Giảng viên: Tiến sĩ Đặng Quốc Vương Email: vuong.dangquoc@hust.edu.vn Phone: +84-963286734 Bộ Môn Thiết Bị Điện – Điện Tử Viện Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 11 MÁY ĐIỆN I Nội dung Chương Máy biến áp Chương Những vấn đề chung MĐ quay Chương Máy điện không đồng Chương Máy điện đồng Chương Máy điện chiều Chương Những vấn đề chung MĐ quay Nội dung I Nguyên lý biến đổi điện II Dây quấn máy điện xoay chiều III Sức điện động dây quấn MĐ xoay chiều IV Sức từ động dây quấn MĐ xoay chiều I Nguyên lý biến đổi điện Đại Cương 1.1 Kết cấu: Máy điện quay gồm phần mạch từ dây quấn, diễn biến đổi điện cơ: ! Mạch từ khối đồng trục cách khe hở đảm bảo chuyển động tương - Khối đứng yên gọi phần tĩnh hay stato - Khối quay gọi phần quay hay rotor ! Cả hai có mạch từ mạch điện (tức lõi thép dây quấn) 1.2 Nguyên lý làm việc: Dựa vào định luật là: " Định luật cảm ứng điện từ " Định luật lực điện từ I Nguyên lý biến đổi điện Đại Cương (tiếp) 1.3 Phân loại: ! Tùy theo cách tạo từ trường, kết cấu mạch từ dây quấn người ta chia máy điện quay làm loại: ! Máy điện không đồng ! Máy điện đồng ! Máy điện chiều ! Máy điện xoay chiều có vành góp I Nguyên lý biến đổi điện Đai Cương (tiếp) 1.4 Nguyên lý làm việc MĐKĐB ! Tạo từ trường quay lõi thép Stato với tốc độ : 60.f n1 = p ! ! ! f – tần số p – số đôi cực Từ trường quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch Roto cảm ứng sđđ dịng điện Từ trường dòng điện roto tạo kết hợp với từ trường Stato tạo thành từ trường khe hở Dòng điện roto tác dụng với từ trường khe hở tạo mô men quay, kéo rô to quay với tốc độ n ≠ n1 I Nguyên lý biến đổi điện 1.4 Nguyên lý làm việc MĐKĐB (tiếp) ! Trong phạm vi tốc độ khác chế độ làm việc máy khác ! Sự sai khác hai tốc độ biểu thị hệ số trượt s n1 − n s= n1 ! Chế độ làm việc MĐKĐB phụ thuộc vào quan hệ tốc độ n n1 - < s < : Chế độ động điện - s < : Chế độ máy phát điện - s >1 : Chế độ hãm I Nguyên lý biến đổi điện Tổng quan máy điện quay (tiếp) 1.5 Nguyên lý máy điện đồng ! Rotor với cực từ có từ trường Ft quay với tốc độ n1 cảm ứng lên dây quấn pha stato sức điện động xoay chiều eA eB eC với tần số f = p.n1/60 ! Các dòng điện iA iB iC day quấn stator sinh từ trường quay Fư có tốc độ n1 = 60f/p ! Do n = n1 nên gọi máy điện đồng I Nguyên lý biến đổi điện 1.6 Nguyên lý máy điện chiều Thực chất máy điện đồng mà sđđ xoay chiều chỉnh lưu thành chiều nhờ vành góp 1.7 Nguyên lý máy điện xoay chiều có vành góp Thực chất máy điện khơng đồng Vành góp sử dụng để đưa vào sđđ nhằm cải thiện hệ số công suất điều chỉnh tốc độ quay I Nguyên lý biến đổi điện Tổng quan biến đổi điện ! Năng lượng không tự nhiên sinh không tự nhiên đi, biến đổi từ dạng sang dạng khác ! Một máy điện quay thực nhiệm vụ biến đổi lượng từ điện sang hay ngược lại – tương ứng với động hay máy phát điện tỉn hao ®iƯn hƯ thèng ®iƯn tỉn hao điện trừơng trừơng điện từ liên hệ tổn hao hệ thống động dòng chảy luợng m¸y ph¸t ! Thể định luật ! ! ! ! ! ! e = B.v.l Và f = B i l II Dây quấn máy điện xoay chiều Khái niệm chung ! D©y quÊn phần mạch điện, phần tách rời máy điện nói chung máy điện quay nói riêng ! Trong máy điện quay, dây quấn phận kết cấu mà thực việc biến