BAI GIANG MÁY ĐIỆN 2

MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2
(Thí nghiệm xác đinh các thông số máy điện)
Bài 1: Thí nghiệm máy biến áp
Mục tiêu:
- Đấu dây đúng sơ đồ
- Sử dụng các dụng cụ đo thành thạo
- Xác đinh được chính xác các thông số máy biến áp
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
Nội dung:
Thời gian: 15 giờ
1.
Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy biến áp
1.1. Cấu tạo
Máy biến áp bao gồm ba phần chính:
Lõi thép của máy biến áp (Transformer Core)
Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding)
Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding)
 Lõi thép: Được tạo thành bởi các lá thép mỏng ghép lại, về hình dáng có hai loại: loại
trụ (core type) và loại bọc (shell type)
o Loại trụ: được tạo bởi các lá thép hình chữ U và chữ I. Một lượng lớn từ trường sinh
ra bởi cuộn dây sơ cấp không cắt cuộn dây thứ cấp, hay máy biến áp có một từ thông rò
lớn. Để cho từ thông rò ít nhất, các cuộn dây được chia ra với một nửa của mỗi cuộn đặt
trên một trụ của lõi thép.
o Loại bọc: được tạo bởi các lá thép hình chữ E và chữ I. Lõi thép loại này bao bọc các
cuộn dây quấn, hình thành một mạch từ có hiệu suất rất cao, được sử dụng rộng rãi.

Phần lõi thép có quấn dây gọi là trụ từ, phần lõi thép nối các trụ từ thành mạch kín gọi là gông
từ.
Dây quấn máy biến áp: Được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện hình tròn hoặc
hình chữ nhật. Đối với dây quấn có dòng điện lớn, sử dụng các sợi dây dẫn được mắc song song
để giảm tổn thất do dòng điện xoáy trong dây dẫn. Bên ngoài day quấn được bọc cách điện.

 Dây quấn sơ cấp (Primary Winding)
 Dây quấn thứ cấp (Second Winding)


Hình dạng máy biến áp một pha
loại trụ

Hình dạng máy biến áp một pha
loại bọc

Dây quấn được tạo thành các bánh dây ( gồm nhiều lớp ) đặt vào trong trụ của lõi thép. Giữa
các lớp dây quấn, giữa các dây quấn và giữa mỗi dây quấn và lõi thép phải cách điện tốt với
nhau. Phần dây quấn nối với nguồn điện được gọi là dây quấn sơ cấp, phần dây quấn nối với tải
được gọi là dây quấn thứ cấp.
Các phần phụ khác
Ngoài 2 bộ phận chính kể trên, để MBA vận hành an toàn, hiệu quả, có độ tin cậy cao ...
MBA còn phải có các phần phụ khác như: Võ hộp, thùng dầu, đầu vào, đầu ra, bộ phận điều
chỉnh, khí cụ điện đo lường, bảo vệ ...
1.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp







I1: Dòng điện sơ cấp.
I2: Dòng điện thứ cấp.
U1: Điện áp sơ cấp.
U2: Điện áp thứ cấp.

W1=N1: Số vòng dây cuộn sơ cấp.
W2=N2: Số vòng dây cuộn thứ cấp.
: Từ thông cực đại sinh ra trong mạch từ.


Như hình vẽ nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha có hai dây quấn W 1,W2.
Khi ta nối dây quấn sơ cấp w 1 vào nguồn điện xoay chiều điện áp u 1 sé có dòng điện sơ
cấp i1 chạy trong dây quấn sơ cấp w1. dòng điện i1 sinh ra từ thông biến thiên chạy trong lõi
thép, từ thông này móc vòng đồng thời với với cả 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, và 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 cảm ứng là: e2  w2 d
dt


Cảm ứng vào dây quấn thứ cấp sức điện động cảm ứng là: e1  w1 d
dt

Trong đó w1 vá w2 là số vòng dây của cuộn dây sơ cấp, thứ cấp.
Khi máy biến áp không tải dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện i 2 = 0, từ thông chính
chỉ do cuộn dây w1 sinh ra có trị số đúng bằng dòng từ hóa.
Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải Zt dưới tác dụng của sức điện động
cảm ứng e2, dòng điện thứ cấp i2 cung cấp điện cho tải, khi đó từ thông chính trong lõi thép do
đồng thời cả hai cuộn dây sinh ra.
Điện áp U1 biến thiên dạng sin nên từ thông chính cũng biến thiên cos.
d ( m cost )
e1   W1.
 .W1. m sin t  Em1 sin t
dt
d ( m cost )

e2   W2 .
 .W2 . m sin t  Em2 sin t
dt
Trong đó:
E1=4,44fW1Фm
E2=4,44fW2Фm
E1, E2 là trị số sức điện động cảm ứng sơ cấp và thứ cấp
Sức điện động cảm ứng sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số, nhưng trị hiệu dụng khác nhau
Nếu chia E1 cho E2 ta c ó: K 

E1 W1

E 2 W2

K được gọi là hệ số biến áp.
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ngoài không khí có thể coi gần đúng U 1=E1,U2=E2
ta có: K 

