BÀI GIẢNG

Máy điện cơ sở

MỞ ĐẦU

1

GIỚI THIỆU CHUNG
Mục đích của học phần
Cung cấp kiến thức cơ bản về máy điện:
· Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện.
· Phân tích các q trình vật lý, các đặc tính tĩnh và động của máy điện ở
các chế độ làm việc khác nhau.

2


GIỚI THIỆU CHUNG
Thông tin chung về môn học
Nhiệm vụ của sinh viên:
· Dự lớp đầy đủ theo quy định.
· hoàn thành các bài tập được giao.
Đánh giá kết quả:
· Điểm quá trình: trọng số 0.30
- Bài tập làm đầy đủ
- Làm thí nghiệm đầy đủ, có báo cáo và bảo vệ
- Kiểm tra giữa kỳ
· Thi cuối kỳ (trắc nghiệm và tự luận): trọng số 0.7

3

GIỚI THIỆU CHUNG
Thông tin chung về môn học
Tài liệu tham khảo:
Sách: Máy điện I, II - Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ,
Nguyễn Văn Sáu - NXBKHKT 2003

4


MỞ ĐẦU

NỘI DUNG
0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN
0.2. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
0.3. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN

0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN

5

MỞ ĐẦU
0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN
● Định nghĩa
Máy điện là thiết bị điện từ gồm mạch từ và mạch điện liên quan với
nhau, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng để
biến đổi các dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát
điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc
dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện...
Năng lượng điện được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực vì các ưu

điểm sau:
+ dễ truyền tải
+ dễ dàng nhận được từ các nguồn năng lượng khác
+ dễ dàng phân chia

6


MỞ ĐẦU
0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN
● Phân loại
theo chức năng:
+ Máy phát điện: là máy điện biến đổi năng lượng cơ → điện
+ Động cơ điện: là máy điện biến đổi năng lượng điện → cơ
+ Máy biến áp: là thiết bị biến đổi UCA → UHA và ngược lại

7

MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật cảm ứng điện từ
+/ Trường hợp từ thơng Φ biến thiên xun qua vịng dây.
Khi từ thơng Φ xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm
ứng sức điện động e. Chiều của e xác định theo quy tắc vặn nút chai. Sđđ
cảm ứng trong vịng dây được tính theo cơng thức Mắcxoen:

e = -w

dF
dY

=dt
dt

F
e

w

8


MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật cảm ứng điện từ
+/ Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường.
Khi thanh dẫn chuyển động với vận tốc v vng góc với đường sức từ
trường, trong thanh dẫn cảm ứng sđđ có trị số là:
e = B.l.v
Trong đó:
B : cường độ từ cảm. [T]
i : dòng điện chạy trong thanh dẫn. [A]
l : chiều dài thanh dẫn. [m]
F : lực điện từ. [N]

9

MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật lực điện từ:
Thanh dẫn mang dịng điện đặt vng góc với đường sức từ trường

sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số là:
F = Bil
Trong đó:
B : cường độ từ cảm. [T]
i : dòng điện chạy trong thanh dẫn. [A]
l : chiều dài thanh dẫn. [m]
F : lực điện từ. [N]
Chiều của lực điện từ F được xác định theo qui tắc bàn tay trái

10


MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật tồn dịng điện:
Tích phân cường độ từ trường theo một đường khép kín bất kỳ quanh
một số mạch điện bằng tổng dòng điện trong w vòng dây của các mạch.

òH.dl = å i = i.w = F

l (L)

i
w

11

CHƯƠNG O: MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
● Vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn
điện thường dùng là đồng và nhơm vì chúng có điện trở suất nhỏ, giá cả
phải chăng.
Đồng có điện trở suất nhỏ ρCU < ρAl , chịu gia công cơ khí nhưng đắt
và nặng hơn nhơm.

12


MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
● Vật liệu dẫn từ
Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo mạch từ của máy điện. Có nhiều loại
vật liệu dẫn từ khác nhau: thép lá kỹ thuật điện, thép đúc, thép rèn…nhưng
chủ yếu là thép lá kỹ thuật điện dày 0,27÷0,5 mm có
+ Độ từ thẩm lớn
+ Tổn hao công suất nhỏ
pha thêm Silic (2 - 4.5%)
Để ¯ tổn hao do dịng điện xốy và từ trễ
sơn cách điện
Theo cách chế tạo thép kỹ thuật điện gồm 2 loại:
+ Cán nóng
+ Cán nguội
Thép cán nguội có độ từ thẩm cao hơn và suất tổn hao nhỏ hơn thép cán
nóng

13

MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

● Vật liệu kết cấu
Dùng để chế tạo các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu của
máy như: trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy. Người ta thường dùng gang, thép,
kim loại màu, hợp kim và các vật liệu bằng chất dẻo.

14


MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
● Vật liệu cách điện
Để cách điện giữa các phần mang điện với nhau và với các phần
không mang điện của máy. Vật liệu cách điện trong máy điện phải có
cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, độ dẫn nhiệt tốt, chống ẩm và bền
về cơ học.
+ Thể rắn: amiăng, mica, sợi thủy tinh...
+ Thể lỏng: dầu biến áp
+ Thể khí: khơng khí
Vật liệu cách điện được chia ra làm 7 cấp theo nhiệt độ cho phép của
chúng:
Cấp cách điện

Y

A

E

B


F

H

C

Nhiệt độ làm việc
cho phép oC

90

105

120

135

150

180

>180

15

MỞ ĐẦU
HỆ THỐNG ĐƠN VỊ VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG MÁY
ĐIỆN
Để thuận lợi trong q trình nghiên cứu, thiết kế, tính tốn máy điện
người ta dùng hệ đơn vị tương đối.


I* =

I
U
P
z
; U* =
; P* =
; z* =
;...
I đm
U đm
Pđm
z đm

16


MỞ ĐẦU
0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
Việc nghiên cứu máy điện gồm các bước sau:
1. Nghiên cứu các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện.
2. Lập mô hình tốn, đó là hệ phương trình tốn học mơ tả sự làm việc của
máy điện.
3. Từ mơ hình tốn thiết lập mơ hình mạch, đó là sơ đồ thay thế của máy
điện.
4. Từ mơ hình tốn và mơ hình mạch, tính tốn các đặc tính và nghiên cứu
máy điện, khai thác sử dụng theo các yêu cầu cụ thể.


17


BÀI GIẢNG

Máy điện cơ sở

1

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

NỘI DUNG
ĐỊNH NGHĨA, VAI TRỊ VÀ CƠNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP
PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP

2


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
VAI TRÒ VÀ CƠNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
● Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải
và phân phối điện năng. Để dẫn điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cần
phải có đường dây tải điện.
Hộ tiêu thụ
0,4 – 6 kV
MFĐ
3 ¸ 21 kV


MBA
tăng áp

35, 110, 220, 500
kV

MBA
hạ áp

Ta có cơng suất truyền tải trên đường dây: S = U.I
Nếu U ­ thì I ¯ ® tiết diện dây Sd ¯
® tổn thất năng lượng ∆P = I2.R ¯
® tổn thất điện áp ∆U = I.R ¯

3

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
VAI TRỊ VÀ CƠNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
● MBA sử dụng trong các thiết bị lò nung: MBA lò
- trong hàn điện: MBA hàn điện
- trong đo lường, thí nghiệm: máy biến điện áp…

ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không
thay đổi.

