GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN 2

1
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Mô đun: Máy điện 2
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25.tháng 02 năm 2013
của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)

Hà Nội, năm 2013


2
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đuợc phép
dùng nguyên bản hoặc trích đúng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

LỜI GIỚI THIỆU


3
Tài liệu Máy điện 2 là kết quả của Dự án “Thí điểm xây dựng chương
trình và giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực hiện bởi sự tham gia
của các giảng viên của trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phòng thực hiện
Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề công nghiệp
Hải phòng, cùng với các trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có

nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn giáo trình Máy điện 2 phục vụ cho công
tác dạy nghề
Chúng tôi xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng,
trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, Trường Cao đẳng nghề
cơ điện Hà Nội đã góp nhiều công sức để nội dung giáo trình được hoàn thành
Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học
của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề,
và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo
Mô đun này được thiết kế gồm 4 bài
Bài 1: Thí nghiệm máy biến áp.
Bài 2: Thí nghiệm máy điện không đồng bộ
Bài 3: Thí nghiệm máy điện một chiều
Bài 4: Thí nghiệm máy điện đồng bộ
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận
được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện
hơn
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Tham gia biên soạn
1. Phạm Thị Thanh: Chủ biên
2. Trần Cao Phi
3. Ngô Kim Xoạn

MỤC LỤC


4

1.
2.
2.

3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.

Lời giới thiệu
Mục lục
Giới thiệu về mô đun

Bài mở đầu: Nội qui phòng thí nghiệm
Bài 1: Thí nghiệm máy biến áp
1.Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy biến áp
2.Thí nghiệm đặc tính không tải của máy biến áp một pha
3.Thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng
một pha
4.Thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng
5.Chỉnh lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng
6. Thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu
7. Thí nghiệm máy biến áp ba pha
Bài 2:Thí nghiệm máy điện không đồng bộ
1. Tìm hiểu cấu tạo và ghi các số liệu định mức của động cơ
2. Đo điện trở một chiều của các cuộn dây stato
3. Thí nghiệm không tải
4. Thí nghiệm ngắn mạch
5. Thí nghiệm điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở
phụ, số đôi cực p,u1
Bài 3: Thí nghiệm máy điện một chiều
1. Đo điện trở một chiều của cuộn dây phần ứng và cuộn dây
kích từ
2. Thí nghiệm máy phát một chiều
3. Thí nghiệm động cơ điện một chiều
Bài 4: Thí nghiệm máy điện đồng bộ
1. Thí nghiệm không tải
2. Thí nghiệm lấy đặc tính ngắn mạch
3. Thí nghiệm lấy đặc tính ngoài
4. Thí nghiệm lấy đặc tính điều chỉnh
5. Hòa đồng bộ máy phát điện đồng bộ
Tài liệu tham khảo

MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2

Mã mô đun: MĐ18
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò mô đun:

TRANG
3
4
5
6
8
8
17
20
22
24
25
26
29
29
31
32
33
35
46
46
48
59
62
62

63
63
64
65
68


5
- Vị trí :Mô đun Máy điện 2 được học sau các môn học/ mô đun: An toàn lao
động, mạch điện, Đo lường điện, Máy điện1.
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề.
- Vai trò: Cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý
hoạt động, cũng như các thí nghiệm xác định thông số của máy biến áp, máy
điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ và máy điện một chiều. Từ đó sẽ tạo điều
kiện tiền đề vững chắc cho mô đun truyền động điện, trang bị điện.
Mục tiêu của mô đun:
- Đấu dây đúng sơ đồ.
- Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo, kiểm tra.
- Xác định được đúng các thông số của máy điện.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực hiện bài tập.
Nội dung của mô đun:
Số

Tên các bài trong mô đun

1

Bài mở đầu: Nội quy phòng thí
nghiệm
Thí nghiệm máy biến áp.

