Giáo trình Máy điện (Nghề Điện công nghiệp)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Cuốn giáo trình dùng cho học sinh hệ trung cấp lƣu hành nội trƣờng 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 Máy điê ̣n đƣợc biên soạn dựa Chƣơng trình khung Trình độ trung cấp nghề Điện công nghiệp Nội dung đƣợc biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dể hiểu Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ lơgíc chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đào tạo, ngƣời dạy, ngƣời học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Trong giáo trình cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với học sinh trình độ Trung cấp nghề nhƣ cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thƣờng gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Khi biên soạn, ngƣời biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chƣơng trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành đƣợc biên soạn gắn với nhu cầu thực tế học tập đồng thời có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình đƣợc biên soạn với thời gian đào tạo 150 gồm có: - Bài mở đầu - Bài 1: Máy biếp áp - Bài 2: Máy điện không đồng - Bài 3: Máy điện không đồng Mặc dù cố gắng nhƣng chắn không tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong nhận ý kiến đóng góp ngƣời sử dụng để giáo trình đƣợc chỉnh sửa, bổ sung đƣợc hoàn chỉnh Củ Chi, ngày tháng năm 2019 Người biên soạn Trần Ngọc Phiên MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN .5 Bài mở đầu: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN .6 I ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LỌAI II CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN MÁY ĐIỆN III VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN IV CÂU HỎI ÔN TẬP BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP 1.1 Khái niệm chung 1.2 Cấu tạo 10 1.3 Nguyên lý làm việc 11 1.4 Các đại lƣợng định mức 12 1.5 Máy biến áp pha 13 1.6 Mơ Hình Tốn MBA 18 1.7 Sơ Đồ Tƣơng Đƣơng Của MBA 19 1.8 MBA làm việc song song 23 1.9 Các máy biến áp đặc biệt 24 1.10 Quấn máy biến áp pha cỡ nhỏ 26 1.11 Thi công quấn dây máy biến áp pha công suất nhỏ 29 1.12 Câu hỏi ôn tập: 37 BÀI 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ .40 2.1 Khái niệm chung máy điện không đồng 40 2.2 Cấu tạo động không đồng 41 2.3 Khái niệm từ trƣờng quay 44 2.4 Điện áp cảm ứng 45 2.5 Khái niệm trƣợt rotor 46 2.6 Ảnh hƣởng trƣợt lên tần số biên độ điện áp cảm ứng rotor 46 2.7 Mạch điện tƣơng đƣơng động cảm ứng pha 47 2.8 Q trình chuyển hóa lƣợng máy điện không đồng 50 2.9 Mở máy động cảm ứng 51 2.10 Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha 55 2.11 Động không đồng pha 62 2.12 Động pha vòng ngắn mạch 63 2.13 Xây dựng sơ đồ khai triển dây quấn động kđb pha 64 2.15 : Xây dựng sơ đồ khai triển dây quấn động kđb pha 77 2.16 Dây quấn lớp 79 2.17 Dây quấn lớp 86 2.18 Xây dựng sơ đồ khai triển số dạng dây quấn đặc biệt động kđb pha 89 2.19 Đấu dây vận hành động 94 2.20 Tháo lắp động 95 2.21 Các bƣớc quấn dây động không đồng 98 2.22 Câu hỏi ôn tập: 104 BÀI 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ .144 3.1 Khái quát chung phân loại máy điện đồng 144 3.