Giáo trình Máy điện (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Chia sẻ: Lạc Vũ Chi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

36
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Máy điện (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp học viên trình bày được công dụng, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp, máy điện 1 chiều, động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 1 pha, 3 pha, máy phát điện, động cơ điện vạn năng và một số đèn chiếu sáng, thiết bị điện, điện lạnh; phân tích được các nguyên tắc mở máy, đảo chiều quay động cơ điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện (Nghề: Điện công nghiệp, Điện dân dụng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MÁY ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo quyết định số: …. /QĐ … ngày … tháng … năm … của Hiệu trưởng Quảng Ninh, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình (bài giảng) nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Máy điện là một trong những môn học chuyên ngành được biên soạn dựa trên chương trình khung và chương trình chi tiết của trường Cao Đẳng nghề Xây dựng ban hành năm 2021 dành cho hệ Cao Đẳng Nghề Điện công nghiệp. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo của nhà trường và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Giáo trình này gồm chương: Chương 1: Máy điện Chương 2: Thiết bị điện Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữa máy điện. Mặc dù nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng, song thiếu sót là khó tránh. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn! Mọi đóng góp xin gửi về Khoa Điện – Điện tử Trường Cao đẳng nghề Xây dựng theo hòm thư: khoadiencdnxd@gmail.com. Quảng Ninh, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Vũ Thị Thơ 2. Tham gia:
MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................................................................... 3 I. Vị trí, tính chất của môn học ............................................................................................... 6 II. Mục tiêu môn học .............................................................................................................. 6 III. Nội dung môn học ............................................................................................................ 6 CHƯƠNG 1: MÁY ĐIỆN .......................................................................................................... 7 2.1. Máy biến áp ..................................................................................................................... 7 2.1.1 Khái niệm chung....................................................................................................... 7 2.1.2. Máy biến áp một pha ……………………………………………………………..12 2.1.3. Máy biến áp ba pha................................................................................................ 14 2.1.4. Máy biến áp đặc biệt......................................................................................... ......18 2.2. Máy điện một chiều ....................................................................................................... 21 2.2.1. Khái niệm ............................................................................................................... 21 2.2.2. Cấu tạo .................................................................................................................... 22 2.2.3. Nguyên lý làm việc ................................................................................................. 24 2.2.4. Phân loại máy phát điện một .................................................................................. 21 2. 3. Động cơ điện xoay chiều KĐB ba pha ......................................................................... 26 2.3.1. Cấu tạo .................................................................................................................... 26 2.3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................................. 28 2.3.3. Khởi động, đảo chiều quay động cơ ....................................................................... 32 2. 3.4. Phương pháp đấu dây ............................................................................................. 35 2.3.5. Thông số kỹ thuật ................................................................................................... 36 2.3.6. Ưu, nhược điểm ...................................................................................................... 39 2.4. Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ một pha ....................................................... 39 2.4.1. Từ trường động cơ điện xoay chiều KĐB 1 pha .................................................... 39 2.4.2 Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ một pha có cuộn phụ và tụ điện ............. 40 2.4.3. Nguyên tắc đảo chiều quay động cơ 1 pha có cuộn phụ ......................................... 42 2.4.4. Thông số kỹ thuật ................................................................................................... 43 2.4.5. Ưu, nhược điểm ...................................................................................................... 43 2.5. Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha. ................................................................. 43 2.5.1. Cấu tạo .................................................................................................................... 43 2.5.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................................. 47 2.5.3. Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ 1 pha ...................................................... 