U 1 E1 W1


U 2 E 2 W2

Đối với máy tăng áp: U2>U1;W2>W1
Đối với máy tăng áp: U2Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, só thể coi gần đúng các quan hệ các đại lượng sơ
cấp và thứ cấp như sau: U2I2=U1I1
Ví dụ: Cuộn dây của máy biền áp nối vào mạng điện 10000v, điện áp ở đầu cực thứ cấp là
100v, tính tỷ số biến áp, số vòng của cuộn thứ cấp, nếu số vòng cuộn sơ cấp là 21000.
2.3. Sơ đồ thay thế máy biến áp một pha

I1

X1

R1

I2/

X2/

R 2/

Im
U1P

Xm

U2/

ZTải

Rm

SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA MBA 1 PHA





X1; R1: Điện kháng và điện trở của cuộn sơ cấp.

X2/ ; R2/ : Điện kháng và điện trở của cuộn thứ cấp đã qui đổi về sơ cấp.
Xm; Rm: Điện kháng và điện trở của mạch từ.







I1: Dòng điện trong mạch sơ cấp.
Im: Dòng điện trong mạch từ.
I2/ : Dòng điện thứ cấp qui đổi.
U1: Điện áp đưa vào mạch sơ cấp.
U2/ : Điện áp thứ cấp qui đổi.


 Qui ước: Sơ đồ tương đương cuả MBA là 1 mạng 2 cửa với U 1  U2, nên sẽ gặp khó khăn
trong vấn đề tính toán các thông số của máy. Để đơn giản hóa vấn đề trên, khi thành lập sơ
đồ thay thế, người ta có những qui ước sau:
 Xem như điện áp ra và điện áp vào của máy là bằng nhau:
U2/ = U1 và I2/ = I1 , ta có:
U1 = U2. KBA và I1 =

I2
;
K BA

Suy ra: U2/ = U2. KBA và
I2/ =

Quy đổi

 Từ đó ta có các hệ quả: Z2/ = Z2. KBA2 . Hay là:

R2/ = R2. KBA2 và

Quy đổi

X2/ = X2. KBA2

Với: R2; X2 lần lượt là điện trở và điện kháng thật của cuộn thứ cấp.
 Theo lý thuyết mạch điện ta cũng có các biểu thức:

Z1 =
Zm =
Z2/ =
2.

Quy đổi

Thí nghiệm đặc tính không tải của máy biến áp 1 pha.

Là trạng thái mà điện áp đưa vào sơ cấp là điện mức và phía thứ cấp hở mạch. Có thể khái
quát trạng thái như sau: U1 = U1đm; I2 = 0
I0 = Im =

U 1dm
= (3 –10)%. I1đm.
Zm

Tổn hao không tải (tổn hao từ hóa): P0 = I02. Rm = U1đm. I0. Cos0.


Thí nghiệm đo các thông số không tải khi thay đổi U10 ghi kết quả đo vào bảng
U10
U20
I10
P0
Vẽ đặc tuyến U10 theo f(I0)
U10

P

I10

Vẽ đặc tuyến P0 theo f(U010)

U10


Tỉ số biến áp k=U10/U20
U10
U20
k
3.
Thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng 1 pha.

 Thí nghiệm ngắn mạch:
Là trạng thái mà phía thứ cấp được nối ngắn mạch và điện áp đưa vào sơ cấp được giới hạn sao

cho dòng điện ngắn mạch sinh ra bằng dòng điện sơ cấp định mức. Trạng thái được khái quát:
U2 = 0; U1 = Un = (3 – 10)%U1đm;  I2 = IN = I1đm
Rn = R1 + R2/;Xn = X1 + X2
Tổng trở ngắn mạch:
Un .
Zn =
2
2 =
R

X
n
n

I 1dm
 Tổn hao ngắn mạch:


Pn = I1đm2. Rn = Un. I1đm. Cos n. (với: Cos0 = R n ).
Zn

 Nếu R1 = R2/; X1 = X2/ thì:



R1 = R2/ = R n
2

X1 = X = X n
/

2

2

 Sụt áp trên các phần tử:


UnR = I1đm. Rn.
UnR% =

U nR
I 1dm
. 100 =
R .100.
U 1dm
U 1dm n




UnX = I1đm. Xn.
UnX% =



U nX
I 1dm
. 100 =
X .100.
U 1dm n

U 1dm

Kết luận: Tổn hao ngắn mạch trong MBA chủ yếu là do 2 bộ dây quấn gây nên. Tổn hao
này còn gọi là tổn hao đồng:
Pn = PCu = PCu1 + PCu2

Ví dụ: Một MBA 1 pha có SBA = 100KVA; KBA =

U1
10.000
=
; I0 = 0,05Iđm. Các tổn hao P0 =
U2
400

800W; Pn = 2400W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm U n% = 4. Giã sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 =
Rm; X0 = Xm. Hãy tính.
a. Các tham số lúc không tải của máy.
b. Hệ số công suất lúc không tải.
c. Các tham số ngắn mạch của máy.
Thí nghiệm đo các thông số ngắn mạch khi thay đổi I1n ghi kết quả đo vào bảng
U1n
I1n
I2n
Pn
Vẽ đặc tuyến U1n theo f(I2n)
U1n

I2n

Vẽ đặc tuyến Pn theo f(I2n)

Pn

Tỉ số biến áp k=I2n/I1n

I2n


I2n
I1n
k
4. Chế độ có tải của mba:
Chế độ có tải là chế độ trong đó dây quấn sơ cấp nối vào nguồn điện áp định mức, dây
quấn thứ cấp nối với tải. Để đánh giá mức độ của tải, người ta dùng hệ số tải k t.
kt=

I2
I 2 dm



I1

kt=1 tải định mức.