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện đồng 144 3.3 Các phƣơng trình sơ đồ thay máy điện đồng 148 3.4 Quá trình biến đổi lƣợng máy điện đồng 149 3.5 Các chế độ làm việc máy điện đồng 150 3.6 Máy điện đồng làm việc chế độ động 152 3.7 Quấn lại dây quấn động đồng 155 3.8 Câu hỏi ôn tập: 160 3.9 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 162 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………… …………………………205 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN Mã mơ đun: MĐ 14 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơđun: - Vị trí: Mơ đun học sau mơn sở nhƣ: An tồn lao động, Mạch điện Đo lƣờng điện - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề, thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa mô đun: giúp học sinh hiểu giải thích đƣợc cấu tạo, nguyên lý nhƣ sửa chữa đƣợc máy biến áp, động không đồng bộ, máy phát điện đồng bộ… - Vai trị mơ đun: mơ đun chun ngành để học sinh có kiến thức học tiếp môn học nâng cao nhƣ: Trang bị điện, khí nén, PLC Mục tiêu mơ đun: -Về kiến thức: + Phân tích cấu tạo, nguyên lý máy biến áp, động không đồng bộ, máy phát điện đồng + Phân tính, khảo sát đặc điểm, đặc tính loại máy điện nói -Kỹ năng: + Nhận dạng đo kiểm, đấu dây vận hành sơ đồ + Hòa đồng máy phát + Vẽ, phân tích sơ đồ dây quấn + Dị tìm, phát sửa chữa khắc phục số hƣ hỏng - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc… Nội dung mô đun: Bài mở đầu: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LỌAI Định nghĩa: Máy điện thiết bị điện từ , nguyên lý làm việc dựa vào tƣợng cảm ứng điện từ Dùng để biến đổi dạng lƣợng nhƣ: thành điện (máy phát điện) ngƣợc lại biến đổi điện thành (động điện), dùng để biến đổi thông số điện nhƣ: biến đổi điện áp (máy biến áp), biến đổi dòng điện (máy biến dòng), biến đổi tần số (máy biến tần).v.v… Phân loại: Máy điện có nhiều loại, đƣợc phân loại theo nhiều cách khác nhƣ:  Phân loại theo công suất  Phân loại theo cấu tạo  Phân loại theo chức Phân loại theo dòng điện Phân loại theo nguyên lý làm việc Nguyên lý máy phát điện động điện Tính thuận nghịch máy điện  Máy điện có tính thuận nghịch, nghĩa làm việc chế độ máy phát điện động điện: 3.1 Chế độ máy phát điện:cho động sơ cấp tác dụng vào dẫn lực học Fcơ dẫn chuyển động với tốc độ v từ trƣờng nam châm N – S (hình 1) dẫn cảm ứng sức điện động e nối vào hai cực Hình dẫn điện trở R tải, dòng điện I chạy dẫn cung cấp điện cho tải Nếu bỏ qua điện trở dẫn, điện áp đặt vào tải u = e Công suất điện máy phát cung cấp cho tải Pđ = ui = ei Dòng điện I nằm từ trƣờng tác dụng lực điện từ Fđt = Bil có chiều nhƣ hình Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ cân với lực động sơ cấp: F = Fđt Nhân hai vế với v ta có F v = Fđtv = Bilv = ei Nhƣ công suất động sơ cấp P = Fcơv đƣợc biến đổi thành công suất Pđ = ei nghĩa biến thành điện 3.2 Chế độ động điện: Cung cấp điện cho máy phát điện, điện áp U nguồn điện gây dòng điện I dẫn Dƣới tác dụng lực điện từ Fđt = Bil tác dụng lên dẫn làm dẫn chuyển động với tốc độ v có chiều nhƣ hình Hình Nhƣ cơng suất điện từ Fđt = ui đƣa vào động đƣợc biến thành công suất F = Fđtv trục động Điện đƣợc biến đổi thành Ta nhận thấy thiết bị điện từ tùy theo lƣợng đƣa vào mà máy điện làm việc chế độ động hay máy phát điện Mọi loại máy điện có tính chất thuận nghịch II CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN MÁY ĐIỆN Định luật cảm ứng điện từ a Trường hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vịng