Giáo trình Máy điện (Ngành CN Kỹ thuật ĐiệnĐiện tử – Trình độ Cao đẳng)

BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG VINATEX TP.HCM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MÁY ĐIỆN NGÀNH: CN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày …tháng năm… ……… ………………………………… TP.HCM, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Giáo trình giảng dạy có ý nghĩa thiết thực cho hoạt động giảng dạy học tập sinh viên hệ cao đẳng ngành CNKT điện - điện tử - Giáo trính giảng dạy Máy điện phù hợp chương trình mơn học, đáp ứng chất lượng đào tạo, phù hợp với trình độ sinh viên Xin cám ơn tất giáo viên khoa điện góp ý giúp tơi hồn thiện giáo trình TP.HCM, ngày……tháng……năm 2017 Tham gia biên soạn Ths Lữ Thái Hòa ………… MỤC LỤC Trang Lời giới thiệu Chương : MÁY BIẾN ÁP I KHÁI NIỆM CHUNG & TỔ ĐẤU DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP 1 Đại cương Nguyên lý làm việc máy biến áp Các đại lượng định mức Các loại máy biến áp Cấu tạo máy biến áp Tổ nối dây máy biến áp II CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở TẢI ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Giản đồ lượng máy biến áp Độ thay đổi điện áp máy biến áp cách điều chỉnh điện áp Hiệu suất MBA 10 Máy biến áp làm việc song song 11 III CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 11 Máy biến áp đo lường 11 Máy biến áp hàn 12 Chương II: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB 13 Phân loại – kết cấu 13 Nguyên lý làm việc 13 Các lượng định mức 14 Công dụng máy điện không đồng 15 Máy điện không đồng làm việc rotor quay 15 Các chế độ làm việc, giản đồ lượng máy điện KĐB 16 II DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 18 Đại cương 18 Dây quấn có q số nguyên 19 Cách thực dây quấn máy điện xoay chiều 23 Cải thiện dạng sóng sức điện động 24 III MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 25 Quá trình mở máy động điện không đồng 25 Các phương pháp mở máy 25 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 27 IV MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 29 Đại cương 29 Nguyên lý làm việc 29 Phương pháp mở máy loại động điện pha 30 Chương III: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 31 Đại cương 31 Nguyên lý làm việc máy điện đồng 31 Phân loại kết cấu máy điện đồng 32 Các trị số định mức máy điện đồng 34 Từ trường dây quấn kích thích (của cực từ) 34 Từ trường phần ứng 36 Cân lượng máy điện đồng 37 II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC Ở TẢI ĐỐI XỨNG 38 Tổn hao hiệu suất máy điện đồng 38 Ghép máy phát điện đồng làm việc song song 39 Anh hưởng tải không đối xứng máy phát điện đồng 40 III ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BÙ ĐỒNG BỘ 40 Động điện đồng 40 Máy bù đồng 41 Chương IV: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 42 Đại cương 42 Nguyên lý làm việc máy điện chiều 42 Cấu tạo máy điện chiều 43 Các trị số định mức 45 Mômen điện từ công suất 45 Quá trình lượng & phương trình cân 46 Tính chất thuận nghịch máy điện chiều 48 II MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 49 Đại cương 49 Các đặc tính máy phát điện chiều 49 Máy phát điện chiều làm việc song song 49 III ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 50 Đại cương 50 Mở máy động điện chiều 51 Đặc tính động điện chiều 52 Tài liệu tham khảo 53 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: MÁY ĐIỆN Mã môn học: MH12 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học học sau môn học Kỹ thuật điện - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở, thuộc mơn học bắt buộc chương trình đào tạo II Mục tiêu mơn học: - Về kiến thức: Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng số máy điện máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều,… - Về kỹ năng: Vận dụng kiến thức cách linh hoạt vào thực tiễn việc lắp đặt, vận hành, sửa chữa: máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều,… - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nhận thức ý nghĩa, giá trị khoa học mơn học + Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành, Kiểm TT số thuyết thí nghiệm tra thảo luận, tập 0 1 Bài mở đầu: Khái niệm chung máy điện 0 4 Chương 1: MÁY BIẾN ÁP Khái niệm chung tổ nối dây máy biến áp Các đặc tính làm việc tải đối xứng máy biến áp Các máy biến áp đặc biệt 10 Chương 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Đại cương quan hệ điện từ máy điện không đồng Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều Mở máy điều chỉnh tốc độ Máy điện không đồng pha Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Đại cương quan hệ điện từ máy điện đồng Máy phát điện đồng làm việc tải đối xứng Động máy bù đồng Chương 4: MÁY ĐIỆN CHIỀU Đại cương quan hệ điện từ máy điện chiều Máy phát điện chiều Động điện chiều Tổng cộng Nội dung chi tiết: Bài mở đầu: Khái niệm chung máy điện 10 10 0 30 28 Thời gian: 01 Mục tiêu bài: - Trình bày định luật điện từ máy điện - Phân tích nguyên lý hoạt động máy phát động điện - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung bài: 2.1 Các định luật điện từ dùng máy điện 2.1.1 Lực từ 2.1.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ 2.1.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn chuyển động cắt từ trường 2.1.4 Tự cảm hổ cảm 2.2 Định nghĩa phân loại máy điện 2.3 Nguyên lý máy phát điện động điện 2.3.1 Nguyên lý máy phát điện động điện 2.3.2 Tính thuận nghịch máy điện 2.4 Sơ lượt vật liệu chế tạo máy điện Chương 1: Máy biến áp Thời gian: 04 Mục tiêu chương: - Trình bày cấu tạo, phân tích nguyên lý làm việc máy biến áp pha ba pha; đại lượng định mức; loại máy biến áp - Tính tốn dây quấn sơ cấp thứ cấp máy biến áp - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: ? ? 2.1 Khái niệm chung tổ nối dây máy biến áp 2.1.1 Đại cương 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy biến áp 2.1.3 Các đại lượng định mức 2.1.4 Các loại máy biến áp 2.1.5 Cấu tạo máy biến áp 2.1.6 Tổ nối dây máy biến áp 2.2 Các đặc tính làm việc tải đối xứng máy biến áp 2.2.1 Giản đồ lượng máy biến áp 2.2.2 Độ thay đổi điện áp máy biến áp cách điều chỉnh điện áp 2.2.3 Hiệu suất máy biến áp 2.2.4 Máy biến áp làm việc song song 2.3 Các máy biến áp đặc biệt 2.3.1 Máy biến áp đo lường 2.3.2 Máy biến áp hàn Chương 2: Máy điện không đồng Thời gian: 10 Mục tiêu chương : - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc động không đồng - Vẽ sơ đồ trải dây - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Đại cương quan hệ điện từ máy điện không đồng 2.1.1 Phân loại kết cấu 2.1.2 Nguyên lý làm việc 2.1.3 Các lượng định mức 2.1.4 Công dụng máy điện không đồng 2.1.5 Máy điện không đồng làm việc rotor quay Thời gian: 03 2.1.6 Các chế độ làm việc, giản đồ lượng máy điện không đồng 2.2 Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều 2.2.1 Đại cương 2.2.2 Dây quấn có q số nguyên 2.2.3 Cách thực dây quấn máy điện xoay chiều 2.2.4 Cải thiện dạng sóng suất điện động 2.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ 2.3.1 Quá trình mở máy động điện không đồng 2.3.2 Các phương pháp mở máy 2.3.3 Điều chỉnh tốc độ động điện không đồng 2.4 Máy điện không đồng pha 2.4.1 Đại cương 2.4.2 Nguyên lý làm việc 2.4.3 Phương pháp mở máy loại động điện pha Kiểm tra Chương 3: Máy điện đồng Mục tiêu chương: Thời gian: 02 Thời gian: 02 Thời gian: 02 Thời gian: 01 Thời gian: 10 - Trình bày cấu tạo, nguyên lý, phản ứng phần ứng xảy máy phát điện đồng - Điều chỉnh điện áp máy phát phương pháp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Vận dụng phương pháp hòa đồng máy phát điện đảm bảo yêu cầu kỹ thuật an tồn - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: Thời gian: 04 2.1 Đại cương quan hệ điện từ máy điện đồng 2.1.1 Đại cương ? ? 