XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ MAI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP
VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

HÀ NỘI - 2016


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ MAI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP
VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Vật lý kỹ thuật

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THẾ LÂM

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo trong

khoa Vật lý, trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo và
truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại
trường cũng như trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Thế Lâm đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện
khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những người
thân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận
tốt nghiệp này.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, do thời gian có hạn và
bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô
giáo và các bạn sinh viên.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2016
Ngƣời thực hiện

NGUYỄN THỊ MAI


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài khóa luận này là do sự cố gắng, nỗ lực, tìm
hiểu nghiên cứu của bản thân tôi cùng với sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình
của thầy giáo TS. Nguyễn Thế Lâm.
Đề tài khóa luận này không trùng lặp với các kết quả nghiên cứu của
các tác giả khác.

Ngƣời thực hiện
NGUYỄN THỊ MAI

MỤC LỤC

Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 1
4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2
5. Cấu trúc khóa luận ........................................................................................ 2
NỘI DUNG....................................................................................................... 3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP VÀ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ................................................... 3
1.1. Vai trò của bộ môn kỹ thuật điện ............................................................... 3
1.2. Các tài liệu tham khảo hiện có của môn kỹ thuật điện .............................. 3
1.3. Hệ thống bài tập của kỹ thuật điện............................................................. 5
1.3.1. Hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều hình sin ................................ 5
1.3.2. Hệ thống bài tập về mạch điện ba pha .................................................... 8
1.3.3. Hệ thống bài tập về máy biến áp ............................................................. 9
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA...................................................................... 14
2.1. Cơ sở lý thuyết về máy biến áp ................................................................ 14
2.1.1. Cấu tạo của máy biến áp ....................................................................... 14
2.1.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp .................................................... 14
2.1.3. Mô hình toán của máy biến áp .............................................................. 16
2.1.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp ............................................................ 16
2.1.5. Chế độ không tải của máy biến áp ........................................................ 17

2.1.6. Chế độ ngắn mạch của máy biến áp ...................................................... 19
2.1.7. Chế độ có tải của máy biến áp .............................................................. 21
2.1.8. Máy biến áp ba pha ............................................................................... 22
2.2. Cơ sỏ lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha .................................. 22
2.2.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ..................................................... 22
2.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ.................................. 23
2.2.3 Mô hình toán của động cơ không đồng bộ............................................. 24
2.2.4. Quy đổi các đại lượng roto về stato ...................................................... 25
2.2.5. Sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha .............................. 25
2.2.6. Dòng điện và công suất ......................................................................... 26
Chƣơng 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ................................................. 27
3.1. Xây dựng hệ thống bài tập về máy biến áp .............................................. 27
3.1.1. Bài tập về máy biến áp 1 pha ................................................................ 27
3.1.2. Tính toán các thông số sơ đồ thay thế của máy biên áp ba pha ............ 33
3.1.3. Bài tập về tổ máy biến áp ...................................................................... 39
3.2. Xây dưng hệ thống về động cơ không đồng bộ ba pha............................ 40
3.2.1. Tính toán các thông số của động cơ khi roto đứng yên và roto quay ... 40
3.2.2. Tính toán các thông số sơ đồ thay thế của động cơ không đồng bộ ba pha .. 44
KẾT LUẬN .................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 50


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong chương trình đào tạo môn kỹ thuật điện của các trường đại học
sư phạm có đề cập về nội dung máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba
pha. Nhưng việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập
định tính, bài tập định lượng của chương này đối với sinh viên thật không dễ

dàng. Qua một số tài liệu, tôi thất lượng bài tập cho nội dung này còn ít.
Chính vì vậy, tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập máy biến áp
và động cơ không đồng bộ ba pha” (của môn kỹ thuật điện) sẽ giúp sinh
viên có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng với
hướng dẫn giải chi tiết từng bài, từ đó giúp sinh viên có thể hiểu rõ hơn về
máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha. Đồng thời thông qua việc giải
bài tập, sinh viên có thể được rèn luyện về kĩ năng giải bài tập, phát triển tư
duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân.
2. Mục đích nghiên cứu
- Giúp sinh viên nắm vững các kiến thức cơ bản về máy biến áp và
động cơ không đồng bộ ba pha.
- Hình thành kỹ năng phân tích, giải các bài tập ở phần kỹ thuật điện,
biết vận dụng các kiến thức vào thực tiễn, kỹ thuật.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu:
- Các dạng bài tập về máy biến áp ba pha.
- Các dạng bài tập về động cơ không đồng bộ ba pha.
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
Kiến thức được học trong chương trình.
Kiến thức được học về kỹ thuật điện, thiết bị điện dân dụng.

