GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN Cao đẳng nghề tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO TRÌNH
MÁY ĐIỆN
NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 01/QĐ-CĐN, ngày 04 tháng 01 năm 2016
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Máy điện là một trong những môđun chuyên ngành được biên soạn dựa
trên chương trình khung và chương trình chi tiết của trường Cao Đẳng Nghề tỉnh
Bà Rịa-Vũng Tàu ban hành năm 2015 dành cho hệ Cao Đẳng Nghề Điện cơng
nghiệp.
Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã

được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, tham
khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội
dung chương trình đào tạo của nhà trường và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội
dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế.
Nội dung của mô đun:
Bài 1

Khái niệm chung về máy điện

Bài 2

Cấu tạọ và nguyên lý làm việc của máy biến áp.

Bài 3

Quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ.

Bài 4

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha

Bài 5

Khái niệm về dây quấn stato động cơ không đồng bộ.

Bài 6

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha có
Z=24, 2p=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.

Bài 7

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha có
Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khn tập trung 1 lớp.

Bài 8

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ khơng đồng bộ 3 pha có
Z=24, 2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp bước đủ..

Bài 9

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha có
Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khn 2 lớp bước ngắn..

Bài 10

Bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ.

Bài 11

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=24;
2P=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.
3


Bài 12

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=36;

2P=4 dây quấn đồng khn tập trung 1 lớp.

Bài 13

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1
pha.

Bài 14

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha rô to lồng
sóc có Z=24; 2P=2

Bài 15

Quấn lại bộ dây stato động cơ khơng đồng bộ 1 pha rơ to lồng
sóc có Z=36; 2P=4

Bài 16

Sửa chữa quạt trần.

Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc
lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành
sửa chữa máy điện.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học
và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiến thức
mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tơi có đưa ra nội dung lý thuyết gắn
liền với thực tập của từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù
hợp với kỹ năng.
Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo

nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý
kiến của q Thầy, Cơ giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện
hơn.
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 02 tháng. 1 năm 2016
Biên soạn
1.Võ Văn Giang
2.Nguyễn Xuân Cường

4


MỤC LỤC
GIÁO TRÌNH ...................................................................................................... 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .................................................................................. 2
LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 3
BÀI 1 ................................................................................................................... 11
KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN ............................................................. 11
1.1. Định nghĩa về máy điện .............................. 11
1.2. Phân loại máy điện ................................. 11
1.3. Ứng dụng: ....................................... 13
BÀI 2 ................................................................................................................... 14
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP. .................. 14
2.1. Cấu tạo của máy biến áp ............................. 14
2.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp ..................... 17
2.3. Các chế độ làm việc của máy biến áp (phần tham khảo). ..... 18
QUẤN DÂY BIẾN ÁP MỘT PHA CÁCH LY CÔNG SUẤT NHỎ ................ 26
3.1. Tính tốn số liệu quấn dây máy biến áp 1 pha .............. 26
3.2. Thi công quấn bộ dây biến áp 1 pha ..................... 49
3.3. Kiểm tra,vận hành ................................. 57
BÀI 4 ................................................................................................................... 61

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ........................... 61
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ............................................................................... 61
4.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 pha. ................ 62
4.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha ......... 67
4.3.Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha (phần tham khảo
thêm). ............................................. 68
BÀI 5 ................................................................................................................... 76
KHÁI NIỆM VỀ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ....... 76
5.1.Khái niệm chung về dây quấn........................... 76
5. 2.Những cơ sở để vẽ sơ đồ dây quấn. ...................... 76
5.3.Phân loại dây quấn: ................................. 81
BÀI 6 ................................................................................................................... 83
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA CÓ Z=24, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP. ......... 83
6.1.Xác định các số liệu ban đầu............................ 83
6.2.Tính tốn số liệu. ................................... 84
5


6.3.Vẽ sơ đồ trải. ...................................... 84
BÀI 7 ................................................................................................................... 90
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA CĨ Z=36, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM KHN TẬP TRUNG 1
LỚP. .................................................................................................................... 90
7.1.Xác định số liệu ban đầu. ............................. 90
7.2.Tính tốn số liệu. ................................... 91
7.3.Vẽ sơ đồ. ......................................... 91
Hình 7.2. Sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha .......................... 92
có z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp. ........................................ 92
BÀI 8 ................................................................................................................... 93

XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
3 PHA CĨ Z=24, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHN 2 LỚP...................... 93
8.1. Khái niệm về dây quấn 2 lớp: .......................... 93
8.2.Xác định số liệu ban đầu. ............................. 94
8.3.Tính tốn số liệu. ................................... 94
8.4.Vẽ sơ đồ. ......................................... 95
BÀI 9 ................................................................................................................. 100
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3
PHA CĨ Z=36, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHN 2 LỚP. ......................... 100
9.1.Xác định số liệu ban đầu. ............................ 100
9.2.Tính toán số liệu. .................................. 100
9.3.Vẽ sơ đồ. ........................................ 101
BÀI 10 ............................................................................................................... 106
BẢO DƯỠNG, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ..................... 106
10.1. Xác định hư hỏng trước khi tháo động cơ. ............... 106
10.2.Tháo lắp động cơ: ................................ 106
10.3. Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa. ................ 108
10.5. Vận hành động cơ: ............................... 124
BÀI 11 ............................................................................................................... 139
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ....... 139
CÓ Z=24; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP. ................ 139
11.1.Tháo, vệ sinh động cơ: ............................. 139
11.2.Phân tích sơ đồ dây quấn: ........................... 142
11.3. Lót cách điện rãnh: ............................... 144
6


11.4.Đo làm khuôn quấn dây: ............................ 147
11.5. Quấn dây: ..................................... 150
11.6.Lồng dây vào rãnh stato: ........................... 150

11.7. Hoàn tất bộ dây: ................................. 156
11.8. Vận hành thử:................................... 159
11.9.Tẩm sấy bộ dây: .................................. 162
BÀI 12 ............................................................................................................... 164
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ ...................................................... 164
KHƠNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CĨ Z=36; 2P=4 DÂY QUẤN ............................ 164
ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 1 LỚP. ............................................................ 164
12.1.Tháo, vệ sinh động cơ: ............................. 164
12.2. Phân tích sơ đồ dây quấn: .......................... 164
12.3. Lót cách điện rãnh: ............................... 166
12.4.Đo làm khuôn quấn dây: ............................ 166
12.5. Quấn dây: ..................................... 166
12.6.Lồng dây vào rãnh stato: ........................... 167
12.7. Hoàn tất bộ dây: ................................. 167
12.8. Vận hành thử:................................... 167
12.9.Tẩm sấy bộ dây: Trình tự thực hiện cơng việc như bài 18. ...... 167
BÀI 13 ............................................................................................................... 169
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ 1 PHA ......................................................................................................... 169
13.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 pha. ............... 169
13.2.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha. ....... 172
BÀI 14 ............................................................................................................... 179
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ ...................................................... 179
KHƠNG ĐỒNG BỘ 1 PHA CĨ Z=24; 2P=2. ................................................. 179
14.1.Tháo, vệ sinh động cơ. ............................. 179
14.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn. ....................... 179
14.3. Lót cách điện rãnh: ............................... 185
14.4.Đo khuôn: ...................................... 185
14.5. Quấn dây: ..................................... 185
14.6.Lồng dây vào rãnh stato: ........................... 185

14.7. Hoàn tất bộ dây: ................................. 186
14.8. Vậnh hành thử: .................................. 186
14.9.Tẩm sấy bộ dây: .................................. 186
BÀI 15 ............................................................................................................... 187

7


QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ ...................................................... 187
KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA CÓ Z=36; 2P=4. ................................................. 187
15.1.Tháo, vệ sinh động cơ. ............................. 187
15.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn. ....................... 187
Hình 15.1. Cuộn dây làm việc động cơ 1 pha ................................................... 190
có z=36; 2p=4;qa=2qb....................................................................................... 190
Hình 15.2. Bộ dây stato động cơ khơng đồng bộ 1 pha .................................... 190
có z=36; 2p=4, qa=2qb, phân tán khơng đều .................................................... 190
Hình 15.3. Bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha .................................... 191
có z=36; 2p=4, qa=2qb, phân tán đều ............................................................... 191
15.3. Lót cách điện rãnh: ............................... 192
15.4.Đo khn: ...................................... 192
15.5. Quấn dây: ..................................... 193
15.6.Lồng dây vào rãnh stato: ........................... 193
15.7. Hoàn tất bộ dây: ................................. 193
15.8. Vận hành thử:................................... 194
15.9.Tẩm sấy bộ dây: .................................. 194
BÀI 16 ............................................................................................................... 195
SỬA CHỮA QUẠT BÀN................................................................................. 195
16.1.Tháo, vệ sinh quạt. ................................ 195
16.2.Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa. ................. 197
16.3.Phân tích sơ đồ dây quấn quạt bàn. .................... 202

16.4.Xác định các đầu dây quạt bàn: ....................... 203
16.5. Lắp ráp, vận hành. ............................... 204

8


MƠ ĐUN MÁY ĐIỆN
Mã mơ đun: MĐ14
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun này học sau các mơn học An tồn điện lạnh, Mạch điện,
và mô đun Đo lường điện lạnh.
- Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề, thuộc mơ đun đào tạo nghề bắt
buộc.
Mục tiêu của mô đun:
Sau khi học xong mô đun này, học sinh – sinh viên có khả năng:
- Trình bày được cấu tạo, ngun lý làm việc và các thông số kỹ thuật của
máy biến áp một pha, động cơ không đồng bộ 1 pha, 3 pha;
- Bảo dưỡng, sửa chữa, vận hành được các máy biến áp một pha công suất
nhỏ, các loại động cơ xoay chiều một pha, 3 pha sử dụng trong hệ thống lạnh;
- Cẩn thận, chính xác, nghiêm túc, thực hiện đúng quy trình, đảm bảo an
tồn.
Nội dung của mơn học:
Bài 1 :

Khái niệm chung về máy điện.

Bài 2 :

Cấu tạọ, nguyên lý làm việc của máy biến áp.

Bài 3 :

Quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ.

Bài 4 :

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha

Bài 5 :

Khái niệm về dây quấn stato động cơ không đồng bộ.

Bài 6 :

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=24,
2p=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.

Bài 7 :

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ khơng đồng bộ 3 pha có Z=36,
2p=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp.

Bài 8:

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=24,
2p=4 dây quấn đồng khn 2 lớp bước đủ.

Bài 9 :

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ khơng đồng bộ 3 pha có Z=36,

2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp bước ngắn.
9


Bài 10 :

Bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ.

Bài 11 :

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=24; 2P=4 dây
quấn đồng tâm tập trung một lớp.

Bài 12 :

Quấn lại bộ dây stato động cơ khơng đồng bộ 3 pha có Z=36; 2P=4 dây
quấn đồng khuôn tập trung một lớp.

Bài 13 :

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha.

Bài 14 :

Quấn lại bộ dây stato động cơ khơng đồng bộ 1 pha có Z=24; 2P=2;

Bài 15 :

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha có Z=36; 2P=4; .

Bài 16 :

Sửa chữa quạt bàn.

10


BÀI 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN
Giới thiệu:
Trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày chúng ta tiếp xúc và
làm việc với nhiều loại máy điện như máy phát điện, động cơ điện (máy
bơm, máy quạt, máy khoan...) để hiểu biết, vận hành và sửa chữa, cải tiến nó
ta sẽ nghiên cứu về máy điện, bài này sẽ trình bày các khái niệm chung, tính
chất chung và phân loại máy điện.
Mục tiêu:
- Trình bày được định nghĩa và phân loại về máy điện.
- Mô tả được các loại vật liệu sử dụng trong chế tạo máy điện.
- Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy phát và động cơ điện.
- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, sáng tạo và khoa học.
Nội dung chính:
1.1. Định nghĩa về máy điện
Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiên 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 dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy
phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc
dùng để biến đổi thông số điện như biến đổi điện áp, dòng điện,...
1.2. Phân loại máy điện
Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau, ví dụ
phân loại theo cơng suất, theo cấu tạo, theo chức nâng, theo loại dòng điện (xoay

chiều, một chiều), theo nguyên lí làm việc vv…Trong giáo trình này ta phân loại
đựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau:
a. Máy điện tĩnh
Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên
hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thơng giữa các cuộn dây khơng
có chuyển động tương đối với nhau.
11


Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất
thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, q trình biến đổi có tính thuận
nghịch, ví đụ máy biến áp biến đổi điện năng có thơng số: U 1 , Il, f, thành điện
năng có thơng sơ' U 2 , I2, f, hoặc ngược lại biến đổi hệ thống điện U 2 , I2, f, thành
hệ thống điện U 1 , Il, f.
b. Máy điện quay
Máy điện quay làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, do
từ trường và dịng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau
gây ra.
Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đổi
điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng
(máy phát điện).
Q trình biến đổi có tính thuận nghịch, nghĩa là máy điện có thể làm việc
ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.
c. Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp:

Hình 1-1. Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp

12

1.3. Ứng dụng:
Sử dụng trong các ngành kinh tế như công nghiệp, giao thông vân tải... và
trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình.
CÂU HỎI ƠN TẬP BÀI 1
1. Định nghĩa và phân loại máy điện?
2. Ứng dụng của máy điện trong thực tiển?

13


BÀI 2
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP.
Giới thiệu
Với những Máy biến áp được tính tốn thiết kế chi tiết, đúng mục đích sử
dụng sẽ mang đến hiệu quả tối ưu. Nội dung bài học cung cấp cho các bạn
những kiến thức căn bản, hiểu được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến
áp. Hiểu được chức năng và cách sử dụng máy biến áp.
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng:
- Trình bày được cấu tạo của máy biến áp một pha và ba pha.
- Phân tích được nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha và ba pha.
- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, sáng tạo và khoa học.
Nội dung chính:
2.1. Cấu tạo của máy biến áp
2.1.1. Lõi thép của máy biến áp.
Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ
những vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện. Lõi thép gổm hai bộ
phận:
Trụ là nơi để đặt dây quấn
Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.

Trụ và gơng tạo thành mạch từ khép kín.
Để giảm dịng điện xốy trong lõi thép, người ta dùng thép lá kỹ thuật điện
(dày 0,35 mm đến 0,5 mm, hai mặt có sơn cách điện) ghép lại với nhau thành
lõi thép (hình 2.1a).
2.1.2 Dây quấn máy biến áp.
Nhiệm vụ của dây quấn máy biến áp là nhận năng lượng vào và truyền năng
lượng ra. Dây quấn máy biến áp thường làm bằng dây dẫn đồng hoặc nhơm, tiết
diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm
14


nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và
giữa dây quấn và lõi thép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc
nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp
thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao đặt bên ngoài. Làm như vậy sẽ
giảm được vật liệu cách điện (hình 2.1b)

Hình 2.1 Lõi thép và dây quấn máy biến áp 1 pha

15


Hình 2.2 cấu tạo máy biến áp 3 pha
2.1.3 Vỏ máy
Nắp có sứ cao áp, hạ áp(sứ cách điện thường hoặc loại có dầu (sứ 35KV trở
lên có dầu). Dùng để che chắn, bảo vệ an toàn cho người và máy biến áp. Trên
vỏ máy còn dùng để lắp các bộ phận khác như: bộ phận chuyển mạch để điều
chỉnh điện áp ,rơle để bảo vệ, sứ...
Đối với máy biến áp có cơng suất lớn hơn 10000KVA thì ngồi vỏ có sử
dụng bộ tản nhiệt, thêm cánh quạt làm mát, máy biến áp dùng trong thủy điện

dầu được bơm qua hệ thống ống nước để tăng cường làm mát.

Hình 2.3 Vỏ máy biến áp 1 pha
16


2.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Hình vẽ sơ đồ nguyên lý của MBA một pha hai dây quấn. Dây quấn 1 có N1
vịng dây được nối với nguồn điện áp xoay chiều U1, gọi là dây quấn sơ cấp. Ký
hiệu các đại lượng phía dây quấn sơ cấp đều có con số 1 kèm theo như u1, i1, e1, ..
Dây quấn 2 có N2 vịng dây cung cấp điện cho phụ tải Zt, gọi là dây quấn thứ
cấp. Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn thứ cấp đều có con số 2 kèm theo như
u2, i2 , e2, ..
Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ, trong dây quấn sơ sẽ có dịng
i1. Trong lõi thép sẽ có từ thơng Φ móc vịng với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ
cấp, cảm ứng ra các sđđ e1 và e2. Khi máy biến áp có tải, trong dây quấn thứ sẽ
có dịng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2. Từ thông Φ móc vịng với cả hai
dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thơng chính.
Giả sử điện áp u1 sin nên từ thông Φ cũng biến thiên sin, ta có:
   m sin t

