Giáo trình Lắp đặt và bảo dưỡng máy biến áp (Nghề: Điện dân dụng) - CĐ Cơ Giới Ninh Bình

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH
-*-*-*-

GIÁO TRÌNH

Mơ đun: LẮP ĐẶT VÀ BẢO DƯỠNG
MÁY BIẾN ÁP
Nghề:ĐIỆN DÂN DỤNG
Trình độ: Cao đẳng
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-….ngày….tháng….năm……..
…………của……………………………………

Ninh Bình, năm 2019


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:
TÀI LIỆU NÀY THUỘC LOẠI SÁCH
GIÁO TRÌNH NÊN CÁC NGUỒN THƠNG TIN
CĨ THỂ ĐƯỢC PHÉP DÙNG NGUN BẢN
HOẶC TRÍCH DÙNG 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.

MÃ TÀI LIỆU: ......................

2

LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình mơ đunLắp đặt và bảo dưỡng máy biến áp được biên soạn
trên cơ sở chương trình khung của tổng cục dạy nghề. Các kiến thức trong tồn
bộ giáo trình có mối liên hệ lơgic chặt chẽ.
Khi biên soạn giáo trình chúng tơi đã cập nhật những kiến thức mới có
liên quan tới mơ đun và phù hợp với đối tượng sử dụng, cũng như cố gắng gắn
nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất, đời sống
để giáo trình có tính thực tiễn cao.
Nội dung của giáo trình gồm 9bài:
Bài 1: Tháo lắp máy biến áp cảm ứng một pha
Bài 2: Xác định cực tính các cuộn dây của máy biến áp cách ly một pha
Bài3: Tính tốn máy biến áp cách ly một pha
Bài 4: Quấn dây máy biến áp cách ly một pha
Bài 5: Tháo lắp máy biến áp tự ngẫu
Bài 6: Sửa chữa máy biến áp hàn
Bài 7: Tẩm sấy máy biến áp
Bài 8: Đấu nối và vận hành máy biến áp ba pha
Bài 9: Bảo dưỡng, sửa chữa bộ nạp ắc qui

Trong quá trình biên soạn tập giáo trình, khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Mong bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình được hồn thiện hơn.
Ninh Bình, ngày tháng năm 2019
Tham gia biên soạn

3


MỤC LỤC

TT

1
2
3
4
5

1
2
3
4

1
2

3
4

1
2
3

1
2
3

ĐỀ MỤC

Lời giới thiệu

Mục lục
Nội dung Mô đun
Bài 1: Tháo lắp máy biến áp một pha
Khái niệm, công dụng
Cấu tạo
Nguyên lý làm việc
Các thông số của máy biến áp
Đo điện áp, xác định tỉ số biến đổi của máy biến áp
Câu hỏi ơn tập
Bài 2: Xác định cực tính các cuộn dây của máy biến áp
cách ly một pha
Phương pháp xác định cực tính các cuộn dây máy biến áp
Xác định cực tính các cuộn dây máy biến áp bằng nguồn
điện một chiều
Xác dịnh cực tính các cuộn dây máy biến áp bằng nguồn
điện xoay chiều
Đấu nối và vận hành thử máy biến áp. Kiểm tra thông số
Câu hỏi ơn tập
Bài 3 : Tính tốn máy biến áp cách ly một pha
Tổng quan
Trình tự tính tốn máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa
trên sơ đồ biến áp và tham số dịng điện, điện áp phía sơ cấp
và phía thứ cấp (bài tốn thuận)
Trình tự tính tốn máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa
vào kích thước lõi thép (bài tốn ngược)
Các bài tập ứng dụng tính tốn máy biến áp
Câu hỏi ơn tập
Bài 4: Quấn dây máy biến áp cách ly một pha
Qui trình quấn dây
Thực hiện quấn hoàn chỉnh máy biến áp độc lập một pha có

đầy đủ số liệu dây quấn và mạch từ
Cấp nguồn, kiểm tra thông số
Câu hỏi ôn tập
Bài 5: Tháo lắp máy biến áp tự ngẫu
Khái niệm, công dụng
Cấu tạo
Nguyên lý làm việc