dây  e Khi từ thơng  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, vòng dây cảm ứng sức điện động Chiều sức điện động đƣợc xác định theo quy tắc văn nút chai (hình a.1) Hình a.1 Dấu + (hình a.1) chiều từ thơng từ ngồi vào Sức điện động cảm vịng dây đƣợc viết theo cơng thức Maxwell: Trong đó:  = n: gọi từ thơng móc vịng cuộn dây b Trường hợp dẫn chuyển động từ trường: Khi dẫn chuyển thẳng vng góc với đƣờng sức từ trƣờng, dẫn cảm ứng sức N điện động, chiều sức điện động đƣợc xác định B theo quy tắc bàn tay phải Có trị số là: e = Blv e Trong đó: v B (Tesla): từ cảm L (m) : chiều dài dẫn S V (m/s): vận tốc dẫn Định luật lực điện từ: i Fđt N B S Khi dẫn mang dịng điện đặt thẳng góc với đƣờng sức từ (trƣờng hợp động điện), dẫn chịu lực điện từ tác dụng vuông góc Chiều lực điện từ đƣợc xác định theo quy tắc bàn tay trái, có trị số : Fđt = Bil (N) Trong đó: B (T) : từ cảm i (A) : dòng điện l (m) : chiều dài dẫn III VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN Vật liệu chế tạo máy điện gồm: vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện vật liệu kết cấu Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dùng máy điện tốt đồng chúng khơng đắt có điện trở suất nhỏ Ngồi cịn dùng nhơm hợp kim khác nhƣ đồng thau, đồng phốt Để chế tạo dây quấn ta thƣờng dùng đồng, nhôm Vật liệu dẫn từ: Vật liệu dẫn từ thƣờng đƣợc dùng để chế tạo phận mạch từ, ngƣời ta dùng vật liệu sắt từ để làm mạch từ nhƣ thép kỹ thuật điện, thép thƣờng, thép đúc, thép rèn Gang đƣợc dùng dẫn từ khơng tốt Vật liệu cách điện: Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện với Trong máy điện vật liệu cách điện phải có cƣờng độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm bền học Ngoài độ bề nhiệt chất cách điện bọc dây dẫn định nhiệt độ cho phép dây dẫn tải Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu vật liệu dùng để chế tạo chi tiết chịu tác động học nhƣ: trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy Trong máy điện, vật liệu kết cấu thƣờng là: gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu hợp kim kim loại màu, chất dẻo IV.CÂU HỎI ƠN TẬP Giải thích ứng dụng định luật cảm ứng điện từ lực điện từ máy điện Các vật liệu chế tạo máy điện gì? BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP Giới thiệu: - Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp mạng điện xoay chiều từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác nhƣng giữ nguyên tần số Mục tiêu bài: - Mơ tả đƣợc cấu tạo, phân tích đƣợc nguyên lý làm việc máy biến áp pha ba pha - Xác định đƣợc cực tính đấu dây vận hành máy biến áp pha, ba pha kỹ thuật - Đấu máy biến áp vận hành song song máy biến áp - Tính tốn đƣợc thơng số máy biến áp trạng thái: khơng tải, có tải, ngắn mạch - Quấn lại đƣợc máy biến áp pha cỡ nhỏ - Chọn lựa máy biến áp phù hợp với mục đích sử dụng Bảo dƣỡng sửa chữa máy biến áp theo yêu cầu - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tƣ khoa ho ̣c và sáng ta ̣o Nội dung chính: 1.1 Khái niệm chung Hình : Trạm biến áp Hình : Máy biến áp pha Máy biến áp đời nƣớc ta từ sớm, máy biến áp chủ yếu đƣợc sử dụng điện lực để nâng cao điện áp mạng điện truyền tải điện xa Khi đến hộ tiêu thụ, máy biến áp làm giảm điện áp xuống mức phù hợp với phụ tải cần sử dụng Khuynh hƣớng phát triển máy biến áp dùng loại vật liệu có