Giáo trình Thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ - Bài 2: Máy biến áp 1 pha

1 
BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP 1 PHA 
I.Mục tiêu: 
- Hiểu và kiểm tra lại các đặc tính của máy biến áp, đặc tính không tải,đặc tính ngắn mạch, đặc tính có tải 
của máy biến áp. 
- Từ các thí nghiệm, xác định và vẽ sơ đồ mạch tương đương của máy biến áp. 
II. Thiết bị thí nghiệm: 
2 
III. Tiến trình: 
Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau: 
 Module đo điện áp và dòng điện: 
 Module đo hệ số công suất: 
 Đấu dây tổng quát: 
A. Thí nghiệm không tải: 
3 
 Sơ đồ nguyên lý: 
 Sơ đồ đấu dây: 
Đo và tính các thông số theo bảng sau: 
U10(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 
U20(V) 15 25 35 50 60 66 80 90 100 110 
I10(mA) 0.053 0.062 0.068 0.077 0.092 0.11 0.138 0.18 0.253 0.352 
P10(W) 1.272 2.232 3.246 4.62 6.624 9.24 13.248 19.44 30.36 46.464 
cosφ 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 
i. Vẽ lại đặc tính không tải U10(V) = f(I10): 
4 
So sánh dạng đặc tính này với đặc tính đường cong từ hóa: 
ii. Cho biết ý nghĩa của giá trị P10 mà sinh viên đo được, trong dãy công suất đo được thì giá trị 
nào có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp? Tại sao? 
Giá trị P10 là công suất tổn hao không tải của máy biến áp, tức là công suất nguồn 
điện cung cấp cho máy biến áp ở chế độ không tải. 
Trong dãy công suất đo được thì giá trị P10 tại áp định mức có ý nghĩa nhất. Vì giá trị 
quy đổi tổn hao không tải thường lớn nên sai số lớn. 
iii. Có thể quy đổi tổn hao không tải từ các TN mà U10 nhỏ hơn điện áp định mức (220Volts) về 
TN không tải khi U10 ở điện áp định mức được hay không? Tại sao? 
iv. Từ các thông số đo được sinh viên hãy tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của 
MBA 
I10(A) 
U10(V) 
5 
Các thông số mạch tương đương: 
Xm = √|
 | 
K= Udm/U20 =2 
Xm = 781.53 
Rc = 1041Ω 
Z0 = U1dm/ I10 =625 Ω 
B. Thí nghiệm ngắn mạch: 
 Sơ đồ nguyên lý: 
6 
 Sơ đồ đấu dây: 
I2n(A) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
U1n(V) 3 4.5 6.1 8.1 10 11.5 13.9 15.9 17.8 20.3 
I1n(A) 0.7 1.07 1.43 1.8 2.4 2.9 3.4 3.9 4.5 5.15 
P1n(W) 2.09 4.78 8.66 14.48 23.83 33.12 46.93 61.58 79.54 103.81 
cosφ 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 0.993 
i. Vẽ đặc tuyến U1n = f(I1n). so sánh vs đặc tính không tải phía trên: 
I1n 
U1n 
7 
-Nhận xét: 
 Ở thí nghiệm ngắn mạch,có thể bỏ qua tổn hao sắt từ. 
ii. Tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp 
Zn = 2Ω 
Req=1.99 Ω 
Xeq=0.2 Ω 
iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5 
A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức được hay không? Tạisao? Nếu được, 
sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được, cho nhận xét. 
Có thể quy đổi được vì dạng đặc tuyến là hàm tuyến tính: U1n ~ 4I1n 
Pđm= U1n.I1nđm cosφ ~ 4 I1n2 
 cosφ ~ P1n (
)2 
Vậy: P1n = Pđm (
)2 
iv. Thông số quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch để ghi lên 
nhãn là: P tại điện áp định mức. Vì nó quyết định công suất khi sử dụng của MBA 
C. Thí nghiệm có tải: 
 Sơ đồ nguyên lý: 
8 
 Sơ đồ đấu dây 
Chỉnh Variac ⇨ U1 định mức, thay đổi giá trị, ghi kết quả vào bảng: 
Tải 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
U2(V) 112.8 111.8 111 110.2 109.4 108.6 107.9 107.3 106.7 104 101.6 
I2(A) 0 0.5 1.3 2.25 3 3.6 4.3 5 5.5 7.7 9.5 
cosφ2 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 
P2(W) 0 55.84 144.2 247.7 327.87 390.6 463.5 534 586.3 800 964.2 
U1(V) 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 
I1(A) 0.47 0.746 1.034 1.336 1.638 1.948 2.18 2.47 2.77 3.95 5.04 
cosφ1 0.965 0.976 0.986 0.987 0.991 0.993 0.994 0.995 0.996 0.996 0.996 
P1(W) 99.78 160.18 224.3 290.1 357.12 425.6 476.7 540.7 607 865.5 1104.4 
S2 0 55.9 144.3 247.95 328.2 390.96 463.97 536.5 586.85 800.8 965.2 
i. Vẽ đặc tính tải U2=f(I2). 
9 
Tính phần trăm độ sụt áp khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức: 
∆U=|
| |
| 
ii. Đặc tính hiệu suất theo hệ số tải:  f  
Với η = P1/P2; β = S2/Sđm 
Sđm=U2đm.I2đm=110.10=1100 VA 
2
1
P
P
  
0 
0.35 0.64 0.85 0.92 0.92 0.97 0.99 0.97 0.92 
0.87 
2
đm
S
S
  
0 
0.05 0.13 0.23 0.30 0.36 0.42 0.49 0.53 0.73 
0.88 
 Xác định điểm hiệu xuất cực đại: 
Điểm hiệu suất cực đại: 
I2 = I2dm/2 = 5A 
Hiệu suất tại đây gần bằng 1 
I2(A) 
U2(V) 
10 
iii. Tính từ thông bên phía sơ cấp: 
Hiệu suất max(β,η) =(0.5,0.99) 
η 
β