ðin xoay chiu 12  Trn Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557) Trang 1
MÁY BIN ÁP – MÁY PHÁT ðIN – ðNG CƠ ðIN
A. TÓM TT LÝ THUYT
1. Truyn ti ñin năng – Máy bin áp.
* Truyn ti ñin năng
+ Công sut hao phí trên ñưng dây ti: P
hp
= rI
2
= r(
U
P
)
2
= P
2
2
U
r
.
+ Hi#u sut ti ñi#n: H =
P
PP
hp
−
.
+ ð% gim ñi#n trên ñưng dây ti ñi#n: U = Ir.
+ Bi#n pháp gim hao phí trên ñưng dây ti: gim r, tăng U.
Vì r = ρ
S
l
nên ñ. gim ta phi dùng các lo2i dây có ñi#n tr4 sut nh5 như b2c, dây siêu d7n, ... v9i giá thành
quá cao, ho<c tăng ti=t di#n S. Vi#c tăng ti=t di#n S thì t?n kim lo2i và phi xây c%t ñi#n l9n nên các bi#n pháp
này không kinh t=.
Trong thCc t= ñ. gim hao phí trên ñưng truyDn ti ngưi ta dùng bi#n pháp chE y=u là tăng ñi#n áp U: dùng
máy bi=n áp ñ. ñưa ñi#n áp 4 nhà máy phát ñi#n lên cao rFi ti ñi trên các ñưng dây cao áp. GHn ñ=n nơi tiêu
thJ l2i dùng máy bi=n áp h2 áp ñ. gim ñi#n áp tKng bư9c ñ=n giá trL thích hMp.
Tăng ñi#n áp trên ñưng dây ti lên n lHn thì công sut hao phí gim n
2
lHn.
* Máy bin áp: Máy bi=n áp là thi=t bL bi=n ñOi ñi#n áp (xoay chiDu).
C-u t.o
+ M%t l5i bi=n áp hình khung bPng sQt non có pha silic ñ. tăng ñ% tK thRm cEa l5i sQt.
+ Hai cu%n dây có s? vòng dây N
1
, N
2
khác nhau có ñi#n tr4 thuHn nh5 và ñ% tC cm l9n qun trên l5i bi=n áp.
Cu%n n?i vào nguFn phát ñi#n gVi là cu%n sơ cp, cu%n n?i ra các cơ s4 tiêu thJ ñi#n năng gVi là cu%n thW cp.
Nguyên t1c ho.t ñ3ng
DCa vào hi#n tưMng cm Wng ñi#n tK.
N?i hai ñHu cu%n sơ cp vào nguFn phát ñi#n xoay chiDu, dòng ñi#n xoay chiDu ch2y trong cu%n sơ cp t2o ra
tK trưng bi=n thiên trong l5i bi=n áp. TK thông bi=n thiên cEa tK trưng ñó qua cu%n thW cp gây ra sut ñi#n
ñ%ng cm Wng trong cu%n thW cp.
S4 bin ñ6i ñin áp và cư;ng ñ3 dòng ñin trong máy bin áp
V9i máy bi=n áp làm vi#c trong ñiDu ki#n lí tư4ng (hi#u sut gHn 100%):
1
2
U
U
=
2
1
I
I
=
1
2
N
N
.
* Công dng ca máy bin áp
+ Dùng ñ. thay ñOi ñi#n áp cEa dòng ñi#n xoay chiDu.
+ S[ dJng trong vi#c truyDn ti ñi#n năng ñ. gim hao phí trên ñưng dây truyDn ti.
+ S[ dJng trong các máy hàn ñi#n, nu chy kim lo2i.
2. Máy phát ñin xoay chiu.
* Máy phát ñin xoay chiu 1 pha
+ Các b% ph\n chính:
PhHn cm là nam châm vĩnh c^u hay nam châm ñi#n. ðó là phHn t2o ra tK trưng.
PhHn Wng là nh^ng cu%n dây, trong ñó xut hi#n sut ñi#n ñ%ng cm Wng khi máy ho2t ñ%ng.
M%t trong hai phHn ñ<t c? ñLnh, phHn còn l2i quay quanh m%t trJc. PhHn c? ñLnh gVi là stato, phHn quay gVi
là rôto.
+ Ho2t ñ%ng: khi rôto quay, tK thông qua cu%n dây bi=n thiên, trong cu%n dây xut hi#n sut ñi#n ñ%ng cm
Wng, sut ñi#n ñ%ng này ñưMc ñưa ra ngoài ñ. s[ dJng.
