Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Máy điện (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Trung cấp) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí đáp ứng cho hệ đào tạo Trung cấp. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: khái niệm máy điện; máy biến áp; nguyên lý làm việc của máy biến áp; các đại lượng định mức của máy biến áp; quấn dây máy biến áp 1 pha cỡ nhỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN- ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN:MÁY ĐIỆN NGHỀ:KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo định số: …./QĐ ngày … tháng … năm 2019 … Năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho việc giảng dạy theo chương trình khung Trường Cao đẳng Cơ Điện Xây dựng Việt Xơ, giáo trình cung cấp kiến thức máy điện Sau thời gian khảo sát nghiên cứu tài liệu thực tiễn lĩnh vực điện công nghiệp chúng tơi viết giáo trình nhằm phục vụ cho cơng tác dạy nghề Để hồn thành giáo trình giúp sức khơng nhỏ trường cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải Phịng tập thể đội ngũ giáo viên Khoa Điện- điện tử Giáo trình biên soạn để giảng dạy cho người học trình độ cao đẳng nghề làm tài liệu tham khảo cho khoá đào tạo ngắn hạn cho công nhân kỹ thuật chuyên ngành điện Mặc dù nhóm tác giả có nhiều cố gắng, song thiếu sót khó tránh Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo bạn đọc để giáo trình hồn thiện hơn! Ninh Bình, tháng 08 năm 2018 Tham gia biên soạn Nguyễn Thị Dịu: Chủ biên Nguyễn Huy Hoàng Trần Đức Thiện MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN U CẦU VỀ ĐÁNH GIA HỒN THÀNH MƠ ĐUN BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 10 Định nghĩa phân loại máy điện 10 1.1 Định nghĩa 10 1.2 Phân loại 11 1.2.1 Máy điện tĩnh 11 1.2.2 Máy điện có phần động (quay chuyển động thẳng) 11 Các định luật điện từ dùng máy điện 13 2.1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 13 2.1.1 Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây 13 2.1.2 Trường hợp dẫn chuyển động từ trường 13 2.2 Lực từ 14 Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện 15 3.1 Vật liệu dẫn điện 15 3.2 Vật liệu dẫn từ 15 3.3 Vật liệu cách điện 16 3.4 Vật liệu kết cấu 17 Phát nóng làm mát máy điện 17 BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP 19 Khái niệm chung 19 Cấu tạo máy biến áp 20 2.1 Lõi thép 20 2.2 Dây quấn 22 2.2.1 Dây quấn đồng tâm: 22 2.2.2 Dây quấn xen kẽ 24 2.3 Vỏ máy 24 2.3.1 Thùng máy biến áp 24 2.3.2 Nắp thùng 25 Nguyên lý làm việc máy biến áp 26 Các đại lượng định mức máy biến áp 29 4.1 Điện áp định mức 29 4.2 Dòng điện định mức 29 4.3 Công suất đinh mức 29 Quấn dây máy biến áp pha cỡ nhỏ 30 5.1 Tính tốn số liệu dây quấn máy biến áp 30 5.2 Thi công quấn dây máy biến áp pha 36 5.2.1 Chuẩn bị khuôn 36 5.2.2 Quấn cuộn dây sơ cấp hoàn chỉnh đầu dây 37 5.2.3 Quấn cuộn dây thứ cấp hoàn chỉnh đầu dây 38 5.2.4 Lắp ghép thép vào cuộn dây 38 5.3 Đo kiểm tra cách điện, thông mạch, chạy thử 40 Các chế độ làm việc máy biến áp 43 6.1 Chế độ không