Page 1
1
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
2
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Giới thiệu chung về máy biến áp
Máy biến áp là thiết bò điện từ tónh làm việc theo nguyên lý ____
__________________, 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.
Ỉ Máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối
năng lượng chứ không biến đổi năng lượng.
Máy biến áp gồm hai hay nhiều cuộn dây
liên hệ với nhau bởi từ thông móc vòng:
- Cuộn dây nối vào nguồn điện gọi là _________________
- Cuộn dây cảm ứng từ thông móc vòng của dây quấn sơ cấp
gọi là _______________________
Page 2
3
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Giới thiệu chung về máy biến áp
Các đại lượng và thông số liên quan đến phía sơ cấp hay dây quấn sơ cấp
ghi chỉ số 1 : số vòng dây sơ cấp w
1
, điện áp sơ cấp U
1
, dòng điện sơ cấp I
1
,
công suất sơ cấp P
1

khi máy biến áp ___________ và điện áp đặt vào sơ cấp là đònh mức
Đối với máy biến áp ba pha, điện áp đònh mức là ____________
Dòng điện sơ cấp đònh mức I
1đm
[A] và dòng điện thứ cấp đònh mức
I
2đm
[A] là dòng điện trong các dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy
biến áp ứng với _________________________ và __________________
______________
Đối với máy biến ba pha, dòng điện đònh mức là _____________
Page 3
5
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Các đại lượng đònh mức
Công suất dònh mức của máy biến áp S
đm
[VA] là công suất toàn
phần (biểu kiến) đưa ra ở dây quấn __________ máy biến áp
Máy biến áp một pha:
22
__
dm dm dm
SUI
=

22dm dm dm
SUI
=


BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Nguyên lý hoạt động của máy biến áp
φ
i
1
u
1
w
1
w
2
i
2
u
2
Z
t
Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp
w
1
và w
2
: số vòng dây của dây quấn
sơ cấp và thứ cấp
Z
t
: tổng trở tải
u
1
đặt vào dây quấn sơ cấp Ỉ dòng điện sơ cấp i

u
1
w
1
w
2
i
2
u
2
Z
t
φ Ỉ sức điện động cảm ứng
d
t
d
we
11
φ
−=
dt
d
we
22
φ
−=
2
wj
E
1

112 2
EUEU
φ
i
1
u
1
w
1
w
2
i
2
u
2
Z
t
tỷ số biến áp
11
22
Ew
k
Ew
==
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản
ra ngoài không khí:
11
22
wE
k

U
1
= -E
1
Phương trình điện áp
Nếu bỏ qua điện trở và từ thông tản dây quấn sơ cấp,
phương trình cân bằng điện áp dây quấn sơ cấp và thứ cấp:
1
11
2
w
UEj
ω
φ
=− =

2
22
2
w
UE j
ω
φ
==−

(chọn chiều điện áp và điện động
và dòng điện như trên sơ đồ)
12
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Chế độ không tải của máy biến áp

nên ta có thể xem I
ox
≅I
o
01
(0.5% 10% )
dm
I
I=÷
Page 7
13
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Chế độ không tải của máy biến áp
2
1oFe o
PP rI=+ 
Công suất tổn hao không tải
Công suất tổn hao không tải P
o
của MBA là công suất nguồn điện
cung cấp cho MBA hoạt động ở chế độ _______________
:suất tổn hao trong thép ở tần số 50Hz và từ cảm 1T [w/kg]
B: từ cảm trong lõi thép [T]
m
Fe
: khối lượng thép [kg]
1,3
2
1,0
50

φ
σ2
Sức từ động _________________ Ỉ
từ thông trong lõi thép
- Một phần lớn từ thông khép kín trong lõi
thép móc vòng qua cả hai dây quấn sơ cấp
và thứ cấp, gọi là ___________________
từ thông chính φ Ỉ sức điện động cảm ứng _______ trong dây
quấn sơ cấp và thứ cấp
1
11
dd
ew
dt dt
ψ
φ
=− =−
2
22
dd
ew
dt dt
ψ
φ
=− =−
Page 8
15
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Chế độ tải của máy biến áp
111

