KỸ THUẬT ĐIỆN
MÁY BIẾN ÁP
CHƯƠNG VI

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
 Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm
ứng điện từ dùng biến đổi điện áp của dòng xoay chiều (tăng hoặc
giảm) nhưng không làm thay đổi tần số của nó.
 Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống
điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng.
 Ngoài ra còn nhiền chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.
 Trong chương này, ta nghiên cứu cụ thể một số loại máy biến áp
thông dụng.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
I. Cấu tạo máy biến áp
1.1. Lõi thép
- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật
liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông
chính trong máy.
- Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là
tôn silic).
- Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi (dòng Fuco),
người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có
chiều dày từ 0,3mm - 0,5mm, có phủ cách điện ghép
- Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến...

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Lõi thép EI Lõi thép UI
Lõi thép hình xuyến

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Lõi thép dạng cuộn
Lõi thép được chia làm hai phần:
- Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,
- Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
1.2. Dây quấn
Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng
(hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc
cách điện.
Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các
vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách
điện với lõi thép.
Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.
Dây quấn nhận điện áp vào → sơ cấp
Dây quấn đưa điện áp ra → thứ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:
Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi
chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện
sơ cấp I1, công suất vào P1 ...
Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi
chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng
điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2.
Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có
thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn
ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ;I21, I22...

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Khi các dây quấn đặt trên
cùng một trụ:
Dây quấn điện áp thấp đặt sát
trụ từ.
Dây quấn cao áp đặt lồng ra
ngoài.
Làm như vậy sẽ giảm được
vật liệu cách điện

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
1.3. Các phần phụ khác
Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi
thép của máy biến áp cầ được thải ra môi trường xung quanh
nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.
- Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng
bức và cưỡng bức
- Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa
dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt (đối với các máy công
suất lớn).
Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài,
có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle để bảo
vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Các lượng định mức
Thông số định mức:
- Dung lượng định mức Sđm (VA, kVA, MVA) đó là công suất
toàn phần mà máy có thể cung cấp
- Điện áp sơ cấp và thứ cấp định mức: U1đm, U2đm (V, kV)
- Dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức: I1đm, I2đm, (A, kA)
- Ngoài ra trên biển máy còn ghi tần số định mức fđm, số pha,
dòng điện không tải phần trăm, i0%, điện áp ngắn mạch phần
trăm Un%, tổ nối dây

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
II. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy
biến áp một pha hai dây quấn
Dây quấn sơ cấp có W1
vòng, dây quấn thứ cấp
có W2 vòng.
Cấp điện xoay chiều,
điện áp U1 vào dây
quấn sơ cấp, sẽ có
dòng điện sơ cấp i1.
Dây quấn thứ cấp nối
với tải.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Dòng i1 sinh ra từ thông  biến thiên chạy trong lõi thép có
chiều như hình vẽ (chiều của  thep quy tắc vặn nút chai),
xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ
thông chính của máy

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin → từ thông  biến
thiên → theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức
điện động cảm ứng.
t
sin
m 



Dây quấn sơ cấp → sức điện động e1
Dây quấn thứ cấp → sức điện động e2
Từ thông  biến thiên theo qui luật hàm sin

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động dây quấn sơ cấp e1
dt
)
t
sin
(
d
w
dt
d
w
e m
1
1
1







)
90
t
sin(
w
.
f
2
t
cos
w
e o
m
1
m
1
1 




 



)
90
t
sin(
2
.
f
w
44
,
4
e o
m
1
1 

 
Trị hiệu dụng của sđđ sơ cấp
m
1
1 .
f
w
44
,
4
E 

)
90
t
sin(
E
2
e o
1
1 
 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động dây quấn thứ cấp e2
dt
)
t
sin
(
d
w
dt
d
w
e m
2
2
2







)
90
t
sin(
w
.
f
2
t
cos
w
e o
m
2
m
2
2 




 



)
90
t
sin(
2
.
f
w
44
,
4
e o
m
2
2 

 
Trị hiệu dụng của sđđ thứ cấp:
m
2
2 .
f
w
44
,
4
E 

)
90
t
sin(
E
2
e o
2
2 
 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động sơ cấp và thứ cấp có cùng tần số f nhưng
trị hiệu dụng khác nhau
Tỉ số trị hiệu dụng sức điện động sơ cấp và thứ cấp
k
w
w
E
E
2
1
2
1


k – hệ số biến áp
Bỏ qua tổn thất điện áp trên các dây quấn w1 và w2
→ U1  E1 ; U2  E2
k
w
w
E
E
U
U
2
1
2
1
2
1




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tỷ số điện áp vào (sơ cấp) và điện áp ra (thứ cấp) đúng
bằng tỷ số vòng dây tương ứng
k > 1 : máy biến áp hạ áp
k < 1 : máy biến áp tăng áp
Bỏ qua tổn hao trong máy, có thể coi gần đúng
2
2
1
1 I
U
I
U 
k
I
I
U
U
1
2
2
1



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp
Xác định chiều của các đại lượng: Chiều dòng điện i1 → chiều từ
thông  → Chiều sđđ e1, e2 → Chiều điện áp u2 và dòng điện i2

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ngoài từ thông chính , trong máy còn có từ thông tản. Từ thông
này móc vòng lấy các dây quấn và tản ra ngoài không khí .
Từ thông tản sơ cấp móc vòng dây quấn sơ cấp, và được đặc
trưng bởi điện cảm tản L1
1
1
t
1
1
1
1
i
d
w
i
d
L




Từ thông tản thứ cấp móc vòng dây quấn thứ cấp, và được đặc
trưng bởi điện cảm tản L2
2
2
t
2
2
2
2
i
d
w
i
d
L




III. Phương trình đặc trưng của máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
3.1. Phương trình điện áp sơ cấp
Mạch sơ cấp gồm nguồn điện
áp u1, sức điện động e1 , điện
trở dây quấn sơ cấp R1, điện
cảm tản sơ cấp L1.
Để mô hình hóa các mạch
điện sơ cấp ta chú ý đến
chiều của các đại lượng sđđ,
điện áp và dòng điện cùng
các phần tử điện trở và điện
cảm tản.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Theo định luật Kiếchốp 2, ta có
phương trình điện áp sơ cấp:
1
1
1
1
1
1 e
u
dt
di
L
R
i 


1
1
1
1
1
1 e
dt
di
L
R
i
u 


Dạng phức: 1
1
1
1
1
1 E
X
I
j
R
I
U







1
1
1
1 E
Z
I
U





1
1
1 jX
R
Z 

1
1 L
X 

Điện kháng tản sơ cấp
Tổng trở phức sơ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Mạch thứ cấp gồm sức điện
động e1 , điện áp u2, điện
trở dây quấn thứ cấp R2,
điện cảm tản thứ cấp L2.
Để mô hình hóa các mạch
điện sơ cấp ta chú ý đến
chiều của các đại lượng
sđđ, điện áp và dòng điện
cùng các phần tử điện trở
và điện cảm tản.
3.2. Phương trình điện áp thứ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Theo định luật Kiếchốp 2, ta có
phương trình điện áp sơ cấp:
2
2
2
2
2
2 e
u
dt
di
L
R
i 


dt
di
L
R
i
e
u 2
2
2
2
2
2 


Dạng phức: )
X
I
j
R
I
(
E
U 2
2
2
2
2
2







2
2
2
2 Z
I
E
U





2
2
2 jX
R
Z 

2
2 L
X 

Tổng trở phức thứ cấp
Điện kháng tản thứ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
3.3. Phương trình cân bằng sức từ động
Trong phương trình điện áp sơ cấp điện áp rơi trên dây
quấn I1Z1 thường rất nhỏ nên có thể gần đúng U1 = E1.
Do điện áp đặt vào biến áp U1 không đổi nên E1=
4,44fW1max cũng không đổi vậy max cũng không đổi
Chế độ không tải (I2=0), dòng sơ cấp lúc này là dòng
không tải I0 nên sức từ động sơ cấp là i0 W1 sinh ra từ
thông chính.
Khi máy biến áp mang tải (I20), lúc này sức từ động của
máy là i1W1 + i2W2 sinh ra từ thông chính của máy.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Do từ thông chính max không đổi nên sức từ động lúc không tải
bằng sức từ động của máy lúc có tải:
2
2
1
1
1
o w
i
w
i
w
i 

