Bản bài tập lý thuyết máy điện 1 chiều đầy đủ lê đình anh sưu tầm

BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp 1.1 Nguyên lý hoạt động máy điện chiều + Nguyên lý làm việc MĐ1C: Nguyên lý hoạt động dựa định luật cảm ứng điện từ + Các chế độ làm việc MĐ1C: chế độ  Chế độ máy phát điện: Đầu vào năng, đầu điện  Chế độ động điện: Đầu vào điện năng, đầu trục quay rotor 1.1.1 Chế độ máy phát điện a Ngun lý: + Mơ hình MPĐ1C gồm Khung dây đặt từ trường nam châm N-S, hai đầu nối với phiến góp (2 nửa vịng đồng) Khung dây phiến góp quay quanh trục Hai chổi điện (chổi than) đặt cố định ln tì lên phiến góp + Ngun lý hoạt động MPĐ1C:  Khi khung dây quay, dẫn cắt đường sức từ trường Theo định luật cảm ứng điện từ, dẫn xuất sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng: e = B.l.v B - Cảm ứng từ nơi dẫn quét qua; l - Chiều dài dẫn nằm từ trường, v - vận tốc quét dẫn  Chiều s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải  Phương trình cân điện áp máy phát điện chiều: U=Eư - Iư Rư  Phương trình cân mơ men máy phát điện chiều: M1= M + M0 M1: mô men đưa vào trục máy phát điện, M: mô men điện từ, M0: Mơ men khơng tải b Đặc điểm: Dịng điện (sức điện động) khung dây dòng điện xoay chiều, dịng điện (sức điện động) phát ngồi qua hệ thống chổi than vành góp dịng điện chiều Vì: + Các cạnh khung dây ln thay đổi vị trị cực từ nên sức điện động khung dây máy điện chiều sức điện động xoay chiều + Cơ cấu vành góp chổi than giúp cho dòng điện (điện áp) mạch ngồi dịng chiều 1.1.2 Chế độ động điện a Ngun lý: + Mơ hình: Giống máy phát điện chiều + Nguyên lý hoạt động:  Nối hai chổi điện vào nguồn điện chiều, dòng chiều chạy dẫn Tác dụng từ trường nam châm lên dẫn có dịng điện sinh lực điện từ làm khung dây quay F = B.l.i B - Cảm ứng từ nơi dẫn quét qua; l - Chiều dài dẫn nằm từ trường, i - dòng điện chạy dẫn  Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái  Phương trình cân điện áp động điện chiều: U=Eư + Iư Rư  Phương trình cân mô men động điện chiều: M = M1 + M0  Cơng thức tính mơ men điện từ máy điện chiều M  Btb I u, 2a lN D 1.2 Cấu tạo máy điện chiều Máy điện chiều gồm: + Phần tĩnh (gọi stato gọi phần cảm) + Phần động (gọi roto gọi phần ứng) 1.1.3 Phần tĩnh gồm: cực từ chính, cực từ phụ, gông từ, nắp máy, cấu chổi than a Cực từ chính: + Nhiệm vụ: Tạo từ trường máy + Cấu tạo: Lõi sắt cực từ, dây quấn kích từ - Lõi sắt cực từ:  Máy điện lớn trung bình: Lõi thép cực từ làm thép kĩ thuật điện hay thép bon dày  Máy điện nhỏ: Lõi thép cực từ đúc thép khối  Cực từ gắn chặt vào vỏ máy bu lông - Dây quấn kích từ:  Dây quấn kích từ làm đồng có bọc cách điện, quấn thành cuộn  Các cuộn dây bọc cách điện tẩm sơn cách điện trước đặt vào cực từ  Các cuộn dây kích từ nối tiếp với cho cho dòng điện chạy qua, chúng tạo thành cực từ trái dấu xen kẽ b Cực từ phụ: + Nhiệm vụ: đặt xen kẽ cực từ để cải thiện đổi chiều + Cấu tạo: Lõi thép, dây quấn - Lõi sắt:  Lõi thép làm thép khối  Cực từ phụ gắn chặt vào vỏ máy bu lông - Dây quấn:  Dây quấn có cấu tạo giống dây quấn cực từ  Dây quấn cực từ phụ nối nối tiếp với dây quấn phần ứng c Gông từ: + Nhiệm vụ: làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy + Cấu tạo:  Gông từ làm thép đúc (máy công suất lớn)  Dùng thép lại hàn (máy cơng suất nhỏ trung bình) d Cơ cấu chổi than: + Nhiệm vụ: Chổi than có nhiệm vụ đưa dịng điện phần ứng ngồi ngược lại + Cấu tạo: Chổi than, hộp chổi than, lò xo, giá đỡ, dây dẫn điện, cò mổ b Nắp máy: + Nhiệm vụ:  Bảo vệ máy  Đảm bảo an toàn cho người  Làm giá đỡ ổ bi (trong máy công suất nhỏ vừa) 1.1.4 Phần động (rotor) gồm: Lõi thép phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp a Lõi thép: + Nhiệm vụ: Lõi thép phần ứng dùng để dẫn từ + Cấu tạo:  Được làm thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện để giảm tổn hao dịng điện xốy  Được dập đồng dạng ghép lại, xung quanh tạo thành rãnh để đặt dây quấn, có lỗ bắt trục  Ở máy trung bình lớn cịn dập lỗ để thơng gió  Các máy điện lớn, lõi thép chia thành đoạn nhỏ để tạo khe hở thơng gió ngang trục b Dây quấn phần