HỌC VIỆN PHÒNG KHÔNG – KHÔNG QUÂN
BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN
BÀI 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Bài 2.1: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
MỤC ĐÍCH
- Giới thiệu khái niệm, cấu tạo, nguyên lý làm việc về máy biến áp.
- Trình bày các nội dung cơ bản về máy biến áp một pha.
- Làm cơ sở phân tích nghiên cứu các loại máy biến áp khác có trong
thực tế và trong khí tài quân sự .
YÊU CẦU
- Nắm được khái niệm cơ bản về máy biến áp.
- Phân tích được nguyên lý làm việc và các phương trình quan hệ điện từ,
đặc điểm các chế độ làm việc của MBA.
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
NỘI DUNG
I. Khái niệm chung
II. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
III. Phương trình cân bằng điện và từ
IV. Phương trình quy đổi và sơ đồ thay thế
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
I. Kh¸I niÖm chung
1.Khái niệm
MBA là một thiết bị điện từ tĩnh dùng để biến đổi hệ thống
dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp
khác với tần số không đổi.
2. Công dụng
-
MBA được ứng dụng trong việc truyền tải điện năng
-

MÁY BIẾN ÁP DẦU BA PHA
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Máy biến dòng điện
Máy biến điện áp
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp hàn
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA
1. Cấu tạo
a) Lõi thép
- Dùng để dẫn từ thông chính của máy và làm khung đỡ dây
- Gồm nhiều lá thép KTĐ mỏng có chiều dày 0,35 ÷ 0,5 mm,
trên các lá thép có phủ lớp sơn cách điện 2 mặt rồi ghép lại.
- Gồm có 2 phần: Phần trụ ký hiệu chữ T và gông ký hiệu chữ
G. Trụ là phần lõi thép có dây quấn, gông là phần khép kín mạch
từ, Lõi thép MBA thường có dạng kiểu trụ và kiểu bọc.
T
G
Dây quấn
thứ cấp
Lõi thép kiểu trụ
Lõi thép kiểu bọc
Dây quấn
sơ cấp
Dây quấn sơ cấp
và thứ cấp
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
b) Dây quấn
- Có hai dây quấn:

2. Nguyên lý làm việc
- Nguyên lý làm việc của MBA: dựa trên hiện tượng cảm ứng
điện từ.
- Khi đặt vào dây quấn sơ cấp điện áp xoay chiều u
1
: u
1
→ i
1
→
Ф
chính
chạy trong lõi thép, Ф móc vòng qua đồng thời cả 2 dq.
- Khi máy không tải: Ф do dòng điện không tải sơ cấp tạo nên I
0
.
-
Khi máy mang tải: Ф do cả hai dđ ở W
1
và W
2
tạo nên.
Φ
t1
Φ
Φ
t2
W
1
W

dt
d
we
22
Φ
−=
dt
)tsin(d
we
m
11
ωΦ
−=
tcosw
m1
ωΦω−=
)90tsin(E)90tsin(we
0
m1
0
m11
−ω=−ωΦω=
m1m1
m1m1
1
fw44,4w
2
f2
2
w

m22
−ω=−ωΦω=
Nhận xét: Sức điện động ở cuộn thứ cấp cũng như sức điện động
ở cuộn sơ cấp đều biến thiên hình sin và có cùng tần số nhưng
chậm pha so với từ thông một góc 90
0
.
2
1
m2
m1
2
1
w
w
wf44,4
fw44,4
E
E
k =
Φ
Φ
==
1 1
1 1 2 2
2 2
U w
U E ;U E k
U w
≈ ≈ → = =

Kết luận
1 2
2 2 1 1
2 1
U I
U I U I k
U I
= → = =
-
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng quan hệ giữa
các đại lượng sơ và thứ cấp.
- Từ thông tản: Φ
t1
, Φ
t2
; Các từ thông này không đi qua vật liệu sắt từ
mà chỉ móc vòng qua từng cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
III. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN TRONG MBA
1. Phương trình cân bằng điện áp ở sơ cấp
Mối quan hệ giữa điện áp, sđđ, dđ và tổng trở của mạch điện
dây quấn sơ cấp
t1 1 1
E jI X= −
& &
111t11
RIEEU

=++
111t11

& & &
.
1 1 1 1
U E I Z→ = − +
& &
(1)
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
2. Phương trình cân bằng điện áp ở thứ cấp
t 2 2 2
E jI X= −
& &
222t22
RIEEU

−+=
222222
RIxIjEU

−−=
)jxR(IEU
22222
+−=

2 2 2 2
U E I Z= −
& & &
e
2
+ e
t2

Tổng trở dq thứ cấp
2 2 2
Z R jX= +
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
3. Phương trình cân bằng từ điện
- Chế độ không tải
Φ
ch
do sức từ động của dây quấn sơ cấp sinh ra F
0
= i
0
w
1

-
Chế độ có tải
-
Φ
ch
do STĐ sơ cấp F
1
= i
1
w
1
và STĐ thứ cấp F
2
= i
2

2
'
2


==→
- Sức từ động của máy biến áp lúc có tải:
F
1
+ F
2
= i
1
w
1
+ i
2
w
2
-
Từ thông chính không đổi, nếu STĐ lúc có tải bằng STĐ lúc k tải:
F
0
= F
1
+ F
2
→ i
0
w


2 2 2 2
U E I Z= −
& & &
'
1 0 2
I I ( I )= + −
& & &
1 1 1 1
U E I Z= − +
& & &
Hệ phương trình cơ bản
'
1 0 2
I I ( I ) (3)= + −
& & &
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
1. Phương trình quy đổi MBA.
Việc nghiên cứu MBA dựa vào sự tính toán phối hợp giữa mạch
điện và mạch từ, ứng với các trị số bão hoà khác nhau của lõi
thép gặp nhiều khó khăn. Thay thế các mạch điện và mạch từ
của MBA bằng một mạch điện tương đương gồm các R và X đặc
trưng cho MBA. Mạch điện vậy gọi mạch điện thay thế MBA.
Thực tế U
1
≠ U
2
để có thể nối trực tiếp W
1
và W

'
2
2 2 2
'
2
E 1
I I I
E k
= =
a. Sức điện động và điện áp thứ cấp qui đổi:
Quy đổi sức điện động E
2
về E
1

12
'
2
EEkE

==
1 1 1
1 2 2
2 2 2
E W W
E E kE
E W W
= → = =
&
& & &

2 2
Z k Z=
t
2'
t
ZkZ =
' 2
2 2
x k x=
' 2
t t
x k x=
Các phương trình quy đổi của máy biến áp
'
1 0 2
I I ( I )= + −
& &
.
1 1 1 1
U E I Z= − +
& &
' ' ' '
2 2 2 2
U E I Z= −
& & &
c. Điện trở, đện kháng, tổng trở qui đổi:
Khi quy đổi, công suất không đổi, tổn hao đồng trên dây quấn
cũng không đổi
Bài 1.2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
2. Sơ đồ thay thế MBA

1 1 1
Z R jIX= +
&
X
m
biểu thị sự hỗ cảm giữa W
1
và W
2
R
m
biểu thị tổn hao sất từ trong lõi thép