tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng

Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

LỜI CẢM ƠN


Bất kể thành công nào cũng cần có sự hỗ trợ và giúp đỡ của mọi ngƣời, dù là trực
tiếp hay gián tiếp. Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng, nỗ lực tìm tòi của bản
thân, tôi còn nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ từ gia đình, bạn bè và quý thầy cô. Những
ngƣời đã luôn bên cạnh tôi, động viên, hỗ trợ và giúp đỡ tôi, tôi xin chân thành cảm ơn:
Xin chân thành cảm ơn cha mẹ tôi, ngƣời đã luôn quan tâm, lo lắng, chia sẻ và hỗ
trợ tôi từ vật chất đến tinh thần, tạo điều kiện tốt để tôi hoàn thành luận văn.
Cảm ơn những lời động viên, chia sẻ của bạn bè. Hơn hết là tập thể Sƣ phạm Vật
Lý khóa 37, những ngƣời bạn đã luôn bên tôi khi tôi chùn bƣớc, những ngƣời bạn luôn
sẵn sàng chia sẻ với tôi những áp lực, luôn giúp đỡ tôi khi tôi cần.
Cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Sƣ phạm, ngƣời đã truyền đạt tri thức và kĩ năng
cho tôi trong suốt bốn năm trên giảng đƣờng đại học. Những tri thức quý báu đó không
chỉ giúp tôi hoàn thành tốt luận văn mà nó còn là hành trang để tôi vững bƣớc hơn trên
đoạn đƣờng đời.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Vƣơng Tấn Sĩ đã chia sẽ kinh nghiệm giúp tôi quấn
dây tốt và nhanh hơn.
Và hơn hết, tôi xin gửi đến thầy Lê Văn Nhạn lời tri ân sâu sắc, cảm ơn thầy trong
suốt khoảng thời gian qua thầy đã luôn tận tình hƣớng dẫn, khuyến khích và luôn giúp
đỡ mỗi khi tôi gặp khó khăn, để tôi có thể hoàn thành luận văn một cách hoàn thiện.
Trân trọng.

VHD: Lê Văn Nhạn

SVTH: Thạch Hy

Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các số liệu, kết
quả phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất
kỳ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây.

Mọi tham khảo, trích dẫn đều đƣợc chỉ rõ nguồn trong danh mục tài liệu tham khảo của
luận văn

Cần Thơ, ngày 17 tháng 05

năm 2015

Tác giả

Thạch Hy

VHD: Lê Văn Nhạn

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ....................................................................... 1
1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ......................................................................................... 1

2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................... 1
3.GIỚI HẠN .............................................................................................................. 1
4.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 1
5.CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH ..................................................................................... 1

PHẦN NỘI DUNG .................................................................... 3
CHƢƠNG MỘT. SƠ LƢỢC VỀ MÁY ĐIỆN ......................................................... 3
1.1.

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN............................................. 3

1.1.1. Định nghĩa ..................................................................................................... 3
1.1.2. Phân loại ........................................................................................................ 3
1.2.

CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ....................... 4

1.2.1. Định luật cảm ứng điện từ ............................................................................. 4
1.2.2. Định luật lực điện từ..................................................................................... 5
1.2.3. Định luật tính toán mạch từ........................................................................... 6
1.3.

CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN .................................................... 7

1.3.1. Vật liệu dẫn điện ........................................................................................... 7
1.3.2. Vật liệu dẫn từ ............................................................................................... 8
1.3.3. Vật liệu cách điện .......................................................................................... 9
1.3.4. Vật liệu kết cấu............................................................................................ 10
1.4.
CÁC NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC - TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA MÁY

ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN ................................................................................... 10
1.4.1. Nguyên lý làm việc của máy điện ............................................................... 10
VHD: Lê Văn Nhạn

i

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

1.4.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện ......................................................... 11
1.4.3. Nguyên lý phát nóng và làm mát máy điện. ............................................... 12
1.5.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN ......................................... 12

CHƢƠNG HAI. TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ................................... 13
2.1.

KHÁI NIỆM CHUNG ................................................................................ 13

2.1.1. Định nghĩa ................................................................................................... 13
2.1.2. Các đại lƣợng định mức .............................................................................. 13
2.1.3. Các máy biến áp chính ................................................................................ 14
2.2.

VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG VỀ MÁY BIẾN ÁP.................................... 14

2.3.

CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP ............................................................... 15

2.3.1. Lõi thép: ...................................................................................................... 16
2.3.2. Dây quấn ..................................................................................................... 17
2.3.3. Vỏ máy ........................................................................................................ 18
2.4.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP ................................ 18

CHƢƠNG BA. MÁY BIẾN ÁP BA PHA............................................................. 20
3.1.2. Tỷ số máy biến áp ....................................................................................... 20
3.1.3. Sơ đồ đấu dây .............................................................................................. 21
3.2.

TỔ NỐI DÂY MÁY BIẾN ÁP ................................................................... 21

3.2.1.

Cách ký hiệu các đầu dây:.......................................................................... 21

3.2.2.

Các kiểu đấu dây quấn: .............................................................................. 22

3.2.3. Tổ nối dây của máy biến áp ba pha:............................................................ 22
CHƢƠNG BỐN. TRẠNG THÁI LÀM VIỆC- ..................................................... 25
HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP........................................................................ 25
4.1.

TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP ................................... 25

4.1.1. Trạng thái không tải .................................................................................... 25
VHD: Lê Văn Nhạn

ii

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

4.1.2. Trạng thái có tải .......................................................................................... 25
4.2.

HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP ........................................................... 26

4.3.

MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG ............................................... 27

CHƢƠNG NĂM. CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TỪ - .................. 28
MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP........................................................... 28
5.1.

CÁC PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA MÁY BIẾN ÁP ................... 28

5.1.1.

Điện kháng tản ........................................................................................... 28

5.1.2. Phƣơng trình cân bằng điện áp.................................................................... 29
5.2.

ĐỒ THỊ VÉCTƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP..................................................... 30

5.2.1. Khi máy biến áp không tải .......................................................................... 30
5.2.2. Khi máy biến áp mang tải ........................................................................... 31
5.3.

MẠCH ĐIỆN THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP .............................................. 32

'
'
5.3.1. Số điện động và điện áp thứ cấp quy đổi E2 và U 2 .................................... 32

5.3.2. Dòng điện thứ cấp quy đổi I2 ...................................................................... 32
5.3.3. Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cấp quy đổi ....................................... 32
5.3.4. Các phƣơng trình quy đổi............................................................................ 33
5.3.5. Mạch điện thay thế của máy biến áp ........................................................... 33
5.3.6. Mạch điện thay thế đơn giản ....................................................................... 33
CHƢƠNG SÁU. CÁC VẤN ĐỀ THƢỜNG GẶP ................................................. 35
TRONG MÁY BIẾN ÁP ........................................................................................ 35
6.1.

TỪ HÓA LÕI THÉP MÁY BIẾN ÁP ...................................................... 35

6.1.1. Mạch từ máy biến áp ................................................................................... 35

6.1.2. Những hiện tƣợng xuất hiện khi từ hóa lõi thép máy biến áp .................... 36
6.2.

QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ Ở MÁY BIẾN ÁP................................................ 38

6.2.1. Khái niệm .................................................................................................... 38
VHD: Lê Văn Nhạn

iii

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

CHƢƠNG BẢY. MỘT SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT ....................................... 41
7.1.

MÁY BIẾN ÁP ĐO LƢỜNG ..................................................................... 41

7.1.1. Máy biến dòng điện..................................................................................... 41
7.1.2. Máy biến điện áp ......................................................................................... 42
7.2.

MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU ........................................................................ 42

7.3.

MÁY BIẾN ÁP HÀN ................................................................................. 43

PHẦN THỰC NGHIỆM ........................................................ 44
CHƢƠNG MỘT. KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP ............... 44
1.1.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 44

1.1.1. Chế độ không tải của máy biến áp .............................................................. 44
1.1.2. Chế độ có tải của máy biến áp .................................................................... 44
1.1.3. Chế độ ngắn mạch của máy biến áp............................................................ 44
1.2.

TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ...................................................................... 44

1.2.1. Ở phòng thí nghiệm kỹ thuật điện- Khoa Công Nghệ- ĐHCT ................... 44
1.2.2. Ở phòng thực tập Cơ Nhiệt- Khoa Sƣ Phạm- ĐHCT ................................. 47
CHƢƠNG HAI. QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG .................................. 49
2.1.

CỞ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 49

2.2.

TIẾN HÀNH QUẤN MÁY BIẾN ÁP MỎ HÀN SÚNG .......................... 51

PHẦN KẾT LUẬN ................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 54

VHD: Lê Văn Nhạn

iv

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chúng ta đang sống trong một thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, máy móc hiện đại
đƣợc ứng dụng vào các ngành công nghiệp ngày càng nhiều. Và ngành điện không phải
là ngoại lệ, chúng ta sử dụng đƣợc điện năng nhƣ ngày hôm nay là chúng ta đã trải qua
giai đoạn tăng hạ điện áp từ nơi sản xuất nhờ máy biến áp. Vậy máy biến áp hoạt động
nhƣ thế nào, các thông số và chế tạo ra sao thì chúng ta sẽ tìm hiểu thông qua đề tài
“Quấn máy biến áp 1 pha sử dụng 220V”

Đường dây 500 kV

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Quấn máy biến áp mỏ hàn súng 1 pha sử dụng 220V.

3. GIỚI HẠN
Đề tài trình bày cách quấn máy biến áp công suất nhỏ và quấn thành sản phảm mỏ
hàn súng.

4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a. Thu thập tài liệu ở thƣ viện trƣờng, thƣ viện khoa, nhà sách, mạng internet.
b. Tham khảo ý kiến của thầy hƣớng dẫn.
c. Chọn lọc ý hay, sát với nội dung đề tài.

5. CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH
a. Nhận đề tài.
b. Sƣu tầm tài liệu, tham khảo ý kiến của thầy hƣớng dẫn.
c. Tiến hành nghiên cứu chọn lọc, sắp xếp nội dung đề tài.
d. Thực nghiệm tại phòng thực tập kỹ thuật điện, phòng thực tập cơ nhiệt.

GVHD: Lê Văn Nhạn

1

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

e. Lập đề cƣơng cụ thể.
f. Trao đổi nội dung với giáo viên hƣớng dẫn.
g. Tập hợp ý kiến của giáo viên hƣớng dẫn, tài liệu tham khảo, viết đề tài, đánh máy, nộp
bản thảo, chỉnh sửa.
h. Nộp đề tài cho giáo viên phản biện, tham khảo ý kiến, chỉnh sửa.
i. Viết báo cáo, tóm tắt đề tài, tập báo cáo thử.
j. Nộp đề tài cho hội đồng bảo vệ.
k. Bảo vệ đề tài.