+ N=u tK thông qua cu%n dây là φ(t) thì sut ñi#n ñ%ng cm Wng trong cu%n dây là: e = `
dt
d
φ
= ` φ’(t)
+ THn s? cEa dòng ñi#n xoay chiDu: Máy phát có m%t cu%n dây và m%t nam châm (gVi là m%t c<p cCc) và rôto
quay n vòng trong m%t giây thì tHn s? dòng ñi#n là f = n. Máy có p c<p cCc và rô to quay n vòng trong m%t giây
thì f = np. Máy có p c<p cCc, rô to quay n vòng trong m%t phút thì f =
60
np
.
* Dòng ñin xoay chiu ba pha
ðin xoay chiu 12  Trn Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557) Trang 2
Dòng ñi#n xoay chiDu ba pha là m%t h# th?ng ba dòng ñi#n xoay chiDu, gây b4i ba sut ñi#n ñ%ng xoay chiDu
có cùng tHn s?, cùng biên ñ% nhưng l#ch pha nhau tKng ñôi m%t là
2
π
.
* C'u t(o và ho(t ñ+ng ca máy phát ñin xoay chiu 3 pha
Dòng ñi#n xoay chiDu ba pha ñưMc t2o ra b4i máy phát ñi#n xoay chiDu ba pha.
Máy phát ñi#n xoay chiDu ba pha cu t2o gFm stato có ba cu%n dây riêng rf, hoàn toàn gi?ng nhau qun trên
ba l5i sQt ñ<t l#ch nhau 120
0
trên m%t vòng tròn, rôto là m%t nam châm ñi#n.
Khi rôto quay ñDu, các sut ñi#n ñ%ng cm Wng xut hi#n trong ba cu%n dây có cùng biên ñ%, cùng tHn s?
nhưng l#ch pha nhau
2
π
.
N=u n?i các ñHu dây cEa ba cu%n v9i ba m2ch ngoài (ba ti tiêu thJ) gi?ng nhau thì ta có h# ba dòng ñi#n
cùng biên ñ%, cùng tHn s? nhưng l#ch nhau vD pha là
3
2
π
.
* Các cách m-c m(ch 3 pha
+ MQc hình sao: ba ñi.m ñHu cEa ba cu%n dây ñưMc n?i v9i 3 m2ch ngoài bPng 3 dây
d7n, gVi là dây pha. Ba ñi.m cu?i n?i chung v9i nhau trư9c rFi n?i v9i 3 m2ch ngoài
bPng m%t dây d7n gVi là dây trung hòa.
N=u ti tiêu thJ cũng ñưMc n?i hình sao và ti ñ?i xWng (3 ti gi?ng nhau) thì cưng ñ%
dòng ñi#n trong dây trung hòa bPng 0.
N=u ti không ñ?i xWng (3 ti không gi?ng nhau) thì cưng ñ% dòng ñi#n trong dây
trung hoà khác 0 nhưng nh5 hơn nhiDu so v9i cưng ñ% dòng ñi#n trong các dây pha.
Khi mQc hình sao ta có: U
d
= 3U
p
(U
d
là ñi#n áp gi^a hai dây pha, U
p
là ñi#n áp
gi^a dây pha và dây trung hoà).
M2ng ñi#n gia ñình s[ dJng m%t pha cEa m2ng ñi#n 3 pha: nó có m%t dây nóng và
m%t dây ngu%i.
+ MQc hình tam giác: ñi.m cu?i cu%n này n?i v9i ñi.m ñHu cEa cu%n ti=p theo theo
tuHn tC thành ba ñi.m n?i chung. Ba ñi.m n?i ñó ñưMc n?i v9i 3 m2ch ngoài bPng 3
dây pha. Cách mQc này ñòi h5i 3 ti tiêu thJ phi gi?ng nhau.
* Ưu ñi/m ca dòng ñin xoay chiu 3 pha
+ Ti=t ki#m ñưMc dây n?i tK máy phát ñ=n ti tiêu thJ; gim ñưMc hao phí ñi#n năng trên ñưng dây.
+ Trong cách mQc hình sao, ta có th. s[ dJng ñưMc hai ñi#n áp khác nhau: U
d
= 3 U
p
+ Cung cp ñi#n cho ñ%ng cơ ba pha, dùng phO bi=n trong các nhà máy, xí nghi#p.
