báo cáo thí nghiệm biến đổi năng lượng điện cơ

Bài 1: ĐO LƯỜNG MỘT TẢI 3 PHA ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ I. Mục tiêu: Để tìm hiểu và làm quen với các thiết bị đo và phương pháp đo lường công suất tác dụng (W), công suất biểu kiến (VA), công suất phản kháng (VAR) và hệ số công suất PF () trong mạch ba pha. II. Thiết bị thí nghiệm: 1.Bô nguồn công suất Electron: 2.Đồng hồ kẹp: 3.Probe dòng Hameg – Osciloscope: 4.Tụ điện 3 pha nối tam giác: Page 1 III. Tiến trình: A. Lắp đặt thiết bị: Nguồn điện ba pha được nối với một động cơ KĐB 1Hp 380 V nối Y. Động cơ không đồng bộ, thông số: 2HP 220V/380V ( / Y ) Cos  0.8 Sơ đồ nguyên lý động cơ AC không đồng bộ gắn với tải cơ học. +Sử dụng Watt kế: Đồng hồ Watt kết được kết nối với 1 pha (pha c) của động cơ như hình vẽ, 2 pha còn lại (pha a và pha b) được kết nối với 2 probe dòng cách ly. B. Đo công suất ở trường hợp tải cân bằng - không bù: -3 pha của động cơ được nối với 3 pha của nguồn điện (nhờ GV hướng dẫn kiểm tra trước khi cấp điện cho tải). -Khởi động động cơ không đồng bộ bằng cách cấp nguồn từ bộ nguồn 3 pha và giữa giá trị điện áp không đổi (V < 200V). Đọc các giá trị của điện áp, dòng điện, hệ số công suất của từng pha bằng đồng hồ hiển thị trên bộ nguồn, đồng hồ kẹp và probe dòng. -Chú ý: SV nên khởi động và để động cơ chạy không tải để khoảng 5 phút nhằm ổn định các thông số động cơ trong suốt quá trình đo. Varms= 100.2 V Vbrms= 99.5 V Vcrms= 99.5 V A A Iarms= 0.53 Ibrms= 0.506 Icrms= 0.504 A -Vẽ đồ thị cho dòng điện 2 pha a và b trên cùng 1 đồ thị : Ia(t) Ib(t) CH1: 0.2A/DIV CH2: 0.2A/DIV Time: 5 ms/DIV Page 2 -Từ đồ thị tính giá trị dòng điện trong bảng : Ia(t)= 0.8sin(100πt)A Ib(t)= 0.76sin(100πt+1170) A -Dòng điện trung tính I n= 0.06 A -Giải thích kết quả trên Phương pháp đồ thị: Nguyên nhân: -Độ lớn điện áp trên các pha của nguồn có chênh lệch rất nhỏ nên các giá trị dòng điện phụ thuộc bởi áp từng pha nên độ lớn dòng điện cũng xuất hiện chênh lệch. -Độ lệch pha của nguồn 3 pha không hoàn toàn bằng 1200. Nên sinh ra dòng điện mỗi pha lệch không bằng 1200. -Do tải (động cơ) không lý tưởng. Có sự chênh lệch trở kháng hay R  0 cũng là nguyên nhân dẫn đến dòng điện mỗi có độ lớn khác nhau và lệch pha không bằng 1200. Từ các nguyên nhân trên và dòng trên dây trung tính bằng tổng hợp các dòng trên các dây còn lại. Vì thế sự chênh lệch đã làm nảy sinh dòng trung tính (dù rất nhỏ). Phương pháp đại số giải mạch: Page 3 Các giá trị điện áp: . E A  E A00 . E B  E B   1200 . E C  EC 1200 Các giá trị dòng điện: . EA IA  jZa . . EB IB  jZb . . EC IC  jZc Dòng điện trên dây trung tính: . . . . . I N  I A  I B I C Dễ thấy dòng điện trên dây trung tính khác nhau do sự bất đối xứng của dòng điện. Nguyên nhân: -Nguồn 3 pha không hoàn toàn đối xứng -Tải không hoàn toàn đối xứng -Đo công suất biểu kiến, công suất tác dụng và hệ số công suất trên từng pha: Sa= 52 VA Sb= 51 VA Sc= 51 VA W W Pa= 31 Pb= 29 Pc= 27 W Qa= 40 VAR Qb= 40 VAR Qc= 40 VAR P.Fa= 0.6 P.Fb= 0.6 P.Fc= 0.6 -Kiểm tra mối quan hệ giữa S,P,Q, PF tên pha a theo công thức: PFa  Pa / Sa  31 / 52  0.6 PFb  Pb / Sb  29 / 51  0.57 PFc  Pc / Sc  27 / 51  0.53 Sa  Pa2  Qa2  312  402  50.6 Sc  Pc2  Qc2  272  402  48.3 Sb  Pb2  Qb2  292  402  49.4 -Xác định tổng công suất biểu kiến, công suất tác dụng và công suất phản kháng: S= Sa+ Sb+ Sc= 52+51+51 = 154 VA P= Pa+ Pb+ Pc= 31+29+27= 87 W Q= Qa+Qb+ Qc= 40+40+40= 120 VAR Page 4 C. Đo công suất ở trường hợp không tải cân bằng - có bù: -Tính giá trị tụ bù cần thiết để hệ số công suất đạt 0,95 trên mỗi pha ở điều kiện vận hành không tải (SV tự tính trước) Động cơ không đồng bộ, thông số: 2HP 220V/380V ( / Y ) Cos  0.8 Hình động cơ AC không đồng bộ có bù tụ. Tính giá trị tụ bù để hệ số công suất đạt 0,95 Công suất của tải 3 pha (động cơ): P  2HP  746W / HP  1492W Q  P tan(cos1 0.8)  1492  tan(cos1 0.8)  1119VAR Công suất phản kháng sau khi bù thêm C: Qnew  P tan(cos1 0.95)  1492  tan(cos1 0.95)  490VAR Công suất phản kháng cần phải bù của bộ tụ: Q  Qnew  Qold  490  1119  629VAR Công suất phản kháng cần phải bù trên mỗi bộ tụ: Q Q perphase   210VAR 3 Vì tụ nối hình sao => Điện áp mỗi tụ:Utụ = Udây = 380V Giá trị mỗi tụ cần phải bù là: Q perphase 210 C   4.63 F 2 2 2 fU tu 100  380 -Lấy tụ bù nối Δ gắn song song với động cơ không đồng bộ như hình vẽ. -Đo lại P,Q,S và PF trên từng pha của bộ nguồn. Sa= 31 VA Sb= 31 VA Sc= 31 VA Pa= 31 W Pb= 31 W Pc= 29 W VAR VAR Qa= 0 Qb= 0 Qc= 0 VAR P.Fa= 1 P.Fb= 1 P.Fc= 1 Page 5 -Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF nhận được bằng công thức toán học: Xác định giá trị tụ bù theo kết quả PF =1 Qnew  Qanew  Qbnew  Qcnew  0VAR Qold  Qaold  Qbold  Qcold  40  40  40  120VAR Công suất phản kháng được bộ tụ bù thêm: Q  Qnew  Qold  490  1119  120VAR Công suất phản kháng trên mỗi bộ tụ: Q 120 Q perphase    40VAR 3 3 Điện áp mỗi tụ: (V ) U tu  U day  U pha 3  100 3 Giá trị tụ ở bài thí nghiệm này là: Q perphase 40 C   4.244  F 2 2 fU tu 100  (100 3)2 D. Đo công suất ở trường hợp không tải mất cân bằng: -Tháo bộ tụ bù ra khỏi nguồn điện. -Mắc nối tiếp 1 điện trở có giá trị 6 ohm trên pha a của động cơ không đồng bộ với nguồn. -Đo lại các kết quả điện áp, dòng điện hiệu dụng, hệ số công suất trên từng pha. Sa= 21 VA Sb= 72 VA Sc= 71 VA Pa= 15 W Pb= 29 W Pc= 33 W Qa= 17 VAR Qb= 69 VAR Qc= 63 VAR P.Fa= 0.5 P.Fb= 0.428 P.Fc= 0.571 -Dòng điện trung tính In= 0.78A -Giải thích kết quả trên: Phương pháp đồ thị: Nguyên nhân: -Độ lớn điện áp trên các pha của nguồn có chênh lệch rất nhỏ nên các giá trị dòng điện phụ thuộc bởi áp từng pha nên độ lớn dòng điện cũng xuất hiện chênh lệch. -Độ lệch pha của nguồn 3 pha không hoàn toàn bằng 1200. Nên sinh ra dòng điện mỗi pha lệch không bằng 1200. Page 6 -Do tải (động cơ) không lý tưởng. Có sự chênh lệch trở kháng hay R  0 cũng là nguyên nhân dẫn đến dòng điện mỗi có độ lớn khác nhau và lệch pha không bằng 1200. -Trường hợp này ảnh hưởng lớn nhất là do sự mất cân bằng tải. trên dây a có xuất hiện điện trở R=6Ω. Từ các nguyên nhân trên và dòng trên dây trung tính bằng tổng hợp các dòng trên các dây còn lại. Vì thế sự chênh lệch đã làm nảy sinh dòng trung tính (dù rất nhỏ). Phương pháp đại số giải mạch: Các giá trị điện áp: . E A  E A00 . E B  E B   1200 . E C  EC 1200 Các giá trị dòng điện: . . . . EA EB . EC IA  ;IB  ; IC  R  jZa jZb jZc Dòng điện trên dây trung tính: . . . . . I N  I A  I B I C Page 7 Dễ thấy dòng điện trên dây trung tính khác nhau do sự bất đối xứng của dòng điện. Nguyên nhân: -Như phần B -Nhưng chủ yếu là do tải không đối xứng:  Có điện trở trên dây a => Độ lớn Ia giảm và Ia chậm pha hơn UAN 1 góc nhỏ hơn 900.  Ib, Ic tăng lên => dòng dây trung tính khác không. -Nhận xét về sự khác biệt về kết quả dòng trung tính trong thí nghiệm, từ đó suy ra kết luận về tác hại khi lưới điện mất cân bằng tải. + Nhận xét về sự khác biệt về kết quả dòng trung tính trong thí nghiệm: Trường hợp tải cân bằng - không bù Trường hợp không tải mất cân bằng -Dòng trung tính vẫn tồn tại nhưng rất nhỏ. -Dòng trung tính lớn hơn nhiều so với tải cân bằng. -Dòng dây trên các pha gần bằng nhau => tải -Dòng dây trên các pha khác nhau => tải trên trên mỗi pha gần như nhau. mỗi pha khác nhau. +Kết luận về tác hại khi lưới điện mất cân bằng tải: -Lưới điện: gây tổn thất điện năng trong mạng điện. Đặc biệt là lệch áp trung tính nếu RN lớn và có thể gây đứt dây trung tính. -Phụ tải: lệch công suất pha, pha thì nặng tải, pha thì non tải => Giảm hiệu quả làm việc vủa máy phát và dễ gây cháy nổ. -An toàn: gây hư cách điện, giật điện, phỏng nếu chạm vào dây trung tính -So sánh thí nghiệm C với B: Thí nghiệm B (tải cân bằng) Dòng trên từng dây gần bằng và lớn hơn thí nghiệm C => Tổn hao trên dường dây lớn => Hiệu suất giảm -So sánh thí nghiệm D với B: Thí nghiệm B (tải cân bằng) Dòng dây trên các pha gần bằng. => Dòng trên dây trung tính rất nhỏ => Tổn thất trên dây trung tính nhỏ Thí nghiệm C (không tải cân bằng có bù C) Dòng trên từng dây gần bằng và nhỏ hơn thí nghiệm B => Tổn hao trên dường dây giảm đáng kể => Hiệu suất tăng cao Thí nghiệm D (không tải mất cân bằng) Dòng dây trên các pha khác nhau. Dòng trên dây a giảm và dòng 2 dây còn lại tăng. => Trôi điểm trung tính => Dòng dây trung tính lớn => Tổn hao trên dường dây cao => Hiệu suất giảm => gây tổn thấy và phi kinh tế Page 8 Bài 2: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ I. Mục tiêu: Giúp sinh viên hiểu rõ hơn và kiểm tra lại các đặc tính của máy biến áp: đặc tính không tải, đặc tính ngắn mạch và đặc tính tải của máy biến áp. Từ các thí nghiệm không tải và ngắn mạch, ta có thể xác định thông số cho sơ đồ mạch tương đương của máy biến áp. Và biết được các thông số này sẽ ảnh hưởng đến đặc tính tải, và đặc tính hiệu suất như thế nào. II. Tiến trình: Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau : -Module đo điện áp và dòng điện : - Module đo hệ số công suất : - Đấu dây tổng quát. Sinh viên dựa trên sơ đồ từng TN cụ thể mà đấu dây cho phù hợp. Page 9 A. Thí nghiệm không tải +Sơ đồ mắc mạch: +Đo các thông số theo bảng sau: U10(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 U20(V) 21 30.5 40.5 50 61 71 81.5 91.6 102 112 I10(A) 0.02 0.03 0.04 0.05 0.07 0.09 0.11 0.15 0.23 0.35 P10(W) 0.48 1.08 1.92 3 5.04 7.56 10.56 16.2 27.6 46.2 i. Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10). So sánh dạng của đặc tính này với đặc tính đường cong từ hóa, cho nhận xét và giải thích. +Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10). U10= f(I10) 250 Đặc tính không tải U10= f(I10) 200 150 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 I10 Page 10 +So sánh với đường cong từ hóa: Đường cong từ hóa của chất sắt từ M(H), đường cong độ từ thẩm phụ thuộc vào từ trường và các giá trị thu được: Từ độ bão hòa Ms, từ thẩm ban đầu μi, từ thẩm cực đại μmax +Nhận xét: Đường đặc tính không tải U10= f(I10 ) -Có tính đồng dạng với nhau. -Đều là đường cong phi tuyến. -Sự phụ thuộc giữa U và I là phi tuyến và có vùng bão hòa. Đường cong từ hóa -Có tính đồng dạng với nhau. -Đều là đường cong phi tuyến. -Sự phụ thuộc giữa B và H (cũng như sự phụ thuộc giữa Φ và I) là phi tuyến và có vùng bão hòa. +Giải thích: -Do lõi từ được làm từ các chất có trật tự từ (sắt từ, phản sắt từ, feri từ), đường cong từ hóa là các đường phi