Giáo trình Bảo dưỡng, sửa chữa máy biến áp cỡ nhỏ

m xét kiểm tra (không cắt điện) phải thực hiện định kỳ mỗi ca một lần. 
Đồng thời phải kiểm tra ngay khi có thay đổi đột ngột: nhiệt độ, có sự tác động của các 
thiết bị bảo vệ. 
 – Việc thay thế bổ sung dầu phải là dầu cùng loại. Nếu dùng dầu khác loại thay 
thế, phải thực hiện việc xúc rửa máy bằng loại dầu mới sạch, kiểm tra kỹ về lý hóa, độ 
ổn định của dầu. 
 – Trong thời gian 6 tháng đầu vận hành, sau một tháng lấy mẫu dầu kiểm tra, 
sau đó 2 tháng lấy mẫu dầu kiểm tra và cứ định kỳ mỗi năm lấy mẫu kiểm tra một lần. 
Mẫu dầu lấy ở van lấy mẫu gần đáy máy. 
 – Kiểm tra hạt hấp thụ (hạt silicagen) ở bình hút ẩm qua lỗ quan sát, đây là việc 
làm thường xuyên, nếu hạt bị biến màu phải thay thế ngay. 
 20 
 BÀI 4: CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 
1. Máy biến áp tự ngẫu 
 1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 
 Máy biến áp tự ngẫu (đôi khi được gọi là máy biến áp tự động giảm áp) là một 
máy biến áp điện chỉ có một cuộn dây. Trong biến áp tự ngẫu, các phần của cùng một 
cuộn dây hoạt động như hai phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. Ngược lại, một 
máy biến áp thông thường có các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp riêng biệt mà không 
được nối điện. 
 Hình 4.1 Biến áp tự ngẫu Hình 4.2 Nguyên lý cấu tạo BATN 
 Các cuộn dây có ít nhất ba đầu dây nơi kết nối điện. Vì một phần của cuộn dây 
thực hiện "nhiệm vụ kép", các biến áp tự ngẫu có ưu điểm thường nhỏ hơn, nhẹ hơn 
và rẻ hơn so với các máy biến áp cuộn kép điển hình, nhưng cũng có nhược điểm của 
việc không cách ly điện giữa mạch chính và mạch thứ cấp. Các ưu điểm khác của biến 
áp tự ngẫu gồm có phản ứng rò điện thấp hơn, tổn thất thấp hơn, dòng kích thích thấp 
hơn, và tăng định mức VA cho một kích thước và khối lượng nhất định. 
 Biến áp tự ngẫu thường được sử dụng để tăng áp hoặc giảm áp trong dải điện áp 
110-115-120 V và điện áp trong dải 220-230-240V - ví dụ, cung cấp 110V hoặc 120V 
(với vòi) từ đầu vào 230V, cho phép thiết bị được thiết kế cho 100 hoặc 120 V được sử 
dụng với nguồn cung cấp 230V. 
 Biến áp tự ngẫu có một cuộn dây đơn với hai đầu cuối và một hoặc nhiều thiết 
bị đầu ra terminal tại các điểm chạm trung gian hoặc nó là một máy biến áp trong đó 
cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có một phần hoặc tất cả các vòng của chúng. Điện áp sơ 
cấp được áp dụng trên hai đầu terminal và điện áp thứ cấp lấy từ hai đầu terminal, hầu 
như luôn có một đầu nối chung với điện áp chính. Các mạch sơ cấp và mạch thứ cấp 
do đó có một số vòng cuộn dây chung. Vì vôn/vòng là như nhau trong cả hai cuộn dây, 
mỗi lần tăng một điện áp tỷ lệ với số vòng của nó. Trong phần của biến áp tự ngẫu của 
dòng điện chạy trực tiếp từ đầu vào đến đầu ra, và chỉ một phần được truyền cảm ứng 
 21 
điện từ, cho phép sử dụng lõi nhỏ hơn, nhẹ hơn, rẻ hơn cũng như chỉ cần một cuộn dây 
đơn. Tuy nhiên, tỷ lệ điện áp và dòng điện của biến áp tự ngẫu có thể được thiết kế 
giống như các máy biến áp hai cuộn dây khác: 
 Một đầu của cuộn dây thường được kết nối chung với cả nguồn áp và tải điện. 