GVHD: Lê Văn Nhạn

2

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

PHẦN NỘI DUNG
CHƢƠNG MỘT. SƠ LƢỢC VỀ MÁY ĐIỆN
1.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN
1.1.1. Định nghĩa
Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý hoạt động dựa vào hiện tƣợng cảm ứng điện từ.
Về cấu tạo gồm mạch từ (lỏi thép) và mạch điện (cuộn dây), dùng để biến đổi dạng
năng lƣợng nhƣ cơ năng thành điện năng ( máy phát điện ) hoặc ngƣợc lại biến đổi điện
năng thành cơ năng (động cơ điện ), hoặc dùng biến đổi các thông số của mạch điện nhƣ
biến đổi điện áp, dòng điện , tần số, số pha…. Ngày nay máy điện đƣợc dùng trong hầu
hết các lĩnh vực kỹ thuật, nhƣ trong công nghiệp, giao thông vận tải, y học,... với công
suất từ vài mili watt (mW) cho đến giga watt (GW) [1].
1.1.2. Phân loại
1.1.2.1. Máy điện quay
Máy điện quay là một loại máy điện nguyên lý hoạt động dựa vào hiện tƣợng cảm ứng
điện từ và lực điện từ.[1]
Nguyên nhân: Do từ trƣờng và cuộn dây có chuyển động tƣơng đối với nhau gây ra.
Nhiệm vụ: Biến đổi năng lƣợng.
Đặc trƣng: Động cơ hoặc máy phát điện (biến đổi điện năng sang cơ năng ( động cơ
điện ) hoặc biến đổi cơ năng sang điện năng ( máy phát điện ) quá trình biến đổi có tính
thuận nghịch)
U1,f
ω

Hình 1.1. Sơ đồ máy điện quay [1]

1.1.2.2. Máy điện tĩnh
Máy điện tĩnh là một loại máy điện làm việc dựa vào hiện tƣợng cảm ứng điện từ.[1]
Nguyên nhân: do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động
tƣơng đối với nhau.
Nhiệm vụ: dùng để biến đổi thông số điện năng. Đặc trƣng cho máy điện tĩnh là máy
biến áp
U1,f
U2,f
BA

Hình 1.2. Sơ đồ biến đổi thuận nghịch của máy điện tĩnh.[1]

GVHD: Lê Văn Nhạn

3

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Máy điện

Máy điện tĩnh

Máy điện quay

Máy điện xoay chiều

Máy điện không
đồng bộ

Máy
biến
áp

Động
cơ
không
đồng
bộ

Máy
phát
không
đồng
bộ

Máy điện một chiều

Máy điện
đồng bộ

Động
cơ
đồng
bộ

Máy

phát
đồng
bộ

Động
cơ
một
chiều

Máy
phát
một
chiều

Hình 1.3. Sơ đồ phân loại các máy điện điện thƣờng gặp [1]

1.2.

CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại máy điện dựa vào cơ sở hai định luật cảm
ứng điện từ và định luật lực điện từ.
1.2.1. Định luật cảm ứng điện từ
1.2.1.1. Trƣờng hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây
Giả sử ta có một vòng dây dẫn điện đặt trong từ trƣờng biến thiên (động cơ điện).
Khi đó trong vòng dây sẽ cảm ứng một suất điện động. Nếu chọn chiều sức điện động
cảm ứng phù hợp với chiều của từ thông theo quy tắc vặn nút chai (nắm bàn tay phải), thì
sức điện động cảm ứng đƣợc tính theo công thức: [1]
d
e =

(1.1)
dt

Nếu cuộn dây có N vòng :

GVHD: Lê Văn Nhạn

4

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

e =-N.

d
d

dt
dt

(1.2)[1]

e

Trong đó:
Ψ = NΦ gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây.

Ф

Hình 1.5. Từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây [1]
Dấu (+): chỉ chiều Φ đi từ ngƣời đọc vào trang giấy, xác định theo quy tắc nắm bàn tay
phải.
1.2.1.2. Trƣờng hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trƣờng
Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đƣờng sức của từ trƣờng (trƣờng hợp
máy phát điện), thanh dẫn sẽ cảm ứng suất điện động có trị số là:[2]
e=Blv. (1.3)
Trong đó:
B: cƣờng độ từ cảm đo bằng Tesla (T)
l: chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (m)
v: vận tốc thanh dẫn đo bằng m/s
Chiều sức điện động cảm ứng xác định
bằng quy tắc bàn tay phải.

Hình 1.6. Quy tắc bàn tay phải[2]

1.2.2. Định luật lực điện từ

Khi thanh dẫn chuyển động mang dòng điện đặt thẳng góc với đƣờng sức của từ
trƣờng ( trƣờng hợp động cơ điện ).[2]
Thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ , có trị số là:[2]
F = B.l.I (N)
(1.4)
Trong đó:
B: cƣờng độ từ cảm
đo bằng Tesla(T)
I: cƣờng độ dòng điện (A) .
l: chiều dài tác dụng thanh dẫn

đo bằng (m)
Chiều lực từ xác định bằng quy
tắc bàn tay trái.

Hình 1.7. Quy tắc bàn tay trái[2]
Ngoài ra, trong máy điện còn có các lõi làm bằng thép gọi là mạch từ của máy.

