BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: SỬA CHỮA VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-CĐCN&XD-ĐT ngày tháng năm
2019 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng)

Quảng Ninh, năm 2019

0

BÀI 1: SỬA CHỮA VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
Mục tiêu bài học:
- Kiến thức : Tháo kiểm tra, bảo dưỡng máy biến áp đảm bảo theo tiêu
chuẩn kỹ thuật điện.
- Kỹ năng : Tính số liệu dây quấn và thi công quấn lại lắp ghép hoàn chỉnh
máy biến áp, đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ
thuật điện.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Chủ động trong quá trình học tập và rèn luyện
+ Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.
+ Bố trí chỗ làm việc khoa học.
Dụng cụ và vật tư:
a. Dụng cụ
Cho 1 nhóm (3 sinh viên):
STT

Dụng cụ

Đơn vị

Số lượng

1

Kéo cắt giấy

Cái

1

2

Dao con

Cái

1

3

Thước lá

Cái

1

4

Bàn quấn

Cái

1

5

Kìm

Cái

1

6

Vít

Túi

5

7

Tuốc nô vít

Cái

1

8

Búa

Cái

1

Đ
ơn vị

Số
lượng

Ghi chú

b. Vật tư
STT

Vật tư

1

Lõi thép máy biến áp cảm ứng

Cái

1

2

Giấy lót cách điện

Mét

0.5

3

Dây đồng Φ 0,18; Φ 0,21

Kg

0.15

4

Dây đồng Φ 0,4 ; 0,5

Kg

0.1

5

Sơn tẩm cách điện

Lít

0.1

Nội dung bài học:
1.1. Tháo kiểm tra bảo dưỡng máy biến áp một pha
6

Ghi chú

❖ Cấu tạo máy biến áp (MBA): Trong thùng MBA (hình 1.1) đặt lõi thép, dây
quấn và dầu biến áp. Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cường cách điện và tản nhiệt. Lúc
MBA làm việc, một phần năng lượng tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm dây quấn,
lõi thép và các bộ phận khác nóng lên. Nhờ sự đối lưu trong dầu và truyền nhiệt từ các
bộ phận bên trong MBA sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh.

Hình 1.1: Vỏ máy biến áp
Nắp thùng MBA : Dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như:
+
Sứ ra (cách điện) của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
+
Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu
+
Ống bảo hiểm : làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng,
một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ
tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để MBA không bị hỏng.
+
Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.
+
Rơle hơi dùng để bảo vệ MBA.
+
Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao
áp.

Hình1.2: Máy biến áp một pha
Sau khi xác định được loại máy biến áp: một pha hoặc ba pha, tiến hành đánh
dấu vỏ rồi tiến hành tháo ra.
❖ Đối với máy biến áp dầu, máy biến áp khô
Máy biến áp dầu
7