Từ thông tải φ
σ1
vàø φ
σ2
chỉ móc vòng riêng lẻ qua dây quấn sơ cấp
và thứ cấp nên có từ thông tản móc vòng sơ cấp và thứ cấp tương ứng
như sau:
222
w
σ
σ
ψ
φ
=
⋅
16
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Chế độ tải của máy biến áp
2
2
2
L
i
σ
σ
ψ
=
φ
I
1

σ
σ
ψ
=
Vì từ thông tản khép mạch qua các vật liệu phi từ tính có độ dẫn từ kém
Ỉ từ thông tản rất nhỏ so với từ thông chính
Ỉø điện cảm tản L
σ1
và L
σ2
_________________ vào dòng điện sơ cấp i
1
và i
2
1
1
11
d
di
eL
dt dt
σ
σσ
ψ
=− =−
2
2
22
d
di

⎩
φ
i
1
u
1
e
σ2
i
2
u
2
Z
t
e
2
e
1
e
σ1
phương trình cân bằng điện áp trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp
11111
22 222
ueeri
uee ri
σ
σ
=− − +
⎧
⎨

1
= r
1
+ jx
1
: tổng trở dây quấn sơ cấp.
Z
2
= r
2
+ jx
2
: tổng trở dây quấn thứ cấp.
18
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Chế độ tải của máy biến áp
11111
_
___()
_
UErjxI=− + + 
 
_
_________________→
φ
i
1
u
1
e

()
'
2
10 20 2
1
w
I
IIII
w
⎛⎞
−
=+ =+−
⎜⎟
⎝⎠
  
'
2
222
1
1
w
I
II
wk
==

Khi MBA có tải thì dòng điện i
1
gồm 2 thành phần:
_____ Ỉ từ thông trong mạch từ

Giản đồ vectơ
của máy biến áp
θ
2
α : góc tổn hao từ trễ
θ
2
: góc giữa I
2
và E
2
Page 11
21
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Sơ đồ thay thế của máy biến áp
Ỉ Sơ đồ thay thế của MBA gồm các _____________________ đặc trưng
cho mạch điện và mạch từ của MBA
()
()
()
11111
222 22
'
10 2
UErjxI
UErjxI
II I
⎧
=− + +
⎪

E ==
Ỉ E’
2
= kE
2
Tương tự: U’
2
= __U
2
k là tỷ số máy biến áp đồng thời cũng là hệ số quy đổi các đại lượng máy biến áp
từ thứ cấp về sơ cấp
Page 12
23
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Sơ đồ thay thế của máy biến áp
___________________
'
2
_
_________ ______x→=
'
2
_
____Z =
Dòng điện thứ cấp quy đổi?
Điều kiện quy đổi: ________________ máy biến áp không thay đổi khi quy đổi
_
____________________
Điện trở và điện kháng thứ cấp quy đổi?
Điều kiện quy đổi : Công suất _______________ dây quấn thứ cấp và ____

⎨
⎪
=+−
⎪
⎩
 
 
 
()
()
()
11111
''' ''
22 2 22
'
10 2
UErjxI
UErjxI
II I
⎧
=− + +
⎪
⎪
=− +
⎨
⎪
=+−
⎪
⎩
 

0
-E
1
-E
’
2
Z
’
t
U
1
U
’
2
sơ đồ thay thế của
máy biến áp
Page 13
25
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Sơ đồ thay thế của máy biến áp
1
()
mo m m o
EZI r jxI−= = +
 
r
1
r
’
2

(-E
1
) là điện áp rơi trên nhánh từ hóa có tổng
trở Z
m
đặc trưng cho từ thông chính và tổn
hao sắt từ
mm m
Z
rjx=+
2
0
Fe
m
I
p
r =
tổng trở từ hóa đặc trưng cho mạch từ
điện trở từ hóa đặc trưng cho tổn hao sắt từ
x
m
:là điện kháng từ hóa đặc trưng cho từ thông chính φ
26
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Sơ đồ thay thế của máy biến áp
r
1
r
’
2