Thí nghiệm máy điện không đồng bộ.
Thí nghiệm máy điện đồng bộ.
Thí nghiệm máy điện một chiều.
Tổng

2
3
4
5

Thời gian( giờ)
Tổng
Lý
Thự Kiểm
số
thuyết
c
tra*
hành
01
01
15
15
15
14
60

3
4
4

3
15

11
10
10
10
41

1
1
1
1
4

BÀI MỞ ĐẦU: NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM
Giới thiệu:
Trong học tập, lao động sản xuất, công tác an toàn lao động là vấn đề rất
quan trọng được toàn xã hội quan tâm .Vì vậy trong bài học này cung cấp cho


6
học viên các qui định chung về nội qui phòng thí nghiệm, kiến thức cơ bản về an
toàn điện nối riêng, an toàn lao động nói chung
Mục tiêu:
Biết và thực hiện được nội qui ở phòng thí nghiệm
Điều 1:Trước khi đến phòng thí nghiệm sinh viên phải:
1. Nắm vững quy định an toàn của phòng thí nghiệm.
2. Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm.
3. Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm. Sinh viên không làm bài

chuẩn bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng
buổi thí nghiệm đó.
4. Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung. Muộn 15
phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó.
5. Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo.
6. Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm.
Điều 2: Vào phòng thí nghiệm sinh viên phải:
1. Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào
phòng thí nghiệm.
2. Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm.
3. Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn.
4. Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi.
5. Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm.
6. Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm
Điều 3:. Khi tiến hành thí nghiệm sinh viên phải:
1. Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách.
2. Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm.
3. Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác.
4. Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa
chữa.
5. Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn
tốt thiết bị.
6. Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi
thường cho Nhà trường và sẽ bị trừ điểm thí nghiệm.
7. Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn
máy, sắp xếp thiết bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách.
Điều 4. Qui định về ý thức học tập
1. Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình
thu thập được và nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài
trước thì không được làm bài kế tiếp.

7
2. Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị
cấm thi.
3. Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy
định của phòng đào tạo.
4. Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi để
nhận điểm kết thúc môn học.
Điều 5:Trách nhiệm của học viên
1. Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này.
2. Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh
báo, trừ điểm thi. Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh
viên sẽ bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường.

BÀI 1: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP
Mã bài: 18-01
Giới thiệu:


8
Để truyền tải và phân phối điện năng đi xa phù hợp và kinh tế thì phải có
những thiết bị để tăng và giảm áp ở đầu và cuối đường dây. Những thiết bị này
gọi là máy biến áp. Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện lực gọi là máy
biến áp điện lực hay máy biến áp công suất. Máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ
truyền tải và phân phối điện năng chứ không phải biến hoá năng lượng. Các loại
máy biến áp như: máy biến áp điện lực, hàn điện, các máy biến áp dùng cho các
thiết bị chỉnh lưu và đo lường…ngày nay, trong máy biến áp dây nhôm thay thế
bằng đồng nhằm giảm kích thước và trọng lượng, tiết kiệm được đồng và giá
thành rẻ hơn.

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lí cảm ứng điện
từ, biến đổi 1 hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành điện áp khác
với tần số không đổi.
Mục tiêu:
- Đấu dây đúng sơ đồ.
- Sử dụng các dụng cụ đo thành thạo.
- Xác định được chính xác các thông số máy biến áp.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
1. Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy biến áp
Mục tiêu:
Trình bầy được cấu tạo , nguyên lý hoạt động của máy biến áp
1.1.Cấu tạo máy biến áp( Hình 1-1)

Hình 1-1: Máy biến áp kiểu lõi:
a. Máy biến áp một pha ; b. Máy biến áp ba pha
Máy biến áp có ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
Lõi thép


9
Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn.
theo hình dáng lõi thép người ta chia ra:
Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ (Hình 1-1): Dây quấn bao quanh lõi
thép. Loại này sử dụng rất thông dụng cho máy biến áp 1 pha và 3 pha có dung
lượng nhỏ và trung bình.

Hình 1-2. Máy biến áp kiểu bọc

Máy biến áp kiểu bọc (Hình 1-2.): Mạch từ được phân mạch nhánh ra hai
bên và bọc lấy một phần dây quấn. Loại này dùng trong lò luyện kim, các máy

biến áp 1 pha công suất nhỏ dùng trong kĩ tuật vô tuyến điện, truyền thanh.
Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng máy biến áp này lớn và cực lớn
(80 đến 100 MVA trên 1 pha), điện áp thật cao (từ 220 đến 400 KV) để giảm
chiều cao của trụ thép và tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch từ của máy biến áp
kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp hình dáng vừa kiểu bọc
vừa kiểu trụ gọi là máy biến áp kiểu trụ bọc.