Khảo sát tổng quan, phân tích đánh giá tình trạng hoạt động của máy biến thế
Thực hiện vệ sinh chuyên nghiệp tổng thể máy biến thế
Thử nghiệm mẫu dầu định kỳ
Thêm dầu đúng chủng loại dầu máy biến áp khi máy bị hụt dầu trong quá trình
vận hành
Vệ sinh và siết lực lại các đầu cosse, mối nối cáp phía cao áp và hạ áp
Kiểm tra giá trị cách điện của máy biến thế ở các thành phần: cao áp - vỏ, cao
áp - hạ áp và hạ áp - vỏ
Vệ sinh vỏ và sứ, kiểm tra cable ở đầu nhất thứ, nhị thứ
Kiểm tra nhiệt độ dầu máy biến thế, kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển
Tư vấn, gia cố mặt bằng trạm cho phù hợp với sự vận hành ổn định máy biến thế
Kiểm tra bộ nguồn AC (xoay chiều), DC (một chiều) vệ sinh tủ điều khiển,
các bo mạch của bộ chuyển nấc
Máy biến áp khô
Khảo sát tổng quan, phân tích, đánh giá tình trạng hoạt động của máy biến thế
Kiểm tra phần cáp phía cao áp, hạ áp và lõi từ máy biến thế xem có hiện tượng
cháy, nám không để đưa ra phương pháp bảo trì phù hợp
Thực hiện vệ sinh chuyên nghiệp tổng thể máy biến thế
Vệ sinh phần cao áp, hạ áp, lõi từ, quạt làm mát
Siết lực lại toàn bộ đầu dây phía cao áp và hạ áp của máy biến thế
Kiểm tra nhiệt độ vận hành của máy
❖ Đối với biến thế có điện áp và không có điện áp
Có điện áp
Vì lí do an toàn nên hạn chế việc bảo dưỡng máy biến thế đang vận hành. Khi đã
thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn, việc bảo dưỡng máy biến thế đang hoạt
động được thực hiện theo các bước sau:
Kiểm tra các nứt vỡ ở sứ cách điện, phụ kiện ...
Kiểm tra trụ chứa hạt hút ẩm (chỉ với máy biến áp ngâm dầu)
Dùng camera nhiệt kiểm tra nhiệt độ đầu cáp, sứ ...
Lấy mẫu dầu (Chỉ với máy biến áp ngâm dầu)
Không có điện áp
Trước khi bảo dưỡng máy biến thế phải được ngắt ra khỏi mạch điện và nối đất.
Khi máy cắt và dao cách ly đã ngắt, phải khóa lại tại vị trí ngắt để tránh việc vô tình
đóng lại khi đang bảo dưỡng.
❖ Các bước kiểm tra:
Kiểm tra gioăng sứ cách điện và đầu cốt. Nếu gioăng bị lỏng thì vặn chặt lại,
nếu gioăng mất độ đàn hồi thì thay cái mới (gioăng mất độ đàn hồi sau thời gian dùng
do nhiệt độ cao ngoài trời hoặc thoái hoá)
Kiểm tra gioăng che ngoài, van, gioăng che bộ chuyển nấc. Nếu bị lỏng thì
vặn chặt lại.
Kiểm tra mối hàn. Nếu mối hàn rò rỉ thì hàn lại. (Lưu ý: Chỉ thợ hàn tay nghề
cao và tuân thủ quy trình hàn mới được hàn mối hàn máy biến thế)
8

Vệ sinh sứ cách điện (dùng hoá chất như methylated spirit)
Vệ sinh kính trên rơ le, nhiệt kế, báo mức dầu
Kiểm tra và thử các chức năng
Vặn bộ điều áp đến tất cả các vị trí, với tất cả bộ điều áp
Lấy mẫu dầu từ van xả đáy để kiểm tra
Kiểm tra độ khô chất hút ẩm trong trụ hút ẩm
Sửa chữa bề mặt
Bảo dưỡng dầu và sơn cách điện, kiểm tra cách điện
Bảo dưỡng bộ điều áp
Việc kiểm tra và bảo dưỡng những phần đang hoạt động còn lại không nên
thực hiện trừ khi có dấu hiệu bị hư hỏng
❖ Với máy biến thế khô sẽ thực hiện thêm:
Kiểm tra và vệ sinh bằng máy hút bụi
Loại bỏ nguyên nhân gây ẩm
Vặn chặn các đầu nối
1.2. Tháo lấy số liệu, tính toán dây quấn
Nhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Dây quấn MBA thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật,
bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa
các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện.
Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng
một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao đặt bên
ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện.
Dây quấn MBA có hai loại chính:
Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những
kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm :
+Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp;
+Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập;
+Dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn
chữ nhật.
Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo
trụ thép Sau khi xác định được loại và kiểu quấn máy biến áp, tiến hành đo lại và
ghi lại các thông số về tiết diện dây rồi tiến hành tháo ra khỏi khuôn.
1.2.1. Lấy số liệu dây quấn máy biến áp.
Nhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Dây quấn MBA thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật,
bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa
các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện.
Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng
một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao đặt bên
ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện.
Dây quấn MBA có hai loại chính:
9

Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những
kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm :
+Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp;
+Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập;
+Dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn
chữ nhật.
Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo
trụ thép Sau khi xác định được loại và kiểu quấn máy biến áp, tiến hành đo lại và
ghi lại các thông số về tiết diện dây rồi tiến hành tháo ra khỏi khuôn.
- Dùng thước cặp để lấy số liệu các kích thước của máy biến áp:
+ Đo kích thước chiều rộng trụ từ (a)
+ Đo kích thước chiều dày trụ từ (b)
+ Đo kích thước chiều rộng khe hở cữa sổ (c)
+ Đo kích thước chiều cao trụ từ (h)
+ Đo kích thước chiều dày lá thép (efe)
+ Đo kích thước đường kính dây quấn sơ cấp và thứ cấp
- Đếm số vòng dây quấn máy biến áp
1.2.2. Tháo lõi thép máy biến áp
Có 2 cách tháo lõi thép máy biến áp:
- Dùng biện pháp cơ khí: Dùng búa nguội gõ đều cho lõng rồi dùng tuốc nơ vit và
kìm quấn dây để tháo từng lá thép. Biện pháp này thông dụng nhưng thường gây hư
hỏng một số lá thép.
- Dùng hóa chất: Ngâm lõi thép trong dầu hoặc hóa chất để đánh tan vecni giữa
các lõi thép trong 8-12h sau đó dùng tuốc nơ vit và kìm quấn dây để tháo từng lá thép
1.2.3. Tháo dây cũ của máy biến áp.
- Kiểm tra tình trạng dây quấn.
- Tháo dây quấn máy biến áp. Dùng kìm cắt bấm ngang các dây quấn
1.2.4.Tính toán số liệu dây quấn MBA 1 pha
a. Tính toán dây quấn MBA công suất nhỏ:
- Máy biến áp cảm ứng :
Máy biến áp kiểu cảm ứng là loại biến áp mà cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp hoàn
toàn quấn độc lập với nhau - giữa hai cuộn không có điểm chung
Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ :

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp
10

Loại biến áp này dùng trong dân dụng có thể là biến áp tăng áp nhưng cũng có
thể là biến hạ áp. Nó được dùng để biến đổi điện áp mạng thành các loại điện áp khác
nhau làm nguồn nuôi cho các thiết bị điện tử hay các dụng cụ điện khác
Ví dụ như Biến áp nguòn của máy thu thanh, thu hình, radio cassette, các bộ
nạp ắc quy, các bộ đèn ngủ v.v.... Công suất của máy biến áp này thưồng cỡ vài trăm
oát (W) trở lại. Do vậy kích thước của chúng rất nhỏ gọn, điều đó giúp chúng ta có
điều kiện chế tạo những bộ lõi có chất lượng cao mà không sợ tốn kém. Trình tự các
bước tính toán sau:
1- Chọn lõi và kích thước lõi
Lõi của máy biến áp nói chung đóng vai trò quyết định trong việc truyền đạt công
suất từ bên sơ cấp sang bên thứ cấp. Lõi càng lớn thì khả năng truyền đạt công suất
càng lớn và ngược lại. Như vậy việc chọn lọi thép phải có kích thước đủ lớn phù hợp
với yêu cầu về công suất.
Lõi thép của máy biến áp cảm ứng được chế tạo theo kiểu chữ nhật 2 cửa sổ
(chữ E)
Người ta xác định được tỷ lệ kích thước tối ưu của một bộ lõi hình chữ nhật 2
cửa sổ là ; C = 0.8a; h = 2a; b = 3a
Trong đó :
a: Độ rộng bản
b: Chiều dày xếp tôn
c : Độ rộng cửa sổ
h : Chiều cao cửa sổ
a/2 : Độ rộng chữ I

Hình 1.4: Kích thước lõi thép
Trong thực tế chúng ta khó tìm được một bộ lõi thoả mãn các chỉ tiêu này mà
thưồng chỉ đạt được một chỉ tiêu độ rộng bản (a ) gấp đôi độ rộng chữ I (a/2)
Công suất của máy biến áp điện lực kiểu cảm ứng phụ thuộc vào tiết diện mặt
cắt của phần lõi thép biến áp nằm trong ống dây theo công thức :
S = 1,2 P

(1- 1)

Trong đó :
S = a .b Thiết diện mặt cắt
P : Công suất máy biến áp
(Khi nói đến công suất máy biến áp chung chung thì phải hiểu là công suất vào
P1 chứ không phải là công suất ra P 2 )
Hình (1.3) mô tả phần thiết diện mặt cắt S nằm trong lòng ống dây biến áp.
ở đây ta cần phân biệt khái niệm thiết diện thực tế S0 và thiết diện có ích Sci
- Thiết diện thực tế S0 là phần thiết diện thực tế đo được của phần lõi thép
biến áp trong lòng ống dây sau khi đã được ép chặt hết cỡ.
- Thiết diện có ích Sci là phần lõi thép biến áp trong lòng ống dây tham gia
hữu ích trong quá trình chuyển tả năng lượngtừ bên sơ cấp sang bên thứ cấp.
11