GVHD: Lê Văn Nhạn

5

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

1.2.3. Định luật tính toán mạch từ
Mạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông. Định luật mạch từ là định luật dòng
điện toàn phần áp dụng vào mạch từ. Nội dung của định luật dòng điện toàn phần nhƣ
sau:[2]

Hình 1.8.1 . Minh
họa định luật
dòng điện toàn
phần[2]

Hình1.8.2 .
Mạch từ đồng
nhất có một

cuộn dây[2]

Hình1.8.3. Mạch
từ có khe hở
không khí và hai
cuộn dây[2]



Nếu H là vectơ cƣờng độ từ trƣờng do một tập hợp dòng điện i1, i2, … ik, …, in. Tạo ra và
nếu L là một đƣờng cong kín bao quanh chúng thì:[2]
 



 H dl   i k

(1.5)



Với d l là độ dời vi phân trên (L). Dấu của ik đƣợc xác định theo qui tắc vặn nút chai:


quay cái vặn nút chai theo chiều d l , chiều tiến của vặn nút chai trùng với chiều dòng
điện ik thì dòng điện ik mang dấu dƣơng, còn ngƣợc lại lấy dấu âm.
Định luật dòng điện toàn phần áp dụng vào mạch từ đồng nhất có một cuộn dây nhƣ
hình 1.8.2, ta có nhƣ sau:
H.l=Ni=F
(1.6)

B
1 l
  R 
Với: H l = l 
(1.7)
 S
Vậy:

H l = R  =Ni=F

(1.8)

Trong đó:
H (A/m): Cƣờng độ từ trƣờng trong mạch từ
B=µH (T): Tự cảm (mật độ từ thông) trong mạch từ.
µ=µr. µo (H/m): Độ từ thẩm tuyệt đối của mạch từ.
µo=4.10-7 (H/m): độ từ thẩm của không khí.
µr= µ/ µo: độ từ thẩm tƣơng đối của mạch từ.
l (m): chiều dài trung bình của mạch từ.
N: số vòng dây của cuộn dây
i (A): gọi là dòng điện từ hóa, tạo ra từ thông cho mạch từ.
F= Ni (A) : gọi là sức từ động (stđ)

GVHD: Lê Văn Nhạn

6

SVTH: Thạch Hy

Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

H. l : gọi là từ áp rơi trong mạch từ.
Rµ=

1 l
(A/Wb) từ trở của mạch từ.
S

S (m2): tiết diện ngang của mạch từ
Cũng áp dụng định luật dòng điện toàn phần vào mạch từ gồm hai đoạn có chiều dài l1
và l2 tiết diện S1 và S2, hình 1.8.3,ta có:
H1. l 1 – H2. l 2=N1i1 – N2.i2 (1.9)
Trong đó:
H1, H2 (A/m): cƣờng độ từ trƣờng tƣơng ứng trong đoạn mạch từ 1, 2.
l 1, l 2 (m): chiều dài trung bình của đoạn mạch 1, 2.
N1.i1 , N2. i2 (A): sức từ động của cuộn dây 1, 2.
Một cách tổng quát, mạch từ gồm m đoạn ghép nối tiếp định luật mạch từ đƣợc viết:
m

m

m

m

j 1

j 1

k 1

k 1

 H j l j   Rj    N k ik   Fk  F

(1.10)

Trong đó, dòng điện ik nào có chiều phù hợp với chiều từ thông  đã chọn theo qui tắc
vặn nút chai sẽ mang dấu dƣơng, còn ngƣợc lại sẽ mang dấu âm;
j: chỉ số tên đoạn mạch từ;
k: chỉ số tên cuộn dây có dòng điện.[2]

1.3. CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN
Vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện và vật liệu kết cấu.
1.3.1. Vật liệu dẫn điện
Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng trong máy
điện là đồng và nhôm. Dây đồng và dây nhôm đƣợc chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ
nhật, có bọc cách điện khác nhau nhƣ sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sợi
emay.[2]
Sự dẫn điện có thể diễn tả bằng định luật Ohm, rằng mật độ dòng điện tỷ lệ với điện
trƣờng tƣơng ứng, và tham số tỷ lệ chính là độ dẫn điện:[2]




j  E

(1.11)

Với:


là mật độ dòng điện

là cƣờng độ điện trƣờng
 σ là độ dẫn điện
Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở suất ρ: σ = 1/ρ, σ và ρ là những giá trị vô
hƣớng.
Trong hệ SI σ có đơn vị chuẩn là S/m (Siemens trên mét), các đơn vị biến đổi khác nhƣ
S/cm, m/Ω·mm² và S·m/mm² cũng thƣờng đƣợc dùng, với 1 S/cm = 100 S/m và
1 m/Ω·mm² = S·m/mm² = 106 S/m. Riêng ở Hoa kì σ còn có đơn vị % IACS


GVHD: Lê Văn Nhạn

7

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

(International Annealed Copper Standard), phần trăm độ dẫn điện của đồng nóng chảy,
100 % IACS = 58 MS/m. Giá trị độ dẫn điện của dây trần trong các đƣờng dây điện cao
thế thƣờng đƣợc đƣa ra bằng % IACS.
Độ dẫn điện của 1 số kim loại ở khoảng 27 °C: [1]
Chất dẫn điện

Phân loại

σ (S/m)

Bạc

Kim loại

61,39 · 106

Đồng

Kim loại

Für
Kupferkabel
gilt
6
typisch ca. 56,18 · 10 S/m
reines
Kupfer),
≥ 58,0 · 106 (kein
siehe Spezifischer
Widerstand

Vàng

Kim loại

44,0 · 106

Nhôm

Kim loại

36,59 · 106

Nguồn

David
R.
Lide: CRC
Handbook of Chemistry
and Physics: 87th Edition:
2006
2007.
87th
ed. Auflage.
B&T, 2006, ISBN
0849304873.