Hình 1-3. Máy biến áp kiểu trụ bọc
a. Máy biến áp một pha ; b. Máy biến áp ba pha
(Hình1-3b) Trình bày kiểu máy biến áp trụ bọc 3 pha, trường hợp này có dây
quấn ba pha nhưng có 5 trụ nên gọi là máy biến áp 3 pha 5 trụ. Lõi thép máy


10
biến áp gồm: 2 phần (Hình 1-2) Phần trụ: kí hiệu chữ T. Phần gông: kí hiệu chữ
Hình1-4.Tiết điện của trụ
thép

Hình 1-5. Các dạng thiết diện của
trụ thép

a.Không có rãnh dầu (phía trên) và gông từ phía dưới
b. Có rãnh dầu
G. Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gông là phần lõi thép nối các trụ lại
với nhau thành mạch từ kín có dây quấn.
Do dây quấn thường quấn thành hình tròn nên thiết diện ngang của trụ
thép có dạng hình gần tròn. (Hình 1-4). Gông từ vì không quấn dây nên để dơn
giản trong việc chế tạo tiết diện ngang của gông có thể làm: hình vuông, hình
chữ nhật, hình T. (Hình 1-5).
Hiện nay các máy biến áp điện lực, người ta dùng thiết diện gông từ hình

bậc thang. Vì lí do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất cùng với vỏ máy.
Dây quấn
Dây quấn của máy biến áp là bộ phận trực tiếp tham gia vào quá trình
biến đổi năng lượng điện- từ . Chúng thường làm bằng Cu (đồng) hoặc Al
(nhôm). Theo cách sắp xếp dây quấn cao áp và hạ áp chia làm hai loại: dây quấn
đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
Dây quấn đồng tâm.
Tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA (hạ áp) thường
quấn phía trong gần trụ thép còn dây quấn CA ( cao áp) quấn phía ngoài bọc lấy
dây quấn HA. Với các dây quấn này có thể giảm bớt điều kiện cách điện của dây
quấn CA, vì dây quấn HA được cách điện dây quấn CA và trụ.
Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:
Dây quấn hình trụ.( Hình 1-6)


11
Hình 1-6. Dây quấn hình trụ
lớp.

a. Dây quấn bẹt hai lớp;

b. Dây quấn tròn nhiều

Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp (Hình 1-6a);
Nếu tiết diện dây nhỏ thì dung dây tròn quấn thành nhiều lớp (Hình 1-6b).

Hình 1-7. Dây quấn hình xoắn

Hình 1-8. Dây quấn hình xoắn ốc
liên tục

Dây quấn hình trụ dây tròn thường làm dây quấn CA, điện áp 35 KV còn
dây quấn hình trụ bẹt chủ yếu làm dây quấn HA từ 6 KV trở xuống.
Dây quấn hình xoắn:
Gồm nhiều dây bẹt chập lại với nhau quấn theo đường xoắn ốc, giữa các
vòng dây có rãnh hở (Hình 1-7). Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của
máy biến áp dung lượng trung bình và lớn.
Dây quấn xoắn ốc liên tục:
Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn ở chổ, dây quấn này được
quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rảnh hở. (Hình 1-8).
Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn dây, các bánh dây được nối tiếp một
cách liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng nên gọi là xoắn ốc liên tục. Dây
quấn này chủ yếu dùng cuôn CA, điện áp 35 KV trở lên và dụng lượng lớn.


12

Hình 1-9. Dây quấn xen kẽ
Dây quấn hạ áp
2. Dây quấn cao áp
Dây quấn xen kẽ
Các dây quấn CA và HA lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép
(Hình1.9). Để cách điện dễ dàng, các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn
HA. Kiểu dây này thường dùng trong máy biến áp kiểu bọc. Vì chế tạo và cách
điện khó khăn nên các máy biến áp kiểu trụ không dùng dây quấn xen kẽ.
Vỏ máy
Thùng máy biến áp
Làm bằng thép, hình bầu dục. Khi máy biến áp làm việc, một phần năng
lượng, bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ
phận khác làm nhiệt độ của chúng tăng lên. Do đó giữa máy biến áp và môi

trường xung quanh có sự chênh lệch nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ vượt quá mức qui
định làm giảm tuổi thọ hoặc có thể gây ra sự cố cho máy biến áp.
Nếu máy biến áp vận hành
với tải liên tục thì thời gian sử dụng
từ (15 đến 20 năm) và nó không bị
sự cố và làm lạnh bằng cách ngâm
trong thùng dầu. Nhờ sự đối lưu
trong dầu nhiệt từ các bộ phận bên
trong truyền sang dầu rồi qua vách
thùng ra môi trường xung quanh.
Lớp dầu sát vách thùng nguội dần sẽ
chuyển xuống phía dưới và lại tiếp