Hình 1.5: Mặt cắt lõi thép
Như ta đã biểt rằng, lõi thép biến áp được ghép bằng nhiều lá thép, trên mặt các
lá thép lại được phủ một lớp sơn cách điện. Vì vậy, dù chúng ta có ép chặt đến đâu đi
chăng nữa thì giữa chúng vẫn có một khoảng cách bằng chiều dày của lớp sơn cách
điện cộng với một khoảng cách không thể tránh khỏi do sự cong vênh của lá thép biến
áp. Do đó thiết diện có ích của biến áp bao giờ cũng nhỏ hơn thiết diện thực tế của nó
(trừ lõi thép ferit vì nó được đúc liền một khối)
Giữa chúng có quan hệ :
S =KS
(1- 2)
ci
s 0
Trong đó : Ks ≤ 1 – Hệ số lấp đầy thiết diện
Đối với biến áp âm tần : Ks = 0,8
Đối với biến áp điện lưc : Ks = 0,9
Đối với lõi thép ferit : Ks = 1
(1-3)
Đôi khi để tiết kiệm chi phí, lõi của máy biến áp điện lực còn được ghép bằng
những lá thép hìng chữ I(vuông vắn hoặc không vuông vắn). Trong trường hợp này Sci
còn bé hơn 0,9S0 nhiều. Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà ta có thể chọn:
Ks = 0,8 hoặc Ks = 0,7 cho phù hợp.
(1-4)
Như vậy công thức (1) được dùng để xác định thiết diện có ích còn để tính thiết
diện thực tế của nó, ta phải tuỳ thoe chất lượng lõi thép mà sử dụng công thức:
( 1 - 2); ( 1 - 3 ) ; ( 1 - 4 ) cho linh hoạt.
Để đơn giản trong quá trình tính toán chúng ta có thể sử dụng bảng tính sẵn
(phần phụ lục)
* Tóm lại, việc chọn lõi thép bao gồm mấy bước sau đây:
- Dựa vào công suất biến áp để tìm ra thiết diện có ích Sci theo công thức (1-1)
hoặc bảng (phụ lục).
- Tuỳ theo loại tôn làm lõi mà tính ra thiết diện thực tế theo công thức:
Đối với các dạng lõi thép khác thì việc tính toán và lựa chọn lõi cũng tương tự
như trên.
Lưu ý cách xác định thiết diện lõi thép.
* Với lõi thép chữ nhật 1 cửa sổ (lõi hai cọc) và lõi chữ U : Mặc dù biến áp được
quấn thành 2 ống dây để lồng vào hai cạnh đối diện nhau nhưng S0 được tính là phần
lõi thép biến áp nằm trong lòng ống dây chứ không phải là tổng phần lõi thép trong
lòng 2 ống dây.
* Với lõi hình xuyến:
- Nếu thiết diện mặt cắt là hình tròn như hình 1.4 a thì :
12

S0 =R2
- Nếu thiết diện mặt cắt là hình chữ nhật như hình b thì :
S0 =ab

Hình 1.6: Tiết diện lõi thép hình xuyến
2 - Tính số vòng và đường kính dây
a ) Tính số vòng cuộn sơ và cuộn thứ :
Số vòng cuộn sơ và cuộn thứ phụ thuộc vào tiết diện và chất lượng của lõi thép
biến áp người ta thưồng tính số vòng cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp thông qua một đại
lượng trung gian là “ số vòng/ vôn ”
- Số vòng/ vôn là số vòng phải quấn cho một vôn điện áp vào và một vôn điện áp ra:
Ta dùng công thức thực nghiệm sau : W =
Trong đó : W – Số vòng / 1 vôn điện áp
Sci – Thiết diện có ích
N – Hệ số lõi – N lấy từ 40 đến 60
Tính số vòng cuộn sơ và cuộn thứ như sau :
+ Số vòng cuộn sơ cấp là : n1 = U 1W
Trong đó : n1- là số vòng cuộn sơ cấp ;
U1- Điện áp sơ cấp

N
S ci

( 1-5)

( 1-6 )