TRANG
3
4

7
8
8
9
9
10
11
12
13
13
14
15
16
17
18
18
18

10
24
26
27
27
31
36
36
37
37
37
40
4


4
5

1
2
3
4

1
2
3

1
2
3

4
5

1
2
3
4

Ưu nhược điểm của máy biến áp
Tháo lắp máy biến áp tự ngẫu một pha công suất nhỏ
Câu hỏi ôn tập
Bài 6: Sửa chữa máy biến áp hàn
Đặc điểm và phân loại của máy biến áp hàn
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy biến áp hàn
Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục
Quấn dây máy biến áp hàn
Câu hỏi ôn tập
Bài 7: Tẩm sấy máy biến áp
Mục đích của việc tẩm sấy
Các phương pháp và qui trình tẩm sấy
Tẩm sấy máy biến áp
Câu hỏi ơn tập
Bài 8: Đấu nối và vận hành máy biến áp ba pha
Công dụng và phân loại
Cấu tạo, nguyên lý làm việc
Các đại lượng định mức
Các tổ đấu dây máy biến áp ba pha
Đấu nối máy biến áp
Câu hỏi ôn tập
Bài 9: Bảo dưỡng sửa chữa bộ nạp ắc qui

Công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc
Nguyên tắc điều chỉnh điện áp
Qui trình thực hiện
Bảo dưỡng sửa chữa
Câu hỏi ơn tập
Tài liệu tham khảo

40
41
42
43
43
44
46
50
51
52
52
52
53
55
56
56
56
57
58
60
62
63
63

65
66
67
67
68

5


MÔ ĐUN: LẮP ĐẶT VÀ BẢO DƯỠNG MÁY BIẾN ÁP
Mã mơ đun: MĐ 20
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
Điện năng được sản xuất tại các nhà máy điện, trong thực tế các nhà máy
tiêu thụ và hộ tiêu thụ điện lại ở các vùng miền khác nhau không thuận tiện
gần nhà máy điện, hơn nữa nếu truyền tải điện trực tiếp từ máy phát điện tới
người dân sẽ gây tổn thất lớn và thậm trí sụp đổ điện áp... để thuận tiện
trong việc phát và tải điện đi xa phù hợp với nhu cầu sử dụng và vận hành
các thiết bị điện, bài này sẽ nghiên cứu để hiểu rõ về thiết bị điện trung gian
đó, máy biến áp, ngồi ra bài này cũng mở rộng để thấy rõ hơn về các máy
biến điện khác như máy biến dòng, máy biến áp đặc biệt...
Mục tiêu của mô đun:
Học xong Mô đun này, học viên có năng lực:
- Trình bày được cấu tạo, ngun lý làm việc, công dụng và các thông số
của máy biến áp độc lập (cảm ứng) một pha, ba pha và các máy biến áp đặc
biệt:máy biến áp tự ngẫu, máy biến dịng, máy biến áp hàn;
- Tính tốn được các thơng số kỹ thuật cần thiết để quấn hồn chỉnh một
máy biến áp một pha (S < 5 kVA);
- Phân tích được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của máy biến áp
một pha công suất nhỏ (S < 5kVA );
- Sửa chữa, bảo dưỡng máy biến áp một pha công suất nhỏ ( S<5 kVA);

lắp ráp, sửa chữa được bộ nạp ắc qui, máy điều chỉnh điện áp bằng tay đạt yêu
cầu kỹ thuật;
- Tuân thủ các quy tắc an tồn khi lắp đặt, bảo trì máy biến áp;
- Có tính tỷ mỉ, cẩn thận, chính xác và an tồn vệ sinh cơng nghiệp.

6


Nội dung của mô đun:

Mã bài

Tên bài

Loại bài
Địa điểm
dạy

Lớp học
MĐ20- Tháo lắp máy biến
Tích
hợp
01 áp cảm ứng một pha
+ Xưởng
Xác định cực tính
Lớp học
MĐ20- các cuộn dây của
Tích
hợp
02 máy biến áp cách ly

+ Xưởng
một pha

Thời lượng
Tổng
Lý Thực Kiểm
số thuyết hành tra*
4

3

1

0

4

1

3

0

Lớp học
MĐ20- Tính tốn máy biến
Tích
hợp
03 áp cách ly một pha
+ Xưởng

4

3

1

0

Lớp học
MĐ20- Quấn dây máy biến
Tích
hợp
04 áp cách ly một pha
+ Xưởng

30

4

24

2

Lớp học
MĐ20- Tháo lắp máy biến
Tích
hợp
05 áp tự ngẫu
+ Xưởng

4

1

3

0

Lớp học
MĐ20- Sửa chữa máy biến
Tích
hợp
06 áp hàn
+ Xưởng

4

1

3

0

Lớp học
MĐ20- Tẩm sấy máy biến
Tích
hợp
07 áp
+ Xưởng

10

2

6

2

Lớp học
MĐ20- Đấu nối và vận hành
Tích
hợp
08 máy biến áp ba pha
+ Xưởng

8

2

6

0

Lớp học
MĐ20- Bảo dưỡng sửa chữa
Tích
hợp
09 bộ nạp ắc qui
+ Xưởng

12

3

7

2

80

20

54

6

Cộng :

7


BÀI 1: THÁO LẮP MÁY BIẾN ÁP CẢM ỨNG MỘT PHA
Mã bài: MĐ 20-01

Mục tiêu của bài:
- Trình bày được khái niệm, cấu tạo, nguyên lý làm việc, công dụng và
thông số của máy biến áp một pha;
- Đo điện áp, xác định được tỉ số biến đổi của máy biến áp;
- Có đầy đủ năng lực, tinh thần trách nhiệm và tác phong công nghiệp.
1. Khái niệm, công dụng.

