MÁY BIẾN ÁP 3 PHA & MBA ĐẶC BIỆT
Các máy biến áp đặc biệt 21
Bài 2 Máy điện không đồng bộ 70 7 60 3
TT Tên các bài trong mô đun
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
2.1 Mở rộng sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ 3 pha
2.2 Xác định cực tính động cơ ba pha hai tốc độ 9 đầu ra và 12 đầu ra
2.3 Đấu động cơ 3 pha về 1 pha
Bài 3 Tính toán dây quấn máy điện
KĐB khi không còn số liệu cũ
3.1 Tính số liệu dây quấn máy điện
3.2 Tính số liệu dây quấn máy điện
4 Bài 4 Máy điện đồng bộ
4.1 Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ
4.2 Động cơ và máy bù đồng bộ
4.3 Đấu dây, vận hành máy phát đồng bộ
5 Bài 5 Máy điện một chiều
5.1 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều
5.2 Đấu động cơ 1 chiều kích từ độc lập
5.3 Đấu động cơ một chiều tự kích từ
5.4 Sửa chữa động cơ điện một chiều
Bài 1 MÁY BIẾN ÁP 3 PHA VÀ MBA ĐẶC BIỆT 1.1 Máy biến áp 3 pha Để biến đổi điện áp trong hệ thống mạch điện xoay chiều ba pha, người ta sử dụng máy biến áp ba pha
1.1.1 Cấu tạo của máy biến áp ba pha
Gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép lại Dựa vào quan hệ của các mạch từ giữa các pha, mạch từ được chia làm 2 dạng:
Khi sử dụng ba máy biến áp một pha kết hợp lại, ta có thể tạo ra một máy biến áp ba pha với cấu tạo tương tự như đã mô tả Loại máy biến áp ba pha này, được hình thành từ ba máy biến áp một pha, được gọi là máy biến áp ba pha có mạch từ độc lập.
Hình 2-21 Máy biến áp ba pha mạch từ riêng
Máy biến áp ba pha với mạch từ khép kín được thiết kế với ba trụ và dây quấn trên mỗi trụ, tạo ra mạch từ liên quan hiệu quả.
Hình 2-22 Máy biến áp ba pha mạch từ chung
Trên mỗi trụ của lõi thép được quấn cuộn sơ cấp và thứ cấp Nguyên liệu sử dụng làm dây quấn thường bằng đồng hoặc nhôm
Các đầu vào và đầu ra của ba pha cần phải được lựa chọn một cách thống nhất; nếu không, điện áp dây lấy ra sẽ không còn tính đối xứng Để đơn giản hóa và thuận tiện, người ta quy ước ký hiệu dây quấn của máy biến áp như sau:
Hình 2-23 minh họa cách quy ước các đầu dây quấn ba pha, trong khi Hình 2-24 thể hiện điện áp dây không đối xứng và ký hiệu ngược của một pha Điện áp dây quấn được ký hiệu rõ ràng với ký hiệu đầu dây, ký hiệu cuối dây và trung tính.
Với máy biến áp ba pha, các đại lượng định mức ghi trên nhãn máy biến áp có khác so với máy biến áp một pha Cụ thể:
+ Điện áp định mức: U1đm, U2đm là điện áp dây định mức
+ Dòng điện định mức: I1đm, I2đm là dòng điện dây định mức
+ Sđm là công suất toàn phần của cả ba pha
+ Un% là điện áp dây ngắn mạch tính theo phần trăm
+ P0, Pn là công suất tổn hao không tải và ngắn mạch cho cả ba pha
Nhưng điện trở, điện kháng, tổng trở chỉ ký hiệu cho một pha
1.1.2 Các kiểu đấu dây của máy biến áp ba pha
Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối theo hình sao (Y) hoặc hình tam giác (Δ)
1 Đấu hình sao (Y): Đấu ba đầu cuối X, Y, Z lại với nhau
Hình 2-25 Đấu sao (Y) Hình 2-26 Đấu tam giác (Δ)
2 Đấu hình tam giác (Δ): Đấu điểm đầu của pha này với điểm cuối của pha kia (hình 2-26)
3 Đấu zíc – zắc (Z): Mỗi pha dây quấn máy biến áp gồm hai nữa cuộn dây trên hai trụ khác nhau mắc nối tiếp và đấu ngược chiều nhau (hình 2-27) Kiểu dây này ít dùng vì tốn đồng nhiều hơn, loại này chủ yếu gặp nhiều trong máy biến áp dùng cho thiết bị chỉnh lưu
1.1.3 Tổ nối dây của máy biến áp ba pha
Tổ nối dây máy biến áp được hình thành từ sự kết hợp giữa kiểu dây quấn sơ cấp và thứ cấp Góc lệch pha giữa sức điện động của dây quấn sơ cấp và thứ cấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
+ Cách ký hiệu các đầu dây ra;
+ Kiểu nối dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Hình 2-28 Sơ đồ nối dây máy biến áp ba pha
Xét máy biến áp một pha hai dây quấn (hình 2-29); sơ cấp: AX; thứ cấp: ax
Có ba trường hợp xảy ra với các dây quấn: a) Hai dây quấn cùng chiều và có ký hiệu tương ứng, b) Hai dây quấn ngược chiều, và c) Đổi chiều ký hiệu của một trong hai dây quấn.