3. ð+ng cơ không ñ3ng b+ ba pha.
* S5 quay không ñ3ng b+
Quay ñDu m%t nam châm hình ch[ U v9i t?c ñ% góc
ω
thì tK trưng gi^a hai nhánh cEa nam châm cũng quay
v9i t?c ñ% góc
ω
. ð<t trong tK trưng quay này m%t khung dây d7n kín có th. quay quanh m%t trJc trùng v9i
trJc quay cEa tK trưng thì khung dây quay v9i t?c ñ% góc
ω
’ <
ω
. Ta nói khung dây quay không ñFng b% v9i tK
trưng.
* Nguyên t-c ho(t ñ+ng ca ñ+ng cơ không ñ3ng b+ 3 pha
+ T2o ra tK trưng quay bPng cách cho dòng ñi#n xoay chiDu 3 pha ñi vào
trong 3 cu%n dây gi?ng nhau, ñ<t l#ch nhau 120
0
trên m%t giá tròn thì trong
không gian gi^a 3 cu%n dây sf có m%t tK trưng quay v9i tHn s? bPng tHn s?
cEa dòng ñi#n xoay chiDu.
+ ð<t trong tK trưng quay m%t rôto lFng sóc có th. quay xung quanh trJc
trùng v9i trJc quay cEa tK trưng.
+ Rôto lFng sóc quay do tác dJng cEa tK trưng quay v9i t?c ñ% nh5 hơn t?c
ñ% cEa tK trưng. Chuy.n ñ%ng quay cEa rôto ñưMc s[ dJng ñ. làm quay các
máy khác.
Chú ý: ;
Trong ñ%ng cơ không ñFng b% ba pha, khi tK trưng quay qua m%t
cu%n dây ñ2t giá trL cCc ñ2i B
0
thì tK trưng qua hai cu%n dây còn l2i ñ2t giá trL là B
0
/2.
` TOng hMp tK trưng t2i tâm luôn không ñOi và mang giá trL 3B
0
/2.
` TK trưng cCc ñ2i hư9ng vào cu%n dây thW nht thì các tK trưng thành phHn hư9ng ra xa hai cu%n
dây còn l2i và ngưMc l2i, n=u tK trưng cCc ñ2i hư9ng ra xa cu%n dây thW nht thì l2i hư9ng vào hai cu%n còn
l2i.
ðin xoay chiu 12  Trn Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557) Trang 3
CH ð VÀ PHƯƠNG PHÁP GI#I TOÁN



Ch ñ 1: Vit bi/u th=c m>i liên h gi@a U, I và N trong máy bin th.
Phương pháp:
Máy bi=n th= ñưMc ch2y không ti ho<c ch2y ti:
1 1 1
2 2 2
N U E
N U E
= =
N
1
, N
2
là s? vòng dây cEa cu%n sơ cp và thW cp.
U
1
, U
2
là hi#u ñi#n th= ñHu vào, ñHu ra cEa cu%n sơ cp, cu%n thW cp theo thW tC.
E
1
, E
2
là sut ñi#n ñ%ng hi#u dJng 4 ñHu vào, ñHu ra cEa cu%n sơ cp, cu%n thW cp theo thW tC.
Máy bi=n th= ch2y ti v9i hi#u sut ho2t ñ%ng là H:
2 2 2
1
1
1 1
2
cos
cos
P U I
HP U I
ϕ
ϕ
= =
1
cos
ϕ
,
2
cos
ϕ
: là các h# s? công sut cEa m2ch sơ và m2ch thW.
N=u H = 1,
1 2
cos cos 1
ϕ ϕ
= =
thì:
1 1 1 2
2 2 2 1
N U E I
N U E I
= = =
Có nh^ng máy bi=n th= có d2ng ñ<c bi#t: M2ch sơ cp cho có 1 cu%n N vòng dây, m2ch thW cp l2i có ñ=n k
cu%n dây cùng cu%n vào lõi thép theo thW tC các cu%n dây có N
1
, N
2
, … , N
k
vòng dây. Ta mu?n tính hi#u ñi#n
th= ñHu ra cEa các cu%n thW cp thì cHn xét s? vòng dây tương Wng
1 2
1 2
...
s t t tk
k
E E E E
N N N N
= = = =
Ho<c:
1 2
1 2
...
s t t tk
k
U U U U
N N N N
= = = =
Công sut 4 m2ch thW cp phi là tOng công sut 4 các cu%n dây:
1 2
...
t t t tk s
P P
P
P P
= + +
≤
+
Ch ñ 2: Tính công su't hao phí trong truyn ti ñin năng và phương pháp kh-c phc.