1


- Các giáo trình và website có liên quan.
3.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xây dựng một hệ thống bài tập về tính toán trên mạch điện thay thế
tương đương cho phần máy biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha.
- Xây dụng hệ thống đáp án cho hệ thống bài tập nói trên.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan.
- Tìm hiểu kiến thức ngoài thực tế.
- Phân tích các kiến thức có liên quan rồi tổng hợp lại.
5. Cấu trúc khóa luận
Gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống bài tập máy biến áp và động cơ
không đồng bộ ba pha
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về máy biến áp và động cơ không đồng bộ
ba pha
Chương 3: Xây dựng hệ thống bài tập về máy biến áp và động cơ
không đồng bộ ba pha

2


NỘI DUNG
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÀI TẬP MÁY BIẾN ÁP
VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
1.1. Vai trò của bộ môn kỹ thuật điện
Luôn đi cùng với sự phát triển của xã hội, lĩnh vực công nghệ kỹ thuật
điện - điện tử đóng vai trò thiết yếu với cuộc sống của con người ở mọi lĩnh
vực trong nhiều thế kỷ qua và trong tương lai. Tất cả các thiết bị hay hệ thống
từ đơn giản đến phức tạp trong mọi ngành, lĩnh vực như dân dụng, công
nghiệp, khai khoáng, xây dựng và quốc phòng… đều có sự hiện diện không
thể thiếu của ngành công nghệ kỹ thuật điện - điện tử. Bởi vậy, ngành công
nghệ kỹ thuật điện được xác định là ngành mũi nhọn ở mọi quốc gia để tiến
tới nước công nghiệp và hiện đại.
Trong nhiều năm qua, nhu cầu nguồn nhân lực về lĩnh vực công nghệ
kỹ thuật điện là rất lớn và phong phú với mọi trình độ từ trình độ nghề đến

cao đẳng, đại học và sau đại học. Cho nên, việc nghiên cứu và đào tạo về lĩnh
vực kỹ thuật điện luôn được các viện nghiên cứu, trường đại học trong nước
quan tâm. Và trong khoa Vật lý của các trường Sư phạm bộ môn kỹ thuật điện
đóng vai trò vô cùng quan trọng nên bộ môn này luôn được nghiên cứu và
phát triển.
1.2. Các tài liệu tham khảo hiện có của môn kỹ thuật điện
Tài liệu kỹ thuật điện trong các trường trung cấp, cao đẳng và đai học
được sử dụng phổ biến nhất là giáo trình:
 Giáo trình: Kỹ thuật điện của PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ biên) và
PGS.TS. Lê Văn Doanh, nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật 2004.
Giáo trình này được biên soạn theo khung của các trường đại học khối
kỹ thuật công nghiệp do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm 1990 và được

3


Hội đồng chương trình khung ngành kỹ thuật xem xét và thông qua vào 102003. Giáo trình được biên soạn trên cơ sở người học đã học môn Kỹ thuật
điện và Vật lý ở bậc phổ thông, phần điện môn Vật lý đại cương ở bậc đại học
nên không đi sau vào mặt lý luận các hiện tượng vật lý và chủ yếu nghiên cứu
các phương pháp tính toán và ứng dụng kỹ thuật của các hiện tượng điện từ
[2].
Giáo trình Kỹ thuật điện gồm 3 phần: Phần I: Cung cấp các kiến thức
cơ bản về mạch điện (thông số, mô hình, các định luật), phương pháp tính
toán mạch điện, chú ý đến dòng điện hình sin và ba pha; Phần II: Cung cấp
các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại máy điện;
Phần III: Cung cấp kiến thức về điện tử công suất và điều khiển máy điện. Để
thuận tiện cho người đọc, cuối mỗi chương của tài liệu này đều có các bài tập
giải mẫu điển hình và bài tập cho đáp số.
 Giáo trình: Bài tập Kỹ thuật điện của PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ
biên) và PGS.TS.Lê Văn Doanh, nhà xuất bản: Giáo dục 2004.

