A tỷ số biến áp Việc kiểm tra là cách nhanh nhất để xác nhận rằng thiết bị trước mặt bạn chính là thiết bị được ghi trên bảng tên. Quá trình này mất khoảng mười lăm phút, cần có nguồn điện xoay chiều có thể điều chỉnh và hai đồng hồ vạn năng, đồng thời có thể phát hiện ba lỗi thường âm thầm gây hỏng hóc cho các hệ thống điện áp thấp: cuộn dây bị hoán đổi vị trí, các vòng dây bị chập và vị trí vạch điều chỉnh bị cài đặt sai. Hướng dẫn này trình bày phương pháp áp điện áp được sử dụng trên máy biến áp hạ áp từ 100 VA đến 10 kVA, trình bày các phép tính và giải thích khi nào một máy kiểm tra tỷ số chuyên dụng xứng đáng với giá thành của nó. Việc kiểm tra máy biến áp không cần phải phức tạp mới có ích.
Tỷ số vòng dây là số vòng dây sơ cấp chia cho số vòng dây thứ cấp. Vì điện áp trên mỗi vòng dây là như nhau ở cả hai cuộn dây, nên tỷ số này cũng bằng tỷ số điện áp:
N1 / N2 = V1 / V2 = I2 / I1
Một máy biến áp có nhãn 220 V / 110 V phải có tỷ số biến áp là 2,000: khi cấp điện áp 100 V vào cuộn sơ cấp, một thiết bị hoạt động bình thường sẽ cho ra điện áp 50 V. Cấu trúc cuộn dây đặt ra tỷ lệ đó, do đó sự sai lệch so với thông số kỹ thuật ghi trên nhãn là bằng chứng vật lý cho thấy có vấn đề về cuộn dây. Thử nghiệm này giúp trả lời ba câu hỏi:
Đúng vậy không đo độ cách điện, tổn hao lõi hoặc sự tăng nhiệt độ, do đó đây là một mục trong lịch trình kiểm tra.
An toàn là trên hết. Khi làm việc với máy biến áp nhỏ, người ta dễ chủ quan vì điện áp trông có vẻ vô hại, do đó hãy coi mọi cuộn dây đều có điện cho đến khi được chứng minh ngược lại. Cần cách ly và khóa nguồn điện, nối đất các cuộn dây, ngắt kết nối các tải phía sau, đồng thời đeo găng tay và kính bảo hộ cách điện ngay cả khi điện áp chỉ ở mức 110 V.
Để thực hiện thử nghiệm, bạn cần một nguồn điện xoay chiều biến thiên, hai đồng hồ vạn năng đo giá trị RMS thực và các dây đo ngắn.
| Mặt hàng | Mục đích | Lưu ý |
|---|---|---|
| Nguồn điện xoay chiều có thể điều chỉnh (variac) | Đặt mức điện áp chính an toàn và có thể điều chỉnh | Một máy biến áp tự điều chỉnh có dải điện áp 0–250 V và công suất 0,5–5 kVA có thể đáp ứng hầu hết các công việc trên bàn thí nghiệm |
| Hai máy đo đa năng kiểu true-RMS | Đọc cả hai cấp tiểu học và trung học cùng lúc | Giá trị RMS thực sự rất quan trọng; các đồng hồ đo trung bình sẽ cho kết quả sai khi đo các dạng sóng bị méo |
| Dây thử có đầu dò có cầu chì | Kết nối an toàn với các đầu nối | Hãy giữ cho các đoạn dẫn ngắn gọn để giảm thiểu sự chậm trễ |
| Thông tin trên nhãn hiệu hoặc bảng thông số kỹ thuật | Đáp ứng tỷ lệ dự kiến | Hãy ghi lại các điện áp định mức và bảng phân cấp trước khi kết nối bất kỳ thiết bị nào |
Đây là phương pháp thử nghiệm trên bàn đo tiêu chuẩn dành cho các máy biến áp nhỏ: bạn điều chỉnh điện áp sơ cấp và tính tỷ số dựa trên hai giá trị đo đồng thời từ đồng hồ vôn.