tải 43 6.1.1 Khái niệm: 43 6.1.2 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp không tải 43 6.1.3 Các đặc điểm chế độ không tải 44 6.1.4 Thí nghiệm khơng tải máy biến áp 45 6.2 Chế độ ngắn mạch 46 6.2.1 Khái niệm: 46 6.2.2 Phương trình sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch 46 6.2.3 Các đặc điểm chế độ ngắn mạch 47 6.2.4 Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp 48 6.3 Chế độ có tải 50 6.3.1 Khái niệm: 50 6.3.2 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải Đường đặc tính ngồi 50 6.3.3 Tổn hao hiệu suất máy biến áp 52 Máy biến áp ba pha 54 Các máy biến áp đặc biệt 55 8.1 Máy biến áp tự ngẫu 55 8.2 Máy biến áp đo lường 58 8.3 Máy biến áp hàn 60 8.4 Máy biến áp chỉnh lưu 61 BÀI 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 62 Khái niệm chung máy điện không đồng 62 1.1 Khái niệm 62 1.2 Phân loại 62 1.3 Các đại lượng định mức: 62 1.4 Công dụng máy điện không đồng 63 Cấu tạo máy điện không đồng ba pha 64 2.1 Cấu tạo 64 2.1.1 Stator (phần tĩnh) 64 2.1.2 Rotor (phần quay) 64 2.1.3 Khe hở 65 2.2 Từ trường máy điện không đồng 66 2.2.1 Từ trường đập mạch dây quấn pha 66 2.2.2 Từ trường quay dây quấn ba pha 67 2.2.3 Từ trường quay dây quấn hai pha 72 2.2.4 Từ thông tản 72 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 73 3.1 Nguyên lý làm việc động điện không đồng 73 3.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện không đồng 74 Các đại lượng định mức, biểu đồ lượng hiệu suất động KĐB 75 Phương pháp chung thành lập sơ đồ khai triển dây quấn 77 Quấn dây động KĐB ba pha dây quấn đồng khuôn lớp, vành rế 2p = 79 Mômen quay động không đồng ba pha 82 Mở máy động không đồng ba pha 85 8.1 Mở máy động rôto dây quấn 86 8.2 Mở máy động rơ to lồng sóc 87 8.2.1 Mở máy trực tiếp 87 8.2.2 Giảm điện áp stato mở máy 87 Quấn dây stato ĐCĐ ba pha dây quấn đồng Tâm lớp, 3mặt phẳng 2p = 90 9.1 Trình tự quấn dây sta-to ĐCĐ pha bối mềm 90 Dụng cụ 90 9.2 Các công đoạn thực hiện: 91 6.2.1 Công đoạn 1: Chuẩn bị 91 6.2.2 Công đoạn 2: Làm cách điện 93 9.2.3 Công đoạn 3: Quấn bối dây 95 9.2.4 Công đoạn 4: Lồng dây 96 6.2.5 Công đoạn 5: Đấu nối dây quấn 100 10 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 103 10.1 Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số 104 10.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực 104 10.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stator 105 10.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch rôto động rôto dây quấn 105 11 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng tâm 1lớp, mặt phẳng (2p=2) 106 11.1 Đặc điểm dây quấn 2p = lồng dây kiểu ba mặt phẳng 106 11.2 Sơ đồ khai triển dây quấn 107 11.3 Các bước thực tập 107 11.4 Trình tự lồng dây: 108 12 Quấn dây động KĐB ba pha, dây quấn đồng khuôn lớp, vành rế 2p=4 110 13 Động không đồng pha 113 13.1 Cấu tạo động pha 113 13.2 Phương pháp mở máy loại động điện pha 115 13.3 Cấu tạo chung dây quấn stato động pha 118 13.4 Quấn dây động KĐB pha, dây quấn đồng tâm lớp phân tán ( 2p = 4) 