Đầu kia của nguồn và tải được kết nối với các nhánh dọc theo cuộn dây. Các nhánh 
khác nhau trên cuộn dây tương ứng với các điện áp khác nhau, được đo từ đầu chung. 
Trong biến áp hạ áp, nguồn thường được kết nối trên toàn bộ cuộn dây trong khi tải 
được kết nối bằng một nhánh chỉ qua một phần của cuộn dây. Trong một biến áp tăng 
áp, ngược lại, tải được gắn trên toàn bộ cuộn dây trong khi nguồn được kết nối với một 
nhánh trên một phần của cuộn dây. 
 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý mạch BATN 
 Như trong một máy biến áp hai cuộn dây, tỷ số giữa điện áp thứ cấp và điện áp 
sơ cấp bằng tỷ lệ số vòng quay của cuộn dây mà chúng kết nối. Ví dụ, kết nối tải giữa 
điểm giữa và điểm dưới của biến áp tự ngẫu sẽ giảm điện áp xuống 50%. Tùy thuộc 
vào ứng dụng, phần cuộn dây được sử dụng duy nhất trong phần điện áp cao hơn 
(dòng thấp hơn) có thể được quấn bằng dây với cỡ nhỏ hơn, mặc dù toàn bộ cuộn dây 
được kết nối trực tiếp. 
 Nếu một trong các nhánh trung tâm được nối đất, thì biến áp tự ngẫu có thể 
được sử dụng làm bộ cân bằng để chuyển đổi một dòng cân bằng (được kết nối với hai 
điểm đầu cuối) thành dòng không cân bằng (mặt nối với đất). 
 Một bộ chuyển đổi tự động không cung cấp sự cách ly điện giữa các cuộn dây 
của nó như một máy biến áp thông thường; nếu phía trung tính của đầu vào không ở 
điện áp mặt đất, phía trung tính của đầu ra cũng vậy. Một sự thất bại của sự cô lập của 
các cuộn dây của biến áp tự ngẫu có thể dẫn đến điện áp đầu vào đầy đủ được áp dụng 
cho đầu ra. Ngoài ra, sự ngắt quãng của cuộn dây được sử dụng cho cả sơ cấp và thứ 
cấp sẽ dẫn đến biến áp hoạt động như một cuộn cảm nối tiếp với tải (trong điều kiện 
tải nhẹ có thể dẫn đến điện áp đầu vào gần bằng đầu ra). Đây là những cân nhắc an 
toàn quan trọng khi quyết định sử dụng biến áp tự ngẫu trong một ứng dụng cụ thể. 
 22 
 Bởi vì nó đòi hỏi cuộn dây ít hơn và lõi nhỏ hơn, một biến áp tự ngẫu cho các 
ứng dụng năng lượng thường nhẹ hơn và ít tốn kém hơn so với một biến áp hai cuộn 
dây, lên đến tỷ lệ điện áp khoảng 3: 1; ngoài phạm vi đó, máy biến áp hai vòng thường 
tiết kiệm hơn. 
 Trong các ứng dụng truyền tải điện ba pha, các biến áp tự ngẫu có các giới hạn 
không khử được dòng điện điều hòa và hoạt động như một nguồn dòng sự cố chạm 
đất khác. Một biến áp tự ngẫu ba pha lớn có thể có một cuộn dây tam giác "chìm", 
không được nối với bên ngoài của biến áp, để hấp thụ một số dòng điều hòa. 
 Trong thực tế, tổn thất có nghĩa là cả hai máy biến áp tiêu chuẩn và máy biến áp 
tự động không thể đảo ngược hoàn toàn; một thiết kế cho hạ thế sẽ cung cấp điện áp ít 
hơn một chút so với yêu cầu nếu nó được sử dụng để tăng áp. Sự khác biệt thường đủ 
nhẹ để cho phép đảo chiều khi mức điện áp thực tế chưa đến giới hạn. 
 Giống như máy biến áp nhiều cuộn dây, biến áp tự ngẫu sử dụng các từ 
trường biến thiên theo thời gian để truyền tải điện. Chúng yêu cầu dòng điện xoay 
chiều hoạt động thích hợp và sẽ không hoạt động trên dòng điện một chiều. 
