Mục lục Bài mở đầu: Khái niệm chung máy điện Chương 1: Máy điện chiều 1.1 Cấu tạo máy điện chiều 1.2 Bộ dây quấn phần ứng máy điện chiều 1.3 Nguyên lý làm việc máy phát điện động điện chiều 1.4 Từ trường sức điện động máy điện chiều 1.5 Máy phát điện chiều 1.6 Động điện chiều 1.7 Kiểm tra Chương 2: Máy biến áp 2.1 Khái niệm chung máy biến áp 2.2 Cấu tạo máy biến áp pha 2.3 Nguyên lý làm việc MBA pha 2.4 Các trạng thái làm việc MBA pha 2.5 Máy biến áp ba pha 2.6 Điều kiện làm việc song song MBA pha 2.7 Các loại máy biến áp đặc biệt Chương Máy điện không đồng 3.1 Khái niệm chung máy điện không đồng 3.2 Từ trường máy điện không đồng 3.3 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 3.4 Sơ đồ thay phương trình máy điện không đồng 3.5 Biểu đồ lượng hiệu suất động điện không đồng 3.6 Mơ men quay phương trình đặc tính ĐCĐ không đồng 3.7 Mở máy đảo chiều quay động không đồng ba pha 3.8 Điều chỉnh tốc độ động KĐB ba pha 3.9 Hãm động KĐB Bài tập 3.10 Động không đồng pha 3.11 Dây quấn động điện không đồng Kiểm tra Chương Máy điện đồng 4.1 Khái niệm, cấu tạo máy điện đồng 4.2 Máy phát điện đồng 4.3 Động điện đồng Tài liệu tham khảo: Giáo trình máy điện: Nhà xb Giáo dục; Vụ Trung Học chuyên nghiệp – Dạy nghề Tác giả : Đặng Văn Đào – Trần Khán Hà – Nguyễn Hồng Thanh Kỹ thuật điện : (Tài liệu dùng cho trường Trung Học Chuyên nghiệp Dạy nghề) Tác giả : Nguyễn Ngọc Lân – Nguyễn Văn Trọng – Nguyễn Thị Quỳnh Hoa Bài mở đầu: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I Những khái niệm máy điện Khái niệm: - Máy điện thiết điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào định luật điện từ - Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (các dây quấn) Dùng đ ể biến đổi thành điện máy phát điện, biến đổi điện thành c động điện đồng thời dùng để biến đổi dòng điện điện áp Phân loại máy điện: Máy điện có nhiều loại có nhiều cách phân loại khác nhau: phân loại theo công suất, theo dòng điện, theo chức Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp: Máy điện Máy điện tỉnh Máy điện có phần quay Máy điện xoay chiều Máy điện không đồng Máy biến áp Động điện không đồng Máy phát điện không đồng Máy điện chiều Máy điện đồng Máy phát điện đồng Động điện đồng Máy phát điện chiều Động điện chiều II Vật liệu dùng máy điện Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo phần dẫn điện, vật liệu dẫn điện dùng máy điện đồng, nhôm hợp kim khác Vật liệu dẫn từ: Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo phận mạch từ, thường dùng vật liệu sắt từ, thép kỹ thuật điện Vật liệu cách điện: Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện không dẫn điện cách ly phận dẫn điện với nhau, vật liệu chủ yếu giấy, vải lụa, mica, sợi thuỷ tinh, sơn cách điện vv Chương I: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Đại cương máy điện chiều: Ngày nay, dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi, song máy điện chiều tồn tại, đặ +c biệt động điện chiều Là loại máy điện sử dụng với lưới điện chiều vận hành theo chế độ máy phát chế độ động Máy phát điện chiều cung cấp nguồn điện chiều cho động máy phát điện đồng bộ, cho công nghệ mạ, nạp ắc quy Động điện môt chiều có momen khởi động lớn, điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng phẳng nên dùng nhiều máy cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ máy mài, máy xúc, xe điện… Nhược điểm chủ yếu máy điện chiều cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền tin