làm hư hỏng máy

Phải kiểm tra điện trở cách điện, nếu điện trở cách điện giảm (RCĐ, 0,5 MW) thì phải đem máy đi sấy hoặc tìm chỗ bị rị để thay cách điện

g Trong quá trình sử dụng phải thường xuyên theo dõi vận hành của máy để kịp thời phát hiện những hư hỏng và cĩ biện pháp sửa chữa ngay để tránh phát sinh hư hỏng nhiều hơn

2.10- Quấn dây máy biến áp pha cỡ nhỏ:

2.10.1- Tính tốn số liệu dây quấn máy biến áp 1 pha:

2.10.1.1- Tính tóan số liệu dây quấn máy biến áp cảm ứng 1 pha:

* Bước 1: Xác định số liệu theo yêu cầu:

+ Xác định điện áp sơ cấp U1(điện áp nguồn); điện áp thứ

cấp U2 (điện áp ra hay điện áp tải)

+ Xác định dòng điện sơ cấp I1(dòng điện định mức Iđm);

dòng điện thứ cấp I2

Nếu không xác định I2 thì ta xác định S2 : S = U2 I2

+ Xác định tần số lưới điện f

+ Xác định chế độ làm việc của máy biến áp là ngắn hạn hay dài dạn

* Bước 2: Xác định tiết diện tính tóan của lõi thép:

K B

S

A

m

t  1 , 432 2 * (cm2)

Trong đó: At là diện tích tính tóan cần dùng cho lõi thép

Bm là mật độ của từ thông Tùy theo chất lượng của lõi thép tốt hay xấu mà chọn

Bm có giá trị là cao hay thấp Thường chọn B nằm trong khỏang:1,2 - 1,6 (T)

K là hệ số hình dạng của lõi thép Lấy K từ 0,75 - 0,85 đối với lõi thép UI Lấy

K từ 1 - 1,2 đối với lõi thép EI

* Bước 3: Xác định tiết diện thực tế và diện tích lõi thép tính tóan có sự chênh lệch

do bề dầy cách điện của lõi thép:

- Tiết diện thực của lõi thép:

Ag= a.b

Độ chênh lệch giữa tiết diện thực và tiết diệ tính toán được xác định bằng hệ số kf:

Theo bề dầy lõi thép, kf được xác định theo bảng sau:

Bề dầy của lá thép Thép ít Bavia kf Thép nhiều Bavia

Tóm lại, khi biết trước Ag, có thể xác định dãy giá trị cho a bằng cách tính như sau:

amin a  amaxvới g g

A a

A

amin ; max

5 , 1

* Trường hơp lõi thép EI:

+ Thể tích lõi thép: V  2 ab ( a  c  h ) ( dm 3 )

Trong đó: c là bề rộng của cửa sổ; h là bề cao cửa sổ của lõi thép

Trọng lượng của lõi thép: Wlt  V ( kg )

f

t g f

g

t

k

A A k

Trong đó  = 7,8 kg/dm3 là khối lượng riêng của thép

Ta có: Wlt  7 , 8 2 ab ( c  a  h )  15 , 6 ab ( a  c  h ) ( kg ), trong đó a, b, c, h có đơn vị là dm

- Trường hơp lõi thép EI đúng tiêu chuẩn, ta có quan hệ kích thước như sau:

* Trường hợp thép UI:

V  2 ab ( 2 a  c  h ) ( dm 3 )

Và khối lượng lõi thép là:

Wlt 15 , 6 ab ( 2 a  c  h ) ( kg )

Ví dụ 1: Xác định khối lượng thép của máy biến thế có các số liệu như sau:

- B1: Xác định các tham số bên thứ cấp:

72)2,11(423,1

*423

,

B

SA

07 , 12 06 ,



 f

t g k

A

Xác định giá trị a:

cm a

cm

A

a g 2 , 65 2 , 9 ; 10 , 6 12 , 7 3 , 2 3 , 5

5 , 1

7 , 12 6 , 10 5



 a

A

Suy ra khối lượng thép là: Wlt  46 , 8 a 2 b  46 , 8 0 , 3 2 0 , 35  1 , 47 ( kg )

Với a = 3cm, b = 3,5cm suy ra Ag= 10,5cm2 và At = 9,975 cm2

Vậy với bề dầy lá thép là 0,5mm và b = 3,5cm = 35mm ta xác định số lá thép trong mạch từ là: 35/0,5= 70 lá

* Bước 4: Số vòng dây quấn trên 1 vôn của bộ dây quấn sơ cấp và thứ cấp:

4, 44 v

t

n

f A B



* Bước 5: Xác định độ sụt áp phía thứ cấp:

100

% 2

20   

U U

S2(VA) Ch S2(VA) Ch S2(VA) Ch S2(VA) Ch

* Bước 6: Xác định số vòng dây sơ cấp và thứ cấp:

Căn cứ vào nv, U1, U20 và gọi lần lượt N1 và N2 là các số vòng dây quấn phía sơ cấp và thứ cấp:

10

44 , 4

B A f

Vậy chọn N1= 827 vòng/volt; N2 = 50 vòng/volt

* Bước 7: Xác định dòng điện sơ cấp và thứ cấp:

Ước lượng hiệu suất của biến thế: trong các phép tính đơn giản thường hiệu suất cho theo S2 bằng các bảng số:

%U

S I

cách điện thấp:

Trường hợp vật liệu cách điện cấp A (nhiệt độ tối đa ở điểm nóng nhất cho phép là

1050c), máy làm việc ngắn hạn ta có thể chọn J cao hơn trong bảng từ (1,2 đến 1,5) lần

Gọi d1, d2 là dường kính dây dẫn (không tính lớp cách điện) bên sơ cấp va thứ cấp:

J

I d

Ví dụ 3: Dựa vào ví dụ 1 và 2, tính đường kính dây dẫn sơ cấp và thứ cấp

- B7: Tra bảng chọn %=88% ta suy ra:

mm J

I

5 , 5

6 13 , 1 13

, 1

; 293

, 0 5 , 5

37 , 0 13 , 1 13

 Bước 9: Chọn bề dày cách điện làm khuôn quấn dây ec và chiều cao hiệu dụng quấn dây hhd:

Thông thường chọn: aK = a + (1mm - 2 mm)

hd q

cd

d

h SV K

Trong đó Kq là hệ số quấn dây:

+ Với dây đồng bọc cotton: Kq = 0,9 – 0,93

+ Với dây đồng bọc êmay: Kq = 0,93 – 0,95

 Bước 11: Xác định số lớp cho mỗi phần dây quấn bên

sơ và thứ:

2

2 2 1

1

1 ;

SV

N SL SV

N

Sau khi xác định số lớp xong ta xác định

bề dày cách điện giữa mỗi lớp dây quấn bên

sơ và thứ cấp:

Tham khảo công thức kinh nghiệm sau:

(Bề dày cách điện giữa 2 lớp liên tiếp

[mm]=

1000

lop 2 giua the dien hieu 4

cd

n

SV e

Trong đó: ecd1 , ecd2 có đơn vị là [mm];

SV1, SV2 có đơn vị vòng/lớp;

nv có đơn vị là vòng/vôn

Cách điện giữa 2 cuôn sơ cấp và thứ cấp

ecd3:

1000

