đề cương máy điện 1

1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc, các đại lượng định mức của máy điện một chiều:

o

Cấu tạo: chủ yếu gồm 2 phần: stato( phần tĩnh ) và roto( phần quay )
 Phần tĩnh (stato): gồm cực từ chính, cực từ phụ , gông từ và vỏ máy và cơ cấu chổi điện.
Cực từ chính: bộ phận sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi cực sắt từ. cuộn dây
kích từ đặt xen kẽ các cực từ chính
Cực từ phụ: đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. được gắn vào vỏ máy.
Gông từ: dùng để nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. Dẫn từ nữa.
Cơ cấu chổi than: có nhiệm vụ đưa dòng điện cảm ứng ra ngoài hoặc ngược lại.
Nắp máy: bảo vệ máy.
 Phần quay(roto):gồm lõi thép phần ứng, dây quấn phấn ứng, cổ góp và các bộ phận khác
Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ
Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động cảm ứng và có dòng điện
Cổ góp ( vành góp ): chạy qua. Được đặt trong các rãnh lõi thép.
dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều trong dây quấn phần ứng thành dòng một chiều đưa ra ngoài
 Các bộ phận khác: gồm cánh quạt, trục máy
Cánh quạt: dùng quạt mát máy.
Trục máy: làm = thép cacbon tốt, trên trục có lắp lõi sắt phần ứng, vành góp và cánh quạt.
 Nguyên lí làm việc: dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.
 Các đại lượng định mức:
Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưởng chế tào quy định.
Chế độ đó được đặc trưng bởi những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là hồ sơ máy.
Trên nhãn máy thường được ghi các đại lượng sau:
•
Công suất định mức: Pđm (Kw hay W)
•
Điện áp định mức Uđm(V)
•

Dòng điện định mức Iđm (A)
•
Tốc độ định mức nđm (vg/ph)

2. Sức điện động cảm ứng trong dây quấn máy điện một chiều :
Cho dòng điện kích thích vào dây quấn kích thích thì trong khe hở không khí sẽ sinh ra từ thông.
Khi phần ứng quay một tốc độ nhất định nào đó thì trong dây quấn phần ứng sẽ cảm ứng nên một sức điện động. Sức
điện động đó phụ thuộc vào từ thong dưới mỗi cực từ, tốc độ quay của máy, số thanh dẫn của dây quấn và kiểu dây
quấn.
Vì dây quấn gồm 2a mạch nhánh song song nên s.đ.đ của dây quấn bằng s.đ.đ cảm ứng trên một mạch nhánh,
nghĩa là bằng tổng s.đ.đ của các thanh dẫn nối tiếp trong mạch nhánh đó.
S.đ.đ trung bình cảm ứng trong thanh dẫn có chiều dài tác dụng l, chuyển động với tốc độ v trong từ trường bằng:
etb=Btblv
với Btb là cảm ứng từ trung bình khe hở.
Chiều của Eư phụ thuộc vào chiều từ thong, chiều quay n và được xác định theo quy tắc bàn tay trái.


3. Từ trường trong máy điện một chiều:
Từ trường trong máy điện một chiều là một yếu tố không thể thiếu được để sinh ra s.đ.đ và momen điện từ.
trong các loại máy điện hiện nay, từ trường không tải đều do dòng điện một chiều chạy trong dây quấn kích từ đặt trên
cực từ sinh ra.
 Từ trường cực từ:
Từ trường chính và từ trường tản: từ thông đi ra từ dưới mỗi cực từ đại bộ phận đi qua khe hở vào phần ứng, chỉ
có một bộ phận rất nhỏ không qua phần ứng mà trực tiếp đi vào các cực từ bên cạnh.
Phân từ thông đi vào phần ứng gọi là từ trường chính.
Phần từ thông không đi qua gọi là từ trường tản.
 Từ trường phần ứng: khi máy điện làm việc k tải, trong máy chỉ có dòng điện trong dây kích
từ sinh ra từ trường. Từ trường đó là từ trường lúc không tải, khi máy có tải, trong dây quấn
phần ứng có dòng điện chạy qua. Dòng điện chạy qua các dây quấn đó sẽ sinh ra từ trường cho
nên khi mày có tải, ngoài từ trường cực từ chính có có các từ trường phần ứng, từ trường cựa từ

phụ và từ trường dây quấn bù.
o Chiều của từ trường phần ứng: từ trường phần ứng đứng yên và trục sức điện
động trùng với đường trung tính hình học. khi chổi than đặt lệch thì từ trường
phần ứng chia làm 2 phần: stđ ngang trục Fuq và stđ dọc trục Fưd
o Sự phân bố từ trường trên bề mặt phần ứng: phụ thuộc vào vị trí chổi điện và
mức độ tải.
Chính những yếu tố đó quyết định tính chất tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ chính.
Phản ứng phần ứng: khi máy điện làm việc có tải, dòng điện phần ứng sinh ra từ trường phần
ứng. Tác dụng của từ trường phần ứng với các từ trường cực từ gọi là phản ứng phần
ứng.
o Khi chổi than ở trên đường trung tính hình học thì chỉ có phản ứng phần ứng ngang trục
mà tác dụng của nó là méo từ trường khe hở.
o Nếu mạch từ không bão hòa thì từ trường tổng không đổi vì có tác dụng trợ từ và khử từ
như nhau. Nếu mạch bão hòa thì do tác dụng trợ từ ít hơn tác dụng khử từ nên từ tong
tổng dưới mỗi cực giảm đi một ít, nghĩa là phản ứng phần ứng ngang trục có một ít tác
dụng khử từ.
o Từ cảm ở đường trung tính hình học không bằng 0, đường mà trên bể mặt phần ứng từ
cảm bằng 0- gọi là trung tính vật lí- đã lệch khỏi đường trung tính hình học một góc
thuận theo chiều quay máy phát điện, hay ngược chiều quay của động cơ điện.
Tóm lại: khi chổi than đặt trên đường trung tính hình học thì chỉ có phản ứng phần ứng ngang trục
làm méo dạng từ trường khe hở, do đó xuất hiện đường trung tính vật lý. Nếu mạch không bão hòa thì từ thông tổng
không đổi. Nếu mạch từ bão hòa thì từ thông tổng giảm đi một ít.



4.