từ tính tốt, tổn hao sắt từ thấp để nâng cao công suất truyền tải máy biến áp giảm nhỏ kích thƣớc Đồng thời dùng vật liệu dẫn điện dây nhôm thay cho dây đồng để giảm khối lƣợng máy biến áp Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp mạng điện xoay chiều từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác nhƣng giữ nguyên tần số Máy biến áp thiết bị làm việc dƣới dạng mạch hai cửa, phía nối với nguồn gọi sơ cấp, đại lƣợng liên quan đến sơ cấp đƣợc ký hiệu kèm số 1, phía nối với tải đƣợc gọi thứ cấp, đại lƣợng liên quan đến thứ cấp đƣợc ký hiệu kèm số Ví dụ điện áp sơ cấp ký hiệu U1, Điện áp thứ cấp ký hiệu U2 U1 > U2 : Máy biến áp giảm áp U1 < U2 : Máy biến áp tăng áp 1.2 Cấu tạo Lõi thép máy biến áp (Transformer Core) Cuộn dây quấn sơ cấp (Primary Winding) Cuộn dây quấn thứ cấp (Secondary Winding) Ngồi cịn có phần khác nhƣ vỏ máy, cách điện, sứ đỡ, thiết bị làm mát, thùng giãn dầu, ฀ Lõi thép: đƣợc tạo thành thép mỏng ghép lại, hình dáng có hai loại: loại trụ (core type) loại bọc (shell type) Loại trụ: đƣợc tạo thép hình chữ U chữ I Một lƣợng lớn từ trƣờng sinh cuộn dây sơ cấp không cắt cuộn dây thứ cấp, hay máy biến áp có từ thơng rị lớn Để cho từ thơng rị nhất, cuộn dây đƣợc chia với nửa cuộn đặt trụ lõi thép Loại máy biến áp đƣợc sử dụng rộng rãi, thƣờng đƣợc sử dụng điện áp cao nơi mà cách điện cuộn dây trở nên vấn đề cần quan tâm Loại bọc: đƣợc tạo thép hình chữ E chữ I Lõi thép loại bao bọc cuộn dây quấn, hình thành mạch từ có hiệu suất cao, đƣợc sử dụng rộng rãi Phần lõi thép có quấn dây gọi trụ từ, phần lõi thép nối trụ từ thành mạch kín gọi gông từ ฀ Dây quấn sơ cấp (Primary Winding) ฀ Dây quấn thứ cấp (Second Winding) Hình : Hình dạng máy biến áp pha loại trụ Hình : Hình dạng máy biến áp pha loại bọc Hình : Máy biến áp pha loại trụ Hình : Máy biến áp pha loại bọc 10 4/ Công suất động Bài Một máy phát điện chiều kích từ song song có số liệu định mức sau :Pđm= 18kW, Uđm = 230V, n= 2000v/phút, điện trở phần ứng Rƣ = 0,04, Rkt = 115 Tính : 1/ dịng điện kích từ 2/ Dòng điện định mức 3/ Dòng điện phần ứng 4/ Sức điện động phần ứng 5/ Khi tổn hao mạch từ ma sát chiếm 4,33% Pđm Xác định hiệu suất Bài Tổn hao sắt khí động chiều kích từ song song 240 V 865 W; điện trở cuộn kích từ 92  điện trở phần ứng 0.12  ; dịng điện định mức 140 A Tìm: Tổn hao đồng kích từ Tổn hao đồng phần ứng Công suất định mức Hiệu suất Bài Một máy phát chiều kích từ song song 20 kW, 220 V có điện trở phần ứng 0.07  điện trở cuộn kích từ song song 200  Xác định công suất điện từ Bài Một máy phát chiều kích từ độc lập 100 kW cung cấp 50kW cho tải điện áp 125 V Nếu cắt tải giữ nguyên vận tốc, điện áp 137 V Tính điện trở phần ứng Bài Bộ động – máy phát chiều có thơng số sau: Động cơ: 200 V 290 A 44.76 kW Máy phát: 400 V 96 A Tính: hiệu suất động hiệu suất máy phát hiệu suất toàn Bài 10 Một máy phát kích từ độc lập kW; 125 V có điện trở phần ứng 0.2  Tính điện áp khơng tải suy phần trăm thay đổi điện áp Một động chiều kích từ song song 240 V sinh momen 20 Nm dòng điện phần ứng 12 A giá trị từ thơng cố định Tính momen sinh dòng điện phần ứng 20 A Bài 11 Khi sinh momen 18 Nm động chiều kích từ song song 240 V tiêu thụ dòng điện từ nguồn cấp 10 A Dịng kích từ 1.5 A Tính dịng điện motor lấy từ nguồn sinh momen 60 Nm Giả sử từ thông không đổi giá trị Bài 12 Một động