1.3.2. Vật liệu dẫn từ
Vật liệu dẫn từ trong máy điện là vật liệu sắt từ nhƣ thép kỹ thuật điện, gang, thép
đúc, thép rèn,…Ở các phần dẫn từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thƣờng dùng
thép lá kỹ thuật điện dày 0,35  1mm, trong thành phần thép có từ 2  5% silic để tăng từ
trở của thép, giảm dòng điện xoáy. Thép kỹ thuật điện đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp
cán nóng hoặc cán nguội. Hiện nay thƣờng dùng thép cán nguội để chế tạo các máy điện
vì thép cán nguội có độ từ thẩm cao hơn và suất tổn hao nhỏ hơn thép cán nóng. Trên
hình 1.9 trình bày đƣờng cong từ hóa của một số vật liệu dẫn từ khác nhau. Cùng một

dòng điện kích từ, ta thấy thép kĩ thuật điện có từ cảm lớn nhất, sau đó là thép đúc và
cuối cùng là gang. Ở các phần dẫn từ có từ thông thay đổi thƣờng dùng thép đúc, thép
rèn hoặc lá thép.[2]

GVHD: Lê Văn Nhạn

8

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Hình 1.9. Đường cong từ hóa của một số vật liệu[2]
1.3.3. Vật liệu cách điện
Làm nhiệm vụ cách ly bộ phận dẫn điện và bộ phận không dẫn điện hoặc cách ly các
bộ phận dẫn điện với nhau.Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cƣờng độ cách
điện cao, chịu nhiệt tốt tản nhiệt tốt. Chống ẩm và bền về cơ học.
Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn gồm 4 nhóm:
Chất hữu cơ thiên nhiên nhƣ giấy, vải lụa.
Chất vô cơ nhƣ amiăng, mica, sợi thuỷ tinh.
 Các chất tổng hợp nhƣ PVC, PE.
 Các loại men sơn cách điện.
Cấp cách điện
Y
A
E
B
F

H
C
Nhiệt độ làm việc

900 C

1050 C

1200 C

1300 C

1550 C

1800 C

>1800 C

Chất cách điện tốt nhất là mica nhƣng đắt. Giấy, vải, sợi…. rẻ nhƣng dẫn nhiệt và cách
điện kém, dễ bị ẩm. Vì vậy chúng phải đƣợc tẩm sấy để cách điện tốt hơn.
Căn cứ độ bền nhiệt, vật liệu cách điện đƣợc chia ra các cấp nhƣ sau:
-Cấp Y: Nhiệt độ cho phép là 900C, bao gồm bông, giấy, vải, tơ lụa, sợi tổng hợp, không
đƣợc tẩm sấy bằng sơn cách điện.
-Cấp A: Nhiệt độ cho phép là 1050C, bao gồm vải sợi xenlulô, sợi tự nhiên hoặc nhân tạo
đƣợc qua tẩm sấy bằng sơn cách điện.
-Cấp E: Nhiệt độ cho phép là 1200C, bao gồm màng vải, sợi tổng hợp gốc hữu cơ có thể
chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng ứng.
-Cấp B: Nhiệt độ cho phép là 1300C, bao gồm các vật liệu gốc mica, sợi thủy tinh hoặc
amiăng đƣợc liên kết bằng sơn hoặc nhựa gốc hữu cơ có thể chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng
ứng.

-Cấp F: Nhiệt độ cho phép là 1550C, giống nhƣ B nhƣng đƣợc tẩm sấy và kết dính bằng
sơn hoặc nhựa tổng hợp có thể chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng ứng.

GVHD: Lê Văn Nhạn

9

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

-Cấp H: Nhiệt độ cho phép là 1800C, giống nhƣ B nhƣng dùng sơn tẩm sấy hoặc chất kết
dính gốc silic hữu cơ hoặc các chất tổng hợp có khả năng chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng ứng.
-Cấp C: Nhiệt độ cho phép là >1800C, bao gồm các vật liệu gốc mica, thủy tinh và các
hợp chất của chúng dùng trực tiếp không có chất liên kết. Các chất vô cơ có phụ gia liên
kết bằng hữu cơ và các chất tổng hợp có khả năng chịu đƣợc nhiệt độ tƣơng ứng.
Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí) và thể lỏng ( dầu biến áp).
Khi máy điện làm việc, do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hóa khác
cách điện sẽ bị lão hóa nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ. Thực nghiệm cho
biết, khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ làm việc cho phép 8-100C thì tuổi thọ của vật liệu
cách điện giảm đi một nửa.[2]
1.3.4. Vật liệu kết cấu
Vật liệu kết cấu là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu các tác động cơ học nhƣ trục, ổ
trục, vỏ máy, nắp máy. Vật liệu kết cấu thƣờng là gan, thép lá, thép rèn, kim loại màu và
hợp kim của chúng.[2]

1.4. CÁC NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC - TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA
MÁY ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1.4.1.Nguyên lý làm việc của máy điện
Xét một thanh dẫn có độ dài l, đặt vuông góc với từ trƣờng đều B.
N
Fđt

B

Fc

+

S
Hình 1.10. Thanh dẫn có độ dài l, đặt vuông góc với từ trƣờng đều B.[3]
Cho thanh dẫn chuyển động từ trái sang phải với vận tốc v theo định luật cảm ứng
điện từ, trong thanh dẫn sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng, chiều của suất điện động
này đi từ ngoài vào trang giấy ( quy tắc bàn tay phải).[3]
Nếu ta nối hai đầu thanh dẩn với một điện trở ở mạch ngoài thì trong thanh dẫn sẽ xuất
hiện dòng điện i, do đó thanh dẫn sẽ chịu tác dụng một lực điện từ. Chiều của lực điện từ
đƣợc xác định theo quy tắc bàn tay trái sẽ ngƣợc chiều chuyển động của thanh dẫn.
Dòng điện i nằm trong từ trƣờng của nam châm N – S lại chịu tác dụng của lực điện từ
(Fđt):[2]
Fđt = Bli
(1.12)
Khi lực điện từ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp, tức Fc= Fđt thì máy sẽ quay
đều.