4



1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

MBA có 2 dây quấn gọi là MBA 2 dây quấn. Dây quấn nối với nguồn
để nhận năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp, dây quấn nối với tải để
đưa năng lượng ra gọi là dây quấn thứ cấp. Các đại lượng, thông số sơ
cấp và thứ cấp có ghi chỉ số 1 và 2 tương ứng:
- Dây quấn sơ cấp: w1, U1, I1, P1
- Dây quấn thứ cấp: w2, U2, I2, P2

5

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
Ở MBA 3 dây quấn, ngoài 2 dây quấn sơ cấp và thứ cấp cịn có dây
quấn thứ 3 với điện áp trung bình. tùy vào số pha của cuộn dây có MBA 1
pha và MBA 3 pha
MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA cơng
suất. Ngồi ra cịn có các loại MBA dùng trong các ngành chun mơn như:
MBA chun dùng cho các lị luyện kim, MBA hàn…
Trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ
nhà máy đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lý thường qua 3,4 lần tăng
và giảm điện áp. Do đó ∑CSMBA = (3¸4) ∑CSMF

6


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP
Xét 1 MBA một pha hai dây quấn CA và HA có sơ đồ nguyên lý:

Đặt điện áp ~u1 vào dây quấn sơ cấp, trong cuận dây sẽ có dịng ~ i1.
Dịng i1 sinh ra từ thơng biến thiên theo thời gian khép kín trong mạch từ.
Dưới tác dụng của dịng từ thơng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp xuất
hiện suất điện động cảm ứng e1 và e2.

7

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP
Nếu cuộn thứ cấp nối với tải → trong dây quấn thứ cấp sẽ xuất hiện
dòng điện i2. i2 sinh ra từ thơng Φ2.
→ Trong mạch từ có từ thơng tổng Φ = Φ1+ Φ2
Nếu u1 là hàm hình sin → Φ cũng sin: Φ = Φm.sinwt ; w = 2pf
Từ thơng chính khép kín trong mạch từ móc vòng với cả hai dây
quấn. Theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng trong các dây quấn là:

dF
= -w 1 .w.F m . cos w t
dt
p
p
= w 1.w.F m . sin( w t - ) = 2.E1. sin( w t - )
2
2

e1 = -w 1


p
e 2 = 2.E 2 .sin( w t - )
2
8


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP
Trong đó E1, E2 là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn 1 và 2:

E1 =

w 1.w.F m 2.p.f .w 1 .F m
=
= 4,44.f .w 1 .F m
2
2

E 2 = 4,44.f .w 2 .F m
Lấy E1 chia cho E2 ta được:

E1 w 1
=
= k : gọi là hệ số biến áp
E2 w 2

Nếu bỏ qua điện áp rơi trên các dây quấn ta có :

k=


w1 E1 U1
=
»
w 2 E2 U2

®

U1 U 2
: số vơn_vịng
=
w1 w 2

Điện áp cảm ứng trên mỗi vịng dây sơ cấp và thứ cấp bằng nhau.
9

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP
1. Dung lượng (công suất định mức): Sđm (VA hay kVA)
2. Điện áp định mức sơ cấp: U1đm = U1 (V, kV)
3. Điện áp định mức thứ cấp: U2đm = U20 (V hay kV)
4. Dòng điện định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm (A hay kA)
Đối với MBA một pha:

I1đm =

Đối với MBA ba pha:

I1đm =

Sđm

S
; I 2đm = đm
U1đm
U 2 đm

Sđm
Sđm
; I 2 đm =
3U1đm
3U 2đm

5. Tần số định mức fđm(Hz). Thường fđm = 50Hz.
Ngoài ra trên nhãn MBA còn ghi các số liệu khác như: số pha m, sơ
đồ và tổ nối dây, điện áp ngắn mạch un%...
10


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP
Theo công dụng, MBA được phân làm những loại sau:
1. MBA điện lực: để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
2. MBA chuyên dùng: sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn
...
3. MBA tự ngẫu: dùng để mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn.
4. MBA đo lường: dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các
đồng hồ đo tiêu chuẩn.
5. MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao.
MBA có rất nhiều loại song thực chất hiện tượng xảy ra trong chúng đều
giống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các phần sau ta xét MBA điện
lực hai dây quấn một pha và ba pha.