ứng: + Nhiệm vụ: Sinh sức điện động cho dòng điện chạy qua để thực trình biến đổi lượng từ thành điện ngược lại + Cấu tạo:  Làm đồng có bọc cách điện  Tiết diện hình trịn (máy cơng suất nhỏ) hình chữ nhật (máy công suất lớn)  Được quấn thành bối dây đặt rãnh lõi thép, cách điện cẩn thận với rãnh  Miệng rãnh có nêm chèn để đè chặt dây  Đầu bối dây hàn nối với phiến góp cổ góp đầu trục rơto c Cổ góp: gọi vành góp hay vành đổi chiều + Nhiệm vụ: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều khung dây thành dòng điện chiều + Cấu tạo: Được ghép nhiều phiến góp, phiến góp cách điện với mica mỏng d Các phận khác: + Cánh quạt để làm mát máy + Trục máy 1.2.3 Một số câu hỏi cấu tạo MĐ1C: + Tại vỏ máy dùng thép mà không dùng gang, nhơm…? VÌ vỏ máy dùng thép mà khơng dùng gang gang có độ dẫn từ đồng thời vỏ máy dùng làm gông từ nối liền mạch từ, khép kín mạch từ + Tại lõi thép phần ứng lại làm thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau? VÌ lõi thép phần ứng thép kỹ thuật điện từ trường dịng điện xoay chiều dây quấn phần ứng sinh dịng điện xốy (dòng fuco) gây tổn hao + Tại lõi thép cực từ dung thép cacbon dày mà khơng dung thép kỹ thuật điện ghép lại? VÌ lõi thép cực từ dẫn từ thơng chiều dịng kích từ sinh dịng điện xốy xuất lõi thép cực từ nhỏ => tổn hao 1.3 Các đại lượng định mức MĐMC  Công suất định mức Pđm (W hay kW)  Điện áp định mức (V)  Dòng điện định mức (A)  Tốc độ định mức (vg/ph)  Ngoài nhãn máy cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ, cấp bảo vệ 1.4 Phân loại MĐMC Kích thích độc lập (Ví dụ: Máy điện chiều kích thích nam châm vĩnh cửu) Kích thích song song Kích thích nối tiếp Kích thích hỗn hợp BÀI TẬP VỀ NHÀ MƠN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp 1.5 Các đặc tính máy phát điện chiều kích thích độc lập (5 loại) Đặc tính khơng tải: Quan hệ điện áp đầu cực máy phát với dịng điện kích từ U0= Eư = f(Ikt) Iư = 0, n = const Đặc tính ngắn mạch: Quan hệ dòng điện phần ứng dòng điện kích từ Iư = f(Ikt) U = 0, n = const Đặc tính ngồi: Quan hệ điện áp đầu cực máy phát với dòng điện phụ tải U = f(Iư) Ikt= const, n=const Đặc tính điều chỉnh: Quan hệ dịng điện kích từ dòng điện phần ứng Ikt = f (Iư) U= const, n=const Đặc tính tải: Quan hệ điện áp đầu cực máy phát dịng điện kích từ U = f(Ikt) Iư = const, n = const 1.5.1 Đặc tính khơng tải  Mơ tả: Để hở mạch máy phát (I = 0), quay máy phát với tốc độ không đổi (thường tốc độ định mức), đo trị số dịng điện kích thích Ikt điện áp stato U0  U0= Eư = f(Ikt) Iư = 0, n = const  Sơ đồ thí nghiệm Rpt A U0 = Điểm làm việc U Uđ CD V A I - E + R®c + Edư Ik A Ikt đm Ikt Ikt b) a) 1.5.2 Đặc tính ngắn mạch  Mơ tả: Nối ngắn mạch phần ứng qua Ampe mét (U = 0), quay máy phát với tốc độ không đổi (bằng tốc độ định mức), đo trị số dịng điện kích thích Ikt dịng điện phần ứng tương ứng Iư  Iư = f(Ikt) U = 0, n = const 1.5 Đặc tính ngồi U = f(Iư) Ikt= const, n=const  Mô tả: Giữ tốc độ quay khơng đổi dịng kích từ khơng đổi, đo điện áp đầu cực dòng điện phụ tải tương ứng  U = f(Iư) Ikt= const, n=const 1.5.4 Đặc tính điều chỉnh  Mơ tả: Máy phát quay với tốc độ không đổi (thường tốc độ định mức), tải thay đổi, điều chỉnh dịng kích thích để điện áp đầu máy phát không đổi Đo quan hệ dịng kích thích dịng điện phần ứng (dòng điện phụ tải)  Ikt = f (Iư) U= const, n=const  Đường đặc tính 1.5.5 Đặc tính tải  Mơ tả: Máy phát quay với tốc độ không đổi (thường tốc độ định mức), tải thay đổi, điều chỉnh dịng kích thích để dòng điện đầu máy phát (dòng điện phụ tải) khơng đổi Đo quan hệ dịng kích thích điện áp đầu máy phát  U = f(It) Iư = const, n = const 1.6 Các đặc tính máy phát điện chiều kích thích song song (3 loại) Đặc tính không tải U0= Eư = f(Ikt) Iư = 0, n = const Đặc tính ngồi U = f(Iư) Ikt= const, n=const Đặc tính điều chỉnh Ikt = f (Iư) U= const, n=const 1.7 Các đặc tính máy phát điện chiều kích thích nối tiếp (1 loại) Đặc tính ngồi U = f(Iư) Ikt= const, n=const 1.8 Các đặc tính máy phát điện chiều kích thích hỗn hợp (2 loại) Đặc tính ngồi U = f(Iư) Ikt= const, n=const Đặc tính điều