2
1
2
1
1
2
2
1
o
w
w
1
i
i
w
w
i
i
i 



'
2
1
2
1
o i
i
k
1
i
i
i 



Dạng phức:
'
2
1
0 I
I
I





I2’ Dòng điện thứ cấp qui đổi về sơ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Hệ phương trình đặc trưng cho máy biến áp (phương trình
cân bằng điện áp sơ cấp, thứ cấp và phương trình cân bằng
từ trong lõi thép






















'
2
1
0
2
2
2
2
1
1
1
1
I
I
I
Z
I
E
U
E
Z
I
U
Từ hệ phương trình đặc trưng, xây dựng mô hình toán học,
còn được gọi là sơ đồ thay thế của máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
IV. Mạch điện thay thế máy biến áp
4.1. Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp
Do dây quấn sơ cấp và thứ cấp liên hệ với nhau qua mạch từ,
phải thực hiện phép quy đổi từ phía thứ cấp về sơ cấp để có
liên hệ trực tiếp về điện
2
2
2
2
2
2
2
2 I
k
1
Z
k
E
k
Z
I
k
E
k
U
k









Các đại lượng thứ cấp qui đổi về sơ cấp:
2
'
2 U
k
U


 2
'
2 E
k
E


 2
2
'
2 Z
k
Z 
2
'
2 I
k
1
I



2
2
'
2 R
k
R  2
2
'
2 X
k
X 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Phương trình cân bằng điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp:
'
2
'
2
'
2
'
2 Z
I
E
U





Phương trình này thỏa mãn điều kiện biến đổi tương đương:
quá trình năng lượng không đổi.
Công suất trước và sau qui đổi:
2
2
2
2
'
2
'
2 I
E
I
k
1
E
k
I
E









CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
4.2. Thiết lập sơ đồ thay thế máy biến áp
Trong hệ phương trình đặc trưng, (-E1) chính là điện áp
rơi trên tổng trở Zth đặc trưng cho từ thông chính và tổn
hao sắt từ.
Từ thông chính do dòng điện không tải I0 sinh ra nên:
th
0
th
th
0
1 Z
I
)
jX
R
(
I
E







Tổng trở từ hóa gồm hai thành phần:
Rth là điện trở từ hoá đặc trưng cho tổn hao sắt từ
Xth là điện kháng từ hoá đặc trưng cho từ thông chính 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Thay giá trị tổng trở từ hóa vào hệ phương trình:
























'
2
1
0
'
2
'
2
'
2
'
2
1
1
1
1
I
I
I
Z
I
E
U
E
Z
I
U
























'
2
1
0
'
2
'
2
th
0
'
2
th
0
1
1
1
I
I
I
Z
I
Z
I
U
Z
I
Z
I
U
Theo định luật Kiếchốp 1 và 2 thì hệ ba phương trình này
chính là viết cho mạch điện có 2 nút và 3 nhánh (hoặc 2 vòng)
bởi vì có 1 phương trình theo định luật 1 và 2 phương trình
theo định luật 2

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tổng trở từ hóa Zth rất lớn so với các tổng trở dây quấn sơ cấp Z1
và thứ cấp Z2, nên có thể đơn giản hóa sơ đồ thay thế:

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Các tổng trở dây quấn sơ cấp Z1 và thứ cấp qui đổi về sơ cấp Z2
’
nối tiếp trên nhánh nên có thể biến đổi tương đương:
Rn = R1 + R’2 là điện trở ngắn mạch của máy biến áp
Xn = X1 + X’2 là điện kháng ngắn mạch của máy biến áp
IV. Mạch điện thay thế máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
V. Chế độ không tải - thí nghiệm không tải
5.1. Chế độ không tải
Chế độ không tải của máy biến áp là chế độ phia thứ cấp hở
mạch (I2 = 0) phía sơ cấp được đặt vào điện áp U1
Phương trình cân bằng điện áp
)
Z
Z
(
I
Z
I
Z
I
E
Z
I
U th
1
0
th
0
1
0
1
1
0
1 











)
Z
Z
(
Z th
1
0 

Tổng trở không tải của máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Đặc điểm chế độ không tải:
- Dòng điện không tải I0
   2
th
1
2
th
1
1
0
1
0
X
X
R
R
U
Z
U
I





Tổng trở Z0 rất lớn nên dòng điện không tải chỉ
bẳng (2% ÷ 10%) dòng điện định mức
- Công suất không tải P0   0
2
0
th
1
2
0
0 R
I
R
R
I
P 


Công suất P0 do tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp
PR1(tổn hao đồng dây quấn sơ cấp lúc không tải) và
tổn hao sắt từ Pst.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớn so với P0
Điện trở từ hóa rất lớn so với điện trở dây quấn sơ cấp nên P0
chính là tổn hao sắt từ Pst.
st
0 P
P 

- Hệ số công suất không tải cosφ0
3
,
0
1
,
0
X
R
R
cos
2
0
2
0
0
0 




Hệ số công suất lúc không tải nhỏ, do đó không nên để máy
biến áp chạy không tải hoặc non tải, ảnh hưởng xấu đến hệ số
công suất của hệ thống điện

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
5.2. Thí nghiệm không tải
Thí nghiệm không tải xác định hệ số biến áp k, tổn hao sắt từ
và các thông số không tải của máy
Sơ đồ thí nghiệm: V1, V2 đo điện áp sơ cấp và thứ cấp; A đo
dòng điện không tải; W đo công suất tác dụng không tải.
Điện áp đặt vào máy là điện áp định mức U1đm.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Thông số tính được từ kết quả thí nghiệm:
- Hệ số biến áp:
2
1
2
1
U
U
w
w
k 

- Dòng điện không tải (dạng phần trăm):
 
10
3
100
I
I
%
I
đm
1
0
0 


- Điện trở không tải: 2
0
0
0
I
P
R 
Do R0 = R1 + Rth và Rth » R1 0
th R
R 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Tổng trở không tải:
0
đm
1
0
I
U
Z  0
th Z
Z 
- Điện kháng không tải:
2
0
2
0
0 R
Z
X 
 0
th X
X 
- Hệ số công suất không tải:
0
đm
1
0
0
I
U
P
cos 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
VI. Chế độ ngắn mạch - thí nghiệm ngắn mạch
6.1. Chế độ ngắn mạch
Máy biến áp đang làm việc, đột nhiên phía thứ cấp bị nối
tắt lại trong khi phía sơ cấp vẫn nối với điện áp nguồn
gọi là chế độ ngắn mạch
Tổng trở nhánh từ hóa rất lớn hơn tổng trở dây quấn thứ
cấp qui đổi về sơ cấp nên có thể bỏ nhánh từ hóa (dòng
điện nhánh rất nhỏ).
Sơ đồ thay thế của máy biến áp chỉ còn tổng trở ngắn
mạch.
Dòng điện sơ cấp được gọi là dòng ngắn mạch In

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Dòng điện ngắn mạch In
2
n
2
n
1
n
1
n
X
R
U
Z
U
I



- Phương trình điện áp
  n
n
'
2
1
n
1 Z
I
Z
Z
I
U






Tổng trở ngắn mạch rất nhỏ nên dòng điện ngắn mạch thường
lớn gấp 1025 lần dòng điện định mức.
Điều này rất nguy hiểm với các máy biến áp đang vận hành đột
nhiên bị ngắn mạch phía thứ cấp.
Để tránh điều này người ta phải dùng các máy tự động cắt
mạch ở cả 2 phía sơ cấp khi bị sự cố ngắn mạch, quá tải ...