Giáo trình này được biên soạn theo khung chương trình của cuốn giáo
trình Kỹ thuật điện PGS.TS.Đặng Văn Đào (chủ biên) và PGS.TS.Lê Văn
Doanh.
 Giáo trình: Kỹ thuật điện của TS. Lưu Thế Vinh, nhà xuất bản Giáo
dục 2006.
Giáo trình này được biên soạn theo chương trình khung đào tạo cử
nhân Vật lý của trường đại hoc Đà Lạt bắt đầu từ năm 2001. Giáo trình được
chia làm 2 phần với 9 chương, trong đó, Phần I cung cấp các kiến thức về cơ
sở lý thuyết và tính toán mạch điện; Phần II cung cấp các kiến thức về nguyên
lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại máy điện cơ bản [5].
 Giáo trình: Kỹ thuật điện của Nguyễn Văn Chất, NXB Giáo dục 2007

4


Giáo trình này được biên soạn dựa trên cơ sơ chương trình học của
trường Cao đẳng Công nghệ và kinh tế. Giáo trình này giới thiệu những vấn
đề cơ bản nhất của chuyên ngành kỹ thuật điện. Giáo trình gồm có 2 phần:
Phần I: Mạch điện và mạch từ, Phần II: Thiết bị kỹ thuật điện. Cuối mỗi
chương của từng phần có câu hỏi để củng cố kiến thức và một số bài tâp.
Nhưng lượng bài tập này quá ít, có chương còn không có nên chưa đáp ứng
được nhu cầu của người học [1].
 Giáo trình: Bài tập Kỹ thuật điện của Võ Huy Hoàng, Trương Ngọc
Tuấn, NXB Khoa học kỹ thuật 2008.
Tài liệu này được biên soạn cho sinh viên trường Đại học và Cao đẳng
kỹ thuật, được phân theo chương trình kiến thức Toán học giúp sinh viên hiểu
sâu về toán cũng như về kỹ thuật điện [4].
1.3. Hệ thống bài tập của kỹ thuật điện
1.3.1. Hệ thống bài tập về dòng điện xoay chiều hình sin
 Dạng 1: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp

biểu diễn véc tơ.
Ví dụ: Bài 3.1 [2]
Cho mạch điện hình 1.1:

a. Tính dòng điện

b. Viết biểu thức tức thời
c. Tính P, Q, S,

Hình 1.1

?
?

toàn mạch?

Tác giả đã sử dụng phương pháp véc tơ để giải bài tập trên. Qua đó, tác
giả nhằm củng cố kiến thức cho người học về: Phương pháp giải bài tập mạch
điện xoay chiều bằng biểu diễn véc tơ; định luật ôm; các công thức tính P, Q,
S,

toàn mạch.

5


 Dạng 2: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp số
phức.
Ví dụ: Bài 3.2 [2]
Giải mạch điện hình 1 bằng phương pháp số phức.

Đề bài của bài tập này tương tự như ví dụ trên nhưng ở đây tác giả yêu
cầu người học giải bài tập bằng phương pháp số phức nhằm: Củng cố cho
người học về phương pháp giải bài tập dòng điện xoay chiều bằng phương
pháp số phức.
 Dạng 3: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
dòng điện nhánh
Ví dụ: Bài 3.3 [2]
Cho mạch điện xoay chiều như hình 1.2
√

trong đó
√

(

(

)
)
Hình 1.2

Tìm dòng điện nhánh?
Mục đích của tác giả khi cho bài tập này vào là để củng cố cho người
học giải bài tập tìm dòng điện xoay chiều bằng phương pháp dòng điện nhánh,
hai định luật kiechop1 và 2 và quy đổi các đại lượng về đại lượng phức.
 Dạng 4: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
dòng điện vòng.
Ví dụ: Bài 3.4 [2]
Đề bài của bài tập này giống với bài tập 3.3 ở trên. Nhưng tác giả yêu
cầu giải bằng phương pháp dòng điện vòng. Qua đó tác giả củng cố kiến thức

cho người học về phương pháp giải mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
dòng điện vòng.

