CHƯƠNG 3: CÁC QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY
 3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
 3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP
 3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP
Next
Phần II
Back
 3.4: XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP
 3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH
NGOÀI CỦA MÁY BIẾN ÁP
 3.6: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TRONG
MÁY BIẾN ÁP
 3.7: GHÉP MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG
MÁY BIẾN ÁP
 3.1: CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
1. Phương trình cân bằng sức điện động:
u
2
W
1
W
2
u
1
i
1
i
2

e
1




(3.2)
Trong đó: 
1
= W
1
.

2
= W
2
.
- Một phần từ thông không khép kín qua mạch từ mà khép mạch
qua không khí hoặc dầu máy biến áp là từ thông tản 
1
và 
2
dt
d
.W
dt
d
e
1
1
1
1


222
.W




Next
Chương 3
Back
MÁY BIẾN ÁP
Do các từ trường tản chỉ khép kín qua môi trường phi từ tính
có độ từ thẩm  = const. Khi đó có thể xem như từ thông tản tỷ lệ
với dòng điện sinh ra nó thông qua hệ số điện cảm tản L
1
và L
2
.
Vì vậy ta có = L
1
.i
1
và = L
2
.i
2
 e
1
= - L
1
. (3.5) và e

1
+ i
1
.r
1
Phía thứ cấp: e
2
+ e
2
= u
2
+ i
2
.r
2
 u
2
= e
2
+ e
2
– i
2
.r
2
Biểu diễn dưới dạng phức: (3.7)
11111
rIEEU



dt
)tsinI(d
m1

2

2

2
.I.L
E
m11
1




2
(3.9) Với
Next
Chương 3
Back
MÁY BIẾN ÁP
Tương tự: e
2
= .E
2
. sin(t - ) (3.10)
2
2



(3.13)
2222
2222222222
ZIEU
)rjx(IErIxIjEU




(3.14)
Next
Chương 3
Back
2
.I.L
m22


Với E
2
=
MÁY BIẾN ÁP
2.Phương trình cân bằng sức từ động:
Nếu bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp thì ta có:
U
1
= E
1

2
= i
0
W
1

102211
WIWIWI


Next
Chương 3
Back
Khi MBA có tải dòng I
1
gồm 2 thành phần: Thành phần I
0
dùng để
sinh ra từ thông trong máy biến áp còn thành phần (- I’
2
) làm nhiệm
vụ bù lại tác dụng của tải trong mạch thứ cấp.
0
1
2
21
I
W
W
II

1
W
2
u
1
i
1
i
2

e
1
e
2
 3.2: MẠCH ĐIỆN THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP
1. Quy đổi máy biến áp:
a) Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổi , :
'
2
E
'
2
U
Ta có: = W
1
và E
1
= Mặt khác:
 = k.E
2

2
E
'
2
U
b) Dòng điện thứ cấp quy đổi :
'
2
I
E
2
.I
2
= 
'
2
E
'
2
I
22
'
2
2
'
2
I
k
1
I







2
2'
2
xkx 
2
2'
2
ZkZ 
t
2'
t
ZkZ 
d) Hệ phương trình cơ bản sau quy đổi:
1111
ZIEU


''''
ZIEU
2222


)I(II
'

0
I

'
21
EE


1
U

1
I

'
2
I


3. Mạch điện thay thế đơn giản của máy biến áp:
Thực tế thường Z
m
>> Z
1
và nên ta coi Z
m
=    0  =
'
2
Z

2
I


=
'
21n
rrr 
'
21n
xxx 
nnn
jxrZ


Z
n
là tổng trở ngắn mạch của máy biến áp

'
2
I


0
I

1
I


'
21
EE


'
2
'
2
rI


Khi phụ tải đối xứng điện áp đặt vào dây
quấn sơ cấp U
1
= const và f = const. Dựa
vào hệ phương trình của máy biến áp khi có
tải:
 3.3: ĐỒ THỊ VÉC TƠ CỦA MÁY BIẾN ÁP
1111
ZIEU


'
2
'
2
'
2
'

2
'
t
2
rr
xx
artg



Từ đồ thị véc tơ  <
và 
1
= ( , )> 
2
= ( , )
'
2
U

'
2
E

1
U

1
I




11
rI

11
xIj

1
U

'
2
U

2

'
2
I

'
2
'
2
xIj


'
21

'
t
'
2
'
t
2
rr
xx
artg



Từ đồ thị véc tơ  >
và 
1
< 
2
'
2
E

'
2
U

MÁY BIẾN ÁP
* Tương ứng với mạch điện thay thế đơn giản ( = 0) ta có
đồ thị véc tơ đơn giản. Khi đó:
)jxr(IUZIUU

xIj

n1
rI

'
2
U


'
2
U


1
U

n1
rI

'
21
II


RC: 
1
< 
2

2
1
U
U
W
W
K 
0
1
0
I
U
Z 
2
0
0
0
I
P
r 
2
0
2
00
rZx 
01
0
0
IU
P

Z 
2
d0
0
0
I.3
P
r 
2
0
2
00
rZx 
Với máy biến áp 3 pha đấu /Y:
d0
d0
f0
f0
0
I
U.3
I
U
Z 
2
d0
0
2
f0
0

x
1
x
m
r
m
0
I

1
U

1
E


Khi máy biến áp không tải thì = 0 do đó các
tham số không tải: Z
0
= Z
1
+ Z
m
r
0
= r
1
+ r
m
x

m
.
- Khi không tải ta có hệ phương trình:
1011
ZIEU


1
'
2
'
20
EEU 

01
II




0
I

1
U

1
E



n
I
U
Z 
2
n
2
nn
rZx 
2
n
n
n
I
P
r 
Với máy biến áp 3 pha nối Y/Y:
nd
nd
n
I.3
U
Z 
2
nd
n
n
I.3
P
r 