1.1. Khái niệm chung
Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn
giữ nguyên tần số.
Hệ thống điện đầu vào của máy biến áp (trước lúc biến đổi) nối với nguồn
điện được gọi là sơ cấp, có: Điện áp U1, dịng điện I1, cơng suất P1, tần số f.
Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi) nối với tải gọi là
thứ cấp, có: Điện áp U2, dịng điện I2, cơng suất P2, tần số f.
Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn sơ cấp là máy biến áp tăng áp. Nếu điện áp
thứ cấp nhỏ hơn sơ cấp là máy biến áp giảm áp.
Ký hiệu MBA:
BA

Hình 2-1

Hình 2-2

1.2. Cơng dụng.
Cơng dụng của Máy biến áp là truyền tải và phân phối điện năng trong hệ
thống điện.
Muốn giảm tổn hao dP = I2.R trên đường dây truyền tải có hai phương án:
Phương án 1: GiảM điện trở R của đường dây (R = r.l/S)
Muốn giảm R ta tăng tiết diện dây dẫn S, tức là tăng khối lượng dây dẫn,
các trụ đỡ cho đường dây, chi phí xây dựng đường dây tải điện rất lớn ( phương
án này khơng kinh tế)
Phương án 2: Giảm dịng điện I chạy trên đường dây truyền tải.

8

Muốn giảm I ta phải tăng điện áp, ta cần dùng Máy tăng áp vì đối với
Máy biến áp U1I1 = U2.I2 ( phương án này kinh tế và hiệu quả hơn)
Máy biến áp còn được dùng rộng rãi trong kỹ thuật hàn, thiết bị lị nung,
trong kỹ thuật vơ tuyến điện, trong lĩnh vực đo lường. trong các thiết bị tự động,
làM nguồn cho thiết bị điện, điện tử, trong thiết bị sinh hoạt gia đình v.v.
2. Cấu tạo
2.1. Lõi thép
Dùng để dẫn từ thơng chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn
từ tốt, thường là các lá thép kỹ thuật điện có bề dầy 0,35 ÷ 0,5mm được sơn cách
điện và ghép lại với nhau, gồm 2 bộ phận:
- Trụ (T) là nơi đặt dây quấn.
- Gơng (G) là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
2.2. Dây quấn
MBA thường có hai hoặc nhiều dây quấn được chế tạo bằng dây đồng
(hoặc nhơm), có tiết diện trịn hoặc chữ nhật, bên ngồi dây dẫn có bọc cách điện.
Dây quấn được lồng vào trụ lõi thép. Giữa các vịng dây, giữa các dây quấn có
cách điện với nhau và các dây quấn cách điện với lõi thép.
3. Nguyên lý làm việc
Nếu cấp cho cuộn W1 một điện áp xoay chiều u1 có tần số f thì dòng điện
chạy trong cuộn sơ cấp là i1 và suất từ điện do nó tạo ra là F1=i1W1
Từ thơng do dòng điện sơ cấp i1 sinh ra chủ yếu được khép kín trong lõi thép
nên ta gọi là từ thơng chính 1, một phần nhỏ từ thơng khép kín qua khơng khí
gọi là từ thơng tản ký hiệu là t1. Do dịng điện biến đổi nên từ thơng chính biến
đổi theo, nó cảm ứng trong cuộn dây W1 mộtsđđ cảm ứng e1 xác định bằng cơng
thức:
e1 = -W1

d1
dt

Từ thơng chính khép kín qua lõi
thép nên cũng cảm ứng trong cuộn W2
một sđđ cảm ứng e2 được tính bằng biểu
thức:
e2 = -W2

d1
dt

Hình 1.1: Ngun lí làm việc
mba.

