CHƯƠNG 17:
MÁY ĐIỆN DÙNG PHỤ TRỢ
17.1. BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ ĐỘ DỊCH PHA.
Bộ điều chỉnh cảm ứng là máy điện dị bộ làm việc với rôto hãm để điều
chỉnh điện áp lưới. Sơ đồ bộ điều chỉnh 3 pha biểu diễn ở hình 17.1a.
Cuộn sơ cấp là rôto, có thể quay được bằng tay quay, còn cuộn thứ cấp
là stato. Nguyên lý hoạt động như sau: Dòng điện 3 pha đưa vào rôto sẽ tạo ra
một từ trường quay với tốc độ n
1
=
1
60
1
f
theo một hướng nhất định, ví dụ hướng
dây rôto vuông góc với trục cuộn dây stato (hình 17.1b), từ trường quay rôto cắt
đồng thời cuộn stato và rôto làm cảm ứng sđđ E
1
và E
2
. Vì 3 cuộn dây cùng nằm
trong một tình trạng nên ta chỉ cần nghiên cứu 1 cuộn. Ở điều kiện này sđđ E
2
trùng pha với U
1
, vì vậy điện áp U
2
trên các trụ đấu dây dẫn tới lưới điện là tổng
số học của U
1
và E

.
Rôto có thể nhận được một góc bất kỳ, lúc đó sđđ U
2
là tổng hình học của U
1
và
E
2
.
α
cos2
21
2
1
2
22
EUUEU
=+=
(17.2)
Nếu máy điện có rôto dây quấn như hình 17.2 thì ta có bộ điều chỉnh
2
Rô to
stato
U
1
U
2
Tải
I
2

A
1
pha. Khi quay rôto ta điều chỉnh được góc pha sđđ của rôto và như vậy nhóm
nối các cuộn dây cũng thay đổi. Bộ điều chỉnh pha dùng chủ yếu trong thí
nghiệm.
17.2. BIẾN ÁP QUAY
Trên tàu thuỷ biến áp quay được dùng khá rộng rãi trong các hệ thống tự
động. Căn cứ mối liên hệ giữa điện áp vào và ra ta có 3 loại biến áp sau đây:
Biến áp tuyến tính, biến áp sin và biến áp sin - cos.
17.2.1. Biến áp quay tuyến tính
Biến áp gồm hai phần: Stato (tĩnh) và rôto (quay). Ở lõi thép stato (hình
17.3) đặt hai cuộn dây 1 và 3 vuông góc với nhau, còn ở rô to đặt cuộn dây 2.
Cuộn 1 là cuộn kích từ (sơ cấp) được cấp một điện áp biến đổi U tạo
dòng điện và sinh ra một từ thông biến đổi. Từ thông biến đổi cắt cuộn thứ cấp 2
3
U
1
U
1
Hình 17.2 Bô dịch pha
Hình 17.3 Biến áp quay a)Tuyến tính, b)Biến áp quay hàm sin, c)Biến áp quay cô-sin
c)
U∼
3
1
2
a)
Z
tải
E

cosα E
2m
sinα
φ’
q
φ
q
φ
kt
làm xuất hiện sđđ tỷ lệ với hàm sin của góc quay α. Nếu cuộn 2 hở mạch
(Z
tải
=∞) thì giá trị sđđ E
2
=K
1
sinα, trong đó K
1
- hệ số biến áp cuộn 1 và 2).
Nếu bây giờ ta tải mạch gồm cuộn 2 và 3 bằng một tổng trở Z
tải
thì sẽ có
dòng điện chạy qua cuộn 3 tạo ra ở cuộn 3 một từ thông phụ, từ thông phụ sẽ
cảm ứng trong cuộn 2 một sđđ phụ E
2
” có chiều ngược với sđđ E
2
, vậy sđđ tổng
hợp của cuộn 2 sẽ bằng:
E