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy điện đồng 2.1.3 Phân loại kết cấu máy điện đồng 2.1.4 Các trị số định mức máy điện đồng 2.1.5 Từ trường dây quấn kích thích 2.1.6 Từ trường phần ứng 2.1.7 Cân lượng máy điện đồng 2.2 Máy phát điện đồng làm việc tải đối xứng 2.2.1 Tổn hao hiệu suất máy điện đồng 2.2.2 Ghép máy phát điện đồng làm việc song song 2.2.3 Ảnh hưởng tải không đối xứng máy phát điện đồng Thời gian: 04 2.3 Động máy bù đồng Thời gian: 02 2.3.1 Động điện đồng 2.3.2 Máy bù đồng Chương 4: Máy điện chiều Thời gian: 05 Mục tiêu chương: - Trình bày cấu tạo, nguyên lý, quan hệ điện từ, phản ứng phần ứng xảy máy điện chiều - Trình bày phương pháp mở máy, đảo chiều quay, điều chỉnh tốc độ động điện chiều - Trình bày nguyên nhân gây tia lửa biện pháp cải thiện đổi chiều - Vẽ phân tích sơ đồ dây quấn phần ứng máy điện chiều - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: Thời gian: 02 2.1 Đại cương quan hệ điện từ máy điện chiều 2.1.1 Đại cương ? ? 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy điện chiều 2.1.3 Cấu tạo máy điện chiều 2.1.4 Các trị số định mức 2.1.5 Momen điện từ cơng suất 2.1.6 Q trình lượng & phương trình cân 2.1.7 Tính chất thuận nghịch máy điện chiều Máy điện - Ít chịu ảnh hưởng thay đổi điện áp  Ulưới sụt thấp cố, khả giữ tải động đồng lớn - Hiệu suất động đồng thường cao hiệu suất động khơng đồng có khe hở tương đối lớn nên tổn hao sắt phụ nhỏ 1.2 - Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, đòi hỏi phải có máy kích từ nguồn cung cấp IDC  giá thành cao - Mở máy phức tạp - Điều chỉnh tốc độ thực cách thay đổi tần số nguồn điện Máy bù đồng bộ: - Máy bù đồng thực chất động điện đồng làm việc không tải với dịng điện kích từ điều chỉnh để phát tiêu thụ Q, trì điện áp qui định lưới điện khu vực tập trung hộ dùng điện - Bình thường, máy bù động làm việc chế độ kích thích phát công suất điện cảm vào lưới điện ( gọi máy phát Q) - Khi tải hộ dùng điện giảm, đêm không cao điểm, điện áp lưới tăng máy bù động làm việc chế độ thiếu kích thích, tiêu thụ Q lưới điện gây thêm điện áp rơi đường dây để trì điện áp khỏi tăng mức qui định - Tiêu thụ cơng suất - Thường có cấu tạo kiểu cực lồi Để dễ mở máy, mặt cực chế tạo thép nguyên khối có đặt dây quấn mở máy - Nếu mở máy trực tiếp gặp khó khăn phải hạ điện áp mở máy, dùng ĐCKĐB rotor dây quấn để kéo máy bù đồng đến tốc độ đồng - Trục máy bù đồng nhỏ khơng kéo tải Trang 41 Máy điện Chương IV: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU: Đại cương: - Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt  dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải … - Máy phát điện chiều dùng làm nguồn điện cho động điện chiều, làm nguồn chiều kích từ máy điện đồng bộ, dùng tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện … - Máy điện chiều có nhược điểm: giá thành đắt, sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp … - Công suất lớn khoảng 10000 kW, điện áp khoảng vài trăm 1000V Nguyên lý làm việc máy điện chiều: - Máy gồm khung dây abcd đầu nối với phiến góp Khung dây phiến góp quay quanh trục nóvới tốc độ không đổi từ trường cực nam châm N-S Các chổi điện A, B đặt cố định ln tì sát vào phiến góp Hình 4.1 - Khi cho khung quay, theo định luật cảm ứng điện từ, dẫn cảm ứng nên sức điện động có trị số : o e = Blv Trang 42 Máy điện - Chiều sức điện động xác định theo qui tắc bàn tay phải Nếu mạch ngồi khép kín qua tải sức điện động khung dây sinh mạch