Nếu mắc phụ tải vào cuộn thứ cấp sẽ làm xuất hiện dòng i2 qua tải. Dòng
i2 sinh ra stđ là F2 = i2W2 . Stđ này sinh ra từ thơng 2 khép kín qua lõi thép và
các từ thơng tản t2 khép kín qua khơng khí.
9


Giá trị hiệu dụng của sđđ cảm ứng trong cuộn sơ cấp là:
E1=

1
Emax1 = 4,44fW1max
2

Tương tự, giá trị hiệu dụng sđđ cuộn dây thứ cấp bằng:
E2=

1
Emax2 = 4,44fW2max

2

Khi không tải: độ sụt áp trên tổng trở Z1 rất nhỏ nên có thể coi U1=E1. Do
đó nếu điện áp lưới cung cấp khơng đổi thì từ thơng  =E1
/4,44fW1=U1/4,44fW1= const.
Tỉ số biến áp.
A

A
a

W1

a

W1

U1

U1

U2

U2
x

X

x

X

a)

b)

Hình 1.2: Biến áp có ku 1
Hệ số biến áp được định nghỉa như sau:
k=

E1 U1 W1
= 
E2 U 2 W2

Nếu giá trị:
 W1 > W2 máy biến áp hạ áp.
 W1 < W2 máy biến áp tăng áp (ku<1)
 W1 = W2 máy biến áp cách li (ku=1)
4. Các thông số máy biến áp.
Điện áp định mức (V)
- Điện áp sơ cấp định mức U1đm là điện áp quy định cho dây quấn sơ cấp.
- Điện áp thứ cấp định mức U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp
khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.
Dòng điện định mức (A)
Là dòng điện quy định cho mỗi dây quấn của máy biến áp (I1đm và I2đm),
ứng với công suất định mức và diện áp định mức. Đối với máy biến áp 1 pha,
10


dòng điện định mức làà dòng điện

ện pha. Đối với máy biến áp 3 pha, ddòng điện
định mức là dòng điện
ện dây.
Công suất
ất định mức (VA)
Là công suất
ất biểu kiến định mức.
- Đối
ối với máy biến áp 1 pha: Sđm = U2đm . I2đm = U1đm . I1đm
- Đối
ối với máy biến áp 3 pha: Sđm = 3 U2đm . I2đm = 3 U1đm . I1đm
Ngoài ra, trên biển
ển máy ccòn ghi tần số định mức fđm, số pha, sơ đồ
ồ nối dây, điện
áp ngắn mạch, chế độ làm
àm vi
việc.
5. Đo điện
ện áp, xác định tỉ số biến đổi của máy biến áp
Hình 1-3 vẽ sơ đồ
ồ nguy
nguyên lý của
ủa MBA một pha hai dây quấn. Dây quấn 1
có N1 vòng dây được
ợc nối với nguồn điện áp xoay chiều u1, gọi
ọi là
l dây quấn sơ
cấp. Ký hiệu các đại lượng
ợng phía dây quấn sơ
s cấp đều có con số 11kèm theo như

u1, i1, e1, ...
Dây quấn 2 có N2 vòng dây cung cấp
c điện cho phụ tải Zt, ggọi là dây quấn
thứ cấp. Ký hiệu các đại
ại lượng
l
phía dây
quấn
ấn thứ cấp đều có con số 2 kèm theo như
u2, i2, e2, ...
Đặt
ặt điện áp xoay chiều u1 vào dây
quấn sơ, trong dây quấn
ấn sơ
s sẽ có dịng i1.
Trong lõi thép sẽẽ có từ thơng móc vịng
v
với
cả hai dây quấn sơ cấp
p và thứ
th cấp, cảm ứng
ra các sđđ e1 và e2. Khi MBA có tải,
t trong
dây quấn thứ sẽ có dịng
ịng điện i2 đưa ra tải
với điện áp là u2. Từ
ừ thơng móc
Hình 1-3Sơ đồ ngun
ên lý MBA 1 pha
vòng với

ới cả hai dây quấn sơ
s cấp và
thứ cấp gọi là từ
ừ thơng chính.
Giả thử điện áp u1 sin nên từ
t thơng cũng biến thiên
ên sin, ta có:
   max sin t

Theo định
ịnh luật cảm ứng điện từ, các sđđ cảm ứng e1, e2 sinh ra trong dây
quấn sơ cấp và thứ
ứ cấp MBA llà:

trong đó, E1, E2 là trị
tr số hiệu dụng của sđđ sơ cấp và thứ
ứ cấp, cho bởi:


Tỉỉ số biến áp k của MBA:

Nếu
ếu giả thiết MBA đã
đ cho là MBA lý tưởng, nghĩa là bỏ
ỏ qua sụt áp gây ra
do điện trở và từ
ừ thông tản của dây quấn thì
th E1 U1 và E2 U2:

Nếu

ếu bỏ qua tổn hao trong MBA thì:
th U1I1 = U2I2
Như vậy, ta có:

Nếu N2> N1 thì U2> U1 và I2< I1: MBA tăng áp.
Nếu N2< N1 thì U2< U1 và I2> I1: MBA giảm áp.

