Giáo trình Thiết kế điện công trình - Chương 1: Nguồn điện trong công trình

ng ñieän pha taûi. 
Lôøi giaûi: 
 ( )V220UU dp == 
Toång trôû pha cuûa taûi: 
 ( )251520XRZ 222p
2
pp =+=+= 
Thiết Kế Điện Công Trình 
32 
Doøng ñieän pha cuûa taûi: 
 ( )A8,8
25
220
Z
U
I
p
p
p === 
Doøng ñieän daây cuûa taûi: 
 ( )A24,158,8.3I.3I pd === 
Heä soá coâng suaát cuûa taûi: 
 8,0
25
20
Z
R
cos
p
p
=== =>
0
87,36= vaø 6,0sin = 
Coâng suaát taûi tieâu thuï: 
( )
( )
( )VA58088,8.220.3I.U.3S
VAR8,34846,0.8,8.220.3sin.I.U.3Q
W4,46468,0.8,8.220.3cos.I.U.3P
pp
pp
pp
===
===
===
Ví dụ 7: 
Moät taûi 3 pha goàm 3 cuoän daây ñaáu vaøo maïng ñieän 3 pha coù ñieän aùp daây laø 380V. Cuoän daây 
ñöôïc thieát keá cho laøm vieäc vôùi ñieän aùp ñònh möùc 220V vaø coù ñieän trôû R = 2, ñieän khaùng ZL 
= 8. 
a) Xaùc ñònh caùch noái caùc cuoän daây thaønh taûi 3 pha. 
b) Tính coâng suaát P, Q, cos cuûa taûi. 
Lôøi giaûi: 
a) THợp 1: Caùc cuoän daây noái hình sao ñaáu vaøo maïng ñieän, 
vì khi noái hình sao thì ñieän aùp pha ñaët leân cuoän daây laø: 
 ( )V220
3
380
3
U
U
d
p === 
Nhö vaäy ñieän aùp pha baèng vôùi ñieän aùp ñònh möùc 
cuûa cuoän daây. 
THợp 2: Neáu taûi noái tam giaùc thì ñieän aùp pha ñaët leân caùc 
Cuoän daây trong tröôøng hôïp naøy seõ laø: 
 ( )V380UU dp == 
Nhö vaäy ñieän aùp pha lôùn hôn ñieän aùp ñònh möùc cuûa 
cuoän daây, ñieàu naøy seõ laøm cho cuoän daây bò quaù aùp 
vaø bò hö hoûng. 
b) Toång trôû pha cuûa taûi: 
 ( )24,882ZRZ 222L
2
p =+=+= 
Heä soá coâng suaát cuûa taûi: 
Thiết Kế Điện Công Trình 
33 
 24,0
24,8
2
Z
R
cos
p
=== =>
 97,0sin = 
Doøng ñieän daây vaø pha cuûa taûi: 
 ( )A69,26
24,8
220
Z
U
II
p
p
pd ==== 
Coâng suaát tieâu thuï cuûa taûi: 
( )
( )
( )VA4,1761569,26.220.3I.U.3S
VAR93,1708697,0.69,26.220.3sin.I.U.3Q
W69,422724,0.69,26.220.3cos.I.U.3P
pp
pp
pp
===
===
===
Câu hỏi ôn tập: 
1. Moät nguoàn ñieän ñieän 3 pha noái sao coù ñieän aùp pha Upn = 120V cung caáp ñieän cho taûi 
noái sao coù daây trung tính. Taûi coù ñieän trôû pha Rp = 180. Tính Ud , Id , Ip , I0, P cuûa 
maïch 3 pha. 
2. Moät nguoàn ñieän 3 pha ñoái xöùng ñaáu sao cung caáp ñieän cho taûi 3 pha ñoái xöùng noái tam 
giaùc. Bieát doøng ñieän pha cuûa nguoàn Ipn = 17,32A, ñieän trôû moãi pha cuûa taûi Rp = 
38. Tính ñieän aùp pha cuûa nguoàn vaø coâng suaát P cuûa nguoàn cung caáp cho taûi 3 pha. 
3. Moät taûi 3 pha ñoái xöùng noái tam giaùc, bieát Rp = 15, Xp = 6, ñaáu vaøo maïng ñieän 3 
pha Up = 380V. Tính Ip , Id , P, Q cuûa taûi. 