Quan hệ điện từ trong máy điện một chiều:
o

Quan hệ giữa Momen Điện từ và Công suất điện từ : Khi máy điện làm việc,

trong dây quấn phần ứng sẽ có dòng điện chạy qua. Tác dụng của từ trường lên dây d ẫn
có dòng điện sẽ sinh ra mômen điện từ trên trục máy.
pN
2πn
pN


Pdt = Mω = 2aπ Φδ .I u , . 60 = 60a nΦδ I u ,  = EưIư



Từ công thức trên ta thấy được quan hệ giữa công suất điện từ với mômen điện từ và sự trao đổi năng lượng
trong máy điện. Trong máy phát điện công suất điện từ đã chuyển công suất cơ Mω thành công suất điện EưIư.
Ngược lại, trong động cơ điện công suất điện từ đã chuyển công suất điện EưIư thành công suất cơ Mù.
o

Các tổn hao trong máy điện một chiều:

a. Tổn hao cơ pcơ. Tổn hao cơ bao gồm tổn hao ổ bi, tổn hao ma sát chổi than với vành góp, tổn hao
do thông gió ... Tổn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay của máy và làm cho ổ bi, vành góp nóng lên.
b. Tổn hao sắt pFe. Tổn hao sắt do từ trễ và dòng điện xoáy gây nên. Tổn hao này phụ thuộc vào vật
liệu, chiều dày của tấm thép, trọng lượng lõi thép, từ cảm và tần số f. Khi lõi thép đã định hình thì tổn hao thép
tỷ lệ với f1,2ữ1,6 và B2.
Hai loại tổn hao trên khi không tải đã tồn tại nên gọi là tổn hao không tải:
p0 = pcơ + pFe
Tổn hao sắt và tổn hao cơ sinh ra mômen hãm và mômen này tồn tại khi không tải nên gọi là mômen
không tải M0. Quan hệ giữa M0 và p0 như sau:
p

M0 = 0
ω
trong đó ω là tốc độ góc của rôto.
c. Tổn hao đồng pcu. Tổn hao đồng bao gồm tổn hao đồng trong mạch phần ứng p cu.ư và tổn hao
đồng trong mạch kích thích pcut.
Tổn hao đồng trong mạch phần ứng bao gồm tổn hao đồng trong dây quấn phần ứng I ư2rư, tổn hao đồng
trong dây quấn cực từ phụ Iư2rf, tổn hao tiếp xúc giữa chổi than và vành góp ptx.
d. Tổn hao phụ. Tổn hao phụ bao gồm tổn hao phụ trong đồng và tổn hao phụ trong thép.
Tổn hao phụ trong thép có thể là do từ trường phân bố không đều trên bề mặt phần ứng, các bulông ốc vít
trên phần ứng làm từ trường phân bố không đều trong lõi thép, ảnh hưởng của răng và rãnh làm từ trường đập
mạch ... sinh ra. Tổn hao phụ trong đồng có thể do quá trình đổi chiều làm dòng điện trong phần tử thay đổi,
dòng điện phân bố không đều trên bề mặt chổi than làm tổn hao tiếp xúc lớn, từ trường phân bố không đều
trong rãnh làm sinh ra dòng điện xoáy trong dây dẫn, tổn hao trong dây nối cân bằng sinh ra. Trong máy điện
một chiều thường lấy pf = 1%Pđm.
o

Quỏ trỡnh năng lượng và các phương trỡnh cõn bằng:



Máy phát điện : Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng nên máy
do một động cơ sơ cấp bất kỳ kéo quay với một tốc độ nhất định.
Giả thiết công suất kích thích do một máy khác cung cấp nên không tính vào công suất đưa từ động cơ sơ
cấp vào của máy phát điện.
Công suất cơ P1 đưa vào máy phát điện, một phần để bù vào tổn hao cơ p cơ và tổn hao sắt pFe, còn đại bộ
phận biến đổi thành công suất điện từ Pđt.. Ta có:
P1 = Pđt + (pcơ+ pFe) = Pđt + p0.
hay
Pđt = P1 - p0 = Eư Iư
Khi có dòng điện chạy trong dây quấn phần ứng thì có tổn hao đồng nên công suất điện đưa ra P2 bằng:

P2 = Pđt- pcu = Eư.Iư - I2ưRư = U.Iư
Chia hai vế của phương trình tren cho Iư ta được:
U = Eư - IưRư
Đó là phương trình cân bằng s.đ.đ. của máy phát điện một chiều.
Có thể viết công suất cơ đưa vào, công suất không tải và công suất điện từ dưới dạng mômen nhân với tốc độ
góc như sau:
M1.ω = M.ω + M0.ω
Chia hai vế của phương trình tren cho ω ta được:
M1= M + M0
trong đó:
M1 – mômen đưa vào trục của máy phát điện;
M – mômen điện từ;
M0 – mômen không tải.
Biểu thức tren gọi là phương trình cân bằng mô men của máy phát điện.


Động cơ điện: Động cơ điện lấy công suất điện vào và truyền công suất
cơ ra đầu trục.
P1 = UI = U(Iư + It)
trong đó: I = Iư + It là dòng điện lấy từ lưới vào;
Iư - dòng điện đi vào phần ứng;
It - dòng điện kích thích;
U - điện áp ở đầu cực máy.
Công suất nhận vào P1, một phần cung cấp cho mạch kích thích UI t, còn phần lớn đi vào phần ứng UI ư, một
phần tiêu hao trên dây quấn phần ứng pcu.ư, còn đại bộ phận là công suất điện từ Pđt. Ta có:
P1 = pcu.ư + pcu.t + Pđt
Công suất điện từ sau khi chuyển thành công suất cơ thì còn tiêu hao một ít để bù vào tổn hao cơ p cơ và tổn
hao sắt pFe (gọi chung là tổn hao không tải hay công suất không tải p 0). Phần còn lại cuối cùng là công suất đưa

ra đầu trục P2 = M2ω. Ta có:
Pđt = pcơ + pFe + P2 = p0 + P2
Từ 2 công thức ta có công suất điện trong mạch phần ứng bằng:
UIư = Pđt + pcu.ư = EưIư + Iư2Rư
Chia hai vế của tren cho Iư ta được phương trình:
U = Eư + IưRư
chính là phương trình cân bằng s.đ.đ. của động cơ điện một chiều..
Mù = M0ù + M2ù
Chia hai vế cho ù ta được:
M = M0 + M2
)
trong đó: M2- mômen đưa ra đầu trục máy;
M0 - mômen không tải.
Phương trình tren gọi là phương trình cân bằng mômen của động cơ điện một chiều.


5.

Đổi chiều dũng điện:

Quá trình đổi chiều của dòng điện khi phần tử di động trong vùng trung tính và bị chổi than nối ng ắn m ạch
được gọi là sự đổi chiều.
o

Phương trỡnh đổi chiều:

i.rpt + i1(rd + rtx1) - i2(rd + rtx2) = Σe
i - dòng điện chạy trong phần tử đổi chiều (phần tử b trên hình 1-46);
i1 , i2 - dòng điện chạy trên các dây nối với các phiến đổi chiều 1 và 2;
rtx1 , rtx2 - là các điện trở tiếp xúc giữa chổi than với các phiến đổi chiều 1 và 2;

rpt, rd - là điện trở của phần tử, điện trở của dây nối
Σe - tổng các s.đ.đ. cảm ứng sinh ra trong phần tử đổi chiều, bao gồm:
1. S.đ.đ. tự cảm eL gây ra do sự biến đổi của dòng điện i trong phần tử đổi chiều.
2. S.đ.đ. hỗ cảm eM sinh ra do ảnh hưởng của sự đổi chiều đồng thời của các phần tử khác nằm trong
cùng một rãnh.
3. S.đ.đ. đổi chiều eđc sinh ra khi phần tử đổi chiều chuyển động trong từ trường tổng hợp tại vùng
trung tính. Từ trường này do cực từ phụ và phản ứng phần ứng tạo thành.
o