CÂU HỎI
ỎI ƠN TẬP
1. Trình bày khái ni
niệm, phân loại máy biến áp?
2. Nêu các đại lượng
ợng định mức của máy biến áp?


BÀI 2: XÁC ĐỊNH CỰC TÍNH CÁC CUỘN DÂY
MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY MỘT PHA
Mã bài: MĐ 20-02

Mục tiêu của bài:
- Xác định đúng cực tính các cuộn dây của máy biến áp có nhiều cuộn;
- Đấu nối đúng các cuộn dây của máy biến áp theo tiêu chuẩn kỹ thuật;
- Có đầy đủ năng lực, tinh thần trách nhiệm và tác phong công nghiệp.
1. Phương pháp xác định cực tính các cuộn dây máy biến áp
- Máy biến áp cảm ứng hay còn gọi là máy biến áp hai dây quấn, là loại
máy biến áp có dây quấn sơ cấp và thứ cấp cách ly nhau. Ký hiệu máy biến áp
hai dây quấn như hình 2.1. Trình tự tính tốn dây quấn và chọn kích thước lõi
thép được tiến hành theo các bước sau:

U1

N1

N2

U2

Hình 2.1 Ký hiệu máy biến áp 2 dây quấn
- Được hình thành do sự phối hợp kiểu dây đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu
dây thứ cấp. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sđđ, dây sơ cấp và dây thứ cấp
của mba. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Chiều dây quấn.
 Cách kí hiệu các đầu dây;
 Kiểu đấu dây quấn ở sơ cấp và thứ cấp.
 Muốn xác định và gọi tên 1 tổ đấu dây ta phải chấp nhận các giả thiết
sau:
 Các dây quấn cùng chiều trên trụ thép.
 Chiều s.đ.đ trong dây quấn chạy từ đầu cuối đến đầu đầu.

13


- Xét mba 1 pha có 2 dây quấn thứ cấp ax và sơ cấp AX hình 2.2. Nếu có
hai dây quấn được quấn cùng chiều trên trụ thép, kí hiệu các đầu dây như nhau:

Hình 2.2Tổ nối dây của máy biến áp 1 pha.
- Ví dụ: A, a ở phía trên; X, x ở phía dưới (H2.2a) thì s.đ.đ cảm ứng trong
chúng khi có từ thơng biến thiên đi qua sẽ hoàn toàn trùng pha nhau (H2.2b):
Khi đổi chiều dây quấn của 1 trong 2 dây quấn, ví dụ của
2. Xác định cực tính các cuộn dây máy biến áp bằng nguồn điện một chiều

- Loai máy biến áp này cũng có cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp. Cuộn thứ cấp
là một phần của cuộn sơ cấp. Ta xét một biến áp 2 cuộn dây bình thường có hệ
số biến áp ku1.
I1

U1

A
I2

A1 a
W1
W1

I2-I1

U2

Zt

Xx

Hình 2.3: Biến áp tự ngẫu
- Khi điện áp khơng đổi thì sự phân bố dịng I1 và I2 cũng sẽ không đổi.
Lúc này trong cuộn dây chung sẽ có dịng điện chạy qua. Hệ số biến áp ở trạng
thái không tải như sau:
ku=

U1 W1


U 2 W2


- Trong đó W1 là số vịng dây sơ cấp, W2-số vịng dây cuộn thứ cấp. Nếu
ku 1 thì dịng I rất nhỏ so với I1 và I2. Tiết diện dây ở phần chung có thể nhỏ do
vậy tiết kiệm được đồng.
- Ở biến áp cảm ứng bình thường, năng lượng truyền từ sơ cấp sang phía
thứ cấp qua từ trường, còn ở biến áp tự ngẫu việc truyền năng lượng sơ cấp sang
thứ cấp bằng 2 con đường: Dây dẫn và từ trường. Ta có mối liên hệ sau:
I1(W1-W2) = (I2-I1)W2
Vậy I1W1-I2W2 = 0
3. Xác dịnh cực tính các cuộn dây máy biến áp bằng nguồn điện xoay chiều
Trên hình 2.4 biểu diễn sơ đồ một máy biến dịng. Đặc điểm chung của
biến dịng là có cuộn sơ cấp ít vịng dây, cuộn thứ cấp nhiều vịng dây.