4. Moät ñoäng cô ñieän 3 pha ñaáu sao, ñaáu vaøo maïng 3 pha Ud = 380V, bieát doøng ñieän daây 
Id = 26,81A, heä soá coâng suaát cos = 0,85. Tính doøng ñieän pha cuûa ñoäng cô, coâng suaát 
ñieän ñoäng cô tieâu thuï. 
5. Moät ñoäng cô khoâng ñoàng boä coù soá lieäu ñònh möùc sau: coâng suaát cô ñònh möùc Pñm = 
14kW, hieäu suaát ñm = 0,88, heä soá coâng suaát cos ñm = 0,89, thoâng soá ghi treân nhaõn: 
Y/ - 380V/220V. Ngöôøi ta ñaáu ñoäng cô vaøo maïng 220V/127V. 
a) Xaùc ñònh caùch ñaáu daây ñoäng cô. 
b) Tính coâng suaát ñieän ñoäng cô tieâu thuï khi ñònh möùc. 
c) Tính doøng ñieän daây Id vaø doøng ñieän pha Ip cuûa ñoäng cô. 
6. Moät ñoäng cô ñieän ñaáu hình sao, laøm vieäc vôùi maïng ñieän coù Ud = 380V, ñoäng cô tieâu 
thuï coâng suaát ñieän 20kW, cos = 0,885. Tính coâng suaát phaûn khaùng cuûa ñoäng cô tieâu 
thuï, doøng ñieän daây Id vaø doøng ñieän pha cuûa ñoäng cô. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
34 
Bài 3: MAÙY BIEÁN AÙP 
I. Khaùi nieäm chung veà MBA 
1.Ñònh nghóa 
MBA laø moät thieát bò ñieän töø ñöùng yeân, laøm vieäc döïa treân nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø, bieán ñoåi 
moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû ñieän aùp naøy thaønh moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû 
ñieän aùp khaùc, vôùi taàn soá khoâng thay ñoåi. 
- Ñaàu vaøo cuûa MBA noái vôùi nguoàn ñieän goïi laø sô caáp, caùc ñaïi löôïng vaø thoâng soá cuûa sô 
caáp trong kyù hieäu coù ghi chæ soá “1”. 
- Ñaàu ra cuûa MBA noái vôùi taûi goïi laø thöù caáp, caùc ñaïi löôïng vaø thoâng soá cuûa thöù caáp trong 
kyù hieäu coù ghi chæ soá “2”. 
Neáu ñieän aùp thöù caáp lôùn hôn ñieän aùp sô caáp thì MBA laø maùy taêng aùp, vaø ngöôïc laïi goïi laø maùy 
giaûm aùp. 
MBA thöôøng ñöôïc kyù hieäu nhö sau: 
~U1 ~U2 
W1 W2 
Loõi theùp 
Moät soá hình daïng cuûa MBA: 
Thiết Kế Điện Công Trình 
35 
2.Vai troø cuûa MBA 
Cuøng moät coâng suaát truyeàn taûi treân ñöôøng daây, neáu ñieän aùp ñöôïc taêng cao thì doøng ñieän chaïy 
treân ñöôøng daây seõ giaûm xuoáng, nhö vaäy coù theå laøm tieát dieän daây nhoû ñi, do ñoù troïng löôïng vaø 
chi phí daây daãn seõ giaûm xuoáng, ñoàng thôøi toån hao naêng löôïng treân ñöôøng daây cuõng giaûm xuoáng. 
Do vaäy, ñeå truyeàn taûi ñieän ñi xa caàn phaûi taêng ñieän aùp leân raát cao, thöôøng laø 35kV, 110kV, 
220kV vaø 500kV. 
