Điện kĩ thuật - Chương 4: Máy biến áp

Máy biến áp là một máy điện từ tĩnh dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ
trị số điện áp này sang trị số điện áp khác có cùng tần số.
Công dụng chủ yếu của máy biến áp là để tải điện đi xa. Khi tải điện đi xa nếu
tăng cao điện áp thì dòng điện giảm, do đó giảm tổn hao công suất và điện năng, tiết
kiệm được nhiều kim loại màu và chi phí xây dựng đường dây dẫn điện. Sau khi tải
điện đế nơi tiêu thụ phải dùng máy biến áp giảm áp xuống cho phù hợp với điện áp
phụ tải
Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng cho các thiết bị lò nung (máy biến áp
lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn), làm nguồn cho các thiết bị điện, điện tử cần
nhiều cấp điện áp khác nhau, trong lĩnh vực đo lường (máy biến điện áp, máy biến
dòng)
27 trang dienloan 4460
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Điện kĩ thuật - Chương 4: Máy biến áp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Điện kĩ thuật - Chương 4: Máy biến áp

 43 
CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP 
Thời gian (giờ) 
Tổng số Lý thuyết 
6 6 
MỤC TIÊU 
Học xong chương này người học có khả năng: 
- Nêu được nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại máy biến áp 
- Mô tả được cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của các loại máy biến áp 
- Mô tả được sơ đồ lắp đặt máy biến áp trong hệ thống điện 
- Tuân thủ các quy định, quy phạm về máy biến áp. 
NỘI DUNG 
1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy biến áp(1h) 
1.1- Nhiệm vụ 
Máy biến áp là một máy điện từ tĩnh dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ 
trị số điện áp này sang trị số điện áp khác có cùng tần số. 
Công dụng chủ yếu của máy biến áp là để tải điện đi xa. Khi tải điện đi xa nếu 
tăng cao điện áp thì dòng điện giảm, do đó giảm tổn hao công suất và điện năng, tiết 
kiệm được nhiều kim loại màu và chi phí xây dựng đường dây dẫn điện. Sau khi tải 
điện đế nơi tiêu thụ phải dùng máy biến áp giảm áp xuống cho phù hợp với điện áp 
phụ tải 
Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng cho các thiết bị lò nung (máy biến áp 
lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn), làm nguồn cho các thiết bị điện, điện tử cần 
nhiều cấp điện áp khác nhau, trong lĩnh vực đo lường (máy biến điện áp, máy biến 
dòng) 
1.2 Yêu cầu 
- Có khả năng chịu quá tải, chịu ngắn mạch tốt 
- Liên tục vận hành độc lập hoặc song song, tổn hao thấp. 
- Chế độ làm việc phù hợp với khí hậu nhiệt đới 
1.3- Phân loại 
a- Dựa vào số pha máy biến áp được chia ra: 
- Máy biến áp 1 pha 
- Máy biến áp nhiều pha (ba pha và nhiều hơn 3 pha) 
 b- Theo hệ số biến áp (ku) máy biến áp được chia thành: 
- Máy biến áp tăng áp nếu ku<1 
- Máy biến áp hạ áp nếu ku>1 
- Máy biến áp cách li nếu ku=1 
c- Phân loại theo công dụng 
- Biến áp năng lượng 
- Biến áp dùng trong các bộ biến đổi tĩnh 
- Biến áp đặc biệt: Biến áp hàn, biến áp đo lường, biến áp tự ngẫu 
 44 
2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy biến áp(2h) 
2.1- Máy biến áp một pha 
2.1.1- Cấu tạo 
Máy biến áp một pha đơn giản 
gồm có: 
- Một lõi thép được ghép bằng 
nhiều lá thép kỹ thuật điện, bề dày 
mỗi lá từ 0,35 đến 0,5 mm. Giữa các 
lá thép được cách điện bằng sơn hoặc 
giấy cách điện. 
Hình 4.1- Sơ đồ cấu tạo máy biến áp một 
 pha đơn giản 
- Hai cuộn dây quấn quanh lõi thép (hình 4.1). Cuộn dây nối với nguồn điện gọi 
là cuộn sơ cấp. Cuộn dây nối với phụ tải gọi là cuộn thứ cấp. Máy biến áp hạ áp có 
cuộn sơ cấp là cuộn cao áp bằng dây dẫn có mặt cắt nhỏ và nhiều vòng. Cuộn thứ cấp 
là cuộn hạ áp bằng dây dẫn có mặt cắt to và ít vòng. 
- Ngoài các cuộn dây và lõi thép, máy biến áp còn có thể có: vỏ máy, Dầu biến 
áp, bộ phận làm mát, bộ phận điều chỉnh điện áp,van phòng nổ 
2.1.2- Nguyên lý làm việc 
- Khi nối cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1, dòng điện I1 
chay trong cuộn sơ cấp sẽ sinh ra trong lõi thép một từ thông xoay chiều. Do mạch từ 
khép kín nên từ thông này móc vòng sang cuộn thứ cấp sinh ra một sức điện động 
xoay chiều E2, đồng thời sinh ra trong cuộn sơ cấp một sức điện động E1. Vì vậy ở hai 
đầu cuộn thứ cấp có một điện áp U2 gần bằng E2(hình 4.2). 