7


 Dạng 5: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
dòng điện hai nút.
Ví dụ: Bài 3.5 [2]
Đề bài của bài tập này cũng giống với bài tập 3.3 ở trên. Nhưng tác giải
yêu cầu giải bằng phương pháp khác là phương pháp điện áp 2 nút.
Mục đích của tác giả là củng cố cho người học giải bài tập dòng điện xoay
chiều bằng phương pháp điện áp 2 nút và định luật ôm cho dòng điện nhánh.
 Dạng 6: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
xếp chồng
Ví dụ: Bài 3.7 [2]
Giải mạch điện hình 1.3 bằng phương pháp xếp chồng
Cho

Hình 1.3
Mục đích của bài tập này là tác giả muốn cung cố kiến thức cho người
học về phương pháp giải bài tập dòng điện xoay chiều bằng phương pháp xếp
chồng.
 Dạng 7: Giải bài tập của mạch điện xoay chiều bằng phương pháp
biến đổi tương đương
Ví dụ: Bài 3-7 [3]
Cho mạch điện xoay chiều như hình 1.4 biết:

7

Tìm dòng điện qua nguồn?
Mục đích của bài tập này là tác giả
củng cố cho người học về phương pháp giải
biến đổi tương đương từ tam giác thành sao
để tìm dòng điện.

Hình 1.4

Kết luận: Hệ thống bài tập trong chương
dòng điện xoay chiều hình sin của giáo trình kỹ thuật điện và bài tập kỹ thuật
điện của Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh đã thông kê tương đối đa dạng và
đầy đủ.
1.3.2. Hệ thống bài tập về mạch điện ba pha
 Dạng 1: Mạch điện ba pha đối xứng
Ví dụ: Bài 4.1 [3]
Mạch ba pha đối xứng

cung

cấp cho 2 tải (hình 1.5)
Tải 1 nối Y có
Tải 2 là động cơ có
, hiệu suất η=0,9 nối tam giác.
Tính:
1. Dòng điện trong các pha của tải.
2. Dòng điện trên đường dây
3. Dòng điện tổng trên đường dây

Hình 1.5

4. Công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, công suất biểu kiến S
của toàn mạch.
Mục đích của bài tập này là tác giải củng cố cho người học cách giải về
mạch điện ba pha đối xứng gồm có 2 tải: tải 1 nối sao, tải 2 nối tam giác và

8


các công thức tính: dòng điện, công suất tác dụng, công suất phản kháng,
công suất biểu kiến của toàn mạch.
 Dạng 2: Mạch điện ba pha không đối
xứng có dây trung tính
Ví dụ: Bài 4-5 [3]
Tải ba pha hình sao gồm nA; nB; nc đèn nối
song song và được nối vào mạng điện áp dây
Cho nA=50; nB = 40; nc = 20. Thông số
mỗi bóng đèn

(hình 1.6).

Hình 1.6

Coi điện trở đường dây và dây trung tính bằng không. Tính dòng điện
.
1. Khi bình thường.
2. Khi đứt dây trung tính.
Mục đích của bài tập này là giúp người học giải được các bài tập về
mạch điện ban pha bốn dây cụ thể ở đây là tính dòng điện và biết được vai trò
của mạch điện ba pha 4 dây.

 Dạng 3: Mạch điện ba pha không đối xứng
Ví dụ: Bài 4-5: ý 2 nhỏ [3]
Mục đích của bài tập này củng cố cho người học cách giải bài tập về
mạch điện ba pha không đối xứng và củng cố các kiến thức đã học ở chương 3.
Kết luận: Trong giáo trình kỹ thuật điện và bài tập kỹ thuật điện của
Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh bài tập về mạch điện xoay chiều ba pha
tương đối đầy đủ và đa dạng.
1.3.3. Hệ thống bài tập về máy biến áp
 Dạng 1: Máy biến áp một pha
 Ví dụ 1: Bài 8.1 [2]
Một cuộn dây lõi thép có mạch từ làm bằng thép và lá kỹ thuật điện. tiết
diện lõi thép

, hệ số điện kín 0,83. Từ cảm trong lõi

9

.