+ Số vòng cuộn thứ cấp là : n2 = (U2 + 10% U2)W
( 1-7 )
Trong đó : n2- là số vòng cuộn thứ cấp ;
U1- Điện áp thứ cấp
Sở dĩ phải cộng thêm 10% U2 là do phải cộng thêm lượng sụt áp của cuộn thứ
cấp khi có tải. kinh nghiệm cho thấy những lõi thép có chất lượng cao là những lõi
thép mỏng, bẻ dễ gãy, khi cắt bằng kéo cùn thường vết cắt bị xé rách theo các hướng
khác nhau chứ không theo ý định của người cắt đó là các loại tôn silic của Nhật. Mỹ
loic loại này nếu được cắt dập công nghiệp ( Lõi hình chữ E có lỗ bắt gông ở 4 góc ) ta
chỉ cần chọn N= 40 là máy biến áp có thể hoạt động tốt rồi
Với những lõi tôn silic trung bình như lõi của Liên xô, Trung quốc và một số
nước Đông âu khác thì nên chọn N = 50 là vừa
Đặc biệt đối với những lõi có hàm lượng silíc thấp mặc dù được cắt dập rất đẹp
nhưng phải chọn N=60 hoặc trên nữa thì máy biến áp mới hết nóng;
Mặt khác, đói với các loại lõi được gia công thường có ba via và có lá to nhỏ
không đều nhau, cong vênh lớn nên S ci bị nhỏ hơn so với S ci của những bộ lõi có cùng
13

kích thước được cắt dập công nghiệp. Muốn cho biến áp chạy không nóng và không có
tiếng ù thì nên chọn N lớn hơn 1 cấp :
Ví dụ ; Tôn Nhật, Mỹ chọn N = 50 chứ không phải N = 40
3 - Tính đường kính dây cuộn sơ và cuộn thứ cấp :
Đường kính dây cuộn sơ cấp phụ thuộc vào dòng sơ cấp I1
Đường kính dây cuộn thứ cấp phụ thuộc vào dòng thứ cấp I2
( 1-8 )

Từ công thức: P = UI
ta có thể tính được :
+ Dòng sơ cấp : I1 =

P1
U1

( 1-9 )

+ Dòng thứ cấp : I2 = P2

( 1- 10)

U2

Trong đó : P1 – Công suất vào
P2 – Công suất ra
U1- Điện áp sơ cấp
U2- Điện áp thứ cấp
Khi biết được dòng chạy qua các cuộn dây ta dễ dàng tìm được đường kính của
các cuộn dây đó như sau :
+ Đường kính cuộn dây sơ cấp
1 = 1,13

I1
I 1

( 1-11 )

+ Đường kính cuộn dây thứ cấp
1 = 1,13

I2
I 2

( 1-12 )

I là mật độ dòng điện chạy trong dây dẫn, lấy từ ( 2,5  3,5 ) A/mm2
- Với những biến áp có chất lượng cao yêu cầu chạy không sinh nhiệt cần chọn
I = 2,5 A/mm2
- Với những biến áp có chất lượng trung bình nên lấy I = 2,5 A/mm2
Riêng với cuộn thứ cấp vì dòng lớn, dây to nên lấy I = 3,5 A/mm2 để tiết kiệm
diện tích cửa sổ
Một số loại biến áp có yêu cầu sử dụng ở hai hay nhiều cấp điện áp vào ( ví dụ
110V và 220V ) thì phải tính số vòng và cớ dây riêng cho từng cấp điện áp cho phù
hợp. Nếu bên thứ cấp cũng yêu cầu sử dụng cho nhiều loại tải với các điện áp khác
nhau.
Để đơn giản trong khâu tính toán ta cũng có thể sử dụng bảng tra sẵn ( Bảng phụ lục)
sẽ giúp ta tra cứu nhanh cỡ dây cần quấn khi biết dòng điện chạy qua các cuộn dây.
4 - Tính diện tích cửa sổ :
Một vấn đề phụ nhưng trong khi tính toán và chọn lõi chúng ta không thể bỏ qua
là phải xét xem kích thước cửa sổ của bộ lõi đó có chứa lọt ống dây của biến áp hay
không ? hoặc phải chọn bộ lõi có kích thước cửa sổ tối thiểu là bao nhiêu ?
Hình vẽ sau mô tả 1 biến áp đựoc bổ dọc theo chiều cắt ngang các vòng dây quấn.
14