Tỷ số 
2
1
2
1
2
1
U
U
W
W
E
E
K gọi là tỷ số biến áp (4-1) 
W1, W2 là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. 
Nếu số vòng của cuộn sơ cấp nhiều hơn cuộn thứ cấp (W1> W2) thì tỷ số k >1 
đó là máy biến áp giảm áp thường gặp ở các trạm biến áp ở xí nghiệp. 
Hình 4.2- Sơ đồ nguyên lý máy biến áp một pha 
 45 
*Ví dụ: 
Cuộn sơ cấp một máy biến áp có 2100 vòng đấu vào nguồn điện 3300V. Tìm tỷ 
số biến áp và số vòng dây, biết điện áp cuộn thứ cấp là U2 = 220 V. 
Bài giải 
Tỷ số biến áp 15
220
3300
2
1 
U
U
K 
Số vòng dây cuộn thứ cấp: 140
15
21001
2 
K
W
W vòng 
- Các trạng thái làm việc của máy biến áp: 
+ Trạng thái làm việc không tải 
Nếu cuộn thứ cấp hở mạch (I2 = 0), nối cuộn sơ cấp vào nguồn điện có điện áp 
U1, trong cuộn sơ cấp sẽ có dòng điện không tải Io không vượt quá 10% dòng điện I1 
lúc bình thường. 
Dòng điện không tải Io sinh ra một tổn hao công suất Po chủ yếu là các tổn hao 
công suất trong lõi thép gọi là tổn hao sắt có trị số từ 0,2- 2% công suất định mức của 
máy biến áp. 
+ Trạng thái ngắn mạch 
Trạng thái làm việc ngắn mạch xảy ra khi cuộn thứ cấp bị nối tắt. Lúc đó điện 
áp hai đầu cuộn thứ cấp U2 = 0. Nếu hai đầu cuộn sơ cấp có điện áp định mức hoặc 
gần bằng định mức thì dòng điện ngắn mạch trong các cuộn dây sẽ lớn gấp 10 đến 20 
lần dòng điện định mức. 
Tình trạng này có thể xảy ra khi làm việc rất nguy hiểm cho máy biến áp. Vì 
vậy cần phải đặt những thiết bị bảo vệ ngắn mạch để tự động cắt máy biến áp ra khỏi 
nguồn điện trong thời gian ngắn nhất tránh cho máy biến áp khỏi bị phá hỏng. 
+ Trạng thái làm việc có phụ tải 
Trạng thái làm việc có phụ tải là trạng thái làm việc khi cuộn thứ cấp nối với 
phụ tải, trong các cuộn dây thứ cấp và sơ cấp còn có tổn hao đồng Pđ. 
Tổn hao đồng là tổn hao trên điện trở dây quấn tỷ lệ với bình phương dòng điện 
qua máy biến áp (Pđ = I2R). 
Khi dòng điện phụ tải tăng, điện áp tổn hao trong cuộn thứ cấp tăng, điện áp thứ 
cấp U2 giảm. 
Dó có tổn hao đồng và tổn hao sắt nên hiệu suất máy biến áp bé hơn 1, nhưng 
so với các loại máy điện khác, hiệu suất máy biến áp rất cao, thường đạt trị số 90%. 
 46 
2.2- Máy biến áp ba pha 
2.2.1-Cấu tạo 
Hình 4.3 là hình dáng một máy biến áp làm việc trên lưới điện 
 Hình 4.3: Vỏ máy biến áp 630 kVA; 10kV 
1- Van tháo dầu; 2- Bộ tản nhiệt; 3- Vách thùng 
 4- Chỗ gắn nhãn máy; 5- Xà đỡ có bánh xe 
Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha , ta có thể dùng 3 máy biến áp 
một pha (hình 4.4) hoặc dùng máy biến áp 3 pha (hình 4.5). 
 Hình 4.4 
 47 
 Hình 4.5 
Về cấu tạo, lõi thép của máy biến áp 3 pha(hình 4.6) gồm 3 trụ, cuộn cao áp 1, 
cuộn hạ áp 2, trụ pha3, ống lót cách điện 4. Dây quấn sơ cấp ký hiệu bằng các chữ in 
hoa: Pha A ký hiệu AX, pha B ký hiệu BY, pha C ký hiệu CZ. Dây quấn thứ cấp ký 
hiệu bằng chữ thường: Pha a ký hiệu ax, pha b ký hiệu by, pha c ký hiệu cz. Dây quấn 
sơ cấp và thứ cấp có thể nối hình sao hoặc hình tam giác. Nếu sơ cấp nối hình sao, thứ 
cấp nối hình tam giác ta ký hiệu là Y/ 
Hình 4.6 
2.2.2-Các tổ đấu dây 
Gọi số vòng dây pha của một pha sơ cấp là W1, số vòng dây một pha thứ cấp là 
W2, tỷ số điện áp pha giữa sơ cấp và thứ cấp sẽ là: 
2
1
2
1
W
W
U
U
f
f
 (4-2) 
Tỷ số điện áp dây không những phụ thuộc vào số vòng dây mà còn phụ thuộc 
vào cách nối hình sao hay tam giác. 