I 1dm

kt<1 non tải
kt>1 quá tải

4.1. Độ thay đổi điện áp:
Khi mba làm việc điện áp đầu ra U 2 thay đổi theo trị số và tính chất điện cảm hoặc điện
dung của tải (dòng I2), do có điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Hiệu số học giữa các
trị số của điện áp thứ cấp lúc không tải U 20 và lúc có tải U2 trong điều kiện U1đm gọi là độ thay
đổi điện áp: U 2 U 20  U 2  U 2 U 20  U 2 (1  U 2 % ).U 20
100

U 20  U 2
.100%)
U 20

(Với U 2 % 

Tải điện dung I2 tăng thì U2 tăng. Khi tải điện cảm hoặc điện trở I 2 tăng thì U2 giảm (tải
điện cảm U2 giảm nhiều hơn).
U2

∆u2 %

4

C

U20

R

L

L

R
0

0

0,5

C

1

Đường đặc tính ngoài của máy biến áp

4.2. Cách điều chỉnh điện áp:
Trong thực tế muốn giữ điện áp U2 không đổi khi mba làm việc với các tải khác nhau thì
phải điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi lại số vòng dây, nghĩa là thay đổi tỉ số biến đổi K=
W1
Thông thường việc điều chỉnh điện áp được thực hiện ở phía (CA) vì ở dây quấn (CA)
W2

dòng điện nhỏ hơn so với dây quấn hạ áp.
Nếu công suất nhỏ thì ở mỗi pha có 3 đầu phân nhánh của mỗi pha để điều chỉnh điện áp
trong phạm vi 5%Uđm, nếu máy có công suất lớn thì mỗi pha có 5 đầu dây ra và phạm vi điều
chỉnh 2,5% Uđm và 5%.
4.3. Hiệu suất của mba:
Hiệu suất  của mba là tỷ số giữa công suất đầu ra P2 và công suất đầu vào P1.
% 

Pcu  Pfe

P
P
P2
.100% ( 1  ).100 (1 
).100
P1
P1
P2  Pcu  Pfe

 % 

K t .S đm . cos t
K t .S đm . cos t  P0  K t2 .Pn

P2 = S2.cos  t K t .S đm . cos  t
K t=

I2
I 2 đm



S2
S 2 đm


Nếu cos  t không đổi, hiệu suất cực đại khi Kt=

P0
hayP0  K t2 .Pn

Pn

Đối với mba có công suất trung bình và lớn, hiệu suất cực đại khi hệ số tải K t=0,5 – 0,7
muốn vậy cấu tạo mba đảm bảo sao cho

P0
0,25  0.5 .
Pn

Thí nghiệm đo các thông số có tải khi thay đổi tải R ghi kết quả đo vào bảng

Tải thuần trở (Ω)
∞
4400
2200

U2

I2

I1

P1

Thí nghiệm đo các thông số có tải khi thay đổi tải L ghi kết quả đo vào
bảng
Tải thuần L (Ω)
∞
4400
2200

U2

I2

I1

P1

Thí nghiệm đo các thông số có tải khi thay đổi tải C ghi kết quả đo vào
bảng
Tải thuần C (Ω) U2
I2
I1
P1
∞
4400
2200
5. Thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng.
Đối với máy biến thế hoặc động cơ, nếu mất cực tính khi đã mở nắp ra rồi, thì có thể xác định
bằng mắt. Xem chiều dây quấn của cuộn dây máy biến thế, xem cách ra dây của cuộn dây động
cơ có thể biết.
Trong trường hợp không tháo nắp máy ra, có thể dùng các thí nghiệm đơn giản như sau: đối với
máy biến thế
Cách 1.Đấu nối tiếp cuộn dây đã biết trước cực tính (cuộn 1) vào cuộn dây muốn biết cực tính
(cuộn 2). Cấp một điện thế AC vào cuộn 1.
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.
Cách 2.

Dùng 1 bình accu, một milivolt kế một chiều loại có kim chỉ 0 ở giữa.
Nối điện kế vào cuộn dây muốn biết cực tính.
Cấp 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.
Cách này dùng trong trường hợp không thể cấp 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.
6. Thí nghiệm máy biến áp ba pha.
6.1.Khái quát
Cấu tạo lõi thép gồm 3 trụ, dây quấn sơ cấp ký hiệu bằng chữ in hoa: pha A ký hiệu là
AX, pha B ký hiệu là BY, pha C ký hiệu là CZ. Dây quấn thứ cấp ký hiệu bằng chữ in thường:
pha a ký hiệu bằng ax, pha b ký hiệu bằng by, pha c ký hiệu bằng cz.