E
2
=K
1
Usinα- K
2
E
2
cosα (17.5)
Vậy:
α
α
cos1
sin
2
1
2
K
K
UE
+
=
(17.6)
Nếu góc quay rôto nằm trong phạm vi ± 60
0
và hệ số biến áp K = 0,5 thì
ta có:
αα
α
α

2
=KUyαx.
17.2.2. Biến áp quay hàm sin (hình.17.3b):
Stato đặt cuộn 1, rôto đặt cuộn 2. Cuộn 1 được cấp điện áp xoay chiều.
Khi quay rôto sđđ cảm ứng trong cuộn 2 sẽ phụ thuộc vào góc quay α theo hàm
sin.
E
2
=E
2msin
α=KUsinα (17.8)
Trong đó: E
2m
=KU – giá trị cực đại sđđ cuộn rôto, (đạt được khi α=90
0
),
K- hệ số truyền áp.
17.2.3. Biến áp quay sin – cosin (hình.17.3c):
Biến áp quay sin – cosin: ở rôto có hai cuộn dây cùng số vòng nhưng
vuông góc với nhau. Nếu các cuộn dây này không tải thì ở cuộn 2 sẽ cảm ứng
sđđ tỷ lệ với sin của góc quay rôto α, còn cuộn 2’ sẽ tỷ lệ với cosin của góc này.
(E’
2
E
2mcos
α), vì vậy cuộn 2 gọi là cuộn sin, cuộn 2” là cuộn cosin.
Ta có: E
2
= KUsinα; E
2

ở bất kỳ góc α
nào cũng khử sự thay đổi dòng cuộn 1. Trong khi đó φ
q
không làm tăng dòng ở
stato, mà nó cảm ứng trong cuộn rôto một sđđ tự cảm E
q
= φ
q
cosα = φcosα
2
.
Chính sđđ này làm biến dạng mối quan hệ sin của điện áp ra với góc α. Để khử
ảnh hưởng của φ
q
người ta đặt ở stato 1 cuộn phụ vuông góc với cuộn sơ cấp (ví
dụ cuộn 3 như hình 17.3a), cuộn này phải được nối kín mạch qua điện trở có giá
trị bằng điện trở trong của nguồn cung cấp cho biến áp. Cuộn này khử được φ
q
và khi tải điện áp ra vẫn là hàm sin của góc α. Biến áp loại này được gọi là biến
áp có cuộn sơ cấp đối xứng. Nếu biến áp sin - cosin có hai cuộn rôto như nhau
và tải bằng 2 điện trở giống nhau thì thành phần φ
q
và φ
q’
sẽ ngược nhau,
chúng triệt tiêu nhau. Ta gọi là biến áp có cuộn thứ cấp đối xứng.
17.3. SEN - SIN
Hệ thống Sen - sin được dùng để chuyển giá trị góc đi xa. Hệ thống gồm
bộ phát và bộ thu. Bộ phát và thu là hai máy điện cảm ứng có cấu tạo giống hệt
nhau: ở lõi thép stato đặt cuộn dây 1 pha và được cấp dòng điện xoay chiều, còn

m
cosα,
E
2
=E
m
cos(α-120
0
);
E
3
=E
m
cos(α+120
0
). (17.9)
Còn ở bộ thu sđđ các pha có giá trị như sau:
E
1
= E
m
cos(0
o
);
E
2
=E
m
cos(0-120
0

, từ trường biến đổi
tạo ra do cuộn kích từ cũng quay đi 30
0
vì các từ thông có xu hướng khép kín
qua đường có độ dẫn từ nhỏ nhất, nghĩa là qua tập lá thép điện kỹ thuật. Rôto
phát đã gây nên sự mất cân bằng của sđđ các pha làm chạy trong cuộn dây thứ
cấp những dòng điện, kết quả tạo mômen làm rôto phần thu cũng quay đi một
góc α như rôto phát, dẫn đến từ trường biến đổi của bộ phận thu cũng sẽ quay 1
6