Hình 1-10

Bộ tản nhiệt hai hàng ống
có quạt gió riêng biệt


13
tục làm nguội một cách tuần hoàn các bộ phận bên trong máy. Dầu còn làm
nhiệm vụ tăng cường cách điện.
Tùy theo dung lượng máy biến áp mà hình dáng mà hình dáng và kết cấu thùng
dầu khác nhau. Loại thùng đơn giản nhất là thùng dầu phẳng thường dùng cho
máy biến áp dung lượng từ 30 KVA trở xuống. Loại máy biến áp cỡ lớn và
trung bình dùng thùng dầu có ống hoặc thùng có bộ tản nhiệt.
Những máy biến áp dung lượng 104 kVA người ta dùng bộ tản nhiệt có thêm
quạt gió để tăng cường làm lạnh (Hình 1-10). Các máy biến áp dùng trong trạm
thủy điện, dầu được bơm qua một hệ thống ống nước để tăng cường làm lạnh.
Nắp thùng

Dùng để đậy thùng và trên đó có đặt các chi tiết máy quan trọng như:
- Các sứ ra của dây quấn HA và CA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn với
vỏ máy. Tùy theo điện áp máy biến áp người ta có sứ cách điện thường hoặc có
dầu.( Hình 1-11) vẽ một sứ đầu ra 35 KV chứa dầu. Điện áp càng cao thì kích
thước và trọng lượng sứ càng lớn.

Hình 1-11. Sứ 35 kV chứa dầu


14

Hình 1-12.

b). Bình giãn dầu; c). Ống bảo hiểm

Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp và nối với
thùng bằng một ống dẫn dầu (Hình 1-12). Dầu trong thùng luôn đầy và duy trì ở
mức nhất định và nó giãn nỡ tự do, ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu
dùng để theo dõi mức dầu ở trong.
- Ống bảo hiểm: làm bằng thép hình trụ nghiêng một đầu nối với nắp thùng, một
đầu bịt bằng đĩa thủy tinh họăc màng nhôm mỏng (Hình 1-12).
Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo
đó thoát ra ngoài bảo vệ máy biến áp.
Cấu tạo vỏ ngoài máy biến áp:
1. Thép dẫn từ; 2. Má sắt ép gông. 3. Dây quấn điện áp thấp (HA). 4. Dây quấn
cao áp (CA). 5. Ống dẫn dây ra của cao áp. 6. Ống dẫn dây ra của hạ áp. 7. Bộ
chuyển mạch để điều khiển điện áp của dây quấn cao áp. 8. Bộ phận truyền động
của bộ chuyển mạch; 9. Sứ ra của cao áp; 10. Sứ ra của hạ áp. 11. Thùng dầu
kiểu ống; 12. Ống nhập dầu; 13. Quai để nâng ruột máy ra; 14. Mặt bích để nối
với bơm chân không; 15. Ống có màng bảo hiểm; 16. Rơle hơi; 17. Bình giãn

dầu; 18. Giá đỡ góc ở đáy thùng dầu; 19. Bulông dọc để bắt chặt má ép gông;
20. Bánh xe lăn; 21. Ống xả dầu ( Hình 1-13)


15

Hình 1.13 Máy
biến áp dầu 3 pha
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Trên (Hình 1-14) vẽ sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha có hai dây
quấn W1 và W2. Khi ta nối dây quấn W1 vào nguồn điện xoay chiều có điện áp
u1, sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong dây quấn sơ cấp W1. Dòng điện i1 sinh ra
từ thông Φ biến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua)
đồng thời với cả hai dây quấn sơ cấp W 1 và thứ cấp W2, được gọi là từ thông
chính.