tuyến. -Sự phi tuyến của đường đặc tính không tải U10= f(I10) là do sự phi tuyến của đường cong từ hóa hay do chất liệu, hình dạng của vật làm lõi của máy biến áp. Lõi thép được làm bằng lá thép kỹ thuật, mỗi loại thép đều có một giới hạn từ thông khác nhau vì vậy khi ta tăng điện áp từ giá trị 0 đến giá trị Uđm thì từ thông cũng tăng dần lên từ không đến giá trị xác lập. Đó là yếu tố khách quan mà ta không thể khắc phục được. -Ta xét các công thức sau: Ni  H (suy từ định luật Ampere) l B    (suy từ định luật Gauss) A d  U1  2 fN1max (suy từ công thức U1  N1 ) dt -Từ đó ta thấy rằng: Dòng điện I tỉ lệ với cường độ từ trường H. Hiệu điện thế U tỉ lệ với từ thông Φ tỉ lệ mật độ từ trường B. => Đường đặc tính không tải U10= f(I10) có dạng giống với “Đường cong từ hóa”. -Tác hại khi MBA làm việc ở sâu trong vùng bão hòa: Nếu lõi thép bị bão hòa thì khi U1 tăng dẫn đến I sẽ tăng đột biến, toàn bộ năng lượng tăng thêm của dòng sơ cấp tăng thêm này sẽ chuyển hóa hoàn toàn thành tổn hao nhiệt, có thể gây cháy nổ MBA. Page 11 ii. Cho biết ý nghĩa của giá trị P10 mà sinh viên đo được, trong dãy công suất đo được thì giá trị nào có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp? Tại sao? +Ý nghĩa của giá trị P10 đo được: P10 là công suất tổn hao không tải. Vì pFe  P10  R1I 02  P10 +Trong dãy công suất đo được thì giá trị có ý nghĩa nhất khi vận hành máy biến áp là: Giá trị công suất đo được tại áp định mức U10=220V +Vì: Đó là công suất tổn hao khi máy làm việc ở chế độ định mức. Từ đó ta có thể thiết kế mạch mong muốn để đạt hiệu suất cao nhât hoặc có thể tính được hiệu suất của máy biến áp, các giá trị trở kháng tổn hao tương đương,... iii. Có thể quy đổi tổn hao không tải từ các thí nghiệm mà U10 nhỏ hơn điện áp định mức (220 volts) về thí nghiệm không tải khi U10 ở điện áp định mức được hay không? Tại sao? +Có thể quy đổi tổn hao được hay không: Không +Vì: Ta biết rằng, Máy biến áp tồn tại hai dạng tổn hao chính ở lõi thép trong quá trình vận hành MBA:  Tổn hao từ trễ do bản chất đa trị và phi tuyến của đặc tuyến từ hóa của vật liệu từ dùng làm lõi:  Ph  K h fBnm(W) o Với B m là mật độ từ thông cực đại, Kh là hằng số phụ thuộc vào vật liệu lõi từ.  Tổn hao dòng xoáy do hiệu ứng tỏa nhiệt của dòng cảm ứng hình thành trong lõi thép:  Pe  K ef 2 B2m(W) o Với Ke là hằng số phụ thuộc điện trở của vật liệu dùng dán các lá thép của lõi từ. Cả hai tổn hao đều tỉ lệ với mật độ từ thông cực đại(Bm). Chúng được gộp lại gọi là tổn hao từ hóa hay tốn hao lõi thép. Giá trị của Bm sẽ phụ thuộc áp nguồn sơ cấp Vm. Vì thế, tại mỗi điện áp chưa đạt tới điện áp định mức. Các giá trị tổn hao tính được đều khác nhau và còn phụ thuộc phi tuyến vào điện áp sơ cấp. Nên ta khó có thể quy đổi được tổn hao ở điện áp nhỏ hơn điện áp định mức về tổn hao ở điện áp định mức. Page 12 iv. Từ các thông số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp. +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: +Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Ioc  I1o  0.35A  V Voc  U1n  220 P  P  46.2 W 1o  oc -Điện trở Rc: V 2 2202 Rc  oc   1047.6 Poc 46.2 V 220 I R  oc   0.21A Rc 1047.6 Ta có: I oc  I R  I X Vì I R cùng pha với Voc, I X chậm pha hơn Voc 900=> I X chậm pha hơn I R 900. => I X  I oc2  I R2  0.352  0.212  0.28 A -Điện kháng Xm: V 220 X m  oc   785.7 I X 0.28 Page 13 B. Thí nghiệm ngắn mạch +Sơ đồ mắc mạch: Chỉnh variac về 0. Tăng dần áp ngõ vào và đo các thông số theo bảng sau: I2n(A) 1 2 3 4 5 6 7 8 U1n(V) 2.37 3.4 5 7 8.6 10.8 12.7 14.8 I1n(A) 0.54 0.81 1.37 1.8 2.31 2.9 3.35 4 P1n(W) 1.27 2.73 6.80 12.51 19.73 31.10 42.25 58.79 9 16.7 4.5 10 19 5.2 74.62 98.11 i. Từ các thí nghiệm ngắn mạch, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp. +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: Page 14 +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: +Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  5.2 A  V Vsc  U1n  19 P  P  98.1W 1n  sc -Điện trở Req: P 98.1 Req  sc2   3.628 2 I sc 5.2 V 19 Zeq  sc   3.654 I sc 5.2 -Điện kháng Xeq X eq  Zeq2  Req2  3.6542  3.6282  0.435 ii. Vẽ đường đặc tính U1n= f(I1n). So sánh dạng của đường đặc tính này với đường đặc tính không tải ở phần trên. Giải thích sự giống nhau và khác nhau. +Vẽ đường đặc tính U1n= f(I1n). Đường đặc tính U1n= f(I1n) U1n= f(I1n) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 I1n Page 15 +So sánh dạng của đường đặc tính của thí nghiệm ngắn mạch và thí nghiệm không tải. Giải thích sự giống nhau và khác nhau. Thí nghiệm ngắn mạch Thí nghiệm không tải -Máy biến áp được khảo sát tới giá trị I định -Máy biến áp được khảo sát tới giá trị U định mức bên sơ cấp. mức bên sơ cấp. -U bên sơ cấp thấp, I bên sơ cấp cao -U bên sơ cấp cao, I bên sơ cấp thấp -Vẫn còn trong vùng tuyến tính. Chưa xuất -Xuất hiện vùng bão hòa. hiện vùng bão hòa. +Giải thích: -Ở thí nghiệm ngắn mạch thì do tải ngắn mạch nên trở kháng tương đương gần bằng trở kháng đồng bên sơ cấp (trở kháng này rất nhỏ) => Dòng điện I tăng nhanh khi U tăng. -Ở thí nghiệm không tải thì do trở kháng tải là vô cùng nên trở kháng tương đương gần bằng trở kháng tổn hao sắt (trở kháng này lớn) => Dòng điện I tăng chậm khi U tăng. -Lúc ngắn mạch, phản ứng của phần ứng là khử từ. Mạch từ của MBA không bão hòa vì suất điện động phần sơ cấp rất nhỏ. Do đó đặc tính ngắn mạch là đường thẳng. iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức được hay không? Tại sao? Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được. cho nhận xét. +Có thể quy đổi được hay không: Được +Vì: -Ở thí nghiệm ngắn mạch, quan hệ U và I gần như tuyến tính. -Ở sơ đồ gần đúng, ta thấy hầu như các thông số đo được đều không phụ thuộc vào tính chất của lõi thép mà chỉ phụ thuộc vào 2 cuộn dây đồng. Nhưng với sơ đồ chính xác thì các thông số đo được vẫn phụ thuộc. Nhưng do điện trở từ hóa và điện kháng từ hóa rất lớn, nên trong thí nghiệm ngắn mạch chúng không gây ảnh hưởng lớn => sự phi tuyến không ảnh hưởng nhiều lên thông số mạch => các giá trị đo được đều tuyến tính => ta dễ dàng quy đổi từ thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A). +Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được: +Quy đổi và so sánh -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  2.31A  V Vsc  U1n  8.6 P  P  19.7W 1n  sc -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  5.2 A  V Vsc  U1n  19 P  P  98.1W 1n  sc -Điện trở Req: P 19.7 Req  sc2   3.692 2 I sc 2.31 V 19 Zeq  sc   3.723 I sc 5.2 -Điện trở Req: P 98.1 Req  sc2   3.628 2 I sc 5.2 V 19 Zeq  sc   3.654 I sc 5.2 Page 16 -Điện kháng Xeq: -Điện kháng Xeq X eq  Zeq2  Req2  3.7232  3.6922  0.479 X eq  Zeq2  Req2  3.6542  3.6282  0.435 +Nhận xét: -Các thông số có giá trị xấp xỉ nhau. -Vì thế ta có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức. -Các giá trị tổn hao đồng cũng rất quan trọng vì nó quyết định hiệu suất làm việc của máy biến áp. -Sai số do tính toán, sai số phép đo, do chủ quan người đo đạc, … iv. Với quan điểm của người sử dụng, các thông số nào là quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch để có thể ghi trên nhãn máy. Tại sao? + Các thông số quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch: Ngoài các thông số định mức quan trọng như điện áp, dòng điện, công suất,… còn có thêm: tổn thất không tải, tổn thất đồng, tổng trở kháng ngắn mạch Z, điện áp ngắn mạch. +Vì: Dựa vào các thông số này, người ta có thể: -Thành lập và chọn lựa phương án thích hợp để cung cấp điện -Thiết kế và chỉnh định các thông số. -Xác định các điều kiện làm việc. -Chọn giải pháp hạn chế ngắn mạch -Kiểm tra các thiết bị điện, thiết kế bảo vệ nối đất C. Thí nghiệm có tải: Sơ đồ nguyên lý : Page 17 +Sơ đồ mắc mạch: Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi tải (bằng cách bật nối tiếp các công tắc trên hộp tải. Chú ý: Sinh viên phải ghi lại các giá trị tải bằng các vị trí của công tắc để so sánh với cùng kết quả trong bài thí nghiệm số 3. Đo các giá trị theo bảng sau: Tải 0 1 2 3 4 5 6 7 8 U2(V) 110 109 107 106 104.5 103 101 100 I2(A) 2.1 3 4 5 5.8 6.5 7.3 8 P2(W) 230.769 326.673 427.572 529.47 605.4939 668.8305 736.5627 799.2 U1(V) 220 220 220 220 220 220 220 220 I1(A) 1.16 1.6 2.03 2.5 2.92 3.34 3.75 4.15 P1(W) 249.075 347.072 440.794 545.05 637.903 730.391 820.875 909.348 i. Vẽ đặc tính tải U2= f(I 2). Tính độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức. +Vẽ đặc tính tải U2= f(I2). Vẽ đặc tính tải U2= f(I2) U2= f(I2) 112 110 108 106 104 102 100 I2 98 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Page 18 +Tính độ sụt áp phần trăm khi dòng thứ cấp ở giá trị định mức: U U2 110  100 U 2 %  2 dm 100%   100%  9.1% U 2 dm 110 ii. Tính và vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải: ;xác định điểm hiệu suất cực đại, cho nhận xét. S2=P2 Sdm=220 x 4.995 = 1098.9 VA +Tính đặc tính hiệu suất theo hệ số tải: Tải 0 1 2 3 4 5 6 7 8 βi 0.21 0.297273 0.389091 0.481818 0.551 0.608636 0.670273 0.727273 ƞi 0.926503 0.941225 0.970004 0.971415 0.949194 0.915715 0.89729 0.878871 +Vẽ đặc tính hiệu suất theo hệ số tải: Đặc tính hiệu suất ƞ(β) 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88 β 0.86 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 +Điểm hiệu suất cực đại: ƞi = 0.481818 khi βi = 0.971415 +Nhận xét: -Như vậy hiệu suất tải đạt cực đại khi hệ số tải nằm trong khoảng 0.4 đến 0.5 -Tại đây, Công suất tổn hao đồng bằng công suất tổn hao sắt từ. -Đối với các máy có công suất lớn. Người ta thường thiết kế chế tạo đạt hiệu suất cực đại khi   0.45  0.5 iii. Từ các thông số đo được bên thứ cấp và sơ đồ tương đương có được ở phần trên, hãy tính các thông số bên sơ cấp, so sánh kết quả này với giá trị đo được. Page 19 +Tính các thông số bên sơ cấp: -Với sơ đồ chính xác như sau: -Ta xấp xỉ gần đúng sơ đồ sau: Rc1  1047.6 X m1  785.7 R1eq  3.628 X 1eq  0.435 -Lần lược thế các giá trị U2 I2 vào hệ sau:  I2 I2 2 2 V2 V1  a  ( R1eq  jX 1eq  a Z L )  2  (3.628  j0.435  2  I )  2  I  V  ( 1  1 )  I2  V  ( 1  1 )  I2 1 1  1 Rc1 jX m a 1047.6 j 785.7 2 -Ta lần lượt có các kết quả sau: Tải 0 1 U2(V) 110 I2(A) 2.1 P2(W) 230.77 U1(V) 2230.10 I1(A) 1.29  130 2 3 4 109 3 326.67 2230.20 107 4 427.57 2210.20 106 5 529.47 2210.30 1.7  90 2.2  70 2.7  60 Page 20 Tải 5 U2(V) 104.5 I2(A) 5.8 P2(W) 605.49 U1(V) 2190.30 