cậy, nguy hiểm môi trường dễ nổ Khi sử dụng động điện chiều, cần phải có nguồn điện chiều kèm theo (bộ chỉnh lưu hay máy phát điện chiều) 1.1.2 Cấu tạo máy điện chiều Gồm có phận phần tĩnh phần quay 1.Phần tĩnh (Stato) Phần tĩnh gọi phần cảm gồm cực từ chính, cực từ phụ, gơng từ, nắp máy cấu chổi điện a) Cực từ Cực từ phận sinh từ trường gồm lõi thép cực từ dây quấn cực từ Lõi thép làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm 1mm ép lại tán chặt máy có cơng suất nhỏ làm thép khối Dây quấn cực từ làm đồng có bọc cách điện, quấn định hình thành bối, sau đ ược quấn băng tẩm vécni cách điện Bối dây lồng vào thân lõi thép cực từ gắn chặt cực từ vào gông nhờ bulông b) Cực từ phụ: Cực từ phụ gồm lõi thép dây quấn Lõi thép thường thép khối, dây quấn tương tự dây quấn cực từ mắc nối tiếp với dây quấn rôto Cực phụ đặt xen kẽ cực từ có tác dụng triệt tiêu tia lửa điện xuất chổi cổ góp c) Gơng từ: Gơng từ làm thép đúc, máy công suất nhỏ làm thép lại hàn gang Gông từ làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy d) Cơ cấu chổi điện: Chổi điện làm than graphít đơi trộn bột đồng để tăng độ dẫn điện, chổi điện đặt hộp nhờ lị xo ép chổi tì sát vào cổ góp Hộp chổi gắn chặt vào giá đỡ có nhiệm vụ đưa dịng điện từ phần ứng ngồi ngược lại Phần quay (rơto) Phần quay (rôto) phần ứng, gồm lõi thép dây quấn, cổ góp trục rơto a) Lõi thép rơto: Làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, bề mặt có sơn cách điện dập theo hình dạng rãnh ghép lại thành rôto Rãnh nơi đặt dây quấn có l ỗ để thơng gió dọc trục b) Dây quấn rơto: Bằng dây đồng, có bọc cách điện, tiết diện trịn hay chữ nhật bố trí rãnh lõi thép theo sơ đồ cụ thể, mối dây nối lên phiến góp cổ góp đầu trục c) Cổ góp: Gồm phiến góp đồng có én ghép hợp lại thành hình trụ trịn, phiến góp cách điện với lớp mica mỏng (0,2-1,2)mm cách điện với trục, phần cuối phiến góp có rãnh để hàn bối dây vào Thơng qua cổ góp chổi than dịng điện xoay chiều dây quấn rơto đổi thành dịng chiều đưa mạch ngồi cổ góp cịn gọi vành đổi chiều 1.2 BỘ DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2.1 Khái niệm: Dây quấn phần ứng loại dây quấn rải, hệ thống dây dẫn khép kín đặt rãnh lõi phần ứng nối với góp theo quy tắc xác định hợp thành dây phần ứng 1.2.2 Dây quấn phần ứng: - Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối lại với theo quy luật định + Phần tử: Là phần dây quấn nằm hai phiến góp theo sơ đồ nối dây (một phần tử hay gọi bối dây gồm nhiều vòng dây) + Cạnh tác dụng phần tử phần bối dây nằm rãnh rôto + Hai đầu dây phần tử nối với hai phiến góp nối với hai đầu dây hai phần tử khác Thông thương rãnh rơto ta đặt hai lớp dây quấn (hai bối dây), hai lớp dây quấn có cách điện Một phần tử có cạnh tác dụng đặt lớp rãnh cạnh tác dụng lại đặt lớp rãnh khác Nếu rãnh có hai cạnh tác dụng gọi rãnh nguyên tố + Rãnh nguyên tố: Trong rãnh có hai cạnh tác dụng gọi rãnh nguyên tố, để phân biệt với rãnh có nhiều cạnh tác dụng ta kí hiệu rãnh ngun tố Znt Nếu rãnh có 2u cạnh tác dụng u rãnh nguyên tố Gọi S số phần tử (và phần tử có hai cạnh tác dụng) Gọi Z số rãnh thực Rôto Mối quan hệ S,Z Znt Znt=u.Z=S Mặc khác phiến góp nối với hai đầu dây hai phần tử khác nhau, nên s ố phiến góp số phần tử Gọi G số phiến góp ta có G=S Vậy ta có Znt=Z=S=G (Bao nhiêu rãnh có nhiêu phiến góp) 1.2.3 Các phương pháp quấn dây: Tuỳ theo cách nối phần tử với phiến góp mà ta có kiểu nối dây quấn xếp dây quấn sóng a Quấn dây kiểu xếp: Dây quấn kiểu