báo cáo thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ

Bài 1: ĐO LƯỜNG MỘT TẢI 3 PHA
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

I. Mục tiêu:
Để tìm hiểu và làm quen với các thiết bị đo và phương pháp đo lường công suất tác dụng
(W), công suất biểu kiến (VA), công suất phản kháng (VAR) và hệ số công suất PF () trong
mạch ba pha.

II. Thiết bị thí nghiệm:
1.Bô nguồn công suất Electron:

2.Đồng hồ kẹp:

3.Probe dòng Hameg – Osciloscope:

4.Tụ điện 3 pha nối tam giác:

Page 1


III. Tiến trình:
A. Lắp đặt thiết bị:
Nguồn điện ba pha được nối với một động cơ KĐB 1Hp 380 V nối Y.
Động cơ không đồng bộ, thông số:
2HP
220V/380V
( / Y )
Cos  0.8

Sơ đồ nguyên lý động cơ AC không đồng bộ gắn với tải cơ học.
+Sử dụng Watt kế:

Đồng hồ Watt kết được kết nối với 1 pha (pha c) của động cơ như hình vẽ, 2 pha còn lại
(pha a và pha b) được kết nối với 2 probe dòng cách ly.
B. Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng - không bù:
-3 pha của động cơ được nối với 3 pha của nguồn điện (nhờ GV hướng dẫn kiểm tra trước khi
cấp điện cho tải).
-Khởi động động cơ không đồng bộ bằng cách cấp nguồn từ bộ nguồn 3 pha và giữa giá trị
điện áp không đổi (V < 200V). Đọc các giá trị của điện áp, dòng điện, hệ số công suất của
từng pha bằng đồng hồ hiển thị trên bộ nguồn, đồng hồ kẹp và probe dòng.
-Chú ý: SV nên khởi động và để động cơ chạy không tải để khoảng 5 phút nhằm ổn định các
thông số động cơ trong suốt quá trình đo.
Varms= 100.2 V
Vbrms= 99.5 V
Vcrms= 99.5 V
A
A
Iarms= 0.53
Ibrms= 0.506
Icrms= 0.504 A
-Vẽ đồ thị cho dòng điện 2 pha a và b trên cùng 1 đồ thị :
Ia(t)

Ib(t)

CH1: 0.2A/DIV
CH2: 0.2A/DIV
Time: 5 ms/DIV

Page 2

-Từ đồ thị tính giá trị dòng điện trong bảng :
Ia(t)= 0.8sin(100πt)A
Ib(t)= 0.76sin(100πt+1170) A
-Dòng điện trung tính I n=
0.06 A
-Giải thích kết quả trên
Phương pháp đồ thị:
Nguyên nhân:
-Độ lớn điện áp trên các pha của nguồn có chênh lệch rất nhỏ nên các giá trị dòng điện
phụ thuộc bởi áp từng pha nên độ lớn dòng điện cũng xuất hiện chênh lệch.
-Độ lệch pha của nguồn 3 pha không hoàn toàn bằng 1200. Nên sinh ra dòng điện mỗi
pha lệch không bằng 1200.
-Do tải (động cơ) không lý tưởng. Có sự chênh lệch trở kháng hay R  0 cũng là nguyên
nhân dẫn đến dòng điện mỗi có độ lớn khác nhau và lệch pha không bằng 1200.
Từ các nguyên nhân trên và dòng trên dây trung tính bằng tổng hợp các dòng trên các
dây còn lại. Vì thế sự chênh lệch đã làm nảy sinh dòng trung tính (dù rất nhỏ).

Phương pháp đại số giải mạch:

Page 3


Các giá trị điện áp:
.

E A  E A00
.

E B  E B   1200
.

E C  EC 1200
Các giá trị dòng điện:
.

EA
IA 
jZa
.

.

EB
IB 
jZb
.

.

EC
IC 
jZc
Dòng điện trên dây trung tính:
.

.

.

.

.