GVHD: Lê Văn Nhạn

10

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Nhân hai vế của biểu thức trên với tốc độ v ta có:
Fcơ v = Fđt v = B.l.i.v = e.i (1.13)
Trong đó:
Pcơ= Fcơv: công suất tức thời của ngoại lực
tác dụng lên thanh dây dẫn.
Pđiện= ei: công suât tức thời của mạch điện.

Hình 1.11: Nguyên lý làm việc của máy phát điện.[2].
Điều này có nghĩa là công suất của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơv đã đƣợc biến đổi
thành công suất điện Pđiện = e.i , tức là cơ năng đã đƣợc biến thành điện năng ở máy phát
điện.[2]
Giả sử thanh dẫn có điện trở. Điện áp ở hai đầu thanh dẫn:[3]
u =e-ri
(1.14)
2
Nhân 2 vế cho i:
ui=ei-ri
(1.15)
Pn=Pđ -Pth
(1.16)
Vậy, Công suất mạch ngoài nhận đƣợc (Pn) bằng công suất điện (Pđ) trừ đi công suất
tổn hao (Pth) trên thanh dẫn.[3]
1.4.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện
Cũng thí nghiệm trên, nếu đặt một điện áp U từ nguồn điện bên ngoài vào một thanh

dẫn trong từ trƣờng của nam châm N – S.[2]
Trong thanh dẫn sẽ có dòng điện i chạy qua theo định luật lực điện từ, thanh dẫn sẽ
chịu tác dụng của lực điện từ:
Fđt = Bli
(1.17)
Công suất điện đƣa vào động cơ là:
Pđ = ui = ei = Blvi = Fđtv
(1.18)
Nghĩa là, công suất điện Pđ = u.i đƣa vào động cơ
đã đƣợc biến thành công suất cơ:
Pc = Fđtv trên trục động cơ.
Tức điện năng đã biến thành cơ năng trong động cơ điện.[2]
Theo định luật cảm ứng điện từ, trong thanh xuất
hiện suất điện động cảm ứng chống lại u và i.
Áp dụng định luật Ohm:[3]
u= e+ ri
(1.19)
2
ui= ei+ ri
(1.20
Hình 1.12: Nguyên lý làm việc của động cơ điện
Pn= Pc+ Pth

(1.21).

GVHD: Lê Văn Nhạn

11

SVTH: Thạch Hy

Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Công suất điện đƣa vào thanh dẫn, một phần bị tổn hao do điện trở thanh dẫn, phần còn
lại chuyển thành công suất cơ.
Từ những kết quả trên, ta có thể kết luận: Tất cả các máy điện quay đều có thể hoạt
động theo tính chất thuận nghịch.[3]
1.4.3. Nguyên lý phát nóng và làm mát máy điện.
Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao
sắt từ (do hiện tƣợng từ trễ và dòng điện xoáy) 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 lƣợng đều biến
thành nhiệt năng làm nóng máy điện.
Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trƣờng xung quanh. Sự tản
nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy điện mà còn phụ thuộc vào sự
đối lƣu của không khí xung quanh hoặc của môi trƣờng làm mát nhƣ dầu máy biến áp
v..v Thƣờng vỏ máy điện đƣợc chế tạo có rãnh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt
gió làm mát. Kích thƣớc của máy, phƣơng pháp làm mát, phải đƣợc tính toán và lựa chọn
để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy, không vƣợt quá độ tăng nhiệt cho
phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm.
Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vƣợt
quá độ tăng nhiệt cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vƣợt quá nhiệt độ cho
phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài.[2]

1.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
Nghiên cứu các hiện tƣợng vật lí xảy ra trong máy điện. Dựa vào các định luật vật lý,
viết hệ phƣơng trình toán học diễn tả sự làm việc của máy điện. Đó là mô hình toán của
máy điện. Từ mô hình toán, thiết lập mô hình mạch, đó là mạch điện thay thế của máy
điện.Từ mô hình toán và mô hình mạch, tính toán các đặc tính và nghiên cứu máy điện,

khai thác, sử dụng theo yêu cầu cụ thể.[2]

GVHD: Lê Văn Nhạn

12

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

CHƢƠNG HAI. TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
2.1.

KHÁI NIỆM CHUNG
2.1.1. Định nghĩa

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ,
biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện
xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không đổi. Dây quấn nối với nguồn điện để thu
năng lƣợng gọi là dây quấn sơ cấp. Dây quấn nối với tải để đƣa năng lƣợng gọi là dây
quấn thứ cấp.
Các thông số của dây quấn sơ cấp đƣợc ký hiệu bằng chữ in hoa và có thêm chỉ số 1,
dây quấn thứ cấp ký hiệu tƣơng tự và có thêm chỉ số 2 ( ví dụ dòng điện sơ cấp I1, điện
áp thứ cấp U2).[1]
2.1.2. Các đại lƣợng định mức
Các đai lƣợng định mức do nhà chế tạo quy định và thƣờng ghi trên máy.
 Dung lƣợng hay công suất định mức Sđm là công suất toàn phần (hay công suất
biểu kiến) đƣa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp có đơn vị [MVA], [KVA], [VA].

 Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng [KV]
hay [V].
 Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm ứng với công suất định mức tính bằng [KA]
hay [A].
 Số vòng dây sơ cấp định mức N1.
 Số vòng dây thứ cấp định mức N2.
 Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy
biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức, đơn vị là [KV] hoặc
[V].
 Dòng điện dây định mức thứ cấp I2đm ứng với công suất định mức, đơn vị là [KA]
hay [A].
 Đối với máy biến áp 1 pha:
I1đm =


S đm
S
, I2đm = đm
U1đm
U 2 đm

(2.1)

Đối với máy biến áp 3 pha:
I1đm =

S đm
, I2đm =
3U1đm

S đm
3U 2 đm

(2.2)

 Tần số định mức fđm tính bằng Hz (f = 50 Hz).

GVHD: Lê Văn Nhạn

13

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

 Ngoài ra trên nhãn máy của máy biến áp còn ghi các số liệu nhƣ: số pha m, sơ đồ
và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch Un%, chế độ làm việc và phƣơng pháp làm
mát.[2]
2.1.3. Các máy biến áp chính
Theo công dụng máy biến áp gồm những loại chính sau đây:[5]
 Máy biến áp công suất dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống
điện lực.
 Máy biến áp chuyên sử dụng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lƣu, máy
biến áp hàn điện.
 Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắm dùng để mở
máy các động cơ điện xoay chiều hoặc dùng trong phòng thí nghiệm.
 Máy biến áp đo lƣờng dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn để đƣa vào các
đồng hồ đo.

 Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm các điện áp cao.

2.2.

VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

Truyền tải điện năng là quá trình truyền tải từ các trung tâm sản xuất điện (các nhà
máy phát điện: thủy điện, nhiệt điện, điện nguyên tử,….)đến nơi tiêu thụ. Để dẫn điện từ
nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đƣờng dây tải điện (hình 2.1). Nếu khoảng
cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện
năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất.[2]

Hình 2.1 Sơ đồ cung cấp điện [2]

GVHD: Lê Văn Nhạn

14

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Ta có, dòng điện truyền tải trên đƣờng dây:

I

P
U cos 

(2.3)

Và tổn hao công suất trên đƣờng dây là:

P  rI 2  r

P2
U 2 cos 2 

(2.4)

-Trong đó:
P là công suất truyền tải trên đƣờng dây;
U là điện áp truyền tải của lƣới điện;
r là điện trở đƣờng dây tải điện.
cos  là hệ số công suất của lƣới điện.
 là gốc lệch pha giữa dòng điện I và điện áp U.

-Từ các công thức trên cho ta thấy, cùng một công suất truyền tải trên đƣờng dây, nếu
điện áp truyền tải càng cao thì dòng điện chạy trên đƣờng dây sẽ càng bé,do đó trọng
lƣợng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, tiết kiệm đƣợc kim loại màu, đồng thời tổn hao
năng lƣợng trên đƣờng dây sẽ giảm xuống. Vì thế muốn truyền tải công suất lớn đi xa ít
tổn hao và tiết kiệm kim loại màu ngƣời ta phải dùng điện áp cao, thƣờng là 35, 110, 220,
500 kV.
Trên thực tế các máy điện chỉ phát ra điện áp từ 3  21 kV, do đó phải có thiết bị tăng
điện áp ở đầu đƣờng dây. Mặt khác các hộ tiêu thụ thƣờng yêu cầu điện thế thấp, từ
0.4  6 kV, vì vậy cuối đƣờng dây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Thiết bị dùng để
tăng điện áp ở đầu đƣờng dây và giảm áp ở cuối đƣờng dây gọi là máy biến áp.[2]

2.3.

CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP
Bình giản dầu

Sứ hạ áp

Sứ cao áp
Nắp
thùng

Ống an
toàn

Cánh
tản
nhiệt

Thùng

Đế

Hình 2.2. Hình dạng chung của máy biến áp[1]

GVHD: Lê Văn Nhạn

15

SVTH: Thạch Hy

Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

2.3.1. Lõi thép:
Lõi thép dùng để làm mạch từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn.
 Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: dây quấn bao quanh trụ thép, loại này rất
thông dụng cho các máy biến áp 1 pha và 3 pha, công suất nhỏ và trung bình.
 Máy biến áp kiểu bọc: mạch từ đƣợc phân nhánh ra 2 bên và bọc lấy một phần
dây quấn, loại này dùng cho máy biến áp có công suất nhỏ. Các máy biến áp hiện đại
công suất lớn và cực lớn (từ 80 đến 100 MVA cho 1 pha) để giảm chiều cao của trụ
thép, dễ dàng cho việc vận chuyển, mạch từ đƣợc phân nhánh sang 2 bên, nên vừa có
kiểu bọc, vừa có kiểu trụ.

1 2

G

T

T

T

T

Ф

Ф

1 2

G

G

Hình 2.3.Lỏi thép kiểu trụ: 1 pha và 3 pha[1]
Trong đó: 1,2 : khung quấn cao áp , hạ áp.