chỉnh Ikt = f (Iư) U= const, n=const 1.9 Điều kiện tự kích + Có từ dư + Quay chiều để dịng kích từ sinh tạo từ thông kt chiều với dư + Điện trở mạch kích thích rkt không lớn tốc độ quay số 1.10 Mở máy động điện chiều 1.10.1 Những u cầu mở máy ĐCĐ1C: • Mơmen mở máy Mmm phải lớn để hồn thành q trình mở máy thời gian nhanh • Dịng điện mở máy Imm phải nhỏ, hạn chế đến mức thấp để dây quấn khỏi bị cháy ảnh hưởng xấu đến đổi chiều • Từ thơng cực đại Φmax để sau đóng động vào nguồn động kích thích đến mức tối đa, có ứng với trị số dịng điện Iư mơmen ln ln lớn • Ngồi phải đảm bảo mạch kích thích khơng bị đứt mạch kích thích hở mạch Φ = 0, M = 0, động không quay được, Eư = Iư = U/Rư có trị số lớn làm cháy vành góp dây quấn 1.10.2 Các phương pháp mở máy động điện chiều (3 phương pháp)  Mở máy trực tiếp  Mở máy biến trở  Mở máy điện áp thấp Ưu, nhược điểm phương pháp  Mở máy trực tiếp o Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, thời gian mở máy nhanh o Nhược điểm: Dòng mở máy lớn  Mở máy điện áp thấp Umm< Uđm o Ưu điểm: Dòng điện mở máy nhỏ o Nhược điểm: Thiết bị đắt tiền (phải có thêm nguồn phụ điều chỉnh điện áp)  Mở máy biến trở o Ưu điểm: Hạn chế dòng điện mở máy o Nhược điểm: Thiết bị mở máy đắt, tổn hao trình mở máy lớn, thời gian mở máy lâu 1.11 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 1.11.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ  Thay đổi từ thông  Thay đổi điện áp  Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp 2.1 Nguyên lý làm việc MBA Nguyên lý hoạt động: dựa định luật cảm ứng điện từ dφ dφ sinωt π e = −w = −w = −w ωφ cosωt = √2E sin(ωt − ) dt dt dφ dφ sinωt π e = −w = −w = −w ωφ cosωt = √2E sin(ωt − ) dt dt mw1 2 fw1m  4,44 fw1m 2 mw2 2 fw2m   4,44 fw2m E2  2 E1   Là trị số hiệu dụng suất điện động dây quấn k= = ≈ ≈ gọi tỷ số biến đổi máy biến áp + Năng lượng truyền từ dây sơ cấp sang thứ cấp MBA thông qua mạch từ biến thiên từ thông 2.2 Định nghĩa MBA: M.b.a thiết bị điện từ đứng yên, làm việc định luật cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác, với tần số khơng đổi 2.3 Mục đích MBA: Giảm tổn thất điện năng, tăng điện áp trước truyền tải… 2.4 Một số đặc điểm: • Máy biến áp có hai dây quấn gọi máy biến áp hai dây quấn • Dây quấn nối với nguồn để thu lượng vào gọi dây quấn sơ cấp • Dây quấn nối với phụ tải để đưa lượng gọi dây quấn thứ cấp • Máy biến áp có k > 1, tức U1 > U2 gọi máy biến áp giảm áp • Máy biến áp có k < 1, tức U1 < U2 gọi máy biến áp tăng áp • Dây quấn có điện áp cao gọi dây quấn cao áp (CA), dây quấn có điện áp thấp gọi dây quấn hạ áp (HA) • Ở máy biến áp ba dây quấn, ngồi hai dây quấn CA HA cịn có dây quấn thứ ba có cấp điện áp trung gian, gọi dây quấn trung áp (TA) • Máy biến áp thơng thường có tần số phía sơ cấp thứ cấp nhau, cường độ dịng điện phía sơ cấp thứ cấp khác • Nếu điện áp phía sơ cấp lớn phía thứ cấp dịng điện phía sơ cấp nhỏ dịng điện phía thứ cấp tương ứng ngược lại • Cách đấu dây thông thường MBA: Cuộn hạ áp đấu tam giác, cao áp đấu • Máy biến áp có số vịng cuộn sơ cấp lớn số vịng cuộn thứ cấp có tác dụng tăng cường độ dòng điện, giảm điện áp 2.5 Cấu tạo MBA MBA có phận sau:  Lõi thép  Dây quấn  Vỏ máy 2.5.1 Lõi thép: Nhiệm vụ: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn • Lõi thép gồm phần: • Trụ • Gơng • Lõi thép ghép thép KTĐ mỏng có phủ sơn cách điện bề mặt ghép chặt lại với để giảm tổn hao dịng điện xốy (dịng fuco) a Trụ (T): Nhiệm vụ: phần có quấn dây b Gông: Nhiệm vụ: nối trụ lại với thành mạch từ kín, khơng có dây quấn 2.5.2 Dây quấn: Nhiệm vụ: phận dẫn điện m.b.a, làm nhiệm vụ thu lượng vào truyền lượng Cấu tạo: Kim loại làm dây quấn thường đồng, nhơm 2.5.3 Vỏ máy: gồm hai phận: • Thùng • Nắp thùng + Tại lõi thép MBA làm thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau? => để giảm tổn hao dịng điện xốy (dịng fuco) + Tại lõi thép máy biến áp lại thường làm tôn silic dát mỏng, ghép sát cách điện với nhau? => để giảm tổn hao dịng điện xốy (dịng fuco) + Cấu tạo mạch từ MBA: gồm thép kỹ thuật điện mỏng ghép chặt lại với 2.6 