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
6.2. Thí nghiệm ngắn mạch
Thí nghiệm ngắn mạch xác định tổn hao trên các điện trở dây
quấn sơ cấp và thứ cấp, các thông số ngắn mạch của máy
Để tránh chế độ ngắn mạch, trong thí nghiệm ngắn mạch ta phải
đưa vào điện áp ngắn mạch Un bằng cách tăng bộ phận điều chỉnh
điện áp từ 0 đến khi dòng điện ở dây quấn sơ cấp bằng dòng định
mức.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Các dụng cụ đo: A1, A2 đo dòng điện sơ cấp và thứ cấp; V đo
điện áp ngắn mạchi; W đo công suất tác dụng ngắn mạch.
Điện áp Un nhỏ, từ thông trong mạch từ nhỏ, có thể bỏ qua
tổn hao sắt từ.
Công suất đo được ở thí nghiệm ngắn mạch Pn chính là tổn
hao trong điện trở 2 dây quấn sơ cấp và thứ cấp (điện trở ngắn
mạch).

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Thông số tính được từ kết quả thí nghiệm:
- Điện trở ngắn mạch: 2
đm
1
n
n
I
P
R 
- Tổng trở ngắn mạch:
đm
1
n
n
I
U
Z 
- Điện kháng ngắn mạch:
2
n
2
n
n R
Z
X 

- Thông số sơ đồ thay thế:
2
R
R
R n
'
2
1 

2
X
X
X n
'
2
1 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Thông số dây quấn thứ cấp:
2
'
2
2
k
R
R  2
'
2
2
k
X
X 
- Hệ số công suất ngắn mạch:
đm
1
n
n
n
n
n
n
I
U
P
I
U
P
cos 


Điện áp ngắn mạch có thể phân thành 2 thành phần:
Thành phần trên điện trở ngắn mạch Rn gọi là điện áp ngắn
mạch tác dụng (ký hiệu UnR),
Thành phần trên điện kháng ngắn mạch Xn gọi là điện áp ngắn
mạch phản kháng (ký hiệu là UnX).

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Quan hệ giữa 2 thành phần điện áp ngắn mạch biểu diễn bằng
tam giác tương tự với tam giác tổng trở ngắn mạch.
đm
1
n
nR I
R
U  đm
1
n
nX I
X
U  đm
1
n
n I
Z
U 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Điện áp ngắn mạch (dạng phần trăm %) có thể tính theo các
đại lượng Zn, Rn, Xn, Sđm, U1đm, I1đm:
100
U
S
Z
100
U
I
Z
U 2
đm
1
đm
n
đm
1
đm
1
n
%
n 

100
U
S
R
100
U
I
R
cos
U
U 2
đm
1
đm
n
đm
1
đm
1
n
n
%
n
%
nR 

 
100
U
S
X
100
U
I
X
sin
U
U 2
đm
1
đm
n
đm
1
đm
1
n
n
%
n
%
nX 

 
Có thể tính Zn, Rn, Xn theo Un%, UnR%, UnX% thường được ghi
trong lí lịch máy.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
VII. Máy biến áp mang tải - tổn thất và hiệu suất
Hệ số tải đánh giá mức độ mang tải của máy so với định mức:
đm
2
2
đm
1
1
t
I
I
I
I
k 

Các chế độ tải của máy:
k < 1 → máy non tải
k = 1 → máy ở tải định mức
k > 1 → máy quá tải
Một số đặc tính của máy khi mang tải → đặc tính ngoài của
máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
7.1. Độ lệch điện áp thứ cấp khi mang tải - đường đặc tính ngoài
a) Độ lệch điện áp thứ cấp
Khi máy biến áp mang tải, nếu điện áp đặt vào sơ cấp là
định mức, điện áp phụ tải U2 lệch với điện áp U2đm gọi là
độ lệch điện áp thứ cấp, được tính:
2
đm
2
2 U
U
U 


Biểu diễn dưới dạng phần trăm:
100
U
U
U
U
đm
2
2
đm
2
%
2



100
U
U
U
100
kU
kU
kU
U
đm
1
'
2
1
đm
2
2
đm
2
%
2






CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tính độ lệch điện áp thứ cấp có
thể dùng sơ đồ thay thế đơn giản
và phương pháp véc tơ:
O
A
B
C
H
K
'
2
U


'
2
1 I
I




n
1 R
I

n
1 X
I
j

1
U

Đồ thị véc tơ:
φt
θ

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
O
A
B
C
H
K
'
2
U


'
2
1 I
I




n
1 R
I

n
1 X
I
j

1
U

φt
θ
Chiếu véc tơ U1 lên phương của véc tơ U2, góc lệch pha giữa U1
và U2 nhỏ nên:
OK
OC
U1 
 AK
OA
OK
U
U '
2
1 



t
n
1
t cos
R
I
cos
AB
AH 
 

t
n
1
t sin
X
I
sin
BC
HK 
 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
100
U
sin
X
I
cos
R
I
100
U
U
U
U
đm
1
t
n
1
t
n
1
đm
1
'
2
1
%
2

 




 
100
U
sin
X
I
cos
R
I
I
I
U
đm
1
t
n
đm
1
t
n
đm
1
đm
1
1
%
2

 


100
U
I
R
U
đm
1
đm
1
n
%
nR  100
U
I
X
U
đm
1
đm
1
n
%
nX 
đm
1
1
t
I
I
k 
 
t
%
nX
t
%
nR
t
%
2 sin
U
cos
U
k
U 
 


Thay các giá trị:
Biểu thức độ lệch điện áp:

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Nếu tính chất của tải không
đổi (cost = const), độ lệch
U2% tỉ lệ bậc nhất với kt
và phụ thuộc tính chất của
tải.
Đồ thị ΔU2% = f(kt)

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Đặc tính ngoài của máy biến áp
Đặc tính ngoài của máy biến áp là đường biểu diễn quan hệ
U2 = f(I2) khi U1 = U1đm; cost = const







 





đm
2
2
đm
2
2
đm
2
2
U
U
1
U
U
U
U





 