Các sức điện động trong phân tử đổi chiều:

a. S.đ.đ. tự cảm eL
S.đ.đ. tự cảm eL có dạng:
e L = −L

di
dt

(1-78)

trong đó: L - hệ số tự cảm của phần tử.
b. S.đ.đ. hỗ cảm eM
Cùng một lúc với sự đổi chiều dòng điện trong phần tử đang xét, sự đổi chiều cũng xảy ra ở một số
phần tử khác. ở dây quấn xếp đơn hai lớp bước đủ, sự đổi chiều xảy ra đồng thời trong các cạnh tác dụng cùng
nằm trong một rãnh. Hơn nữa, thường bc > bG và các chổi than nối ngắn mạch vài phần tử liên tiếp nhau có cạnh
nằm trong một rãnh, nên các phần tử cùng tham gia đổi chiều đó có sự liên hệ hỗ cảm rất mạnh. Vì vậy trong
phần tử tham gia đổi chiều đang xét, ngoài s.đ.đ. tự cảm còn có s.đ.đ. hỗ cảm :
n

n

n

eM = Σ eM = − Σ M n
1

1

di n
dt

(1-86)

trong đó: Mn - hệ số hỗ cảm giữa phần tử đang xét với phần tử thứ n;
in - dòng điện trong bối thứ n.
S.đ.đ. hỗ cảm eM cũng có tác dụng đối với quá trình đổi chiều giống như s.đ.đ. tự cảm e L. Trị số
trung bình của s.đ.đ. hỗ cảm bằng:
e Mtb =

2iu ,
Tdc

ΣM n

(1-87)

Tương tự như đối với s.đ.đ. tự cảm, biểu thức cuối cùng của s.đ.đ. hỗ cảm có dạng:


e Mtb =

2 ws lδ Avu
Σλ M
a
β G − ( − 1)
p

(1-88)

trong đó: λM - suất dẫn từ do hỗ cảm trên đơn vị dài của cạnh tác dụng của phần tử..
c. S.đ.đ. phản kháng:
Vì eL và eM có tính chất giống nhau (đều làm chậm quá trình đổi chiều) nên tổng của chúng gọi là s.đ.đ. phản
kháng epk. S.đ.đ. phản kháng trung bình bằng:
2 ws lδ A.vu
(λ L + Σλ M )
a
epktb = eLtb + eMtb =
(1-89)
β G − ( − 1)
p
Để tính epktb cần phải xác định λL và ΣλM. Cách xác định các suất dẫn từ đó sẽ được trình bày chung trong phần
tham số dây quấn của máy điện xoay chiều, hoặc có thể tìm thấy ở giáo trình ″Thiết kế máy điện”.
d. S.đ.đ. đổi chiều eđc :
Gọi Bđc là từ cảm tổng hợp của từ trường cực từ phụ và từ trường của phần ứng tại vùng trung tính (còn gọi
là từ cảm đổi chiều) thì biểu thức s.đ.đ. đổi chiều do từ cảm này sinh ra bằng:
eđc = 2Bđc.ws.lđc. vư
(1-90)
trong đó: lđc là chiều dài của thanh dẫn cắt đường sức của từ trường đổi chiều;
ws - số vòng dây của bối đổi chiều;
vư - tốc độ dài của phần ứng.

Chiều của s.đ.đ. đổi chiều phụ thuộc vào chiều của từ trường đổi chiều và chiều quay của phần ứng và được
xác định theo quy tắc bàn tay phải. Vì vậy mà eđc có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với epk.
o Các loại đổi chiều:


Đổi chiều đường thẳng:
i1
i
= tgα 1 và 2 = tgα 2 .
Tdc − t
t

Vì α1 = α2 nên tgα1 = tgα2 do đó trong suốt quá trình đổi chiều J 1 = J2 = Cte và quá trình đổi chiều được tiến
hành thuận lợi (không phát sinh tia lửa).
 Đổi chiều đường cong:
Khi đổi chiều vượt trước α1 < α2, do đó J1 < J2 và có hiện tượng phóng tia lửa ở đầu vào của chổi than tương tự
như khi đóng cầu dao khép mạch điện. Trên thực tế hiện tượng phóng tia lửa này rất yếu. ở giai đoạn cuối của
quá trình đổi chiều vượt trước i1 và J1 rất nhỏ nên phần tử đổi chiều ra khỏi tình trạng bị chổi than nối ngắn
mạch một cách nhẹ nhàng và thuận lợi.
o Các biện pháp cải thiện đổi chiều:
 Đặt cực từ phụ: Biện pháp cơ bản để cải thiện đổi chiều trong các máy
điện một chiều hiện đại là tạo ra từ trường ngoài, còn gọi là từ trường đổi
chiều tại vùng trung tính , bằng cách đặt những cực từ phụ giữa những cực
từ chính
 Xê dịch chổi than khỏi đường trung tính hình học: điều mà trong thực
tế không thể thực hiện được. Do đó phương pháp xê dịch chổi than chỉ cải
thiện được đổi chiều ở một tải nhất định.
 Dùng dây quấn bù: . Tác dụng của dây quấn bù là triệt tiêu từ trường
của phần ứng trong phạm vi dưới mặt cực từ chính. Kết quả là từ trường

cực từ chính hầu như không bị biến dạng. Vì từ trường phần ứng phụ
thuộc theo dòng điện tải Iư nên để có thể bù được từ trường đó ở tải bất kỳ,
dây quấn bù được mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng. Khi có dây quấn
bù thì s.t.đ. của cực từ phụ được giảm nhỏ, mạch từ của nó ít bão hoà hơn
và hiệu quả cải thiện đổi chiều sẽ tăng lên.
Những biện pháp khác/.


6. Máy phát điện một chiều:
Phân loại: Tuỳ theo cách kích thích cực từ chính, các máy phát điện một chiều được phân loại như
sau:
 Máy phát điện một chiều kích thích độc lập và Máy phát điện một chiều tự kích thích.

Các đặc tính:
• Độc Lập: Máy phát điện một chiều kích thích độc lập bao gồm máy phát kích thích bằng
nam châm vĩnh cửu và máy phát kích thích điện từ.
1) Đặc tính không tải U0 = E = f(It) khi I = 0, n = Cte;
2) Đặc tính ngắn mạch In = f(It) khi U = 0, n = Cte;
3) Đặc tính ngoài U = f(I) khi It = Cte, n = Cte;
4) Đặc tính tải U = f(It) khi Iư = Cte, n = Cte;
5) Đặc tính điều chỉnh It = f(Iư) khi U = Cte, n = Cte.