 48 
a) b) c) d) 
Hình 4.7- Sơ đồ các tổ đấu dây máy biến áp 3 p 
Khi nối Y/Y(hình 4.7-a)
2
1
2
1
2
1
3
3
W
W
U
U
U
U
f
f
d
d 
Khi nối / (hình 4.7-b)
2
1
2
1
2
1
W
W
U
U
U
U
f
f
d
d 
Khi nối Y/ (hình 4.7-c)
2
1
2
1
2
1 33
W
W
U
U
U
U
f
f
d
d 
Khi nối /Y (hình 4.7-d)
2
1
2
1
2
1
33 W
W
U
U
U
U
f
f
d
d 
2.3- Các máy biến áp đặc biệt 
2.3.1-Máy biến áp tự ngẫu 
Máy biến áp tự ngẫu còn gọi là máy tự biến áp. Máy tự biến áp một pha thường 
có công suất nhỏ được dùng trong các phòng thí nghiệm và trong các thiết bị để làm 
cho nguồn có khả năng điều chỉnh được điện áp đầu ra theo yêu cầu. 
Máy tự biến áp 3 pha thường dùng để điều chỉnh điện áp khi mở máy các động 
cơ 3 pha. 
Máy tự biến áp một pha gồm có một dây quấn dùng làm dây quấn sơ cấp với số 
vòng dây W1 và đồng thời một bộ phận của nó với số vòng dây W2 là thứ cấp.Hình4.8-
a.b là máy tự biến áp một pha cấu tạo và sơ đồ 
 49 
Hình 4.8- Máy biến áp tự ngẫu 
Tỷ số biến áp là: 
2
1
2
1
W
W
U
U
 =>
1
2
12
W
W
UU 
Ta thay đổi vị trí tiếp điểm trượt a sẽ thay đổi được số vòng dây W2 và do đó 
thay đổi được điện áp U2 
Từ sơ đồ cho thấy sự truyền tải năng lượng từ sơ cấp qua thứ cấp trong máy tự 
biến áp bằng hai đường: điện và điện từ. Trong khi đó máy biến áp thông thường có 
dây quấn sơ cấp và thứ cấp riêng biệt, năng lương từ sơ cấp sang thứ cấp chỉ bằng điện 
từ. Vì thế máy tự biến áp có tiết diện lõi thép bé hơn máy biến áp thông thường. máy 
tự biến áp chỉ có một cuộn dây nên tiết kiệm được dây dẫn và giảm được tổn hao. 
Máy tự biến áp có nhược điểm là mức độ an toàn không cao vì sơ cấp và thứ 
cấp liên hệ trực tiếp với nhau. 
2.3.2-Máy biến áp hàn 
Máy biến áp hàn là loại máy biến áp đặc biệt dùng để hàn bằng phương pháp 
hàn điện hồ quang. Người ta chế tạo máy biến áp hàn có điện kháng tản lớn và có thêm 
cuộn kháng ngoài để cho dòng điện hàn không vượt quá 2 đến 3 lần dòng điện định 
mức. Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp hàn vẽ trên hình 4.9. 
Hình 4.9- Máy biến áp hàn 
Cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, còn cuộn thứ cấp một đầu nối với cuộn 
điện kháng và que hàn, còn đầu kia nối với kim loại hàn. 
 50 
Khi dí que hàn vào tấm kim loại, 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 i on hóa chất khí sinh hồ quang và tỏa nhiệt lượng lớn làm nóng chảy 
chỗ hàn. 
Muốn điều chỉnh dòng điện hàn, có thể thay đổi số vòng dây quấn thứ cấp của 
máy biến áp hàn 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 chế độ ngắn mạch ngắn hạn 
thứ cấp. Điện áp định mức thứ cấp máy biến áp hàn thường 60-70V. 
3- Sơ đồ lắp đặt máy biến áp trong hệ thống điện(3h) 
Điện áp máy phát điện thường là 6,3; 10,5; 22kV. Để nâng cao khả năng truyền 
tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây, phải giảm dòng điện chạy trên đường 
dây bằng cách nâng cao điện áp. Vì vậy ở đầu đường dây cần đặt máy biến áp tăng áp. 