n


'''
n
'
n
ZIEU
2222
0


Giản đồ thay thế của máy biến áp khi ngắn mạch:
r
n
x
n
n
I

1
U

; ; là tổng trở,
điện trở, điện kháng ngắn mạch của máy biến áp.
nnn
jxrZ


'

thông chính 
m
rất bé, nghĩa là dòng từ hoá bé  có thể bỏ qua
thành phần từ hoá 
'
21
II








n
''
ZIxxjrrI
121211


''
n
'
n
ZIEE
2212


)ZZ(IZIZIU

r
n
ndm
xI
1dm
rI

'
2dm
xIj

1dm
xIj

'
2dm
rI

dm
I

Điện áp ngắn mạch có thể xem như 1 đại lượng đặc trưng cho
điện trở và điện kháng tản của máy biến áp: U
nr
= I
1
.r
n
và U
nx

nr

100.
U
xI
100.
U
U
%u
dm
ndm
dm
nx
nx

Next
Chương 3
Back
MÁY BIẾN ÁP
1. Độ thay đổi điện áp:
3.5: ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP - ĐẶC TÍNH NGOÀI
CỦA MÁY BIẾN ÁP
Hiệu số số học giữa các trị số của điện áp thứ cấp lúc không tải U
20
và lúc có tải U
2
trong điều kiện U
1đm
không đổi gọi là độ thay đổi
điện áp U của máy biến áp.

Trong đó:
dm1
'
2
'
2
U
U
U 

Độ thay đổi điện áp U có thể được xác định dựa vào biểu đồ
véc tơ đơn giản vẽ trong hệ đơn vị tương đối.
Giả sử MBA làm việc ở 1 tải nào đó có hệ số tải và
hệ số cos
2
dm2
2
I
I

Next
Chương 3
Back
MÁY BIẾN ÁP
0
I
‘
2*
U
‘

*nx
'
H2
'
2
H1
n
'
H2
H1
n
'
2
*nr
'
H2
'
2
H1
n
'
H2
dm1
n
'
2
A
Next
Chương 3
Back

2
+ U
nx*
..sin
2
n = Ab – bP = U
nx*
..cos
2
- U
nr*
..sin
2
Thay vào (3.25) :
   
2*nx2*nr
2
2*nr2*nx
2
*
sin.Ucos.U.sin.Ucos.U
2
U 


m
MÁY BIẾN ÁP
Thông thường số hạng thứ nhất của biêủ thức rất nhỏ có thể bỏ
qua và ta có: (3.26)


2
=0,7
1

-2
0
2
4

2
<0

2
>0
U%

2
>0
U%
2
4
0 0
Cos 
2
-4
1
0,4 0,8

2
<0

3. Điều chỉnh điện áp của máy biến áp:
Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp:
A A
X
3
X
2
X
1
X
3
X
2
X
1
A
X
A
2
A
4
A
6
A
3
A
5
A
7
A

Z
3
MÁY BIẾN ÁP
U
n
% = (5,5 15)% tuỳ theo điện áp:
Giá trị nhỏ ở máy biến áp có U
đm
≤ 3,5 KV
Giá trị lớn ở máy biến áp có U
đm
> 500 KV
Thường I
2
= I
2đm
, cos
2
= 0,8, U
n
% = (5,5 15)%
Thì U
đm
% = (5, 8)%U
đm
1. Các loại tổn hao và giản đồ năng lượng:
 3.6: GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG TRONG MÁY BIẾN ÁP
Công suất tác dụng:
P
2

cos
1
.
P
2
= P
đt
- p
cu2
= U
2
I
2
cos
2
.
p
cu1
= r
1
. ;p
Fe1
= r
m
.
2
1
I
2
0

1
sin
1
.
Q
đt
= Q
1
- q
1
- q
Fe
= sin
2
'
2
'
2
IE
q
Fe
= x
m
. ; q
1
= x
1
.
2
0

1
P
đt
± jQ
đt
P
2
± jQ
2
p
cu1
±jq
cu1
p
Fe
±jq
Fe1
p
cu2
±jq
cu2
Next
Chương 3
Back
2. Hiệu suất máy biến áp:
%100
P
P
%
1













0


max
n
0
P
P
Lúc vận hành máy biến áp hiệu suất có
thể tính gián tiếp bằng cách xác định các
tổn hao ứng với tải đó căn cứ theo tổn hao
không tải P
0
và tổn hao ngắn mạch P
n
ghi
trong thuyết minh máy.
%100

2ncu
p.
I
I
.I.rI.rp 









Khi máy biến áp làm việc ở tải với I
2
và cos
2
ta có
công suất đầu ra: P
2
= U
2
I
2
cos
2
.
đặt I
2

2. Sơ đồ ghép:
U
1
U
2
a x
A X
3. Điều kiện để vận hành song song máy biến áp:
Các máy biến áp có cùng tổ nối dây.
Có cùng tỷ số biến đổi K.
Có điện áp ngắn mạch như nhau.
a) Điều kiện cùng tổ nối dây:
cbII
I

II2
E

E


I2
E

cbI
I

E



I

cbII
I

cbI
I

'
I2
I

tIItI
II


Hình b
2
U

nIcbI
ZI

I2
E

nIIcbII
ZI

II2


là dòng tổng của các MBA
'
21
III


Next
Back
(3.28)
Dòng điện tải của mỗi máy biến áp:




ni
nI
nInI
'
I
Z
.Z
I
Z
I.Z
Z
U
I
1
2

nI
Z
nII
'
I
I
2


'
II
I
2


U


1
U

'
2
U


1
I

'

 
nII
nên khi tính toán có thể thay
thế các số phức bằng mô đun của chúng.