I N  I A  I B I C
Dễ thấy dòng điện trên dây trung tính khác nhau do sự bất đối xứng của dòng điện.
Nguyên nhân:
-Nguồn 3 pha không hoàn toàn đối xứng
-Tải không hoàn toàn đối xứng
-Đo công suất biểu kiến, công suất tác dụng và hệ số công suất trên từng pha:
Sa= 52 VA
Sb= 51 VA
Sc= 51 VA
W
W
Pa= 31
Pb= 29
Pc= 27 W
Qa= 40 VAR
Qb= 40 VAR
Qc= 40 VAR
P.Fa= 0.6
P.Fb= 0.6
P.Fc= 0.6
-Kiểm tra mối quan hệ giữa S,P,Q, PF tên pha a theo công thức:
PFa  Pa / Sa  31 / 52  0.6
PFb  Pb / Sb  29 / 51  0.57

PFc  Pc / Sc  27 / 51  0.53

Sa  Pa2  Qa2  312  402  50.6

Sc  Pc2  Qc2  272  402  48.3

Sb  Pb2  Qb2  292  402  49.4

-Xác định tổng công suất biểu kiến, công suất tác dụng và công suất phản kháng:
S= Sa+ Sb+ Sc= 52+51+51 = 154 VA
P= Pa+ Pb+ Pc= 31+29+27= 87 W
Q= Qa+Qb+ Qc= 40+40+40= 120 VAR

Page 4


C. Đo công suất ở trường hợp không tải cân bằng - có bù:
-Tính giá trị tụ bù cần thiết để hệ số công suất đạt 0,95 trên mỗi pha ở điều kiện vận hành không
tải (SV tự tính trước)
Động cơ không đồng bộ, thông số:
2HP
220V/380V
( / Y )
Cos  0.8

Hình động cơ AC không đồng bộ có bù tụ.
Tính giá trị tụ bù để hệ số công suất đạt 0,95
Công suất của tải 3 pha (động cơ):
P  2HP  746W / HP  1492W
Q  P tan(cos1 0.8)  1492  tan(cos1 0.8)  1119VAR
Công suất phản kháng sau khi bù thêm C:
Qnew  P tan(cos1 0.95)  1492  tan(cos1 0.95)  490VAR
Công suất phản kháng cần phải bù của bộ tụ:

Q  Qnew  Qold  490  1119  629VAR
Công suất phản kháng cần phải bù trên mỗi bộ tụ:
Q
Q perphase 
 210VAR
3
Vì tụ nối hình sao => Điện áp mỗi tụ:Utụ = Udây = 380V
Giá trị mỗi tụ cần phải bù là:
Q perphase
210
C

 4.63 F
2
2
2 fU tu
100  380
-Lấy tụ bù nối Δ gắn song song với động cơ không đồng bộ như hình vẽ.
-Đo lại P,Q,S và PF trên từng pha của bộ nguồn.
Sa= 31 VA
Sb= 31 VA
Sc= 31 VA
Pa= 31 W
Pb= 31 W
Pc= 29 W
VAR
VAR
Qa= 0
Qb= 0
Qc= 0 VAR

P.Fa= 1
P.Fb= 1
P.Fc= 1

Page 5


-Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF nhận được bằng công thức toán học:
Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF =1
Qnew  Qanew  Qbnew  Qcnew  0VAR

Qold  Qaold  Qbold  Qcold  40  40  40  120VAR
Công suất phản kháng được bộ tụ bù thêm:
Q  Qnew  Qold  490  1119  120VAR
Công suất phản kháng trên mỗi bộ tụ:
Q 120
Q perphase 

 40VAR
3
3
Điện áp mỗi tụ:
(V )

U tu  U day  U pha 3  100 3
Giá trị tụ ở bài thí nghiệm này là:
Q perphase
40
C


 4.244  F
2
2 fU tu
100  (100 3)2
D. Đo công suất ở trường hợp không tải mất cân bằng:
-Tháo bộ tụ bù ra khỏi nguồn điện.
-Mắc nối tiếp 1 điện trở có giá trị 6 ohm trên pha a của động cơ không đồng bộ với nguồn.

-Đo lại các kết quả điện áp, dòng điện hiệu dụng, hệ số công suất trên từng pha.
Sa= 21 VA
Sb= 72 VA
Sc= 71 VA
Pa= 15 W
Pb= 29 W
Pc= 33 W
Qa= 17 VAR
Qb= 69 VAR
Qc= 63 VAR
P.Fa= 0.5
P.Fb= 0.428
P.Fc= 0.571
-Dòng điện trung tính In= 0.78A
-Giải thích kết quả trên:
Phương pháp đồ thị:
Nguyên nhân:
-Độ lớn điện áp trên các pha của nguồn có chênh lệch rất nhỏ nên các giá trị dòng điện
phụ thuộc bởi áp từng pha nên độ lớn dòng điện cũng xuất hiện chênh lệch.
-Độ lệch pha của nguồn 3 pha không hoàn toàn bằng 1200. Nên sinh ra dòng điện mỗi
pha lệch không bằng 1200.