I1(A) 3  50 6 7 8 103 6.5 668.83 2180.40 101 7.3 736.56 2150.40 100 8 799.2 2150.50 3.4  50 3.8  40 4.2  40 +So sánh với giá trị đo được: -Ta thấy các giá trị tính toán gần đúng với giá trị đo được. -Sơ đồ tương đương không ảnh hưởng nhiều đến sai số các giá trị tính toán. -Tuy vẫn còn có sai số do nhiều nguyên nhân như: +Các thiết bị MBA, nguồn, … không chính xác. +Sơ đồ tính toán là sơ đồ tương đương. +Sai số dụng cụ đo. +Yếu tố môi trường. +Chủ quan người quan sát, đo đạc. iv. Ứng dụng: -Dùng để biến áp cho các hộ gia đình. -Dùng biến áp cung cấp cho các thiết bị như tivi, đầu máy,… -Dùng biến áp cho các thiết bị có công suất nhỏ như điện thoại, máy tính,…. Page 21 Bài 3: MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÓ NHÁNH PHÂN TỪ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ I. Mục tiêu: Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về sự ảnh hưởng của cấu tạo mạch từ đến đặc tính làm việc của máy biến áp. Cụ thể là sự ảnh hưởng của từ thông rò lên giá trị điện kháng tản của máy biến áp. II. Thiết bị thí nghiệm: - Máy biến áp 1 pha 220/110 volts, 5/10 A. có nhánh phân từ và khe hở không khí - Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn sơ cấp của máy biến áp một pha. - Ampere kế, Volt kế và Watt kế. 1.Máy biến áp : 2.VOM: Page 22 3.Variac : 4.Hộp điện trở : Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau : - Module đo điện áp và dòng điện : - Module đo hệ số công suất : - Đấu dây tổng quát. Sinh viên dựa trên sơ đồ từng TN cụ thể mà đấu dây cho phù hợp. Page 23 III. Tiến trình: A. Thí nghiệm không tải + Sơ đồ mắc mạch: + Đo các thông số theo bảng sau: U10(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 U20(V) 18.795 28.8 38.9 49.2 59.3 69.4 79.25 89.35 99.25 109.35 I10(A) 0.131 0.1785 0.22 0.26 0.3 0.342 0.388 0.437 0.4875 0.5405 P10(W) 1.493 3.052 5.016 7.41 10.26 13.646 17.693 22.418 27.788 33.889 i. Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I10). So sánh dạng của đặc tính này với dạng đặc tính thu được ở bài thí nghiệm 2. Giải thích sự khác nhau nếu có? + Vẽ lại đặc tính không tải U10= f(I 10). U10= f(I10) Đặc tính không tải U10= f(I10) 250 200 150 100 50 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 I10 Đặc tuyến bài 3 Page 24 + So sánh dạng của đặc tính này với dạng đặc tính thu được ở bài thí nghiệm 2 U10= f(I10) 250 Đặc tính không tải U10= f(I10) 200 150 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 I10 Đặc tuyến bài 2 + Nhận xét và: Đặc tuyến bài 3 Đặc tuyến bài 2 -Quan hệ U, I gần như là đường thẳng, tuyến -Quan hệ U, I là đường phi tuyến. tính. -Chưa xuất hiện vùng bảo hòa. -Thấy rõ được vùng bảo hòa. +Giải thích: -Vì MBA ở bài 3 có nhánh phân từ. Nhánh này có tác dụng làm từ thông tăng chậm và tăng giới hạn vùng bảo hòa lên do lõi từ nhiều hơn. Khe hở không khí giúp MBA khi hoạt động thì từ thông trên nhánh phân từ này rất nhỏ. -Vì từ thông tăng chậm hơn và vùng bảo hòa lớn hơn nên ở điện thế 220V thì ta vẫn chưa thấy hiện tượng bảo hòa. MBA vẫn còn hoạt động trong vùng tuyến tính. -Vì có thể lõi từ được làm từ chất thuận từ và nghịch từ. Ở các chất này thì đường cong từ hóa là tuyến tính Đường cong từ hóa có dạng tuyến tính trong các chất thuận từ và nghịch từ ii. Từ các thông số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp. +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: Page 25 +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: + Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Ioc  I1o  0.5405A  V Voc  U1n  220 P  P  33.89 W 1o  oc -Điện trở Rc: V 2 2202 Rc  oc   1428.15 Poc 33.89 V 220 I R  oc   0.154 A Rc 1428.15 Ta có: I oc  I R  I X Vì I R cùng pha với Voc, I X chậm pha hơn Voc 900=> I X chậm pha hơn I R 900. => I X  I oc2  I R2  0.54052  0.1542  0.518 A -Điện kháng Xm: V 220 X m  oc   424.71 I X 0.518 B. Thí nghiệm ngắn mạch Page 26 + Sơ đồ mắc mạch: + Đo và tính các thông số theo bảng sau: U1n(V) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 I2n(V) 0.724 1.0775 1.4375 1.7875 2.075 2.43 2.79 3.145 3.5 3.855 I1n(A) 0.462 0.6875 0.9135 1.133 1.356 1.5805 1.807 1.98 2.205 2.435 3.424 6.066 9.404 13.506 18.365 23.997 29.581 36.603 44.463 P1n(W) 1.534 i. Từ các thí nghiệm ngắn mạch, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp. +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: + Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  2.435A  V Vsc  U1n  220 P  P  44.46 W 1n  sc Page 27 -Điện trở Req: P 44.46 Req  sc2   7.498 2 I sc 2.435 V 220 Zeq  sc   90.349 I sc 2.435 -Điện kháng Xeq X eq  Zeq2  Req2  90.3492  7.4982  90.037 ii. Vẽ đường đặc tính U1n= f(I1n). So sánh dạng của đường đặc tính này với đường đặc tính tương ứng trong bài 2. + Vẽ đường đặc tính U1n= f(I 1n) Đường đặc tính U1n= f(I1n) U1n= f(I1n) 250 200 150 100 50 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 I1n Đặc tuyến bài 3 + So sánh dạng của đường đặc tính này với đường đặc tính tương ứng trong bài 2 Đường đặc tính U1n= f(I1n) U1n= f(I1n) 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 I1n Đặc tuyến bài 2 Page 28 +Nhận xét: Đặc tuyến bài 3 Đặc tuyến bài 2 -U và I tăng tuyến tính. -I tăng chậm do từ thông tăng chậm -U và I tăng tuyến tính. -I tăng rất nhanh do từ thông tăng rất nhanh iii. Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức được hay không? Tại sao? Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được. cho nhận xét. + Có thể quy đổi được hay không: Được + Vì: -Ở thí nghiệm ngắn mạch, quan hệ U và I gần như tuyến tính. -Ở sơ đồ gần đúng, ta thấy hầu như các thông số đo được đều không phụ thuộc vào tính chất của lõi thép mà chỉ phụ thuộc vào 2 cuộn dây đồng. Nhưng với sơ đồ chính xác thì các thông số đo được vẫn phụ thuộc. Nhưng do điện trở từ hóa và điện kháng từ hóa rất lớn, nên trong thí nghiệm ngắn mạch chúng không gây ảnh hưởng lớn => sự phi tuyến không ảnh hưởng nhiều lên thông số mạch => các giá trị đo được đều tuyến tính => ta dễ dàng quy đổi từ thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A). + Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được: +Quy đổi và so sánh -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  1.356 A  V Vsc  U1n  120 P  P  13.51W 1n  sc -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  2.435A  V Vsc  U1n  220 P  P  44.46 W 1n  sc -Điện trở Req: P 13.51 Req  sc2   7.347 2 I sc 1.356 V 120 Zeq  sc   88.496 I sc 1.356 -Điện trở Req: P 44.46 Req  sc2   7.498 2 I sc 2.435 V 220 Zeq  sc   90.349 I sc 2.435 -Điện kháng Xeq: -Điện kháng Xeq X eq  Z  R  88.496  7.347  88.19 2 eq 2 eq 2 2  X eq  Zeq2  Req2  90.3492  7.4982  90.037 + Nhận xét: -Các thông số có giá trị xấp xỉ nhau. -Vì thế ta có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức. -Các giá trị tổn hao đồng cũng rất quan trọng vì nó quyết định hiệu suất làm việc của máy biến áp. -Sai số do tính toán, sai số phép đo, do chủ quan người đo đạc, … Page 29 C. Thí nghiệm có tải: Sơ đồ nguyên lý : + Sơ đồ mắc mạch: - Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi tải (bằng cách bật nối tiếp các công tắc trên hộp tải, tương ứng với các giá trị đo trong bài 2). Đo và tính các giá trị theo bảng sau: + Đo các giá trị theo bảng sau: Tải U2(V) I2(A) P2(W) U1(V) I1(A) P1(W) 0 1 101.4 95.75 0.782 1.31 79.216 125.31 220 220 0.875 1.13 123.2 141.70 2 89.6 1.755 157.09 220 1.36 146.61 3 83.05 2.06 170.91 220 1.565 161.82 4 5 76.75 70.55 2.35 2.595 180.18 182.89 220 220 1.72 1.855 151.36 151 6 7 65.2 2.795 182.05 220 1.951 158.81 60.1 2.945 176.82 220 1.975 152.08 8 45.45 3.31 150.29 220 2.19 168.63 9 35.8 3.5 125.17 220 2.285 150.81 i. Vẽ đặc tính tải U2= f(I 2). Tính độ sụt áp phần trăm ở các tải đo được. + Vẽ đặc tính tải U2= f(I2 ). U2= f(I2) Vẽ đặc tính tải U2= f(I2) 120 100 80 60 40 20 I2 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Page 30 + Tính độ sụt áp phần trăm ở các tải đo được: U U2 101.4  35.8 U 2 %  2 dm 100%   100%  64.7% U 2 dm 101.4 ii. Sinh viên có kết luận gì về sự ảnh hưởng của kết cấu mạch từ lên đặc tính làm việc của máy biến áp + Kết luận về sự ảnh hưởng của kết cấu mạch từ lên đặc tính làm việc của máy biến áp: -Ảnh hưởng của vật liệu từ khác nhau: +Đối với các chất nghịch từ và thuận từ, đường cong từ hóa có dạng là đường thẳng (từ độ phụ thuộc tuyến tính vào từ trường). +Đối với các chất có trật tự từ (sắt từ, phản sắt từ, feri từ), đường cong từ hóa là các đường phi tuyến. Đối với sắt từ và feri từ, khi từ hóa với từ trường đủ lớn sẽ có hiện tượng bão hòa từ (đường cong từ hóa nằm ngang, đạt từ độ bão hòa). Hiện tượng bão hòa từ cũng xảy ra với các chất thuận từ và phản sắt từ, nhưng phải trong từ trường rất lớn và ở nhiệt độ thấp thậm chí rất thấp. -Ảnh hưởng kết cấu máy biến áp: +Do xuất hiện từ trở rất lớn (nhánh phân từ và khe hở không khí) => ∅ nhỏ (tăng chậm) => Rất khó bảo hòa +Vì ở bài 3, 2 cuộn dây không đặt ôm nhau nên từ thông móc vòng sẽ bị rò ra bên ngoài => độ sụt áp lớn và hiệu suất thấp. iii. So sánh In Un %U của bài 2 và bài 3 Bài 3 U 2 %  64.7% -Độ sụt áp phần trăm lớn => khi tải thay đổi thì áp thay đổi lớn => áp đầu ra không ổn định => ảnh hưởng để các thiết bị đầu ra => không dùng để cấp điện cho các thiết bị khác. Bài 2 U 2 %  9.1% -Độ sụt áp phần trăm nhỏ => khi tải thay đổi thì áp thay đổi nhỏ => áp đầu ra ổn định hơn => thường dùng để cấp điện cho các thiết bị khác. iv. Ứng dụng: -Thường sử dụng để biến áp khi hàn sắt thép. -Nhờ cấu tạo đặc biệt. Khi hàn sắt, bên phía thứ cấp sẽ ngắn mạch => dòng I sẽ tăng đột ngột làm nóng que hàn. -Khi khe hở không khí thay đổi => dòng I cũng thay đổi => lợi dụng tính chất này để khi thiết kế người ta thay đổi khe hở này để điều chỉnh dòng I. Page 31 Bài 4: KHUẾCH ĐẠI TỪ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~o0o0o~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ I. Mục tiêu: Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về sự bão hòa của mạch từ cũng như tác dụng của từ thông một chiều và từ thông xoay chiều lên sức điện động cảm ứng và tự cảm của cuộn dây. II. Thiết bị thí nghiệm: - Máy biến áp 1 pha 3 cuộn dây (cuộn giữa N = 1275 vòng, 1A; hai cuộn bên 110V, 2A) - Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được. - Ampere kế. 1.Máy biến áp: 2.VOM: 3.Variac: 4.Probe + ossiloscope: Page 32 5.Máy tạo nguồn