100
U
1
U
U %
2
đm
2
2
 
 
t
%
nX
t
%
nR
t
đm
2
2 sin
U
cos
U
k
1
U
U 
 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Đồ thị điện áp thứ cấp.
Tải dung (C) kt tăng thì U2 tăng
Tải cảm (L) và trở (R) kt tăng thì U2
giảm (tải cảm U2 giảm nhiều hơn).
Có thể điều chỉnh điện áp trên tải
đến trị số mong muốn bằng cách
thay đổi số vòng dây, thường ở dây
quấn cao áp vì ở đó dòng điện nhỏ
nên dễ thực hiện.
Các máy biến áp cho phép điều chỉnh số vòng dây trong phạm vi  5%
nhờ chuyển mạch.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
7.2. Tổn thất và hiệu suất của máy biến áp
Từ mạch điện thay thế ta có thể vẽ được giản đồ năng lượng
trong máy biến áp
Công suất điện đưa vào P1
Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp Pđ1
1
1
1
1 cos
I
U
P 

1
2
1
1
đ R
I
P 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tổn hao trong lõi thép Pst
0
th
2
0
st P
R
I
P 


Công suất điện từ đưa sang dây quấn thứ cấp Pđt
2
2
2
st
1
đ
1
đt cos
I
E
P
P
P
P 






Ψ2 – góc lệch pha giữa E2 và I2
Tổn hao trên điện trở dây quấn thứ cấp Pđ2
'
2
2
1
'
2
2
'
2
2
2
2
2
đ R
I
R
I
R
I
P 



Còn lại là công suất đầu ra P2
2
đ
đt
2 P
P
P 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Giản đồ năng lượng
trong máy biến áp
Tổng tổn hao trên điện trở hai dây quấn ΔPđ
 
'
2
1
2
1
'
2
2
1
1
2
1
2
đ
1
đ
đ R
R
I
R
I
R
I
P
P
P 








n
2
t
n
2
đm
1
2
đm
1
2
1
n
2
1
đ P
k
R
I
I
I
R
I
P 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Hiệu suất máy biến áp
n
2
t
0
t
đm
t
t
đm
t
đ
st
2
2
1
2
P
k
P
cos
S
k
cos
S
k
P
P
P
P
P
P












Khi tính chất tải không đổi (cosφt = const) hiệu suất máy chỉ phụ
thuộc vào hệ số tải kt
Tìm hệ số tải để hiệu suất cực đại → tìm cực trị của hàm η = f(kt)
0
kt



m
n
0
t k
P
P
k 

km - hệ số tải cho hiệu suất cực đại

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp thường được làm việc với phụ tải trung bình kt = 0,50,7
Nhằm giảm tổn hao, thường máy biến áp có hiệu suất cực đại khi tải
nằm trong khoảng tải trung bình
5
,
0
P
P
n
0

Hiệu suất máy biến áp có thể
đạt η = 0,995
Đồ thị hiệu suất máy biến áp
theo hệ số mang tải: η = f(kt)

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
VIII. Máy biến áp ba pha
8.1. Cấu tạo của máy biến áp ba pha
Có thể dùng ba máy biến áp một pha ghép lại để tạo thành
một máy biến áp ba pha.
Máy biến áp ba pha loại này được gọi là loại máy biến áp ba
pha có mạch từ độc lập.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp ba pha có mạch
từ khép kín gọi là máy biến
áp ba pha có mạch từ liên
quan.
Loại này có ba trụ và dây
quấn ba pha quấn trên ba trụ
Ký hiệu dây quấn của máy biến áp ba pha
Dây quấn cao áp: Pha A (A,X), pha B (B, Y), pha C (C, Z)
Dây quấn hạ áp: Pha A (a, x), pha B (b, y), pha C (c, z)
Dây quấn trung áp (nếu có): Pha A (Am, Xm), pha B (Bm, Ym),
pha C (Cm, Zm).

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Các lượng định mức của máy biến áp ba pha
• Điện áp định mức U1đm, U2đm: điện áp dây
• Dòng điện định mức I1đm, I2đm: dòng điện dây
• Công suất Sđm: công suất toàn phần ba pha
• Điện áp ngắn mạch phần trăm Un%; điện áp dây
• Dòng điện không tải phần trăm I0%: dòng điện dây
• Các tổn hao P0, Pn: công suất tác dụng ba pha
• Điện trở, điện kháng, tổng trở: tính cho một pha.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
8.2. Các kiểu nối dây của máy biến áp ba pha
- Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối theo hình sao (Y)
hoặc hình tam giác ().
- Ký hiệu cách nối dây: Cách nối sơ cấp/cách nối thứ cấp
- Hệ số biến áp pha kp: Tỷ số điện áp pha sơ cấp – thứ cấp
2
1
p
2
p
1
p
w
w
U
U
k 

- Hệ số biến áp dây kd: Tỷ số điện áp dây sơ cấp – thứ cấp
d
2
d
1
d
U
U
k 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Biến áp nối Y/Y Biến áp nối Δ/Δ Biến áp nối Y/Δ
p
d k
3
k 
p
d k
k  p
d k
k 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Tổ nối dây máy biến áp ba pha
- Tổ nối dây cho biết góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và
thứ cấp.
- Ký hiệu tổ nối dây: Bằng chữ số đằng sau cách nối dây quấn
sơ cấp và thứ cấp. Có 12 tổ nối dây tương ứng với góc lệch
360o, như vậy mỗi đơn vị của tổ nối dây tương ứng với góc
lệch 30o.
- Ví dụ: Tổ nối dây Y/Δ – 11: cho biết dây quấn sơ cấp nối Y,
dây quấn thứ cấp nối Δ và góc lệch giữa điện áp dây tương
ứng của sơ cấp và thứ cấp là 30o x 11 = 330o.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Cách xác định tổ nối dây:
+ Vẽ đồ thị điện áp dây của dây quấn sơ cấp và dây quấn
thứ cấp
+ Dịch chuyển một véc tơ điện áp dây của sơ cấp về vị trí
kim phút ở số 12
+ Dịch chuyển véc tơ điện áp dây tương ứng của thứ cấp về
vị trí kim giờ (góc dịch chuyển tương ứng sơ cấp)
+ Số chỉ giờ mà kim giờ chỉ bằng tổ nối dây

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Khi xác định đồ thị điện áp dây, cần chú ý chiều quấn dây và ký hiệu
đầu pha.
Trong trường hợp không rõ chiều quấn dây của sơ cấp và thứ cấp có
thể coi cùng chiều quấn, lúc này chỉ quan tâm đến ký hiệu đầu pha.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Ví dụ: Xác định tổ nối dây của
máy biến áp ba pha có sơ đồ nối
dây hình bên.
Vẽ đồ thị véc tơ điện áp dây quấn
sơ cấp (điện áp pha → điện áp
dây) UAB
Vẽ đồ thị véc tơ điện áp dây quấn
thứ cấp (điện áp pha → điện áp
dây) Uab

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Quay véc tơ điện áp dây UAB 30o theo chiều kim đồng hồ để chỉ số 12.
Quay véc tơ điện áp dây Uab tương ứng 30o theo chiều kim đồng hồ,
như vậy sẽ chỉ số 11.
Tổ nối dây sẽ là 11