Tuy nhieân maùy phaùt ñieän khoâng theå phaùt ra nhöõng möùc ñieän aùp cao nhö vaäy, thöôøng chæ töø 3kV 
ñeán 21kV. Do ñoù caàn phaûi coù thieát bò taêng ñieän aùp ôû ñaàu ñöôøng daây truyeàn taûi. Maët khaùc, caùc 
hoä tieâu thuï thöôøng yeâu caàu möùc ñieän aùp raát thaáp, töø 0,4kV ñeán 6kV, do ñoù ôû cuoái ñöôøng daây 
truyeàn taûi phaûi coù thieát bò giaûm ñieän aùp. 
Caùc thieát bò taêng vaø giaûm ñieän aùp ñöôïc goïi laø maùy bieán aùp. Trong thöïc teá, töø ñaàu ñöôøng daây 
ñeán cuoái ñöôøng daây truyeàn taûi thöôøng phaûi qua nhieàu laàn taêng ñieän aùp, töùc phaûi traûi qua nhieàu 
traïm taêng aùp nhaèm giaûm toái thieåu toån hao treân ñöôøng daây. 
Nhö vaäy coâng duïng chính cuûa MBA laø truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa chöù khoâng phaûi chuyeån hoùa 
naêng löôïng töø daïng naøy sang daïng khaùc. 
Ngoaøi ra MBA coøn ñöôïc söû duïng trong caùc loø nung, haøn ñieän, laøm nguoàn cho caùc thieát bò 
ñieän, ñieän töû, ño löôøng 
II. Caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa MBA 
1.Caáu taïo 
 
Maùy 
phaùt ñieän 
Maùy bieán aùp taêng aùp Maùy bieán aùp giaûm aùp 
Ñöôøng 
daây taûi 
Hoä 
 tieâu thuï 
Sô ñoà maïng truyeàn taûi ñieän ñôn giaûn 
Thiết Kế Điện Công Trình 
36 
MBA goàm coù: 
- Loõi theùp töø : ñöôïc gheùp thaønh moät khoái baèng nhieàu laù theùp kyõ thuaät ñieän moûng coù beà 
daøy töø 0,3 ñeán 0,5mm, giöõa caùc laù theùp coù phuû moät lôùp caùch ñieän moûng nhaèm haïn cheá 
doøng ñieän phucoâ. 
- Daây quaán : daây quaán nhaän ñieän aùp ñaàu vaøo ñöôïc goïi laø daây quaán sô caáp, daây quaán noái 
vôùi phuï taûi ñöôïc goïi laø daây quaán thöù caáp. Daây quaán thöôøng baèng ñoàng, beà maët daây coù 
phuû moät lôùp caùch ñieän moûng. 
Ngoaøi ra coøn coù moät soá boä phaän phuï khaùc nhö voû, ñeá, truï söù, 
2.Nguyeân lyù laøm vieäc 
Cuoän daây sô caáp coù w1 voøng, cuoän daây thöù caáp coù w2 voøng. Khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu u1 vaøo 
daây quaán sô caáp seõ coù doøng ñieän i1 chaïy beân trong. Töø thoâng  ñöôïc sinh ra beân trong cuoän 
daây sô caáp seõ ñöôïc daãn chaïy beân trong loõi theùp töø vaø moùc voøng vôùi cuoän daây thöù caáp. Töø 
thoâng moùc voøng vôùi caû hai cuoän daây sô vaø thöù caáp seõ laøm caûm öùng ra caùc söùc ñieän ñoäng e1 vaø 
e2. Daây quaán thöù caáp coù söùc ñieän ñoäng e2 seõ sinh ra doøng ñieän i2 ñöa ra phuï taûi vôùi ñieän aùp u2. 
 ñöôïc goïi laø töø thoâng chính. 
Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø, töø thoâng bieán thieân  laøm caûm öùng trong daây quaán sô caáp W1 
moät söùc ñieän ñoäng caûm öùng laø: 
dt
d
.We 11

−= 
Vaø ôû daây quaán thöù caáp: 
dt
d
.We 22

−= 
Trong ñoù W1, W2 laø soá voøng daây cuûa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. 