Các đại lượng định mức MBA Dung lượng định mức m.b.a: Sđm (tính VA hay kVA), công suất biểu kiến đưa dây quấn thứ cấp m.b.a Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (tính V hay kV) Nếu dây quấn sơ cấp có đầu phân nhánh ghi điện áp định mức đầu phân nhánh Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V, kV) điện áp dây dây quấn thứ cấp máy không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Dòng điện dây sơ cấp thứ cấp định mức I1đm I2đm dòng điện dây sơ cấp thứ cấp ứng với cơng suất điện áp định mức (tính A hay kA) Tần số định mức: fđm, tính Hz Ngồi nhãn máy cịn ghi số liệu khác như: số pha m; tổ nối dây; điện áp ngắn mạch un%, chế độ làm việc; phương pháp làm mát, 2.7 Phân loại máy biến áp: Phân loại theo dạng mạch từ MBA pha: + Máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ chung + Máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ riêng BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp 2.7 Tổ nối dây MBA + Tổ nối dây máy biến áp hình thành phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp với kiểu đấu dây thứ cấp, biểu thị góc lệch pha sức điện động dây dây quấn sơ cấp sức điện động dây dây quấn thứ cấp tương ứng Tổ nối dây phụ thuộc vào chiều quấn dây, cách ký hiệu đầu dây kiểu đấu dây quấn sơ cấp thứ cấp + Mỗi máy biến áp ba pha có tổ nối dây xác định nhà sản xuất ghi lại nhãn máy + Góc lệch pha tổ đấu dây quy ước số mặt đồng hồ Độ lớn góc số x 300 Ví dụ hình tổ đấu dây Y/∆-11 góc lệch pha 3300 + Cách xác định tổ đấu dây: 10 3.1.2 Cấu tạo MĐKĐB • Máy điện khơng đồng gồm phận sau:  Phần tĩnh - Stator  Phần quay - Rotor  Khe hở khơng khí rơto stato 3.1.2.1 Phần tĩnh gồm:  Lõi sắt  Dây quấn  Vỏ máy a) Lõi sắt • Là phần dẫn từ Lõi sắt làm thép kĩ thuật điện dày 0,35 ÷ 0,5 mm, bề mặt có phủ sơn cách điện để chống tổn hao dịng điện xốy (dịng fuco) b) Dây quấn • Là phần dẫn điện, làm dây đồng có bọc cách điện c) Vỏ máy • Gồm  Thân máy  Nắp máy  Chân đế  Vỏ không dùng làm mạch từ gang rẻ thép => vỏ máy ĐC KĐB công suất nhỏ trung bình thường đúc gang (vì) => Tại vỏ máy ĐC KĐB công suất nhỏ, trung bình thường làm gang mà khơng dùng thép  Với máy công suất tương đối lớn (1000 kW) thường dùng thép lại hàn thành vỏ  Lõi thép stato máy điện không đồng ghép thép kỹ thuật điện để giảm tổn hao dịng Fu-Cơ máy 3.1.2.2 Phần quay gồm:  Lõi thép  Dây quấn  Các phận khác trục máy, cánh quạt làm mát (với máy cỡ nhỏ) a) Lõi thép: Trên thực tế, tổn hao sắt lõi thép rôto máy làm việc nhỏ nên không cần dùng thép kĩ thuật điện b) Dây quấn rơto • Dây quấn rôto máy điện không đồng chia thành hai loại: Rơto kiểu dây quấn, Rơto kiểu lồng sóc • Rotor lồng sóc có ưu điểm cấu tạo đơn giản, chắn, giá thành rẻ khả điều chỉnh tốc độ dịng mở máy lớn • Rotor dây quấn có đặc điểm: cấu tạo phức tạp rotor lồng sóc 3.1.2.3 Khe hở 3.1.3 Các đại lượng định mức MĐKĐB  Công suất định mức đầu trục: Pđm (W, kW)  Dòng điện dây định mức: Iđm (A)  Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút)  Tần số nguồn định mức fđm (Hz)  Hiệu suất định mức ηđm  Hệ số công suất định mức cosđm 14 BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ  Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày… + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp vào buổi học 3.2.1 Mở máy ĐCKĐB: 3.2.1.1 Những yêu cầu mở máy động không đồng ba pha: • Phải có mơmen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải • Dịng điện mở máy nhỏ tốt • Phương pháp mở máy, thiết bị sử dụng đơn giản, rẻ tiền, an tồn chắn • Tổn hao cơng suất trình mở máy nhỏ tốt 3.2.1.2 Các phương pháp mở máy động không đồng ba pha: phương pháp (trong phương pháp thứ gồm phương pháp phụ) • Mở máy trực tiếp động điện rơto lồng sóc • Hạ điện áp mở máy (gồm phương pháp: Mắc nối tiếp cuộn kháng vào mạch stato, Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy, Mở máy đổi nối Y – Δ) • Mở máy cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto a) Mở máy trực tiếp động điện rơto lồng sóc • Đóng trực tiếp động vào lưới với Umm = Uđm • Ưu điểm: Đơn giản, thiết bị sử dụng ít, mômen