dòng điện chạy từ chổi than A đến chổi than B - Do chổi than A luôn tiếp xúc với dẫn nằm cực N, chổi B tiếp xúc với dẫn nằm cực S nên dịng điện mạch ngồi chạy theo chiều từ A đến B - Để có sức điện động lớn chổi điện giảm bớt đập mạch sức điện động đó, người ta dùng nhiều khung dây đặt lệch góc khơng gian làm thành dây quấn phần ứng Cũng có nhiều phiến đổi chiều cách điện với ghép lại thành cổ góp điện (vành góp) Cấu tạo máy điện chiều: 3.1 Phần tĩnh (stator): gồm phận:  Cực từ chính: - Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ - Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5  mm ép chặt tán lại (máy nhỏ dùng thép khối) Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng - Dây quấn kích từ dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt lên cực từ Các cuộn dây nối nối tiếp  Cực từ phụ: - Được đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều - Lõi thép thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ - Cực từ phụ gắn vào vỏ nhờ bulông  Gông từ: - Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trang 43 Máy điện - Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc  Các phận khác: - Nắp máy: để bảo vệ máy người hay làm giá đở ổ bi (máy điện nhỏ) - Cơ cấu chổi than: đưa dòng điện từ phần quay ngồi., gồm có chổi than đặt hộp than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than đặt cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định chặt lại 3.2 Phần quay (rotor):  Lõi sắt phần ứng: - Dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào - Ngồi ra, cịn có lỗ thơng gió dọc trục (với máy cỡ trung) thơng gió ngang trục (với máy lớn)  Dây quấn phần ứng: - Là phần sinh sức điện động có dịng điện chạy qua - Thường làm dây đồng có bọc cách điện, dây có tiết diện trịn (máy nhỏ) tiết diện hình chữ nhật (máy vừa lớn) - Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép - Miệng rãnh có dùng nêm tre, gỗ hay bakêlit để đè chặt phải đai chặt dây quấn  Cổ góp: - Cổ góp dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành chiều - Cổ góp gồm có nhiều phiến đồng có nhạn Hình 4.2 Trang 44 Máy điện cách điện với lớp mica dày 0,4  1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ trịn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ trịn cách điện mica Đi vành góp cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng  Các phận khác: - Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy - Trục máy: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt Các trị số định mức: Chế độ làm việc định mức máy điện chế độ làm việc điều kiện mà xưởng chế tạo qui định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi lượng định mức Trên nhãn máy thường ghi lượng sau: o Công suất định mức Pđm (W, kW); o Điện áp định mức Uđm (V); o Dòng điện định mức Iđm (A); o Tốc độ dịnh mức nđm (vg/ph) Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ số liệu điều kiện sử dụng … Mômen điện từ công suất: Khi máy điện làm việc, dây quấn phần ứng có dịng điện chạy qua Tác dụng từ trường lên dây dẫn có dịng điện sinh mômen điện từ trục máy - Ở máy phát điện, mômen điện từ mômen hãm - Trong động điện, mômen điện từ kéo máy quay Công suất ứng với mômen điện từ lấy vào (đối với máy phát) hay đưa (đối với động cơ) gọi công suất điện từ bằng: Pđt = M : M : mơmen điện từ;   2 n : tốc độ góc phần ứng  Pđt = M = EưIư 60 Trang 45 Máy điện Quá trình lượng & phương trình cân bằng: 6.1 Tổn hao máy điện chiều:  Tổn hao pcơ: bao gồm tổn hao ổ bi, tổn hao ma sát chổi than với vành góp, tổn hao thơng gió … Tổn hao phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay máy làm cho ổ bi, vành góp nóng lên  Tổn hao sắt pFe : từ trễ dòng điện xoáy lõi thép gây nên Tổn hao phụ thuộc vào vật liệu, chiều dày thép, trọng lượng lõi thép, từ cảm tần số f Khi lõi thép định hình tổn hao thép tỉ lệ với f 1,2  1,6 B2 Hai loại tổn hao không tải tồn nên gọi tổn hao không tải: p0 = pcơ + pFe  Tổn hao đồng pCu : gồm hai phần: tổn hao đồng mạch phần ứng pCu.