Hãy đọc thông tin trên bảng hiệu để biết điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp cũng như bảng phân cấp, sau đó chia điện áp sơ cấp cho điện áp thứ cấp để tính ra tỷ số dự kiến – 2,000 đối với 220 V / 110 V, 1,727 đối với 380 V / 220 V. Hãy ghi lại con số này trước khi chạm vào bất kỳ đầu nối nào; mọi giá trị đo được đều phải so sánh với tỷ lệ này.
Cấp nguồn cho biến trở từ một nguồn điện được bảo vệ và nối đầu ra của nó với cuộn sơ cấp của máy biến áp. Đặt đồng hồ đo thứ nhất nối song song với đầu ra của biến trở và đồng hồ đo thứ hai nối song song với cuộn thứ cấp. Cả hai đồng hồ đều phải được đặt ở chế độ đo điện áp xoay chiều (AC) và ở dải đo cố định, vì việc tự động chuyển dải đo trong quá trình đo sẽ hiển thị một mức giảm giả.
Từ từ vặn biến áp điều chỉnh (variac) lên mức từ 20 đến 50 phần trăm điện áp định mức của cuộn sơ cấp – đối với cuộn sơ cấp 220 V, tương ứng với 50 đến 100 V. Mức này là đủ để có được giá trị đo ổn định mà không gây quá tải cho lớp cách điện. Tuyệt đối không được vượt quá điện áp định mức của cuộn sơ cấp.
Hầu hết các kết quả sai lệch đều xuất phát từ đây. Hãy để điện áp ổn định, sau đó đọc chỉ số trên cả hai đồng hồ cùng một lúc. Nếu chỉ số phía thứ cấp bị lệch, có nghĩa là một dây dẫn đang tiếp xúc kém. Lặp lại thao tác này hai lần; các chỉ số chênh lệch trong phạm vi nửa phần trăm là đáng tin cậy.
Chia điện áp sơ cấp cho điện áp thứ cấp. Đó chính là tỷ số đo được.
Tỷ lệ đo được = Vchính / Vthứ cấp
Ghi lại điện áp đầu vào, điện áp thứ cấp, tỷ số đo được, tỷ số ghi trên nhãn và sai số phần trăm – năm trường dữ liệu này có giá trị hơn nhiều so với chỉ một dấu tích “đạt/không đạt”. Ví dụ minh họa: trên một máy biến áp 1000 VA, 220 V / 110 V, đồng hồ đo thứ nhất hiển thị 100,0 V và đồng hồ đo thứ hai hiển thị 49,8 V, do đó tỷ số đo được là 2,008 so với tỷ số ghi trên nhãn là 2,000.
| Bước | Hành động | Bản ghi |
|---|---|---|
| 1 | Đọc thông tin trên bảng hiệu, tính toán tỷ lệ dự kiến | Tỷ lệ dự kiến, vị trí vòi |
| 2 | Kết nối biến áp điều chỉnh điện áp (variac) với cuộn sơ cấp, các đồng hồ đo với cả hai cuộn dây | Quá trình cuộn dây được xác định là quá trình chính |
| 3 | Tăng lên mức 20-50% của điện áp sơ cấp định mức | Điện áp đặt |
| 4 | Đọc chỉ số của cả hai đồng hồ cùng lúc, hai lần | Vchính, Vthứ cấp |
| 5 | Chia số nguyên cho số phân số | Tỷ lệ đo được |
| 6 | So sánh với thông số trên nhãn, tính toán sai số | Tỷ lệ sai số tính theo phần trăm |
Sai số tỷ số là mức độ chênh lệch giữa tỷ số đo được và tỷ số ghi trên nhãn mác, được biểu thị bằng phần trăm:
Sai số tỷ số (%) = (Tỷ số đo được – Tỷ số ghi trên nhãn hiệu) / Tỷ số ghi trên nhãn hiệu × 100
Trong ví dụ trên, (2,008 – 2,000) / 2,000 × 100 = +0,4 phần trăm. Một số dương có nghĩa là cuộn sơ cấp có số vòng dây tương đối nhiều hơn dự kiến, hoặc cuộn thứ cấp có số vòng dây ít hơn. Giới hạn chấp nhận không phải là cố định: chúng phụ thuộc vào loại máy biến áp, tiêu chuẩn được quy định và dung sai của nhà sản xuất. Các dải giá trị dưới đây phù hợp với các thiết bị loại khô điện áp thấp, nhưng thông số kỹ thuật trong bảng dữ liệu luôn là tiêu chuẩn cuối cùng.