I2
K
U1

A
A

Hình 2.4: Sơ đồ máy biến áp
- Cách 1/.
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.
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.
Cho điện vào cuộn dây đã biết cực tính, sẽ thấy kim điện kế lệch về 1 bên rồi
trở về 0.
15


Cắt điện ra khỏi cuộn dây, điện kế sẽ lệch về phía cịn lại, rồi lại trở về 0.
Lý luận theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biết được cực tính máy biến áp.
Cách này dùng trong trường hợp khơng thể cho điện vào bất kỳ cuộn nào,
hoặc số vòng giữa 2 cuộn chênh lệch nhau quá lớn.
Mắc với von-mét nên thực chất biến áp làm việc ở chế độ khơng tải (vì điện
trở trong von mét rất lớn). Ta có:
Ku =

U1 W1

U 2 W2

Chú ý: Cuộn dây máy biến áp đo điện áp không được nối với am-pe mét hoặc
để ngắn mạch vì có nguy cơ làm cháy biến áp và dụng cụ đo.

U2
U1

U2

V

Hình 2.5: Sơ đồ máy biến áp điện áp đo lường
4. Đấu nối và vận hành th mỏy bin ỏp:
- Tr-ờng hợp này gây hiện t-ợng điện giật, nếu kèm
sự nổ cầu chì, bốc khói nhẹ thì do sự chạm masse đÃ
làm chập mạch cuộn dây.
- Có thể do bị chạm giữa các cọc nối với vỏ sắt
hoặc có sự cố nối tắt giữa các cọc nối ở các dảo
diện. Dùng đèn thử hoặc ôm kế kiểm tra các điểm cần
l-u ý để xác định nơi bị chạm, chập mạch... sau đó
sửa chữa lại cho hết bị chạm masse.
- Nếu máy biến áp vẫn vận hành bình th-ờng, thì
nơi bị chạm chỉ có 1 chỗ, có thể đ-ờng dây ra cọc nối
bị tróc lớp cách điện chạm vào vỏ bọc máy biến áp
hoặc cọc nối bị lỏng lẻo chạm bỏ bọc hoặc chạm masse
ở lớp dây tiếp cận với mạch từ. Tr-ờng hợp sau cùng
này, nếu quan sát không thấy đ-ợc chỗ chạm masse.
- Nếu máy biến áp vẫn vận hành bình th-ờng mà gây
sự giật nhẹ. Tr-ờng hợp này máy biến áp không bị chạm
16


masse mà do máy biến áp bị ẩm, điện trở cách điện bị
suy giảm (nếu dùng bút thử điện thấy cách điện bằng
Mê-gôm kế sao cho trên 1 M là tốt. Nếu khong đạt,
lớp cách điện bị lÃo hoá cần phải quấn lại toàn bộ.
- Nếu máy biến áp bị phát nhiệt thái quá, có thể
là do mạch tiêu thụ quá lớn. Thay lại dây chì đúng cở
và cho máy biến áp vận hành không tải, nếu vẫn bình
th-ờng chứng tỏ lúc tr-ớc máy biến áp làm việc quá
tải.

- Nếu máy biến áp vận hành không tải mà cầu chì
vẫn nỗ thì chắc chắn máy biến áp chập vòng trong cuộn
dây, phải quấn dây lại.
- Đối với máy biến áp có công suất nhỏ thì sự chập
vòng khó làm cầu chì nổ ngay nh-ng có sự phát nhiệt
rất nhanh.
- Đối với máy biến áp nạp ắc quy, chỉnh l-u toàn
kỳ, l-u ý diode bị hỏng nối tắt. Hoặc mắc nhầm 2 cọc
(+) và cọc (-) vào bình ắc quy
- Nếu máy biến áp bị phát nhiệt thái quá, có thể
là do mạch tiêu thụ
*Máy biến áp vận hành bị rung lên, kèm sự phát
nhiệt:
- Do dòng điện tiêu thụ quá lớn, quá công suất của
máy nên máy biến áp rung lên phát tiếng rè, để lâu
phát nhiệt nhanh, chóng cháy máy biến áp. Để khắc
phục cần giảm bớt tải.
- Do mắc không đúng với điện áp nguồn, nhầm vào
nguồn có điện áp cao.
- Do mạch từ ghép không chặt. Phải siết chặt lại
các bulong ép giữa các lá sắt của mạch từ và tẩm
verni vào cuộn dây và vào các khe hở để chèn cứng các
lá sắt lại, dính chặt hơn.
- Do bản chất lá sắt của mạch từ kém phẩm chất,
quá rỉ sét hoặc quấn thiếu vòng dây.

17


CÂU HỎI ƠN TẬP

1. Trình bày cách xác định cực tính máy biến áp bằng nguồn một chiều?
2. Trình bày cách xác định cực tính máy biến áp bằng nguồn xoay chiều?