đổi nng lượng điện ! Dây quấn bố trí đặt phần động (rôto) phần tĩnh (stato) ! Tùy thuộc vào nhiệm vụ cuộn dây mà người ta gọi dây quấn :dây quấn phần cảm - dây quấn lại gọi là: dây quấn phần ứng ! Trong a số loại MĐ quay, dây quấn phần cảm có nhiệm vụ tạo từ trường khe hở không khí lúc khơng tải Trong trường hợp đó, dây quấn phần cảm cịn gọi “dây quấn kích từ” Dòng điện chiều chạy cuộn dây quấn quanh cực làm bị từ hố tạo nên cực tự phân bố xen kẽ II Dây quấn máy điện xoay chiều Khái niệm chung (tiếp) ! Tuy nhiên có trường hợp kết cấu mà chúng tạo từ trường có cực tính khơng đổi ! Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng sđđ theo yêu cầu có từ trường phần cảm chuyển động tương Sđđ cảm ứng dây quấn xoay chiều hay chiều thuộc vào từ trường phẩn cảm loại có cực tính thay đổi hay cực tính khơng đổi u cầu dây quấn: ! Đảm bảo sđđ dịng điện tương ứng với cơng suất điện từ máy ! Chịu dịng điện tương ứng với cơng suất máy mà không bị phát nhiệt mức cho phép ! Chế tạo, lắp đặt thuận lợi, đảm bảo độ bền máy hoạt động tiết kiểm nguyên vật liệu ! Vật liệu để chế tạo dây quấn MĐ quay thường đồng đỏ nhôm, nhiên đồng đỏ sử dụng phổ biến II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn a Dây quấn phần cảm D©y quÊn rôto máy ng b cực lồi II Dõy qun mỏy điện xoay chiều a Dây quấn phần cảm (tiếp) D©y quấn rô to máy ĐB cực ẩn II Dõy qun máy điện xoay chiều a Dây quấn phần cảm (tiếp) Dây quấn cực từ MĐ chiều II Dõy qun máy điện xoay chiều Dây quấn b Dây quấn phần ứng Bước dây quấn Phần đầu n ối Wb =1 y Bước dây quấn Phần đầu n ối Phần tác dụng y Chiều dài lõi thép Wb =2 Phần đầu nối Phần tác dụng Chiều dài lõi thép Phần đầu n ối II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn b Dây quấn phần ứng (tiếp) II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn b Dây quấn phần ứng (tiếp) Dây quấn lõi thép II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn b Bước dây quấn bước cực ! Nếu phần ứng có Z rãnh máy có số đơi cực p thi góc độ điện rãnh liên tiếp tính theo cơng thức: o z 2p p.360 α= z ! Dây quấn bước đủ: y = τ = ! Góc lệch pha sđđ cạnh tác dụng bối dây p.360 o z ζ= x = 180 o z 2p ! Nếu sđđ cảm ứng cạnh tác dụng biểu diễn véc tơ sđđ bối dây tổng véc tơ hình vẽ ζ a ζ b Eb a Eb b II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây quấn c Số pha số rãnh (tiếp) ! Đối với MĐ xoay chiều, dây quấn có số pha “m” thi pha chiếm số rãnh là: Z/m ! Với dây quấn lớp, số bối dây pha tương ứng Z/2m bối Tương tự với dây quấn lớp, bối dây có cạnh tác dụng cạnh tác dụng chiếm 1/2 rãnh, nên số bối dây số rãnh pha tức z/m bối ! ... rãnh liên tiếp tính theo cơng thức: o z 2p p.360 α= z ! Dây quấn bước đủ: y = τ = ! Góc lệch pha sđđ cạnh tác dụng bối dây p.360 o z ζ= x = 180 o z 2p ! Nếu sđđ cảm ứng cạnh tác dụng biểu... là: Z/m ! Với dây quấn lớp, số bối dây pha tương ứng Z/2m bối Tương tự với dây quấn lớp, bối dây có cạnh tác dụng cạnh tác dụng chiếm 1 /2 rãnh, nên số bối dây số rãnh pha tức z/m bối ! ... dây quấn Phần đầu n ối Wb =1 y Bước dây quấn Phần đầu n ối Phần tác dụng y Chiều dài lõi thép Wb =2 Phần đầu nối Phần tác dụng Chiều dài lõi thép Phần đầu n ối II Dây quấn máy điện xoay chiều Dây