 1.2 Tính toán máy biến áp tự ngẫu một pha công suất nhỏ 
 1.2.1 Trường hợp chế tạo máy biến áp mới 
Bước 1: Xác định thông số kỹ thuật của máy biến áp (lõi thép có sẵn) 
 Bước 2: Xác định kiểu máy biến áp 
 Bước 3: Làm khuôn mới (bằng bìa cách điện) 
 Hình 1.8: Thông số lõi thép 
 23 
 Hình 1.9: Phương pháp thực hiện khuôn quấn dây bằng 
 giấy cách điện 
Bước 4: Quấn dây 
 24 
 Hình 1.9: Cố định đầu ra dây 
 Bước 5: Lót cách điện, đo thông mạch, đo cách điện, ghép lá thép. 
 Bước 6: Kiểm tra cấp nguồn và chạy không tải. 
 1.2.2 Trường hợp quấn lại máy biến áp bị cháy hỏng 
Đối với máy biến áp bị cháy hỏng ta chỉ cần khôi phục lại cuộn dây bị cháy hỏng. 
Lấy lại các thông số cũ của máy biến áp bị cháy hỏng. 
 1.3 Quấn máy biến áp tự ngẫu 
 1.3.1 Giới thiệu trình tự 
 Bước 1: Gá lắp khuôn trên máy quấn, cài đặt số về vị trí “0“. 
 Bước 2: Quấn dây lên khuôn 
 Bước 3: Lót cách điện, ghép lõi thép. 
 Bước 4: Kiểm tra cách điện, thông mạch. 
 Bước 5: Cấp nguồn, vận hành không tải 
 1.3.2 Thực hành quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ 
 Bước 1: Gá lắp khuôn trên máy quấn, cài đặt số về vị trí “0“. 
 Bước 2: Đặt dây quấn trên khuôn, lấy đầu ra dây thứ 1 (0V) và quấn theo trình 
tự, từng lớp xếp chồng lên nhau. Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp quấn liên hệ với nhau 
về điện (nghĩa là cuộn sơ cấp tận dụng luôn số vòng của cuộn thứ cấp). 
 25 
 Quấn cuộn thứ cấp xếp chồng trên cuộn sơ cấp, lấy đầu ra dây thứ 1 (0V), quấn 
w21 gập lại và lấy đầu ra dây thứ 2 (U21); quấn tiếp cuộn thứ cấp thứ 2 (nếu có) w22 và 
lấy đầu ra dây thứ 3 (U22). Bọc cách điện. 
 Bước 4: Tháo máy biến áp ra khỏi máy quấn; đo kiểm tra thông mạch, cách 
điện. 
 Bước 5: Ghép lá thép, cấp nguồn và chạy kiểm tra không tải. 
 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý quấn dây máy biến áp tự 
 ngẫu 
 1.3.3 Kiểm tra vận hành 
 - Kiểm tra thông mạch, cách điện 
 - Cấp nguồn, chạy không tải. Đo các thông số điện áp đầu vào U10; đầu ra U20. 
2. Máy biến áp đo lường 
 2.1 Máy biến điện áp 
 Máy biến điện áp dùng để biến đổi điện áp cao thành những lượng nhỏ đo bằng 
dụng cụ đo tiêu chuẩn 1 ÷ 100V hoặc dùng trong mạch bảo vệ. Máy biến điện áp được 
chế tạo với công suất 25 ÷ 1000 VA. 
 Máy biến điện áp có dây quấn sơ cấp nối song song với lưới điện và dây quấn 
thứ cấp nối với vônmét, hoặc với cuộn dây song song của oátmét, hoặc cuộn dây rơle 
bảo vệ (hình 4.1). Tổng trở Z của những dụng cụ này rất lớn nên máy biến điện áp làm 
việc ở trạng thái gần như không tải, điện áp rơi trong máy nhỏ, do đó sai số về trị số 
  I  /
 U1 U2 V W
 
 U1
 u I  /
 U2
 Hình 4.1. Sơ đồ nối dây và đồ thị véc tơ máy biến điện áp 
 26 
điện áp bằng: 
 1
 U2 U1
 
 u% 2 100% 
 U1
 Hình 4.2. Sơ đồ máy biến áp chỉnh lưu 
 Tùy theo mức độ sai số, máy biến điện áp có các cấp chính xác 0,5 ; 1 ; 3, nghĩa 
 0 0
là u% tương ứng bằng 0,5%; 1%; 3% và u tương ứng bằng 20 ; 40 (đối 
với cấp ba không có qui định tiêu chuẩn về ). 