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN Mã mơ đun: MĐ13 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 mơ 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 Sau học xong mô đun này, người học nghề có khả năng: * Về kiến thức: - Phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động loại máy điện thông dụng như: máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng máy điện chiều * Về kỹ năng: - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng bộ,máy điện đồng bộ, máy điện chiều - Quấn máy biến áp, động không đồng máy điện chiều với thông số kỹ thuật - Kết nối mạch, vận hành máy điện - Tính tốn thông số kỹ thuật máy điện * Về thái độ: - Có ý thức sử dụng trang thiết bị vận hành hệ thống động máy phát có hiệu quả, tuổi thọ cao 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 MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu: - Phát biểu định luật điện từ máy điện - Phân tích nguyên lý hoạt động máy điện - Giải thích quy trình phát nóng làm mát máy - Phát huy tính tích cực, chủ động cơng việc Nội dung: Trong tự nhiên ln có chuyển hố lượng từ dạng sang dạng khác Điện dạng lượng cần thiết sản xuất giữ vai trò định cho phát triển kinh tế lĩnh vực điện khí hố, tự động hố cơng nghiệp… Trong máy điện sử dụng rộng rãi biến thành điện ngược lại Trong tìm hiểu khái niệm chung định luật điện từ dùng máy điện Sau học xong người học có khả năng: - Phân biệt khác loại máy điện hoạt động theo cấu tạo, theo nguyên lý hoạt động, theo loại dòng điện … - Giải thích q trình phát nóng làm mát máy điện theo nguyên tắc hoạt động định luật điện - Phát biểu định luật điện từ dùng máy điện Định nghĩa 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 (các 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 10 Hình 18-02-19 Sơ đồ thay máy biến áp ngắn mạch Phương trình cân điện là: U1 = In(Z1 + Z’2) = InZn (2-36) Trong đó: Zn = (R1 + R’2) + j(X1 + X’2) = Rn + jXn = znejn Rn R1 + R’2 điện trở ngắn mạch máy biến áp Xn = X1 + X’2 điện kháng ngắn mạch máy biến áp zn = Rn2 X n2 tổng trở ngắn mạch máy biến áp zn tổng trở phức ngắn mạch máy biến áp 6.2.3 Các đặc điểm chế độ ngắn mạch - Dịng điện ngắn mạch Từ phương trình ta có dòng điện ngắn mạch U1đm In = z n (2-37) Vì tổng trở ngắn mạch nhỏ dịng điện ngắn mạch thường lớn 10 25 lần dòng điện định mức, nguy hiểm máy biến áp ảnh hưởng đến tải dùng điện - Lúc ngắn mạch điện áp thứ cấp U2 = điện áp ngắn mạch Un điện áp rơi tổng trở dây quấn Từ nhận xét trên, sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngắn mạch 47 6.2.4 Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Để xác định tổn hao điện trở dây quấn xác định thông số sơ cấp thứ cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngắn mạch Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch vẽ Hình 18-02-20 Hình 18-02-20 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch Dây quấn sơ cấp nối với nguồn qua điều chỉnh điện áp Nhờ điều chỉnh điện áp ta điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp Un cho dòng điện dây