Phương pháp:
Nhà máy ñi#n phát công sut P truyDn ñi v9i hi#u ñi#n th= U trên ñưng dây ti ñi#n có tOng ñi#n tr4 (thưng là
2 dây d7n, msi dây dài l (m), ti=t di#n S (m
2
), ñi#n tr4 sut ρ (.m)). H# s? công sut nơi tiêu thJ ñi#n là
cos
ϕ
.
Hao phí ñi#n năng do hi#u Wng t5a nhi#t Jun là:
2 2 2
2
cos cos cos
P P L P l
P R
U U S U S
ρ ρ
ϕ ϕ ϕ
= = =
Hi#u sut truyDn ti ñi#n năng là:
1 1
P P P
P P
H
−
= − <
=
ð. hao phí không vưMt quá α (ví dJ: 10 %) công sut truyDn ñi thì ñi#n tr4 ho<c hi#u ñi#n th= truyDn ñi cHn th5a
mãn:
( )
( )
2
2
cos
cos 1
cos
U
R
PP
P P R
U
PR
U
ϕ
α
α α
ϕ
ϕ α
≤
≤ ⇒ ≤ ⇒ ≥
Phương pháp khQc phJc hao phí:
+ Dùng máy bi=n th= tăng hi#u ñi#n th= truyDn ti. N=u tăng U lên n lHn thì hao phí gim n
2
lHn. ðây là cách
thưng dùng và mang tính thCc tivn cao nht.
+ Gim ñi#n tr4 cEa dây d7n bPng cách: 1. S[ dJng các lo2i cht li#u có ñi#n tr4 sut bé. 2. Tăng ti=t di#n cEa
dây d7n (2 cách này cho mang tính lí thuy=t).
ðin xoay chiu 12  Trn Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557) Trang 4






Ch ñ 1: Máy phát ñiên xoay chiu m+t pha. TGn s> dòng ñin.
Phương pháp:
TK thông xuyên qua 1 vòng dây cEa cu%n dây cEa máy phát ñi#n có d2ng:
cos( )
o
B S t
ω
φ
α
+
=
B
o
: Cưng ñ% tK trưng cCc ñ2i; S: di#n tích vòng dây; α là góc hMp b4i vector
o
B
và vector
n
pháp tuy=n cEa
vòng dây.
Do hi#n tưMng cm Wng ñi#n tK, sut ñi#n ñ%ng cm Wng xut hi#n trong vòng dây này có d2ng:
cos
2
o
dB S t
dt
φ π
ω ωε α
=− + −
=
Cu%n dây có N vòng dây thì sut ñi#n ñ%ng tOng c%ng là:
cos cos
2 2
o o
e N NB S t E t
π π
ε ω ω α ω α
= + − = + −
=
Khi ñem máy phát ñi#n n?i v9i m2ch tiêu thJ thì hi#u ñi#n th= hai ñHu m2ch tiêu thJ th5a mãn ñLnh lu\t Ohm
cho ño2n m2ch có máy phát:
u e ir
= −
r
là ñi#n tr4 trong cEa cu%n dây máy phát. ða s? trưng hMp ta xem
0
r
=
, vì v\y:
cos
2
o
u e E t
π
ω α
+ −=
=
Do ñó, bài toán có th. yêu cHu tính hi#u ñi#n th= cCc ñ2i, hi#u dJng thì ta tính:
o o o max
E NB S NU
ω φ ω
= = =
2 2 2 2
o o o max
U E NB S N
U
ω φ ω
= = ==
THn s? dòng ñi#n (f, ho<c ω) do máy phát ñi#n xoay chiDu m%t pha có p c<p cCc, rôto quay v9i t?c ñ% n
vòng/giây là: f = pn (Hz); rôto quay v9i t?c ñ% n vòng/phút là f =
60
pn (Hz).
2 2
f pn
ω π π
= =
ho<c
2
60
pn
ω π
=
Ch ñ 2: M(ch ñin xoay chiu ba pha.
`
M2ch ñi#n xoay chiDu ba pha mQc hình sao.
`
M2ch ñi#n xoay chiDu ba pha mQc tam giác.