Mặt khác điện áp của tải khoảng 127 – 500V, động cơ có công suất lớn thường khoảng 
3 hoặc 6kV, vì vậy ở cuối đường dây cần đặt máy biến áp hạ áp (hình- 4.10) 
Hình 4.10 
Đối với các xí nghiệp có quy mô nhỏ như trường học, bệnh viện có công suất 
tiêu thụ khoảng vài trăm kW, nhất thiết phải xây dựng một trạm biến áp riêng. Sơ đồ 
mạng điện gồm: một đường dây trung áp nhận điện từ hệ thống điện, một trạm biến áp 
và mạng lưới cấp điện hạ áp (hình 4.11) 
Hình 4.11-Sơ đồ cấp điện có trạm biến áp riêng 
1- Trạm biến áp; 2- Tủ phân phối; 3- Tủ động lực; 4- Tủ chiếu sáng 
 
Máy phát 
điện 
MBA 
Tăng áp 
MBA 
hạ áp 
Tải 
Đường dây 
Truyền tải 
 51 
Đối với các xí nghiệp có quy mô vừa có thể xây dựng hai hoặc ba trạm biến áp, 
đưa trực tiếp đường dây trung áp đến các trạm ( hình 4.12) 
Hình 4.12- Sơ đồ cấp điện cho xí nghiệp có quy mô vừa 
2- Trạm biến áp; 2- Tủ phân phối; 3- Tủ động lực; 4- Tủ chiếu sáng 
Câu hỏi 
1- Mô tả cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha đơn giản. 
2- Vẽ sơ đồ các tổ đấu dây máy biến áp ba pha. 
3- Trình bày công dụng của máy biến áp tự ngẫu. 
4- Tại sao trong máy biến áp hàn lại mắc thêm cuộn kháng. 
 52 
CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN VÀ 
BẢO VỆ TRONG MẠCH ĐIỆN 
Thời gian (giờ) 
Tổng số Lý thuyết 
11 11 
MỤC TIÊU 
Học xong chương này người học có khả năng: 
- Nêu được nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại các khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện 
- Trình bày được công dụng và đặc tính kỹ thuật của những khí cụ điều khiển và bảo vệ 
trong mạch điện trong lĩnh vực Công nghệ Ô tô 
- Tuân thủ các quy định, quy phạm về khí cụ điện. 
NỘI DUNG 
1- Khí cụ điều khiển trong mạch điện(3h) 
1.1- Cầu dao 
- Công dụng : 
Cầu dao dùng để đóng cắt trực tiếp mạch điện một chiều hoặc xoay chiều có 
điện áp nhỏ hơn 500V và dòng điện nhỏ hơn 1000A. Cầu dao thường được sử dụng 
với cầu chì để tự động cắt mạch khi quá tải hoặc ngắn mạch. 
- Phân loại: 
+ Cầu dao 1 cực , 2 cực, 3 cực. 
+ Cầu dao 1 ngả, 2 ngả. 
- Cấu tạo: Hình 5.1 là cấu tạo của cầu dao đơn giản 
1- Lưỡi dao 
2- Đầu dây ra 
3- Đầu tiếp xúc tĩnh 
4- Giá cách điện 
5- Trục quay 
6- Tay nắm 
 Hình 5.1- Cầu dao đơn giản 
 53 
- Nguyên lý làm việc: 
Khi cần đóng mạch điện ta đóng cho lưỡi dao vào đầu tiếp xúc tĩnh (hình 5.2-
a). Khi ngắt mạch điện giữa dao và đầu tiếp xúc sinh ra tia lửa điện vì vậy cầu dao cần 
có hộp bảo vệ che ngoài để đảm bảo an toàn lao động. 
Hình 5.2-b là ký hiệu của cầu dao. 
a)Hình 5.2 b) 
1.2- Áptômát 
- Công dụng: 
Áp tô mát là khí cụ điện tự động cắt mạch điện khi có sự cố như quá tải , ngắn 
mạch, điện áp thấp,dòng điện dòĐôi khi nó cũng được dùng để đóng cắt không 
thường xuyên các mạch ở chế độ bình thường. 
-Phân loại: 
+ Theo kết cấu : 1 cực, 2 cực, 3 cực 
+ Theo thời gan : Tác động tức thời và tác động không tức thời. 
+ Theo công dụng bảo vệ : Cực đại theo dòng diện, cực tiểu theo dòng điện, 
chống giật. 
- Cấu tạo: Hình 5.3 là hình dáng bên ngoài của một loại áp to mát. 
Hình 5.4 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áp tô mát quá dòng điện dùng để bảo vệ 
quá tải hoặc ngắn mạch. 
Hình 5.3- Hình dáng bên ngoài của một loại áp tô mát và sơ đồ rơ le nhiệt 
 54 
Hình 5.4- Sơ đồ nguyên lý áp tô mát 
1- cuộn dây quá dòng2- Chốt hãm 
3- lưỡi dao 4- Lò xo 
5- Lá thép động 6- Đầu tiếp xúc tĩnh 
- Nguyên lý làm việc: Cuộn dây quá dòng 1 mắc nối tiếp với mạch điện. Khi 
dòng điện qua cuộn dây vượt quá trị số đã chỉnh định sẵn (gọi là dòng điện tác động), 
lõi thép của nó hút lá thép 5, làm nhả chốt hãm 2, lò xo 4 kéo lưỡi dao 3 khỏi đầu tiếp 
xúc tĩnh dòng điện bị cắt ra. 