A

a

B

b

C

c

A

a

B

b

C

c

X

x

Y

y

Z

z

X

x

Y

y

Z

z

Máy biến áp 3 pha mạch từ riêng
(ghép bằng 3 máy 1 pha)

Máy biến áp 3 pha mạch từ
chung

Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể đấu (Y) hoặc (  ), ngoài 2 kiểu đấu dây trên dây quấn mba
có thể đấu theo kiểu zic – zắc ký hiệu là Z
Nếu sơ cấp đấu hình tam giác, thứ cấp đấu hình sao ta ký hiệu là ∆/Y. Nếu sơ cấp nối hình
sao, thứ cấp đấu sao có dây trung tính ta ký hiệu là Y/Y 0.
Gọi số vòng dây một pha sơ cấp là w 1, số vòng dây một pha thứ cấp là w 2, tỷ số điện áp
pha giữa sơ cấp và thứ cấp là:

U p1
U p2



w1
w2

Tỷ số điện áp dây không những chỉ phụ thuộc vào tỷ số vòng dây mà còn phụ thuộc vào
cách đấu sao hay tam giác.
Khi nối ∆/Y, ta có Ud1=Up1, còn thứ cấp nối sao Ud2= 3 Up2. Vậy tỷ số điện áp dây là:
U p1
U d1

w1


Ud 2
3 U p 2
3 w2

Khi nối ∆/∆,sơ cấp Ud1=Up1và thứ cấp Ud2=Up2cho nên
Khi nối Y/Y:

U d 1 U p1 w1


U d 2 U p 2 w2

3 U p1 w1
U d1


Ud2
3 U p 2 w2

Khi nối Y/∆ thì sơ cấp Ud1= 3 Up1 và thứ cấp Ud2=Up2cho nên:


3 U p1
U d1
w

 3 1

Ud2
U p2
w2
A
A B

A BA C

C

A
A B

C
A B C

X Y
Z
a b c

X Y Z
a b c

B

X Y
Z
a b c
X

A

Y
Z

x

y

x

z

y

z

x

C

z
Hình d

Hình c

Hình
b

Hình

a

y

6.2. Tổ nối dây của mba
Tổ nối dây của mba 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 suất điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp của
mba. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Chiều quấn dây
 Cách ký hiệu các đầu dây
 Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp
Xét mba 1 pha có 2 dây quấn sơ cấp AX và thứ cấp ax. Nếu có 2 day quấn được quấn cùng
chiều trên trụ thép thì suất điện động cảm ứng trong chúng khi có từ thông biến thiên đi qua sẽ
hoàn toàn trùng pha nhau. Khi đổi chiều quấn dây của một trong 2 dây quấn hoặc đổi ký hiệu
đầu dây (vd: dây quấn thứ cấp ax) thì suất điện động trong chúng sẽ hoàn toàn ngược pha nhau.
A
A

a

X
a
x
Hình a

x
X
36
00
hình b

A

A

X
a

X
18
x
00
a

x

A

A

X
x

X
x

a

a
hình c

hình d

hình e

hình g

Tổ nối dây của máy biến áp 1 pha

Trường hợp thứ nhất góc lệh pha giữa các suất điện động kể từ vectơ suất điện động sơ
cấp đến vectơ suất điện động thứ cấp theo chiều kim đồng hồ là 360 0 hai trường hợp sau là 1800
ở mba còn lại do cách đấu dây quấn Y hay  với những thứ tự khác nhau mà góc lệch pha giữa
các suất điện động dây sơ cấp và thứ cấp có thể là 300, 600 … 3600.
Trên thực tế người ta không dùng độ mà dùng
phương pháp kim đồng hồ để biểu thị
và gọi tên tổ nối dây của mba.
Cách biểu thị như sau:


Kim dài chỉ suất điện động dây

sơ cấp đặt cố đinh ở con số 12.
Kim ngắn chỉ suất điện động

dây thứ cấp đặt tương ứng ở
các số 1, 2, … 12. Tuỳ theo góc lệch pha giữa
chúng là 300, 600, … 3600.

11
10 0

0
9

12

1
2
3
4

8
7

5

6

Xác định tổ nối dây bằng
phương pháp Kim đồng hồ

A
A

B

C

B



E AB
X
a

Y
b

y

X Y
Z

z

E

X Y
ab Z

A B C

B



E ab

x

y

X Y
AB Z

z

a b c
c



E AB

E



A
b

c

E AB

C

Z



x



bz

xc

C



E ab



360

0

E ab

x y z

ay

3300

a

Tổ nối dây Y/∆-11

Tổ nối dây Y/Y-12

6.3. Sự làm việc song song của mba
Trong các trạm biến áp, để đảm bảo các điều kiện kinh tế và kỹ thuật như tổn hao vận
hành tối thiểu, liên tục truyền tải công suất khi xảy ra sự cố hay khi phải sửa chữa mba, người
ta thường cho 2 hoặc nhiều mba làm việc song song. Muốn vậy, chúng phải thoả mãn các điều
kiện sau đây.
6.3.1. Điện áp sơ cấp định mức và thứ cấp của các mba phải bằng nhau