quấn định mức Un gọi điện áp ngắn mạch, thường tính theo phần trăm điện áp sơ cấp định mức Un Un% = U 100% = 10% (2-38) 1đm Vì điện áp ngắn mạch nhỏ, từ thơng nhỏ, bỏ qua tổn hao sắt từ Cơng suất đo thí nghiệm ngắn mạch P n tổn hao điện trở dây quấn Từ ta tính thông số dây quấn sơ đồ thay - Tổng trở ngắn mạch Un zn = I (2-39) 1đm - Điện trở ngắn mạch Rn = I Pn 1đm (2-40) - Điện kháng ngắn mạch Xn = z n2 Rn2 (2-41) Để tính thơng số dây quấn máy biến áp, thường dùng công thức gần sau: 48 Rn R1 R’2 (2-42) Xn X1 X’2 (2-43) Biết hệ số biến áp, tính thơng số thứ cấp chưa quy đổi R'2 R2 = k2 (2-44) X'2 X2 = k2 (2-45) - Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm RnI1đm UnR% = U 100% = Un%cosn 1đm (2-46) - Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm XnI1đm Unx% = U 100% = Un%sinn 1đm (2-47) Hình 18-02-21a tam giác điện áp ngắn mạch, Hình 18-02-21b tam giác tổng trở ngắn mạch Hình 18-02-21 Tam giác điện áp ngắn mạch 49 6.3 Chế độ có tải 6.3.1 Khái niệm: Chế độ có tải chế độ dây quấn sơ cấp nối vào nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để đánh giá mức độ tải, người ta đưa hệ số tải kt kt = I I2 2đm I I1 1đm (2-48) kt = tải định mức kt < non tải kt > tải Ở chế độ tải, phương trình cân điện từ xét Các thông số sơ đồ thay xác định thí nghiệm khơng tải ngắn mạch Dưới ta dựa vào hệ phương trình sơ đồ thay để nghiên cứu số đặc tính làm việc lúc có tải 6.3.2 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải Đường đặc tính - Độ biến thiên điện áp thứ cấp Máy biến áp có tải, thay đổi tải gây nên thay đổi điện áp thứ cấp U Khi điện áp sơ cấp định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp phần trăm tính sau: U2% = U2đm - U2 U2đm 100% (2-49) W1 Nhân tử mẫu với hệ số biến áp k = W ta có: U2% = kU2đm - kU2 U1đm - U'2 kU2đm = U1đm 100% (2-50) Đồ thị véctơ máy biến áp có tải (hình18-02-22a) ứng với sơ đồ thay đơn giản vẽ hình 18-02-22b 50 a b Hình 18-02-22 Để tính U2 ta chiếu U1 lên U’2 Theo đồ thị thấy rằng, góc lệch pha U1 U’2 khơng lớn, coi gần U1đm = OB OC U1đm - U’2 AC = AB cos (n - t) = = ABcosn cost + AB sinnsint = = I1zncosncost + I1znsinnsint n góc tổng trở ngắn mạch (Đ 6-7) t góc lệch pha điện áp U2 dòng điện I2, góc tổng trở tải Xt t = arctg R t Vậy U2% = I1Zncosncost + I1znsinnsint 100% = U1đm I1đmzncosncost + I1đmznsinnsint = kt ( ) 100% = U 1đm = kt (UnR% cost + Unx%sint) Trong đó: kt = I I1 1đm (2-51) hệ số tải UnR% = I1đmzncosn 100% = Un%cosn U1đm (2-52) Unx% = I1đmzncosn 100% = Un%sinn U1đm (2-53) Trên hình 6-14a vẽ U2% ứng với loại tải cost = const - Đường đặc tính ngồi 51 Đường đặc tính ngồi máy biến áp biểu diễn quan hệ U = f(I2), U1 = U1đm cost = const Điện áp thứ cấp U2 là: U2% U2 = U2đm - U2 = U2đm (1- 100 ) (2-54) Dựa vào cơng thức ta vẽ đường đặc tính ngồi Từ đồ thị ta thấy, tải dung, I2 tăng U2 tăng Khi tải cảm trở, I2 tăng U2 giảm (tải cảm U2 giảm nhiều hơn) Để điều chỉnh U2 đạt giá trị mong muốn, ta thay đổi số vòng dây khoảng +5% (thường thay đổi so vịng dây cuộn cao áp) Hình 18-02-23 6.3.3 Tổn hao