điện chiều lấy từ lƣới 20 A sinh momen 60 Nm Dịng điện cuộn kích từ song song A Dòng lấy từ nguồn cần momen 100 Nm Giả sử từ thông không đổi 191 Bài 13 Một động 2.238 kW có hiệu suất 75% dòng điện dây 14.92 A Tính điện áp đầu cực động Bài 14 Tính hiệu suất motor có cơng suất đầu vào 3.5 kW Tổng tổn hao đồng, khí lõi thép 750W Bài 15 Một động chiều 240 V có cơng suất định mức hp, hiệu suất 80% Tính dịng điện động lấy từ lƣới BÀI TẬP TÍNH TỐN DÂY QUẤN STATOR ĐỘNG CƠ PHA DẠNG SINE Quá trình thực đuợc tiến hành theo buớc sau: BƢỚC 1: Đo kích thƣớc tiêu chuẩn lõi thép stator động Đƣờng kính lõi thép stator Dt (mm) Bề dày lõi thép stator L (mm) Bề dày gông stator bg (mm) Bề dày stator br (mm) Tổng số rãnh stator (Z) Hình dạng kích thƣớc rãnh stator; thơng thƣờng rãnh stator có hai dạng: rãnh hình thang hay rãnh ovalle (quả lê) Ngồi cịn phải xác định thông số động nhƣ: Pđm, Uđm sơ đồ đấu dây BƢỚC 2: Phỏng định số đôi cực 2pmin =  0,4 ÷ 0,5 Dt bg Trong bƣớc thƣờng có trƣờng hợp: TH1: ví dụ 2pmin = 3,6-4,5 ta chọn 2p=4 TH2: ví dụ 2pmin = 2,7-3,3 ta chọn 2p=2 2p=4 Trƣờng hợp thích hợp cho dây quấn động cấp tốc độ TH3: ví dụ 2pmin = 3-3,75 ta chọn 2pmin=4 BƢỚC 3: Xác định mối quan hệ từ thông qua mặt cực từ ( ) mật độ từ thông qua khe hở không khí ( B ) 192 = L.Dt B p Trong đó: Φm: Từ thơng, (Wb) Bδ : Mật độ từ thơng khe hở khơng khí, (T) L, Dt: Bề dầy lõi thép đƣờng kính stator, (m) BƢỚC 4: Xác định mối quan hệ mật độ từ thông qua gông lõi thép stator (Bg) với độ từ thơng qua khe hở khơng khí (Bδ) Bg  Dt B p.bg Trong đó: bg, Dt: Bề dầy gơng đƣờng kính lõi thép Bg : Mật độ từ thông qua gông lõi thép stator, (T) BƢỚC 5: Xác định mối quan hệ mật độ từ thông qua lõi thép stator (Br) với độ từ thơng qua khe hở khơng khí (Bδ)   Dt  Br    B  Z.b r  Trong đó: br, Dt :Bề dầy đƣờng kính lõi thép Br : Mật độ từ thông qua lõi thép stator, (T) BƢỚC 6: Lập bảng quan hệ Br, Bg Bδ Bδ (T) Bg (T) Br (T) Cho Bδ (T) giá trị nào, sau tính Bg Br Nhƣng ý giá trị Bg Br phải nằm phạm vi cho phép nhƣ bảng sau: Pmax (KW) >100 100 - 10 10 - 400 0,95 -0,97 Chú ý: Khi tính xong giá trị Nphachinh, phải điều chỉnh Nphachinh phải bội số tổng số bối pha tiến hành tính số vịng bối Nboi _ chinh  N pha _ chinh  boi Có bối ta suy đƣợc số vịng dây bối bối từ cơng thức: Ni N BƢỚC 9: Xác định tiết diện rãnh stator Thơng thƣờng có dạng rãnh: hình thang hay lê (ovalle) 194 Với rãnh hình thang, diện tích rãnh đƣợc xác định: Sr  d1  d h Với rãnh hình lê, diện tích rãnh đƣợc xác định: Sr  d1  d d  d 22 (h  )  2 BƢỚC 10: Xác định tiết diện dây quấn pha Scd _ chinh  kld Sr max n.ur Nboi _ chinh Trong đó: n: Số sợi chập lại dây quấn ur, : Số cạnh tác dụng chứa rãnh, (dây quấn sine đƣợc xem dây quấn lớp) Nbối bối có số vịng dây lớn klđ: Hệ số lắp đầy cho rãnh Và đƣợc chọn nhƣ bảng sau: Hình dạng rãnh Loại dây quấn Klđ lớp 0,36 đến 0,43 Hình thang lớp 0,33 đến 0,40 lớp 0,36 đến 0,46 Hình lê lớp 0,36 đến 0,43 Do dây quấn có tiết diện trịn nên ta tính đƣờng kính dây (có kể đến cách điện) nhƣ sau: dcd _ chinh  1,128 Scd _ chinh Ta suy đƣờng kính dây đồng trần (d) theo quan hệ sau, với dây đồng tráng men tiêu chuẩn dchinh  dcd _ chinh  0,05mm BƢỚC 11: Chọn mật độ dòng điện (J), xác định dòng điện định mức qua pha dây quấn, suy công suất định mức động Giá trị mật độ dòng điện J [A/mm2] thƣờng đƣợc xác định theo