Xm
r
1
r
’
2
x
’
2
-İ
’
2
İ
’
1
x
1
I
0
-Ė
1
Z
’
t
U
1
U
’
2
I

+ r’
2
là điện trở ngắn mạch của máy biến áp
x
n
= x
1
+ x’
2
là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp
Nhánh từ hóa gồm 2 phần tử nối tiếp r
m
vàø x
m
có thể biến đổi tương đương
thành nhánh từ hóa gồm 2 phần tử song song R
m
và X
m
Page 14
27
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Xác đònh các thông số của máy biến áp
Các điện trở và điện kháng trong sơ đồ thay thế của máy biến áp
có thể được xác đònh bằng thí nghiệm hoặc tính toán từ các thông
số hình học và các đặc trưng của mạch từ, dây quấn máy biến áp
Thí nghiệm không tải
Sơ đồ thí nghiệm không tải
A
W

E
E
w
w
k ≈==
28
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Xác đònh các thông số của máy biến áp
Sơ đồ thay thế MBA ở chế độ không tải ?
Điện trở không tải:
01m
rrr
=
+=
thường r
0
>> r
1
nên : r
m
≈ r
0
Tổng trở không tải
0
Z
=
m
ZZ >>
0
0

Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch
Dùng bộ điều chỉnh điện áp tăng dần điện áp đặt vào dây quấn sơ
cấp tới giá trò U
n
sao cho dòng điện trong các dây quấn _________
___________________
U
n
: được gọi là điện áp ___________
U
n
= ( 3% + 10% )U
1đm
A
W
V
A
U
1
=U
n
I
n
P
n
=I
1đm
I
2đm
30

Xác đònh các thông số của máy biến áp
Thí nghiệm ngắn mạch
Tổng trở ngắn mạch
11
nn
n
dm dm
UU
Z
I
I
==
Điện trở ngắn mạch
dm1
2
n
n
I
P
r =
Điện kháng ngắn mạch
2
n
2
nn
rZx −=
Để tính các điện trở và điện kháng trong sơ đồ thay thế máy biến
áp người ta thường sử dụng thêm quan hệ gần đúng trong thực tế
như sau :
2

Thí nghiệm ngắn mạch
Tam giác điện áp ngắn mạch
U
n
U
nx
ϕ
n
U
nr
U
nr
= r
n
I
1đm
: là thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch
U
nx
= x
n
I
1đm
: là thành phần phản kháng của điện áp
Điện áp ngắn mạch thường được tính bằng phần trăm so với điện áp đònh mức
1
11
1
11
1

1
=-İ
’
2
U
1
U
’
2
Page 17
33
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Xác đònh các thông số của máy biến áp
1
11
% 100 100
%
nr n dm
nr
dm dm
nx
UrI
U
UU
U
=
==
=
r
n

+ jq
1
Công suất máy biến áp nhận được từ nguồn điện
P
1
= U
1
I
1
cosϕ
1
công suất tác dụng
Q
1
= U
1
I
1
sinϕ
1
công suất phản kháng
phía sơ cấp, một phần công suất tác dụng và phản kháng
bò tiêu hao hoặc được sử dụng trên dây quấn sơ cấp
p
cu1
=______ : CS tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp
q
1
= ______ : CS phản kháng tạo từ trường tản dây quấn sơ cấp
p

= _____ : công suất tổn hao trong lõi thép
q
m
= _____ : công suất phản kháng tạo từ trường chính trong lõi thép
36
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Các đặc điểm vận hành của máy biến áp
11 222
_
_____sin
_
_
dt Cu m
QQq qEI
θ
=− −= 
Giản đồ năng lượng của máy biến áp khi vận hành ở chế độ tải
S
1
= P
1
+ jQ
1
S
đt
= P
đt
+ jQ
đt
p