48 2.5.4. Thông số kỹ thuật ................................................................................................... 49 2.6.Động cơ vạn năng ............................................................................................................ 49 2.6.1. Khái niệm chung..................................................................................................... 49 2.6.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc ................................................................................... 49 2.6.3. Một số động cơ vạn năng thông dụng …… ……………………………………. 51 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 ......................................................................................... 59 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ ĐIỆN ................................................................................................. 60 2.1. Thiết bị chiếu sáng......................................................................................................... 60 2.1.1 Đèn sợi đốt............................................................................................................... 60 2.1.2. Đèn huỳnh quang .................................................................................................... 62 2.1.3. Đèn Com pac .......................................................................................................... 64 2.1.4. Đèn cao áp thủy ngân ............................................................................................. 65 2.2. Thiết bị gia nhiệt gia dụng ............................................................................................. 67 2.2.1.Bàn là ....................................................................................................................... 67 2.2.2. Bếp điện .................................................................................................................. 69 2.2.3. Nồi cơm điện .......................................................................................................... 70 2.2.4. Lò vi sóng ............................................................................................................... 72
2. 3. Thiết bị lạnh gia dụng .................................................................................................... 73 2.3.1. Máy điều hòa .......................................................................................................... 73 2.3.2. Tủ lạnh .................... ………………………………………………………………77 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 .........................................................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 85
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC MÁY ĐIỆN Tên môn học: Máy điện Mã môn học: MH 13 Thời gian thực hiện môn học: 40 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Bài tập, thảo luận: 07 giờ; Kiểm tra: 03 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học - Vị trí: Môn học được bố trí giảng dạy sau khi học các môn học, mô đun cơ sở học song song với mô đun: Trang bị điện, Lắp đặt hệ thống cấp điện. - Tính chất: Là môn học chuyên môn của nghề. II. Mục tiêu môn học - Về kiến thức: + Trình bày được công dụng, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp, máy điện 1 chiều, động cơ điện xoay chiều KĐB 1 pha, 3 pha, máy phát điện, động cơ điện vạn năng và một số đèn chiếu sáng, thiết bị điện, điện lạnh. + Phân tích được các nguyên tắc mở máy, đảo chiều quay động cơ điện. - Về kỹ năng: + Vẽ được các sơ đò đấu dây động cơ, mạch mở máy, mạch đảo chiều quay động cơ xoay chiều KĐB 1 pha, ba pha và các loại thiết bị điện dân dụng sử dụng động cơ điện xoay chiều 1 pha. + Nhận biết được các thành phần cấu tạo của một số đèn chiếu sáng, thiết bị điện, điện lạnh. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Nghiêm túc trong học tập và ghi chép bài đầy đủ; + Vận dụng được kiến thức lý thuyết vào các bài tập thực hành đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.. III. Nội dung môn học
CHƯƠNG 1: MÁY ĐIỆN 1. Mục tiêu: - Kiến thức: + Trình bày được công dụng, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy biến áp, máy điện một chiều, máy điện xoay chiều KĐB 1 pha, 3 pha; động cơ điện vạn năng. + Phân tích được các đại lượng định mức, chế độ làm việc của các loại máy biến áp, thông số của máy điện một chiều, máy điện xoay chiều KĐB 1 pha, 3 pha; động cơ điện vạn năng. Mô tả cấu tạo, phân tích nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha và ba pha. - Kỹ năng: + Nhận biết được các loại máy biến áp. + Nhận biết được các loại máy điện một chiều. + Nhận biết được các loại máy điện xoay chiều KĐB 1 pha, 3 pha. + Nhận biết được các loại động cơ điện vạn năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Chủ động trong quá trình học tập và rèn luyện. + Rèn luyện được phương pháp học tư duy và nghiêm túc trong công việc. + Phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập. 2. Nội dung: 2.1. Máy biến áp 2.1.1. Khái niệm chung a,. Khái niệm, công dụng, phân loại - Khái niệm: 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 người ta dùng máy biến áp. Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ thấp lên cao gọi là máy biến áp tăng áp và máy biến áp dùng để hạ điện áp từ cao xuống thấp gọi là máy biến áp giảm áp trong hệ thống dòng điện xoay chiều, thiết bị dùng để biến đổi tăng hoặc giảm điện áp gọi là máy biến áp. - Công dụng của máy biến áp Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện. Nó là một khâu quan trọng dùng để truyền tải và phân phối điện năng như (Hình 1-1).
