Lời nói đầuBỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH ****** KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN (Tài liệu dùng cho hệ Cao đẳng nghề Điện Công nghiệp trong Trường C[.]
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH ****** KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN (Tài liệu dùng cho hệ: Cao đẳng nghề Điện Công nghiệp trong Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình) 0 Năm 2021 Lời nói đầu Việc tổ chức biên soạn Giáo trình của Nhà trường đã được thực hiện ở khoa Cơ điện nhằm phục vụ cho việc đào tạo các nghề Điện - Điện Lạnh và một số nghề liên quan đang được giảng dạy tại khoa, đồng thời từng bước thống nhất nội dung giảng dạy và học tập các nghề trong Nhà trường Giáo trình Máy điện được biên soạn theo chương trình dạy nghề Điện Công nghiệp, dùng làm tài liệu giảng dạy cho hệ Cao đẳng và trung cấp Nội dung Giáo trình gắn sát với chương trình dạy nghề của Nhà trường kết hợp với những nội dung mới ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức cho người học Giáo trình Máy điện gồm các nội dung chính: - Bài 1: Máy biến áp - Bài 2: Động cơ điện xoay chiều 1 pha - Bài 3: Động cơ điện xoay chiều 3 pha - Bài 4: Tính toán, quấn lại động cơ xoay chiều ba pha - Bài 5: Vận hành máy phát điện Trong giáo trình Máy điện, nội dung chủ yếu giới thiệu về khái niệm máy điện, các định luật điện từ dùng trong máy điện và nguyên lý hoạt động chung của máy điện Giới thiệu về máy biến áp, máy điện không đồng bộ và máy phát điện, cấu tạo, nguyên lý làm việc, sơ đồ thay thế và các thông số cơ bản Các chế độ làm việc của máy biến áp, các phương pháp mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ, cách đấu máy phát đồng bộ làm việc song song và các chế độ đấu nối dây quấn máy điện một chiều Về dây quấn máy điện quay, giới thiệu các kiểu dây quấn được sử dụng trong máy điện quay, nêu cụ thể các phương pháp tính toán và thành lập sơ đồ trải dây quấn, thi công quấn lại bộ dây quấn máy điện không đồng bộ 1 pha và 3 pha cũng như dây quấn phần ứng máy biến áp Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã có cố gắng, song không tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong nhận được sự đóng góp của người đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn, đạt chất lượng cao và phù hợp hơn với người học Xin chân thành cảm ơn ! GIÁO VIÊN BIÊN SOẠN Nguyễn Văn Hiện 1 BÀI 1 MÁY BIẾN ÁP Mục tiêu của bài: -Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp; - Tính toán thông số và quấn lại được máy biến áp công suất nhỏ; - Có ý thức tiết kiệm vật tư, bảo quản các loại dụng cụ và đảm bảm an toàn trong thực tập - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập 1 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY BIẾN ÁP *Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số 1.1 Cấu tạo: Máy biến áp bao gồm: Lõi thép và dây quấn Hình 1-1 Cấu tạo máy biến áp - Lõi thép: Dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là các lá thép kỹ thuật điện có bề dầy 0,35 ÷ 0,5mm được sơn cách điện và ghép lại với nhau 2 Hình 1-2 Lõi thép chữ EI máy biến áp Hình 1-3 Các hình dạng lõi thép máy biến áp - Dây quấn: + Dây quấn MBA thường có hai hoặc nhiều dây quấn được chế tạo bằng dây đồng (hoặc nhôm), có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện + Dây quấn có chức năng nhận và truyền năng lượng, được chế tạo từ dây đồng hoặc nhôm có tiết diện chữ nhật hay tròn được bọc cách điện bên ngoài Cuộn dây gồm nhiều vòng dây quấn quanh lõi thép, cuộn nối với nguồn điện vào được gọi là cuộn sơ cấp và cuộn nối với nguồn điện ra là cuộn thứ cấp Những máy biến áp được chế tạo từ dây đồng sẽ truyền dẫn điện nhanh hơn, giảm được hiện tượng oxi hóa và có tuổi thọ cao hơn 3 Hình 1-4 Dây quấn thép máy biến áp 1.2 Nguyên lý làm việc máy biến áp Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy biến áp + Dây quấn 1 có N1 vòng dây được nối với nguồn điện áp xoay chiều u 1, gọi là dây quấn sơ cấp Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn sơ cấp đều có con số 1 kèm theo như u1, i1, e1, + Dây quấn 2 có N2 vòng dây cung cấp điện cho phụ tải Z