hiệu suất máy biến áp Khi máy biến áp làm việc có tổn hao sau: - Tổn hao điện trở dây quấn sơ cấp thứ cấp gọi tổn hao đồng Pđ Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải Pd I 12 R1 I 22 R2 I 12 ( R1 R' ) I 12 Rn k t2 I 12dm Rn (2-55) Pđ = kt2Pn (2-56) Trong Pn cơng suất đo thí nghiệm ngắn mạch - Tổn hao sắt từ Pst lõi thép, dịng điện xốy từ trễ gây Tổn hao sắt từ không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thơng chính, nghĩa phụ thuộc vào điện áp Tổn hao sắt từ công suất đo khí thí nghiệm khơng tải Pst = P0 52 (2-57) Hiệu suất máy biến áp là: P2 =P = P2 ktSđmcost = P2+Pst+Pđ ktSđmcost + P0 + kt2Pn (2-58) Trong P2 cơng suất tác dụng đầu (tải tiêu thụ) P2 = S2cost = ktSđmcost kt = I I2 2đm S2 S đm Nếu cost không đổi, hiệu suất cực đại khi: n =0 kt Sau tính, ta có hiệu suất cực đại tổn hao đồng tổn hao sắt từ k2tPn = P0 Hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại là: kt = P0 Pn (2-59) Đối với máy biến áp cơng suất trung bình lớn, hiệu suất cực đại hệ số tải kt = 0,5 0,7 Đường đặc tính hiệu suất vẽ Hình 18-02-24 Hình 18-02-24 53 Máy biến áp ba pha Để biến đổi điện áp hệ thống dòng điện ba pha, ta dùng máy biến áp pha, dùng máy biến áp ba pha Về cấu tạo, lõi thép máy biến áp ba pha gồm trụ Hình 18-02-25 Dây quấn sơ cấp ký hiệu chữ in hoa: Pha A ký hiệu AX, pha B BY, pha C CZ Dây quấn thứ cấp ký hiệu chữ thường: pha a ax, pha b by, pha c cz Dây quấn sơ cấp thứ cấp nối hình hình tam giác Nếu sơ cấp nối hình tam giác, thứ cấp nối hình ta ký hiệu /Y Nếu sơ cấp nối hình sao, thứ cấp nối hình có dây trung tính ta ký hiệu Y/Y0 A B C A x y X Y a B C z Z b c X Y Z x y z a b c Hình 18-02-25 Máy biến áp 3pha trụ Gọi số vòng dây pha sơ cấp W1, số vòng dây pha thứ cấp W2, tỷ số điện áp pha sơ cấp thứ cấp là: Up1 W1 Up2 = W2 (2-60) Tỷ số điện áp dây phụ thuộc vào tỷ số vòng dây mà cịn phụ thuộc vào cách nối hình hay tam giác Hình 18-02-26 54 Khi nối /Y (hình18-02-27a), ta có Ud1 = Up1 cịn thứ cấp nối hình Ud2 = Up2 Vậy tỷ số điện áp dây là: Ud1 Up2 W1 = = Ud2 Up2 W2 (2-61) Khi nối / (Hình 18-02-27b), sơ cấp Ud1 = Up1 thứ cấp Ud2 = Up2 cho nên: Ud1 Up1 W1 Ud2 = Up2 = W2 (2-62) Khi nối Y/Y (Hình 18-02-27c) Ud1 Up1 W1 = = Ud2 Up2 W2 A B C X a Y b Z c x y z A B X a C Y b x c (2-63) A Z c y z B X C Y Z a b c x y z b a Hình 18-02-27 Khi nối Y/ sơ cấp Ud1 = Up1 thứ cấp Ud2 = Up2 cho nên: Ud1 3Up1 W1 = = Ud2 Up2 W2 (2-64) Các máy biến áp đặc biệt 8.1 Máy biến áp tự ngẫu Trong nhiều trường hợp điện áp lưới điện sơ cấp thứ cấp khác không nhiều, nghĩa tỉ số biến áp nhỏ, để kinh tế chế tạo vận hành người ta dùng mba tự ngẫu thay cho mba hai dây quấn Máy biến áp tự ngẫu khác mba hai dây quấn chổ dây quấn thứ cấp phận dây quấn sơ cấp, nên liên hệ qua hỗ cảm dây quấn sơ cấp 55 thứ cấp liên hệ trực tiếp với điện Dây quấn sơ cấp mba tự ngẫu nối song song với lưới điện dây quấn thứ cấp nối nối tiếp với lưới điện Hình 18-02-32 trình bày kiểu nói dây mba tự ngẫu đó: a) Ứng với chiều sđđ E1, E2 thuận b) Ứng với chiều sđđ E1, E2 ngược Hình 18-02-32 Sơ đồ máy