Hình 1.1: Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản. Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất.Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại màu, trên đường dây người ta phải dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 220 và 500kV. Trên thực tế, các máy phát điện ít có khả năng phát ra những điện áp cao như vậy, thường chỉ từ 3 đến 21kV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp ở đầu đường đây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0,4 đến 6kV, do đó tới đây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu ra của máy phát điện, tức ở đầu đường dây dẫn điện và giảm điện áp khi tới các hộ tiêu thụ, tức là ở cuối đường dây dẫn điện gọi là “máy biến áp ”. Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lý, thường phải qua ba bốn, bốn lần tăng và giảm điện áp như vậy. Do đó tổng công suất của các nhà máy biến áp trong hệ thống điện điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện. Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện lực gọi là máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ, máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hoá năng lượng. Ngoài máy biến áp điện lực ra còn có nhiều loại máy biến áp dùng trong các nghành chuyên môn như: Máy biến áp chuyên dùng cho các lò điện luyện kim, máy biến áp hàn điện, máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp dùng cho đo lường thí nghiệm… - Phân loại máy biến áp:  Phân loại theo công dụng: - Máy biến áp điện lực: Máy biến áp cảm ứng Máy biến áp tự ngẫu MBA có tỷ số cố định MBA có tỷ số biến đổi - Máy biến áp đo lường: Máy biến điện áp Máy biến dòng điện - Máy biến áp hàn
 Phân loại theo số pha: - Máy biến áp 1 pha - Máy biến áp 3 pha  Phân loại theo điện áp: - Máy biến áp tăng áp - Máy biến áp giảm áp  Phân loại theo lõi thép: - Máy biến áp có lõi thép - Máy biến áp lõi thép không khí  Phân loại theo phương pháp làm mát: - Máy biến áp kiểu khô: - Máy biến áp kiểu dầu: - Máy biến áp dầu tuần hoàn cưỡng bức - Máy biến áp kiểu thông gió mạnh: b, Các đại lượng định mức của máy biến áp - Công suất định mức ( Dung lượng định mức): Sđm( VA, KVA) Là công suất toàn phần đưa ra ở phía thứ cấp máy biến áp - Điện áp định mức Uđm ( V, kV) + Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm + Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (Khi máy biến áp không tải mà điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức) - Dòng điện định mức I1đm, I2đm (A,kA) Là dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp là định mức: + Máy biến áp 1 pha: I1đm = Sđm / U1đm I2đm = Sđm / U2đm + Máy biến áp 3 pha: I1đm = Sđm / 3 U1đm I2đm = Sđm / 3 U2đm - Tần số định mức ( fđm) Thông thường các máy biến áp điện lực có tần số là 50Hz. Ngoài ra trên nhãn hiệu của máy còn ghi các số liệu khác như: Tổ nối dây, Số pha, điện áp ngắn mạch định mức, hiệu suất định mức... c, Các chế độ làm việc của máy biến áp * Chế độ không tải Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ.