Theo định luật cảm ứng điện từ, các sđđ cảm ứng e1, e2 sinh ra trong dây
quấn sơ cấp và thứ cấp MBA là:
e1   N 1

d
 N 1 m sin( t  90  )  2 E1 sin( t  90  )
dt

e2   N 2

d
 N 2  m sin( t  90  )  2 E 2 sin( t  90  )
dt

Trong đó E1, E2 là trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp và thứ cấp, cho bởi:
E1 
E2 

 N1 m
2

 N 2 m
2

  2 fN1 m  4, 44 fN1 m
  2 fN 2 m  4, 44 fN 2 m

17


Hình 2-4 Nguyên lý máy biến áp 1 pha

Nếu giả thiết máy biến áp đã cho là máy biến áp lý tưởng, nghĩa là bỏ qua sụt
áp gây ra do điện trở và từ thơng tản của dây quấn thì E1 ≈ U1 va E2 ≈ U2 :
U 1 E1 N1


k
U 2 E2 N 2

Nếu N2 > N1 thì U2 > U1 và I2 < I1 : MBA tăng áp.
Nếu N2 < N1 thì U2 < U1 và I2 > I1 : MBA giảm áp
2.3. Các chế độ làm việc của máy biến áp (phần tham khảo).
2.3.1.Chế độ không tải :
Là trạng thái mà điện áp đưa vào sơ cấp là điện mức và phía thứ cấp hở .
Do khơng nối với tải (hở mạch phía thứ cấp) nên cuộn thứ cấp không
tham gia trong mạch. Mặt khác, tổng trở mach từ rất lớn hơn tổng trở cuộn dây
sơ cấp nên có thể xem như cuộn sơ cấp cũng khơng tồn tại, ta có các sơ đồ
tương đương
Dịng điện khơng tải (dịng điện từ hóa):
I0 = Im =

U 1dm
= (3 –10)%. I1đm.
Zm

Tổn hao khơng tải (tổn hao từ hóa): P0 = I02. Rm = U1đm. I0. Cos0. (với:
Cos0 =

R0 R m
).

Z0 Zm

18


Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớn so với công suất tác dụng không tải
P0. Hệ số công suất lúc không tải thấp.

Cosφ0 =

R0
R20  X 0

2

P0


P

2

0

 Q 20

 0,1  0.3

Từ những đặc điểm trên khi sử dụng khơng nên để máy ở tình trạng khơng tải
hoặc non tải.
Kết luận: Khi MBA không tải vẫn tiêu thụ một lượng cơng suất tác dụng
để từ hóa mạch từ và tồn tại dịng điện khơng tải trong cuộn sơ cấp. Tổn hao
không tải thường gọi là tổn hao sắt từ:
P0 = P0 = PFe ; ΔPst = p1,0/50B2(f/50)1,3G
Trong đó : P1,0/50 là công suất tổn hao trong lá thép khi tần số 50Hz và từ cảm 1
T. Đối với lá thép kỹ thuật điện 3413 dày 1,35 mm, P1,0/50 = 0,6 W/kg.
B từ cảm trong thép (T)
G khối lượng trong thép (kg)

2.3.2. Chế độ có tải
I1

X1

R1

I2/

X2/

R2/

Im
Xm
U2/

U1P

ZTải

Rm

Hình2.11.Sơ đồ thay thế của MBA 1 pha
Khi MBA mang tải điện áp trên tải sẽ sụt một lượng U so với lúc không
tải, lượng sụt áp này phụ thuộc vào độ lớn và tính chất của tải.
Đặc tính ngồi của MBA được biểu diễn như đồ thị .