| Lớp Transformer | Độ lệch tỷ lệ điển hình được chấp nhận | Bình luận |
|---|---|---|
| Máy biến áp hạ áp loại khô cỡ nhỏ (100 VA – 10 kVA) | +/- 1% | Cả sự dao động trong quá trình cuộn dây và độ phân tán trong quá trình đo lường đều góp phần |
| Máy biến áp hạ áp đa dụng, được chế tạo với độ chính xác cao hơn | +/- 0.5% | Được thiết kế dành riêng cho các nhiệm vụ điều khiển và đo lường |
| Biến áp đo lường hoặc biến áp dụng trong thiết bị đo lường | từ +/- 0,1% đến +/- 0,5% | Phụ thuộc vào lớp, đã được kiểm chứng bằng cầu so sánh tỷ số đã được hiệu chuẩn |
Nếu giá trị đo của một đơn vị nằm ngay ngoài dải cho phép, hãy lặp lại phép đo trước khi loại bỏ đơn vị đó. Vị trí đặt điện cực, độ chính xác của máy đo và độ méo dạng sóng đều có thể gây ra sai số vài phần mười phần trăm.
Việc kiểm tra ba pha đặt ra hai vấn đề phức tạp: phải kiểm tra từng pha và phải xác định xem các điện áp ghi trên nhãn kỹ thuật là giá trị đường dây hay giá trị pha. Cuộn dây nối tam giác không có dây trung tính, do đó việc so sánh giá trị đo giữa các đường dây với tỷ số pha sẽ dẫn đến một sai số biểu kiến bằng chính căn bậc hai của ba. Các Hướng dẫn kết nối máy biến áp ba pha quy định các thủ tục tại nhà ga.
Một pha bị sụt áp vài phần trăm, trong khi hai pha còn lại vẫn ổn định, điều này cho thấy sự cố nằm ở cuộn dây của pha đó, chứ không phải ở toàn bộ máy biến áp – đây chính là yếu tố quyết định việc sửa chữa hay thanh lý.
Máy kiểm tra tỷ số vòng quay (TTR) cung cấp các thông số về tỷ số, cực tính, góc pha và đôi khi cả dòng điện kích từ chỉ trong một lần đo, đồng thời tự động tính toán sai số cho bạn. Thiết bị này thực sự phát huy tác dụng khi bạn cần xác nhận nhóm vectơ, kiểm tra nhanh trên nhiều vị trí lấy điện, có kết quả nghiệm thu được ghi chép đầy đủ, hoặc đo góc pha — những điều mà hai đồng hồ vôn không thể thực hiện được.
| Sự cân nhắc | Variac + hai đồng hồ vạn năng | Máy kiểm tra tỷ lệ chuyên dụng |
|---|---|---|
| Các đại lượng được đo | Chỉ tỷ số điện áp | Tỷ số, cực tính, góc pha, dòng điện kích thích |
| Nhóm vectơ ba pha | Không thể | Đọc trực tiếp |
| Độ chính xác điển hình | 0,2–0,51 TP3T với đồng hồ đo hoạt động tốt | 0.05-0.1% |
| Chi phí và thiết lập | Thấp, sử dụng bộ truyền động trên băng ghế hiện có | Cao hơn, cần hiệu chuẩn và đào tạo |
| Phù hợp nhất với | Kiểm tra trên bàn thử một pha và kiểm tra đầu vào | Vận hành thử, kiểm tra vòi, tài liệu đảm bảo chất lượng |
Nếu máy biến áp có các nấc điều chỉnh ngoài mạch, tỷ số biến áp phải thay đổi theo từng nấc tại mỗi vị trí. Với tỷ số cơ bản là 2,000 và biên độ dao động ±5%, giá trị sẽ là khoảng 2,100 khi tăng 5% và 1,900 khi giảm 5%. Kiểm tra từng chốt; nếu một chốt hiển thị giá trị chính xác ở mức danh định nhưng sai ở các mức cực trị, điều này thường cho thấy tiếp xúc kém, chứ không phải là lỗi cuộn dây.