I1

I2
w2

U1

U2
w1

Hình 1-14 :Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha


16

Theo quy luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông Φ làm cảm ứng
vào dây quấn sơ cấp sức điện động là:
e1 = -W1

dφ
dt

(1-1)

và cảm ứng vào dây quấn thứ cấp sức điện động là:
e2 = -W2

dφ
dt

(1-2)

trong đó W1, W2 là số vòng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Khi máy biến
áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện thứ cấp I 2 = 0, từ thông
chính Φ trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp Io sinh ra.
Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở tải Z 1,
dưới tác động của sức điện động e 2, có dòng điện thứ cấp i2 cung cấp điện cho
tải. Khi ấy từ thông chính Φ do đồng thời cả hai dòng sơ cấp i1 và thứ cấp i2 sinh
ra.
Điện áp u1 hình sin nên từ thông cũng biến thiên hình sin Φ = Φmaxsinωt ta
có:
e1 = - W1

d (Φ max sin ωt )
π

= 4,44fW1Φmax 2 sin(ωt - )
dt
2

π

= E1 2 sin(ωt - 2 )
e2 = - W2

(1-3)

d (Φ max sin ωt )
π
= 4,44fW2Φmax 2 sin(ωt - )
dt
2

π

= E2 2 sin(ωt - 2 )

(1-4)

E1 = 4,44fW1Φmax

(1-5)

E2 = 4,44fW2Φmax

(1-6)

Trong đó:

E1, E2 là trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp, thứ cấp.
Nhìn công thức (1.3) và (1.4) ta thấy: sức điện động thứ cấp và sơ cấp có
cùng tần số, nhưng trị số hiệu dụng khác nhau.
Nếu chia E1 cho E2 ta có:
k=

E1
W1
=
E2
W2

k được gọi là tỉ số biến áp.

(1-7)


17
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể
coi gần đúng U1 ≈ E1, U2 ≈ E2, ta có:
U1 E1
W1
=
=
=k
U 2 E2
W2

nghĩa là tỷ số điện áp sơ cấp và thứ cấp gần đúng bằng tỷ số vòng dây.
Đối với máy tăng áp có: U2 > U1; W2 > W1
Đối với máy giảm áp có: U2 < U1; W2 < W1
Như vậy dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp liên hệ với nhau về
điện nhưng nhờ có từ thông chính, năng lượng đã được truyền từ dây quấn sơ
cấp sang thứ cấp.
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng quan hệ giữa các
đại lượng sơ cấp và thứ cấp như nhau:
U2I2 ≈ U1I1
Hoặc
U1 I 2
≈ ≈k
U 2 I1

(1-8)

2. Thí nghiệm đặc tính không tải của máy biến áp một pha
Mục tiêu:
Đo được các tham số mạch từ hoá của máy biến áp bằng thí nghiệm không
tải và từ đó xác định tính năng làm việc của máy
Thí nghiệm:
Làm thí nghiệm không tải đo tổn hao không tải P 0, dòng điện không tải I0 và
điện áp không tải U1đm, U20.
Yêu cầu báo cáo:
Từ thí nghiệm không tải:
Vẽ quan hệ I0 = f(U1)và tính I0 %
Xác định các tham số không tải Z0, R0, Xo.
Xác định tỉ số biến đổi k.
Từ các kết quả của thí nghiệm không tải và ngắn mạch vẽ giản đồ thay thế hình

“T” của máy biến áp.
Hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm:
- Tìm hiểu cấu tạo của các loại MBA một pha (tự ngẫu, hai dây quấn). Xem xét
và tìm hiểu cách sử dụng các thiết bị, đồng hồ, nguồn điện ở bàn thí nghiệm.
- Thí nghiệm


18
Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ. Đặt điện áp vào hai dây quấn sơ cấp và hở
mạch hai dây quấn thứ cấp. Dùng máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh điện áp đặt
vào dây quấn sơ cấp từ U1= 0.5Uđm. Ghi các số liệu đo được vào bảng. Lấy
khoảng 4 đến 5 điểm tương ứng với U 1= 0.5Uđm tính được các tham số không
tải.
Bảng 1-1. Kết quả thí nghiệm MBA không tải
Thứ tự