19

Sin
U2

Tải cảm kháng

Sin >0

U2đm
U
U2

2 >0

Cos = Const
Cos

2 <0

I2
I2đm

Tải dung kháng

Sin <0

Hình 2.12a. Đặc tính ngồi của MBA

Hình 2.12b. Tính chất tải của MBA

Từ đồ thị ta được: U2 = U2đm – U
U = 
Sin2)

(UnR.

Cos2

+

UnX.

U% =  (UnR% . Cos2 + UnX% .
Sin2)
Với:
 =

I2
I 2 dm

=

S2
S 2 dm

Là hệ số phụ tải, đặc trưng cho độ lớn của phụ tải.

 Cos2: Hệ số cơng suất của phụ tải.
 2: Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên tải, đặc trưng cho tính
chất phụ tải.

 Độ lớn phụ tải được thể hiện qua hệ số  như sau:
o Máy biến áp non tải: I2 < I2đm   < 1  U giảm; U2 tăng.
o Máy biến áp đầy tải: I2 = I2đm   = 1  U = Uđm ; U2 = const.
o Máy biến áp quá tải: I2 > I2đm   > 1  U tăng; U2 giảm.
 Tính chất phụ tải được thể hiện qua góc lệch pha 2 .
o Khi tải có tính cảm kháng: Sin > 0  U > 0  U2 < U2đm.
20


o Khi tải có tính dung kháng: Sin < 0  U < 0  U2 > U2đm.
2.3.3. Chế độ ngắn mạch.
Khái niệm về hiện tượng:
MBA đang vận hành với các thơng số định mức mà phía thứ cấp bị ngắn
mạch thì gọi là ngắn mạch sự cố hay ngắn mạch vận hành. Trường hợp này sẽ
gây nguy hiểm cho máy bởi dòng điện ngắn mạch sinh ra cực lớn. Thông
thường, người ta sử dụng các thiết bị tự động (CB, FCO, máy cắt) để cắt MBA
ra khỏi mạch khi gặp sự cố nói trên.
Ngồi ngắn mạch sự cố, khi chế tạo và vận hành MBA; Người ta tiến hành
ngắn mạch thí nghiệm để kiểm nghiệm và xác định các thông số của máy.
I2 = INM

I1đm

I2 = INM = I1đm

U1 = UNM

U1 = U1đm

a. Ngắn mạch sự cố

b. Ngắn mạch thí nghiệm

Hình 2.13. Trạng thái ngắn mạch MBA
Thí nghiệm ngắn mạch .
Là trạng thái mà phía thứ cấp được nối ngắn mạch và điện áp đưa vào sơ cấp
được giới hạn sao cho dòng điện ngắn mạch sinh ra bằng dòng điện sơ cấp định
mức. Trạng thái được khái quát:
U2 = 0; U1 = Un = (3 – 10)%U1đm;  I2 = IN = I1đm
Khi tiến hành thí nghiệm ngắn mach, do điện áp nguồn rất thấp nên dịng
điện khơng tải I0 khơng đáng kể có thể bỏ qua (hở mạch từ hóa), nên sơ đồ thay
thế có dạng như hình vẽ:
21


X1

R1

X2/

IN =
I1đm

R2/

XN

I1đm

UnX

RN

UnR

Un

Un

a

b

Hình 2.14. Sơ đồ thay thế của MBA ngắn Mạch
Đặt: Rn = R1 + R2/;

Xn = X1 + X2

Tổng trở ngắn mạch:

Zn =

Rn2  X n2 =

Un
.
I 1dm

Tổn hao ngắn mạch:

Pn = I1đm2. Rn = Un. I1đm. Cosn. (với: Cos0 =

Rn
).
Zn

Nếu R1 = R2/; X1 = X2/ thì:
R1 = R2/ =

Rn
2

 X1 = X2/ =

Xn
2

Sụt áp trên các phần tử:
UnR = I1đm. Rn. (2.27)
UnR% =

U nR
I
. 100 = 1dm Rn.100.
U 1dm
U 1dm

UnX = I1đm. Xn.
UnX% =

(2.29)

U nX
I
. 100 = 1dm Xn.100.
U 1dm
U 1dm

Kết luận: Tổn hao ngắn mạch trong MBA chủ yếu là do 2 bộ dây quấn gây
nên. Tổn hao này còn gọi là tổn hao đồng:
Pn = PCu = PCu1 + PCu2
22