− Khi MBA khoâng taûi, thöù caáp MBA hôû maïch I2 = 0, töø thoâng chính chæ do doøng sô caáp 
sinh ra. 
− Khi MBA coù taûi, daây quaán thöù caáp noái vôùi taûi Z2, döôùi taùc duïng cuûa söùc ñieän ñoäng e2 coù 
doøng ñieän thöù caáp i2 cung caáp cho taûi. Khi naøy töø thoâng chính do i1 vaø i2 sinh ra. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
37 
Ñieän aùp u1 bieán thieân hình sin neân töø thoâng  cuõng bieán thieân theo hình sin: 
 tsin.max  = 
)
2
tsin(.f.2..W.44,4 
dt
)tsin.(d
.W 
dt
d
.We
max1
max
1
11
 


−=
−=
−=
 => )
2
tsin(.2.Ee 11
  −= 
Töông töï: )
2
tsin(.2.Ee 22
  −= 
Trong ñoù: 
=
=
max22
max11
.W.f.44,4E
.W.f.44,4E


 laø trò soá hieäu duïng cuûa söùc ñieän ñoäng sô caáp vaø thöù caáp. 
Tyû soá: 
2
1
2
1
W
W
E
E
k == ñöôïc goïi laø tyû soá MBA. 
Neáu boû qua töø thoâng taûn, ñieän trôû daây quaán, coù theå xem gaàn ñuùng: 
 2211 , EUEU 
2
1
2
1
2
1
W
W
U
U
E
E
k = 
Ñoái vôùi maùy taêng aùp : 
 1212 WWUU 
Ñoái vôùi maùy giaûm aùp: 
 2121 WWUU 
Neáu boû qua toån hao trong MBA: 
 1122 I.UI.U 
 => k
I
I
U
U
1
2
2
1 == 
3.Caùc ñaïi löôïng ñònh möùc 
Caùc ñaïi löôïng ñònh möùc cuûa MBA qui ñònh ñieàu kieän kyõ thuaät cuûa maùy vaø do nhaø maùy cheá taïo 
qui ñònh vaø thöôøng ñöôïc ghi treân nhaõn MBA. Coù caùc ñaïi löôïng nhö sau: 
- Dung löôïng hay coâng suaát ñònh möùc: laø coâng suaát toaøn phaàn (hay bieåu kieán) ñöa ra ôû 
daây quaán thöù caáp cuûa MBA. Kyù hieäu: Sñm. Ñôn vò tính: [kVA] hoaëc [VA]. 
- Ñieän aùp daây sô caáp ñònh möùc: laø ñieän aùp cuûa daây quaán sô caáp. Kyù hieäu: U1ñm [kV]/[V]. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
38 
- Ñieän aùp daây thöù caáp ñònh möùc: laø ñieän aùp cuûa daây quaán thöù caáp khi MBA khoâng taûi vaø 
ñieän aùp ñaët vaøo daây quaán sô caáp laø ñònh möùc. Kyù hieäu: U2ñm [kVA]/[V]. 
- Doøng ñieän daây ñònh möùc sô caáp vaø thöù caáp: laø nhöõng doøng ñieän daây cuûa caùc daây quaán 
sô vaø thöù caáp öùng vôùi coâng suaát vaø ñieän aùp ñònh möùc. Kyù hieäu: I1ñm [A]/[kA] vaø I2ñm 
[A]/[kA]. 
 Ñoái vôùi MBA 1 pha: 
dm2
dm
dm2
dm1
dm
dm1
U
S
I;
U
S
I == 
 Ñoái vôùi MBA 3 pha: 
dm2
dm
dm2
dm1
dm
dm1
U3
S
I;
U3
S
I == 
Taàn soá ñònh möùc: ñöôïc kyù hieäu laø fñm [Hz]. Thöôøng caùc MBA ñieän löïc coù taàn soá coâng nghieäp 
laø 50Hz. 