biến áp pha a) Nối thuận b) Nối ngược Với cách nối dây vây, công suất truyền tải qua mba tự ngẫu gồm hai phần, phần qua từ trường lõi thép phần truyền dẫn trực tiếp Ta so sánh dung lượng thiết kế Stk với dung lượng truyền tải Stt mba tự ngẫu Giống mba dây quấn, dung lượng thiết kế mba tự ngẫu tức dung lượng truyền qua từ trường bằng: Stk = E1 I1 = E2 I2 Và tỉ số biến đổi mba tự ngẫu: U1 E1 1 k U2 E2 Trên thực tế, lúc vận hành dung lượng truyền tải mba tự ngẫu bằng: Stt UCAICA UHAIHA tỉ số biến đổi điện áp lưới điện: ICA IHA k' UHA ICA Theo hình18-02-33a ta có: 56 S tk (U U ).I E2 I2 CA HA CA Stt UA ICA UCA ICA k' Đối với Hình 18-02-32b: ứng với trị số k ' khác hai kiểu nối dây mba tự ngẫu Kiểu nối dây ưu việt có trị số k ' tỉ số S tk Stt E2 I2 U I CA CA Bảng * Cho biết trị số S tk Stt S tk Stt nhỏ (UCA UHA ).IHA k'1 UCA ICA ứng với trị số k ' khác hai kiểu nối dây mba tự ngẫu Hình 18-02-32 Kiểu nối dây Hình 18-02-32a ưu việt có trị số k ' tỉ số S tk Stt nhỏ hơn, thực tế dùng nhiều Nếu k' gần có lợi Thơng thường thì mba tự ngẫu có k' 2,5 dùng để nối liên lạc lưới điện có điện áp khác khơng nhiều: 110, 150, 220, 330, 5000 kV Bảng * k’ S tk Stt Sơ đồ nối thuận Sơ đồ nối ngược 1,00 0 1,25 0,20 0,25 1,50 0,33 0,50 1,75 0,43 0,75 2,00 0,50 1,00 2,50 0,60 1,50 3,00 0,67 2,00 5,00 0,80 4,00 Như mba tự ngẫu kinh tế so với mba dây quấn mặt chế tạo Trong vận hành, tổn hao mba tự ngẫu nhỏ hơn, lấy tỉ số tổn hao p với dung lượng truyền tải S / ta có: tt p p (1 ) Stt Stk k' 57 nghĩa giảm (1 ) k' so với tổn hao tính theo dung lượng thiết kế Stk tổn hao mba dây quấn cò dung lượng Cũng tương tự điện áp ngắn mạch mba tự ngẫu giảm (1 ) k' so với điện áp ngắn mạch mba dây quấn, độ thay đổi điện áp U hay điện áp rơi mba tự ngẫu nhỏ Điện áp ngắn mạch mba tự ngẫu nhỏ nên dòng ngắn mạch tăng lên tương ứng Ngồi ứng dụng hệ thống điện lực để truyền tải điện năng, mba tự ngẫu dùng để mở máy động điện không đồng Mba tự ngẫu cịn đuợc dùng rộng rãi phịng thí nghiệm để thay đổi liên tục điện áp Trong trường hợp này, số vòng dây thứ cấp đuợc thay đổi cách dùng chổi than tiếp xúc trượt với dây quấn 8.2 Máy biến áp đo lường Máy biến áp đo lường gồm hai loại: Máy biến điện áp máy biến dòng điện dùng để biến đổi điện áp cao dòng điện lớn thành lượng nhỏ đo dụng cụ đo tiêu chuẩn (1 ÷ 100 V ÷ A) dùng mạch bảo vệ Máy biến điện áp chế tạo với công suất 25 ÷ 1000 VA máy biến dịng điện với cơng suất ÷ 100 VA Hình 18-02-33 Sơ đồ nối dây đồ thị véc tơ máy BU Máy biến điện áp có dây quấn sơ cấp nối song song với lưới điện dây quấn thứ cấp nối với vơnmét, với cuộn dây song song ốtmét, cuộn dây rơle bảo vệ (Hình 18-02-33 ) Tổng trở Z dụng cụ lớn nên 58 máy biến điện áp làm việc trạng thái gần không tải, điện áp rơi máy nhỏ, sai số trị số điện áp bằng: 1 U2 U1 2 u% 100 U U1 sai số góc u U Tùy theo mức độ sai số, máy biến điện áp có cấp xác 0,5 ; ; 3, nghĩa u% tương ứng 0,5%; 1%; 3% u tương ứng 20’; 40’ (đối với cấp ba khơng có qui định tiêu chuẩn u ) Khi sử dụng máy biến điện áp ý không nối tắt mạch thứ cấp