Page 6


-Do tải (động cơ) không lý tưởng. Có sự chênh lệch trở kháng hay R  0 cũng là nguyên
nhân dẫn đến dòng điện mỗi có độ lớn khác nhau và lệch pha không bằng 1200.
-Trường hợp này ảnh hưởng lớn nhất là do sự mất cân bằng tải. trên dây a có xuất hiện
điện trở R=6Ω.
Từ các nguyên nhân trên và dòng trên dây trung tính bằng tổng hợp các dòng trên các
dây còn lại. Vì thế sự chênh lệch đã làm nảy sinh dòng trung tính (dù rất nhỏ).

Phương pháp đại số giải mạch:

Các giá trị điện áp:
.

E A  E A00
.

E B  E B   1200
.

E C  EC 1200
Các giá trị dòng điện:
.

.

.

.

EA
EB .
EC
IA 
;IB 
; IC 
R  jZa
jZb
jZc
Dòng điện trên dây trung tính:
.

.

.

.

.

I N  I A  I B I C

Page 7


Dễ thấy dòng điện trên dây trung tính khác nhau do sự bất đối xứng của dòng điện.
Nguyên nhân:
-Như phần B
-Nhưng chủ yếu là do tải không đối xứng:
 Có điện trở trên dây a => Độ lớn Ia giảm và Ia chậm pha hơn UAN 1 góc nhỏ

hơn 900.
 Ib, Ic tăng lên => dòng dây trung tính khác không.
-Nhận xét về sự khác biệt về kết quả dòng trung tính trong thí nghiệm, từ đó suy ra kết luận về
tác hại khi lưới điện mất cân bằng tải.
+ Nhận xét về sự khác biệt về kết quả dòng trung tính trong thí nghiệm:
Trường hợp tải cân bằng - không bù
Trường hợp không tải mất cân bằng
-Dòng trung tính vẫn tồn tại nhưng rất nhỏ.
-Dòng trung tính lớn hơn nhiều so với tải cân
bằng.
-Dòng dây trên các pha gần bằng nhau => tải
-Dòng dây trên các pha khác nhau => tải trên
trên mỗi pha gần như nhau.
mỗi pha khác nhau.
+Kết luận về tác hại khi lưới điện mất cân bằng tải:
-Lưới điện: gây tổn thất điện năng trong mạng điện. Đặc biệt là lệch áp trung tính nếu RN
lớn và có thể gây đứt dây trung tính.
-Phụ tải: lệch công suất pha, pha thì nặng tải, pha thì non tải => Giảm hiệu quả làm việc
vủa máy phát và dễ gây cháy nổ.
-An toàn: gây hư cách điện, giật điện, phỏng nếu chạm vào dây trung tính

-So sánh thí nghiệm C với B:
Thí nghiệm B (tải cân bằng)
Dòng trên từng dây gần bằng và lớn hơn thí
nghiệm C
=> Tổn hao trên dường dây lớn
=> Hiệu suất giảm
-So sánh thí nghiệm D với B:
Thí nghiệm B (tải cân bằng)
Dòng dây trên các pha gần bằng.

=> Dòng trên dây trung tính rất nhỏ
=> Tổn thất trên dây trung tính nhỏ

Thí nghiệm C (không tải cân bằng có bù C)
Dòng trên từng dây gần bằng và nhỏ hơn thí
nghiệm B
=> Tổn hao trên dường dây giảm đáng kể
=> Hiệu suất tăng cao

Thí nghiệm D (không tải mất cân bằng)
Dòng dây trên các pha khác nhau.
Dòng trên dây a giảm và dòng 2 dây còn lại tăng.
=> Trôi điểm trung tính
=> Dòng dây trung tính lớn
=> Tổn hao trên dường dây cao
=> Hiệu suất giảm => gây tổn thấy và phi kinh tế

Page 8


Bài 2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

I. Mục tiêu:
Giúp sinh viên hiểu rõ hơn và kiểm tra lại các đặc tính của máy biến áp: đặc tính không tải, đặc
tính ngắn mạch và đặc tính tải của máy biến áp.
Từ các thí nghiệm không tải và ngắn mạch, ta có thể xác định thông số cho sơ đồ mạch tương
đương của máy biến áp. Và biết được các thông số này sẽ ảnh hưởng đến đặc tính tải, và đặc tính
hiệu suất như thế nào.

