Giáo trình Thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ - Bài 3: Máy biến áp một pha có nhánh phân từ

1 
BÀI 3: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH 
PHÂN TỪ 
I. Mục tiêu: 
Giúp hiểu rõ hơn sự ảnh hưởng của cấu tạo mạch từ đến đặc tính làm việc của máy biến áp. 
Sự ảnh hưởng của tử thông rò lên giá trị điện kháng của máy biến áp. 
II. Thiết bị thí nghiệm: 
 Máy biến áp 1 pha 220/110V, 5/10 A, có nhánh phân từ và khe hở không khí 
 Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn đây sơ cấp của 
máy biến áp một pha 
 Ampere kế, volt kế và Watt kế 
2 
Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cử 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: 
Bảng giá trị: 
U10(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 
U20(V) 19.05 28.88 38.85 48.35 58.85 69 79.35 89.85 99.9 109.7 
I10(A) 0.141 0.185 0.227 0.265 0.305 0.346 0.391 0.438 0.489 0.543 
cosφ1 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 
P10(W) 1.61 3.16 5.18 7.55 10.43 13.81 17.83 22.47 27.87 30.05 
i. Vẽ lại đặc tính không tải U10 = f(I10). So sánh dạng của đặc tính này với dạng đặc tính 
thu được ở bài thí nghiệm 2. Giải thích sự khác nhau nếu có? 
4 
ii. Thông số cho mạch tương đương máy biến áp: 
K = U1đm/U20 =2 
Rc= (U10)
2
 / P10 = 1245Ω 
Zo = U1đm / I10 = 220/0.544 = 404Ω 
Xm = √ 
 =427.1Ω 
B. Thí nghiệm ngắn mạch: 
 Sơ đồ nguyên lý: 
 Sơ đồ đấu dây: 
U10 (v) 
I10 (A) 
5 
U1n(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 
I2n(V) 0.716 1.073 1.416 1.773 2.07 2.42 2.77 3.14 3.50 7.85 
I1n(V) 0.474 0.698 0.916 1.138 1.356 1.547 1.806 1.97 2.20 2.43 
cosφ1 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 0.083 
P1n(W) 1.57 3.48 6.08 9.45 13.51 17.98 23.98 29.43 36.52 44.37 
i. Các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương máy biến áp: 
Zn = U1n / I1nđm = 90.53Ω 
Req = P1n/ (I
2
1n) 
 √ 
ii. Vẽ đường đặc tính U1n = f( I1n) 
I1n (A) 
U1n (V) 
6 
- Nhận xét: Đường đặc tính không tải và ngắn mạch có dạng giống nhau, gần như là tuyến tính 
theo I. 
iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định 
mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi Ín ở giá trị định mức được hay không? Tại 
sao? Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ cac giá trị đo được, so sánh kết quả thu 
được, cho nhận xét. 
Có thể qui đổi, vì đặc tính có dạng tuyến tính: 
Pn= U1n.I1n ~ 90 
 . cosφ = Pidm (I1n / Idm)
2
Trên lý thuyết có thể quy đổi được tuy nhiên vì Zn lớn nên U1n đạt giá trị 
U1đm (220V) tại giá trị I1n chưa đến I1đm ⇨ nếu tăng In lên I1đm thì sẽ quá 
áp cho cuộn sơ cấp, hứ máy biến áp nên thực tế ko thể quy đổi được 
C. Thí nghiệm có tải: 
 Sơ đồ nguyên lý: 
 Sơ đồ đấu dây: 
7 
Tải 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
U2(V) 104.5 104.5 95.5 89.2 82.5 76.2 70.1 64.6 59.6 45 35.4 
I2(A) 0.655 0.878 1.134 1.361 1.558 1.718 1.85 1.89 1.97 2.17 2.26 
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) 68.38 91.66 108.19 121.28 128.41 130.78 129.56 121.97 117.29 97.25 79.92 
U1(V) 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 
I1(A) 0.234 0.774 1.3 1.745 2.05 2.23 2.57 2.77 2.91 3.28 3.46 
Cosφ1 0.64 0.57 0.49 0.47 0.40 0.37 0.35 0.35 0.30 0.30 0.30 
P1(W) 32.95 97.06 140.14 180.43 180.4 181.52 197.89 213.29 192.06 216.48 228.36 
i. Vẽ đặc tính tải: U2= f(I2) 
I2 (A) 
U2 (V) 
8 
Tính độ sụt áp phần trăm ở các tải đo được 
Tải 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
∆%U 5 5 13.18 18.9 25 30.7 36.3 41.3 45.8 59 67.8 
ii. Nhận xét sự ảnh hưởng kết cấu mạch từ lên đặc tính làm việc máy biến áp 
Vai trò chính trong việc truyền tải công suất từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp là thông 
qua từ thông bên ngoài mạch dẫn từ (thường gọi là từ thông tản). Khi đó để nhấn mạnh vai trò 
của phần từ thông này trong việc truyền tải công suất trong máy biến áp thì hợp lý nhất là nên 
gọi đây là từ thông làm việc, còn phần từ thông trong mạch dẫn từ nên gọi là từ thông từ hoá. 
Và như vậy đối với máy biến áp thì phần từ trường mắc vòng khép kín trong trong mạch dẫn từ 
có công suất rất nhỏ, điều này loại trừ khả năng bão hoà mạch từ do phần từ thông này gây ra. 
Đối với từ thông làm việc (hiện nay thường gọi là từ thông tản) công suất từ trường càng lớn 
càng cần phải tạo nên điều kiện thuận lợi khép mạch các đường sức từ để không có bão hoà 
trong các phần tử cấu trúc của máy biến áp, hạn chế nhỏ nhất phần từ thông xuyên đến các phần 
tử cấu trúc của máy biến áp như là vách thùng, đai giằng, ... Với sun từ dưới gông áp dụng trong 
chế tạo máy biến áp công suất lớn thực tế cho thấy đã cải thiện đáng kể tính kinh tế - kỹ thuật, 
ngoài ra còn nâng cao độ tin cậy làm việc và tuổi thọ của máy biến áp.