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
IX. Máy biến áp làm việc song song
Khi cần công suất lớn (phụ tải tăng), cần phải đặt thêm máy biến
áp mới và nối song song với máy biến áp đang làm việc.
Các máy biến áp làm việc song song có ý nghĩa:
+ Cho phép công suất lưới điện lớn hơn nhiều so với công suất
mỗi máy.
+ Cho phép nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điện
+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục, định kỳ bảo dưỡng, sửa
chữa các máy biến áp.
Khi tải giảm xuống có thể cho một số máy nghỉ để các máy còn
lại mang tải định mức, nâng cao được hiệu suất của các máy
cũng như hệ số công suất của lưới điện.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sơ đồ máy biến áp làm việc
song song:
Các máy I và máy II cùng
biến đổi điện áp nguồn cấp
cho tải.
Phía sơ cấp và thứ cấp của
các máy được nối chung.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Điều kiện để máy biến áp làm việc song song:
1. Có cùng điện áp định mức sơ cấp – thứ cấp
Các máy phải có cùng hệ số biến áp, thực tế cho phép
sai lệch không quá 0,5%
3. Có cùng điện áp ngắn mạch phần trăm
N
.
đm
2
II
.
đm
2
I
.
đm
2
N
.
đm
1
II
.
đm
1
I
.
đm
1
U
...
U
U
U
...
U
U






2. Có cùng cách nối và tổ nối dây
N
%.
n
II
%.
n
I
%.
n U
...
U
U 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ví dụ điều kiện 2: Giả thiết có hai máy cùng hệ số biến áp, cùng
cách nối nhưng khác tổ nối (máy 1: Y/Δ – 11, máy 2: Y/Y – 12)
Sơ cấp nối chung nên điện áp phía sơ cấp của các máy trùng pha.
Với tổ nối dây khác nhau, góc lệch giữa điện áp thứ cấp máy 1 và
máy 2 là 30o, có thể thể hiện trên đồ thị véc tơ:
300
I
.
2
U
II
.
2
U
U

Chênh lệch điện áp thứ cấp ΔU
2
30
sin
U
2
2
30
sin
U
2
U
o
II
.
2
o
I
.
2 


II
.
2
I
.
2 U
518
,
0
U
518
,
0
U 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Do thứ cấp nối cung nên ngay khi không tải vẫn có dòng điện cân
bằng trong dây quấn các máy
II
.
n
I
.
n
cb
Z
Z
U
I



Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp rất nhỏ, dòng điện cân bằng
có trị số lớn có thể làm hỏng máy.
Điều kiện 3 đảm bảo cho sự phân bố tải tý lệ với công suất định
mức của các máy.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
X. Các máy biến áp đặc biệt
10.1. Máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu (tự biến áp) thường có công suất nhỏ,
khác máy biến áp thường ở chỗ dây quấn hạ áp là một phần
của dây quấn cao áp.
Do vậy, dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp không chỉ có
liên hệ về từ mà còn có liên hệ về điện

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Nguyên lý làm việc
Quá trình tạo thành các sức điện
động ở các dây quấn không
khác biến áp thường (biến áp
hai dây quấn):
a
2
1
2
1
2
1
k
U
U
E
E
w
w



Khi có tải I2 ≠ 0, từ thông Φm trong máy không đổi (bằng lúc
không tải):
  2
12
2
l
1
1
0 w
I
w
w
I
w
I






I1 – dòng sơ cấp trên đoạn A-a
I12 – dòng trên đoạn a-x

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức từ động không tải I0w1 rất nhỏ nên có thể coi stđ trong hai
phần dây quấn A-a và a-x bằng nhau:
  2
12
2
l
1 w
I
w
w
I 

1
2
2
l
12 I
w
w
w
I


Dòng điện I12 nhỏ hơn dòng điện I1, nên đoạn a-x có thể dùng
dây quấn có tiết diện bé hơn.
1
a
12 I
)
1
k
(
I 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Trong biến áp tự ngẫu, công suất từ dây quấn sơ cấp → thứ
cấp theo: liên hệ về từ (như máy biến áp hai dây quấn cách li
và liên hệ trực tiếp về điện (dây quấn thứ cấp là một phần dây
quấn sơ cấp).
- Phần công suất điện từ của máy biến áp tự ngẫu nhỏ hơn
biến áp cách li cùng công suất (1 – 1/ka) → lõi thép có tiế diện
nhỏ hơn tương ứng.
- Nếu có cùng tiết diện lõi thép thì máy biến áp tự ngẫu có công
suất lớn hơn 10 – 20%.
- Máy biến áp tự ngẫu có liên hệ trực tiếp về điện cao áp và hạ
áp nên nguy hiểm (nếu độ chênh lệch điện áp cao áp và hạ áp
lớn). Do vậy máy chỉ được chế tạo với hệ số biến áp nhỏ.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
10.2. Máy biến áp đo lường
Máy biến áp đo lường được dùng để mở rộng thang đo của
các dụng cụ đo lường xoay chiều (có thể đo được các đại
lượng điện áp và dòng điện với trị số lớn chỉ dùng dụng cụ
đo thông thường)
Mạch sơ cấp của máy biến áp đo lường thường nối với lưới
điện, mạch thứ cấp nối với dụng cụ đo, và thường được nối
đất để tránh nguy hiểm cho người sử dụng khi rò điện từ
cao áp sang.
Máy biến áp đo lường gồm máy biến điện áp và máy biến
dòng điện (biến dòng)

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
a) Máy biến điện áp
Dùng biến đổi điện áp cao xuống điện
áp thấp để có thể đo bằng các dụng cụ
đo thông thường → w2 < w1
Thông thường người ta thiết kế cuộn
thứ cấp có điện áp U2đm = 100V
Hệ số biến áp:
2
1
2
1
u
U
U
w
w
k 

Cuộn w2 có thể nối với các dụng cụ đo: vôn mét, tần số kế
(Hz), cuộn điện áp của Oátmét, cos mét, công tơ...
Tổng trở dây quấn dụng cụ đo lớn nên trạng thái làm việc của
máy biến điện áp gần không tải.
Không để máy biến điện áp ngắn mạch thứ cấp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Máy biến dòng điện
Dùng biến đổi dòng điện lớn xuống
dòng điện nhỏ để đo lường. Vì dòng thứ
cấp nhỏ hơn sơ cấp nên số vòng dây
thứ cấp lớn hơn số vòng dây sơ cấp.
Thường chế tạo thứ cấp có dòng định
mức I2đm = 5A
Tỷ số biến dòng:
1
2
2
1
i
w
w
I
I
k 

Cuộn sơ cấp nối với mạch cần đo, cuộn thứ cấp nối với dụng cụ đo
có tổng trở nhỏ nên máy biến dòng gần như ngắn mạch.
Không để hở mạch thứ cấp máy biến dòng (điện áp cao)

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
10.3. Máy biến áp hàn
Máy biến áp hàn loại máy biến áp đặc
biệt dùng để hàn bằng phương pháp hồ
quang điện.
Máy biến áp hàn có điện kháng tản rất
lớn và thêm cuộn điện kháng ngoài để
cho dòng điện hàn không vươịt quá 2
đến 3 lần dòng điện định mức.
Đường đặc tính ngoài của máy biến áp
hàn rất dốc phù hợp với yêu cầu hàn
điện.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sơ đồ nguyên lý:
Khi hàn, người ta đưa que hàn vào kim loại hàn, sẽ có dòng
điện lớn chạy qua, làm nóng chỗ tiếp xúc.
Khi nhấc que hàn cách tấm kim loại một khoảng nhỏ vì cường
độ điện trường lớn làm ion hoá chất khí sinh hồ quang và toả ra
nhiệt lượng lớn làm nóng chảy chỗ hàn.
Cuộn dây sơ cấp được
nối với nguồn điện, cuộn
thứ cấp một đầu được
nối với cuộn điện kháng
và que hàn, đầu kia nối
với kim loại hàn