• Song song: tt như trên
7. Động cơ điện một chiều:

• Mở máy động cơ điện một chiều:
Để mở máy động cơ điện một chiều được tốt cần phải thực hiện được những yêu cầu sau đây:
1)
Mômen mở máy Mmm phải có trị số cao nhất có thể có để hoàn thành quá trình mở máy

trong thời gian ngắn nhất.
2)
Dòng điện mở máy Imm được hạn chế đến mức thấp nhất để dây quấn khỏi bị cháy hoặc
ảnh hưởng xấu đến đổi chiều.
o
Mở máy trực tiếp: Phương pháp này được thực hiện bằng cách đóng thẳng động cơ điện vào
nguồn với Umm = Uđm. Như vậy ngay lúc đầu mở máy rôto chưa quay, s.đ.đ. E ư = 0 và dòng điện phần ứng bằng
U − Eu ,
U
I u, =
=
.
Ru ,
Ru ,
o
Mở máy bằng biến trở: Để hạn chế dòng điện mở máy, tránh gây nguy hiểm cho động cơ
người ta dùng biến trở mở máy. Biến trở mở máy gồm một số điện trở nối tiếp nhau và mắc nối tiếp với mạch
phần ứng.
o
Mở máy bằng điện áp thấp: (Umm < Uđm) Phương pháp này đòi hỏi phải dùng một nguồn
điện độc lập có thể điều chỉnh được điện áp để cung cấp cho phần ứng của động cơ, trong khi đó mạch kích
thích phải được đặt dưới điện áp U = Uđm của một nguồn khác.
Đây là phương pháp thường dùng hơn cả để mở máy động cơ điện một chiều công suất lớn. Ngoài việc mở máy
ra nó còn kết hợp để điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp.


Ru , M 

U
−

n =

Ce Φ C M Ce Φ 2 

Ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng cách thay đổi các đại
lượng Φ, Rư và U.
o
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông Φ được áp dụng tương đối phổ biến, có
thể thay đổi tốc độ được liên tục và kinh tế. Trong quá trình điều chỉnh hiệu suất η ≈ Cte vì sự điều chỉnh dựa
trên sự tác dụng lên mạch kích thích có công suất rất nhỏ so với công suất của động cơ. Cần chú ý rằng, bình
thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (Φ = Φmax) nên chỉ có thể điều chỉnh theo
chiều hướng giảm Φ, tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh tốc độ bị
hạn chế bởi các điều kiện cơ khí và đổi chiều của máy.
o
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng Rư chỉ cho
phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên
điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này chỉ được áp dụng ở động cơ điện
có công suất nhỏ. Trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cầu trục.
o
Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp cũng chỉ cho phép điều chỉnh tốc
độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp hơn điện áp định mức của động cơ điện. Phương
pháp này không gây thêm tổn hao trong động cơ điện, nhưng đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh
được.
o

Điều chỉnh tốc độ động cơ:


8. Máy Biến Áp:

• Cấu tạo:

M.b.a có các bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
o
Lõi thép:
Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời dùng làm khung để quấn dây quấn: M.b.a kiểu lõi hay kiểu trụ,

M.b.a kiểu bọc
o
Dây quấn:
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của m.b.a, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Kim loại
làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể làm bằng nhôm nhưng không phổ biến. Người ta chia ra hai loại
dây quấn chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
o
Vỏ máy:
Vỏ máy gồm hai bộ phận: thùng và nắp thùng.
Thùng m.b.a: Thùng máy làm bằng thép, có hình dạng và kết cấu khác nhau tuỳ theo công suất của m.b.a,
thường là hình bầu dục.
Nắp thùng: Nắp thùng dùng để đậy thùng và đặt một số chi tiết máy quan trọng

• Nguyên lí làm việc: làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng
điện xoay chiều ở cấp điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở cấp điện áp khác, với tần số
không đổi.

• Các đại lượng định mức của MBA:
Các đại lượng định mức của m.b.a quy định các điều kiện kỹ thuật của máy. Các đại lượng này do nhà máy
chế tạo quy định và thường ghi trên nhãn m.b.a. Các đại lượng định mức của m.b.a gồm:
1. Dung lượng hay công suất định mức S đm (tính bằng VA hay kVA) là công suất biểu kiến (hay toàn phần)
đưa ra ở dây quấn thứ cấp của m.b.a.
2. Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (tính bằng V hay kV) là điện áp dây của dây quấn sơ cấp. Nếu dây

quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.
3. Điện áp dây thứ cấp định mức U 2đm (tính bằng V hay kV) 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.
4. Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm là các dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp
ứng với công suất và điện áp định mức, tính bằng ampe (A) hay kilôampe (kA).
5. Tần số định mức fđm, tính bằng Hz. Thường các m.b.a điện lực có tần số công nghiệp là 50 Hz.
Ngoài ra trên nhãn m.b.a còn ghi những số liệu khác như: số pha m; sơ đồ và tổ nối dây quấn; điện áp ngắn
mạch un%; chế độ làm việc (dài hạn hay ngắn hạn); phương pháp làm lạnh v. v...


9. Tổ nối dây của máy biến áp:
Tổ nối dây của m.b.a được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ
cấp. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các s.đ.đ. dây của dây quấn sơ cấp và s.đ.đ. dây của dây quấn thứ cấp tương
ứng. Góc lệch pha này phụ thuộc vào chiều quấn dây, cách ký hiệu các đầu dây và kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp
và thứ cấp.
s.đ.đ. pha của hai dây quấn sơ cấp và
A B C
B
thứ cấp hoàn toàn trùng nhau và góc
E AB
lệch pha giữa hai điện áp dây tương

E AB Z X C E
ứng bằng 0o (hay 360o). Ta nói m.b.a
ab
thuộc tổ nối dây 12 và ký hiệu là Y/YY
X Y Z
12. Nếu đổi chiều quấn dây hoặc đổi ký
A
a

b
c
hiệu đầu dây của dây quấn thứ cấp, ta
b
có tổ nối dây Y/Y-6. Hoán vị thứ tự các

E ab x
360o
pha của dây quấn thứ cấp ta sẽ có các tổ
c
x y
nối dây chẵn 2, 4, 8 và 10.
x
y
z
Cũng m.b.a trên, khi các dây

a
Hình 5 - 20. Tổ nối dây
Y/Y-12

quấn nối theo sơ đồ Y/∆ (hình 521) thì góc lệch pha giữa điện áp

A

B

C

B

dây sơ cấp và thứ cấp tương ứng là
330o - m.b.a thuộc tổ nối dây Y/∆11. Thay đổi chiều quấn dây hay

E AB
X
a

Y
b

Z
c

Hoán vị các pha của dây quấn thứ
cấp ta sẽ có tổ nối dây lẻ 1, 3, 7, và
9.

x

y

z

X
Y

C



E
AB

E
ab

A

b,z

đổi ký hiệu đầu dây của dây quấn
thứ cấp ta có tổ nối dây Y/∆ -5.