√

Điện áp đặt vào cuộn dây
từ thông

, sức điện động ̇ ,

, tần số

. Hãy xác định

và e. Xác định điện áp đặt lên mỗi vòng dây?

Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là nhằm củng cố cho
người học nội dung về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp và
vận dụng linh hoạt các công thức tính toán như tiết diện tác dụng của lõi thép,
từ thông cực đại trong lõi, số vòng dây quấn, sức điện động, điện áp đặt lên
mỗi vòng dây.
 Ví dụ 2: Bài 8.2 [2]
Một cuộn dây trong lõi thép dây quấn có w=290 vòng có điện trở
R=0,5Ω. Lõi thép có chiều dài trung bình ltb=0,4m và tiết diện S=32,26 cm2,
dày 0,35 mm. Hệ số điền kín lõi thép 0,93, suất tổn hao riêng P1,0/50=0,6W/kg,
trọng lượng riêng 7650 kg/m3. Tổng khe hở không khí toàn mạch từ
lk=0,2mm.
Cuộn dây được đặt vào nguồn U=220V, f=50hz. Tính:
a. Tổn hao sắt từ trong lõi thép
b. Dòng điện trong cuộn dây
c. Công suất tác dụng và phản kháng cuộn dây tiêu thụ
d. Hê số công suất cuộn dây
e. Công suất và dòng điện thay đổi thế nào nếu tần số f=60Hz
Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là rèn luyện cho người
học vận dụng linh hoạt các công thức tính: Tổn hao sắt từ trong lõi thép; dòng
điện trong cuộn dây; công suất tác dụng và phản kháng cuộn dây tiêu thụ; hê
số công suất cuộn dây.
 Dạng 2: Máy biến áp ba pha
 Ví dụ1: Bài 8.8 [2].
Một máy biến áp ba pha có tỷ số vòng dây pha
điện áp khi dây đấu: Y/Y;

;

;

10

. Xác định tỉ số


Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào để giúp người học biết các
cách nối dây của máy biến áp và vận dụng công thức tính tỉ số điện áp dây.
 Ví dụ 2: Bài 8.10 [2]
Một máy biến áp ba pha đấu Y/Y cung cấp điện cho tải nối tam giác,
điện trở mỗi pha tải R = 6. Máy biến áp có các số liệu sau: U1đm = 3000 V;
U2đm = 230V. Thông số các dây quấn R1 = 2,4 ; X1 = 4,4 ; X2 = 0,026 ;
R2 = 0,0142 . Tính điện áp đặt lên mỗi pha của tải và công suất tải tiêu thụ
khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng định mức?
Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là tính điện áp pha của tải
và công suất tiêu thụ. Nhưng để người học làm được bài tập này người học
phải nhớ được các công thức chuyển đổi từ nối tam giác sang sao, hệ số biến
áp, các công thức thứ cấp quy đổi về sơ cấp, công thứ tính dòng điện, điện áp
và công suất. Do đó, khi làm bài tập này kiến thức về bài các nội dung trên
người học sẽ được củng cố thêm.
Kết luận: Trong chương máy biến áp, giáo trình kỹ thuật điện và bài tập
kỹ thuật điện của Đặng Văn Đào và Lê Văn Doanh đã có các bài tập về dạng:
+ Tính các thông số của máy biến áp: số vòng dây, điện áp, dòng điện,
công suất, hệ số công suất, hiệu suất,…
+ Xác định tỷ số biến áp.
Còn bài tập về dạng tính toán các thông số của sơ đồ thay thế còn
tương đối ít và bài tập về dạng tổ hợp về máy biến áp còn chưa có. Và các
giáo trình tham khảo khác chỉ đề cập đến lý thuyết và một số ví dụ nhưng

cũng chưa đề cập đến bài tập về sơ đồ thay thế và tổ hợp máy biến áp
1.3.4. Hệ thống bài tập về động cơ không đông bộ ba pha
 Dạng 1: Đổi chiều quay chiều quay của động cơ không đồng bộ ba pha
Ví dụ: Bài 9.1 [2]
Vẽ từ trường và xác định chiều quay từ trường khi đổi thứ tự 2 pha.