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Muốn điều chỉnh dòng điện hàn, có thể thay đổi số vòng dây cuộn
thứ cấp của máy hoặc thay đổi điện kháng cuộn K bằng cách thay
đổi khe hở không khí của lõi thép.
Chế độ làm việc của máy biến áp hàn là ngắn mạch thứ cấp ngắn
hạn lặp lại.
Điện áp thứ cấp định mức của máy biến áp hàn thường 60-75V

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
XI. Các ví dụ:
Ví dụ 1:
Máy biến áp một pha Sđm = 2500VA; U1đm = 220V; U2đm = 127V.
Thí nghiệm không tải: U10 = 220V; I10 = 1,4A; P10 = 30W. Thí
nghiệm ngắn mạch: I1n= I1đm = 11,35A; U1n = 8,8V; P1n = 80W.
a) Tính các thông số sơ đồ thay thế
b) Khi tải R, L có cost = 0,8. Xác định hiệu suất và điện áp thứ
cấp khi hệ số tải kt = 1; 0,5.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài giải:
a) Thông số sơ đồ thay thế máy biến áp
- Điện trở nhánh từ hóa
)
(
3
,
15
4
,
1
30
I
P
R 2
2
01
01
0 



- Tổng trở nhánh từ hóa
)
(
157
4
,
1
220
I
U
Z
01
01
0 



)
(
149
3
,
15
157
R
Z
X 2
2
2
0
2
0
0 





- Điện kháng nhánh từ hóa

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện trở ngắn mạch
- Tổng trở ngắn mạch
- Điện kháng ngắn mạch
)
(
621
,
0
35
,
11
80
I
P
R 2
2
n
1
n
1
n 



)
(
775
,
0
35
,
11
8
,
8
I
U
Z
n
1
n
1
n 



)
(
46
,
0
621
,
0
775
,
0
R
Z
X 2
2
2
n
2
n
n 





- Điện trở sơ cấp
)
(
31
,
0
2
R
R
R n
'
2
1 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện trở thứ cấp
)
(
1
,
0
73
,
1
31
,
0
k
R
R 2
2
'
2
2 



- Điện kháng sơ cấp
)
(
23
,
0
2
X
X
X n
'
2
1 



- Điện kháng thứ cấp
)
(
077
,
0
73
,
1
23
,
0
k
X
X 2
2
'
2
2 



- Hệ số biến áp
73
,
1
127
220
U
U
k
2
1




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Hiệu suất máy biến áp – độ lệch điện áp thứ cấp
- Khi tải định mức:
948
,
0
80
30
8
,
0
.
2500
8
,
0
.
2500
P
k
P
cos
S
k
cos
S
k
n
2
t
0
t
đm
t
t
đm
t










- Khi tải kt = 0,5:
952
,
0
80
.
5
,
0
30
8
,
0
.
2500
.
5
,
0
8
,
0
.
2500
.
5
,
0
2





 Hiệu suất máy biến áp

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
 Độ lệch điện áp thứ cấp
4
100
220
8
,
8
100
U
U
U
đm
1
n
%
n 




8
,
0
35
,
11
.
8
,
8
80
I
U
P
cos
n
1
n
1
n
1
n 



6
,
0
8
,
0
1
cos
1
sin 2
n
2
n 



 

Điện áp ngắn mạch tác dụng
Điện áp ngắn mạch phần trăm
Hệ số công suất ngắn mạch
2
,
3
8
,
0
.
4
cos
U
U n
%
n
R
%
n 



 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Điện áp ngắn mạch phản kháng
4
,
2
6
,
0
.
4
sin
U
U n
%
n
X
%
n 



 
Điện áp thứ cấp
 
t
X
%
n
t
R
%
n
1
%
2 sin
U
cos
U
k
U 
 


- Khi tải định mức:
)
V
(
1
,
5
100
127
.
4
100
U
U
U đm
2
%
2
2 




  4
6
,
0
.
4
,
2
8
,
0
.
2
,
3
.
1
U %
2 



)
V
(
9
,
121
1
,
5
127
U
U
U 2
đm
2
2 






CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Khi tải kt = 0,5:
)
V
(
54
,
2
100
127
.
2
100
U
U
U đm
2
%
2
2 




  2
6
,
0
.
4
,
2
8
,
0
.
2
,
3
.
5
,
0
U %
2 



)
V
(
46
,
124
54
,
2
127
U
U
U 2
đm
2
2 






CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ví dụ 2:
Máy biến áp một pha
Thông số định mức : Sđm = 2500 VA; U1đm = 220V; U2đm = 127 V;
Thông số dây quấn R1 = 0,3; X1 = 0,25 ; R2 = 0,1 ; X2 = 0,083
Thứ cấp nối với tải có tổng trở pha
Dùng sơ đồ thay thế gần đúng (coi I0 0) xác định:
- Công suất tác dụng P1, công suất phản kháng Q1, hệ số công
suất cos1 ở phía sơ cấp
- Công suất tác dụng và phản kháng của tải, điện áp trên tải và độ
biến thiên điện áp thứ cấp
)
(
17
,
5
j
8
,
5
Zt 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài giải:
Thông số sơ đồ thay thế:
Hệ số biến áp: 73
,
1
127
220
U
U
k
đm
2
đm
1



Qui đổi đại lượng thức cấp về sơ cấp:
3
,
0
1
,
0
.
73
,
1
R
k
R 2
2
2
'
2 


25
,
0
083
,
0
.
73
,
1
X
k
X 2
2
2
'
2 


4
,
17
8
,
5
.
73
,
1
R
k
R 2
t
2
'
t 


5
,
15
17
,
5
.
73
,
1
X
k
X 2
t
2
'
t 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Từ sơ đồ tính được dòng điện sơ cấp và thứ cấp qui đổi
   2
'
t
'
2
1
2
'
t
'
2
1
đm
1
'
2
1
X
X
X
R
R
R
U
I
I







)
A
(
13
,
9
16
18
220
I
I
2
2
'
2
1 



Hệ số công suất phía sơ cấp
    08
,
20
18
X
X
X
R
R
R
R
R
R
cos
2
'
t
'
2
1
2
'
t
'
2
1
'
t
'
2
1
1 









747
,
0
cos 1 


CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Công suất tác dụng phía sơ cấp
1500
747
,
0
.
13
,
9
.
220
cos
I
U
P 1
1
1
1 

 
Công suất phản kháng phía sơ cấp
4
,
1335
747
,
0
1
.
13
,
9
.
220
sin
I
U
Q 2
1
1
1
1 


 
Dòng điện thứ cấp chưa qui đổi
A
8
,
15
13
,
9
.
73
,
1
I
.
k
I '
2
2 


Tổng trở của tải
)
(
77
,
7
17
,
5
8
,
5
X
R
Z 2
2
2
t
2
t
t 






CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Điện áp trên tải (thứ cấp)
)
V
(
76
,
122
77
,
7
.
8
,
15
Z
I
U
U t
2
t
2 



Độ lệch điện áp thứ cấp
38
,
3
100
127
76
,
122
127
100
U
U
U
U
đm
2
2
đm
2
%
2 





Công suất của tải
1447
08
,
5
.
8
,
15
R
I
P 2
t
2
2
t 


1291
17
,
5
.
8
,
15
X
I
Q 2
t
2
2
t 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ví dụ 3:
Một máy biến áp ba pha nối Y/ có Sđm = 60 kVA; U1đm = 35 kV;
U2đm = 400V; I0%=11; Un% = 4,55; P0 = 502 W; Pn = 1200 W.
a) Tính dòng điện định mức, dòng điện không tải, hệ số công
suất không tải, điện áp ngắn mạch Un, hệ số công suất ngắn
mạch cosn
b) Thông số sơ đồ thay thế.
c) Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại.
Máy làm việc với tải R, L có cost = 0,9, hệ số tải kt = 0,5.
d) Tính hiệu suất, công suất tác dụng và phản kháng, dòng điện,
cos1 ở phía sơ cấp.