I0 P0 A W U1 V U20 V Hình 1.2.: Sơ đồ thí nghiệm - Đặt điện áp hình sin vào dây quấn sơ cấp với U1  U1đm hở mạch dây quấn thứ cấp. Nhờ vônmét, ampemet, oátmet sẽ đo được điện áp sơ cấp U1, thứ cấp U20, dòng điện I0, công suất P0 lúc không tải. Ta xác định được tổng trở, điện trở và điện kháng máy biến áp lúc không tải: U1 P0 Z0  ; r0  ; x0  Z 02  r02 I0 I 02 thường Z 0*  x0*  10  50 và r0*  1  5 w1 U 1 - Tỉ số biến đổi của máy biến áp: k   w2 U 20 P0 - Hệ số công suất lúc không tải: cos  0  U1I 0 - Lúc máy biến áp không tải I 2'  0 mạch điện thay thế của máy biến áp có dạng như hình vẽ r1 x1 I0 rm U1 -E1 xm Hình 1.3: Sơ đồ thay thế Mạch điện thay thế máy biến áp không tải của máy biến áp 1 pha Các tham số không tải: Z 0  Z1  Z m r0  r1  rm x0  x1  xm Có thể xem tổng trở, điện trở và điện kháng không tải bằng các tham số từ hóa tương ứng: Z0  Zm ; r0  rm ; x0  xm
- Công suất lúc không tải P0 có thể xem là tổn hao sắt PFe: P0  PFe Vì điện áp sơ cấp đặt vào không thay đổi  , do đó  không thay đổi, tổn hao sắt, tổn hao không tải không thay đổi. Ta có các hệ phương trình khi không tải:      U1   E1  I 0 Z1   E1  I 0 (r1  jx1 )   U 20  E2'   I1  I 0 *. Thí nghiệm ngắn mạch Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ In Pn A W Un V Hình 1.4: Sơ đồ thí nghiệm Mạch điện thay thế của máy biến áp lúc ngắn mạch r1 x1 r2' x2' Z1 In Z2' Un Hình 1.5: Sơ đồ thay thế - Trong đó dây quấn thứ cấp bị nối ngắn mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp phải được hạ thấp sao cho dòng điện trong đó bằng dòng điện định mức. - Các tham số ngắn mạch của máy biến áp: Un Pn Zn  ; rn  ; xn  Z n2  rn2 In I n2 + Tổng trở ngắn mạch của máy biến áp: Z n  Z1  Z 2' ; rn  r1  r2' ; xn  x1  x2' thường Z1*  Z 2*'  0.025  0.1 + Công suất lúc ngắn mạch là công suất dùng để bù vào tổn hao đồng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp: Pn  PCu1  PCu 2  I12n .r1  I 2'2n .r2'
 I12n (r1  r2' )  I12n .rn + Điện áp ngắn mạch gồm 2 thành phần: Thành phần tác dụng: U nr  I1ru là điện áp rơi trên điện trở. Thành phần phản kháng: U nx  I1 xn là điện áp rơi trên điện kháng của máy biến áp. Trong các máy biến áp điện lực điến áp ngắn mạch thường được biểu diễn bằng tỉ lệ phần trăm so với điện áp định mức. Un I Z un %  100  đm n 100 U đm U đm Các thành phần điện áp ngắn mạch là: U nr I r u nr %  100  đm m 100 U đm U đm U nx I x u nx %  100  đm n 100 U đm U đm 2.1.2. Máy biến áp một pha a, Cấu tạo, nguyên lý làm việc -, Sơ đồ nguyên lý Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp một pha Cấu tạo cơ bản của máy biến áp một pha gồm các bộ phận chính như sau: - Lõi thép (còn được gọi là gông từ) là bộ phận dùng để dẫn từ thông từ cuộn sơ cấp của máy biến áp sang cuộn thứ cấp. Lõi thép được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện xẻ mỏng, sơn cách điện và ghép lại với nhau để tránh dòng điện Fuco làm nóng máy. Máy biến áp một pha có 1 lõi thép để đỡ dây quấn cơ cấp và một lõi thép đỡ dây quấn thứ cấp. Lúc này mỗi lõi thép được gọi là một trụ. Gông từ được ghép bởi các lá thép hình chữ U và chữ I. Khi đó mỗi cuộn dây được quấn trên một trụ riêng. Ngoài ra người tá cũng thường sử dụng lõi thép dạng chữ E ghép với chữ I. Khi đó cả hai cuộn dây đều được quấn trên trụ giữa của chữ E (trụ này có bề rộng bằng tổng bề rộng hai trụ kia cộng lại). Với máy biến áp hạ áp, cuộn sơ cấp thường được quấn phía trong và cách điện với cuộn thứ cấp được quấn ở ngoài. - Dây quấn: Dây quấn của máy biến áp dùng để nhận dòng điện sơ cấp (đầu vào) tạo ra từ trường thông qua mạch từ khép vòng qua cuộn thứ cấp (đầu ra). Dây quấn thường được làm bằng đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật. Với máy biến áp công suất nhỏ dây quấn thường có tiết diện tròn. Dây quấn máy biến áp thường được sơn cách điện