11


Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào để người học củng cố kiến
thức về phần từ trường quay của dây quấn ba pha và cách xác định từ trường
trường quay.
 Dạng 2: Tính toán các thông số của động cơ không đồng bộ ba pha
khi roto đứng yên và roto quay
Ví dụ: Bài 9.2 [2]
Cho một động cơ điện không đồng bộ ba pha roto dây quấn, số vòng dây
pha stato w1=96, roto w2=80. Hệ số dây quấn stato kdq1=0,9445, roto kdq2=0,96.
Tần số dòng điện stato f=50 Hz, từ thông dưới mỗi cực từ

Wb,

n1=1000 vòng/phút.
a. Tính E1; E2 khi roto quay với tốc độ 950 vòng/phút và lúc roto ghìm
đứng yên.
b. Tính f2 trong 2 trường hợp trên.
c. Cho R2=0,06Ω và X2=0,1 Ω. Tính dòng điện roto trong 2 trường
hợp trên.
Mục đích của tác giả khi đưa bài tập này vào là củng cố cho người học
kiến thức về mô hình toán của động cơ không đồng bộ ba pha như tính toán:
sức điện động, tần số roto, dòng điện trong 2 trường hợp roto quay và roto

đứng yên.
 Dạng 3: Mở máy và điều chỉnh tốc độ và công suất của động cơ
không đồng bộ ba pha
Ví dụ: Bài tập 9.6 [2]
Một động cơ điện ba pha roto lồng sóc: Pđm=14 kW, tốc độ định mức
nđm=1450 vòng/phút, hiệu suất định mức
mức

;

, hệ số công suất định

- 380/220 V; tỷ số dòng điện mở máy Imở/Iđm=5,5;

momen mở máy Mmở/Mđm=2. Điện áp mạng điện U=380 V. Tính:

12


a. Công suất tác dụng và công suất phản kháng động cơ tiêu thụ ở chế
độ định mức.
b. Dòng điện, hệ số trượt và momen định mức.
c. Dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại.
Mục đích của tác giả trong bài tập này củng cố cho người học các công
thức về: tính toán công suất, dòng điện, hệ số trượt và momen định mức và tính
toán các thông số số dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại.
 Dạng 4: Tính toán các thông số của sơ đồ thay thế
Trong các giáo trình tham khảo bài tập về dạng này còn chưa có.
Kết luận: Trong các giáo trình tham khảo dạng bài tập về tính các
thông số của động cơ khi roto đứng yên và roto quay còn tương đối ít và dạng

bài tập về tính toán các thông số của sơ đồ thay thế còn chưa có.
Như vậy, qua một số tài liệu, tôi thấy lượng bài tập cho nội dung máy
biến áp và động cơ không đồng bộ ba pha còn tương đối ít. Để giúp sinh viên
có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải cụ thể của từng dạng máy biến
áp và động cơ không đồng bộ ba pha thì ở các chương tiếp theo của bài viết
này là một số bài tập bổ sung thêm của máy biến áp và động cơ không đồng
bộ ba pha.

13


Chƣơng 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY BIẾN ÁP
VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
2.1. Cơ sở lý thuyết về máy biến áp
 Định nghĩa
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ dùng biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn
giữ nguyên tần số.
+ Hệ thống đầu vào của máy biến áp (trước lúc biến đổi): điện áp U1;
dòng điện I1; số vòng dây quận sơ cấp W1 (đại lai lượng sơ cấp), tầ số f. Hệ
thống đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi): điện áp U2; dòng điện I2; số
vòng dây quận sơ cấp W1 (đại lượng thứ cấp), tần số f.
2.1.1. Cấu tạo của máy biến áp
Máy biến áp có 2 bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn.
 Lõi thép
Lõi thép của máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy. Lõi
thép gồm 2 bộ phận: Trụ là nơi để đặt dây quấn và gông là phần khép kín
mạch từ giữa các trụ.
Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.

 Dây quấn máy biến áp
Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng (hoặc
nhôm), có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, bên ngoài dây có bọc cách điện.
2.1.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Trên hình 2.1 vẽ sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha có 2 dây
quấn w1 và w2.
Khi ta nối dây quấn sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1, sẽ
có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong dây quấn w1. Dòng điện i1 sinh ra từ thông

14


biến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua) đồng thời
với cả 2 dây quấn sơ cấp w1 và thứ cấp w2, được gọi là từ thông chính.
Theo định luật cảm ứng điện
từ, sự biến thiên của từ thông làm cảm
ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện
động là:

Và cảm ứng vào dây quấn thứ
cấp sức điện động là:
Hình 2.1

Điện áp U1 biến thiên hình sin nên từ thông cũng biến thiên hình sin ta
có:
(

)
√

(

(

√

(

)

)

)

√

√

(

)

Trong đó: E1; E2 là trị số hiệu dụng sứ điện động sơ cấp và thứ cấp.