1.3- Công tắc điện 
- Công dụng: Công tắc điện là loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu 
hộp dùng để đóng ngắt mạch điện có điện áp nhỏ hơn 500V. 
- Phân loại: 
+ Theo hình dáng kết cấu bên ngoài : loại hở, loại bảo vệ , loại kín. 
+ Theo công dụng : Công tắc đóng ngắt trực tiếp, công tắc chuyển mạch , công 
tác hành trình. 
- Cấu tạo: Hình 5.5là cấu tao một công tắc xoay 
Hình 5.5- Công tắc xoay 
- Nguyên lý l ... 
vào cuộn dây hút của công tắc tơ, làm cắt mạch điện được bảo vệ.. 
Sau khi rơ le nhiệt tác động, ta phải để một thời gian cho cặp kim loại nguội đi, 
mới dùng nút bấm phục hồi lại. Trên sơ đồ không vẽ nút bấm này. 
Rơ le nhiệt làm việc cần có thời gian cho cặp kim loại nóng lên, nên nó chỉ sử 
dụng bảo vệ quá tải chứ không bảo vệ được ngắn mạch. 
1- Cuộn đốt 
2- Cặp kim loại 
3- Cần quay 
4-Trục quay 
5-Lò xo 
6,7- Tiếp điểm 
Hình 5.11: Rơ le nhiệt 
2.3- Hộp đấu dây 
Hình 5.12 là hộp đấu dây gồm 2 cầu chì, 1 
công tắc, 1 ổ cắm điện 
Hình 5.13 là sơ đồ nguyên lý mạch điện hộp đấu dây 
nối với một bóng đèn 
Hình 5.14 là sơ đồ lắp đặt mạch điện ở hộp đấu dây 
Hình 5.12- Hộp đấu dây 
Vina 
 60 
Hình 5.13- Sơ đồ nguyên lý mạch điệnHình 5.14- Sơ đồ lắp đặt mạch điên 
 ở hộp đấu dây ở hộp đấu dây 
3- Mạch điện điều khiển máy phát điện(3h) 
3.1- Hệ thống máy kích thích một chiều 
Hình 5.15- Hệ thống kích thích một chiều (DC) 
 Hệ thống kích thích sử dụng cho máy phát điện một chiều (hình 5.15) 
Dòng điện kích từ được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp ra của máy kích 
thích một chiều. 
Máy điện một chiều này được kéo trực tiếp cùng trục với hệ thống Tua bin – 
máy phát hoặc qua bộ giảm tốc đối với các máy có dung lượng nhỏ và trung bình. 
Đối với các máy lớn hơn, sẽ được kéo bằng một động cơ riêng biệt. 
3.2-Hệ thống kích thích xoay chiều 
(hệ thống không tiếp xúc, hệ thống không chổi than.) 
 a) b) 
 Hình 5.16- Hệ thống kích thích xoay chiều (AC) 
 61 
Ở đây muốn nói đến mạch kích thích kết hợp giữa một máy phát đồng bộ và hệ 
thống chỉnh lưu. 
Máy phát đồng bộ dùng để kích thích gọi là máy kích thích xoay chiều, bao 
gồm một máy phát điện đồng bộ có phần cảm là phần tĩnh, phần ứng là phần quay, kết 
hợp với bộ chỉnh lưu quay lắp đặt ngay trên trục. 
Do đó, dòng điện kích thích sẽ đi trực tiếp từ phần ứng của máy kích từ, qua bộ 
chỉnh lưu, vào thẳng rotor, mà không qua bất kỳ mối tiếp xúc của vòng nhận điện với 
chổi than nào. 
Do đó, hệ thống này thường được gọi là hệ thống kích thích không chổi than. 
3.3-Hệ thống kích thích tĩnh 
Hệ thống này nói đến loại máy kích từ có sử dụng phối hợp biến áp kích thích 
và bộ chỉnh lưu. 
Đối với loại máy kích thích có sử dụng Thyristor cho mạch chỉnh lưu gọi là hệ 
thống kích thích thyristor. 
Hình 5.17- Hệ thống kích thích tĩnh 
* Bộ điều chỉnh điện áp tự động (bộ điều áp) có các nhiệm vụ sau: 
- Điều chỉnh điện áp máy phát điện (a). 
 - Giới hạn tỷ số điện áp / tần số (b). 
- Điều chỉnh công suất vô công máy phát điện (c). 
- Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây (d). 
- Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất vô công, đề cân bằng sự phân phối 
công suất vô công giữa các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận hành nối lưới 
(e) 
- Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ 
thống, khi máy nối lưới (g) 
 62 
a- Điều chỉnh điện áp của máy phát điện 
Bộ điều chỉnh điện thế tự động luôn luôn theo dõi điện áp đầu ra của máy phát 
điện, và so sánh nó với một điện áp tham chiếu. Nó phải đưa ra những mệnh lệnh để 
tăng giảm dòng điện kích thích sao cho sai số giữa điện áp đo được và điện áp tham 
chiếu là nhỏ nhất. 
Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện, người ta chỉ cần thay đổi điện áp 
tham chiếu này. 
b- Giới hạn tỷ số điện áp / tần số 
Khi khởi động một tổ máy, lúc tốc độ quay của Rotor còn thấp, tần số phát ra sẽ 
thấp. Khi đó, bộ điều chỉnh điện áp tự động sẽ có khuynh hướng tăng dòng kích thích 
lên sao cho đủ điện áp đầu ra. Điều này dẫn đến quá kích thích: cuộn dây rotor sẽ bị 
quá nhiệt, các thiết bị nối vào đầu cực máy phát như biến thế chính, máy biến áp tự 
dùng... sẽ bị quá kích thích, bão hòa từ, và quá nhiệt. 
Bộ điều chỉnh điện áp tự động cũng phải luôn theo dõi tỷ số này để điều chỉnh 
dòng kích thích cho phù hợp, mặc dù điện áp máy phát chưa đạt đến điện áp tham 
chiếu. 
c - Điều khiển công suất vô công của máy phát điện 
Khi máy phát chưa phát điện vào lưới, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ thay 
đổi điện áp đầu cực máy phát. Quan hệ giữa điện áp máy phát đối với dòng điện kích 
từ được biểu diễn bằng 1 đường cong, gọi là đặc tuyến không tải. 
Tuy nhiên khi máy phát điện được nối vào một lưới có công suất rất lớn so với 
máy phát, việc tăng giảm dòng kích thích hầu như không làm thay đổi điện áp lưới. 
Tác dụng của bộ điều áp khi đó không còn là điều khiển điện áp máy phát nữa, mà là 
điều khiển dòng công suất phản kháng (còn gọi là công suất vô công, công suất ảo) của 
máy phát. 
Khi dòng kích thích tăng, công suất vô công tăng. Khi dòng kích thích giảm, 
công suất vô công giảm. Dòng kích thích giảm đến một mức độ nào đó, công suất vô 
công của máy sẽ giảm xuống 0, và sẽ tăng lại theo chiều ngược lại (chiều âm), nếu 
dòng kích thích tiếp tục giảm thêm. 
Điều này dẫn đến nếu hệ thống điều khiển điện áp của máy phát quá nhạy, có 
thể dẫn đến sự thay đổi rất lớn công suất vô công của máy phát khi điện áp lưới dao 
động. 
Do đó, bộ điều khiển điện áp tự động, ngoài việc theo dõi và điều khiển điện áp, 
còn phải theo dõi và điều khiển dòng điện vô công. Thực chất của việc điều khiển này 
là điều khiển dòng kích thích khi công suất vô công và điện áp lưới có sự thay đổi, sao 
cho mối liên hệ giữa điện áp máy phát, điện áp lưới và công suất vô công phải là mối 
liên hệ hợp lý. 
d - Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây 
Khi máy phát điện vận hành độc lập, hoặc nối vào lưới bằng 1 trở kháng lớn. 
Khi tăng tải, sẽ gây ra sụt áp trên đường dây. Sụt áp này làm cho điện áp tại hộ tiêu thụ 
bị giảm theo độ tăng tải, làm giảm chất lượng điện năng. 
 63 
Muốn giảm bớt tác hại này của hệ thống, bộ điều áp phải dự đoán được khả 
năng sụt giảm của đường dây, và tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác động bù 
này giúp cho điện đáp tại một điểm nào đó, giữa máy phát và hộ tiêu thụ sẽ được ổn 
định theo tải. Điện áp tại hộ tiêu thụ sẽ giảm đôi chút so với tải, trong khi điện áp tại 
đầu cực máy phát sẽ tăng đôi chút so với tải. Để có được tác động này, người ta đưa 
thêm 1 tín hiệu dòng điện vào trong mạch đo lường. 
Dòng điện của 1 pha (thường là pha B) từ thứ cấp của biến dòng đo lường sẽ 
được chảy qua một mạch điện R và L, tạo ra các sụt áp tương ứng với sụt áp trên R và 
L của đường dây từ máy phát đến điểm mà ta muốn giữ ổn định điện áp. 
Điện áp này được cộng thêm vào (hoặc trừ bớt đi) với điện áp đầu cực máy phát 
đã đo lường được. Bộ điều áp tự động sẽ căn cừ vào điện áp tổng hợp này mà điều 
chỉnh dòng kích từ, sao cho điện áp tổng hợp nói trên là không đổi. Nếu các cực tính 
của biến dòng đo lường và biến điện áp đo lường được nối sao cho chúng trừ bớt lẫn 
nhau, ta sẽ có: 
Ump – Imp (r + jx) = const. 
Như vậy chiều đấu nối này làm cho điện áp máy phát sẽ tăng nhẹ khi tăng tải. 
Độ tăng tương đối được tính trên tỷ số giữa độ tăng phần trăm của điện áp máy phát 
khi dòng điện tăng từ 0 đến dòng định mức. 