BÀI 3: TÍNH TỐN MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY MỘT PHA
Mã bài: MĐ 20-03

Mục tiêu của bài:
- Hiểu được Trình tự tính tốn máy biến áp độc lập cách ly một pha;
- Tính được số liệu để quấn hồn chỉnh máy biến áp độc lập một pha công
suất nhỏ (S< 1kVA);
- Có đầy đủ năng lực, tinh thần trách nhiệm và tác phong cơng nghiệp.
1. Tổng quan
- M¸y biÕn áp cảm ứng hay còn gọi là máy biến áp
hai dây quấn, là loại máy biến áp có dây quấn sơ cấp
và thứ cấp cách ly nhau. Ký hiệu máy biến áp hai dây
quấn nh- hình 3.1. Trình tự tính toán dây quấn và
chọn kích th-ớc lõi thép đ-ợc tiến hành theo các b-ớc
sau:

U1

N1

N2

U2

Hỡnh 3.1 Mỏy bin ỏp mt pha 2 dây quấn

18

2.Trình tự tính tốn máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa trên sơ đồ
biến áp và tham số dịng điện, điện áp phía sơ cấp và phía th cp (bi toỏn
thun)
- Điện áp định mức phía sơ cấp U1 [ V ].
- Điện áp định mức phía thứ cấp U2 [ V ].
- Dòng điện định mức phía thứ cấp I2 [ V ].
Tr-ờng hợp nếu không biết rõ giá trị I2, ta cần
xác định đ-ợc công suÊt biÓu kiÕn phÝa thø cÊp S2 :
S2 = U2 . I2

[ VA ]

(4.15)
- Tần số f nguồn điện.
- Chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn.
Mỏy bin th có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế,
đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến áp được sử
dụng quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa. Ngồi ra cịn có các máy
biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp
trong nhà, hay các cục biến thế, cục xạc, ... dùng cho các thiết bị điện với hiệu
điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V, ...). Bài này hướng dẫn các pác tự
quấn lấy 1 cái máy biến áp phù hợp với mục đích sử dụng của mình. Khơng cần
phải đi mua cho dù nó rẻ hơn.

19


Hình 3.2. ảnh minh họa máy biến áp được quấn xong

Để quấn được máy biến áp thì chúng ta cần phải lưu ý mấy vấn đề cơ bản sau
đây :
+ Công suất biến áp
+ Điện áp đầu vào
+ Điện áp đầu ra
+ Tổn hao của máy biến áp
+ Quan trọng hơn nữa cần để ý đến vật tư quấn máy biến áp

20


Hình 3.3
3. Trình tự tính tốn máy biến áp độc lập cách ly một pha dựa vào kích
thước lõi thép (bi toỏn ngc)
Xác định tiết diện tính toán cầndùng cho lõi sắt (At
):
At 1,423.K .

S2
Bm

Trong đó:
At: là tiết diện tính toán của lõi thép [cm2]
S2: là công suất biểu kiến cung cấp tại phía
thứ cấp biến áp [ VA ]
K: là hệ số hình dáng lõi thép.
Khi lá thép dạng EI ta có K = 1 1,2
Khi lá thép dạng UIta có K = 0.75 0,85
Bm: là mật độ từ thông sử dụng trong lõi
thép. Tùy theo hàm l-ợng silic nhiều hay ít mà chọn Bm

cao hay thấp. Cũng tùy theo loại lá thép đ-ợc chế tạo
theo dạng dẫn từ có định h-ớng hoặc không định h-ớng
mà chọn Bm cao hay thấp.
Đối với lá thép dẫn từ không định h-ớng: Bm = (0,8
1,2)T
Đối với là thép có dẫn từ định h-ớng: Bm = (1,2
1,6)T.

Hỡnh 3.4 Lõi thép dạng EI

Hình 3.5 Lõi thép dạng UI 21


Chän kÝch th-íc cho lâi thÐp, khèi l-ỵng lâi thÐp:


KÝch th­íc cho lâi thÐp:
a

a

b

a

b

Gäi Ag lµ tiÕt diƯn tÝnh tõ kÝch th-íc thùc sù cđa
lâi thÐp, ta cã:
A g  a .b

Trong đó:
a: là bề rộng lá thép cm
b: là bề dày lõi thép

cm

Nh- vậy giữa Ag và At chênh lệch nhau do:
Bề dầy cách điện tráng trên lá thép (để giảm nhỏ dòng
điện Foucault chạy qua các lá thép trong lõi).
Ag

At
Kf

Độ ba vớ có trên lá thép do công nghệ dập định hình
lá thép gây nên.
Độ chênh lệch này đ-ợc xác định bằng hệ số ghép Kf, ta
có:
Trong thiết kế tính toán, tham khảo giá trị Kf theo
bảng sau:
Kf
Bề dầy lá
thép
Lá thép nhiều
Lá thép ít ba vớ
(mm)
ba vớ
22