Hệ số biến áp k là:

Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí,có
thể coi gần đúng

ta có:

15


+ Đối với máy tăng áp ta có:
+ Đối với máy giảm áp ta có:
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng:
hay

2.1.3. Mô hình toán của máy biến áp
Phương trình cân bằng điện áp trên

̅ là tổng trở của dây quấn sơ cấp:

+
̅

dây quấn sơ cấp:
̇

̇

̇ ̅

là điện kháng tản của dây quấn

+

sơ cấp:
̅ là tổng trở của dây quấn sơ cấp:

Phương trình cân bằng điện áp trên +
̅

dây quấn thứ cấp:
̇

̇

̇ ̅

là điện kháng tản của dây quấn

+

sơ cấp:
Phương trình cân bằng sức từ động
̇

̇

̇
̇

̇

2.1.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp
 Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp
Phương trình điện áp thứ cấp đã quy đổi về sơ cấp
̇

̇

Trong đó: ̇

̅

̇
̇

̇
̅

̇
̅

 Sơ đồ thay thế của máy biến áp

16

̇

̅ ̇
̇

̅

̅
̅

̅

̇


Sơ đồ thay thế của máy
biến áp (hình 2.2a)

̇

̇

̅ ̇
̇

̅

̅

̇
̅

̇

̇

̇
̇

Sơ đồ thay thế gần đúng

của máy biến áp (hình 2.2b)
Hình 2.2

Trong đó:
+ ̇ ̅ là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn ̅
̇ ) là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn ̅ đặc trưng cho từ thông

+(

chính và tổn hao sắt từ.
+ Vì từ thông chính do dòng điện không tải
̇

) ̇

(

Với + ̅ =(

̅

sinh ra

̇

) là tổng trở từ hoá đặc trưng cho mạch từ
̇

+

: là điện trở từ hoá đặc trưng cho sắt từ

+

: là điện kháng từ hoá đặc trưng cho từ thông chính.

2.1.5. Chế độ không tải của máy biến áp
 Phương trình sơ đồ thay thế của máy biến
áp không tải
Khi không tải I2=0 ta có:
̇

̇ ̅

̇
̇

̅ = ̅

̅

̇( ̅

̅ )

̇ ̅

Hình 2.3

là tổng trở của máy biến áp không tải.

17


Sơ đồ thay thế của máy biến áp không tải vẽ trên hình 2.3
 Các đặc điểm ở chế độ không tải
- Dòng điện không tải
)

√(

(

)

- Công suất không tải :
- Hệ số công suất không tải

√

√

 Thí nghiệm không tải của máy biến
áp (xác định tổn hao sắt từ)

Hình 2.4

Sơ đồ thí nghiệm không tải trên hình 2.4.
Các công thức:
Hệ số biến áp

Dòng điện không tải phần trăm

Điện trở không tải
Vì

Tổng trở không tải:
Tổng trở từ hoá lấy gần đúng

18

nên có thể lấy gần đúng:


Điện kháng không tải:

√

Điện kháng từ hoá lấy gần đúng:
Hệ số công suất không tải:

2.1.6. Chế độ ngắn mạch của máy biến áp
 Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch
Sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch
trên hình 2.5. Dòng điện sơ cấp lúc này là dòng
điện ngắn mạch
Phương trình điện áp là:
̇

̇ ( ̅

̅ )

̇ ̅

Hình 2.5

Trong đó:
(

)

(

)

là điện trở ngắn mạch của máy biến áp
là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp
√

là tổng trở ngắn mạch của máy biến áp

̅ là tổng trở phức ngắn mạch của máy biến áp.
 Đặc điểm ở chế độ ngắn mạch
- Dòng điện ngắn mạch là:
̇

̇

̇
̅

̅

Hay về giá trị ta có:

19

̅