11

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
Phần chính trong MBA gồm: phần tác dụng ( lõi thép và dây quấn) và
phần kết cấu ( vỏ máy và các chi tiết khác)
● Lõi thép:
Lõi thép MBA là một mạch từ khép kín dùng để dẫn từ thông, đồng thời
là khung để quấn dây quấn. Được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt,
thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 mm, mặt ngồi các lá thép có
sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm hai phần:
phần trụ và phần gông:
- Phần trụ: là phần để đặt dây quấn
- Phần gông: là phần nối liền giữa các trụ tạo thành mạch từ khép kín

12


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Lõi thép:
Các loại kết cấu lõi thép:
- Kiểu trụ: dây quấn bao quanh trụ thép
- Kiểu bọc: lõi sắt bọc xung quanh dây quấn
- Kiểu trụ - bọc: ở các MBA hiện đại, công suất lớn, để giảm chiều cao
trụ thép, thuận tiện cho việc vận chuyển, mạch từ của MBA kiểu trụ được
phân nhánh sang hai bên nên MBA có kết cấu vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi
là MBA kiểu trụ bọc.


13

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA. Dây quấn MBA thường làm
bằng dây dẫn đồng hoặc nhơm, tiết diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi dây dẫn
có bọc cách điện. Xét MBA 2 dây quấn, mỗi pha có 2 dây quấn CA và HA. Hai
dây quấn bao giờ cũng đặt trên cùng một trụ để giảm từ thông tản.
Dây quấn MBA có hai loại chính:
1. Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm.
Cuộn HA quấn phía trong gần trụ thép
Cuộn CA quấn phía ngồi
→ giảm bớt được điều kiện cách điện của dây quấn CA: kích thước rãnh
dầu cách điện, vật liệu cách điện dây quấn CA.

14


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Dây quấn
1. Dây quấn đồng tâm:
Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
a/ Dây quấn hình trụ: dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp. Với dịng
điện nhỏ thì dùng dây trịn quấn thành nhiều lớp, với dịng điện lớn thì dùng
dây dẹt quấn thành hai lớp.
b/ Dây quấn hình xoắn: thường dùng cho dây quấn hạ áp. Gồm nhiều
dây bẹt chập lại quấn theo đường xoắn ốc.
c/ Dây quấn hình xốy ốc liên tục: chủ yếu dùng cho dây quấn CA. Dây

được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng rãnh hở.
2. Dây quấn xem kẽ: Các bánh dây CA và HA lần lượt xen kẽ nhau dọc
theo trụ thép.

15

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Phần kết cấu:
Phần kết cấu của MBA gồm vỏ máy và các chi tiết khác. Vỏ MBA gồm
hai bộ phận: thùng và nắp thùng.
1. Thùng MBA: thùng MBA làm bằng thép, có tiết diện hình ơvan. Trong
thùng MBA đặt lõi thép, dây quấn và dầu biến áp. Dầu biến áp làm nhiệm vụ
tăng cường cách điện và tản nhiệt. Lúc MBA làm việc, một phần năng lượng
tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm dây quấn, lõi thép và các bộ phận khác
nóng lên. Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệt truyền từ các bộ phận bên trong
MBA sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh.

16


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Phần kết cấu:
2. Nắp thùng MBA: Dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận
quan trọng như:
- Sứ ra của dây quấn CA và HA
- Bình dãn dầu (bình dầu phụ
- Ống bảo hiểm
- Rơle hơi dùng để bảo vệ MBA.

- Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây
quấn cao áp.

17


BI GING

Máy điện 1
EE3140

1

1.2. QUAN H IN T TRONG MY BIẾN ÁP

NỘI DUNG
• Các phương trình cơ bản của máy biến áp
• Quy đổi máy biến áp
• Sơ đồ thay thế máy biến áp và Đồ thị véctơ của
máy biến áp
• Xác định các tham số của máy biến áp bằng thí
nghiệm