A
B
C
Máy I

Máy II

Máy phát Điện


U1I=U1II
U2I=U2II
 nghĩa là KI=KII

Trên thực tế cho phép hệ số biến áp K của các máy khác nhau không quá 0,5%.
6.3.2. Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau
UnI%=UnII%=…
Cần đảm bảo điều kiện này, để tải phân bố trên các máy tỷ lệ với công xuất định mức của
chúng. Nếu không đảm bảo điều kiện này, ví dụ U nI%

máy II còn non tải. Trong thực tế Un% sai khác nhau 10%.
6.3.3. Máy biến áp cùng tổ nối dây
Ví dụ không cho phép hai máy có tổ nối dây Y/   11 và Y/Y-12 làm việc // với nhau vì
điện áp thứ cấp của hai máy này không trùng pha nhau, sẽ có dòng điện cân bằng lớn chạy quẩn
trong các máy do sự chênh lệch điện áp thứ cấp của chúng.
6.4. Thí nghiệm không tải:
6.4.1. Thí nghiệm MBA 3 pha đấu ∆/∆.
Bước 1.

Xoay núm điều khiển điện áp (ngược chiều kim đồng hồ) về vị trí 0.
Chú ý: xác định cực tính cuộn dây MBA trước khi đấu kín.

Bước 2.

Kiết nối MBA như sơ đồ.

Bước 3.

Bật nguồn và điều chỉnh điện áp ES = 220V. Khi sử dụng đồng hồ Voltkế
xoay chiều để đo và ghi lại kết quả:

Es = 220V

E5-6(1) = ………V

E1-2(1) = ………V

E5-6(2) = ………V

E1-2(2) = ………V

E5-6(3) = ………V

E1-2(3) = ………V

E1-2 tổng = E2 = ……… V


Các giá trị đo được có bằng không? Từ đó xác định các cuộn dây nối đúng thư tự pha?
………………………………………………………………………………………….
Bước 4. Khi các cuộn dây thứ cấp còn ở dạng tam giác hở (∆) thì điện áp tổng của các
cuộn dây thứ cấp 1-2 có bằng 0 không? Đo U1-2 tổng = 0 V từ đó xác định rằng an toàn khi
đóng kín mạch theo hình ∆ trên phần thứ cấp của MBA.
Bước 5.

Khi việc nối các cuộn dây được xác định là đúng theo cực tính thì đóng kín
hình ∆ trên phần thứ cấp của MBA.

Bước 6.

Nối 3 voltkế E1, E2, E3 vào 3 pha của cuôn dây thứ cấp.


Bật nguồn và điều chỉnh điện áp để có ES = 220V.
Đo E1 = E2 = E3 = ………V ( bên phía thứ cấp)
Chú ý rằng: MBA được kết nối theo tỷ số biến áp K = 1 nên điện áp sơ cấp bằng điện
áp thư cấp.
Bước 7.

Tắt nguồn tháo tất cả các dây nối.

6.4.2. Thí nghiệm MBA 3 pha đấu Y/Y.
6

6
2

1

5
6

2

ES

6

5

2

1

1

Máy biến áp 3 pha đấu Y-Y

Bước 1. Nối Module MBA 3 pha theo hình Y/Y như sơ đồ.
Bước 2. Bật nguồn và điều chỉnh để được điện áp ES = 220V (ES = U5-5 = điện áp bên

sơ cấp)
Bước 3. Sử dụng Voltkế để đo điện áp từng cuộn dây bên sơ cấp và thứ cấp.
E5-6(1) = ………V
E5-6(2) = ………V

E5-5 = ………V

E5-6(3) = ………V
E1-2(1) = ………V
E1-2(2) = ………V

E1-1 = ………V

E1-2(3) = ………V
Các giá trị đo được có bằng không? Từ đó xác định các cuộn dây nối đúng thư tự pha?
Bước 4. Kết quả đo được xác nhận rằng: các cuộn dây thứ cấp được nối đúng quan hệ
pha.


Bước 5. Điện áp dây bên phần sơ cấp và bên thư cấp của MBA có lớn gấp

3 lần điện

áp pha trên từng cuộn dây MBA?

Ta đã xét MBA 3 pha đấu ∆/∆ và đấu Y/Y ở chế độ không tải và có tỷ số biến thế

Bộ môn kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử

1

l =số
=
à vòn
1g
U
U dây
(
1 của
K w
2
1cuộ
,n
wdây
2
sơ
và
thứ
cấp
của
MB
A).