Hình 1.7: Tiết diện cửa sổ máy biến áp
Ta nhận thấy rằng, mặc dù dây quấn của biến áp có thiết diện hình tròn nhưng
trong lòng cửa sổ nó lại chiếm 1 khoảng diện tích hình vuông mà mỗi cạnh chính là
đường kính dây quấn. Ta hãy gọi diện tích này là phần thiết diện quy vuông của mỗi
vòng dây quấn.
Ta có: Sd = 2
( 1 – 13)
Sd : Thiết diện quy vuông của một vòng dây quấn
 : Đường kính dây
Tương ứng ta sẽ có :
+ Tổng thiết diện quy vuông của cuộn sơ cấp :
( 1 – 14 )
SSC = n1( 1)2
n1 : Số vòng dây quấn cuộn sơ cấp
1: Đường kính dây cuộn sơ cấp
+ Tổng thiết diện quy vuông của cuộn thứ cấp :
STC = n2( 2)2
( 1 – 15 )
n2 : Số vòng dây quấn cuộn thứ cấp
2: Đường kính dây cuộn thứ cấp
Như vậy tổng thiết diện quy vuông của cả biến áp là :
2
SBA = S SC+ S TC= n 1( )12 + n (
( 1 – 16 )
2 )2
Mặt khác qua hình vẽ ta cũng thấy rằng, diện tích cửa sổ :
SCS = h.c
( 1 – 17 )
Không phải được dành toàn bộ để chứa tổng thiết diện quy vuông của biến áp mà
quá nửa phần diện tích đó được dành cho bìa cách điện, sơn cách điện, vécni và những
khoảng trống không thể tránh khỏi giữa các vòng dây.
Ta có biểu thức liên hệ : SBA = K q. SSC

S

Hay

S

SC

=

BA

( 1 – 18 )

Kq

Trong đó : K q là hệ số lấp đầy cửa sổ. Lấy từ ( 0,1  0,5 )
Nếu ống dây biến áp được quấn xếp lớp vuông thành như hình vẽ thì K q được
chọn như sau :
- K q = 0,5 đối với những biến áp có công suất từ 500W trở lên.
15

-

K q = 0,4 đối với những biến áp có công suất từ 100W đến dưới 500W.

-

K q = 0,3 đối với những biến áp có công suất từ 10W đến 50W.

-

K q = 0,2 đối với những biến áp có công suất nhỏ hơn 10W.

Ngoài cách quấn xếp lớp vuông thành kể trên, với các cách quấn khác ta phải

chọn
K q thấp hơn một cấp. ở đây ta cũng cần ghi nhớ một điểm là cách chọn trên được
áp dụng cho loại dây ê may. Nếu dây quấn biến áp là dây coton thì cần phải chọn K q

thấp hơn một cấp. Ví dụ: Với biến áp từ 500W trở lên và sử dụng cách quấn xép lớp
vuông thành thì chọn K q = 0,4 chứ không chọn K q = 0,5
Tóm lại, sau khi đã tính được số òng và cỡ dây của cuộn thứ cấp rồi thì chúng
ta dễ dàng tính được tổng thiết diện quy vuông của biến áp SBA theo các công thức
( 1– 13 ), ( 1 – 14 ), ( 1 – 15 ), ( 1 – 16 ) sau đó căn cứ vào hệ số K q đã chọn ở
trên mà xác định diện tích của của sổ cần thiết SCS theo công thức (1 – 17).
Nếu bộ lõi đang xét mà không thoả mãn được điều kiện này thì có nghĩa là ống
dây biến áp sẽ không thể tra lọt vào lõi. Chúng ta cũng đừng nên tìm cách thu gọn kích
thước cuôn dây biến áp làm gì vô ích. Bởi đây đã là cách quấn tối thiểu nhất rồi. Trước
mắt chúng ta chỉ có hai con đường hoặc là tính bộ lõi khác có kích thước cửa sổ lớn
hơn hoặc giảm nhỏ đường kính dây quấn nếu như được phép giảm nhỏ công suất máy
biến áp
Ví dụ 4: Hãy xác định diện tích cửa sổ cần thiết để chứa lọt được ống dây của máy
biến áp hạ áp: điện áp vào 110V hoặc 220V, điện áp ra là 6V- 4W
b. Quấn mới máy biến áp tự ngẫu
* Máy biến áp tự ngẫu có tỷ số cố định
Biến áp điện lực kiểu tự ngẫu là loại biến áp mà cuộn sơ cấp được quấn nối tiếp
nhau. Trong biến áp tự ngẫu có một cuộn dùng chung cho cả sơ cấp và thứ cấp.
Do cách quấn có cuộn dùng chung cho cả sơ cấp và thứ cấp cho nên một phần
công suất được truyền trực tiếp từ bên sơ cấp qua bên thứ cấp mà không qua các cuộn
dây biến áp cũng như không cần ghép qua lõi. Vì vậy với một yêu cầu công suất ngang
nhau, thì biến áp điện lực kiểutự ngẫu cho phép sử dụng bộ lõi thép có kích thước nhỏ
hơn, đường kính và số vòng dây cũng ít hơn so với biến áp điện lực kiểu cảm ứng.
Ngược lại, với cùng một lõi sắt và khối lượng dây quấn, nó cho qua một công suất lớn
hơn nhiều so với máy biến áp điện lực kiểu cảm ứng.
Bây giờ ta hãy xét trường hợp biến áp tự ngẫu kiểu tăng áp. Bến áp tự ngẫu kiểu
tăng áp như hình có thể biểu điễ bằng một biến ấp kiểu cảm ứng hư hình hoặc hìn
Nếu gọi công suất vào của máy biến áp tự ngẫu là P1 và công suất ra của nó là P2
thì đối với biến áp tự ngẫu kiểu tăng áp, công suất ra có thể phân tích làm hai thành
phần như sau:
P2 = P2