`
Ghép h# sao – tam giác; tam giác – sao trong m2ch xoay chiDu ba pha.
`
Tính công sut tiêu thJ cEa m2ch xoay chiDu ba pha.
`
M2ch xoay chiDu ba pha mQc hình sao:
os
. 3
3 3.
=
=
= =
d p
d p
p p p
U U
I I
P P U I c
ϕ
`
M2ch xoay chiDu ba pha mQc tam giác: .
o
3
3 3.
s
=
=
= =
d p
d p
p p p
U U
I I
P P U I c
ϕ
`
Ghép h# sao – tam giác, tam giác ` sao: U
dY
= U
p{
Ch ñ 3: ð+ng cơ ñiên xoay chiu ba pha. TGn s> tH trưIng quay. TGn s> ñ+ng cơ.
D&ng 1:
Cho dòng ñi#n 3 pha có tHn s? góc ω. Tìm tHn s? góc cEa tK trưng quay, xác ñLnh t?c ñ% quay cEa
ñ%ng cơ.
THn s? góc cEa tK trưng quay ñúng bPng tHn s? góc cEa dòng ñi#n ba pha:
B
ω ω
=
.
ðin xoay chiu 12  Trn Th An (tranthean1809@gmail.com – 09.3556.4557) Trang 5
THn s? góc cEa Roto cEa ñ%ng cơ phi nh5 hơn tHn s? góc cEa tK trưng quay do quay không ñFng b%.
M
ω ω
<
Do ñó mà t?c ñ% quay cEa Roto phi th5a mãn:
2
M
n
ω
π
<
( vòng/s)
D&ng 2:
Tính công sut hao phí, công sut có ích, công sut toàn phHn cEa ñ%ng cơ ñi#n xoay chiDu.
` U, I, cos
φ
lHn lưMt là hi#u ñi#n th= hi#u dJng, cưng ñ% dòng ñi#n hi#u dJng và h# s? công sut cEa ñ%ng cơ
ñi#n.
` r là ñi#n tr4 thuHn cEa các cu%n dây qun trong ñ%ng cơ.
Ta có phương trình sau:
P
toàn phHn
= P
hao phí do t5a nhi#t
+ P
có ích t2o thành công cơ hVc
.
TWc là:
2
cos
= +
M
U II
r P
ϕ
D&ng 3:
ð%ng cơ ñi#n xoay chiDu 3 pha. Cho hi#u ñi#n th= msi pha là U
p
, dòng qua msi pha là I
p
. H# s? công
sut cEa ñ%ng cơ là cosφ. Tính công sut tiêu thJ cEa ñ%ng cơ.
3 c3
os
=
=
p p p
U IP P
ϕ
Ví dJ:
M%t ñ%ng cơ không ñFng b% ba pha có ñi#n áp ñLnh mWc msi pha là 220 V. Bi=t rPng công sut cEa ñ%ng cơ
10,56 kW và h# s? công sut bPng 0,8. Cưng ñ% dòng ñi#n hi#u dJng qua msi cu%n dây cEa ñ%ng cơ là:
3
10,56 10
20 .
3 cos 3 220 0,8
p
p
IP
A
U
φ
⋅
= = =
⋅ ⋅
D&ng 4:
Cho ñi#n áp cEa m2ng ñi#n 3 pha tìm ñi#n áp trên msi cu%n dây cEa ñ%ng cơ.
M&ng ñi/n ð0ng cơ
Hình sao U
cd
= U
p
Hình sao U
p
Tam giác U
cd
=
3
U
p
Hình sao U
cd
= U
d
/
3
Tam giác U
d
Tam giác U
cd
= U
d
Ví d5:
M%t ñ%ng cơ không ñFng b% ba pha ñu theo hình sao vào m%t m2ng ñi#n ba pha có ñi#n áp dây 380V. ð%ng cơ
có công sut 5kW và cosφ = 0,8. Cưng ñ% dòng ñi#n ch2y qua ñ%ng cơ là:
GiMi:
TK ñi#n áp dây cEa m2ng ñi#n ta tìm ñi#n áp pha 4 msi cu%n dây cEa ñ%ng cơ:
3
d
p
U
U
=
Công sut toàn phHn cEa ñ%ng cơ:
3
cos 9,5
3 cos 3 co
3s
⇒ = == =
p p p
p d
P P
I IP
A
U U
U
ϕϕ ϕ