tiêu chuẩn sau:  Cấp cách điện chịu nhiệt vật liệu cách điện dây điện từ dùng động  Điều kiện thơng gió động  Cấp công suất định mức động  Chế độ làm việc động cơ: liên tục dài hạn, liên tục ngắn hạn, ngắn hạn có lập lại hay ngắn hạn không lập lại Pđm (KW) 100 J (A/mm ) 6-8 5-6 4-6 6-8 Tuy nhiên, động có cơng suất trung bình ta quan tâm đến cấp cách điện, ta thƣờng chọn: J = 5,5 - 6,5 (A/mm2) cấp cách điện loại A, nhiệt độ cho phép 105°C 195 J = 6,5 - (A/mm2) cấp cách điện loại E, nhiệt độ cho phép 115°C (thường chọn I=6,5) Sau chọn đƣợc giá trị mật độ dòng điện, xác định dòng điện định mức qua pha dây quấn theo quan hệ sau:  d I dmpha _ chinh  J n Trong đó: d: Đƣờng kính sợi dây trần n:Số sợi chập nhánh Tra bảng chọn η, cosφ Công suất định mức động đƣợc xác định nhƣ sau: Pdm  Udmpha I dmpha .Cos BƢỚC 12: Xác định chu vi khn dùng thi cơng dây quấn tính tốn khối lƣợng cho dây quấn stator Chúng ta xác định thông số KL: bề dầy đầu nối bối dây tính hai rãnh liên tiếp K L _ chinh    ( Dt  hr ) Z K L _ phu    ( Dt  hr ) Z Trong đó: Dt: Đƣờng kính cũa lõi thép stator; [Dt]=[mm] hr: bề cao rãnh, tính từ đáy rãnh đến miệng răng, [hr]=[mm] γ: hệ số dản dài đầu nối, giá trị phụ thuộc vào số cực 2p 2p γ 1,27 - 1,3 1,33 - 1,35 1,5 1,7 ≥8 Chu vi khuôn dây quấn đƣợc xác định theo quan hệ sau: CVchinh _ i  2.( K L _ chinh yi  L)` Trong đó: y: bƣớc dây quấn (khoảng cách tính theo rãnh cạnh tác dụng bối dây) L’: Bề dày lõi thép có tính đến khoảng nhơ, thƣờng L'= L + (5÷10)mm Khi tính xong giá trị chu vi khn, nhớ làm trịn số giá trị chu vi khn (tính theo đơn vị đo cm) 196 Sau cùng, xác định tổng bề dài pha dây quấn (Lpha_chinh): Lpha _ chinh  (CVchinh _ i Nboi _ chinh _ i ). boi Khối lƣợng dâyquấn:   d  4 Wdayquan _ chinh  1,1.(8,9kg / dm3 ).Lpha _ chinh n   10   Điện trở cuộn dây (nếu làm đồng): rchinh  0, 018.4 Lchinh  d chinh BƢỚC 13: Xác định đƣờng kính dây quấn phụ Tính: ytrungbinh _ chinh   ( ytrungbinh _ phu   ( CW  a.t kdq _ chinh Ni yi ) N Ni` ` yi ) N K L _ phu ytrungbinh _ phu  L`  (1) kdq _ phu K L _ chinh ytrungbinh _ chinh  L` Giải hệ phƣơng trình: (1) a ?(a  2)   3180t  t ? C  (1  a ).r C W chinh  Với C dung lƣợng tụ với đơn vị  F (giá trị tụ qui định tiết diện cuộn phụ) d phu  d chinh t Số vòng dây quấn pha phụ: N pha _ phu  a.N pha _ chinh Số vòng dây bối phụ: Nboi _ phu  kdq _ chinh kdq _ phu N pha _ phu  boi N i` Có bối ta suy đƣợc số vịng dây bối bối từ cơng thức: N Bƣớc 14: Kiểm tra hệ số lắp đầy rãnh Ví dụ: Rãnh thứ có 61 vịng pha phụ 24 vịng pha chính, nên ta có hệ só lắp đầy rãnh 6: kld  61.S phu  24.Schinh S ranh So sánh kết vừa tính đƣợc, klđ6klđ điều chỉnh cách giảm số vòng dây quấn lại đạt Bƣớc 15: Chu vi khuôn dây quấn phụ Ví dụ: Một động hiệu SEGAL có kích thƣớc lõi thép stator nhƣ sau: 197 +Đƣờng kính trong: Dt = 134mm +Bề dày lõi thép stator: L = 105mm +Bề dày gông lõi thép stator: bg = 18mm +Bề dày stator: br = 4,7mm +Tổng số rãnh stator: Z = 36 rãnh +Rãnh hình thang có kích thƣớc nhƣ hình vẽ: d1 = 7mm; d2 = 10mm; h = 24mm; hr = 22mm Xác định số liệu dây quấn stator để động vận hành lƣới điện 220V, với C=2 F Giải: BƢỚC 1: Xác định kích thƣớc (số liệu cho đầu bài) BƢỚC 2: Ƣớc lƣợng số cực tối ƣu cho kết cấu động 2pmin =  0,4 ÷ 0,5 Dt 134   0,4 ÷ 0,5   2,97 ÷ 3, 72 bg 18 Chọn số cực 2p = BƢỚC 3: Xác lập quan hệ từ thông cực đại (Φm) qua