Một máy biến áp tự động biến thiên thì khác: chổi than của nó di chuyển dọc theo một cuộn dây hở, do đó tỷ số biến đổi liên tục. Việc kiểm tra thiết bị này có nghĩa là phải đảm bảo rằng điện áp đầu ra theo sát vạch chỉ thị một cách mượt mà, không có điểm chết hay hiện tượng nhảy vọt. A máy biến áp tự động có thang chỉ thị Điều này rất hữu ích, vì giá trị hiển thị trên đồng hồ có thể được so sánh với giá trị đầu ra đo được trong toàn bộ dải quét.
Chính điểm tiếp xúc chổi than giúp biến áp biến thiên (variac) có thể điều chỉnh cũng là nguyên nhân tiềm ẩn dẫn đến các giá trị đo không ổn định. Nếu cuộn thứ cấp dao động trong khi giá trị đo trên cuộn sơ cấp vẫn ổn định, hãy nghi ngờ biến áp biến thiên (variac) trước khi nghi ngờ biến áp đang được kiểm tra.
| Lỗi | Triệu chứng | Sửa lỗi |
|---|---|---|
| Sử dụng máy đo trung bình | Đọc giá trị 1-3% thấp trên dạng sóng bị méo | Sử dụng các thiết bị đo giá trị RMS thực |
| Thử nghiệm trong khi tải vẫn được kết nối | Số lần đọc thứ cấp thấp, lỗi có vẻ như là lỗi cuộn dây | Ngắt kết nối tất cả các thiết bị ở phía hạ lưu |
| So sánh điện áp đường dây với tỷ số pha | Lỗi khoảng 73% trên cuộn dây delta | Trước tiên, hãy xác nhận sự khác biệt giữa đường dây và tham chiếu pha |
| Tự động điều chỉnh dải đo trong quá trình đo | Sụt giảm nhẹ, chỉ số không ổn định | Khóa phạm vi đồng hồ đo theo cách thủ công |
| Đọc chỉ số đồng hồ vào các thời điểm khác nhau | Sai số ngẫu nhiên ở mức vài phần trăm | Đọc cùng lúc, lặp lại hai lần |
| Tăng điện áp để có được kết quả đo chính xác hơn | Áp lực cách nhiệt, gia nhiệt, bão hòa | Duy trì ở mức 20-50% của điện áp sơ cấp định mức |
| Đo tại nguồn, không phải tại cuộn dây | Sản phẩm đạt tiêu chuẩn nhưng bị từ chối | Kiểm tra điện áp được cấp tại các cực cuộn dây |
Chính mẫu biến đổi qua các pha, các điểm lấy mẫu và theo thời gian là yếu tố giúp xác định sự cố.
| Quan sát | Nguyên nhân có thể | Hành động tiếp theo |
|---|---|---|
| Tỷ lệ đo được thấp hơn giá trị ghi trên nhãn hiệu | Số vòng dây trong cuộn sơ cấp bị thiếu, hoặc số vòng dây sơ cấp ít hơn so với quy định | Thực hiện lại thử nghiệm, sau đó kiểm tra xem có hiện tượng đổi màu hay lớp vecni bị cháy không |
| Tỷ lệ đo được cao hơn so với thông số trên nhãn hiệu | Các vòng dây bị chập trong mạch thứ cấp | So sánh với việc kiểm tra điện trở một chiều trên cùng một cuộn dây |
| Một pha lệch, các pha còn lại cân bằng | Sự cố cuộn dây pha hoặc kết nối bên trong bị hỏng | Xử lý như trường hợp hỏng cuộn dây; không đưa vào sử dụng trở lại |
| Hoàn toàn không có điện áp thứ cấp | Mạch hở hoặc đứt dây | Thử nghiệm tính liên tục và điện trở để xác định vị trí điểm đứt |
| Tỷ lệ thay đổi một cách mượt mà khi chạm vào | Hành vi nhấn thông thường | Số liệu và xu hướng theo thời gian |
| Tỷ lệ thay đổi bất thường chỉ với một lần chạm | Tiếp xúc kém của van hoặc sai lệch vị trí | Vệ sinh và lắp lại vòi nước, sau đó kiểm tra lại |
Một lần kiểm tra đơn lẻ cho biết thiết bị có hoạt động tốt vào ngày hôm nay hay không; còn xu hướng sẽ cho biết thiết bị có đang bị suy giảm hay không. Hãy ghi lại bốn chỉ số cho mỗi thiết bị – điện áp đầu vào, điện áp thứ cấp, tỷ số đo được và ngày kiểm tra – cùng với các giá trị điện trở cách điện và Đo điện trở một chiều của các cuộn dây máy biến áp.