Bộ môn kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử

1


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

- Khi K >1 MBA là hạ thế.
- Khi K <1 MBA là tăng thế.
6.4.3. Thí nghiệm có tải MBA 3 pha đấu ∆/Y:
Bước 1. Công tắc chính của nguồn đặt ở vị trí 0 (OFF) núm điều khiển điện áp đặt ở
vị trí ngược chiều kim đồng hồ.
Bước 2. Nối Module MBA 3 pha theo hình ∆/Y như trong sơ đồ.
X
Y1

Y2

Bước 3. Bật nguồn và điều chỉnh để được điện áp ES = 127 V
Đo điện áp dây trên phần sơ cấp và thứ cấp và ghi lại kết quả.
E5-6(1) = ………V

E5-6(2) = ………V

E5-6(3) = ………V

E1-2(1) = ………V

E1-2(2) = ………V

E1-2(3) = ………V

Bước 4. Trên phần thứ cấp của MBA có 3 tải trở R với
R = 5100 // 2700 // 1500 ≈ 811 Ω

Đọc và ghi lại kết quả các dòng điện trên tải R
I1 = ………mA
I2 = ………mA
Bước 5. Với tải trở R = 1500//2700 = 964 Ω Đo và ghi:
I1 = ………mA

I2 = ………mA

I3 =………mA

I3 =………mA

Bước 6. Tải nguồn
- Tháo I1 đấu vào giữa X-Y1 để đo đòng điện dây sơ cấp.
- Tháo I2 đấu vào giữa X-Y2 để đo đòng điện pha sơ cấp.
Bước 7. Bật nguồn và giữ nguyên ES = 127 V
12


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

Đo và ghi:
I1 = ………mA

I2 = ………mA

I3 =………mA

Bước 8. So sánh dòng điện đo được bên phần sơ cấp và thứ cấp.

13


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ:
1. Nội dung:
+ Về kiến thức:
- Phân loại; Công dụng của máy biến áp
- Cấu tạo của máy biến áp.
- Nguyên lý làm việc của máy biến áp
- Thí nghiệm các chế độ làm việc của máy biến áp
- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 3 pha
- Chế độ làm việc và các cách nối dây của máy biến áp 3 pha
- Các điều kiện đấu song song của máy biến áp 3 pha
+ Về kỹ năng:
- Giải bài tập cơ bản về tính toán máy biến áp 1 pha, 3 pha
- Thí nghiệm các chế độ làm việc của máy biến áp
+ Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác.
2. Phương pháp:
- Kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm
- Kỹ năng: Đánh giá kỹ năng tính toán các bài tập
Câu hỏi:
1.Định nghĩa và phân loại máy biến áp.
2.Trình bày cấu tạo và cộng dụng của các phần chính.
3.Trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp.

4.Nêu các điều kiện ghép hai máy biến áp làm việc song song nhau.
5.Tổ nối dây của máy biến áp là gì? Tại sao phải xác định tổ nối dây.
6.Tại sao khi tăng dòng điện thứ cấp thì dòng điện sơ cấp lại tăng lên? Lúc đó từ thông trong
máy có thay đổi không.
7.Làm thế nào để xác định tham số từ hóa của máy biến áp? Thực chất dòng điện không tải và
tổn hao không tải là gì? Tại sao dung lượng máy biến áp nhỏ thì dòng điện không tải lại lớn?
Khi không tải tăng điện áp đặt vào máy biến áp thì cosφ của máy như thế nào.
8.Tổn hao ngắn mạch là tổn hao gì? Khi thí nghiệm ngắn mạch tại sao phải hạ điện áp xuống?
Trị số điện áp ngắn mạch có ý nghĩa gì.
9.Cho một máy biến áp có dung lượng Sđm = 20KVA, U1 = 126,8KV, U2 = 11KV, f = 50hz, diện
tích tiết diện lõi thép S = 35,95cm2, mật độ từ thông B = 1,35T. Tính số vòng dây của dây quấn
sơ cấp và thứ cấp.
10.Cho một máy biến áp một pha có các số liệu S đm = 6637KVA, U1/U2 = 35/10KV, Pn =
53500W, un% = 8.
a.Tính Zn, rn.
b.Giả sử r1 = r2’. Tính điện trở không quy đổi của dây quấn thứ cấp.

14


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

Bài 2: Thí nghiệm máy điện không đồng bộ
Mục tiêu:
- Đấu dây đúng sơ đồ
- Sử dụng các dụng cụ đo thành thạo
- Xác đinh được chính xác các thông số máy điện KĐB
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Nội dung:
Thời gian: 15 giờ
1. Tìm hiểu cấu tạo và ghi các số liệu định mức của động cơ
1.1. Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ
Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện
từ, có tốc độ quay của rô to n (tốc độ của máy) khác với tốc độ quay của từ trường n 1. Cũng như
các máy điện khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở
chế độ động cơ điện cũng như chế độ máy phát điện.
Người ta chia động cơ điện không đồng bộ ra làm các loại sau:
 Theo kết cấu của vỏ đồng cơ điện không đồng bộ có thể chia là các kiểu sau: kiểu hở,
kiểu kín, kiểu bảo vệ, kiểu phòng nổ …
 Theo kết cấu của rô to máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: loại rôto kiểu dây quấn
và loại rôto kiểu lồng sóc.
 Theo số pha trên dây quấn stato có tghể chia làm các loại: 1 pha, 2 pha và 3 pha.
1.2 .Các dại lượng định mức
Pđm
 3 UđmIđmcosφđm
 đm
Pđm
P
1