II. Tiến trình:
Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau :
-Module đo điện áp và dòng điện :

- Module đo hệ số công suất :

- Đấu dây tổng quát. Sinh viên dựa trên sơ đồ từng TN cụ thể mà đấu dây cho phù hợp.

Page 9


A. Thí nghiệm không tải

+Sơ đồ mắc mạch:

+Đo các thông số theo bảng sau:
U10(V) 40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
U20(V)
21
30.5

40.5
50
61
71
81.5
91.6
102
112
I10(A)
0.02
0.03
0.04
0.05
0.07
0.09
0.11
0.15
0.23
0.35
P10(W) 0.48
1.08
1.92
3
5.04
7.56
10.56
16.2
27.6
46.2
i. Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10). So sánh dạng của đặc tính này với đặc tính đường cong từ

hóa, cho nhận xét và giải thích.
+Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10).
U10= f(I10)

250

Đặc tính không tải U10= f(I10)

200
150
100

50
0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

I10

Page 10


+So sánh với đường cong từ hóa:

Đường cong từ hóa của chất sắt từ M(H), đường cong độ từ thẩm phụ thuộc vào từ trường
và các giá trị thu được: Từ độ bão hòa Ms, từ thẩm ban đầu μi, từ thẩm cực đại μmax

+Nhận xét:
Đường đặc tính không tải U10= f(I10 )
-Có tính đồng dạng với nhau.
-Đều là đường cong phi tuyến.
-Sự phụ thuộc giữa U và I là phi tuyến và có
vùng bão hòa.

Đường cong từ hóa
-Có tính đồng dạng với nhau.
-Đều là đường cong phi tuyến.
-Sự phụ thuộc giữa B và H (cũng như sự phụ
thuộc giữa Φ và I) là phi tuyến và có vùng bão
hòa.

+Giải thích:
-Do lõi từ được làm từ các chất có trật tự từ (sắt từ, phản sắt từ, feri từ), đường cong từ hóa là các
đường phi tuyến.
-Sự phi tuyến của đường đặc tính không tải U10= f(I10) là do sự phi tuyến của đường cong từ hóa

hay do chất liệu, hình dạng của vật làm lõi của máy biến áp. Lõi thép được làm bằng lá thép kỹ
thuật, mỗi loại thép đều có một giới hạn từ thông khác nhau vì vậy khi ta tăng điện áp từ giá trị 0
đến giá trị Uđm thì từ thông cũng tăng dần lên từ không đến giá trị xác lập. Đó là yếu tố khách
quan mà ta không thể khắc phục được.
-Ta xét các công thức sau:
Ni
 H
(suy từ định luật Ampere)
l
B
   (suy từ định luật Gauss)
A
d
 U1  2 fN1max (suy từ công thức U1  N1
)
dt
-Từ đó ta thấy rằng:
Dòng điện I tỉ lệ với cường độ từ trường H.
Hiệu điện thế U tỉ lệ với từ thông Φ tỉ lệ mật độ từ trường B.
=> Đường đặc tính không tải U10= f(I10) có dạng giống với “Đường cong từ hóa”.
-Tác hại khi MBA làm việc ở sâu trong vùng bão hòa:
Nếu lõi thép bị bão hòa thì khi U1 tăng dẫn đến I sẽ tăng đột biến, toàn bộ năng lượng
tăng thêm của dòng sơ cấp tăng thêm này sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành tổn hao nhiệt, có thể
gây cháy nổ MBA.

Page 11


ii. Cho biết ý nghĩa của giá trị P10 mà sinh viên đo được, trong dãy công suất đo được thì giá trị
nào có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp? Tại sao?

+Ý nghĩa của giá trị P10 đo được:
P10 là công suất tổn hao không tải.