2
I
’
2
I
’
1
x
1
r
m
x
m
I
0
-E
1
-E
’
2
Z
’
t
U
1
U
’
2
Page 19
37

m
x
m
I
0
-E
1
-E
’
2
Z
’
t
U
1
U
’
2
''
222 22
(, )(, )
I
EIE
θ
=−=−
 
11 222222
sin sin
dt Cu m
QQq qEI EI

2
p
Cu 1
+ jq
1
p
Fe
+ jq
1
p
Cu2
+ jq
2
Ở phía thứ cấp, một phần công suất
điện từ bò tiêu hao trên dây quấn thứ cấp
p
cu2
= r
2
I
2
2
: CS tổn hao trên điện trở dây quấn thứ cấp
q
2
= x
2
I
2
2

+ jq
1
p
Fe
+ jq
1
S
2
= P
2
+ jQ
2
Công suất tác dụng và phản kháng ở đầu ra máy biến áp
P
2
= P
dt
–p
cu2
= _________
Q
2
= Q
dt
–q
2
= __________
công suất tác dụng cung cấp cho tải
công suất phản kháng cung cấp cho tải
40

1
2
=η
hoặc
Tính hiệu suất của máy biến áp họat động ở hệ số tải
β và hệ số
công suất tải cosϕ
2
CuFe2
2
1
2
PPP
P
P
P
++
==η
2
222 222 222 2
2
___c
_
____os cos c
_
os
_
dm dm dm
dm
I

2
2
2
cos
cos
dm
dm o n
S
SPP
βϕ
η=
βϕ++β
Nếu cos ϕ
2
=const thì hiệu suất sẽ cực đại khi:
0
η
β
∂
=
∂
2
no
PP
β
=
Ỉ
Ỉ
Hiệu suất máy biến áp
Page 22

2dm 2
2
2dm
UU
U100
U
Độ biến thiên điện áp thứ cấp ΔU
2
:
44
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Các đặc điểm vận hành của máy biến áp
'
cos( ) cos cos sin sin−=ϕ−ϕ=ϕϕ+ϕϕ
1dm 2 n 2 n1 n 2 n1 n 2
U U AC AB Z I Z I
Sự thay đổi điện áp của máy biến áp
U
1đm
= OB ≈ OC
Ỉ
'
%
−−−
Δ= = =
2dm 2 2dm 2 1dm 2
2
2dm 2dm 1dm
U U kU kU U U
U 100 100 100

1dm
Page 23
45
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Các đặc điểm vận hành của máy biến áp
'
(cos sin)−β ϕ+ ϕ
1dm 2 nr 2 nx 2
UUU U
cosϕ= =β =β
n1 n n1 n1dm nr
ZI rI rI U
sinϕ = =β =β
n1 n n1 n1dm nx
ZI xI xI U
Sự thay đổi điện áp của máy biến áp
'
cos cos sin sin−ϕϕ+ϕϕ
1dm 2 n1 n 2 n1 n 2
UUZI ZI
(cos sin)
%
βϕ+ϕ
Δ 
nr 2 nx 2
2
1dm
UU
U100
U

1
r
n
I
1
U
1dm
46
BMTBD-KTĐ1-nxcuong-V1-5-05
Các đặc điểm vận hành của máy biến áp
Sự thay đổi điện áp của máy biến áp
0
A
C
B
ϕ
2
ϕ
n
Z
n
I
1
x
n
I
1
-U
’
2

sin
ϕ
2
<0: khi dòng điện ___________________
Ỉ
ΔU
2
% phụ thuộc vào hệ số tải và tính chất của tải
Đặc tính ngoài của máy biến áp
U
2
U
20
R
L
C
β