cực từ với độ từ thông (hay từ cảm) khoảng hở khơng khí (Bδ) L.Dt 105.103.134.103 = B  B  7, 035.103.B (Wb) p BƢỚC 4: Xác lập quan hệ mật độ từ thông qua gông stator (Bg) với độ từ thông (hay từ cảm) khoảng hở khơng khí (Bδ) Bg  Dt 134.B B   1,86B p.bg 4.18 BƢỚC 5: Xác lập quan hệ mật độ từ thông qua stator (Br) với độ từ thông (hay từ cảm) khoảng hở khơng khí (Bδ)   Dt Br    Z.b r    134   B    B  2, 486B 36.4,7    BƢỚC 6: Xác định mật độ từ thông khoảng hở khơng khí (Bδ) Do động vận hành bình thƣờng nên chọn Br=1,4T, Bg = 1,25T Ta có: 198 B  B  Bg 1,86  1,25  0, 67T 1,86 Br 1,4   0,56T 2, 486 2, 486 Với giá trị Bδ tính đƣợc theo giới hạn cực đại Brmax Bgmax, ta chọn giá trị cho mật độ từ thông qua khe hở khơng khí là: Bδ = 0,62T Từ thơng qua cực từ:  = 7, 035.103.0, 62  4,36.103 (Wb) BƢỚC 7: Chọn kết cấu dây quấn stator, xây dựng sơ đồ dây quấn tính hệ số dây quấn Kdq Ta có: Z 36 1800 1800    9,  d    200 2p  Chọn dây quấn khơng mƣợn rãnh, dây quấn phụ mƣợn rãnh Hệ số dây quấn pha chính: 1  y1. d  2.200  400 ; 2  y2 d  4.200  800 ; 3  y3.d  6.200  1200 ;   y4  d  8.200  1600 i 3 1 2 4 Bchinh   S in  Sin  Sin  Sin  Sin 2  Sin20  Sin40  Sin60  Sin80  2,835 Sin 1 Sin 3 0 0 Sin 2 N1 N2 Sin20 Sin400 2    0,12 ;    0, 226 2,835 2,835 N Bchinh N Bchinh Sin 4 N3 N4 Sin400 Sin60 2    0,305 ;    0,347 2,835 N Bchinh 2,835 N Bchinh 199 Chú ý phải hiệu chỉnh để Ni N  nên ta chọn N1 N N3 N     0,122  0, 226  0,305  0,347  N N N N  kdq _ chinh   Ni  Sin i N  0,122.Sin200  0, 226.Sin400  0,305.Sin600  0,347.Sin800  0, 79 Hệ số dây quấn pha phụ: 1`  y1`.d  1.200  200 ; 2`  y2` d  3.200  600 ; 3`  y3` d  5.200  1000 ;  4`  y4`  d  7.200  1400 ;  5`  y5`  d  9.200  1800 Bphu   S in i`  Sin 1`  Sin  2`  Sin 3`  Sin  4`  Sin 5`  Sin10  Sin30  Sin50  Sin70  Sin90  3,379 0 0 1`  2` 3`  4` Sin Sin N 2` N1` Sin300 Sin100 2    0, 051 ;    0,147 3,379 N B phu N B phu 3,379 Sin Sin N3` N 4` Sin500 Sin700 2    0, 226 ;    0, 277 ; N B phu 3,379 3,379 N B phu 5` Sin N5` Sin900    0, 295 N B phu 3,379 N i`  nên ta chọn Chú ý phải hiệu chỉnh để  N N1` N 2` N3` N 4` N5`      0, 055  0,147  0, 226  0, 277  0, 295  N N N N N  kdq _ phu Ni` i`   Sin N  0, 055.Sin100  0,147.Sin300  0, 226.Sin500  0, 277.Sin700  0, 295.Sin900  0,81 BƢỚC 8: Xác định tổng số vòng cho pha dây quấn (Npha) Ta có:  Dt 3,14.13, L  10,5  110, 4cm2  L = 2p K E  K E _ Truoc  ( L)Tinhduoc  ( L)Truoc 110,  100 ( K E _ Sau  K E _ Truoc )  0,9  (0,93  0.9)  0,906 ( L) Sau  ( L)Truoc 150  100 200 N pha _ chinh  K E U dmpha 4, 44 f .kdq _ chinh  0,906.220  260 4, 44.50.4,36.103.0, 79 Số vòng bối là: Nboi _ chinh  N pha _ chinh  boi  260  65 N1  0,122  N1  0,122.N  0,122.65  N  N  0, 226.N  0, 226.65  15  N3  0,305.N  0,305.65  20  N  0,347.N  0,347.65  22 BƢỚC 9: Xác định tiết diện rãnh stator, vào hệ số lấp đầy rãnh để xác định đƣờng kính dây quấn stator Diện tích rãnh stator, ta có: d1  d d2  d  10 10  52 Sr  (h  )( ) (22  2 )( )  154,3mm Chọn klđ = 0,46, rãnh có số vịng lớn N4=22 Scd  kld S r 0, 46.154,3   1, 61( mm ) n.ur N 2.22 Đƣờng kính dây quấn (có tính ln lớp men cách điện): d cd  1,128 Scd  1,128 1, 61  1, 43(mm) Chọn đƣờng kính dây trần khơng tính lớp men cách điện là: d  dcd  0, 03  1, 43  0, 03  1, 4(mm) BƢỚC 10: Chọn mật độ dòng điện (J), xác định dòng điện định mức qua pha dây quấn, suy công suất định mức động Chọn mật độ dòng điện qua dây quấn J= 6,5 A/mm2 Với phƣơng án chọn hai dây chập thành phần; dòng điện định mức qua pha dây quấn là:   d chinh   3,14.1, 42   I dmpha   J n    6,5  10( A) 4     Chọn   0,88, cos  0.89 ta có: Pdm  Udmpha I dmpha .Cos  220.10.0,88.0,89  1,7 Kw BƢỚC 11: Xác định chu vi khuôn dùng thi cơng dây quấn tính tốn khối lƣợng cho dây quấn stator   ( Dt  hr )  1,3.