mở máy Mmm lớn, thời gian mở máy nhanh • Nhược điểm: Khơng hạn chế dịng điện mở máy Imm • Mở máy trực tiếp thường áp dụng cho ĐC KDB rotor lồng sóc cơng suất nhỏ vì: Thời gian mở máy nhanh, thực đơn giản dòng điện mở máy tăng nhiều lần không lớn b) Mắc nối tiếp cuộn kháng vào mạch stato  Đặc điểm: Sử dụng cuộn kháng mắc nối tiếp với động để hạ điện áp mở máy => Giảm dịng điện mở máy • Ưu: thiết bị đơn giản, giảm dòng điện mở máy • Nhược: Mơmen mở máy giảm bình phương lần • Mục đích: Giảm dịng điện mở máy c) Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy  Đặc điểm: Sử dụng máy biến áp tự ngẫu mắc phía cao vào điện lưới, phía hạ vào động để hạ điện áp mở máy => giảm dòng điện mở máy • Ưu điểm: Cùng mơmen mở máy nhau, dòng điện mở máy dùng BATN nhỏ nhiều so với mở máy cuộn kháng Ngược lại, dòng điện mở máy lấy từ lưới vào mơmen mở máy dùng BATN lớn d) Mở máy đổi nối Y – Δ • Đặc điểm: Phương pháp mở máy đổi nối Y-Δ tương đối đơn giản, giảm dòng điện mở máy dùng động điện làm việc bình thường đấu Δ • Mục đích: Giảm dòng điện mở máy e) Mở máy cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rơto • Ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto vừa đạt mơmen mở máy lớn, vừa giảm dịng điện mở máy 15 3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB: • Trên stato: + Thay đổi số đôi cực dây quấn stato + Thay đổi tần số nguồn cung cấp + Thay đổi điện áp đưa vào dây quấn stato: U = x.Uđm (x < 1) => n  (1  s ) n1 => x2 Khi điện áp giảm hệ số trượt tăng lên • Trên roto: + Thay đổi điện trở rotor: Khi ghép thêm điện trở phụ vào mạch rotor tốc độ động giảm + Nối tiếp mạch rôto hay nhiều máy điện (gọi nối cấp) 3.2.3 Đặc điểm phạm vi sử dụng ĐCKĐB: • Máy điện khơng đồng chủ yếu dùng làm động điện • Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, làm việc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ => động KĐB sử dụng phổ biến • Nhược điểm: hệ số cos máy thường khơng cao lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng máy điện KĐB có phần hạn chế 16 BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ  Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày… + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp vào buổi học 4.1.1 Nguyên lý làm việc Máy điện đồng (MĐĐB) : Dựa định luật cảm ứng điện từ 4.1.1.1 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ: • Khi động sơ cấp quay rôto máy phát với tốc độ định mức, đồng thời cho dòng điện chiều vào dây quấn rơto (dây quấn kích thích), rôto trở thành nam châm điện, từ trường rôto quét qua dẫn dây • Tần số s.đ.đ cảm ứng là: f  p n 60 n tốc độ quay rơto, p số đôi cực máy Giá trị hiệu dụng s.đ.đ cảm ứng pha dây quấn stato là: E = 4,44.f.W.kdq.Φ0 đó: Φ0 - từ thông khe hở cực từ; W - số vòng dây pha dây quấn phần ứng; kdq - hệ số dây quấn • Khi dây quấn phần ứng máy nối với tải bên ngoài, dòng điện ba pha đối xứng lệch thời gian 1200 điện chạy dây quấn ba pha đặt lệch khơng gian góc 1200 điện sinh từ trường quay với tốc độ là: • n1  60 f p Ta thấy n = n1, tốc độ quay rôto tốc độ từ trường quay, máy gọi máy điện đồng So sánh từ trường cực từ dòng chiều sinh từ trường quay dòng xoay chiều sinh ta thấy khơng có chuyển động tương đối quay tốc độ 4.1.1.2 Nguyên lý làm việc động điện đồng bộ: • Cho dòng điện ba pha iA, iB, iC vào dây quấn ba pha stato, dòng điện ba pha sinh từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p • Ta hình dung từ trường quay stato nam châm có hai cực quay với tốc độ n1 • Đồng thời cho dịng điện chiều vào dây quấn rôto, rôto trở thành nam châm điện • Tác dụng tương hỗ từ trường stato từ trường rôto tạo lực tác dụng lên rôto • Từ trường stato quay với tốc độ n1 nên lực tác dụng kéo rôto quay với tốc độ n = n1 • Một số đặc điểm cần ý: • Động điện chiều động KĐB làm việc theo nguyên lý lực điện từ tác dụng, cịn động đồng làm việc theo nguyên lý lực tác dụng hai từ trường • Cực từ máy điện đồng đặt rotor thay đổi số đôi cực khơng • Ở động điện đồng bộ, rơto quay lực tác dụng hai từ trường 4.1.2 Cấu tạo MĐĐB 4.1.2.1 Kết cấu máy điện