0,975 đm (kGm)
Momen quay định mức ở đầu trục: Mđm=
 9,81
nđm
2n
Trong đó   đm là tốc độ quay tính bằng rad/s.
60

Công suất định mức mà động cơ tiêu thụ: P1đm=

1.3. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ
Gồm 2 phần chính: phần tĩnh (stato), phần quay (rô to), ngoài ra còn có vỏ máy.
1.3.1. Phần tĩnh (stato) : gồm lõi thép và dây quấn
a. Lõi thép:
Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với
nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục, lõi thép được ép vào trong vỏ máy.

b. Dây quấn:
Dây quấn stato bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt trong các rãnh của lõi thép.
15


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

c. Vỏ máy:
Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép và cố định máy trên
bệ. Hai đầu vỏ có nắp máy, ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy.
1.3.2. Rô to: gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.

a. Lõi thép:
Gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh ở mặt ngoài ghép lại tạo thành các rãnh theo
hướng trục, giữa lá thép có lổ để ghép trục.
b. Dây quấn:
Dây quấn rôto của máy điện không đồng bộ có 2 kiểu: rô to ngắn mạch (còn gọi rô to
lồng sóc) và rô to dây quấn. Loại rô to lồng sóc công suất trên 100KW trong các rãnh của lõi
thép rô to đặt các thanh đồng, hai đầu nối ngắn mạch bằng 2.

vòng đồng tạo thành lồng sóc. Đối với động cơ công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng các
thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát
Loại rô to dây quấn trong các rãnh của lõi thép rô to, ta đặt dây quấn 3 pha dây quấn rô to
thường nối sao, 3 đầu nối ra ngoài với 3 vòng tiếp xúc bằng đồng được đặt cố định trên trục và
được cách điện với trục. Ba chỏi than tỳ sát lên 3 vòng tiếp xúc để nói với 3 điện trở, dùng để
mở máy hoặc để điều chỉnh tốc độ. Động cơ có kiểu rô to này gọi là động cơ không đồng bộ rô
to dây quấn.
Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến, động cơ rô to dây quấn có ưu điểm là mở máy và
điều chỉnh tốc độ, song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy, nên nó chỉ được dùng khi động
cơ rô to lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động.
1.4. Từ trường của máy điện không đồng bộ
1.4.1. Từ trường của dây quấn 1 pha
Từ trường của dây quấn 1 pha là từ trường có phương không đổi, song trị số và chiều
biến đổi theo thời gian gọi là từ trường đập mạch. Gọi P là số đôi cực ta có thể cấu tạo dây quấn
để tạo ra từ trường 1, 2 hoặc P đôi cực.
Xét dây quấn 1 pha đặt trong 4 rãnh của stato. Dòng điện đi vào dây quấn là dòng điện 1
pha i = Im.sin t , quy ước chiều dòng điện đi từ đầu đến cuối ký hiệu +, từ cuối đến đầu là dấu
chấm.
16


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

Căn cứ vào chiều dòng điện ta xác định được chiều từ trường theo quy tắc vặn nút chai.
Dây quấn (hình a) tạo ra từ trường 1 đôi cực P = 1, hình b tạo ra từ trường 2 đôi cực.

2p=4

2p=2

1.4.2. Từ trường quay của dây quấn 3 pha
Dòng điện xoay chiều 3 pha có ưu điểm lớn tạo ra từ trường quay trong các máy điện.
a. Sự tạo thành từ trường quay
Cho dòng điện xoay chiều 3 pha đối xứng vào dây quấn stato.
ia = Imaxsin t
ib = Imax.sin( t  1200 )
ic = Imax.sin( t  1200 )
Dòng điện pha nào dương có chiều đi từ đầu đến cuối pha, đầu ký hiệu bằng dấu  , còn
cuối ký hiệu bằng dấu  , dòng điện pha nào âm ký hiệu ngược lại, đầu ký hiệu bằng dấu  cuối
ký hiệu bằng dấu  .
Xét tại các thời điểm như sau:
* Thời điểm pha t 900 : dòng điện pha A cực đại dương, dòng điện pha B và C âm, theo quy
ước trên dòng điện pha A dương nên đầu A ký hiệu  , đầu cuối X ký hiệu dấu  , dòng điện
pha B và pha C âm nên đầu B và C ký hiệu dấu  cuối Y và Z ký hiệu dấu  . Dùng quy tắc vặn
nút chai xác định chiều từ trường do dòng điện sinh ra: Ta thấy từ trường tổng có 1 cực S và 1
cực N ta gọi là từ trường một đôi cực (P=1). Trục từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha A
pha là pha có dòng điện cực đại.