bởi các loại sơn Emay (nên còn được gọi là dây Emay) và bọc các loại sợi vải cách điện (còn gọi là dây cottong). Tùy theo cấp điện áp đầu vào và đầu ra mà số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp có giá trị thích hợp tương ứng. Với máy biến áp tăng áp thì số vòng cuộn sơ cấp W1 ít hơn số vòng cuộn thứ cấp W2 và ngược lại với máy biến áp hạ áp. - Ngoài các bộ phận cơ bản trên các máy biến áp một pha còn có các bộ phận phụ trợ khác như vỏ máy biến áp, dầu làm mát, bộ phận đo lường, đóng cắt .v.v... -, Nguyên lý làm việc Máy biến áp làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt vào dây quấn sơ cấp w1 một điện áp xoay chiều U1 trong cuộn dây có dòng điện I1 chạy qua và dòng điện I1 sẽ sinh ra từ thông xoay chiều chạy trong lõi thép. Do mạch từ là khép kín từ thông này móc vòng đồng thời với cả 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thông chính. Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông  biến thiên sẽ cảm ứng ở dây quấn sơ cấp một sức điện động là: d e1= -w1 (1-1) dt Và cảm ứng trong dấy quấn thứ cấp một sức điện động là d e2= -w2 (1-2) dt Trong đó: w1 là số vòng dây cuộn sơ cấp w2 là số vòng dây cuộn thứ cấp d là từ thông biến thiên theo thời gian . Qua tính toán ta được: E1 = 4,44fw1max (1-3) E2 = 4,44fw2max (1-4) Trong đó: max là trị số từ thông lớn nhất. Đơn vị là (Wb) f là tần số lưới điện. Đơn vị là (Hz) Nếu chia E1 cho E2 ta có E1 W K= = 1 (1-5) E2 W2 K được gọi là hệ số máy biến áp Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng U1 ≈ E1, U2 ≈ E2 ta có: U1 E W ≈ 1 = 1 =K U2 E2 W2 Nghĩa là tỉ số điện áp sơ cấp và thứ cấp đúng bằng tỷ số vòng dây - Nếu K>1 tức là w1>w2, U1>U2 suy ra ta có máy biến áp giảm áp.
- Nếu K
A C a b c Hình 1.8 Cấu tạo MBA 3 pha kiểu mạch từ chung - Lõi thép MBA 3 pha: Gồm 3 trụ trên mỗi trụ quấn dây quấn sơ cấp và thứ cấp của một pha - Dây quấn: + Dây quấn 3 pha phía sơ cấp ký hiệu bằng chữ in hoa: AX, BY, CZ + Dây quấn 3 pha phía thứ cấp ký hiệu bằng chữ thường : ax,by,cz Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối thành hình sao hoặc tam giác - Nguyên lý hoạt động Khi đặt vào dây quấn sơ cấp w1 một điện áp xoay chiều 3 pha U1 trong cuộn dây có dòng điện I1 chạy qua và dòng điện I1 sẽ sinh ra từ thông xoay chiều chạy trong lõi thép. Do mạch từ là khép kín từ thông này móc vòng đồng thời với cả 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thông chính. Theo định luật cảm ứng điện từ, từ thông  biến thiên sẽ cảm ứng ở dây quấn sơ cấp một sức điện động là: d e1= -w1 (1-6) dt Và cảm ứng trong dấy quấn thứ cấp một sức điện động là d e2= -w2 (1-7) dt Trong đó: w1 là số vòng dây cuộn sơ cấp w2 là số vòng dây cuộn thứ cấp d là từ thông biến thiên theo thời gian . Qua tính toán ta được: E1 = 4,44fw1max (1-8) E2 = 4,44fw2max (1-9) Trong đó: max là trị số từ thông lớn nhất. Đơn vị là(wb)