2


Các phương trình cơ bản của máy biến áp (1)
F

Đặt u1 ® i1 ® i2

i1 ® stđ i1w1
i2 ® stđ i2w2

I1

I2
F s1

Zt

U1
F s2

U2

® Sinh ra từ thơng chính Φ khép mạch qua lõi
thép móc vịng với cả dây quấn sơ và thứ.
dY
dF
® e1 và e2 :
e1 = -w 1
=- 1
dt

e 2 = -w 2

dt

dY
dF

=- 2
dt
dt
3

Các phương trình cơ bản của máy biến áp (2)
Y 1, Y 2 là từ thông móc vịng với dây quấn sơ cấp và
thứ cấp ứng với từ thơng chính Φ:
Y 1 = L11.i1 + L21.i2
Y 2 = L12.i1 + L22.i2
L11, L22: điện cảm của dây quấn sơ cấp và thứ cấp bởi
từ thơng chính do dịng điện chính nó sinh ra.
L12, L21: điện cảm hỗ cảm giữa hai dây quấn sơ cấp và
thứ cấp bởi từ thơng chính do dịng điện khơng phải
chính nó sinh ra.
di1
di 2
ì
e
=
L
L
1
11
21
MBA có L12= L21 = M
ï
ï

dt

dt
® í
ïe = -L di 2 - L di1
2
22
12
ï
dt
dt
ỵ

4


Các phương trình cơ bản của máy biến áp (3)
Ngồi Φ, stđ i1w1 và i2w2 cịn sinh ra từ thơng tản F s1 và
F s2, có F s << Φ.
dF s1
dY
F s1 ® e s1 = -w 1
= - s1
dt
dt
dF s 2
dY
F s 2 ® e s 2 = -w 2
= - s2
dt
dt
Y s1 và Y s2 : từ thông tản móc vịng với dây quấn sơ cấp

và dây quấn thứ cấp.

Y s1 = L s1.i1
Y s 2 = L s 2 .i 2

di1
ì
e
=
L
s
1
s
1
ï
ï
dt
® í
ïe s 2 = -L s 2 di 2
ï
ỵ
dt

5

Các phương trình cơ bản của máy biến áp (4)
• Phương trình cân bằng điện áp:
phương trình cân bằng điện áp dây quấn sơ cấp:
u1 + e1 +es1 = i1r1 ® u1 = - e1 - es1 + i1r1
Đối với dây quấn thứ cấp:

e2 +es2 = u2 + i2r2 ® u2 = e2 + es2 – i2r2

di1
di 2
ì
u
=
L
+
M
+ i1r1
1
1
ï
ï
dt
dt
® í
ïu = -L di 2 - M di1 - i r
2
2
2 2
ï
dt
dt
ỵ
Với r1, r2 là điện trở của dây quấn sơ cấp và thứ cấp
L1 = L11 + Ls1 là điện cảm toàn phần của dq sơ cấp
L2 = L22 + Ls2 là điện cảm toàn phần của dq thứ cấp
6



Các phương trình cơ bản của máy biến áp (5)
• Phương trình cân bằng điện áp:
Nếu như điện áp, sđđ, dịng điện ~ sin ® phức hóa:
Sđđ cảm ứng bởi từ thơng chính F :
E&1 = - j.&I1.w L11 - j.&I 2 .w M
E& 2 = - j.&I 2 .w L 22 - j.&I1 .w M

Sđđ cảm ứng bởi từ thông tản F s1 và F s2:
E&s1 = - j.&I1.w L s1 = - j.&I1.x1
E& = - j.&I .w L = - j.&I .x
s2

2

s2

1

2

® Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ xác lập:

& = - E& + &I ( r + jx )
ìU
1
1
1 1
1

í&
ỵU 2 = E& 2 - &I 2 ( r2 + jx 2 )
7

Các phương trình cơ bản của máy biến áp (6)
• Phương trình cân bằng sức từ động( dòng điện):
& = - E& + &I (r + jx )
Từ phương trình cân bằng điện áp: U
1
1
1 1
1
® E1 » U1 ® F m = const
Khi khơng tải : dịng điện sơ cấp i0 ® F = i0.w1 ® F m
i ® F1 = i1 .w 1 ü
Khi có tải: 1
ý ® F = F1 + F2 = i1 .w 1 + i 2 .w 2 ® F m
i 2 ® F2 = i 2 .w 2 ỵ
F m = const đ phng trỡnh cân bằng stđ:

i 0 .w 1 = i1 .w 1 + i 2 .w 2
Khi i ~ sin: &
I 0 .w 1 = &I1 .w 1 + &I 2 .w 2

&I = &I + &I . w 2 = &I + &I . 1 = &I + &I¢
0
1
2
1
2

1
2
w1
k
8


Các phương trình cơ bản của máy biến áp (7)
• Phương trình cân bằng sức từ động( dịng điện):
Ý nghĩa :
+/ i0 là dịng từ hóa trong MBA, là dịng điện cần thiết
sinh ra công suất phản kháng để từ hóa lõi sắt MBA.
+/ Ta có i0 = const
&I = &I + &IÂ ô &I = &I + ( -&IÂ)
0
1
2
1
0
2
đ i1 gồm 2 thành phần:
- Thành phần thứ 1 sinh ra dịng từ hóa i0 để từ
hóa lõi thép MBA
- Thành phần thứ 2 sinh ra dòng bù lại sự thay đổi
của dòng điện tải ( tỉ lệ với tải) để i0 = const

9

1.2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY BIẾN ÁP


NỘI DUNG
• Các phương trình cơ bản của máy biến áp
• Quy đổi máy biến áp
• Sơ đồ thay thế máy biến áp và Đồ thị véctơ của
máy biến áp
• Xác định các tham số của máy biến áp bằng thí
nghiệm

10


Quy đổi máy biến áp (1)
Quy đổi một trong hai dây quấn về dây quấn kia ® ta có
hai kiểu quy đổi:
Quy đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp
Quy đổi dây quấn sơ cấp về dây quấn thứ cấp
Thường quy đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp
vì điện áp sơ cấp khơng đổi. Quy i w2 đ w2 = w1
ã Sc in ng v điện áp thứ cấp quy đổi E’2 và U’2 :
E¢
w1
2 = 4, 44.f .w ¢
2 .F m = 4, 44.f .w 1 .F m ü
E 2 = k.E 2
ý ® EÂ
2 =
E 2 = 4, 44.f .w 2 .F m
w
ỵ
2


ã Dòng điện thứ cấp quy đổi I’2:
I2
E 2 .I 2 = E Â
2 .IÂ
2 đ IÂ
2 =
k
11

Quy i mỏy bin áp (2)
• Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cp quy i:
2
Â
 2
I 22 .r2 = IÂ
2 .r2 đ r2 = k .r2
2
¢ 2
Tương tự: x ¢
2 = k .x 2 đ Z 2 = k .Z 2
2
ZÂ
t = k .Z t

• Hệ phương trình cân bằng sđđ và dòng điện sau khi quy đổi:

& = - E& + &I Z
ìU
1

1
1 1
ï '
& 2 = E&¢
&2 Z¢
íU
2 - I¢
2
ï&I = &I + (-&IÂ)
0
2
ợ1
12


1.2. QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY BIẾN ÁP

NỘI DUNG
• Các phương trình cơ bản của máy biến áp
• Quy đổi máy biến áp
• Sơ đồ thay thế máy biến áp và Đồ thị véctơ của
máy biến áp
• Xác định các tham số của máy biến áp bằng thí
nghiệm

13

Sơ đồ thay thế máy biến áp (1)
Mỗi dây quấn của mba được biểu diễn làm 2 phần:
Phần không nằm trên lõi sắt: có điện trở r1 ( r’2) và

điện kháng x1 ( x’2)
Phần nằm trên lõi sắt: có số vịng w1 và sđđ E1
Từ đó ta có thể vẽ sơ đồ như sau:

I1
U1

x

1

r

w

r' x'

I'2

1

1

E1 E'2

2

w' = w
2


2

Z't

1

U'2

14