 Khi sử dụng máy biến điện áp chú ý không được nối tắt mạch thứ cấp vì vậy sẽ 
tương đương với mạch sơ cấp nghĩa là gây sự cố ngắn mạch ở lưới điện. 
 2.2 Máy biến dòng điện 
 Máy biến dòng điện dùng để biến đổi dòng điện lớn thành những lượng nhỏ đo 
bằng dụng cụ đo tiêu chuẩn 1 ÷ 5 A hoặc dùng trong mạch bảo vệ. Máy biến dòng 
điện với công suất 5 ÷ 100 VA. 
 Máy biến dòng điện có dây quấn sơ cấp gồm ít vòng dây và nối nối tiếp với 
mạch cần đo dòng điện, còn dây quấn thứ cấp gồm nhiều vòng được nối với ampemét 
hoặc với các cuộn dây nối tiếp với oát mét hay rơle bảo vệ. 
 Tổng trở Z của những dụng cụ này rất nhỏ và trạng thái làm việc của máy biến 
dòng điện là trạng thái ngắn mạch, lõi thép không bão hoà ( = 0,8 1 Wb) và I0 0 
do đó các trị số đo lường về trị số bằng: 
 1
 I2 I1
 
 i% 2 100 % 
 I1
và sai số về góc I cũng sẽ nhỏ đi. 
 Tuỳ theo mức độ sai số, máy biến áp dòng điện có các cấp chính xác 0,2; 0,5; 1; 
3; 10, nghĩa là i% tương ứng bằng 0,2%; 0,5%;  10% và I tương ứng bằng 
 0 0 0
20 , 40 ; 80 , (đối với máy hai cấp 3 và 10 không có qui định gì tiêu chuẩn I). Khi 
sử dụng chú ý không được để dây quấn thứ cấp hở mạch vì như vậy dòng điện từ hoá 
 27 
rất lớn (I0 = I1), lõi thép bão hoà nghiêm trọng ( = 1,4  1, 8 Wb) sẽ nóng lên làm 
cháy dây quấn. Khi bão hoà, từ thông ban đầu sẽ sinh ra sức điện động nhọn đầu, do 
đó ở đầu dây quấn thứ cấp có thể xuất hiện điện áp cao hàng nghìn vôn, không an toàn 
cho người sử dụng. 
3. Máy biến áp hàn 
 Máy biến áp hàn được chia thành nhiều loại có cấu tạo và đặc tính khác nhau 
tuỳ theo phương pháp hàn (hồ quang, hàn điện). Ta chỉ xét mba hàn hồ quang (Hình 
4.3) 
 Hình 4.3. Máy biến áp hồ quang làm việc có cuộn kháng 
 
 1
 /
 2
 A W
 I /
 2
 
 i 
 1
 Hình 4.4. Sơ đồ nối dây và đồ thị vectơ của máy biến dòng 
 Các máy biến áp hàn hồ quang được chế tạo sao cho có đặc tính ngoài U2 = f(I2) 
rất dốc để hạn chế đựơc dòng điện ngắn mạch và đảm bảo hồ quang được ổn định. 
 Muốn điều chỉnh dòng điện hàn cần phải có thêm một cuộn cảm phụ có điện 
kháng thay đổi được bằng cách thay đổi khe hở  của lõi thép của cuộn cảm. 
 Máy biến áp hàn hồ quang thường có điện áp không tải bằng 60  75 V và điện 
áp ở tải định mức bằng 30V. Công suất của máy biến áp hàn vào khoảng 20 kVA và 
nếu dùng cho hàn tự động thì có thể lên tới hàng 100 kVA. 
 28 
 BÀI 5: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA 
1. Bảo dưỡng máy biến áp cỡ nhỏ 
1.1 Nội dung bảo dưỡng 
 – Việc sửa chữa bảo dưỡng MBA thực hiện kết hợp với quá trình vận hành máy. Các 
hư hỏng đột xuất cần được sửa chữa, khắc phục không để kéo dài. 
 – Việc bảo dưỡng định kỳ tùy theo tính chất quan trọng của hộ sử dụng điện mà có thể 
điều chỉnh cho phù hợp. 
 – Việc bảo dưỡng MBA chỉ thực hiện khi đã tách máy biến áp ra khỏi nguồn điện theo 
quy trình vận hành. 