f là tần số lưới điện. Đơn vị là (Hz) Nếu chia E1 cho E2 ta có E1 W K= = 1 (1-10) E2 W2 K được gọi là hệ số máy biến áp Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng U1 ≈ E1, U2 ≈ E2 ta có: U1 E W ≈ 1 = 1 =K (1-11) U2 E2 W2 Nghĩa là tỉ số điện áp sơ cấp và thứ cấp đúng bằng tỷ số vòng dây + Nếu K>1 tức là w1>w2, U1>U2 suy ra ta có máy biến áp giảm áp. + Nếu K
Trong thực tế để thuận tiện người ta không dùng “ độ” để chỉ góc lệch pha mà dùng phương pháp kim đồng hồ để biểu thị và gọi tên tổ đấu dây của máy biến áp. Cách biểu thị đó như sau: Kim dài của đồng hồ chỉ sức điện động dây sơ cấp đặt cố định ở con số 12, kim ngắn chỉ sức điện động dây thứ cấp đặt thời gian tương ứng ở các số 1-12 tuỳ theo góc lệch pha giữa chúng 30, 60…360˚. Với máy biến áp ba pha sẽ có 12 tổ nối dây Hình 1.9 : Phương pháp ký hiệu tổ nối dây bằng kim đồng hồ * Ví dụ: Y/Y- 12 góc lệc pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp là 12 x 30˚= 360˚ Y/∆ -11 góc lệc pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp là 11 x 30˚= 330˚ Dây sơ cấp nối Y dây thứ cấp nối ∆ .Điện áp thứ cấp vượt trước sơ cấp là 30˚ Căn cứ vào cách đấu dây ( sao hoặc tam giác ) từ đó xác định góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp UAB và thứ cấp Uab trên hình vẽ góc lệch pha là 330˚
Khi vẽ đồ thị véc tơ để xác định góc lệch pha, cần chú ý pha của điện áp pha các dây quấn trên cùng một trụ phụ thuộc vào chiều dây quấn và ký hiệu đầu dây chúng có thể trùng pha hoặc ngược pha nhau như hình vẽ Hình 1.10 : Đồ thị véc tơ chỉ góc lệc pha và kí hiệu đầu dây quấn trùng pha và ngược pha + Nếu dây quấn nối hình sao Ud= 3 Up , Id=Ip Với cách nối này điện áp pha đã giảm đi 3 lần. So với điện áp dây. do đó có thể giảm bớt được chi phí và điều kiện cách đIện + Nếu dây quấn nối hình tam giác Id= 3 Ip , Ud=Up. - Ở các máy công suất lớn thường dùng tổ nối dây Y/ vì dây sơ cấp nối sao khi đó đIện áp pha giảm được lần so với điện áp dây khi đó sẽ giảm được chi phí và điều kiện cách điện, dây quấn thứ cấp nối  thì có dòng điện pha giảm đi lần so với dòng điện dây khi đó cần dây dẫn nhỏ hơn và thuận tiện cho việc chế tạo - Ở các máy công suất nhỏ thường dùng tổ nối dây Y/Y0 vì khi nối Y0 vừa dùng cho cả động cơ 1 pha và 3 pha Ngoài ra trên nhãn của máy biến áp còn ghi những số liệu như: số pha m; sơ đồ và tổ nối dây quấn; điện áp ngắn mạch Un%; chế độ làm việc (dài hạn hay ngắn hạn); phương pháp làm lạnh v.v… 2.1.4. Các máy biến áp đặc biệt a. Máy biến áp hàn - Đặc điểm: Làm việc ở chế độ ngắn mạch do đó nó phải được chế tạo sao cho có đặc tính ngoài rất dốc để hạn chế dòng điện ngắn mạch và đảm bảo cho hồ quang được ổn định. Để nóng chảy được các que hàn có dường kính khác nhau thì máy biến áp hàn phải có bộ phận điều chỉnh dòng điện hàn. Để an toàn cho người vận hành đồng thời đảm bảo nóng chảy được que hàn thì điện áp thứ cấp của máy biến áp hàn khi không tải là (60- 70) V và điện áp ở tải định mức là 30V. - Sơ đồ cấu tạo