t, gọi là dây quấn thứ cấp Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn thứ cấp đều có con số 2 kèm theo như u2, i2, e2, + Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp sẽ có dòng i1 Trong lõi thép sẽ có từ thông móc vòng với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thông chính Từ thông này cảm ứng ra các sức điện 4 động e1 và e2 Khi MBA có tải, trong dây quấn thứ cấp sẽ có dòng điện i 2 đưa ra tải với điện áp là u2 Nếu giả thiết MBA đã cho là MBA lý tưởng, nghĩa là bỏ qua sụt áp gây ra do điện trở và từ thông tản của dây quấn thì E1 U1 và E2 U2: Tỉ số biến áp k của MBA: U1 Như vậy, ta có: U2 = I2 I1 =k Nếu N2 > N1 thì U2 > U1 và I2 < I1: MBA tăng áp Nếu N2 < N1 thì U2 < U1 và I2 > I1: MBA giảm áp 2 TÍNH TOÁN, QUẤN LẠI DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP 2.1 Tính toán dây quấn máy biến áp Quá trình tính toán tiến hành theo các bước như sau: - Bước 1: Đo các kích thước tiêu chuẩn của lá thép E,I Khi sử dụng lõi thép E, I; sinh viên cần đo các kích thước sau (xem hình 16) nếu sử dụng lá thép E, I đúng tiêu chuẩn *Ký hiệu và tên gọi các kích thước cơ bản của lõi thép: a : Bề rộng trụ giữa của lõi thép b : Bề dầy của lõi thép biến áp c: bề rộng cửa sổ lõi thép h: bề cao cửa sổ lõi thép Các kích thước này khi đo tính theo đơn vị [mm] hay [cm] 5 Hình 1-6 Kích thước lõi thép máy biến áp - Bước 2: Tính công suất máy biến áp P MBA =P 1=1,2 P2 (w) + Công suất nguồn sơ cấp(P1) P1 =U 1 I 1 cos φ (w) + Công suất nguồn thứ cấp P2 =U 2 I 2 cos ϕ (w) - Bước 3: Tính tiết diện lõi thép máy biến áp S LTh=1 , 25 √ P MBA S LTh=a b ( cm2) (cm2) - Bước 4: Xác định giá trị nv (số vòng dây quấn tạo ra 1 volt sức điện động cảm ứng) ƯW = K S LTh (Vòng/vôn) Chọn K(45÷60) mật độ từ thông hay từ cảm (B) dùng tính toán cho lỏi thép + Tính số vòng cuộn dây sơ cấp (W1) ƯW 1=U 1 ƯW (Vòng) + Tính số vòng cuộn dây sơ cấp (W2) 6 W 2=U 2 ƯW +5 %U 2 ƯW (Vòng) - Bước 5: Dòng điện phía sơ cấp (I1) và thứ cấp (I2) + Dòng điện phía sơ cấp (I1) I 1= U1 P1 cos φ (A ) +Dòng điện phía thứ cấp (I2) I 2= U2 P2 cos ϕ (A) - Bước 6: Đường kính dây trần phía sơ cấp (d1) và thứ cấp (d2) + Đường kính dây trần phía sơ cấp (d1) d 1 =0 , 72 √ I 1 (mm2) + Đường kính dây trần phía sơ cấp (d2) d 2 =0 , 72 √ I 2 (mm2) 2.2 Quấn dây máy biến áp 2.2.1 Kỹ thuật làm khuôn quấn -Bước 1: Đo thông số kích thước lõi thép máy biến áp Hình 1-7 Thông số kích thước lõi thép máy biến áp 7 -Bước 2: Dàn trải thông số kích thước lõi thép máy biến áp trên bìa giấy cách điện Hình 2-7 Kích thước khuôn gỗ, khuôn bìa máy biến áp -Bước 3: Phương pháp gấp khuôn bìa bọc quanh lõi gỗ Hình 1-8 Gấp khuôn bìa bọc quanh lõi gỗ 8 -Bước 4: Gá lắp các chi tiết khuôn máy biến áp trên trục máy quấn Hình 1-9 Gá lắp khuôn quấn trên trục máy quấn 2.2.2 Kỹ thuật quấn cuộn dây thứ cấp và thứ cấp Quá trình thực tập tiến hành theo các bước như sau: - Bước 1 : Lắp ráp lõi gỗ và khuôn quấn dây vào máy quấn dây Với các biến áp có công suất nhỏ, đường kính dây quấn nhỏ hơn 0,5mm chúng ta có thể sử dụng các bàn quấn (hay tay quấn dây) có tỉ số truyền động 1/10 hay 1/5 Tỉ số truyền động 1/10 tương ứng với một vòng quay tay bằng 10 vòng quay của trục quấn Tỉ số biến tốc của trục quay tay so với trục quấn dây càng chênh lệch xa, lực căng dây càng tăng , dây quấn càng sát; tuy nhiên với đường kính dây quá nhỏ có khả năng làm đứt dây tại các thời điểm bắt đầu quay, hay tại các thời điểm ngừng quay đột ngột Hình 1-10 Lót giấy cách điện cho lớp dây quấn đầu tiên -Bước 2: Lót giấy cách điện cho lớp dây quấn đầu tiên 9 ... quấn sơ cấp, đo dịng điện khơng tải kiểm tra điện áp thứ cấp; kiểm tra lại tỉ số biến áp Hình 1 -17 Kiểm tra máy biến áp đồng hồ VOM + Kết nối đầu đo DMM với đầu vào máy biến áp để xác minh xem... non uốn cong theo mặt cực gọi sắt liên từ + Cuộn dây : Cuộn dây làm đồng; phía ngồi có tráng ê may cách điện đặt vào rãnh Stato ôm lấy cực từ, cách điện với lõi thép Số cuộn dây số vòng cuộn... chức đảm bảo ổn định nguồn điện suốt thời gian mà động hoạt động Hình 2-3 Tụ điện động điện pha 17 - Phần động(Rơ to): Hình 2-4: Cấu tạo Roto động điện pha - Roto(phần quay) loại roto lồng sóc