Giáo trình Máy điện cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các phương trình cân bằng điện từ ...của máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện một chiều. Từ đó sẽ tạo điều kiện tiền đề vững chắc cho mô đun máy điện 2, truyền động điện, trang bị điện.
1 ỦY BÂN NHÂN DÂN QUẬN TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ ĐƠNG SÀI GỊN GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Máy điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 382b/QĐ-TCN ngày 09 tháng năm 2019 Hiệu trưởng Trường trung cấp nghề Đơng Sài Gịn) Quận 9, năm 2019 MỤC LỤC BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN……………………………… Định nghĩa phân loại máy điện 1.1 Định nghĩa………………………………………………………………… 1.2 Phânloại………………………………………………………… ……….10 Các định luận điện từ dùng máy điện……… ……………….…… … 11 2.1 Định luật cảm ứng điện từ…………………………………………………12 2.2 Định luật lực điện từ……………………………………………………….13 2.3 Định luật mạch từ Tính tốn mạch từ…………………………………… 14 Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện .16 3.1 Vật liệu dẫn điện 18 3.2 Vật liệu dẫn từ 18 3.3 Vật liệu cách điện .18 3.4 Vật liệu kết cấu 18 Phát nóng làm mát máy điện 19 Tính thuận nghịch máy điện 19 BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP……………………………………………………… 22 Khái niệm chung…………………………………………… 22 Cấu tạo máy biến áp……………………………………………………… 23 Các đại lượng định mức 30 Nguyên lý làm việc máy biến áp .31 Phương trình cân điện từ sơ đồ thay 33 5.1 Phương trình cân điện từ…………………………………………… 33 5.2 Sơ đồ thay máy biến áp……………………………………………36 Các chế độ làm việc máy biên áp………………………………… … 38 6.1 Chế độ không tải………………………………………………………… 38 6.2 Chế độ ngắn mạch…………………………………………………………41 6.3 Chế độ có tải……………………………………………………………….44 Máy biến áp ba pha 48 Sự làm việc song song máy biến áp…………………………… ………50 Các máy biến áp đặc biệt………………………………… ……………… 56 9.1 Máy biến áp tự ngẫu……………………………………………………….56 9.2 Máy biến áp đo lường…………………………………………………… 59 9.3 Máy biến áp hàn……………………………………………………………61 9.4 Máy biến áp chỉnh lưu…………………………………………………… 62 10 Dây quấn máy biến áp………………………………………… 63 BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ…………………………………… 85 Khái niệm chung máy điện không đồng bộ……………… …………… 85 Cấu tạo máy điện không đồng ba pha…………… …………………87 Từ trường máy điện không đồng bộ……………………………… … 89 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng bộ…………… ……95 4.1 Nguyên lý làm việc động điện không đồng bộ…………………….96 4.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện không đồng bộ………………… 97 Phương trình cân điện từ sơ đồ thay động điện KĐB 98 5.1 Phương trình cân điện từ…………………………………………… 98 5.2 Sơ đồ thay động điện không đồng bộ………………………….103 Biểu đồ lượng hiệu suất động điện không đồng bộ……… 106 Mômen quay động không đồng ba pha……………………… 108 Mở máy động không đồng ba pha………………………… ……….111 8.1 Mở máy động rôto dây quấn………………………………………… 112 8.2 Mở máy động lồng sóc……………………………………………… 113 Điều chỉnh tốc độ động cơ………………… …………………… ………116 9.1 Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số………………………………… 118 9.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực……………………… 118 9.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator………118 9.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch rôto động rôto dây quấn 118 10 Động không đồng pha……………………………… ……… 119 10.1 Khái quát…………………………………………… …………………119 10.2 Sử dụng động điện pha vào lưới điện pha……………………….125 11.Dây quấn động không đồng bộ………………………………… …….126 BÀI 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ………… … ……………………………….203 Định nghĩa công dụng………………………………………………… 203 Cấu tạo máy điện đồng bộ……………………………………………… 204 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ………………………… 206 Phản ứng phần ứng máy điện đồng bộ…………………………………207 Các đường đặc tính máy phát điện đồng bộ……………………………208 5.1 Đặc tính ngồi máy phát điện đồng bộ…………………………….…209 5.2 Đặc tính điều chỉnh……………………………………………………… 210 Sự làm việc song song máy phát điện đồng bộ………………… ……212 6.1 Điều kiện làm việc song song…………………………………………… 213 6.2 Các phương pháp hoà đồng xác……………………………… 213 6.3 Phương pháp tự đồng bộ………………………………………………… 218 Động máy bù đồng bộ……………………………………….……….219 7.1 Động đồng bộ………………………………………………………….219 7.2 Máy bù đồng bộ………………………………………………………… 221 Sửa chữa quấn lại cuộn dây máy phát điện đồng bộ…… ……………… 221 BÀI 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU…………………… …………………….232 Đại cương máy điện chiều………………… …………………… 232 Cấu tạo máy điện chiều…………………….…………………… 232 Nguyên lý làm việc máy điện chiều………………………236 2.1 Máy phát điện………………………………………………………….….233 2.2 Động điện…………………………… ………………………………234 Từ trường sức điện động máy điện chiều………………….