mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Xưởng máy điện hóa/nhà xưởng: Xưởng máy điện - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
15 + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có Kiểm tra định kỳ thực hành: không có 2. Nội dung chính : 2.
Những khái niệm cơ bản về máy biến áp. Định nghĩa máy biến áp Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, nguyên lý làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác nhưng có tần số không đổi. Kí hiệu: Hệ thống đầu vào của MBA (trước lúc biến đổi): U1; I1; f Hệ thống đầu ra của MBA (trước lúc biến đổi): U2; I2; f Đầu vào của MBA nối với nguồn điện được gọi là cuộn sơ cấp (các đại lượng, thông số sơ cấp trong kí hiệu có ghi chỉ số 1: W1,U1,I1,.) Đầu ra nối với tải gọi là cuộn thứ cấp (các đại lượng và thông số thứ cấp trong ký hiệu ghi số 2: W2, U2, I2,. Phân loại máy biến áp Có nhiều cách phân loại máy biến áp: - Theo loại dòng điện ta chia ra máy biến áp là MBA một pha, ba pha hay nhiều pha.
- Máy biến áp có ít nhất là hai cuộn dây: + Dây quấn nối với nguồn gọi là dây quấn sơ cấp. + Dây quấn nối với tải gọi là dây quấn thứ cấp. + Dây quấn nối với nguồn cao áp gọi là dây quấn cao áp. + Dây quấn nối với nguồn hạ áp gọi là dây quấn hạ áp.
- Máy biến áp có điện áp sơ cấp lớn hơn điện áp thứ cấp gọi là máy biến áp giảm áp. - Máy biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp tăng 16 áp. - Máy biến áp có ba cuộn dây (1 cuộn sơ, 2 cuộn thứ) - Máy biến áp tự ngẫu. (ngoài liên hệ về từ còn liên hệ về điện) - Máy biến áp đặc biệt như máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp điều khiển.
Các lượng định mức của máy biến áp a. Điện áp định mức: Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U1đm (V) là điện áp đã quy định cho dây quấn sơ cấp. Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U 2đm (V)là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp, khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức Với máy biến áp ba pha điện áp định mức là điện áp dây. Dòng điện định mức: Dòng điện định mức là dòng điện đã quy định cho mỗi dây quấn của máy biến áp, ứng với công suất định mức và điện áp định mức.
Đối với máy biến áp ba pha, dòng điện định mức là dòng điện dây. Dòng điện sơ cấp định mức kí hiệu I1đm(A). Dòng điện thứ cấp định mức kí hiệu I2đm (A). Công suất định mức: Công suất định mức của máy biến áp là công suất biểu kiến thứ cấp ở chế độ làm việc định mức.
Công suất định mức kí hiệu là Sđm, đơn vị là VA ( Vôn ampe). Đối với máy biến áp một pha công suất định mức là: Đối với máy biến áp ba pha công suất định mức là: Ngòai ra trên máy biến áp còn có ghi tần số định mức, số pha, sơ đồ nối dây, điện áp ngắn mạch, chế đố làm việc… 2. Công dụng của máy biến áp Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp, hoặc ngược lại từ điện áp thấp lên điện áp cao, ngưòi ta dùng MBA. Ngày nay do việc sử dụng điện năng phát triển rất rộng rãi nên có những loại MBA khác nhau: MBA 1pha, 2 pha, 3pha,.nhưng chúng dựa trên 1 nguyên lý, đó là nguyên lý cảm ứng điện từ.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha. Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp một pha có hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Lõi thép máy biến áp Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt. Để giảm dòng điện xoáy trong lõi thép, người ta dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,35mm đến 0,5mm, hai mặt có sơn cách điện) ghép lại với nhau tạo lõi thép.
Lõi thép gồm hai bộ phận chính là trụ và gông + Trụ là nơi để đặt dây quấn. + Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ. + Giữa các trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín. - Theo kết cấu lõi thép ta chia ra máy biến áp kiểu trụ và máy biến áp kiểu bọc (kiểu chữ U và chữ E).
+ Máy biến áp kiểu trụ là phần dây quấn bao quanh trụ thép (loại mba kiểu trụ thưòng dùng trong mba một pha và ba pha công suất nhỏ và trung bình) + Máy biến áp kiểu bọc là phần mạch từ phân nhánh ra hai bên và bao lấy dây quấn. Lõi thép của MBA 2. Dây quấn máy biến áp Dây quấn máy biến áp thường được làm bằng dây đồng là loại dây mềm, có độ bền cơ học cao, khó đứt, dẫn điện tốt, có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. - Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ lõi thép.
Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn có cách điện với nhau và các dây quấn cách điện với lõi thép 18 Máy biến áp thường có các loại dây quấn sau: + Dây quấn nối với nguồn gọi là dây quấn sơ cấp. + Dây quấn nối với tải gọi là dây quấn thứ cấp. + Dây quấn nối với nguồn cao áp gọi là dây quấn cao áp. + Dây quấn nối với nguồn hạ áp gọi là dây quấn hạ áp.
(Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ, thì dây quấn thấp áp được đặt sát trụ thép, dây quấn cao áp đặt lồng ra ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện và khoảng cách cách điện với phần tiếp đất (lõi sắt) nên giảm được kích thước máy biến áp. Ngoài hai bộ phận chính trên còn có các phụ kiện khác như võ máy, vật liệu cách điện. Vỏ máy thường làm bằng kim loại để bảo vệ, cố định máy và làm giá lắp đồng hồ đo, bộ phận chuyển mạch.
Vật liệu cách điện của máy biến áp làm nhiệm vụ cách điện giữa các vòng dây với nhau, giữa dây quấn và lõi thép, giữa phần dẫn điện và phần không dẫn điện. (tuổi thọ máy biến áp phụ thuộc nhiều vào vật liệu cách điện. nếu cách điện không tốt sẽ gây sự cố cho máy biến áp, nhưng nếu cách điện quá mức sẽ tăng kích thước và tăng giá thành) Vật liệu cách điện trong máy biến áp công suất nhỏ gồm: giấy cách điện, vải thuỷ tinh, sơn cách điện. Với máy lớn dùng dầu cách điện.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp 2. Sơ đồ nguyên lý Xét sơ đồ nguyên lý của máy biến áp 1 pha 2 dây quấn như hình vẽ: (1) Cuộn sơ cấp (w1vòng). (4) Phụ tải 2 1 3 Hình 1-3. Sơ đồ nguyên lý của MBA 19 2.
Nguyên lý làm việc Khi máy biến áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện thứ cấp bằng không, từ thông chính trong lõi thép chi do dòng điện sơ cấp không tải sinh ra, có giá trị bằng dòng điện từ hoá. Khi máy biến áp có tải, dưới tác động của sức điện động e 2, có dòng điện thứ cấp I2 cung cấp điện cho tải. Khi ấy từ thông chính do đồng thời cả hai dòng sơ cấp i1 và thứ cấp i2 sinh ra Từ thông Φ biến thiên hình sin Φ = Φmax .sinωt Ta có: e1 = - W1 dΦ/dt = 4,44 f W1Φmax sin(ωt- π/2) e2 = - W2 dΦ/dt = 4,44 f W2Φmax sin(ωt- π/2) Trong đó E1=4,44 f W1Φmax ; E2 =4,44 f W2Φmax ; và k được gọi là hệ số biến áp. Bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí ta có: Như vậy dây quấn sơ cấp và thứ cấp không liên hệ trực tiếp với nhau về điện nhưng nhờ từ thông chính, năng lượng đã chuyển từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp Nếu bỏ qua mọi tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng, quan hệ các lượng sơ cấp và thứ cấp, ta có công thức máy biến áp lý tưởng (không tổn hao): U2 .I1 hoặc k > 1: máy biến áp giảm áp k < 1: máy biến áp tăng áp k = 1:máy biến áp cách ly 2.
Máy biến áp ba pha. Cấu tạo máy biến áp ba pha Cấu tạo gồm các bộ phận chính là lõi thép, dây quấn và vỏ máy - Lõi thép máy biến áp ba pha gồm ba trụ - Dây quấn: Dây quấn sơ cấp ký hiệu bằng chữ in hoa 20 Pha A kí hiệu là AX, kí hiệu đầu đầu làA,B,C Pha B kí hiệu là BX, kí hiệu đầu cuối là X,Y,Z Pha C kí hiệu là CX. Dây quấn thứ cấp kí hiệu bằng chũ thường. Pha a kí hiệu là ax, kí hiệu đầu đầu là a,b.
Pha b kí hiệu là bx, Pha c kí hiệu là cx kí hiệu đầu cuối là x,y,z. Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối sao hoặc nối tam giác Hình 1. Sơ đồ MBA ba pha - Khi nối sao Y điện áp sẽ giảm đi lần, giảm chi phí về cách điện - Khi nối sao dòng điện sẽ giảm đi lần, giảm tiết diện dây - Với máy biến áp tăng áp thường được nối sao-tam giác /.