17


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

* Thời điểm pha t 900  1200 : Dòng điện pha B cực đại dương, các dòng điện pha A và C
âm, dùng quy tắc vặn nút chai ta xác định chiều đường sức từ trường. Ta thấy từ trường tổng
quay đi một góc là 1200 với thời điểm trước. Trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn

pha B là pha có dòng điện cực đại.
* Thời điểm pha t 900  2400 : lúc này dòng điện pha C cực đại dương, dòng điện pha A và
B âm, ta thấy từ trường tổng lúc này quay đi một góc 2400 so với thời điểm ban đầu. Trục của
từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha C.
Qua sự phân tích trên, ta thấy từ trường tổng của dòng điện 3 pha là từ trường quay
Từ trường quay móc vòng móc vòng qua cả dây quấn stato và dây quấn roto, là từ trường chính
của máy điện, tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng.
Với cách cấu tạo dây quấn như trên ta được từ trường quay một đôi cực, nếu thay đổi
cách cấu tạo dây quấn, ta được từ trường 2,3 hay 4…đôi cực.
b. Đặc điểm của từ trường quay
Từ trường quay của hệ thống dòng điện 3 pha có 3 đặc điểm quan trọng
Tốc độ của từ trường quay: phụ thuộc vào tần số dòng điện (f) và số đôi cực P khi dòng
điện biến thiên một chu kỳ, từ trường quay được một vòng, do đó trong một phút dòng điện
stato biến thiên 60f chu kỳ. Vậy khi từ trường có một đôi cực, tốc độ của từ trường quay là
n1=60f (vòng/phút). Khi từ trường có hai đôi cực, dòng điện biến thiên một chu kỳ, từ trường
quay ½ vòng (từ cực N qua cực S đến N là ½ vòng), do đó tốc độ trường quay là n 1=60f/2, một
cách tổng quát khi từ trường quay có P đôi cực, tốc độ từ trường quay(còn gọi là tốc độ đồng
bộ) là n1=60f/P (vòng/phút).
Chiều quay của từ trường: chiều quay của từ trường
A
phụ thuộc vào thứ tự pha của dòng điện.
B
Muốn đổi chiều quay của từ trường
C
ta hay đổi thứ tự hai trong ba pha với nhau.
Khi thứ tự lần lượt của pha là A, B, C
một cách chu kỳ thì từ trường quay từ
trục dây quấn pha A đến pha B rồi trục
pha C tương ứng.
A

B
Nếu đổi thứ tự hai pha với nhau,
C
ví dụ dòng điện iB vào dây quấn CZ,
iC vào dây quấn BY từ trường sẽ quay
x

18

y

z


Máy điện 2

GV: Lại Minh Học

từ trục dây quấn AX đến CZ (có dòng i B) rồi đến trục dây quấn BY(có dòng điện i C) nghĩa là từ
trường quay theo chiều ngược lại.
1.4.3. Từ trường của dây quấn hai pha
Khi dây quấn hai pha (m=2) đặt lệch nhau trong không gian góc 90 0 điện, dòng điện trong
hai dây quấn lệch nhau về thời gian 900, cũng phân tích tương từ như trên.
1.4.4. Từ thông tản
Bộ phận từ thông chỉ móc vòng riêng rẽ với mỗi dây quấn gọi là từ thông tản, ta có từ
thông tản stato, chỉ móc vòng với dây quấn stato, từ thông tản roto chỉ móc vòng với dây quấn
roto. Từ thông tản được đặc trưng bằng điện kháng tản.
1.5. Nguyên lý làm việc của máy điện KĐB.
1.5.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện KĐB.
khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào dây stato, sẽ tạo ra từ trường quay P đôi cực,

quay với tốc độ là n1=60f/P, từ trường này cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các
sức điện động. Vì dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng
điện trong các thanh dẫn roto. Lực từ tác dụng tương hổ giữa từ trường quay của máy với thanh
dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều từ trường với tốc độ n.
Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều
chuyển động tương đối của thanh dẫn đối với từ trường, nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều
chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược chiều với n 1, từ đó ta áp dụng quy tắc bàn tay phải,
xác định chiều sức điện động cảm ứng như hình vẽ (dấu  chỉ chiều đi từ ngoài vào trong).
Chiều của lực từ xác định bằng quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều n 1.
Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n 1 vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có
sự chuyển động tương đối, trong dây quấn roto không có sức điện động và dòng điện cảm ứng,
lực từ bằng không.
Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2 : n2= n1-n
* Hệ số trượt của tốc độ là: S=

n2 n1  n

n1
n1

* Khi roto đứng yên (n=0), hệ số trượt s=1; khi roto quay định mức s=0,02-0,06. Tốc độ động
cơ là: n = n1(1-S) =

60 f
.(1  S ) .
P

1.5.2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện không đồng bộ
Nếu stato vẫn nối với lưới điện nhưng trục roto không nối với tải, mà nối với một động cơ sơ
cấp. Dùng động cơ sơ cấp kéo roto quay cùng chiều với n 1và với tốc độ n lớn hơn tốc độ từ

trường quay n1. Lúc này, chiều dòng điện roto I2 ngược lại với chiều chế độ động cơ và lực điện
từ đổi chiều. Lực điện từ tác dụng lên roto ngược chiều với chiều quay, gây ram omen hãm cân
bằng với momen quay của động cơ. Máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện.
19