xếp có hai loại quấn xếp phải quấn xếp trái Ở dây quấn xếp phải hai đầu phần tử nối hai phiến góp gần hai phần tử nối tiếp gần Phần tử thứ hai nối tiếp sau phần tử thứ bên phải phần tử 1 Quấn xếp phải phần tử 1 Quấn xếp trái 1234 ến1góp phi BÀI 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ Nguyên lý làm việc động điện đồng - Khi ta cho dòng điện ba pha vào ba dây quấn Stato, dòng điện ba pha Stato sinh từ trường quay với tốc độ n = 60f/p Khi cho dòng điện chiều vào dây quấn rôto, rôto biến thành nam châm điện - Tác động tương hỗ từ trường Stato từ trường Roto có lực tác dụng lên rơto Khi từ trường Stato quay với tốc độ n1, lực tác dụng kéo rôto quay với tốc độ n = n1 Nếu trục rôto nối với máy đó, động điện kéo máy quay với tốc độ n không đổi Mở máy động điện đồng Khi cho dòng điện vào dây quấn Stato tạo nên từ trường quay, kéo rôto quay Rơto có qn tính lớn nên đứng n,do lực tác dụng tương hỗ từ trường quay Stato từ trường cực từ thay đổi chiều, rôto quay Muốn động làm việc phải tạo nên momen mở máy để quay rôto đồng với từ trường quay stato, giữ cho l ực tác dụng tương hỗ hai từ trường không đổi chiều Để tạo nên momen mở máy, mặt cực từ rôto, người ta đặt dẫn nối ngắn mạch rơto lồng sóc động KĐB Khi mở máy nhờ có dây quấn mở máy, cực từ rôto, động làm việc động không Người ta chế tạo động có hệ số mở máy Mmở/Mđm từ 0,8 – 1,0 Trong q trình mở máy, dây quấn kích từ cảm ứng điện áp lớn, gây phá hỏng dây quấn kích từ, dây quấn kích từ khép mạch qua điện trở phóng điện có trị số 6-10lần điện trở dịng quấn kích từ Phải hạn chế dịng mở máy cách giảm điện áp đặt vào Stato, thường người ta dùng điện kháng hay máy tự biến áp nối vào mạch stato Nhược điểm động điện đồng mở máy cấu tạo phức tạp nên giá thành đắt so với động KĐB BÀI TẬP MẪU: Bài 1: Một máy phát điện đồng ba pha cực ẩn đấu sao: Sđm = 10000kVA; Uđm = 6,3kV; f=50Hz; cosϕđm = 0,8; số đôi cực p=2; điện trở dây quấn stato R = 0,04Ω; điện kháng đồng Xđb = 1Ω; tổn hao kích từ ∆Pkt = 2%Pđm ; tổn hao cơ, sắt từ phụ ∆Pcstf = 2,4%Pđm a) Tính tốc độ quay rơto dịng điện định mức b) Tính cơng suất tác dụng phản kháng máy phát ra; công suất động sơ cấp kéo máy phát hiệu suất máy phát máy làm việc chế độ định mức Bài giải 60 f 60.50 = =1500vg/ph p S dm 10000 a) Tốc độ quay rơto: n = n1 = Dịng điện định mức: Iđm = 3.U dm = 3.6,3 = 916,5A Công suất tác dụng máy phát ra: Pđm = Sđm.cosϕđm = 10000.0,8 = 8000kW Công suất phản kháng máy phát ra: Q đm = Sđm.sinϕđm = 10000.0,6 = 6000kVar Tổn hao kích từ: ∆Pkt = 0,02Pđm = 0,02.8000 = 160kW Tổn hao cơ, sắt từ phụ: ∆Psctf = 0,02Pđm = 0,024.8000 = 192kW Tổn hao điện trở dây quấn phần ứng: ∆Pđ = 3.916,52.0,04 = 100,8kW Công suất động sơ cấp: P1 = Pđm + Pkt + Pcstf +∆Pđ = 8000+160+192+100,8 = 8452,8kW 68 η= Pdm 8000 = = 0,946 P1 8452,8 69 ... I: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. 1 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. 1 .1 Đại cương máy điện chiều: Ngày nay, dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi, song máy điện chiều tồn tại, đặ +c bi? ??t động điện chiều Là... quấn phần ứng: ∆Pđ = 3. 916 ,52.0,04 = 10 0,8kW Công suất động sơ cấp: P1 = Pđm + Pkt + Pcstf +∆Pđ = 8000 +16 0 +19 2 +10 0,8 = 8452,8kW 68 η= Pdm 8000 = = 0,946 P1 8452,8 69 ... giải 60 f 60.50 = =15 00vg/ph p S dm 10 000 a) Tốc độ quay rôto: n = n1 = Dòng điện định mức: Iđm = 3.U dm = 3.6,3 = 916 ,5A Công suất tác dụng máy phát ra: Pđm = Sđm.cosϕđm = 10 000.0,8 = 8000kW