Thí dụ khi dòng điện máy phát =0, thì điện áp máy phát là 100%. Khi dòng điện 
máy phát = dòng định mức, điện áp máy phát là 104% điện áp định mức. 
Vậy độ tăng tương đối là + 4%. Độ tăng này còn gọi là độ bù (compensation). 
Độ bù của bộ điều áp càng cao, thì điểm ổn định điện áp càng xa máy phát và càng gần 
tải hơn. 
e- Phân phối hợp lý công suất vô công giữa các máy 
Đây chính là Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây, tuy nhiên có bù âm và bù 
dương. Việc bù này dựa trên nguyên lý cân bằng điện áp tại nút hệ thống điện ! 
g-Giới hạn dòng điện kháng thiếu kích thích 
4- Mạch điện điều khiển động cơ điện(lý thuyết 2h + kiểm tra 1h) 
4.1- Mạch điện điều khiển mở máy trực tiếp và bảo vệ động cơ điệnxoay chiều 
không đồng bộ ba pha 
4.1.1- Sơ đồ nguyên lý 
Hình 5.18 là sơ đồ dùng khởi động từ để khởi động trực tiếp động cơ ba pha. 
Các tiếp điểm chính của cuộn dây công tắc tơ mắc trong mạch điện động cơ, cùng với 
hai cuộn dây đốt 1RN, 2RN của rơ le nhiệt. 
Mạch điện khống chế gồm nút bấm cắt C, nút bấm đóng Đ đấu song song với 
tiếp điểm khóa K1 của công tắc tơ cùng với hai tiếp điểm 1RN, 2RN, tất cả đều đấu 
nối tiếp với cuộn dây hút của công tắc tơ. 
 64 
Cách hoạt động của sơ đồ này 
như sau: Muốn mở máy động cơ , ta 
bấm nút Đ, cuộn hút K có điện sẽ đóng 
mạch động cơ, đồng thời đóng tiếp 
điểm tự khóa K1. 
Muốn ngừng động cơ, ta ấn nút 
C làm mất điện vào cuộn K, và công 
tắc tơ trở về trạnh thái cắt, các tiếp 
điểm chính K mở ra để cắt mạch điện 
động cơ, đồng thời tiếp điểm phụ K1 
cũng mở để cắt mạch tự khóa. 
Khi động cơ bị quá tải, các rơ le 
nhiệt 1RN, 2RN tác động mở tiếp điểm 
ra làm cắt mạch cuộn hút. 
Hình 5.18- Sơ đồ nguyên lý mạch khởi động 
trực tiếp động cơ điện 
Trên sơ đồ còn có cầu dao CD làm nhiệm vụ cách ly mạch điện động cơ ra khỏi 
mạng điện chung. Để tránh trường hợp đứt một pha làm hỏng máy, người ta thường 
dùng ap tô mát thay cho cầu dao và cầu chì. 
4.1.2- Sơ đồ lắp đặt 
AT- Áp tô mát 
K- Khởi động từ 
RN- Rơ le nhiệt 
NC- Nút cắt 
NĐ- Nút đóng 
I- Tiếp điểm phụ của khởi động từ 
K- cuộn dây của khởi động từ 
Hình 5.19 - Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển trực tiếp động cơ điện 
Cầu nối 
 65 
4.1.3- Lắp đặt mạch điện 
- Dụng cụ, vật liệu và thiết bị điện 
+ Vật liệu và thiết bị điện: Dây dẫn bọc cách điện d = 3 mm; động cơ không 
đồng bộ ba pha; áp tô mát 3 cực; 2 rơ le nhiệt; khởi động từ; nút ấn đóng/cắt; cầu chì. 
+ Dụng cụ: Kìm điện và kìm cắt dây, bút thử điện, tua vít, băng keo 
- Trình tự lắp đăt: Động cơ rơ le nhiệt khởi động từ nút ấn cầu chì 
 áp tô mát cầu nối. 
Sau khi lắp xong, kiểm tra lại và mở máy vận hành động cơ. 
4.2- Mạch điện điều khiển mở máy trực tiếp và bảo vệ động cơ điện xoay chiều 
không đồng bộ một pha 
4.2.1- Sơ đồ nguyên lý 
Hình 5.20là sơ đồ dùng khởi động từ để khởi động trực tiếp động cơ xoay chiều 
không đồng bộ một pha . 
Tiếp điểm chính của cuộn dây công tắc tơ mắc trong mạch điện động cơ, cùng 
với cuộn dây đốt RN của rơ le nhiệt. 
Mạch điện khống chế gồm nút bấm cắt C, nút bấm đóng Đ đấu song song với 
tiếp điểm khóa K1 của công tắc tơ cùng với tiếp điểm RN, tất cả đều đấu nối tiếp với 
cuộn dây hút của công tắc tơ. 
- Cách hoạt động của sơ đồ này như sau: 
+ Muốn mở máy động cơ , ta bấm nút Đ, cuộn hút K có điện sẽ đóng mạch 
động cơ, đồng thời đóng tiếp điểm tự khóa K1. 