DC: Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau: - Module đo điện áp và dòng điện: - Module đèn : III. Tiến trình: A. Sơ đồ mạch điện: Page 33 B. Thí nghiệm: 1. Điều chỉnh thay đổi dòng điện IDC trong khoảng từ 0 – 200mA, dùng dao dộng ký đo và vẽ dạng sóng của các tín hiệu áp ở hai đầu của các cuộn dây, trên đèn trong trường hợp sau :  IDC = 0 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 0.45V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -0.45V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 85V -30 -20 -10 0 -85V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 90V -30 -20 -10 0 -90V Biên độ dòng qua đèn: 0.06A Page 34  IDC = 40 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 18.09V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -18.09V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 28V -30 -20 -10 0 -28V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 28V -30 -20 -10 0 -28V Biên độ dòng qua đèn: 0.28A Page 35  IDC = 80 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 18.09V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -18.09V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 13V -30 -20 -10 0 -13V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 13V -30 -20 -10 0 -13V Biên độ dòng qua đèn: 0.305A Page 36  IDC = 120 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 18.09V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -18.09V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 9V -30 -20 -10 0 -9V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 9V -30 -20 -10 0 -9V Biên độ dòng qua đèn: 0.308A Page 37  IDC = 160 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 18.09V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -18.09V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 7V -30 -20 -10 0 -7V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 7V -30 -20 -10 0 -7V Biên độ dòng qua đèn: 0.309A Page 38  IDC = 200 mA Dạng sóng trên đèn: U(V) 18.09V -30 -20 -10 0 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) 10 20 t(ms) -18.09V Dạng sóng trên cuộn dây 1: U(V) 6.5V -30 -20 -10 0 -6.5V Dạng sóng trên cuộn dây 2: U(V) 6.5V -30 -20 -10 0 -6.5V Biên độ dòng qua đèn: 0.31A Page 39 Ghi chú: Các tín hiệu ngõ ra đều méo dạng chứ không lý tưởng như những hình trên. Vì muốn đơn giản hình vẽ nên tạm vẽ dạng sin. Bên dưới có giải thích nguyên nhân méo dạng tín hiệu. 2. Khảo sát: - Thay đổi đột ngột dòng IDC từ 0 lên 200mA.Ghi nhận thời gian tín hiệu trên đèn từ quá độ tới ổn định. T1 = 0.5s - Thay đổi đột ngột dòng IDC từ 200mA xuống 0mA.Ghi nhận thời gian tín hiệu trên đèn từ quá độ tới ổn định. T2 = 1.85s 3. Giải thích nguyên lý của mạch điện và sự méo dạng: +Giải thích nguyên lý của mạch điện -Mạch khuếch đại từ ứng dụng tính chất bão hòa của lõi từ, sử dụng vùng đặc tính phi tuyến của lõi thép từ. -Do các đặc điểm về mạch nên sẽ xuất hiện méo dạng các tín hiệu thu được. -Đăc điểm của mạch khuếch đại từ:  Lõi thép từ Vận dụng đặc tuyến đường cong từ hóa để ứng dụng mạch khuếch đại từ. Vì nó ảnh hưởng đến quan hệ U-I (điều này đã được kiểm chứng ở bài thí nghiệm 2 và 3).  Hình mô tả các điểm làm việc khác nhau của mạch khuếch đại: Page 40  Cuộn dây điều khiển bằng dòng DC: Đưa dòng điện DC vào cuộn dây sẽ làm mạch hoạt động trong điểm làm việc nào đó. Hai cuộn dây còn lại sẽ hoạt động xung quanh điểm làm việc này. Giá trị của dòng điện một chiều thay đổi sẽ làm thay đổi điểm làm việc trên đường cong từ hóa => làm thay đổi quan hệ của 2 cuộn còn lại. Khi đã hoạt động trong vùng bão hòa hoàn toàn, các cuộn này sẽ chuyển từ trạng thái có trở kháng rất cao sang trạng thái có trở kháng rất thấp. Nghĩa là với việc tăng lượng nhỏ U thì dòng điện ra sẽ tăng đột ngột. Việc này đồng nghĩa với dòng điện điều khiển đã thay đổi trở kháng của cuộn dây xoay chiều này. Cuộn dây điều khiển bằng dòng ít bị ảnh hưởng bởi tín hiệu xoay chiều do chúng được nối sao cho cực tính của nó làm triệt tiêu điện áp cảm ứng => Nó chỉ bị ảnh hưởng bởi điện trở thuần của cuộn dây => năng lượng đưa vào cuộn dây điều khiển bằng dòng DC nhỏ  Từ đó ta có thể thấy:  Một sự thay đổi nhỏ trong dòng điện một chiều điều khiển có thể làm thay đổi rất lớn trở kháng của cuộn dây, nghĩa là làm thay đổi dòng điện tải rất lớn. Kết quả là mạch có đặc tính khuếch đại dòng điện. +Giải thích về độ méo dạng của các tín hiệu thu được(nếu có). -Nguyên nhân thứ 1: như đã nói ở trên, đặc tuyến từ hóa là phi tuyến, nên đặc tuyến U-I cũng phi tuyến dẫn đến tín hiệu đo được phải méo dạng. -Nguyên nhân thứ 2: các lõi từ không những có đường từ hóa là phi tuyến. Chúng còn xuất hiện hiện tượng từ trễ. Hiện tượng từ trễ và từ dư cũng là nguyên nhân khi thay đổi đột ngột dòng IDC từ 200mA xuống 0 mA thì đáp ứng thời gian lâu hơn nhiều so với tăng từ 0 đến 200mA  Hiện tượng từ trễ: -Hiện tượng từ trễ là hiện tượng bất thuận nghịch giữa quá trình từ hóa và đảo từ ở các vật liệu sắt từdo khả năng giữ lại từ tính của các vật liệu sắt từ -Do nguồn xoay chiều hoạt động trong vùng làm việc nên từ trường sẽ biến thiên tuy nhiên tín hiệu ra sẽ không bám theo đặc tuyến cũ mà bám theo đường từ trễ này. Dẫn