đồng cực ẩn: 17 • Lõi thép rotor máy điện cực ẩn làm bằng: thép hợp kim rèn thành khối trụ sau được gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần khơng phay rãnh làm thành mặt cực từ Do mặt cực từ tạo thành phần không phay rãnh lõi thép rotor • Các máy điện đồng cực ẩn đại thường chế tạo với số đôi cực p =1, tốc độ quay rôto 3000 vg/ph • Để hạn chế lực ly tâm, đường kính D rơto khơng vượt q 1,1 ÷ 1,15 m Để tăng công suất, người ta tăng chiều dài l rôto Chiều dài tối đa rôto vào khoảng 6,5 m Trên mặt cực khơng có dây quấn cản 4.1.2.2 Kết cấu máy điện đồng cực lồi: • Máy điện đồng cực lồi thường có tốc độ quay thấp, đường kính rơto D tới 15 m, chiều dài l nhỏ Tỉ lệ l/D = 0,15 ữ 0,2 ã ng kớnh D cú th lờn tới 15m tốc độ quay chậm, nên khơng cần hạn chế lực ly tâm • Cực từ chế tạo riêng ghép thép dày ÷ 1,5 mm Cực từ cố định lõi thép nhờ hình T bulơng xun từ mặt cực bắt chặt vào lõi thép Trên mặt cực có dây quấn cản • Tốc độ quay chậm số cặp cực từ p ≥ 4.1.3 Các đại lượng định mức MĐĐB Công suất định mức (đơn vị kW hay kVA): Công suất định mức máy điện đồng tính tốn theo điều kiện phát nóng làm việc lâu dài • Điện áp định mức (V, kV) Nếu máy pha điện áp dây • Dịng điện stato dịng điện rơto định mức (A) • Tốc độ quay định mức (vg/ph) • Tần số định mức (Hz) • Hệ số cơng suất cosφ • Ngồi nhãn máy cịn ghi: kiểu máy, số pha, kiểu nối dây pha phần tĩnh, cấp cách điện dây quấn stato rôto, nhà máy chế tạo, năm sản xuất… 18 BÀI TẬP VỀ NHÀ MÔN MÁY ĐIỆN – CHƯƠNG - SỐ  Yêu cầu: + Chép vào phần ôn tập sau, ghi rõ họ tên sinh viên, mã sinh viên, lớp chụp ảnh lại gửi vào địa email: trungdt83epu@gmail.com Tiêu đề gửi là: Họ tên - Lớp – Mã sinh viên - nộp tập ngày… + Học thuộc phần tập để kiểm tra vấn đáp vào buổi học 4.2.1 Các điều kiện làm việc song song máy phát điện đồng  Điện áp máy phát UF phải điện áp lưới UL  Tần số máy phát fF phải tần số lưới fL  Thứ tự pha máy phát phải giống thứ tự pha lưới  Điện áp máy phát lưới phải trùng pha 4.2.2 Điều chỉnh ghép song song  Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp máy phát UF thực cách thay đổi dịng kích từ máy  Tần số fF máy điều chỉnh cách thay đổi mômen quay (tốc độ) động sơ cấp kéo máy phát  Sự trùng pha điện áp máy phát điện áp lưới kiểm tra đèn, vonmét không dụng cụ đồng  Thứ tự pha máy phát kiểm tra dụng cụ kiểm tra thứ tự pha thường kiểm tra lần sau lắp đặt máy hoà đồng với lưới lần 4.2.3 Các phương pháp hòa đồng  Dùng hoà đồng kiểu ánh sáng đèn: Kiểu nối tối, kiểu ánh sáng đèn quay  Dùng hoà đồng kiểu điện từ a Sơ đồ hòa kiểu nối tối + Thời điểm đóng cầu dao hịa: đèn tắt + Nếu tần số máy phát khác tần số lưới điện áp đặt vào đèn bao nhiêu? Bằng thay đổi phạm vi từ  U  2U + Tần số thứ tự pha máy phát kiểm tra hịa gồm đèn, đèn nối đầu tương ứng cầu dao hịa + Nếu ánh sáng đèn quay có nghĩa thứ tự pha máy phát khác thứ tự pha lưới  Dùng hoà đồng kiểu điện từ: Khi hòa MFĐ đồng kiểu điện từ, thời điểm đóng cầu dao cần thỏa mãn điều kiện điện áp máy phát trùng pha điện áp lưới 19 4.3 Một số câu hỏi sao? + Từ trường khe hở khơng khí máy điện đồng sinh từ đâu? Từ trường tổng từ trường cực từ từ trường quay dòng điện phần ứng sinh + Tại lõi thép rotor chế tạo thép khối mà không cần dùng đến tơn silic lõi thép stator? VÌ rotor dẫn từ thơng chiều dịng kích từ sinh rôto từ trường quay stato khơng có chuyển động tương đối nên tổn hao dịng điện xốy (dịng fuco) nhỏ + Tại dây phần ứng đặt phần tĩnh? VÌ đặt phần quay phải có thêm vành trượt để đưa dịng điện ngồi giá thành cao + Khi ghép song song máy phát điện đồng với lưới mà không đảm bảo điều kiện thứ tự pha giống xảy tượng gì? xuất chênh lệch điện áp, dịng điện cân mơ men sinh lớn làm gãy trục máy phát + Tác dụng điện trở diệt từ nối với dây kích từ phương pháp tự đồng ghép song song máy phát gì? Làm đường dẫn cho dịng kích từ cảm ứng giới hạn điện áp đầu cuộn kích từ + Khi máy phát điện đồng làm việc song song với lưới điện, tách động sơ cấp kéo máy phát ra, đồng thời nối tắt hai đầu dây quấn kích thích lại với máy làm việc động điện không đồng + Khi