Z


E
ab

x,c
330o

a,y
Hình 5 - 21. Tổ nối dây
Y/∆-11

Đối với m.b.a ba pha sẽ có 12 tổ nối dây. Ví dụ một m.b.a ba pha có hai dây quấn nối hình Y, cùng chiều quấn
dây và cùng ký hiệu đầu dây (hình 5 - 20) thì các hình sao

lực có tổ đấu dây sau: m.b.a một pha có tổ đấu dây Y/Y-12, m.b.a ba pha có các tổ nối dây Y/Y 0-12, Y/∆-11 và
Y0/∆-11.

10. Mạch từ của máy biến áp:
•
Các dạng mạch từ: có thể có hai loại kết cấu mạch từ: mạch từ kiểu lõi và mạch từ kiểu bọc.
Đối với m.b.a ba pha, dựa vào sự không liên quan hay có liên quan của các mạch từ giữa các pha người ta chia
ra: m.b.a có hệ thống mạch từ riêng và m.b.a có hệ thống mạch từ chung.
 Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thông của ba pha độc lập đối với
nhau như ở trong trường hợp m.b.a ba pha ghép từ ba m.b.a một pha, gọi tắt là tổ m.b.a
ba pha.
 Hệ thống mạch từ chung là hệ thống mạch từ trong đó từ thông ba pha có liên quan với
nhau như ở m.b.a ba pha ba trụ.
•

Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lừi thộp m.b.a:

Khi từ hoá lõi thép m.b.a, do mạch từ bão hoà sẽ làm xuất hiện những hiện tượng mà trong
một số trường hợp những hiện tượng ấy có thể ảnh hưởng xấu đến sự làm việc của m.b.a. Sau đây ta sẽ xét đến
những ảnh hưởng đáng kể đó khi m.b.a không tải.

 M.b.a một pha: dòng điện I0r thực ra không ảnh hưởng đến dòng điện từ hoá bao nhiêu và ta coi
I0x ≈ I0.

 M.b.a ba pha: Khi m.b.a không tải, nếu xét từng pha riêng lẻ thì dòng điện bậc 3 trong các pha
như sau:

i03A= I03msin3ωt,
i03B= I03msin3(ωt-120o) = I03msin3ωt,
i03C= I03msin3(ωt -240o)= I03msin3ωt.

Như vậy chúng trùng pha nhau về thời gian, nghĩa là tại mọi thời điểm chúng có chiều như
nhau trong cả ba pha. Song chúng có tồn tại hay không và dạng sóng như thế nào còn phụ thuộc vào kết cấu
mạch từ và cách đấu dây quấn nữa.
1. Trường hợp máy biến áp nối Y/Y: s.đ.đ. tổng trong từng pha e =
e1+e3 sẽ có dạng nhọn nghĩa là biên độ của s.đ.đ. pha tăng lên rõ rệt. Sự
tăng vọt của s.đ.đ như vậy hoàn toàn không có lợi, trong nhiều trường hợp
rất nguy hiểm như có thể làm chọc thủng cách điện của dây quấn, làm hư
hỏng thiết bị đo lường và gây ảnh hưởng đến các đường dây thông tin nếu
trung tính có nối đất. Bởi những lý do trên, trong thực tế người ta không
dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ m.b.a ba pha.
2. Trường hợp m.b.a nối ∆ /Y: Dây quấn sơ cấp nối tam giác nên dòng
điện i03 sẽ khép kín trong tam giác đó, như vậy dòng điện từ hoá i 0 vì chứa
thành phần bậc ba, nên có dạng nhọn đầu, từ thông tổng và các s.đ.đ. của
các dây quấn sơ cấp và thứ cấp đều có dạng hình sin. Do đó sẽ không có
những hiện tượng bất lợi như trường hợp trên.
3. Trường hợp m.b.a nối Y/∆ : từ thông tổng bậc ba trong lõi thép Φ3 =
Φ3Y + Φ3∆ gần như bị triệt tiêu.


Tóm lại: khi m.b.a làm việc không tải, các cách nối dây ∆/Y hay Y/∆ đều tránh được tác hại của từ
thông và s.đ.đ. điều hoà bậc 3.

11. Quan hệ điện từ trong máy biến áp:

Các phương trỡnh cõn bằng:
 Phương trình cân bằng điện áp: ta được phương trình cân bằng s.đ.đ. cho các mạch sơ cấp và thứ
cấp viết dưới dạng số phức:
U 1 = − E 1 + jI1 x1 + I1 r1 = − E 1 + I1 (r1 + jx1 ) = − E 1 + I1 Z 1 .
U 2 = E 2 − jI 2 x 2 − I 2 r2 = E 2 − I 2 (r2 + jx 2 ) = E 2 − I 2 Z 2 .
trong đó: Z1 = r1 + jx1 và Z2 = r2 + jx2 là tổng trở của dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Các thành phần I1 Z 1 và I 2 Z 2

gọi là các điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
 Phương trình cân bằng s.t.đ:
phương trình cân bằng s.t.đ:
i1w1+ i2w2 = i0w1
Khi dòng điện biến thiên hình sin theo thời gian thì ta có thể viết phương trình cân bằng s.t.đ. dưới dạng
phức số như sau:
I w + I w = I w
1

1

2

2

0

1

Mạch Điện Thay thế và Đồ thị Vecto:
•
Mạch điện thay thế:
r1

 jI1 x1
U
1
U 1
I Z


I 1 r1
1
1
-

•

I1

Đồ thị véc tơ của

I 2′

ϕ1
m.b.a:

ϕ2

I1
1

− E 1 = − E 2′

r/2

M

x/2

I 0 − I ′

2
rm

xm

jI1 x1 I1 r1
Z
2

−UI21′ Z 1U
’
t

1

ϕ1

I1

-

I 0

x1

α

φ m

ϕ2

− jI 2′ x 2′

a)

I 0
′
I 2

ψ2

ψ2

′
U
2 − I 2′ Z 2′
− I 2′ r2′ E = E ′
1
2

-

E 1 = E 2′

 ′
U
2

− I ′ Z ′

2
2
− I 2′ r2′ − jI 2′ x 2′

b)

Hình 5-34. Đồ thị véc tơ của m.b.a lúc tải có tính chất cảm
(a) và lúc tải có tính chất dung (b).