Nội dung công việc: 
 Vệ sinh sạch bên ngoài máy, lau chùi, bảo dưỡng các bộ cánh tản nhiệt. Kiểm tra xiết 
chặt các bu lông đai ốc, các bộ phận nếu bị nới lỏng. 
 Kiểm tra xem xét toàn bộ phần ruột máy: kiểm tra bắt xiết các bulông đai ốc định vị 
kẹp chặt, kiểm tra xem xét tình trạng các bối dây, các đầu dây xem có bị xê dịch, màu sắc các 
vật liệu cách điện 
 Khắc phục các khiếm khuyết nếu có. 
 Kiểm tra tình trạng làm việc của bộ diều chỉnh điện áp không tải nếu có hư hỏng phải 
được sửa chữa. 
 Dùng dầu cách điện sạch vệ sinh các vị trí đọng bẩn. 
 Vệ sinh sạch sẽ và kiểm sửa chữa các hư hỏng của tất cả các phụ kiện nếu có. 
 Kiểm tra, sửa chữa, hiệu chỉnh các thiết bị đo lường, điều khiển và bảo vệ (lưu ý các 
thiết bị đo lường, bảo vệ liên quan đế máy như máy ngắt, dao cách ly, cáp đấu nối, cũng 
phải được kiểm tra bảo dưỡng đồng bộ). 
 Kiểm tra thử nghiệm theo theo tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng với các MBA sau sửa 
chữa, bảo dưỡng. 
1.2 Thực hành bảo dưỡng 
 - Vệ sinh máy, siết lại các bu lông 
 - Kiểm tra các thông số đầu vào, đầu ra 
 - Kiểm tra cách điện, dây nối, vị trí có điểm nối. 
 - Kiểm tra nhiệt độ của máy 
 - Kiểm tra tiếng kêu bất thường 
2. Sửa chữa những hư hỏng thông thường của máy biến áp một pha công suất 
nhỏ 
2.1. Sửa chữa dây quấn sơ cấp máy biến áp 
 - Đo đường kính dây của cuộn sơ cấp đã bị hỏng lấy kích thước. 
 - Đếm số vòng dây cuộn sơ cấp 
 - Khôi phục lại cuộn sơ cấp 
 - Quấn trả lại cuộn thứ cấp 
 29 
 - Kiểm tra, cấp nguồn, vận hành thử 
2.2. Sửa chữa dây quấn thứ cấp máy biến áp 
 - Đo đường kính dây của cuộn thứ cấp đã bị hỏng lấy kích thước. 
 - Đếm số vòng dây cuộn thứ cấp 
 - Khôi phục lại cuộn thứ cấp 
 - Kiểm tra, cấp nguồn, vận hành thử 
2.3 Sửa chữa siết lại gông từ 
 - Tại các vị trí lắp bu lông để cố định và siết chặt gông từ. Nếu bu lông hoặc ốc 
vít gỉ, hỏng, cong vênh tiến hành thay thế mới. 
 - Hoặc nếu lỏng siết lại gông từ, đảm bảo vận hành của máy. Không nên siết 
quá chặt (cháy ren). 
 - Kiểm tra, cấp nguồn, vận hành thử. 
 30 
 TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO 
 [1]- Nguyễn Đức Sĩ, Công nghệ chế tạo Máy điện và Máy biến áp, NXB Giáo dục 
1995. 
 [2]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1, 
NXB Khoa học và Kỹ thuật 2001. 
 [3]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 2, 
NXB Khoa học và Kỹ thuật 2001. 
 [4]- Châu Ngọc Thạch, Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp, Động cơ 
điện, Máy phát điện công suất nhỏ, NXB Giáo dục 1994. 
 [5]- Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Tính toán cung cấp và lựa chọn thiết 
bị, khí cụ điện, NXB Giáo dục 1998. 
 [6]- Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật 
1999. 
 [7]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Tính toán sửa chữa các loại Máy 
điện quay và Máy biến áp - tập 1, 2, NXB Giáo dục 1993. 
 [8]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt Công nghệ chế tạo và tính toán sửa 
chữa Máy điện - tập 3, , NXB Giáo dục 1993. 
 [9]- Minh Trí, Kỹ thuật quấn dây, NXB Đà Nẵng 2000. 
[10]- Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng, Quấn dây sử dụng và Sửa chữa Động cơ điện xoay 
chiều thông dụng, NXB Khoa học và Kỹ thuật 1989. 
 31