Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh
Chương 3: Máy biến áp 1

Chương 3: MÁY BIẾN ÁP
Chương 3: MÁY BIẾN ÁP Chương 3: MÁY BIẾN ÁP
Chương 3: MÁY BIẾN ÁP (7LT + 3BT)
(7LT + 3BT)(7LT + 3BT)
(7LT + 3BT) IV.1. Giới thiệu chung về máy biến áp
IV.1. Giới thiệu chung về máy biến ápIV.1. Giới thiệu chung về máy biến áp
IV.1. Giới thiệu chung về máy biến áp IV.1.1. Đònh nghóa
IV.1.1. Đònh nghóaIV.1.1. Đònh nghóa
IV.1.1. Đònh nghóa Máy biến áp là thiết bò điện từ tónh làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng.
Gồm cuộn dây sơ cấp nối nguồn điện và cuộn dây cảm ứng nối tải là cuộn thứ cấp. Ký
hiệu:
IV.1.2. Các đại lượng đònh mức
IV.1.2. Các đại lượng đònh mứcIV.1.2. Các đại lượng đònh mức
IV.1.2. Các đại lượng đònh mức MBA một pha: U
1đm
, U

1đm.
I
1đm
[VA]

IV.1.3. Cấu tạo của máy biến áp
IV.1.3. Cấu tạo của máy biến ápIV.1.3. Cấu tạo của máy biến áp
IV.1.3. Cấu tạo của máy biến áp Lõi: (0,35mm đến 0,5mm)
Dây quấn.
Vỏ máy: có thể chứa dầu máy biến áp (
làm mát và cách điện MBA
).
IV.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp
IV.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến ápIV.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp
IV.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dt

−=
&
&2
wj
E
1
1
Φω
−=

2
wj
E
2
2
Φω
−=

Hay
Φπ−=
11
fw2E

Φπ−=
22
fw2E



⇒
2
1
2
1
2
1
U
U
w
w
E
E
k
≈==

i
1

u
1

w
1

w
2

i2
w
jEU
1
11
Φω
=−≈
&
&&

Φ
chậm pha hơn U
1
một góc 90
0
.

2
w
jEU
2
22
Φ
−=≈
&
&&

I
0r
là thành phần tác dụng do tổn hao trong lõi thép.

Thường I
0r
< 10% I
0x
⇒ I
0x
≅
I
0
.

Dòng điện không tải I
0
rất nhỏ hơn so với dòng điện sơ cấp đònh
mức nên có thể bỏ qua dòng không tải: I
0
= (0,5%
÷
10%)I
1đm
.
IV.2.3.
IV.2.3. IV.2.3.
IV.2.3. Công suất không tải
Công suất không tảiCông suất không tải
Công suất không tải




β=

Trong đó
50
40
p
là suất tổn hao trong thép ở tần số 50Hz và từ cảm 1T [w/kg]

β
từ cảm trong lõi thép [T]
m
Fe
khối lượng thép [kg]
IV.3.
IV.3.IV.3.
IV.3. Chế độ tải
Chế độ tải Chế độ tải
Chế độ tải IV.3.1. Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấp
IV.3.1. Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấpIV.3.1. Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấp
IV.3.1. Phương trình cân bằng điện áp sơ cấp và thứ cấp


&

w
1

w
2

0I
2
=
&

2
E
&

2
U
&

1
E
&

Φ
&

1
E

w
2

2
I
&

t
Z
&

1σ
Φ
&

2
σ
Φ
&

2
U
&

Φ
&

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh
Chương 3: Máy biến áp 3


Từ thông tản:

111
.w
σσ
Φ=Ψ

111
.w
σσ
Φ=Ψ

do điện cảm tản sinh ra:

1
1
1
i
L
σ
σ
Ψ
−=

2
2
2
i
L
σ

d
e
2
2
2
2 σ
σ
σ
−=
ψ
−=

Chiều điện áp như hình vẽ:




−+=
+−−=
σ
σ

σ
σ

Viết dạng số phức:

( )
( )
( )