đến hiện tượng méo dạng rõ rệt Page 41 4. Ứng dụng: -Các mạch khuếch đại từ đầu tiên được sử dụng rộng rãi như một mạch cấp nguồn kiểu chuyển mạch đầu tiên. Switched-mode power supplies (SMPS) và các mạch điều khiển ánh sáng. -Trong công nghiệp, chúng có thể được dùng trong các mạch điều khiển dòng điện của các máy chỉnh lưu dòng điện cao, như máy xi mạ điện, máy nạp bình ắc quy, dùng trong các bộ điều hòa điện áp của máy phát điện lớn... -Một số kiểu khuếch đại từ ở những vị trí cần độ tin cậy cao thí dụ như trong các bộ nguồn kiểu chuyển mạch. -Bộ nguồn của máy vi tính ATX có sử dụng một bộ khuếch đại từ ở đầu ra, xem như một bộ điều hòa điện áp thứ cấp. -Có thể sử dụng để đo lường dòng điện một chiều trong mạch điện áp rất cao. -Mạch khuếch đại từ còn được ứng dụng rộng rãi trong các bộ ổn áp điện xoay chiều. Page 42 [...]... sơ cấp Nên ta khó có thể quy đổi được tổn hao ở điện áp nhỏ hơn điện áp định mức về tổn hao ở điện áp định mức Page 12 iv Từ các thông số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: +Tính các thông số cần thiết: -Xét... điện kháng tản của máy biến áp II Thiết bị thí nghiệm: - Máy biến áp 1 pha 220/110 volts, 5/10 A có nhánh phân từ và khe hở không khí - Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được cung cấp cho cuộn sơ cấp của máy biến áp một pha - Ampere kế, Volt kế và Watt kế 1.Máy biến áp : 2.VOM: Page 22 3.Variac : 4.Hộp điện trở : Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau : - Module đo điện. .. các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức -Các giá trị tổn hao đồng cũng rất quan trọng vì nó quyết định hiệu suất làm việc của máy biến áp -Sai số do tính toán, sai số phép đo, do chủ quan người đo đạc, … Page 29 C Thí nghiệm có tải: Sơ đồ nguyên lý : + Sơ đồ mắc mạch: - Điều chỉnh variac sao cho điện áp U1 bằng điện áp định mức, thay đổi. .. 1A; hai cuộn bên 110V, 2A) - Máy biến áp tự ngẫu dùng để tạo điện áp thay đổi được - Ampere kế 1.Máy biến áp: 2.VOM: 3.Variac: 4.Probe + ossiloscope: Page 32 5.Máy tạo nguồn DC: Các module trong PTN được đấu theo mạng hai cửa như sau: - Module đo điện áp và dòng điện: - Module đèn : III Tiến trình: A Sơ đồ mạch điện: Page 33 B Thí nghiệm: 1 Điều chỉnh thay đổi dòng điện IDC trong khoảng từ 0 – 200mA,... phụ thuộc Nhưng do điện trở từ hóa và điện kháng từ hóa rất lớn, nên trong thí nghiệm ngắn mạch chúng không gây ảnh hưởng lớn => sự phi tuyến không ảnh hưởng nhiều lên thông số mạch => các giá trị đo được đều tuyến tính => ta dễ dàng quy đổi từ thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) +Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được: +Quy đổi và so sánh -Xét... ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức -Các giá trị tổn hao đồng cũng rất quan trọng vì nó quyết định hiệu suất làm việc của máy biến áp -Sai số do tính toán, sai số phép đo, do chủ quan người đo đạc, … iv Với quan điểm của người sử dụng, các thông số nào là quan trọng nhất trong thí nghiệm không tải và thí nghiệm ngắn mạch... suất cao nhât hoặc có thể tính được hiệu suất của máy biến áp, các giá trị trở kháng tổn hao tương đương, iii Có thể quy đổi tổn hao không tải từ các thí nghiệm mà U10 nhỏ hơn điện áp định mức (220 volts) về thí nghiệm không tải khi U10 ở điện áp định mức được hay không? Tại sao? +Có thể quy đổi tổn hao được hay không: Không +Vì: Ta biết rằng, Máy biến áp tồn tại hai dạng tổn hao chính ở lõi thép trong... số đo được trong thí nghiệm không tải, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: Page 25 +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm hở mạch: + Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Ioc  I1o  0.5405A  V Voc  U1n  220 P  P  33.89 W 1o  oc -Điện trở Rc: V... 1.534 i Từ các thí nghiệm ngắn mạch, ta tính các thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương của máy biến áp +Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: +Sơ đồ gần đúng của máy biến áp trong thí nghiệm ngắn mạch: + Tính các thông số cần thiết: -Xét bái toán với thông số đo được như sau: Isc  I1n  2.435A  V Vsc  U1n  220 P  P  44.46 W 1n  sc Page 27 -Điện trở Req:... rất nhanh do từ thông tăng rất nhanh iii Có thể quy đổi tổn hao ngắn mạch từ các thí nghiệm mà I1n nhỏ hơn dòng điện định mức (5A) về thí nghiệm ngắn mạch khi I1n ở giá trị định mức được hay không? Tại sao? Nếu được, sinh viên hãy quy đổi từ các giá trị đo được, so sánh kết quả thu được cho nhận xét + Có thể quy đổi được hay không: Được + Vì: -Ở thí nghiệm ngắn mạch, quan hệ U và I gần như tuyến tính ... cách điện, giật điện, chạm vào dây trung tính -So sánh thí nghiệm C với B: Thí nghiệm B (tải cân bằng) Dòng dây gần lớn thí nghiệm C => Tổn hao dường dây lớn => Hiệu suất giảm -So sánh thí nghiệm. .. trọng thí nghiệm không tải thí nghiệm ngắn mạch để ghi nhãn máy Tại sao? + Các thông số quan trọng thí nghiệm không tải thí nghiệm ngắn mạch: Ngoài thông số định mức quan trọng điện áp, dòng điện, ... 98.11 i Từ thí nghiệm ngắn mạch, ta tính thông số cần thiết cho sơ đồ tương đương máy biến áp +Sơ đồ tương đương xác máy biến áp thí nghiệm ngắn mạch: Page 14 +Sơ đồ gần máy biến áp thí nghiệm ngắn