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài giải:
a) Tính I1đm, I2đm, I0, cosφ0, Un, cosφn
- Dòng điện định mức, dòng điện không tải:
A
1
10
.
35
.
3
10
.
60
U
3
S
I 3
3
đm
1
đm
đm
1 


A
66
,
8
400
.
3
10
.
60
U
3
S
I
3
đm
2
đm
đm
2 


A
11
,
0
100
11
.
1
100
I
I
I %
0
đm
1
0 


- Hệ số công suất không tải
075
,
0
11
.
10
.
35
.
3
502
I
U
3
P
cos 3
0
đm
1
0
0 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện áp ngắn mạch dây Un
V
1592
100
55
,
4
.
10
.
35
100
U
U
U
3
%
n
đm
1
n 


- Điện áp ngắn mạch pha Unp (sơ cấp nối Y)
V
5
,
919
3
1592
3
U
U n
np 


- Hệ số công suất ngắn mạch
435
,
0
1
.
1592
.
3
1200
I
U
3
P
cos
đm
1
n
n
n 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Thông số sơ đồ thay thế:
- Điện trở nhánh từ hóa




 k
8
,
13
11
,
0
.
3
502
I
.
3
P
I
P
R 2
2
0
0
2
0
p
0
th
- Tổng trở nhánh từ hóa




 k
7
,
183
11
,
0
.
3
10
.
35
I
.
3
U
I
U
Z
3
0
đm
1
0
đmp
1
th
- Điện kháng nhánh từ hóa



 k
2
,
183
R
Z
X 2
th
2
th
th

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện trở ngắn mạch




 400
1
.
3
1200
I
.
3
P
I
P
R 2
2
đm
1
n
2
đm
1
np
n
- Tổng trở ngắn mạch




 5
,
919
1
.
3
1592
I
.
3
U
I
U
Z
đm
1
n
đm
1
np
n
- Điện kháng ngắn mạch



 828
R
Z
X 2
n
2
n
n
- Hệ số biến áp pha
5
,
50
400
.
3
10
.
35
U
.
3
U
U
U
k
3
đm
2
đm
1
đmp
2
đmp
1
p 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện trở, điện kháng sơ cấp




 200
2
400
2
R
R
R n
'
2
1
- Điện trở, điện kháng thứ cấp




 414
2
828
2
X
X
X n
'
2
1



 078
,
0
5
,
50
200
k
R
R 2
2
p
'
2
2



 162
,
0
5
,
50
414
k
X
X 2
2
p
'
2
2

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
c) Tính hệ số tải khi hiệu suất cực đại
647
,
0
1200
502
P
P
k
n
0
t 


d) Tính hiệu suất máy khi tải có cosφt = 0,9, hệ số tải kt =0,5
n
2
t
0
t
đm
t
t
đm
t
P
k
P
cos
S
k
cos
S
k






97
,
0
1200
5
,
0
502
9
,
0
.
10
.
60
.
5
,
0
9
,
0
.
10
.
60
.
5
,
0
2
3
3






CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Công suất tác dụng phía sơ cấp
n
2
t
0
t
đm
t
1 P
k
P
cos
S
k
P 

 
)
W
(
27802
1200
.
5
,
0
502
9
,
0
.
10
.
60
.
5
,
0
P 2
3
1 



- Công suất phản kháng phía sơ cấp (bỏ qua từ thông tản)
0
t
đm
t
th
t
1 sin
UI
3
sin
S
k
Q
Q
Q 
 



13076
9
,
0
1
.
10
.
60
.
5
,
0
Q 2
3
t 


6649
075
,
0
1
.
11
,
0
.
10
.
35
.
3
Q 2
2
th 


19725
6649
13076
Q1 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Công suất phản kháng (có tính từ thông tản)
n
2
t
0
t
đm
t
tan
th
t
1 Q
k
sin
UI
3
sin
S
k
Q
Q
Q
Q 




 

2
n
đm
1
n
n 435
,
0
1
.
1
.
1592
.
3
sin
I
U
3
Q 

 
2482
Qn 
22207
2482
19725
Q1 


- Công suất toàn phần phía sơ cấp
VA
33503
19725
27082
Q
P
S 2
2
2
1
2
1
1 





CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Dòng điện sơ cấp I1
A
55
,
0
35000
.
3
33503
U
3
S
I
1
1
1 


- Hệ số công suất sơ cấp cosφ1
81
,
0
33503
27802
S
P
cos
1
1
1 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Ví dụ 4:
Một máy biến áp ba pha đấu Y/Y cung cấp điện cho tải nối
tam giác, điện trở mỗi pha tải R = 6. Máy biến áp có các số
liệu sau: U1đm = 3000 V; U2đm = 230V.
Thông số các dây quấn R1 = 2,4 ; X1 = 4,4 ; X2 = 0,026 ;
R2 = 0,0142 .
Tính điện áp đặt lên mỗi pha của tải và công suất tải tiêu thụ
khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp bằng định mức
Bài giải:
Dây quấn máy biến áp ba pha đấu Y/Y , tải phải biến đổi Δ→Y
)
(
2
3
R
RY 

 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp ba pha đấu Y/Y → hệ số biến áp
04
,
13
230
3000
U
U
k
k
đm
2
đm
1
p
d 



Thông số thứ cấp, tải qui đổi về sơ cấp
)
(
4
,
2
0142
,
0
.
04
,
13
R
k
R 2
2
2
p
'
2 



)
(
338
2
.
04
,
13
R
k
R 2
Y
2
p
'
Y 



)
(
4
,
4
026
,
0
.
04
,
13
X
k
X 2
2
2
p
'
2 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Theo sơ đồ thay thế gần đúng
   2
'
2
1
2
'
Y
'
2
1
p
1
p
2
p
1
X
X
R
R
R
U
I
I






A
05
,
5
8
,
8
8
,
342
.
3
3000
I
I
2
2
p
2
p
1 



Điệ áp pha trên tải nối Y
V
3
,
131
13
338
.
05
,
5
04
,
13
R
I
k
U
U
'
Y
p
1
p
'
Yp
Yp 



Điện áp pha trên tải nối Δ
V
4
,
227
3
,
131
.
3
U
3
U Yp
p 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Dòng điện pha trên tải nối Δ
A
9
,
37
04
,
13
3
05
,
5
k
3
I
I p
Yp
p 