G

G

T

T

T

Ф

T

T
T

T

G

Hình 2.4. Lỏi thép kiểu bọc, 1 pha, 3 pha[1]
 Máy biến áp có lõi hình xuyến: sử dụng trong máy biến áp đo lƣờng, máy biến
áp điêu chỉnh vô cấp.[1]
 Lõi thép máy biến áp gồm 2 phần: phần trụ ký hiệu chữ T và phần gông ký hiệu
chữ G. Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gông là phần lõi thép nối các trụ với
nhau thành mạch kín và không có dây quấn.[1]

GVHD: Lê Văn Nhạn

16

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Hình 2.5. ghép rời lỏi thép[1]

Hình 2.6. ghép xen kẻ lỏi thép[1]

Lõi thép đƣợc ghép bới các lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,35 – 0,5mm, có phủ sơn
cách điện trên bề mặt (giảm dòng điện xoáy). Trụ và gông có thể ghép nối hoặc ghép xen
kẽ, ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng sà ép và bu lông vít siết chặt lại.
Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời và các lá thép đƣợc ghép xen kẽ với
nhau. Phƣơng pháp này tuy phức tạp nhƣng giảm đƣợc dòng điện xoáy và bền về phƣơng
diện cơ học, do vậy hầu hết các máy biến hiện nay đều dùng kiểu ghép này.[1]
2.3.2. Dây quấn

Hình 2.7. Dây quấn [2]

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp làm nhiệm vụ thu năng lƣợng và
truyền năng lƣợng ra. Kim loại làm dây quấn thƣờng là đồng, cũng có thể bằng nhôm
nhƣng không phổ biến. Dây quấn hạ áp thƣờng quấn phía trong gần trụ thép, còn dây
quấn cao áp quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp.Với cách quấn dây này có thể giảm
bớt đƣợc điều kiện cách điện dây quấn cáo áp (kích thƣớc rãnh dầu cách điện, vật liệu
cách điện dây quấn cao áp) bởi vì dây quấn cao áp và trụ đã có cách điện của dây quấn hạ
áp.
Với máy biến áp công suất nhỏ, ngƣời ta thực hiện quấn xen kẽ giữa dây quấn hạ áp và
cao áp thành từng đĩa tách rời nhau.[2]

GVHD: Lê Văn Nhạn

17

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

2.3.3. Vỏ máy
Vỏ máy gồm 2 phần: thùng và nắp thùng.
2.3.3.1

Thùng máy biến áp:

Thùng làm bằng thép, thƣờng là hình bầu dục, lúc máy biến áp làm việc một phần năng
lƣợng bị tiêu hao, thoát ra dƣới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận
khác làm cho nhiệt độ tăng lên. Do đó, giữa máy biến áp và môi trƣờng xung quanh có
một hiệu số nhiệt độ gọi là độ chênh nhiệt. Nếu độ chênh nhiệt đó vƣợt quá mức quy định

sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây sự cố đối với máy biến áp, để đảm bảo vận
hành với tải liên tục trong thời gian quy định (từ 15 – 20 năm) và không bị sự cố tăng
cƣờng giải nhiệt bằng cách ngâm máy biến áp trong thùng dầu.[1]

Hình 2.8. Thùng máy [1]
2.3.1.2

Nắp thùng:

Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết quan trọng của máy nhƣ sứ cao áp và hạ
áp: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn ra với vỏ máy.
 Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp và nối với thùng
bằng một ống dẫn dầu.
 Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thƣờng là hình trụ nghiêng, một đầu nối với
thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. [1]

2.4.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP

Khảo sát nguyên lý hoạt động của máy biến áp 1 pha có 2 dây quấn N1 , N2 . Khi nối
dây quấn N1 vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1 sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy
trong dây quấn sơ cấp N1. Dòng điện i1 sinh ra từ thông  biến thiên chạy trong lõi thép,
từ thông này móc vòng (xuyên qua), đồng thời với cả 2 dây quấn N1 và thứ cấp N2, đƣợc
gọi là từ thông chính.[1]

GVHD: Lê Văn Nhạn

18

SVTH: Thạch Hy


Luận văn tốt nghiệp:
“Tìm hiểu về máy biến áp và quấn máy biến áp mỏ hàn súng”

Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông làm cảm ứng vào dây quấn
sơ cấp một suất điện động:
e1 = -N1 . d

( 2.5).

dt

e2 = -N2 . d

Dây quấn thứ cấp:

(2.6).

dt

Hình 2.9. Nguyên lý làm việc của máy biến áp [1]
Trong đó N1 và N2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Khi máy biến áp không tải,
dây quấn thứ cấp hở mạch (i2 = 0) từ thông chính trong lõi thép chỉ do dòng điện sơ cấp i0
tạo ra (i0 gọi là dòng điện không tải).
Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Zt dƣới tác dụng của
suất diện 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 i1 và thứ cấp i2 sinh ra.[1]
 = max .sin t .

(2.7)

Vì điện áp U1 hình sin nên từ thông cũng biến thiên hình sin.
Ta có:[1]
e1 = -N1

d ( max . sin t )


 4,44. f . 2 . max .N 1 . sin(t  )(v) =E1. 2.sin(t  )(v)
dt
2
2

(2.8)

e2 =N2.

d ( max . sin t )


 4,44. f . 2 . max .N 2 . sin(t  )(v) = E2. 2.sin(t  )(v)
dt
2
2

(2.9)

Trong đó: E1=4,44f.Φmax.N1

(2.10)

E2=4,44.f.Φmax.N2

(2.11)

E1, E2: Trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp, thứ cấp. Sức điện động sơ cấp và thứ cấp
cùng tần số nhƣng trị hiệu dụng khác nhau.

GVHD: Lê Văn Nhạn

19

SVTH: Thạch Hy