Vì pFe  P10  R1I 02  P10
+Trong dãy công suất đo được thì giá trị có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp là:
Giá trị công suất đo được tại áp định mức U10=220V
+Vì:
Đó là công suất tổn hao khi máy làm việc ở chế độ định mức. Từ đó ta có thể thiết kế
mạch mong muốn để đạt hiệu suất cao nhât hoặc có thể tính được hiệu suất của máy biến áp, các
giá trị trở kháng tổn hao tương đương,...
iii. Có thể quy đổi tổn hao không tải từ các thí nghiệm mà U10 nhỏ hơn điện áp định mức (220
volts) về thí nghiệm không tải khi U10 ở điện áp định mức được hay không? Tại sao?
+Có thể quy đổi tổn hao được hay không:
Không
+Vì:
Ta biết rằng, Máy biến áp tồn tại hai dạng tổn hao chính ở lõi thép trong quá trình vận hành
MBA:
 Tổn hao từ trễ do bản chất đa trị và phi tuyến của đặc tuyến từ hóa của vật liệu từ dùng
làm lõi:
 Ph  K h fBnm(W)
o Với B m là mật độ từ thông cực đại, Kh là hằng số phụ thuộc vào vật liệu lõi từ.
 Tổn hao dòng xoáy do hiệu ứng tỏa nhiệt của dòng cảm ứng hình thành trong lõi thép:
 Pe  K ef 2 B2m(W)
o Với Ke là hằng số phụ thuộc điện trở của vật liệu dùng dán các lá thép của lõi từ.
Cả hai tổn hao đều tỉ lệ với mật độ từ thông cực đại(Bm). Chúng được gộp lại gọi là tổn hao từ
hóa hay tốn hao lõi thép. Giá trị của Bm sẽ phụ thuộc áp nguồn sơ cấp Vm.
Vì thế, tại mỗi điện áp chưa đạt tới điện áp định mức. Các giá trị tổn hao tính được đều khác
nhau và còn phụ thuộc phi tuyến vào điện áp sơ cấp. Nên ta khó có thể quy đổi được tổn hao ở
điện áp nhỏ hơn điện áp định mức về tổn hao ở điện áp định mức.

Page 12


iv. Từ các thông số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ
tương đương của máy biến áp.
+Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch:

+Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch:

+Tính các thông số cần thiết:
-Xét bái toán với thông số đo được như sau:
Ioc  I1o  0.35A

V
Voc  U1n  220
P  P  46.2 W
1o
 oc
-Điện trở Rc:
V 2 2202
Rc  oc 
 1047.6
Poc 46.2
V
220
I R  oc 
 0.21A
Rc 1047.6
Ta có:
I oc  I R  I X

Vì I R cùng pha với Voc, I X chậm pha hơn Voc 900=> I X chậm pha hơn I R 900.
=> I X  I oc2  I R2  0.352  0.212  0.28 A
-Điện kháng Xm:
V
220
X m  oc 
 785.7
I X 0.28

Page 13


B. Thí nghiệm ngắn mạch

+Sơ đồ mắc mạch:

Chỉnh variac về 0. Tăng dần áp ngõ vào và đo các thông số theo bảng sau:
I2n(A) 1
2
3
4
5
6
7
8
U1n(V) 2.37
3.4
5
7
8.6

10.8
12.7
14.8
I1n(A)
0.54
0.81
1.37
1.8
2.31
2.9
3.35
4
P1n(W) 1.27
2.73
6.80
12.51 19.73 31.10 42.25 58.79

9
16.7
4.5

10
19
5.2

74.62

98.11

i. Từ các thí nghiệm ngắn mạch, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy

biến áp.
+Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch:

Page 14


+Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch:

+Tính các thông số cần thiết:
-Xét bái toán với thông số đo được như sau:
Isc  I1n  5.2 A

V
Vsc  U1n  19
P  P  98.1W
1n
 sc
-Điện trở Req:
P
98.1
Req  sc2 
 3.628
2
I sc 5.2
V
19
Zeq  sc 
 3.654
I sc 5.2
-Điện kháng Xeq

X eq  Zeq2  Req2  3.6542  3.6282  0.435
ii. Vẽ đường đặc tính U1n= f(I1n). So sánh dạng của đường đặc tính này với đường đặc tính
không tải ở phần trên. Giải thích sự giống nhau và khác nhau.
+Vẽ đường đặc tính U1n= f(I1n).