ghép song song máy phát điện đồng với lưới mà không đảm bảo điều kiện thứ tự pha giống nhau, cịn điều kiện khác đảm bảo xảy tượng Trong mạch kín hai pha đấu nhầm xuất chênh lệch điện áp U = 2Ud, dịng điện cân mơmen sinh có giá trị lớn, bẻ gẫy trục máy phát, làm biến dạng dây quấn + Khi ghép song song máy phát điện vào lưới điện phương pháp tự đồng bộ, dây quấn kích thích phải nối tắt qua điện trở diệt từ để điện trở diệt từ làm đường dẫn cho dịng kích từ cảm ứng, giới hạn điện áp hai đầu cuộn kích từ máy kích từ mức khả chịu đựng cuộn kích từ máy kích từ (cách điện không bị chọc thủng) 20 Chương 3: Máy điện không đồng bộ- Bài tập + Loại 1: Cho MĐ KDB pha, cho số cực từ 2.p, tần số f 1, tốc độ quay n Tính hệ số trượt s chế độ làm việc Tính đại lượng Hướng dẫn: Sử dụng công thức sau n1  đó: f1- tần số dịng xoay chiều pha; p - số cặp cực máy s 60 f p n1  n n n hay s  100% n1 n1 n: tốc độ quay rotor, n1: tốc độ quay từ trường Rồi kiểm tra + Chế độ động điện: < s < + Chế độ máy phát điện: s < + Chế độ hãm điện từ s > + Cho MĐ KĐB pha cực, tần số hệ thống điện f 1=50Hz, tốc độ quay máy điện 1450 vg/ph Tính hệ số trượt s xem chế độ làm việc động Giải: 2.p =4 => p = 2; 60 f1 60.50 Tốc độ từ trường: n1    1500 (vg/ph) p n  n 1500  1450   0, 033 Hệ số trượt: s  n1 1500 Ta thấy: 0 s  => n= n1 + Loại 2: Cho ĐC KĐB pha đấu tam giác, cho công suất định mức P cơđm, Uđm, hiệu suất  , hệ số công suất cos  Tính dịng điện Iđm động cơ, tính dòng điện vào pha If biết dây quấn stator động đấu Y, đấu Δ Hướng dẫn: Sử dụng công thức Pcodm  Pdtdm   3.U dm I dm cos .  I dm  Tính dịng điện vào pha: + Nếu động đấu Y: I f  I dm Pcodm 3.U dm cos . + Nếu động đấu Δ: I f  3.I dm 28 + Một động không đồng pha roto lồng sóc có: P đm=15kW, U1=380V, η=90%, cosφ=0,85 Dòng điện Iđm động bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Y dịng điện qua pha bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Δ dịng điện qua pha bao nhiêu? Giải: Pcodm 15.103   29,79 (A) 3.U dm cos . 3.380.0.85.0, Tính dịng điện qua pha: + Nếu động đấu Y: I f  I dm  29, 79 (A) I dm  + Nếu động đấu Δ: I f  3.I dm  3.29, 79  51, 59 (A) + Loại 3: Cho ĐC KĐB pha, tần số f1, số cực p, tốc độ quay n Nếu giảm điện áp x (x U = E  4, 44 f k dq W. E + Loại 3: Tính dịng điện (I), điện áp (U) cơng suất tác dụng (P), cơng suất tồn phần (S), công suất phản kháng (Q), hệ số công suất cos  máy phát điện Hướng dẫn: + Với máy phát điện đồng pha: P  3.U I cos  ; P  S cos  ; Q  S sin  ; S  P  Q 32 Ví dụ: + Một máy phát điện đồng ba pha có điện áp pha định mức U đm = 15 kV, hệ số công suất định mức cos đm = 0,82; công suất tác dụng định mức Pđm = 500 MW Dòng điện pha định mức ( I đm ) máy phát điện Giải: P  3.U I cos  ;  I  33 KIỂM TRA MÁY ĐIỆN X: số cuối mã sinh viên + Làm bài, chụp ảnh ghi rõ họ tên, mã sinh viên trang gửi mail: d15tdhhtd1maydien1epu@gmail.com Tiêu đề ghi rõ kiểm tra số môn máy điện lớp D15H4 sinh viên … Nêu cơng thức tính tốc độ quay từ trường máy điện đồng pha Giải thích đại lượng cơng thức? Chiều s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc nào? Nêu cơng thức tính hệ số trượt? Giải thích đại lượng công thức Nêu chế độ làm việc máy điện không đồng bộ? Giá trị hệ số trượt nằm khoảng chế độ? Kể tên phận máy điện khơng đồng bộ? Các phận phần tĩnh, phần động? Cấu tạo lõi sắt phần tĩnh, dây quấn phần tĩnh, lõi thép phần quay, dây quấn phần quay? Nêu nhiệm vụ lõi sắt phần tĩnh, dây quấn phần tĩnh, lõi thép phần quay, dây quấn phần quay? Những yêu cầu mở máy động không đồng ba pha? Các phương pháp mở máy động không đồng ba pha? Nêu ưu, nhược điểm phương pháp? Nêu ưu, nhược điểm phương pháp? Kể tên phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng stator rotor? Nêu đặc điểm phạm vi áp dụng động không đồng bộ? Nêu cơng thức tính tần số suất điện động cảm ứng pha dây quấn stator Giải thích đại lượng cơng thức? 10 Nêu cấu tạo lõi thép mặt cực từ máy phát điện đồng cực ẩn, máy phát điện đồng cực lồi? Nêu đặc điểm đường kính, chiều dài, số đôi cực rotor, tốc độ quay máy phát điện động cực ẩn, cực lồi? 11 Nêu điều kiện làm việc song song máy phát điện đồng bộ? Nêu cách điều chỉnh kiểm tra điện áp, tần số, trùng pha, thứ tự pha máy phát? 12 Nêu phương pháp hòa đồng kiểu ánh sáng đèn? Nêu đặc điểm 02 phương pháp gồm: thời điểm đóng cầu dao, cách nối đèn, kiểm tra điện áp tần số? 13 Cho MĐ KĐB pha cực, tần số hệ thống điện f1=50Hz, tốc độ quay máy điện 1490-X vg/ph Tính hệ số trượt s xem chế độ làm việc động 14 Một động điện không đồng pha, cực làm việc với nguồn điện xoay chiều có tốc độ quay từ trường stator 1000 vg/ph; hệ số trượt máy 0,02+0,001.X hỏi tốc độ quay động bao nhiêu? 