−+=+−=
+−=++−=
22222222
11111111
IZEIjxrEU
IZEIjxrEU
&&&&&&
&&&&&&

Với x
1
= ω L
σ1
là điện kháng tản dây quấn sơ cấp.
x
2
= ω L

1
Φπ= )
Do từ thông Φ
m
= const nên sức từ động không đổi
( )
mm
RNIF Φ==

⇒
(không tải)
constI.wI.wI.w
221101
=+=
&&&

(có tải)

⇒
( )
'
20
'
2
02
1
2
01
II
k

1
2
1
E
E
w
w
k ==
là tỷ số biến áp
Z
t

i
1

u
1

e
σ2

i
2

u
2


−+=
+−=
++−=
'
201
22222
11111
III
IjxrEU
IjxrEU
&&&
&&&
&&&α góc tổn hao từ trễ
θ
2
góc lệch pha giữa I
2
và E
2
.
IV.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp
IV.4. Sơ đồ thay thế của máy biến ápIV.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp
IV.4. Sơ đồ thay thế của máy biến áp
( )


Qui về sơ cấp: E’
2
= E
1
, mà
22
2
1
1
kEE
w
w
E ==
⇒ E’
2
= kE
2

Tương tự có : U’
2
= kU
2

Dòng điện thứ cấp quy đổi
Dòng điện thứ cấp quy đổiDòng điện thứ cấp quy đổi
Dòng điện thứ cấp quy đổi

Điều kiện năng lượng:
2'
2
'
2
2
22
IrIr =
⇒
2
2'
2
r.kr =

Tương tự
2'
2
'
2
2
22
IxIx =
⇒
2
2'
2
x.kx =

Hay
2

2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
'
2
11111111
III
IjxrEIZEU
IjxrEIZEU
&&&
&&&&&&
&&&&&&

α

&
−

11
Ir
&

1
I
&

2
'
I
&
−

Φ
&

1
U
&

0
I
&

1
E

&
−

'
2
E−

Z
’
t

1
U
&

'
2
U
&

x
m

'
2
I
&
−

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương TCBinh Dòng điện không tải I
0
thường rất nhỏ I
0
= (0,5% ÷ 10%)I
1đm
. (tần số cao ko qua được)
Với r
n
= r
1
+ r
’
2
là điện trở ngắn mạch của máy biến áp.
x
n
= x
1
+ x

U
U
E
E
w
w
k =≈==

2) Điện trở không tải:
2
0
0
10
I
p
rrr
m
=+=

Thường r
0
>> r
1
nên: r
m
≈ r
0

3) Tổng trở không tải:


m ≈
x
0

5) Hệ số công suất không tải:
01
0
0
cos
IU
p
dm
=
ϕ

(0,1
÷
0,3)

r
1x
11
U
&

1I
0P
0U
20r
1

r
’
2

x
’
2

1
I
&


2
I
&
−

X
m

r0
I
&

x0
I
&

R
mr
nx
nZ
’

1đm

U
n
= ( 3% + 10% ) U
1đm

1) Tổng trở ngắn mạch
dm1
dm1
n
n
n
I
U
I
U
Z ==

2) Điện trở ngắn mạch
2
dm1
n
n

U
nr
= r
n
I
1đm
là thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch.
U
ux
= x
n
I
1đm
là thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch.
Điện áp ngắn mạch thường được tính bằng phần trăm so với điện áp
đònh mức:

100
U
Ix
100
U
U
%U
100
U
Ir
100
U
U
IV.6.1.
IV.6.1. IV.6.1.
IV.6.1. Giản đồ năng lượng của máy biến áp
Giản đồ năng lượng của máy biến ápGiản đồ năng lượng của máy biến áp
Giản đồ năng lượng của máy biến áp Sơ cấp:
Sơ cấp:Sơ cấp:
Sơ cấp: P
1
= U
1
I
1
cos
ϕ
1
công suất tác dụng.

ϕ
n

nr
U
&

AWVAU
1
=U
nI
nP

=P
đt
+jQ
đt

S
2
= P
2
+jQ
2

p
Cu2
+ jq
2

p
Cu1
+ jq
1

p
Fe
+jq
m