α

φ m


Xác định các tham số của máy biến áp:

•

Phương pháp xác định các tham số bằng thí nghiệm: Hai thí nghiệm để xác định các tham

•

Xác định tham số bằng tính toán:

số của m.b.a là thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch.
1, 3
PFe
f



2
2
o Điện trở từ hoá rm = 2 với: p Fe = p1 / 50 Bt Gt + B g G g .  W và I 0 = I 02r + I 02x
I0
 50 

[

]

o Điện kháng từ hoá xm xác định đúng theo biểu thức:
xm =

E1
I 0x

o Điện trở ngắn mạch: Các điện trở của dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể tính được nếu biết
các số liệu của dây quấn như tiết diện dây dẫn S 1 và S2, số vòng dây w1 và w2 và chiều dài trung
bình của các vòng dây ltb1 và ltb2.
w .l
r1 = k r ρ 75 . 1 tb1 , Ω
(5-66)
S1
r2 = k r ρ 75 .

w2 .l tb 2
,Ω
S2

(5-67)

trong đó kr = 1,03 ÷ 1,05 là hệ số kể đến tổn hao gây nên bởi từ trường tản.
1
1
ρ 75 =
là điện trở suất của đồng ở 750C, đối với nhôm ρ 75 =
47
29
w1
Điện trở ngắn mạch bằng: rn = r1 + ( )r2
w2
.
o Điện kháng ngắn mạch: x n = x1 + x 2 = 2πf

πDtb k R
Ψ1 + Ψ2,
a + a2
= 2πµ 0 fw12
(a12 + 1
)
i1
l
3

Với: từ thông móc vòng với toàn bộ dây quấn 1 là:
Ψ1 =

a1

1

0

=

x

∫a wµ

0

1

w1i1 x1
πDtb dx +
lσ a1

a1 +

a12
2

∫

a1

w1 µ 0

w1i1
πDtb dx

lσ

µ 0 w i πDtb a1 a12
( +
)
lσ
3
2
2
1 1

Đối với dây quấn 2 cũng tính toán tương tự ta có từ thông móc vòng:
µ 0 w12 i1πDtb a 2 a12
,
Ψ2 =

lσ

(

3

+

2

)


12. Máy biến áp làm ở chế độ đối xứng:

o Giản đồ năng lượng: Gọi P1 = U1I1cosϕ1 là công suất tác dụng đưa vào một pha của m.b.a.
Một phần của công suất này bị tiêu hao trên điện trở của dây quấn sơ cấp p cu1 = r1I21 và tiêu hao
trong lõi thép pFe = rmI20 . Phần còn lại là công suất điện từ Pđt truyền sang phía thứ cấp. Ta có:
Pđt = P1 - pcu1 - pFe = E,2I,2cosø2
Một phần của công suất điện từ bù vào
tổn hao trên điện trở của dây quấn thứ
cấp pcu2 = r2I22, phần còn lại là công suất
đầu ra P2 của máy biến áp:
P2 = Pđt - pcu2 = U,2I,2cosö2
)
Tương tự như vậy, ta có công suất phản
kháng đầu vào Q1 = U1I1sinö1. Công suất
này trừ đi công suất để tạo ra từ trường
tản của dây quấn sơ cấp q1 = x1I12 và từ
trường trong lõi thép qm = xmI02, phần
còn lại được đưa sang phía thứ cấp:
Qdt = Q1 − q1 − q m = E 2′ I 2′ sin ψ 2

P1 ± jQ1

pCu1 ± jq1

Pdt ± jQdt

pFe ± jqm

P2 ± jQ2

pCu2 ± jq2

Hình 6-1
Giản đồ năng lượng của

Công suất phản kháng đầu ra bằng:
m.b.a
, ,
Q2 = Qđt - q2 = U 2I 2sinö2
(6-4)
, ,2
trong đó q2 = x 2I 2 là công suất để tạo ra từ trường tản của dây quấn thứ cấp.
Khi tải có tính chất điện cảm (ϕ2 > 0), Q2 > 0. Lúc đó Q1 > 0 và công suất phản kháng được truyền từ phía sơ
cấp sang phía thứ cấp.
Khi tải có tính chất điện dung (ϕ2 < 0), Q2 < 0. Trong trường hợp này công suất phản kháng được truyền từ phía
thứ cấp sang phía sơ cấp nếu Q1 < 0, hoặc toàn bộ công suất phản kháng từ hai phía sơ và thứ cấp đều dùng để
từ hoá m.b.a nếu Q1> 0
o Độ thay đổi điện áp: Khi m.b.a làm việc, do có điện áp rơi trên các dây quấn sơ cấp và thứ
cấp nên điện áp đầu ra U 2 thay đổi theo trị số và tính chất điện cảm hay điện dung của dòng điện
tải I2. Hiệu số số học giữa các trị số điện áp thứ cấp lúc không tải U 20 và lúc có tải U2 trong điều
kiện U1đm không đổi gọi là độ thay đổi điện áp ÄU của m.b.a. Độ thay đổi điện áp thường được
tính theo % so với điện áp định mức. Trong hệ đơn vị tương đối ta có:
′ − U 2′ U 1dm − U 2′
U − U 2 U 20
∆U * = 20
=
=
= 1 − U 2, *
′
U 20
U 20
U 1dm

o Cách điểu chỉnh điện áp trong máy biến áp bằng 2 cách sau:



Thay đổi vòng dây khi máy ngừng làm việc:


Dùng các máy biến áp hạ áp khi điện áp thứ cấp thay đổi hoặc khi điều chỉnh điện áp theo đồ thị phụ tải hàng năm.

Đối với MBA công suất nhỏ thì: một pha có 3 đầu phân nhánh : ±5% Udm.
Đối với MBA công suất lớn thì : một pha có 5 đầu phân nhánh : ±2 x 2.5% Udm.
Và việc đổi nối thực hiện khi máy ngừng làm việc nên thiết bị đổi nối đơn giản, rẻ tiền, đặt trong thùng dầu và tay quay
đặt trên nắp thùng dầu.
Các đầu phân áp đưa ra cuối cuộn dây thực hiện cách điện dễ dàng hơn(hình a).
Các đầu phân áp đưa ra giữa cuộn dây thì lực điện từ đối xứng và từ trường tản phân bố sẽ đều(hình b).



Thay đổi vòng dây khi máy đang làm việc:

Trong hệ thống điện có công suất lớn nhiều lúc cần phải điều chỉnh điện áp máy biến áp đang làm việc phân phông lại
công suất tác dụng và phản kháng giữa các phân đoạn của hệ thống. Các MBA này có tên là MBA điều chình dưới tải.
Điện áp thường điều chỉnh từng 1% trong phạm vi ±10% Udm.


Và việc điều chỉnh dưới áp này phức tạp hơn và phải có cuộn kháng K ( như hình trên ) để hạn chế dòng ngắn mạch của
bộ phận dây quấn bị nối ngắn mạch khi thao tác đổi nối. Hình trên trình bày quá trình thao tác đổi nối từ nhánh X 1 sang
đầu nhánh X2, trong đó T1,T2 là các tiếp xúc ngược, C 1,C2 là công tắc. Ở vị trí (a và c) dòng cuộn kháng K theo 2 chiều
ngược nhau nên từ thong trong lõi thép gần bằng (0), điện kháng X của cuộn kháng khá bé. Trong vị trí trung gian(b)
dòng ngắn mạch chạy qua K cùng chiều nên nó có từ thồng

φ rất lớn, làm giảm dòng ngắn mạch In.

Công tắc C1,C2 đặt riêng trong thùng dầu phụ gắn vào vách thùng dầu, vì trong quá trình đóng cắt công tơ sẽ làm bẩn
dầu.