4.Caùc loaïi MBA chính 
- MBA chuyeân duøng: ñöôïc duøng cho caùc loø luyeän kim, cho caùc thieát bò chænh löu, MBA 
haøn ñieän, 
- MBA töï ngaãu: duøng ñeå bieán ñoåi ñieän aùp voâ caáp vôùi phaïm vi ñieàu chænh laø khoâng quaù 
lôùn, duøng khôûi ñoäng cho caùc ñoäng cô ñieän xoay chieàu. 
- MBA thí nghieäm: ñöôïc duøng ñeå thí nghieäm caùc ñieän aùp cao. 
- MBA ño löôøng: duøng ñeå giaûm ñieän aùp hoaëc doøng ñieän cöïc lôùn xuoáng giaù trò phuø hôïp 
vôùi caùc thieát bò ño löôøng ñieän thoâng thöôøng. 
Maùy bieán doøng ñieän duøng trong ño löôøng: 
Trong haàu heát caùc thieát bò ño löôøng vaø ñieàu khieån doøng ñieän ñeàu ñöôïc qui veà chuaån 5A neân 
caùc maùy bieán doøng ñieän söû duïng trong caùc lónh vöïc naøy thöôøng coù doøng ñieän ngoõ ra cuoän thöù 
caáp laø 5A. 
Cuoän thöù caáp cuûa maùy bieán doøng thöôøng ñöôïc noái vôùi caùc thieát bò ño nhö ampe keá, watt keá hoaëc 
caùc thieát bò töï ñoäng khaùc. Coù moät löu yù laø khi söû duïng maùy bieán doøng ñeå cung caáp cho nhieàu 
thieát bò thì phaûi maét noái tieáp caùc thieát bò naøy vôùi nhau. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
39 
5.Caùc tình traïng laøm vieäc 
a.Tình traïng ngaén maïch 
Laø tình traïng hai ñaàu cuoän daây thöù caáp noái chung trong khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu U1 vaøo hai 
ñaàu cuoän sô caáp. Luùc naøy maïch phía thöù caáp laø maïch kín, toång trôû cuûa phuï taûi laø baèng 0, coøn 
ñieän trôû cuûa cuoän daây thöù caáp laø khoâng ñaùng keå cho neân theo ñònh luaät Ohm thì: 

=
2
2
2
R
U
I , coù nghóa laø doøng ñieän chaïy trong maïch thöù caáp cöïc lôùn laøm cho nhieät löôïng 
sinh ra cöïc lôùn ( RtIQ
2= ) laøm chaùy MBA. 
b.Tình traïng khoâng taûi 
Laø tình traïng ñeå hôû hai ñaàu cuoän daây thöù caáp trong khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu U1 vaøo hai ñaàu 
cuoän sô caáp. Luùc naøy toaøn boä coâng suaát phaùt ra ôû hai ñaàu cuoän daây thöù caáp khoâng ñöôïc tieâu 
thuï heát bôûi phuï taûi seõ chuyeån hoùa thaønh nhieät naêng laøm noùng loõi theùp, laâu ngaøy laøm hö caùch 
ñieän beân trong maùy daãn ñeán chaùy MBA. 
c.Tình traïng coù taûi 
Non taûi: laø tình traïng phía thöù caáp coù gaén phuï taûi trong khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu U1 vaøo hai 
ñaàu cuoän sô caáp. Tuy nhieân phuï taûi tieâu thuï coù giaù trò coâng suaát nhoû hôn nhieàu so vôùi coâng suaát 
phaùt ra cuûa MBA. Löôïng coâng suaát dö thöøa khoâng ñöôïc tieâu thuï bôûi phuï taûi seõ chuyeån hoùa 
thaønh nhieät naêng laøm noùng loõi theùp, laâu ngaøy laøm hö caùch ñieän beân trong maùy daãn ñeán chaùy 
MBA. 