+ Muốn ngừng động cơ, ta ấn nút C làm mất điện vào cuộn K, và công tắc tơ trở 
về trạng thái cắt, tiếp điểm chính K mở ra để cắt mạch điện động cơ, đồng thời tiếp 
điểm phụ K1 cũng mở để cắt mạch tự khóa.. 
+ Khi động cơ bị quá tải, rơ le nhiệt RN tác động mở tiếp điểm ra làm cắt mạch 
cuộn hút, động cơ ngừng hoạt động. 
Hình 5.20- Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển động cơ điện xoay chiều 1 pha 
 66 
4.2.2-Sơ đồ lắp đặt 
Hình 5.21- Sơ đồ lắp đặt mạch điều khiển động cơ điện xoay chiều một pha 
4.2.3- Lắp đặt mạch điện 
- Dụng cụ, vật liệu và thiết bị điện 
+ Vật liệu và thiết bị điện: Dây dẫn bọc cách điện d = 3 mm; động cơ không 
đồng bộ 1 pha ; áp tô mát 2 cực; 1 rơ le nhiệt; 1 công tắc tơ; nút ấn cắt và nút ấn đóng; 
cầu chì. 
+ Dụng cụ: Kìm điện và kìm cắt dây, bút thử điện, tua vít, băng keo 
- Trình tự lắp đăt: Động cơ rơ le nhiệt công tắc tơ nút ấn đóng 
nút cắt cầu chì áp tô mát cầu nối. 
Sau khi lắp xong, kiểm tra lại và mở máy vận hành động cơ 
Câu hỏi 
1- Trình bày công dụng và nguyên lý làm việc của áp tô mát (trên sơ đồ). 
2- Trình bày công dụng và nguyên lý làm việc của các loại nút ấn. 
3- Nêu cách sử dụng và bảo quản cầu chì. 
4- Tại sao rơ le nhiệt chỉ bảo vệ quá tải mà không bảo vệ được ngắn mạch? 
5- Trình bày nguyên lý làm việc của công tắc tơ (trên sơ đồ). 
6- Vẽ sơ đồ lắp đặt mạch điện điều khiển mở máy trực tiếp động cơ điện xoay 
chiều không đồng bộ ba pha. 
7- Trình bày nguyên lý mạch điều khiển đảo chiều quay động cơ không đồng bộ 
ba pha. 
8- Vẽ sơ đồ lắp đặt mạch điện điều khiển động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 
một pha 
 67 
PHỤ LỤC - MỘT SỐ KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG 
TT Tên gọi Ký hiệu 
1 Đường dây dẫn điện 
2 Đường dây dẫn điện không nối 
3 Đường dây dẫn điện có nối 
4 Máy phát điện xoay chiều 
5 Máy phát điện một chiều 
6 Nguồn điện một chiều: Pin, ăc quy 
7 Máy biến áp 
8 Động cơ không đồng bộ 
9 Động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc 
10 Động cơ không đồng bộ 3 pha rô to dây quấn 
11 Động cơ có cổ góp 
12 
Điện trở 
13 
Tụ điện 
 68 
14 Cuộn cảm 
15 Bóng đèn sợi đốt 
16 
Cầu dao hai cực, ba cực 
17 Áp tô mát hai cực 
18 Cầu chì 
19 Nút ấn thường mở 
20 Nút ấn thường đóng 
21 Nút ấn kép 
22 Rơ le nhiệt 
23 Tiếp điểm thường hở 
24 Tiếp điểm thường kín 
25 Công tắc 
 69 
Tài liệu tham khảo 
1-Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh (2006) – Giáo trình kỹ thật điện- Vụ trung học 
chuyên nghiệp và dạy nghề- NXB Giáo dục 
2-Phạm Văn Chới (2008) – Giáo trình khí cụ điện - NXB Giáo dục 
3-Đặng Văn Đào, Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh (2010)- Giáo trình máy 
điện – Vụ giáo dục chuyên nghiệp - NXB Giáo dục 
4-Nguyễn Văn Tuệ (2008)- Kỹ thuật điện lực tổng hợp (Máy điện,mạch điện và 
hệ thống cấp điện) - NXB đại học Quốc gia TP HCM 
5- Nguyễn Đức Sỹ (2010) – Giáo trình vận hành và sửa chữa thiết bịđiện - 
NXB Giáo dục 
6-Phan Đăng Khải (2010) – Giáo trình kỹ thuật lắp đặt điện – Vụ giáo dục 
chuyên nghiệp - NXB Giáo dục 
7- Vũ Văn Tấm (2009) – Giáo trình điện dân dụng và công nghiệp -Vụ trung 
học chuyên nghiệp và dạy nghề - NXB Giáo dục 
8-Phạm Văn Chính, Nguyễn Hùng Khôi (2010) – Giáo trình thực hànhtrang 
bịđiện- Trường đại học sư phạm kỹ thuật Nam Định
File đính kèm:
dien_ki_thuat_chuong_4_may_bien_ap.pdf