Công nghệ 12 Bài 25: Máy điện xoay chiều ba pha - máy biến áp ba pha

1.1.1. Khái niệm

• Máy điện xoay chiều ba pha là máy điện làm việc với dòng điện xoay chiều 3 pha, làm việc theo nguyên tắc cảm ứng điện từ và lực điện từ.

• Các loại máy điện

1.1.2. Phân loại và công dụng

• Chia làm hai loại:

  • Máy điện tỉnh: Khi làm việc không có bộ phận nào chuyển động ,dùng để biến đổi các thông số: Điện áp, dòng điện… của hệ thống điện.

  • Máy điện quay:

    • Máy phát điện: Biến đổi cơ năng thành điện năng, dùng làm nguồn cấp điện cho các tải.

    • Động cơ điện: Biến đổi điện năng thành cơ năng, dùng làm nguồn động lực cho các máy.

1.2.1. Khái niệm và công dụng

• Khái niệm: Máy biến áp ba pha là máy điện tĩnh, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống nguồn điện xoay chiều ba pha nhưng giữ nguyên tần số.

• Công dụng:

  • Hệ thống truyền tải và phân phối điện năng

  • Mạng điện xí nghiệp công nghiệp

1.2.2. Cấu tạo

a. Lõi thép:

• Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện mỏng ghép chặt lại với nhau, giữa các lá thép cách điện với nhau.

• Lõi thép gồm:

  • Trụ: phần lõi thép đặt dây quấn.

  • Gông: phần lõi thép còn lại khép kín mạch từ cùng với trụ.

• Lõi thép có dang:

  • Ba pha ba trụ.

  • Ba lõi thép MBA một pha cảm ứng ghép lại.

• Lõi thép làm bằng các lá thép kĩ thuật điện để hạn chế dòng điện Fu-cô sinh ra khi từ trường biến đổi.

b. Dây quấn:

• Có 6 dây quấn (bằng đồng) được bọc cách điện, quấn quanh trụ.

• Ba dây quấn nhận điện vào (AX, BY,CZ) gọi là dây quấn sơ cấp.
• Ba dây quấn đưa điện ra (ax, by, cz) gọi là dây quấn thứ cấp.

• Dây quấn sơ cấp và thứ cấp phải khác nhau (tiết diện dây hoặc số vòng dây quấn).

• Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể đấu hình sao hoặc hình tam giác.

1.2.3. Sơ đồ đấu dây, kí hiệu cách đấu dây

• Kí hiệu của máy biến áp 3 pha

  • Cuộn sơ cấp: 

  • Lõi thép: 

  • Cuộn thứ cấp: 

Sơ đồ đấu dây – kí hiệu cách đấu dây của máy biến áp ba pha

1.2.4. Nguyên lí làm việc

• Nguyên tắc hoạt động của MBA 3 pha tương tự như MBA 1 pha, nhưng dòng điện chạy trong dây quấn mỗi pha lệch pha nhau 1/3 chu kỳ.

• Dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ.

  • Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối một hiệu điện thế sơ cấp và một từ trường biến thiên trong lõi thép.

  • Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp một hiệu điện thế thứ cấp.

  • Như vậy, hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường.

  • Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng cuốn trên lõi sắt.
     

1.2.5. Hệ số biến áp

• Hệ số biến áp pha:

     \({K_P} = \frac{{{U_{P1}}}}{{{U_{P2}}}} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\)

• Hệ số biến áp dây:

      \({K_d} = \frac{{{U_{P1}}}}{{{U_{P2}}}}\)

Quan hệ K_p và K_d phụ thuộc vào cách nối dây của máy biến áp.

Bài 1:

Tại sao các MBA cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ , dây quấn thứ cấp thường nối hình sao có dây trung tính?

Hướng dẫn giải

• Nguyên nhân:

  • Tải của mỗi hộ tiêu thụ khác nhau (tức là tổng trở các pha khác nhau). Nhờ có dây trung tính nên điện áp pha trên các tải không vượt quá điện áp định mức.

  • Thuận tiện cho việc sử dụng đồ dùng điện vì nối hình sao tạo ra 2 trị số điện áp khác nhau: U_d và U_p

Bài 2:

Một máy biến áp ba pha, mỗi pha dây quấn sơ cấp có 11000 vòng và dây quấn thứ cấp 200 vòng. Dây quấn của máy biến áp được nối theo kiểu Y/Y_o ,được cấp điện bởi nguồn điện ba pha  có U_d=22kv. 

Hãy:

a. Vẽ sơ đồ đấu dây

b. Tính hệ số biến áp pha và dây

c. Tính điện áp pha và dây của cuộn thứ cấp.

Hướng dẫn giải

a. Vẽ sơ đồ đấu dây

b. Tính \({K_p};{K_d}\)

• Hệ số biến áp pha :

\(\begin{array}{l}
{K_p} = \frac{{{N_1}}}{{{N_2}}}\\
 \Rightarrow {K_p} = \frac{{11000}}{{200}} = 55
\end{array}\)

• Vì dây quấn của biến áp nối Y/Yo nên hệ số biến áp dây:

\({K_d} = {K_p} = 55\)

c. Tính  \({U_{d2}}{\rm{ }};{U_{p2}}\)

• Điện áp dây :

\({K_d} = \frac{{{U_{d1}}}}{{{U_{d2}}}} \Rightarrow {U_{d2}} = \frac{{{U_{d1}}}}{{{K_d}}} \Rightarrow {U_{d2}} = \frac{{22}}{{55}} = 0.4KV\)

• Điện áp pha:

\({U_{p2}} = \frac{{{U_{d2}}}}{{\sqrt 3 }} = \frac{{0.4}}{{\sqrt 3 }}KV = 220V\)

Như tên tiêu đề của bài Máy điện xoay chiều ba pha - máy biến áp ba pha, sau khi học xong bài này các em cần nắm vững các nội dung trọng tâm sau:

• Phân biệt được máy điện tỉnh và máy điện quay.

• Biết được công dụng, cấu tạo, cách nối dây và nguyên lí làm việc của máy biến áp ba pha.

• Biết cách nối dây và tính toán thành thạo hệ số biến áp pha và biến áp dây. 

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Máy điện xoay chiều ba pha - máy biến áp ba pha cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một máy biến áp ba pha, mỗi pha dây quấn sơ cấp có 11000 vòng và dây quấn thứ cấp 200 vòng. Dây quấn của máy biến áp được nối theo kiểu Y/Yo ,được cấp điện bởi nguồn điện ba pha  có U_d=22kv. Tính hệ số biến áp dây.

  • A. 45
  • B. 50
  • C. 55
  • D. 30

• Câu 2:

  Máy phát điện xoay chiều là máy điện biến đổi

  • A. cơ năng thành điện năng.  
  • B. điện năng thành cơ năng.
  • C. nhiệt năng thành cơ năng.       
  • D. quang năng thành cơ năng.

Câu 3-5: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Máy điện xoay chiều ba pha - máy biến áp ba pha để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 102 SGK Công nghệ 12

Bài tập 2 trang 102 SGK Công nghệ 12

Bài tập 3 trang 102 SGK Công nghệ 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Công Nghệ HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!