Quaù taûi: laø tình traïng phía thöù caáp coù gaén phuï taûi trong khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu U1 vaøo hai 
ñaàu cuoän sô caáp. Tuy nhieân phuï taûi tieâu thuï coù giaù trò coâng suaát lôùn hôn nhieàu so vôùi coâng suaát 
phaùt ra cuûa MBA. Coâng suaát phaùt ra töø maùy khoâng ñuû cung caáp cho phuï taûi, luùc naøy doøng ñieän 
chaïy trong maïch thöù caáp seõ raát lôùn laøm cho nhieät löôïng sinh ra lôùn laøm chaùy MBA. 
Thiết Kế Điện Công Trình 
40 
Ñuû taûi: laø tình traïng phía thöù caáp coù gaén phuï taûi trong khi ñaët ñieän aùp xoay chieàu U1 vaøo hai 
ñaàu cuoän sô caáp. Giaù trò coâng suaát cuûa phuï taûi tieâu thuï töông ñöông vôùi giaù trò coâng suaát phaùt 
ra cuûa MBA. Nhö vaäy coâng suaát phaùt ra seõ vöøa ñuû cung caáp cho phuï taûi tieâu thuï. Ñaây laø tình 
traïng laøm vieäc toát nhaát cuûa MBA. 
III. MBA 3 pha. 
1.Caáu taïo 
Loõi theùp MBA 3 pha goàm coù 3 truï, treân moãi truï coù quaán caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp. Caùc 
cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp coù theå noái daïng hình sao hoaëc daïng hình tam giaùc. 
Caùc ñaàu vaøo cuoän sô caáp ñöôïc kyù hieäu laø AX, BY, CZ. 
Caùc ñaàu ra cuoän sô caáp ñöôïc kyù hieäu laø ax, by, cz. 
- Daây quaán sô caáp vaø thöù caáp coù theå ñöôïc noái Y hoaëc . 
- Sô caáp noái , thöù caáp noái Y: kyù hieäu /Y. 
Sô caáp noái Y, thöù caáp noái Y, coù daây trung tính: kyù hieäu Y/YN. 
2.Nguyeân lyù laøm vieäc 
Khi cho ñieän aùp xoay chieàu UAX vaøo hai ñaàu daây sô caáp AX, beân trong cuoän AX seõ coù doøng 
ñieän xoay chieàu IAX chaïy beân trong. Doøng ñieän naøy sinh ra töø thoâng  bieán thieân ñöôïc daãn 
chaïy beân trong loõi theùp töø vaø moùc voøng qua cuoän daây thöù caáp ax, laøm caûm öùng treân cuoän daây 
ax moät söùc ñieän ñoäng xoay chieàu, söùc ñieän ñoäng naøy seõ sinh ra ñieän aùp Uax xoay chieàu ôû hai 
ñaàu cuoäc daây ax. 
3.Sô ñoà noái daây 
Thiết Kế Điện Công Trình 
41 
Sô ñoà noái Y/Y: 
=
=
2p2d
1p1d
U.3U
U.3U
=> 
2
1
2p
1p
2d
1d
W
W
U.3
U.3
U
U
== 
Sô ñoà noái Y/ : 
=
=
2p2d
1p1d
UU
U.3U
=> 
2
1
2p
1p
2d
1d
W
W
.3
U
U.3
U
U
== 
Sô ñoà noái /Y: 
=
=
2p2d
1p1d
U.3U
UU
=> 
2
1
2p
1p
2d
1d
W.3
W
U.3
U
U
U
== 
Sô ñoà noái / : 
=
=
2p2d
1p1d
UU
UU
=> 
2
1
2p
1p
2d
1d
W
W
U
U
U
U
== 
x z y 
A B C 
a b c 
* * * 
* * * 
X Y Z 
Löôùi ñieän cung caáp 
Phuï taûi tieâu thuï 
x z y 
A B C 
a b c 
* * * 
* * * 
X Y Z 
Löôùi ñieän cung caáp 
Phuï taûi tieâu thuï 
x z y 
A B C 
a b c 
* * * 
X Y Z 
Löôùi ñieän cung caáp 
Phuï taûi tieâu thuï 
* * *