Tổn hao năng lượng của máy biến áp:
Tổn hao trong mạch từ khơng phụ thuộc vào tải nên cịn gọi là tổn hao
khơng đổi.
Cịn tổn hao trong 2 bộ dây quấn phụ thuộc tải nên sẽ thay đổi khi tải của
máy thay đổi. Vì vậy tổn hao này gọi là tổn hao biến đổi.
Tổn hao cơng suất được tính:
PBA = PFe + PCu1 + PCu2 = P0 +
2. Pn
Giản đồ năng lượng của MBA:

P2

P1

PCu1

PFe

PCu2

Hình 2.15. Giản đồ năng lượng MBA

Hiệu suất của máy biến áp.
% = (1 –

P0   2 .Pn

 .S dm .Cos 2  P0   2 .Pn

). 100

 .S dm .Cos 2
% = (
 .S dm .Cos 2  P0   2 .Pn ). 100
Điều kiện vận hành để đạt hiệu suất cực đại:

23


Ta thấy hiệu suất của MBA phụ thuộc vào hệ số phụ tải . Vì vậy nếu cho
máy vận hành với hệ số phụ tải thích hợp nào đó sẽ có hiệu suất lớn nhất. Người
ta đã chứng minh được.
max   =

P0
Pn

Ví dụ: Một MBA 1 pha có SBA = 100KVA; KBA =

U1
10.000
=
; I0 = 0,05Iđm.
400
U2

Các tổn hao P0 = 800W; Pn = 2400W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm Un% = 4.
Giả sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 = Rm; X0 = Xm. Hãy tính:
Điện áp trên tải khi định mức với Cos2 = 0,75 (trễ).
Hiệu suất của máy ở tải S2 = 80% Sđm và Cos2/ = 0,8. Với tải là bao nhiêu thì
hiệu suất cực đại? Tính giá trị hiệu suất đó.
Ở trường hợp câu a, nếu dịng điện vượt trước điện áp thì kết quả thế nào.
Giải:
Trong ví dụ trên đã giải được các kết quả: UnR% = 2,4%; UnX% = 3,2%;
Theo đề bài ta có: P0 = 800W; Pn = 2.400W; U2đm = 400V.
*Điện áp trên tải khi định mức:
Do dòng điện tải chậm sau điện áp nên mạch có tính cảm kháng, nghĩa là
Sin2 > 0. Vì vậy, ta có Cos2 = 0,75  Sin2 = 0,66.
U2 = U2đm – U
U% =  (UnR%. Cos2 + UnX%. Sin2)
U% = 1 (2,4. 0,75 + 3,2. 0,66) = 3,912%V.
Suy ra U = U% U2đm =

3,912
. 400 = 15,65V
100

Vậy: Điện áp trên tải là: U2 = U2đm – U = 400 – 15,65 = 384,35V.
*Hiệu suất của máy khi S2 = 80% Sđm và Cos2/ = 0,8.

S2
0,8S 2 dm
Hệ số phụ tải của MBA:  =
=
= 0,8.
S 2 dm
S 2 dm

24


0,8.100.0,8
 .S dm .Cos 2/
% =(
).100=
. 100 =
0,8.100.0,8  0,8  0,8 2 .2,4
 .S dm .Cos 2  P0   2 .Pn
96,48%
*Khi dòng điện vượt trước điện áp nghĩa là mạch có tính dung kháng:
Sin2 > 0. Vì vậy, ta có Cos2 = 0,75  Sin2 = – 0,66.
U2 = U2đm – U
U% =  (UnR%. Cos2 + UnX%. Sin2)
U% = 1 (2,4. 0,75 + 3,2. (– 0,66)) = – 0,312%V.
Suy ra U = U% U2đm =

 0,312
. 400 = – 1,25V
100

Vậy: Điện áp trên tải là: U2 = U2đm – U = 400 – (– 1,25) = 401,25V.

CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 2
1/Cấu tạo và nguyên lý làm việc của MBA?
2/Phân tích hệ số của MBA:

U 1 E1 N1


k?
U 2 E2 N 2

25