0,35
0,5

0,92
0,95

0,8
0,85

*Chú ý:
Nếu đo đ-ợc bề dầy mỗi lá thép và biết chính xác
số lá thép ta tính đ-ợc At và có thể xem At = Ag.
Dựa vào giá trị Ag, ta chọn đ-ợc kích th-ớc a, b
của lõi thép.
Để dễ dàng trong thi công quấn dây, th-ờng giữa a
và b cã mèi quan hƯ vỊ kÝch th-íc nh- sau:
b = a ®Õn b = 1,5a
Tõ ®ã, ta cã quan hƯ sau :
Ag = a.b = a2 (khi chän a = b).
Ag = a.b = a.1,5a = 1,5a2 (khi chän b =
1,5a).
Tóm lại: Khi biết tr-ớc giá trị Ag, ta có thể xác
định dÃy giá trị a để chọn, bằng cách tÝnh sau:
a min  a  a max

víi

a min 

Ag
1,5

vµ a max

Ag

Phối hợp giá trị a có sẵn trong thực tế, chọn giá
trị a thích hợp cho lõi thép, từ đó tính lại chính
xác giá trị b. Sau khi có kích th-ớc lá thép, ta chọn
khối l-ợng lõi thép.
Trường hợp lõi thép dạng E I:

a/2
h+a

h

a/2

a

c

a/2

c

b

Hỡnh 3.6
23


Gäi c lµ bỊ réng cưa sỉ.
h lµ bỊ cao cưa sỉ.
Ta cã thĨ tÝch lâi thÐp (®· trõ ®i khoảng không
gian trống của 2 cửa sổ) là:
V 2ab (a  c  h)

C¸c kÝch th-íc a, b, c, h: đơn vị là [dm]
Tr-ờng hợp lõi thép E, I đúng
dạng tiêu chuẩn, ta có quan hệ các kích th-ớc nhsau:
c

a
3a
và h
2
2

Do đó công thức có thể viết
thứccho lá thép đúng tiêu chuẩn:

lại

thành

công

Wth 46,8a 2 b

Trường hợp kết cấu lõi thép dạng UI:

a
2a+h

a

c

a

a

b

2a+c

Hỡnh 3.7
Thể tích lõi thép đà trừ đi cửa sổ là:
V = 2ab(2a + c + h)
Suy ra khèi l-ỵng lâi thÐp:
Wth  15,6ab(2a  c  h)
24


Trong đó:
Wth: đơn vị là [kg]
Các kích th-ớc a, b, c, h: đơn vị là [dm]

4.Cỏc bi tp ng dng tính tốn máy biến áp
Bài tập: Cho 1 MBA có chiều dày xếp tôn là a =5cm; rộng b=3cm;điện áp
vào 220v; điện áp ra 12v dùng để nạp ác quy xe máy
- bước 1: tính tiết diên có ích của lõi thép=a*b=5*3=15 (cm2)
- bước 2: tính số vịng/vơn:50/15=3.3 vịng
-số vịng cuộn sơ cấp:220*3.3=726 vòng
-số vòng cuộn thứ cấp:12*3.3=40 vòng
- bước 3: tính tiết diện dây qn:
-cơng suất của máy biến áp:P=S2/1,44=225/1.44=156w
-dịng điện cuộn sơ:i1=p1/u1=156/220=0,7A
-cơng su¸t của quận thứ cấp:P2=P1*0,9=156*0,9=140w
-dịng điện thư cấp:I2=P2/U2=140/12=11,7A
- bước 4: Tính tiết diện dây quÂn:
-dây quÂn sơ:căn bậc 2 cuarI1/3,14=0,7/3,14=0,50mm2
-dây quÂn thứ cấp:căn bậc2 của 11,7/3,14=2,0mm2
a) Xác định thiết diện thực của lõi sắt (trụ) : So (cm2)
Do các lá thép hình chữ E ghép lại có lớp các điện nên do đó ta phải trừ đi cái
lớp cách điện đó do đó thì thiết diện thực của lõi sắt sẽ là :
So = k.S
với S là thiết diện của phần giữa lõi sắt (Vuông hay chữ nhật ) : S = a.b (cm2)
( Đây là thiết diện tử thơng móc vịng xun qua các bộ cuộn dây)
k= 0.9 đối với lá thép E có bề dầy là 0.35mm
k=0.93 đối với lá thép E có bề dầy là 0.5mm
k= 0.8 - 0.85 nếu lá thép bị han rỉ và lồi lõm
* Công suất của biến áp theo thiết diện thực
P = (S0/1.1)2==> So = sqrt (P) / 1.1

25