tương đương với mạch sơ cấp nghĩa gây cố ngắn mạch lưới điện Máy biến dịng điện có dây quấn sơ cấp gồm vịng dây nối nối tiếp với mạch cần đo dòng điện, dây quấn thứ cấp gồm nhiều vòng nối với ampemét với cuộn dây nối tiếp với oatmét hay rơle bảo vệ Tổng trở Z dụng cụ nhỏ trạng thái làm việc máy biến dòng điện trạng thái ngắn mạch, lõi thép khơng bão hồ ( = 0,8 1 Wb) I0 trị số đo lường trị số bằng: 1 I2 I1 2 i% 100 I1 sai số góc I (Hình18-02-34) nhỏ H 18-02-34 Sơ đồ nối dây đồ thị vectơ máy BI 59 Tuỳ theo mức độ sai số, máy biến áp dịng điện có cấp xác 0,2; 0,5; 1; 3; 10, nghĩa i% tương ứng 0,2%; 0,5%; … 10% I tương ứng 20’, 40’; 80’, (đối với máy hai cấp 10 khơng có qui định tiêu chuẩn I) Khi sử dụng ý khơng để dây quấn thứ cấp hở mạch dịng điện từ hố lớn ( I0 = I1 ), lõi thép bão hoà nghiêm trọng ( = 1,4 1, Wb) nóng lên làm cháy dây quấn Khi bão hồ, từ thơng ban đầu sinh sđđ nhọn đầu, đầu dây quấn thứ cấp xuất điện áp cao hàng nghìn vơn, khơng an tồn cho người sử dụng 8.3 Máy biến áp hàn Máy biến áp hàn chia thành nhiều loại có cấu tạo đặc tính khác tuỳ theo phương pháp hàn (hồ quang, hàn điện…) Ta xét mba hàn hồ quang (Hình 18-02-35) Hình 18-02-35 Máy biến áp hồ quang làm việc có cuộn kháng Các máy biến áp hàn hố quang chế tạo cho có đặc tính ngồi U2 = f(I2) dốc để hạn chế đựơc dòng điện ngắn mạch đảm bảo hồ quang ổn định Muốn điều chỉnh dịng điện hàn cần phải có thêm cuộn cảm phụ có điện kháng thay đổi cách thay đổi khe hở lõi thép cuộn cảm 60 Mba hàn hồ quang thường có điện áp không tải 60 75 V điện áp tải định mức 30 V Công suất mba hàn vào khoảng 20 kVA dùng cho hàn tự động lên tới hàng 100 kVA 8.4 Máy biến áp chỉnh lưu Mba chỉnh lưu có đặc điểm tải pha không đồng thời mà luân phiên theo làm vịêc dương cực chỉnh lưu thủy ngân bán dẫn đặt thứ cấp mba Như mba ln ln làm việc tình trạng khơng đối xứng, phải chọn sơ đồ nối dây cho đảm bảo điều kiện từ hoá bình thường trụ thép giảm nhỏ đập mạch điện áp dòng điện chỉnh lưu.Muốn phải tăng số pha dây quấn thứ cấp (chọn số pha 6) phía thứ cấp có đặt thêm cuộn cảm cân K điểm trung tính pha thuận (a’b’c’) pha ngược (a”b”c”) Tác dụng cuộn cảm K làm cân điện áp mạch pha có góc lệch 60 làm việc song song Hình 18-02-36 Sơ đồ máy biến áp chỉnh lưu Khi dây quấn thứ cấp làm việc song song vói nhau, chỉnh lưu pha làm việc tương tự chỉnh lưu pha dương cực làm việc thời gian phần sáu mà phần ba chu kì 61 ... (hình M? ? -1 8-0 2) nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát điện hoắc động điện 11 Hình 1 8-0 1- 2 Trên Hình 1 8-0 1- 3 vẽ sơ đồ phân loại loại máy điện thường gặp Hình 1 8-0 1- 3 Sơ đồ phân loại máy điện 12 Các... 11 1. 2 .1 Máy điện tĩnh 11 1. 2.2 Máy điện có phần động (quay chuyển động thẳng) 11 Các định luật điện từ dùng máy điện 13 2 .1 Hiện tượng cảm ứng điện từ 13 2 .1. 1... ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện động là: e1 = -W1 d dt ( 2 -1 ) cảm ứng vào dây quấn thứ cấp sức điện động là: I1 I2 w2 U1 U2 w1 Hình 1 8-0 2 -1 4 e1 = -W1 d dt (1) e2 = -W2 d dt (2) ( 2-2 ) W1, W2