….238 Mô men công suất điện từ .240 Tổn hao máy điện chiều 242 Các máy phát điện chiều .244 7.1 Đại cương 244 7.2 Các đặc tính MFĐDC…………………………………….245 7.3 Máy phát điện chiều làm việc song song……………… ………….253 Động điện chiều……………………………………………………264 8.1 Đại cương………………………………………………… 264 8.2 Mở máy động điện chiều .266 8.3 Đặc tính động điện chiều…………………………………… 270 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều…………………………… ……284 Tài liệu tham khảo 307 MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN Mã mơ đun: MĐ18 Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn học: An tồn lao động, mạch điện, mơ đun đo lường - Ý nghĩa: Mô đun mô đun đào tạo chun ngành - Vai trị: Nó cung cấp cho người học kiến thức cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương trình cân điện từ máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều Từ tạo điều kiện tiền đề vững cho mô đun máy điện 2, truyền động điện, trang bị điện Mục tiêu mô đun - Mơ tả cấu tạo, phân tích ngun lý loại máy điện - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện - Tính tốn thông số kỹ thuật máy điện - Quấn lại động pha, ba pha bị hỏng theo số liệu có sẵn - Tính tốn thông số để quấn dây máy biến áp công suất nhỏ - Chủ động lập kế hoạch, dự trù vật tư, thiết bị - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và tư khoa học công việc Nội dung mô đun Thời gian (giờ) Số Tên mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra* Bài mở đầu: Khái niệm chung 04 04 máy điện Máy biến áp 66 10 50 Máy điện không đồng 90 13 70 Máy điện đồng 40 30 Máy điện chiều 40 10 26 Tổng 240 45 186 19 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIA HỒN THÀNH MƠ ĐUN * Về kiến thức: - Phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện thông dụng MBA, động cơ, máy phát điện theo nguyên tắc điện - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện xoay chiều chiều theo phương pháp học - Tính tốn thơng số kỹ thuật máy điện phù hợp điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo quy định kỹ thuật điện * Về kỹ năng: - Kết nối mạch vận hành máy điện phù hợp với đặc tính trạng thái làm việc - Đấu dây, vận hành thử, kiểm tra, tìm lỗi tất máy điện xoay chiều chiều, MBA Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng phần điện phần loại máy điện Thay thay tương đương phận thông thường phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dung theo tiêu chuẩn điện * Về thái độ + Nghiêm túc, tích cực, chủ động học tập + Chấp hành nghiêm chỉnh nội quy xưởng phịng thí nghiệm máy điện BÀI KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mã bài: MĐ18-01 Định nghĩa phân loại máy điện Mục tiêu: - Định nghĩa được máy điện - Hiểu được sơ đồ phân loại máy điện 1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ cấu tạo gồm mạch từ ( lõi thép ) mạch điện ( dây cuốn), dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại biến đổi điện thành ( động điện ), dùng để biến đổi thông số điện biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha v.v… Máy điện máy thường gặp nhiều công nghiệp, giao thông vận tải, sản xuất đời sống 1.2 Phân loại Máy điện có nhiều loại, có nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân lọai theo cơng suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (xoay chiều, chiều), theo nguyên lý làm việc v.v… Trong giáo trình ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi luợng sau: 1.2.1 Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ biến thiên từ thông cuộn dây khơng có chuyển động tương Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thơng số điện Do tính chất thuận nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi hệ thống điện có thơng số U1, f thành hệ thống điện có thơng số U2, f ngược lại biến đổi hệ thống điện U2, f thành hệ thống điện có thơng số U1, f ( Hình 1-1) U1,f BA ~ U2,f ~ Hình 18-01-1 1.2.2 Máy điện có phần động (quay chuyển động thẳng) Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, từ trường dòng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Loại máy điện thường dùng để biến đổi dạng lượng, ví dụ biến đổi điện thành (động điện) biến đổi thành điện (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch (hình MĐ-18-02) nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát điện hoắc động điện Hình 18-01-2 Trên Hình 18-01-3 vẽ sơ đồ phân loại loại máy điện thường gặp 10 Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện có phần động Máy điện xoay chiều Máy không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy điện chiều Máy đồng Động đồng Máy phát đồng Động chiều Hình 18-01-3 Sơ đồ phân loại các máy điện Các định luật điện từ dùng máy điện Mục tiêu: - Hiểu được nội dung các định luật điện từ dùng máy điện - Vận dụng các định luật vào phân tích nguyên lý hoạt động của máy điện Nguyên lý làm việc tất máy điện dựa sở hai định luật cảm ứng điện từ lực điện từ Khi tính tốn mạch từ người ta sử dụng định Máy phát chiều ... phát điện) Q trình biến đổi có tính thuận nghịch (hình M? ?-1 8-0 2) nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát điện hoắc động điện Hình 1 8-0 1-2 Trên Hình 1 8-0 1-3 vẽ sơ đồ phân loại loại máy điện thường... thường gặp 10 Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện có phần động Máy điện xoay chiều Máy không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy điện chiều Máy đồng Động đồng Máy phát đồng Động... trình cân điện từ máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều Từ tạo điều kiện tiền đề vững cho mô đun máy điện 2, truyền động điện, trang bị điện Mục tiêu mơ đun -