Tổ nối dây máy biến áp một pha: kể từ véctơ sức điện động sơ cấp đến véctơ sức điện động thứ cấp theo chiều kim đồng hồ
Hình 2-29 Tổ nối dây của máy biến áp một pha
Tổ nối dây máy biến áp ba pha bao gồm các kiểu nối sao (Y) và tam giác (Δ) với thứ tự khác nhau, tạo ra các sức điện động cho dây quấn sơ cấp và thứ cấp ở các giá trị 30°, 60°, 90°, , 360°.
Trong thực tế, góc lệch pha không được chỉ định bằng độ mà được biểu thị bằng kim đồng hồ (hình 2-30) để gọi tên tổ nối dây của máy biến áp Cách biểu thị này giúp dễ dàng nhận diện và phân loại các tổ nối dây khác nhau.
+ Kim dài cố định ở con số 12, chỉ sức điện động sơ cấp
+ Kim ngắn chỉ 1, 2, 3, …, 12 ứng 30 0 , 60 0 , 90 0 ,…, 360 0 chỉ sức điện động thứ cấp
Trường hợp máy biến áp một pha:
Trường hợp máy biến áp ba pha:
+ Máy biến áp ba pha nối Y/Y:
Một máy biến áp ba pha với dây quấn sơ cấp và thứ cấp nối hình sao sẽ có véctơ sức điện động pha giữa hai dây quấn hoàn toàn trùng nhau, dẫn đến góc lệch pha giữa hai điện áp dây bằng 0 độ Máy biến áp này được ký hiệu là Y/Y-12 hoặc Y/Y-0 Khi giữ nguyên dây quấn sơ cấp và dịch chuyển ký hiệu dây quấn thứ cấp, ta có thể thu được các tổ nối dây như Y/Y-4 và Y/Y-8 Nếu đổi chiều dây quấn thứ cấp, ta sẽ có các tổ nối dây Y/Y-6, Y/Y-10 và Y/Y-2 Do đó, khi máy biến áp được nối theo hình sao, các tổ nối dây sẽ luôn là số chẵn.
+ Máy biến áp ba pha nối Y/Δ:
Một máy biến áp ba pha với dây quấn sơ cấp nối hình sao và dây quấn thứ cấp nối hình tam giác, có cùng chiều dây quấn và ký hiệu các đầu dây tương ứng, sẽ hoạt động hiệu quả trong việc chuyển đổi điện năng.
Hình 2-30 Phương pháp ký hiệu tổ nối dây bằng kim đồng hồ
Máy biến áp có tổ nối dây Y/Δ -11 khi hai dây quấn hoàn toàn trùng nhau và góc lệch pha giữa hai điện áp dây là 330 độ Nếu giữ nguyên dây quấn sơ cấp và dịch ký hiệu dây quấn thứ cấp từ a→b, b→c, c→a, ta có tổ nối dây Y/Δ -3 Dịch tiếp một lần nữa, ta sẽ có tổ nối dây Y/Δ -7 Khi đổi chiều dây quấn thứ cấp, các tổ nối dây sẽ là Y/Δ -5, Y/Δ -9 và Y/Δ -1 Do đó, khi máy biến áp được nối theo kiểu Y/Δ, ta có tổ nối dây lẻ.
1.1.4 Sự làm việc song song của máy biến áp 3 pha
Khi công suất phụ tải tăng, cần lắp đặt thêm máy biến áp mới song song với máy đang hoạt động để nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điện Việc làm việc song song giúp tăng công suất lưới điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục và thuận tiện cho bảo trì định kỳ Khi tải giảm, có thể cho một máy nghỉ, giúp các máy còn lại hoạt động ở mức tải định mức, từ đó nâng cao hiệu suất và hệ số công suất của lưới điện.
Máy biến áp hoạt động song song hiệu quả nhất khi điện áp thứ cấp có trị số và góc pha giống nhau, đồng thời tải phải được phân phối theo tỷ lệ công suất tương ứng với các máy.
MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
Mở rộng sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ
Xác định cực tính động cơ 3 pha hai tốc độ 9 đầu ra và 12 đầu ra 36
hai tốc độ 9 đầu ra và 12 đầu ra
Đấu động cơ 3 pha về 1 pha
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN KĐB KHI KHÔNG CÒN SỐ LIỆU CŨ42 3.1 Tính số liệu dây quấn máy điện KĐB 3 pha
Tính số liệu dây quấn máy điện KĐB 3 pha hai tốc độ
4 Bài 4 Máy điện đồng bộ
4.1 Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ
4.2 Động cơ và máy bù đồng bộ
4.3 Đấu dây, vận hành máy phát đồng bộ
5 Bài 5 Máy điện một chiều
5.1 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều
5.2 Đấu động cơ 1 chiều kích từ độc lập
5.3 Đấu động cơ một chiều tự kích từ
5.4 Sửa chữa động cơ điện một chiều
Bài 1 MÁY BIẾN ÁP 3 PHA VÀ MBA ĐẶC BIỆT 1.1 Máy biến áp 3 pha Để biến đổi điện áp trong hệ thống mạch điện xoay chiều ba pha, người ta sử dụng máy biến áp ba pha
1.1.1 Cấu tạo của máy biến áp ba pha
Gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép lại Dựa vào quan hệ của các mạch từ giữa các pha, mạch từ được chia làm 2 dạng:
Ba máy biến áp một pha có thể được ghép lại để tạo thành một máy biến áp ba pha, được gọi là máy biến áp ba pha có mạch từ độc lập Cấu tạo của loại máy biến áp này được mô tả chi tiết trong bài viết.
Hình 2-21 Máy biến áp ba pha mạch từ riêng
Máy biến áp ba pha với mạch từ khép kín, được thiết kế với ba trụ và dây quấn trên mỗi trụ, mang lại hiệu quả cao trong việc truyền tải điện năng.
Hình 2-22 Máy biến áp ba pha mạch từ chung
Trên mỗi trụ của lõi thép được quấn cuộn sơ cấp và thứ cấp Nguyên liệu sử dụng làm dây quấn thường bằng đồng hoặc nhôm
Để đảm bảo tính đối xứng của điện áp dây lấy ra, các đầu đầu và đầu cuối của ba pha cần được chọn một cách thống nhất Để đơn giản hóa và thuận tiện trong việc sử dụng, người ta quy ước ký hiệu dây quấn của máy biến áp như sau.
Hình 2-23 mô tả cách quy ước các đầu dây quấn ba pha, trong khi Hình 2-24 thể hiện điện áp dây không đối xứng và ký hiệu ngược của một pha Điện áp dây quấn được ký hiệu với các ký hiệu đầu dây, ký hiệu cuối dây và trung tính.
Với máy biến áp ba pha, các đại lượng định mức ghi trên nhãn máy biến áp có khác so với máy biến áp một pha Cụ thể:
+ Điện áp định mức: U1đm, U2đm là điện áp dây định mức
+ Dòng điện định mức: I1đm, I2đm là dòng điện dây định mức
+ Sđm là công suất toàn phần của cả ba pha
+ Un% là điện áp dây ngắn mạch tính theo phần trăm
+ P0, Pn là công suất tổn hao không tải và ngắn mạch cho cả ba pha
Nhưng điện trở, điện kháng, tổng trở chỉ ký hiệu cho một pha
1.1.2 Các kiểu đấu dây của máy biến áp ba pha
Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối theo hình sao (Y) hoặc hình tam giác (Δ)
1 Đấu hình sao (Y): Đấu ba đầu cuối X, Y, Z lại với nhau
Hình 2-25 Đấu sao (Y) Hình 2-26 Đấu tam giác (Δ)
2 Đấu hình tam giác (Δ): Đấu điểm đầu của pha này với điểm cuối của pha kia (hình 2-26)
3 Đấu zíc – zắc (Z): Mỗi pha dây quấn máy biến áp gồm hai nữa cuộn dây trên hai trụ khác nhau mắc nối tiếp và đấu ngược chiều nhau (hình 2-27) Kiểu dây này ít dùng vì tốn đồng nhiều hơn, loại này chủ yếu gặp nhiều trong máy biến áp dùng cho thiết bị chỉnh lưu
1.1.3 Tổ nối dây của máy biến áp ba pha
Tổ nối dây máy biến áp được hình thành từ sự kết hợp giữa kiểu dây quấn sơ cấp và thứ cấp Góc lệch pha giữa sức điện động của dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
+ Cách ký hiệu các đầu dây ra;
+ Kiểu nối dây quấn sơ cấp và thứ cấp
Hình 2-28 Sơ đồ nối dây máy biến áp ba pha
Xét máy biến áp một pha hai dây quấn (hình 2-29); sơ cấp: AX; thứ cấp: ax
Có ba trường hợp xảy ra khi xem xét các dây quấn: a) Hai dây quấn cùng chiều và có ký hiệu tương ứng, như thể hiện trong hình 2-29a; b) Hai dây quấn ngược chiều, được minh họa trong hình 2-29b; c) Thay đổi chiều ký hiệu của một trong hai dây quấn, như trong hình 2-29c.