15 Một động không đồng pha roto lồng sóc có: P đm=15+0,1.X kW, U1=380V, η=90%, cosφ=0,85 Dòng điện Iđm động bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Y dịng điện qua pha bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Δ dịng điện qua pha bao nhiêu? 16 Một động điện Không đồng pha, cực làm việc với nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz; người ta đo tốc độ quay động 1000-X vg/ph Nếu giảm điện áp đặt vào động 1/2 so với lúc đầu tốc độ động bao nhiêu? 17 Một động không đồng pha có U=220V, η=91%, cosφ=0,82 Cơng suất đầu động (Pcơ) 1000+X W, hỏi cường độ dòng điện chạy vào động (I) bao nhiêu? 18 Một động không đồng pha thực mở máy phương pháp mở máy trực tiếp, biết điện áp lưới điện U = 380 V dòng điện mở máy Imm=15+0,1.X A , mô men mở máy Mmm=1000+X N.m Hỏi thực mở máy động phương pháp mắc nối tiếp với cuộn kháng, người ta điều chỉnh điện kháng để điện áp mở máy U’mm = 220 V dịng điện mở máy I’mm mơ men mở máy M’mm lúc bao nhiêu? 19 Một động không đồng pha thực mở máy phương pháp mở máy trực tiếp, biết điện áp lưới điện U = 380 V dịng điện mở máy Imm=50+0,1.X A, mơ men mở máy Mmm=3200+X N.m Nếu mở máy máy biến áp tự ngẫu tỷ số biến đổi điện áp máy biến áp tự ngẫu kT = 0,2 Hỏi điện áp mở máy U’mm , dòng điện mở máy I’mm mở máy, dòng điện lấy từ lưới điện vào mở máy I1, mô men mở máy M’mm phương pháp bao nhiêu? 20 Một động không đồng pha roto lồng sóc, dây quấn stato đấu Δ thực mở máy phương pháp mở máy trực tiếp, biết điện áp lưới điện U = 380 V dòng điện mở máy Imm=25+0,1.X A, mô men mở máy Mmm=2450+X N.m Hỏi thực mở máy động phương pháp đổi nối Y- Δ điện áp mở máy pha U’mmf, mơ men mở máy M’mm dịng điện mở máy I’mm, lúc 21 Một động không đồng pha quay với tốc độ n = 1000-X vg/ph, tần số 50 HZ Hỏi thay đổi số đôi cực từ 2p = thành 2p = tốc độ quay động bao nhiêu? Hỏi giảm tần số nguồn điện cấp cho động xuống f’1 = 35 Hz tốc độ quay động biết hệ số trượt không thay đổi? 22 Một máy phát điện đồng có tốc độ quay rơto n = 1500 vg/ph, tần số điện áp phát f = 50 Hz Tính số cực từ máy 23 Một máy phát điện đồng có số cặp cực từ p = 12, tần số điện áp phát f = 50+0,1.X Hz Tính tốc độ quay máy phát 24 Một máy phát điện đồng chạy không tải phát sức điện động dây 10 kV có tần số 50 Hz, dây quấn stato đấu hình sao, số vịng dây dây quấn pha 250+X vg, hệ số dây quấn k dq = 0,9 Từ thơng khe hở khơng khí cực từ bao nhiêu? 25 Một máy phát điện đồng hoạt động tần số 50 Hz, số vòng dây dây quấn pha 1520-X vòng; hệ số dây quấn kdq = 1,1; từ thông khe hở khơng khí cực từ Φ0 = 0,45 Wb; dây quấn stator đấu tam giác Tính điện áp đầu cực máy phát lúc không tải? 26 Một máy phát điện đồng ba pha có điện áp pha định mức U đm = 15 kV, hệ số công suất định mức cos đm = 0,82; công suất tác dụng định mức Pđm = 500+X MW Dòng điện pha định mức ( I đm ) công suất toàn phần máy phát điện? ... 4,0.3 41  15 70  1, 02 → S2 = β2.Sđm2 = 1, 02.500 = 510 kVA 4,5.3 41  15 70  0,92 → S3 = β3.Sđm3 = 0,92.750 = 690 kVA 5,0.3 41 P 01  ? ?12 Pn1 0,7  1, 15 2.3,8 b) ? ?1 %  (1  ) .10 0  (1  ) .10 0 ... tính máy phát điện chiều? Kể tên phương pháp mở máy động điện chiều 36 Tổ nối dây máy biến áp gì? Tổ nối dây máy biến áp phụ thuộc vào gì? PHẦN BÀI TẬP Chương 1: Máy điện chiều- tập + Loại 1: Cho... 98,09 ? ?1 S dm1 cos  P 01  ? ?12 Pn1 1, 15.320.0,8  0,7  1, 15 2.3,8  %  (1  P02   22 Pn 0,95  1, 02 2.5,3 ) 10 0  (  ) .10 0  98,44  S dm2 cos  P02   22 Pn 1, 02.500.0,8  0,95  1, 02