Công suất của tải
25859
338
05
,
5
.
3
R
.
I
.
3
P 2
Y
2
p
2 


0
Q 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài tập
Bài số 6.1
Một cuộn dây có lõi thép, mạch từ làm bằng thép kỹ thuật điện.
Tiết diện lõi thép S = 24 cm2, hệ số ép chặt k = 0,93.
Từ cảm trong lõi Bm = 1,2T
Điện áp đặt vào cuộn dây u = 311sint ; f = 50Hz.
Hãy xác định từ thông max, sức điện động e của cuộn dây
Bài giải:
Từ thông trong lõi thép:
)
Wb
(
10
.
78
,
26
93
,
0
.
10
.
24
.
2
,
1
k
.
S
.
B 4
4
m
m







CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Sức điện động trong dây quấn:







 E
E
Z
I
U
- Dây quấn không có điện trở được coi là phần tử thuần
điện cảm.
- Điện áp đặt vào có góc pha bằng 0o
- Phương trình cân bằng điện áp dây quấn
- Sđđ e có trị số hiệu dụng bằng trị số điện áp
V
220
E 
- Góc pha của sđđ E , chậm pha hơn điện ápU là 180o
 V
180
t
sin
2
220
e o

 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài số 6.2
Một máy biến áp một pha hai dây quấn có các thông số:
Sđm = 20.000 VA; fđm = 50Hz; U1đm = 126,8 kV; U2đm = 11 kV,
tiết diện lõi thép S=35,95 cm2 (hệ số ép chặt bằng k = 1) từ
cảm trong lõi thép Bm = 1,55 T.
Tính số vòng dây W1 và W2
Bài giải:
Từ thông trong lõi thép máy biến áp:
)
Wb
(
10
.
72
,
55
1
.
10
.
95
,
35
.
55
,
1
k
.
S
.
B 4
4
m
m







CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Từ biểu thức trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp, thứ cấp (bỏ
qua tổn hao trên tổng trở dây quấn):
m
đm
1
m
1
1
.
f
.
44
,
4
U
.
f
.
44
,
4
E
w




102502
10
.
72
,
55
.
50
.
44
,
4
10
.
8
,
126
w 4
3
1 
 
m
đm
2
m
2
2
.
f
.
44
,
4
U
.
f
.
44
,
4
E
w




8892
10
.
72
,
55
.
50
.
44
,
4
10
.
11
w 4
3
2 
 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài số 6.3
Máy biến áp một pha Sđm = 100kVA, U1đm= 2400 V; U2đm = 240 V;
R1 =0,2 ; X1 = 0,45 ; R2 = 2 m; X2 = 4,5 m.
a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn.
b) Tính Pn, P0 biết cost = 0,8, kt = 1,  = 0,982
Bài giải:
a) Dòng điện định mức, thông số ngắn mạch
A
67
,
41
2400
10
.
100
U
S
I
3
đm
1
đm
đm
1 


A
7
,
416
240
10
.
100
U
S
I
3
đm
2
đm
đm
2 



CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Hệ số biến áp 10
240
2400
U
U
k
đm
2
đm
1



Điện trở, điện kháng ngắn mạch
2
2
1
'
2
1
n R
k
R
R
R
R 



2
2
1
'
2
1
n X
k
X
X
X
X 






 
4
,
0
10
.
2
.
10
2
,
0
R 3
2
n



 
9
,
0
10
.
5
,
4
.
10
45
,
0
X 3
2
n

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Tổn hao ngắn mạch và không tải
6
,
649
4
,
0
.
67
,
41
R
I
P 2
n
2
đm
1
n 


n
2
t
0
t
đm
t
t
đm
t
P
k
P
cos
S
k
cos
S
k






Từ biểu thức hiệu suất máy biến áp
n
2
t
t
đm
t
0 P
k
1
1
cos
S
k
P 












816
6
,
649
.
1
1
982
,
0
1
8
,
0
.
10
.
100
.
1
P 2
3
0 










CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Xác định tổ đấu dây của các máy biến áp ba pha có sơ đồ đấu
dây như hình dưới đây
Bài số 6.5.
A
B
a
b
UAB
Uab
UAB
Uab
Y/Y - 12

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
A
B
a
b
UAB
Uab
UAB
Uab
Δ/Δ - 12

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
A
B
UAB
UAB
Uab
a
b
Uab
Y/Δ - 11

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Bài số 6.6.
Một máy biến áp ba pha Sđm = 160 kVA; U1đm = 15 kV; U2đm = 400 V;
P0 = 460 W; Pn = 2350 W; Un% = 4%; đấu Y/Y - 12.
Biết R1  R’2, X1  X’2.
a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2.
b) Tính  khi kt = 0,75, cost = 0,8.
c) Tính U2%, U2 khi kt = 1, cost = 0,8 (t >0)

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Dòng điện định mức:
A
16
,
6
10
.
15
.
3
10
.
160
U
3
S
I 3
3
đm
1
đm
đm
1 


A
231
400
.
3
10
.
160
U
3
S
I
3
đm
2
đm
đm
2 


Bài giải:
a) Tính I1đm, I2đm, Rn, Xn, R1, R2, X1, X2.
- Điện trở ngắn mạch
)
(
64
,
20
16
,
6
.
3
2350
I
.
3
P
I
P
R 2
2
đm
1
n
2
đmp
1
np
n 





CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Tổng trở ngắn mạch
- Điện kháng ngắn mạch
)
(
24
,
56
16
,
6
.
100
.
3
10
.
15
.
4
I
.
100
.
3
U
U
I
U
Z
3
đm
1
đm
1
%
n
đmp
1
np
n 




)
(
32
,
52
64
,
20
24
,
56
R
Z
X 2
2
2
n
2
n
n 





- Hệ số công suất ngắn mạch
37
,
0
16
,
6
.
600
.
3
2350
I
U
3
P
cos
đm
1
n
n
n 



- Hệ số biến áp pha
5
,
37
400
10
.
15
U
U
U
U
k
3
đm
2
đm
1
p
.
đm
2
p
.
đm
1
p 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
- Điện trở, điện kháng thứ cấp
)
(
10
.
34
,
7
32
,
10
5
,
37
1
R
k
1
R 3
2
'
2
2
p
2 


 
)
(
10
.
6
,
18
16
,
26
5
,
37
1
X
k
1
X 3
2
'
2
2
p
2 


 
)
(
16
,
26
2
X
X
X n
'
2
1 



- Điện trở, điện kháng sơ cấp
)
(
32
,
10
2
R
R
R n
'
2
1 




CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
b) Tính  khi kt = 0,75, cost = 0,8.
n
2
t
0
t
đm
t
t
đm
t
P
k
P
cos
S
k
cos
S
k






98
,
0
2350
.
75
,
0
460
8
,
0
.
10
.
160
.
75
,
0
8
,
0
.
10
.
160
.
75
,
0
2
3
3





c) Tính U2%, U2 khi kt = 1, cost = 0,8 (t >0)
Điện áp ngắn mạch tác dụng và phản kháng
32
,
1
37
,
0
.
4
cos
U
U n
%
n
R
%
n 



 
72
,
3
37
,
0
1
.
4
sin
U
U 2
n
%
n
X
%
n 




 

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP
Độ lệch điện áp phần trăm ΔU2%
 
t
X
%
n
t
R
%
n
t
%
2 sin
U
cos
U
k
U 
 




29
,
3
6
,
0
.
72
,
3
8
,
0
.
32
,
1
U %
2 



Độ lệch điện áp ΔU2
16
,
13
100
400
.
29
,
3
100
U
U
U đm
2
%
2
2 





CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP

CHƯƠNG VI : MÁY BIẾN ÁP