U1

Z0 =

U20

U1đm
= Zm
I0

I0

r0 =

P0

P0
= rm
I 02

cos ϕ 0 = U1đmP0 .I0

X 0 = Z 02 − r02 = X m
I0

Dòng điện không tải phần trăm: I 0 % = I .100
đm
Tỉ số biến áp:

k=

U1đm
U 20

Z0, X0, r0: tổng trở, điện kháng và điện trở của MBA ở chế độ không tải
U1đm: Điện áp định mức của mạch sơ cấp
Zm, Xm, rm: tổng trở, điện kháng và điện trở mạch từ hóa của MBA
P0: tổn hao công suất không tải của máy biến áp
Cos ϕ 0: hệ số công suất của MBA ở chế độ không tải


19

Hình 1-15: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp không tải:

Quan hệ PO, I0 = f(U1) Đồ thị thí nghiệm máy biến áp không tải
c. Chú ý khi làm thí nghiệm
− Thí nghiệm không tải vì dòng điện không tải rất bé nên phải chọn đúng
đồng hồ đo dòng điện cho thích hợp để đọc được rõ ràng.
d. Câu hỏi gợi ý:


20
- Nếu MBA có dung lượng Sđm=1KVA, điện áp Ucao/Uthấp= 200/100V thì I0 và
Unm khoảng bao nhiêu? Từ đó các đồng hồ đo dòng điện không tải có thang đo
cho thích hợp.
- Tại sao lúc thí nghiệm không tải lại đặt điện áp vào phía dây quấn hạ áp.
3. Thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng 1 pha.
Mục tiêu:
Đo được các tham số sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp bằng thí nghiệm
ngắn mạch và từ đó xác định tính năng làm việc của máy.
Thí nghiệm::
Làm thí nghiệm ngắn mạch đo điện áp ngắn mạch U nm,công suất ngắn mạch
Pnm và dòng điện ngắn mạch Inm.
Yêu cầu báo cáo
- Từ thí nghiệm ngắn mạch
Xác định các tham số ngắn mạch Znm, Rnm, Xnm.
Tính điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, Unr%, Unx%.
- Từ các kết quả của thí nghiệm không tải và ngắn mạch vẽ giản đồ thay thế
hình “T” của máy biến áp. ở đây xem rằng R1=R2=Rnm/2 ; X1= X2 =Xnm/2
- Từ thí nghiệm ngắn mạch xác định ∆U% và η% lúc phụ tải định mức (β=1) và
cosφ2= 1.
Hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm:
a. Tìm hiểu cấu tạo của các loại MBA một pha ( tự ngẫu, hai dây quấn ). Xem

xét và tìm hiểu cách sử dụng các thiết bị, đồng hồ, nguồn điện ở bàn thí nghiệm.


21
b. Thí nghiệm ngắn mạch

Hình 1-16: Thí nghiệm ngắn mạch
Sơ đồ thí nghiệm như (Hình 1-=16) để thuận tiện ngắn mạch dây quấn hạ
áp, đặt điện áp vào dây quấn cao áp. Trước hết để đầu ra của máy biến áp tự
ngẫu bằng không, đóng mạch và quan sát đồng hồ đo điện. Tăng rất chậm điện
áp đặt vào cho tới lúc Inm=Inđm thì thôi. Ghi các số liệu đo vào (bảng 1-2)
Bảng 1-2.Kết quả thí nghiệm
I 1N A

Uk V

Pnm

Người ta gọi điện áp ngắn mạch đinh mức U nđm và công suất ngắn mạch
lúc đinh mức là Pnđm là điện áp lúc công suất ngắn mạch lúc Inm=Inđm
Từ đó tính được các tham số ngắn mạch:
Zn =

Un
I đm

rnm =

Pn
2

I đm

X n = Z n2 − rn2

Điện áp ngắn mạch tính theo phần trăm:
U nr =

I đm Rn
100
U đm

hay

U nr =

Pn (W )
10 S đm ( KVA)