Ngoài cách dùng cuộn kháng K để giảm dòng ngắn mạch thì ở hình trên trình bày nguyên lí của bộ điều áp
dưới tải dung điện trở R. Điện trở R làm chức năng hạn chế dòng ngắn mạch.

o Hiệu suất của máy biến áp: Hiệu suất η của m.b.a là tỉ số công suất đầu ra P 2 và
công suất đầu vào P1:
η = P2 / P1
Hiệu suất của m.b.a thường được tính theo phần trăm:

η% =

P2
100
P1

Hiệu suất m.b.a đạt giá trị cực đại ở một tải nhất định ứng với khi tổn hao không đổi bằng tổn hao
biến đổi hay là tổn hao sắt bằng tổn hao đồng.


13. Máy biến áp làm việc song song:
o Điều kiện ghép song song: Điều kiện tỉ số biến đổi bằng nhau, Điều kiện tỉ số
biến đổi bằng nha và Điều kiện cùng tổ nối dây.
o Phõn tớch hậu quả khi khụng thỏa món một trong những điều

kiện trên:

i.
Điều kiện tỉ số biến đổi bằng nhau
Để đơn giản, xét trường hợp ghép song song
hai m.b.a một pha có cùng công suất (hình 66). Nếu tỉ số biến đổi bằng nhau thì khi làm
việc song song điện áp thứ cấp lúc không tải
của các m.b.a sẽ bằng nhau (E 2I = E2II), trong
mạch nối liền các dây quấn thứ cấp của các
m.b.a sẽ không có dòng điện.
Giả sử tỉ số biến đổi khác k nhau thì E 2I ≠ E2II
và ngay khi không tải trong dây quấn thứ cấp
của các m.b.a đã có dòng điện cân bằng Icb
sinh ra bởi điện áp ÄE = E2I - E2II.

− Z nI I cbI
− Z nII I cbII

Ψn

I cbII
a
)

a x

I
IcbI

IcbII

II

U

U
2

1

Hình 6 - 6. Sơ đồ ghép
song song hai m.b.a
một pha


E
2I

E 2 II

A X

I cbI

U2

U 2
I cbII
I ′
2 II

I cbI

I 2′ I
I tI = I tII

b)

Dòng điện cân bằng đó sẽ chạy trong dây quấn của các m.b.a theo chiều ngược nhau, thí dụ ở m.b.a I
từ a đến x, còn ở m.b.a II từ x đến a, và chậm sau ÄE một góc 900 vì trong dây quấn x >> r. Điện áp rơi trên các


dây quấn m.b.a do dòng điện cân bằng sinh ra sẽ bù trừ với các s.đ.đ. E 2I, E2II và kết quả là trên mạch thứ cấp sẽ
có một điện áp thống nhất U2 như trên hình 6-7a. Khi có tải, dòng cân bằng I cb sẽ cộng với dòng điện tải It làm
cho hệ số tải lẽ ra bằng nhau trở thành khác nhau ảnh hưởng xấu tới việc lợi dụng công suất các máy (hình 67b).
Vì vậy, quy định rằng Äk của các m.b.a làm việc song song không được lớn quá 0,5% trị số trung bình của
chúng.
ii. Nếu các m.b.a làm việc song song có cùng tổ nối dây thì điện áp thứ cấp của chúng sẽ trùng
pha nhau. Trái lại khi tổ nối dây của chúng khác nhau thì giữa các điện áp thứ cấp sẽ có góc
lệch pha và góc lệch pha này do các tổ nối dây quyết định. Thí dụ, nếu m.b.a I có tổ nối dây
Y/∆-11, còn m.b.a II có tổ nối dây Y/Y-12 thì điện áp thứ cấp của
hai m.b.a sẽ lệch nhau 30o như hình 6-8. Trong
mạch nối liền các dây quấn thứ cấp của hai
m.b.a sẽ xuất hiện một s.đ.đ:
∆E = 2E.sin15o = 0,518E.
Kết quả là ngay khi không tải trong các dây
quấn sơ cấp và thứ cấp của các m.b.a đã có
dòng điện cân bằng:
I cb

∆E
=

z nI + z nII

(6-16)

Giả sử znI* = znII* = 0,05 thì:
0,518
I cb* =
= 5,18
0,05 + 0,05

∆E E
2 II

E 2 I

I cbII

30o

∆E
I cbI

hay Icb = 5,18Iđm.
H×nh 6-8. .§iÖn ¸p vµ dßng
của
các
m.b.a
nối làm việc song
Dòng điện cân bằng này có trị số khá lớn có thể làm hỏng m.b.a.®iÖn
Vì vậy

quy
định
rằngcó
cáctổm.b.a
dây khác nhau làm việc song
song bắt buộc phải cùng tổ nối dây.
song
Cần chú ý rằng có thể có trường hợp đổi lại ký hiệu hoặc đấu lại
các đầu dây của các m.b.a, ta có thể biến các
m.b.a vốn không cùng tổ đấu dây thành có tổ nối dây giống nhau và làm việc song song được.
iii. Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau
Trị số điện áp ngắn mạch un liên quan trực tiếp đến sự phân phối tải giữa các m.b.a làm việc song song. Ta
hãy xét sự làm việc song song của các m.b.a có các điện áp ngắn mạch u nI, unII, unIII. Nếu bỏ qua dòng điện từ
hoá thì mạch điện thay thế của chúng có dạng như ở hình 6-9 và đồ thị véctơ tương ứng trên hình 6-10.
Tổng trở tương đương của mạch điện:
1
1
Z=
= III
1
1
1
1
(6-17)
+
+
∑
Z nI Z nII Z nIII
i = I Z ni
Điện áp rơi trên mạch điện bằng:

∆U = U 1 − U 2, = ZI
trong đó I = I = − I , là dòng điện tổng của các m.b.a.
1

2

(6-18)


Dòng điện tải của mỗi m.b.a bằng:
ZI
I
I 2, I =
=
,
1
Z nI
(6-19a)
Z nI .Σ
Z ni
ZI
I 2, II =
=
Z nII

I
Z nII .Σ

ZI
I 2, III =

=
Z nIII

,

1
Z ni

I

(6-19b)

,

1
Z nIII .Σ
Z ni

ZnI

− I2, I

ZnII − I2II − I2,

I1

,

ZnII − I2, III


U
1

− U 2,


I U
∆
Hình 6-9. Mạch điện thay
thế của các m.b.a làm việc
song song

(6-19c)

Trên thực tế góc ön của các tam giác điện kháng khác nhau không nhiều (önI ≈ önII ≈ önIII) nên các dòng điện tải
được xem như trùng pha, do đó trong lúc tính toán có thể thay các số phức bằng môđun của chúng. Ta có:
u % U dm
zn = n
100 I dm
và biểu thức (6-19a) có thể viết:
I 2, I =

I
u nI %
I
.Σ dmi
I dmI
u ni %

Nhân hai vế đẳng thức trên với

U 1dm
U 1dm
=
, ta
S dmI U 1dm I dmI

được:

βI =

S1
=
S dmI

S
u nI %Σ

S dmi
u ni %

(6-21a)

trong đó: S = U1đm.I là tổng công suất truyền tải của
các m.b.a.
Cũng như vậy đối với các m.b.a II và III, ta có:
S
S
β II = II =