Hãy lặp lại thử nghiệm này trong quá trình kiểm tra đầu vào, sau mỗi lần sửa chữa và theo chu kỳ bảo dưỡng của quý vị. Nếu tỷ số này vượt quá giới hạn dung sai ghi trong bảng thông số kỹ thuật, hãy tiến hành kiểm tra kỹ lưỡng trước khi thiết bị được đưa vào vận hành trở lại. Khả năng chịu tải là một phép tính riêng biệt, đó là lý do tại sao các máy biến áp được được tính bằng kVA thay vì kW.
Kiểm tra tỷ số biến áp là phương pháp kiểm tra có giá trị cao nhưng chi phí thấp nhất dành cho bất kỳ ai làm việc với máy biến áp hạ áp. Chỉ cần một nguồn điện có thể điều chỉnh, hai đồng hồ đo chất lượng tốt và mười lăm phút là đủ để xác nhận rằng thiết bị này biến áp đúng theo tỷ số được công bố. Hãy thực hiện việc này ngay trong quá trình kiểm tra đầu vào để đảm bảo thiết bị không đạt tiêu chuẩn không bao giờ được lắp vào tủ điện.
Nếu bạn đang lựa chọn một máy biến áp và cần có thông tin về tỷ số biến áp, bảng phân cấp các bậc lấy điện và cách bố trí cuộn dây được ghi rõ ngay từ đầu, hãy tham khảo Dải biến áp tăng áp và giảm áp hoặc vui lòng gửi thông tin về điện áp định mức và thông số tải, chúng tôi sẽ lựa chọn một thiết bị phù hợp với các thông số đó.
Tỷ số vòng dây bằng số vòng dây sơ cấp chia cho số vòng dây thứ cấp, và bằng điện áp sơ cấp chia cho điện áp thứ cấp. Một máy biến áp 220 V / 110 V có tỷ số là 2,000.
Đúng vậy, trên một máy biến áp điện áp thấp. Cấp nguồn cho cuộn sơ cấp từ một biến áp điều chỉnh (variac) được đặt ở mức 20 đến 50 phần trăm điện áp định mức, đo đồng thời cả hai cuộn dây bằng đồng hồ vạn năng đo giá trị RMS thực, sau đó chia điện áp sơ cấp cho điện áp thứ cấp. Chế độ đo điện trở không thể dùng để xác định tỷ số.
Đối với các máy biến áp hạ áp loại khô cỡ nhỏ, dung sai ±1% là giới hạn làm việc thực tế, và các sản phẩm có dung sai chặt chẽ hơn được quy định ở mức ±0,5%. Hãy đối chiếu với bảng thông số kỹ thuật hoặc tiêu chuẩn mà thiết bị đó được đặt hàng theo.
Kiểm tra từng pha riêng biệt – A-a, B-b và C-c – rồi so sánh kết quả với nhau và với thông số trên nhãn hiệu. Trước tiên, cần xác nhận xem các điện áp ghi trên nhãn hiệu là giá trị đường dây hay giá trị pha, bởi vì đối với cuộn dây nối tam giác, giá trị đo giữa các pha sẽ cho kết quả sai lệch khoảng 73 phần trăm.
Không. Một bộ biến áp điều chỉnh điện áp (variac) và hai đồng hồ vạn năng đo giá trị RMS thực là đủ cho các kiểm tra trên bàn thí nghiệm đối với hệ thống một pha trong dải công suất từ 100 VA đến 10 kVA. Việc sử dụng máy kiểm tra chuyên dụng chỉ thực sự cần thiết khi bạn cần đo góc pha và cực tính, kiểm tra nhóm vectơ ba pha, hoặc cần có kết quả nghiệm thu được lập thành văn bản.