Gồm 1 máy biến áp chính và 1 cuộn cảm có điện kháng thay đổi được bằng cách thay đổi khe hở không khí. - Nguyên lý làm việc Đấu cuộn dây sơ cấp với nguồn xoay chiều U1. Điều chỉnh khe hở không khí, đưa que hàn vào tiếp xúc với vật cần hàn, lúc này phía thứ cấp có dòng điện rất lớn đi qua chỗ tiếp xúc, giữa que hàn và vật hàn xuất hiện một điện trở tiếp xúc tương đối lớn, gặp dòng điện hàn lớn nó phát nhiệt rất nhanh, làm bật ra các phần tử dẫn điện. Sau đó ta tách que hàn ra khỏi vật cần hàn một khoảng cách nhỏ, trong khoảng không khí náy có một điện trường rất lớn nó tác động vào các phần tử dẫn điện làm cho các phần tử này chuyển động ới vận tốc rất lớn và bắn phá vào các nguyên tử gây ion hóa chất khí tạo hồ quang, làm cho nhiệt độ vùng đó tăng rất nhanh, khi đạt nhiệt độ nóng chảy của que hàn, nó sẽ chảy ra và điền đầy vào vị trí cần hàn. b. Máy biến áp tự ngẫu - Trong trường hợp điện áp của các lưới điện sơ và thứ cấp khác nhau không nhiều, nghĩa là tỉ số biến đổi điện áp nhỏ. Để được kinh tế hơn về chế tạo và vận hành người ta dùng máy biến áp tự ngẫu thay cho máy biến áp 2 dây quấn (cảm ứng). Hình 1.11: Cấu tạo máy biến áp tự ngẫu - Máy biến áp tự ngẫu khác với máy biến áp 2 dây quấn là một bộ phận của dây quấn sơ cấp nên ngoài sự liên hệ qua hỗ cảm các dây quấn sơ và thứ cấp còn liên hệ trực tiếp với nhau về điện. - Khi cấp điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp thì 2 đầu cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện điện áp xoay chiều phụ thuộc vào số vòng dây thứ cấp. Muốn điều chỉnh điện áp thứ cấp thì ta điều chỉnh con trượt để thay đổi số vòng dây thứ cấp. c. Máy biến áp đo lường Cũng giống như các loại máy biến áp khác, máy biến áp đo lường cũng được dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều trong nguồn dây dẫn. Hình ảnh về máy biế áp đo lường được biểu diễn trên hình 1.12
Hình 1.12. Hình ảnh máy biến áp đo lường Mục đích sử dụng của loại máy biến áp này là để có thể phù hợp với nhu cầu sử dụng của các thiết bị điện trong gia đình. Đồng thời, máy biến áp đo lường có công dụng vô cùng quan trọng là để đo độ chính xác về số liệu của các thiết bị điện trong gia đình. Ngoài ra, Máy biến áp đo lường cũng có thể giúp đảm bảo độ an toàn, ổn định của hệ thống điện dân dụng trong gia đình - Cấu tạo của máy biến áp đo lường: Hầu hết trong các máy biến áp nói chung và máy biến áp đo lường nói riêng có cấu tạo chính bao gồm 2 cuộn dây, đó là sơ cấp, thứ cấp; lõi thép và vỏ máy. Trong đó lõi của máy biến áp đo lường được cấu tạo từ nhiều lá sắt mỏng được ghép tỉ mỉ với nhau. ( Hình 1.13)  Lõi thép của máy biến áp được tạo nên từ những miếng lá thép kỹ thuật tinh sảo, có trụ (có dây quấn) và gông (được tạo nên từ các phần lõi thép nối với trụ).  Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhôm, xung quanh dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm có 2 loại là cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp. Mỗi cuộn dây đảm nhiệm một chức vụ khác nhau. Cuộn sơ cấp làm nhiệm vụ nhận năng lượng từ nguồn điện đi vào, cuộn thứ cấp có nhiệm vụ là cung cấp và truyền điện năng đến nơi tiêu thụ. Hai cuộn dây này sẽ đi và đảm nhiệm những chức vụ riêng do đó thường cách điện với nhau.  Vỏ máy biến áp được làm bằng thép chắc chắn. Tùy theo công suất của điện năng ở mỗi nơi sử dụng khác nhau mà người ta thiết kế ra những vỏ máy khác nhau. Vỏ máy thường đảm nhiệm chức năng bảo vệ máy biến áp, được cấu thành bởi thùng và lắp thùng.