ư tổn hao đồng mạch kích thích pCu.t - Tổn hao đồng phần ứng bao gồm tổn hao đồng dây quấn phần ứng I u2 ru , tổn hao đồng dây quấn cực từ phụ I u2 r f , tổn hao tiếp xức chổi than vành góp ptx Thường với chổi than graphit điện áp giáng chổ tiếp xúc hai chổi than 2Utx = 2V nên ptx = 2Iư PCu.ư = Iư2.Rư với : Rư = rư + rf + rtx ( rtx thực tế không đổi ) - Tổn hao đồng mạch kích thích gồm tổn hao đồng dây quấn kích thích tổn hao đồng điện trở điều chỉnh mạch kích thích Vậy, pCu.t = Ut.It , Ut điện áp đặt mạch kích thích It dịng điện kích thích  Tổn hao phụ pf : đồng thép sinh tổn hao phụ: - Tổn hao phụ thép: từ trường phân bố không bề mặt phần ứng, bulông ốc vít phần ứng làm từ trường phân bố không lõi sắt, ảnh hưởng rãnh làm từ trường đập mạch … sinh - Tổn hao đồng : q trình đổi chiều làm dòng điện phần tử thay đổi, dòng điện phân bố không bề mặt chổi than làm tổn hao tiếp xúc lớn, từ trường phân bố không rãnh làm cho dây dẫn sinh dịng điện xốy, tổn hao dây nối cân sinh Trong máy điện chiều, thường lấy pf = 1%Pđm Trang 46 Máy điện 6.2 Quá trình lượng máy điện chiều phương trình cân bằng: * Máy phát điện: Máy phát điện biến thành điện nên máy động sơ cấp kéo quay với tốc độ định Giả thiết cơng suất kích từ máy khác cung cấp Công suất đưa vào P1, tiêu hao phần để bù vào tổn hao tổn hao sắt đại phận biến đổi thành công suất điện từ Ta có: P1 = Pđt + ( pcơ + pFe ) = Pđt + p0 Pđt = EưIư Hình 4.3 Khi có dịng điện chạy dây dẫn có tổn hao đồng nên công suất điện đưa P2 bằng: P2 = Pđt – pCu = EưIư – Iư2Rư = UIư  phương trình cân sức điện động máy phát điện chiều là: U = Eư - IưRư phương trình cân mơmen máy phát điện chiều là: M = M0 + M * Động điện: Động lấy công suất điện vào truyền công suất đầu trục Công suất điện mà động điện nhận từ lưới vào bằng: P1 = UI = U( Iư + It ) : I = Iư + It : dòng điện từ lưới điện vào; U : điện áp đầu cực máy Trang 47 Máy điện Công suất P1 phần cung cấp cho mạch kích thích UIt phần lớn vào phần ứng UIư , tiêu hao dây quấn đồng mạch phần ứng pCu.ư , cịn đại phận cơng suất điện từ Ta có : Pt = pCu.ư + pCu.t + Pđt Công suất điện từ sau chuyển thành cơng suất cịn tiêu hao để bù vào tổn hao tổn hao sắt, phần cịn lại cơng suất đưa đầu trục P2 = M2 Ta có: Pđt = pcơ + pFe + P2 = p0 + P2 Hình 4.4 Cơng suất điện mạch phần ứng bằng: UIư = Pđt + pCu.ư = EưIư + Iư2Rư  phương trình cân sức điện động động điện chiều là: U = Eư + IưRư phương trình cân mômen động điện chiều là: M = M + M2 Tính chất thuận nghịch máy điện chiều: Máy điện chiều dùng làm máy phát điện, dùng làm động điện Trong máy phát điện, chiều mômen điện từ tốc độ quay ngược nhau, dòng điện sức điện động chiều; động điện mơmen tốc độ quay chiều, dịng điện sức điện động ngược chiều Vì cần có điều kiện khách quan khác máy có tính chất làm việc khác Trang 48 Máy điện Giả sử máy làm việc trạng thái máy phát Ta có dịng điện đưa Iu  Eu  U Ru nghĩa Eư > U Máy sinh mômen điện từ hãm Nếu ta giảm từ thông  giảm tốc độ n để giảm Eư xuống cách thích đáng Eư < U dòng điện Iư đổi chiều, Eư Iư ngược chiều Do chiều từ thông  không đổi nên mômen điện từ ( M = CMIư ) đổi dấu, nghĩa M n chiều mơmen điện từ từ mơmen hãm thành mômen quay Máy chuyển từ máy phát điện sang động điện Tách động sơ cấp ta động điện chiều thông thường II MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU: Đại cương: Tùy theo cách kích thích cực từ chính, máy phát điện chiều phân loại sau:  Máy phát điện chiều kích từ độc lập: Bao gồm máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu ( cơng suất nhỏ) máy phát kích thích điện từ ( có dây quấn kích thích lấy dịng điện từ bình ắcquy, lưới điện chiều … )  Máy phát điện chiều tự kích thích: Có dịng điện kích thích lấy từ thân máy phát điện Tùy theo cách nối dây quấn kích thích, ta có: o Máy phát điện chiều kích thích song song o Máy phát điện chiều kích thích nối tiếp o Máy phát điện chiều kích thích hỗn hợp Các đặc tính máy phát điện chiều: Máy phát điện chiều có bốn đại lượng đặc trưng U, Iư, It n Trừ tốc độ n động sơ cấp giữ không đổi, ba đại lượng cịn lại đại lượng biến thiên có liên hệ chặt chẽ với Ta có đặc tính sau đây:  Đặc tính khơng tải : U0 = E = f(It) I = 0, n = const;  Đặc tính ngắn mạch : In = f(It) U = 0, n= const; Trang 49 Máy điện  Đặc tính ngồi : U = f(I) It = const, n = const;  Đặc tính tải : U = f(It) Iư = const, n = const;  Đặc tính điều chỉnh : It = f(Iư) U = const, n = const Máy phát điện chiều làm việc song song:  Điều kiện làm việc song song máy phát điện chiều: Giả sử ta có hai máy phát điện chiều I II, máy phát điện I làm việc với tải I Muốn ghép máy phát II vào làm việc song song với máy phát I cần phải giữ điều kiện sau: - Điều kiện cực tính, nghĩa phải nối cực dương máy II vào cực dương góp cực âm vào cực âm góp - Sức điện động máy phát II phải điện áp U góp - Nếu máy làm việc song song thuộc loại máy phát kích thích hỗn hợp cần có điều kiện thứ ba: nối dây cân điểm m n Nếu muốn chuyển tải hoàn toàn từ máy phát I sang máy phát II việc tiếp tục tăng E2 giảm E1 đồng thời E1 = U Lúc máy II hồn tồn đảm nhiệm tải tách máy I khỏi lưới điện Chú ý giảm It1 nhiều E1 < U máy I làm việc chế độ động điện tiêu thụ công suất điện lấy từ máy phát II Nếu động sơ cấp động nhiệt động thủy lực khơng cho phép làm việc chế độ gây hư hỏng động sơ cấp Việc điều chỉnh dịng điện kích thích It1 It2 phải tiến hành chậm liên tục, thay đổi nhỏ dịng điện làm cho dòng điện I1 I2 thay đổi nhiều III ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: Đại cương: - Dùng phổ biến công nghiệp, giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vị rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn …) - Động điện chiều phân loại theo cách kích thích từ, thành động điện kích thích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp kích thích hỗn hợp Trang 50 Máy điện - Khi cần cơng suất lớn, ta dùng động điện kích thích độc lập để điều chỉnh dịng điện kích thích thuận lợi kinh tế loại động địi hỏi phải có thêm nguồn điện phụ bên Mở máy động điện chiều: Để mở máy động điện chiều tốt, phải thực yêu cầu sau đây: - Mơmen mở máy phải có trị số cao có để hồn thành q trình mở máy, nghĩa đạt tốc độ qui định thời gian ngắn - Dòng điện mở máy phải hạn chế đến mức nhỏ để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy ảnh hưởng xấu đến đổi chiều Ta có phương pháp mở máy thường dùng: 2.1 Mở máy trực tiếp: - Thực cách đóng thẳng động điện vào nguồn - Chỉ áp dụng cho động điện có cơng suất vài trăm oát - Khi mở máy : Iư  (4  6)Iđm 2.2 - Mở máy nhờ biến trở: Để tránh nguy hiểm cho động dịng mở máy lớn, người ta dùng biến trở mở máy gồm số điện trở nối tiếp khác đặt mạch phần ứng - Biến trở mở máy tính cho Imm = (1,4  1,7)Iđm (đối với động lớn) Imm = (2  2,5)Iđm (đối với động nhỏ) - Số bậc điện trở mở máy điện trở bậc thiết kế cho dòng điện mở máy cực đại cực tiểu bậc để đảm bảo cho trình mở máy tốt 2.3 - Mở máy điện áp thấp: Địi hỏi phải dùng nguồn điện độc lập điều chỉnh điện áp để cung cấp cho phần ứng động cơ, mạch kích thích phải đặt điện áp Uđm nguồn khác Đây phương pháp thường dùng Trang 51 Máy điện Đặc tính động điện chiều: - Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông  đựơc áp dụng tương đối phổ biến, thay đổi tốc độ liên tục kinh tế, điều chỉnh phía giảm  - Điều chỉnh tốc độ cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng cho phép điều chỉnh tốc độ quay vùng tốc độ quay định mức kèm theo tổn hao làm giảm hiệu suất động Phương pháp dùng động công suất nhỏ - Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp (giảm áp), địi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh Trang 52 Máy điện MỤC LỤC Trang Chương : MÁY BIẾN ÁP I KHÁI NIỆM CHUNG & TỔ ĐẤU DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP 1 Đại cương Nguyên lý làm việc máy biến áp Các đại lượng định mức Các loại máy biến áp Cấu tạo máy biến áp Tổ nối dây máy biến áp II CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC Ở TẢI ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Giản đồ lượng máy biến áp Độ thay đổi điện áp máy biến áp cách điều chỉnh điện áp Hiệu suất MBA 10 Máy biến áp làm việc song song 11 III CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 11 Máy biến áp đo lường 11 Máy biến áp hàn 12 Chương II: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN KĐB 13 Phân loại – kết cấu 13 Nguyên lý làm việc 13 Các lượng định mức 14 Công dụng máy điện không đồng 15 Máy điện không đồng làm việc rotor quay 15 Trang 53 Máy điện Các chế độ làm việc, giản đồ lượng máy điện KĐB 16 II DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 18 Đại cương 18 Dây quấn có q số nguyên 19 Cách thực dây quấn máy điện xoay chiều 23 Cải thiện dạng sóng sức điện động 24 III MỞ MÁY VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 25 Quá trình mở máy động điện không đồng 25 Các phương pháp mở máy 25 Điều chỉnh tốc độ động không đồng 27 IV MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 29 Đại cương 29 Nguyên lý làm việc 29 Phương pháp mở máy loại động điện pha 30 Chương III: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 31 Đại cương 31 Nguyên lý làm việc máy điện đồng 31 Phân loại kết cấu máy điện đồng 32 Các trị số định mức máy điện đồng 34 Từ trường dây quấn kích thích (của cực từ) 34 Từ trường phần ứng 36 Cân lượng máy điện đồng 37 II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC Ở TẢI ĐỐI XỨNG 38 Tổn hao hiệu suất máy điện đồng 38 Ghép máy phát điện đồng làm việc song song 39 Trang 54 Máy điện Anh hưởng tải không đối xứng máy phát điện đồng 40 III ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BÙ ĐỒNG BỘ 40 Động điện đồng 40 Máy bù đồng 41 Chương IV: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG & QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 42 Đại cương 42 Nguyên lý làm việc máy điện chiều 42 Cấu tạo máy điện chiều 43 Các trị số định mức 45 Mômen điện từ công suất 45 Quá trình lượng & phương trình cân 46 Tính chất thuận nghịch máy điện chiều 48 II MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 49 Đại cương 49 Các đặc tính máy phát điện chiều 49 Máy phát điện chiều làm việc song song 49 III ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 50 Đại cương 50 Mở máy động điện chiều 51 Đặc tính động điện chiều 52 Trang 55 ... quan hệ điện từ máy điện không đồng Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều Mở máy điều chỉnh tốc độ Máy điện không đồng pha Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Đại cương quan hệ điện từ máy điện đồng Máy phát... nghĩa phân loại máy điện 2.3 Nguyên lý máy phát điện động điện 2.3.1 Nguyên lý máy phát điện động điện 2.3.2 Tính thuận nghịch máy điện 2.4 Sơ lượt vật liệu chế tạo máy điện Chương 1: Máy biến áp... dạng sóng suất điện động 2.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ 2.3.1 Quá trình mở máy động điện khơng đồng 2.3.2 Các phương pháp mở máy 2.3.3 Điều chỉnh tốc độ động điện không đồng 2.4 Máy điện không đồng