S
S dmII
(6-21b)
u nII %Σ dmi
u ni %

β III =

S III
=
S dmIII

U 1
ϕnII
ϕ
I nI
ϕnI
I

− U 2/
,
− I−2III
I ′

2 II

− I 2′ I

S
u nIII %Σ

S dmi
u ni %

(6-21c)

Từ các biểu thức (6-21a, b và c) ta có kết luận là: hệ số tải của các m.b.a làm việc song song tỉ lệ nghịch với
điện áp ngắn mạch của chúng:
1
1
1
β I : β II : β III =
:
:
u nI % u nII % u nIII %


nghĩa là nếu un của các máy bằng nhau thì β bằng nhau, tải sẽ phân phối theo tỉ lệ công suất. Ngược lại nếu u n
khác nhau thì m.b.a nào có un nhỏ sẽ có β lớn (tải nặng), còn m.b.a nào có un lớn sẽ có β nhỏ (tải nhẹ hơn).
Thông thường m.b.a có dung lượng nhỏ thì u n nhỏ, dung lượng lớn thì un lớn. Như vậy dung lượng các m.b.a
khác nhau quá nhiều thì khi làm việc song song càng không có lợi. Cho nên theo qui định, u n của các m.b.a làm
việc song song không được khác nhau quá ± 10% và tỉ lệ dung lượng máy vào khoảng 3 : 1.

14. Máy biến áp làm việc không tải đối xứng sẽ có nhứng ảnh hướng xấu đến

tỡnh trạng làm việc của mỏy là:
M.b.a làm việc không đối xứng khi tải phân phối không đều cho các pha, ví dụ: một pha cung cấp cho lò
điện do đó tải nặng hơn pha kia hoặc khi xảy ra ngắn mạch không đối xứng (ngắn mạch hai pha, ngắn mạch một
pha, ...). Dòng điện ở các pha không cân bằng nhau gây ảnh hưởng xấu đến tình trạng làm việc bình thường của
m.b.a như: điện áp dây và pha sẽ không đối xứng, tổn hao phụ trong dây quấn và lõi thép tăng lên, độ chênh

nhiệt độ của máy vượt quá quy định .


15. Hiện tượng quá dũng điện, quá điện áp xảy ra trong máy biến áp:
o Quỏ Dũng: Hiện tượng quá dòng điện thường xảy ra khi đóng m.b.a vào lưới lúc không tải hoặc
xảy ra khi ngắn mạch đột nhiên.
 Đóng m.b.a vào lưới điện khi không tải: khi m.b.a làm việc không tải, dòng điện
không tải I0 rất nhỏ (không vượt quá 10%I đm). Nhưng trong quá trình quá độ khi đóng
m.b.a không tải vào lưới thì dòng điện I 0 tăng gấp nhiều lần dòng điện định mức. Giả sử
lúc làm việc bình thường I0 = 5% Iđm thì trong trường hợp đóng mạch nói trên, dòng điện
quá độ bằng 100 I0 = 5 Iđm. Vì thời gian quá độ rất ngắn (6 ÷ 8 s) nên dòng quá độ không
nguy hiểm đối với m.b.a, nhưng nó có thể làm cho bảo vệ rơle tác động cắt m.b.a ra khỏi
lưới điện. Vì vậy cần phải chú ý để tính toán và chỉnh định rơle cho đúng.
 Ngắn mạch đột nhiên: Khi ngắn mạch giữa các vòng dây bên trong m.b.a, dòng điện
xung còn lớn hơn cả trị số trên. Với trị số lớn như vậy, dòng ngắn mạch làm cho dây
quấn m.b.a nóng mãnh liệt và bị cháy, đồng thời gây ra những lực cơ học lớn phá hoại kết
cấu của dây quấn.
Để bảo vệ ngắn mạch bên ngoài m.b.a, người ta thường dùng những rơle tác động nhanh để tách chỗ sự cố ngắn
mạch ra và dây quấn m.b.a không bị nóng đến mức hỏng. Để bảo vệ ngắn mạch bên trong m.b.a, người ta
thường dùng rơle hơi để cắt m.b.a ra khỏi lưới điện.

 Quá điện áp: Khi làm việc trong lưới điện, m.b.a thường chịu những điện áp xung kích, gọi là quá



điện áp, có trị số lớn gấp nhiều lần trị số điện áp định mức. Nguyên nhân dẫn đến quá điện áp có thể là
do thao tác đóng cắt các đường dây, các máy điện hoặc do ngắn mạch nối đất kèm theo hồ quang hoặc
do sét đánh trên đường dây, còn gọi là quá điện áp khí quyển. Quá điện áp khí quyển là nguy hiểm hơn
cả vì có trị số rất lớn, có thể đến hàng triệu vôn.
Các Phương pháp bảo vệ khỏi:

o Quỏ dũng: Để bảo vệ ngắn mạch bên ngoài m.b.a, người ta thường dùng những rơle tác động
nhanh để tách chỗ sự cố ngắn mạch ra và dây quấn m.b.a không bị nóng đến mức hỏng. Để bảo
vệ ngắn mạch bên trong m.b.a, người ta thường dùng rơle hơi để cắt m.b.a ra khỏi lưới điện.

o Quá áp: Do tác dụng của quá điện áp, cách điện của dây quấn m.b.a có thể bị xuyên thủng, vì
vậy cần phải có các biện pháp phòng ngừa. Thông thường, các cuộn dây ở đầu và ở cuối dây
quấn được tăng cường cách điện bằng cách quấn thêm nhiều lớp giấy cách điện. Điểm trung tính
(điểm cuối) của dây quấn của những m.b.a có điện áp bằng hoặc lớn hơn 35 kV cũng thường
được nối đất.
Ngoài ra người ta còn dùng một số biện pháp khác có hiệu lực để bảo vệ m.b.a khỏi quá điện áp bằng cách
làm giảm hoặc triệt tiêu quá trình dao động điện từ nói trên. Muốn vậy phải làm cho đường phân bố điện áp ban
đầu gần giống đường phân bố điện áp cuối cùng. Trên thực tế người ta chế tạo những điện dung màn chắn C mc
như trình bày ở hình 7-13 sao cho các dòng điện qua chúng lúc nạp điện bằng hoặc gần bằng các dòng điện đi
qua các điện dung Cq. Như vậy dòng điện đi qua các điện dung dọc dây quấn C ,d sẽ không đổi, do đó ngay lúc
ban đầu điện áp đã phân bố đều hoặc gần đều dọc dây quấn. Kết quả là biên độ của điện áp dao động sẽ rất nhỏ
hoặc dao đông sẽ không xảy ra. Các điện dung màn chắn thường được chế tạo thành những vành hoặc vòng kim
loại, khuyết một đoạn để tránh trở thành những vòng ngắn mạch và nối với dây quấn, đồng thời bọc cách điện.
Vành điện dung được đặt giữa cuộn dây đầu tiên và gông từ, còn các vòng điện dung thì ôm lấy các cuộn dây
đầu tiên.


o