U2 U1
P2 U 1 = P'2 + P''2
U2 + U 2

Trong đó:

P''2 = U 1

( 1 – 19)
( 1 – 20 )

U2
16

Là phần công suất được truyền trực tiếp từ bên đầu vào qua bên đầu ra mà không
cần ghép từ qua lõi. Nghĩa là, hiểu một cách khôi hài thì, chúng ta được “Thượng Đế
biếu không” phần công suất này.
Còn P'2 = P2

U2 U1
U2

( 1 – 21 )

Là phần công suất được ghép qua các cuộn dây và lõi thép biến áp. Nghĩa là, đây
mới là phần công suất mà biến áp phải bỏ công sức ra gánh chịu.
Tương ứng ta cũng có công sứât vào thực tế mà biến áp phải gánh chịu là:
P'1 = P1

U2 U1
U2

( 1 – 22 )

Tóm lại, chúng ta chỉ cần chế tạo một biến áp cảm ứng có hai cuộn với công suất
P 1, điện áp vào U 1, công suất ra P' 2điện áp ra U 2– U 1rồi đấu hai cuộn dây nói tiếp
nhau là đã có một biến áp tự ngẫu có công suất vào P 1, điện áp vào U 1, có công suất ra
P2, điện áp ra U2.
Trường hợp biến áp tự ngẫu kiểu giảm áp thì có thể phân tích như sau:
'

P2 = P2

U1 U2 P2 U2
= P'2 + P''2
U1 + U 1

Trong đó:

P''2 = P2

( 1 – 23 )

U

( 1 – 24 )

2

U1

Được truyền trực tiếp từ đầu vào
Còn P'2 = P2

U1 U2
U1

( 1 – 25 )

Là phần công suất thực tế mà biến áp phải thực hiện.
Tương ứng ta cũng có công súât vào thực tế mà biến áp phải gánh chịu là:
P'1 = P1

U2 U1
U2

( 1 – 26 )

Nghĩa là, chúng ta chỉ cần tính một biến áp cảm ứng có hai cuộn với công suất
vào P'1 điện áp vào U 1 – U 2, công suất ra P'' ,2 điện áp ra U 2rồi đấu hai cuộn nối tiếp
nhau là sẽ có biến áp tự ngẫu kiểu giảm áp có công suất vào P 1 với điện áp vào U 1,
công suất ra P2 với điện áp ra U 2.
Từ đây trình tựcác bước tính toán lõi thép biến áp và số vòng cũng như kích
thước dây quấn hoàn toàn tương tự như biến áp điện lực cảm ứng.
Hai loại biến áp điện lục vừa nói ở trên hây được dùng trong các bộ đổi điện áp
xoay chiều từ 110V sang 220V và ngược lại. Cần lưu ý rằng, kiểu biến áp này không
được áp dụng để làm các bộ biến đổi điện áp thấp như bộ nắn dòng, bộ đèn ngủ, bộ
nạp ắc quy vv... Vì nó không cách ly được giữa s