Đường đặc tính U1n= f(I1n)

U1n= f(I1n)
20
18
16

14
12
10
8
6
4
2

0
0

1

2

3

4

5

6

I1n

Page 15


+So sánh dạng của đường đặc tính của thí nghiệm ngắn mạch và thí nghiệm không tải. Giải
thích sự giống nhau và khác nhau.
Thí nghiệm ngắn mạch
Thí nghiệm không tải
-Máy biến áp được khảo sát tới giá trị I định
-Máy biến áp được khảo sát tới giá trị U định
mức bên sơ cấp.
mức bên sơ cấp.
-U bên sơ cấp thấp, I bên sơ cấp cao
-U bên sơ cấp cao, I bên sơ cấp thấp
-Vẫn còn trong vùng tuyến tính. Chưa xuất
-Xuất hiện vùng bão hòa.
hiện vùng bão hòa.
+Giải thích:
-Ở thí nghiệm ngắn mạch thì do tải ngắn mạch nên trở kháng tương đương gần bằng trở kháng
đồng bên sơ cấp (trở kháng này rất nhỏ) => Dòng điện I tăng nhanh khi U tăng.
-Ở thí nghiệm không tải thì do trở kháng tải là vô cùng nên trở kháng tương đương gần bằng trở
kháng tổn hao sắt (trở kháng này lớn) => Dòng điện I tăng chậm khi U tăng.
-Lúc ngắn mạch, phản ứng của phần ứng là khử từ. Mạch từ của MBA không bão hòa vì suất

điện động phần sơ cấp rất nhỏ. Do đó đặc tính ngắn mạch là đường thẳng.
iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A)
về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức được hay không? Tại sao? Nếu được, sinh
viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được. cho nhận xét.
+Có thể quy đổi được hay không:
Được
+Vì:
-Ở thí nghiệm ngắn mạch, quan hệ U và I gần như tuyến tính.
-Ở sơ đồ gần đúng, ta thấy hầu như các thông số đo được đều không phụ thuộc vào tính chất của
lõi thép mà chỉ phụ thuộc vào 2 cuộn dây đồng. Nhưng với sơ đồ chính xác thì các thông số đo
được vẫn phụ thuộc. Nhưng do điện trở từ hóa và điện kháng từ hóa rất lớn, nên trong thí nghiệm
ngắn mạch chúng không gây ảnh hưởng lớn => sự phi tuyến không ảnh hưởng nhiều lên thông
số mạch => các giá trị đo được đều tuyến tính => ta dễ dàng quy đổi từ thí nghiệm mà I1n nhỏ
hơn dòng điện định mức (5A).
+Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được:
+Quy đổi và so sánh
-Xét bái toán với thông số đo được như sau:
Isc  I1n  2.31A

V
Vsc  U1n  8.6
P  P  19.7W
1n
 sc

-Xét bái toán với thông số đo được như sau:
Isc  I1n  5.2 A

V
Vsc  U1n  19

P  P  98.1W
1n
 sc

-Điện trở Req:
P
19.7
Req  sc2 
 3.692
2
I sc 2.31
V
19
Zeq  sc 
 3.723
I sc 5.2

-Điện trở Req:
P
98.1
Req  sc2 
 3.628
2
I sc 5.2
V
19
Zeq  sc 
 3.654
I sc 5.2

Page 16


-Điện kháng Xeq:

-Điện kháng Xeq

X eq  Zeq2  Req2  3.7232  3.6922  0.479

X eq  Zeq2  Req2  3.6542  3.6282  0.435

+Nhận xét:
-Các thông số có giá trị xấp xỉ nhau.
-Vì thế ta có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định
mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức.
-Các giá trị tổn hao đồng cũng rất quan trọng vì nó quyết định hiệu suất làm việc của máy biến
áp.
-Sai số do tính toán, sai số phép đo, do chủ quan người đo đạc, …
iv. Với quan điểm của người sử dụng, các thông số nào là quan trọng nhất trong thí nghiệm
không tải và thí nghiệm ngắn mạch để có thể ghi trên nhãn máy. Tại sao?
+ Các thông số quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch:
Ngoài các thông số định mức quan trọng như điện áp, dòng điện, công suất,… còn có thêm: tổn
thất không tải, tổn thất đồng, tổng trở kháng ngắn mạch Z, điện áp ngắn mạch.
+Vì:
Dựa vào các thông số này, người ta có thể:
-Thành lập và chọn lựa phương án thích hợp để cung cấp điện
-Thiết kế và chỉnh định các thông số.
-Xác định các điều kiện làm việc.
-Chọn giải pháp hạn chế ngắn mạch
-Kiểm tra các thiết bị điện, thiết kế bảo vệ nối đất