22
U nx =

I đm X n
.100
U đm

U nm % = U nr2 % − U nx2 %

c. Những điều cần chú ý khi làm thí nghiệm
Lúc thí nghiện ngắn mạch nhớ là trước khi đóng cầu dao phải để đầy ra

của máy biến áp tự ngẫu có điện áp bằng không, sau đó khi đóng cầu dao phải
tăng điện áp rất chậm, nhì đồng hồ đo dòng điện đến lúc Inm = Iñm thì dừng lại
ngay, thí nghiệm cần tiến hành nhanh.
Thí nghiệm ngắn mạch vì điện áp đặt vào rất bé nên phải chọn đúng đồng
hồ đo dòng điện cho thích hợp để đọc được rõ ràng.
d. Câu hỏi gợi ý
Nếu MBA có dung lượng Sñm =1KVA, điện áp Ucao Uthaáp = 200 100 V
thì I0 và Unm khoảng bao nhiêu? Từ đó các đồng hồ đo dòng điện không tải và
đồng hồ đo điện áp ngắn mạch có thang đo cho thích hợp.
Trình tự làm thí nghiệm ngắn mạch.
- Trong thí nghiệm dung Wattmet có cuộn dòng điện chịu được dòng điện là 5A.
Nhưng khi làm thí nghiệm ngắn mạch cũng như phải tải dòng điện chạy qua dây
quấn MBA là Iđm lớn hơn nhiều. Muốn dùng Wattmet trên để có công suất phải
giảm dòng điện của MBA xuống nhờ máy biến dòng điện. Sơ đồ nối dây của
Wattmet có qua máy biến dòng điện lúc này như thế nào? Số đọc của Wattmet
thay đổi ra sao?
Tại sao lúc thí nghiệm không tải lại đặt điện áp vào phía dây quấn hạ áp,
còn thí nghiệm ngắn mạch thì ngược lại?
4.Thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng.
Mục tiêu:
Xác định được chính xác cực tính của máy biến áp cảm ửng
Xác Định Cực Tính Cho MBA trong trường hợp không tháo nắp máy ra,
ta có thể dùng các thí nghiệm đơn giản như sau:
Cách1 :
Đấu nối tiếp cuộn dây đã biết trước cực tính (cuộn 1) vào cuộn dây muốn
biết cực tính (cuộn 2).
Cho một điện thế AC vào cuộn 1. (Điện thế xoay chiều mà ta đưa vào thử
nghiệm nên là điện thế thấp 6VAC đến 12VAC ). có thể dùng 1 bộ biến thế hạ
thế và cách ly cũng được
Đo điện thế ở mỗi cuộn 1 và 2 và điện thế tổng ở 2 đầu mút.

Nếu điện thế tổng lớn hơn điện thế của cuộn 1 và 2( bằng tổng 2 điện thế đó) thì
2 cuộn cùng cực tính. Nếu nhỏ hơn ( bằng hiệu hai điện thế) thì ngược cực tính.
Nếu 2 cuộn dây có số vòng chênh lệch nhiều quá, thì ta nên xác định cuộn


23
nào có số vòng cao hơn, để cho điện thế vào. Không nên cho điện thế AC vào
cuộn có số vòng thấp.
Cách 2:
Dùng 1 bình ắc quy, một milivolt kế một chiều loại có kim chỉ 0 ở giữa.
Nối điện kế vào cuộn dây muốn biết cực tính.
Cho điện vào cuộn dây đã biết cực tính, sẽ thấy kim điện kế lệch về 1 bên rồi trở
về 0.
Cắt điện ra khỏi cuộn dây, điện kế sẽ lệch về phía còn lại, rồi lại trở về 0.
Lý luận theo nguyên lý cảm ứng điện từ, sẽ biết được cực tính.
Nếu thử bằng phương pháp này thì cho điện DC vào cuộn có số vòng thấp
hơn.
Đóng và ngắt nguồn DC, nên sử dụng CB hoặc công tắc, nút bấm...
Không nên làm theo kiểu cầm 2 đầu dây chập vào nhau. Điện thế cảm ứng khi
ngắt dòng có thể khá lớn nên nếu cần thì nên lắp thêm 1 điện trở hạn dòng.
Cách này dùng trong trường hợp không thể cho điện vào bất kỳ cuộn nào, hoặc
số vòng giữa 2 cuộn chênh lệch nhau quá lớn. Thí dụ như cần xác định cực tính
biến dòng chân sứ của máy biến thế chẳng hạn.
Nếu biến thế 3 pha, trong khi ta thí nghiệm bằng điện một pha, thì nếu 2
cuộn dây khác trụ (khác pha nhau) thì phải đánh dấu cực tính ngược lại so với 2
cuộn dây cùng trụ. Vì khi đó từ thông là từ thông móc vòng.
Trong trường hợp ta thử cực tính của biến dòng bên trong máy biến thế,
thì ta phải nối ngắn mạch cuộn dây thứ cấp (nếu biến dòng ở mạch sơ cấp). Nếu
không, điện cảm rất lớn của cuộn dây sơ cấp sẽ không cho phép dòng điện thay
đổi nhanh, nghiã là đầu ra cảm ứng sẽ rất bé, không đo được. Còn thử cực tính