Tổ nối dây máy biến áp một pha: kể từ véctơ sức điện động sơ cấp đến véctơ sức điện động thứ cấp theo chiều kim đồng hồ
Hình 2-29 Tổ nối dây của máy biến áp một pha
Tổ nối dây máy biến áp ba pha có thể được kết nối theo hai cách chính là nối sao (Y) và tam giác (Δ) Sự kết hợp khác nhau giữa các kiểu nối này dẫn đến các góc điện động của dây quấn sơ cấp và thứ cấp, bao gồm 30 độ, 60 độ, 90 độ, và tiếp tục cho đến 360 độ.
Trong thực tế, góc lệch pha không được chỉ định bằng độ mà thường được biểu thị bằng kim đồng hồ (hình 2-30) để gọi tên tổ nối dây của máy biến áp Cách biểu thị này giúp dễ dàng nhận diện và hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của hệ thống điện.
+ Kim dài cố định ở con số 12, chỉ sức điện động sơ cấp
+ Kim ngắn chỉ 1, 2, 3, …, 12 ứng 30 0 , 60 0 , 90 0 ,…, 360 0 chỉ sức điện động thứ cấp
Trường hợp máy biến áp một pha:
Trường hợp máy biến áp ba pha:
+ Máy biến áp ba pha nối Y/Y:
Máy biến áp ba pha với dây quấn sơ cấp và thứ cấp nối hình sao có cùng chiều và ký hiệu dây, dẫn đến véctơ sức điện động pha giữa hai dây quấn trùng nhau, với góc lệch pha giữa hai điện áp dây bằng 0 độ hoặc 360 độ Điều này được ký hiệu là Y/Y-12 hoặc Y/Y-0 Khi giữ nguyên dây quấn sơ cấp và dịch ký hiệu dây quấn thứ cấp, ta có thể tạo ra các tổ nối dây Y/Y-4 và Y/Y-8 Nếu đổi chiều dây quấn thứ cấp, ta sẽ có các tổ nối dây Y/Y-6, Y/Y-10 và Y/Y-2 Như vậy, máy biến áp nối Y/Y sẽ có tổ nối dây chẵn.
+ Máy biến áp ba pha nối Y/Δ:
Một máy biến áp ba pha với dây quấn sơ cấp nối hình sao và dây quấn thứ cấp nối hình tam giác, có cùng chiều dây quấn và ký hiệu các đầu dây giống nhau, như được thể hiện trong hình 2-32.
Hình 2-30 Phương pháp ký hiệu tổ nối dây bằng kim đồng hồ
Máy biến áp có tổ nối dây Y/Δ -11 khi véctơ sức điện động pha giữa hai dây quấn hoàn toàn trùng nhau và góc lệch pha giữa hai điện áp dây bằng 330 độ Khi giữ nguyên dây quấn sơ cấp và dịch ký hiệu dây quấn thứ cấp từ a→b, b→c, c→a, ta có tổ nối dây Y/Δ -3 Nếu dịch tiếp một lần nữa, ta sẽ có tổ nối dây Y/Δ-7 Đổi chiều dây quấn thứ cấp sẽ tạo ra các tổ nối dây Y/Δ-5, Y/Δ-9 và Y/Δ-1 Do đó, khi máy biến áp được nối theo kiểu Y/Δ, ta có các tổ nối dây lẻ.
1.1.4 Sự làm việc song song của máy biến áp 3 pha
Khi công suất phụ tải tăng, cần lắp thêm máy biến áp mới song song với máy biến áp hiện tại để nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điện Việc làm việc song song giúp tăng công suất lưới điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục và thuận lợi cho việc bảo trì, sửa chữa định kỳ Khi tải giảm, một máy có thể nghỉ, cho phép các máy còn lại hoạt động ở tải định mức, từ đó nâng cao hiệu suất và hệ số công suất của lưới điện.
Máy biến áp hoạt động song song hiệu quả nhất khi điện áp thứ cấp của chúng có cùng trị số và cùng góc pha, đồng thời tải được phân phối theo tỷ lệ công suất tương đương giữa các máy.