C. Thí nghiệm có tải:
Sơ đồ nguyên lý :

Page 17


+Sơ đồ mắc mạch:

Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi tải (bằng cách bật nối tiếp
các công tắc trên hộp tải.
Chú ý: Sinh viên phải ghi lại các giá trị tải bằng các vị trí của công tắc để so sánh với cùng kết
quả trong bài thí nghiệm số 3.
Đo các giá trị theo bảng sau:
Tải
0 1
2
3
4
5
6
7
8
U2(V)
110
109
107
106
104.5
103
101

100
I2(A)
2.1
3
4
5
5.8
6.5
7.3
8
P2(W)
230.769 326.673 427.572 529.47 605.4939 668.8305 736.5627 799.2
U1(V)
220
220
220
220
220
220
220
220
I1(A)
1.16
1.6
2.03
2.5
2.92
3.34
3.75
4.15

P1(W)
249.075 347.072 440.794 545.05 637.903 730.391 820.875 909.348
i. Vẽ đặc tính tải U2= f(I 2). Tính độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức.
+Vẽ đặc tính tải U2= f(I2).

Vẽ đặc tính tải U2= f(I2)

U2= f(I2)
112
110
108
106

104
102
100

I2

98

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Page 18


+Tính độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức:
U U2
110  100
U 2 %  2 dm
100% 
 100%  9.1%
U 2 dm
110
ii. Tính và vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải:
;xác định điểm
hiệu suất cực đại, cho nhận xét.
S2=P2
Sdm=220 x 4.995 = 1098.9 VA
+Tính đặc tính hiệu suất theo hệ số tải:
Tải
0

1
2
3
4
5
6
7
8
βi
0.21
0.297273 0.389091 0.481818
0.551
0.608636 0.670273 0.727273
ƞi
0.926503 0.941225 0.970004 0.971415 0.949194 0.915715 0.89729 0.878871
+Vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải:

Đặc tính hiệu suất

ƞ(β)
0.98
0.96
0.94
0.92

0.9
0.88

β

0.86
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

+Điểm hiệu suất cực đại: ƞi = 0.481818 khi βi = 0.971415
+Nhận xét:
-Như vậy hiệu suất tải đạt cực đại khi hệ số tải nằm trong khoảng 0.4 đến 0.5
-Tại đây, Công suất tổn hao đồng bằng công suất tổn hao sắt từ.
-Đối với các máy có công suất lớn. Người ta thường thiết kế chế tạo đạt hiệu suất cực đại khi
  0.45  0.5
iii. Từ các thông số đo được bên thứ cấp và sơ đồ tương đương có được ở phần trên, hãy tính các
thông số bên sơ cấp, so sánh kết quả này với giá trị đo được.

Page 19

+Tính các thông số bên sơ cấp:
-Với sơ đồ chính xác như sau:

-Ta xấp xỉ gần đúng sơ đồ sau:

Rc1  1047.6
X m1  785.7

R1eq  3.628
X 1eq  0.435
-Lần lược thế các giá trị U2 I2 vào hệ sau:

I2
I2
2
2 V2
V1  a  ( R1eq  jX 1eq  a Z L )  2  (3.628  j0.435  2  I )

2

I  V  ( 1  1 )  I2  V  ( 1  1 )  I2
1
1
 1
Rc1 jX m
a
1047.6 j 785.7
2
-Ta lần lượt có các kết quả sau:

Tải
0 1
U2(V)
110
I2(A)
2.1
P2(W)
230.77
U1(V)
2230.10
I1(A)
1.29  130

2

3

4

109
3
326.67
2230.20

107
4
427.57
2210.20

106

5
529.47
2210.30

1.7  90

2.2  70

2.7  60

Page 20


Tải
5
U2(V)
104.5
I2(A)
5.8
P2(W)
605.49
U1(V) 2190.30
I1(A)
3  50

6

7

8

103
6.5
668.83
2180.40

101
7.3
736.56
2150.40

100
8
799.2
2150.50

3.4  50

3.8  40

4.2  40

+So sánh với giá trị đo được:
-Ta thấy các giá trị tính toán gần đúng với giá trị đo được.
-Sơ đồ tương đương không ảnh hưởng nhiều đến sai số các giá trị tính toán.
-Tuy vẫn còn có sai số do nhiều nguyên nhân như:
+Các thiết bị MBA, nguồn, … không chính xác.
+Sơ đồ tính toán là sơ đồ tương đương.
+Sai số dụng cụ đo.
+Yếu tố môi trường.

+Chủ quan người quan sát, đo đạc.
iv. Ứng dụng:
-Dùng để biến áp cho các hộ gia đình.
-Dùng biến áp cung cấp cho các thiết bị như tivi, đầu máy,…
-Dùng biến áp cho các thiết bị có công suất nhỏ như điện thoại, máy tính,….

Page 21


Bài 3: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪ
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
I. Mục tiêu:
Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về sự ảnh hưởng của cấu tạo mạch từ đến đặc tính làm việc của
máy biến áp. Cụ thể là sự ảnh hưởng của từ thông rò lên giá trị điện kháng tản của máy biến
áp.

II. Thiết bị thí nghiệm:
- Máy biến áp 1 pha 220/110 volts, 5/10 A. có nhánh phân từ và khe hở không khí

- Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn sơ cấp
của máy biến áp một pha.
- Ampere kế, Volt kế và Watt kế.
1.Máy biến áp :

2.VOM:

Page 22


3.Variac :

4.Hộp điện trở :

Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau :
- Module đo điện áp và dòng điện :

- Module đo hệ số công suất :

- Đấu dây tổng quát. Sinh viên dựa trên sơ đồ từng TN cụ thể mà đấu dây cho phù hợp.

Page 23


III. Tiến trình:
A. Thí nghiệm không tải

+ Sơ đồ mắc mạch:

+ Đo các thông số theo bảng sau:
U10(V) 40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
U20(V) 18.795 28.8

38.9
49.2
59.3
69.4
79.25 89.35 99.25 109.35
I10(A)
0.131 0.1785 0.22
0.26
0.3
0.342 0.388 0.437 0.4875 0.5405
P10(W) 1.493 3.052 5.016
7.41
10.26 13.646 17.693 22.418 27.788 33.889
i. Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10). So sánh dạng của đặc tính này với dạng đặc tính thu được
ở bài thí nghiệm 2. Giải thích sự khác nhau nếu có?
+ Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I 10).
U10= f(I10)

Đặc tính không tải U10= f(I10)

250
200

150
100

50
0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

I10

Đặc tuyến bài 3

Page 24


+ So sánh dạng của đặc tính này với dạng đặc tính thu được ở bài thí nghiệm 2
U10= f(I10)
250

Đặc tính không tải U10= f(I10)

200
150

100
50

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

I10

Đặc tuyến bài 2

+ Nhận xét và:
Đặc tuyến bài 3
Đặc tuyến bài 2
-Quan hệ U, I gần như là đường thẳng, tuyến
-Quan hệ U, I là đường phi tuyến.
tính.
-Chưa xuất hiện vùng bảo hòa.

-Thấy rõ được vùng bảo hòa.
+Giải thích:
-Vì MBA ở bài 3 có nhánh phân từ. Nhánh này có tác dụng làm từ thông tăng chậm và tăng giới
hạn vùng bảo hòa lên do lõi từ nhiều hơn. Khe hở không khí giúp MBA khi hoạt động thì từ
thông trên nhánh phân từ này rất nhỏ.
-Vì từ thông tăng chậm hơn và vùng bảo hòa lớn hơn nên ở điện thế 220V thì ta vẫn chưa thấy
hiện tượng bảo hòa. MBA vẫn còn hoạt động trong vùng tuyến tính.
-Vì có thể lõi từ được làm từ chất thuận từ và nghịch từ. Ở các chất này thì đường cong từ hóa là
tuyến tính

Đường cong từ hóa có dạng tuyến tính trong các
chất thuận từ và nghịch từ

ii. Từ các thông số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ
tương đương của máy biến áp.
+Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch:

Page 25