biến dòng bên thứ cấp thì phải nối ngắn mạch phía sơ cấp.
Đối với MBA, điều quan trọng nhất là xác định chính xác tổ đấu dây. Tổ
đấu dây đã đúng thì cực tính tất nhiên là đúng.
5. Chỉnh lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng
Mục tiêu:
Chỉnh được lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng
Muốn ghép 2 máy biến áp làm việc song song phải kiểm tra các điều kiện về
tỉ số biến đổi k, điện áp ngắn mạch Unm tổ nối dây của từng máy biến áp.
Các xác định k va Unm của từng máy biến áp, tiến hành như ở thí nghiệm không
tải và ngắn mạch ở trên. Việc xác định tổ nối dây của MBA một pha chính là
xác định ký hiệu (hay cực tính) đấu dây của các dây quấn thứ cấp và sơ cấp.
Phương pháp tiến hành như sau:


24
Nối 2 đầu dây bất kỳ của hai cuộn sơ cấp và thứ cấp với nhau. Đặt điện áp
xoay chiều vào một cuộn (khoảng 100V) đo điện áp cuộc kia và điện áp toàn
phần của hai cuộn (Hình 1-17),
Nếu điện áp toàn phần bằng tổng điện áp hai cuộn thì hai đầu nối với nhau
khác ký hiệu, nếu bằng hiệu điện áp hai cuộn thì 2 đầu nối với nhau cùng ký
hiệu.

Hình 1-17. Xác định cực tính máy biến áp
Ghép hai máy biến áp song song cùng ký hiệu đầu dây đã xác định
Cuộn cao áp là dây quấn sơ cấp, cuộn hạ áp là dây quấn htứ cấp. Đóng cầu
dao P1, U 1 = U 1đm = const .
Thử lại một lần nữa xem đã nối đúng tổ nối dây hay chưa nhờ Voltmet
nối, nếu đúng thì Voltmet đó chỉ số 0. Sau đó đóng P2 và ghi lại dòng điện cân
bằng nếu có.
Đóng P3 và tăng dần phụ tải cho đến lúc một trong hai máy có dòng điện

định mức. Ghi các số liệu được đặt vào (bảng 1-3 và 1-4)
Bảng 1-3. Kết quả thí nghiệm
TT
1
2
3
4
5

I1 (A)

U1 (V)

I2 (A)

U2 (V)

P2 = U2 I2 (W)

P2
1

η%=( P ).100


25
Bảng 1-4. Kết quả thí nghiệm
I1 (A)

I2 (A)

I (A)

1
2
3
4
5

6. Thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu.
Làm thí nghiệm phụ tải với cos ϕ 2 = 1 dùng đèn làm phụ tải.
Thí nghiệm phụ tải trực tiếp vẽ đặc tính ngoài U2 = f(I2 ) . Cũng từ thí nghiệm
phụ tải trực tiếp này xác định ∆U% và η% lúc tải định mức.
Sơ đồ thí nghiệm như (Hình 1-18)

Hình 1-18: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu có tải
phụ tải bằng đèn nên lấy cuộn cao áp làm dây quấn sơ cấp, cuộn hạ áp làm dây
quấn thứ cấp. dùng máy biến áp tự ngẫu đưa điện áp vào dây quấn sơ cấp
U = U1ñm . Sau đó tăng dần phụ tải.
Mỗi lần tăng phụ tải nhớ điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu để cho U = U1ñm
=const trong suốt quá trình thí nghiệm.
Các số đo Voltmet, Ampemet và Wattmet ghi vào (bảng 1-5)