(134  24) K L _ chinh  Z  36  18, 6mm Chu vi khuôn dây quấn đƣợc xác định theo quan hệ sau: CVchinh _1  2.( K L _ chinh y1  L` )  2.(18, 6.2  113)  300mm CVchinh _  2.( K L _ chinh y2  L` )  2.(18,6.4  113)  374,8mm CVchinh _  2.( K L _ chinh y3  L` )  2.(18,6.6  113)  449, 2mm 201 CVchinh _  2.( K L _ chinh y4  L` )  2.(18, 6.8  113)  523, 6m Tổng chiều dài pha dây quấn (Lpha_chinh): Lpha _ chinh  CVchinh Nboi _ chinh  boi  4.( N1.CV1  N CV2  N3.CV3  N CV4 )  4.(8.3  15.3,8  18.4,5  20.5,3)  1072dm Khối lƣợng dây quấn:   d  4   1, 42  4 Wdayquan _ chinh  1,1.(8,9kg / dm3 ).Lpha _ chinh n  10 1,1.8,9.1072.1     10  1, 6kg     Điện trở cuộn dây (nếu làm đồng): rchinh  0, 018.4 Lchinh 107,  0, 018.4  1,32  d chinh 3,14.1, BƢỚC 12: Xác định đƣờng kính dây quấn phụ Ni N N N N yi )  y1  y2  y3  y4 N N N N N  0,122.2  0, 226.4  0.305.6  0.347.8  5,3 ytrungbinh _ chinh   ( Ni` ` N` N` N` N` N` yi )  y1`  y2`  y3`  y4`  y5` N N N N N N  0, 055.1  0,147.3  0.226.5  0.277.7  0, 295.9  6, 22 ytrungbinh _ phu   ( CW  a.t kdq _ chinh K L _ phu ytrungbinh _ phu  L` kdq _ phu K L _ chinh ytrungbinh _ chinh  L `  0, 79 17, 2.6, 22  113  1, 01.a.t  0,81 18, 6.5,3  113 Giải hệ phƣơng trình:  0,99  0,99  0,99 t t t  a  a    a    2 C  3180t C  3180.0,99 C  2361 2   (1  a ).rchinh (1  a ).a 1,32  a4  a2 Chọn tụ C=400μF ta giải đƣợc a=1,4, t=0,7 Tiết diện cuộn phụ: d phu  d chinh t  1, 0,  1,17mm Vậy chọn dây phụ có tiết diện 1,17mm Tổng số vòng dây pha phụ: N phu  a.Nchinh Nboi _ phu  kdq _ chinh N phu kdq _ phu  boi   1, 4.260 0, 79  355 0,81 356  89 Số vòng bối nhỏ N1`  0, 055  N1`  0,122.89  11 N  N2`  0,147.89  13  N 3`  0, 226.89  20 202  N3`  0, 277.89  25  N 5`  0, 295.89  26 BƢỚC 13: Kiểm tra hệ số lắp đầy kld  kld  kld  kld  kld  N Scd _ chinh  N1`.Scd _ phu Sranh  22.1, 65  11.1,13  0,32 154,3  20.1, 65  13.1,13  0,3 154,3  15.1, 65  20.1,13  0,3 154,3  8.1, 65  25.1,13  0, 26 154,3 N3 Scd _ chinh  N 2` Scd _ phu Sranh N Scd _ chinh  N3` Scd _ phu Sranh N1.Scd _ chinh  N 4` Scd _ phu Sranh 2.N5` Scd _ phu Sranh  26.1,13  0,1 154,3 Bƣớc 14: Chu vi khuôn dây quấn phụ đƣợc xác định theo quan hệ sau: hr 24 ) 3,14.1,35.(134  )   17, K L _ phu  Z Z ` CVphu _ i  2.( K L _ phu yi  L )   ( Dt  CVphu _1  2.( K L _ phu y1  L` )  2.(17, 2.1  113)  260mm CVphu _  2.( K L _ phu y2  L` )  2.(17, 2.3  113)  329mm CVphu _  2.( K L _ phu y3  L` )  2.(17, 2.5  113)  398mm CVphu _  2.( K L _ phu y4  L` )  2.(17, 2.7  113)  466mm CVphu _  2.( K L _ phu y5  L` )  2.(17, 2.9  113)  535mm Tổng chiều dài pha dây quấn phụ (Lpha_phu): Lpha _ phu  CVchinh Nboi _ phu  boi  4.( N1`.CV1`  N 2` CV2`  N3` CV3`  N 4` CV4`  N5` CV5` )  4.(11.2,  13.3,3  20.4  25.4,  26.5, 4)  1637, 6dm Khối lƣợng dâyquấn: Wdayquan _ chinh   d  4   1,17  4  1,1.(8,9kg / dm ).Lpha _ chinh n   10  1,1.8,9.1637, 6.1   10  1, kg     Tóm tắt kết tính tốn nhƣ sau: 203 Cơng suất động cơ: Pđm=1,7Kw Dịng điện định mức: Iđm=10A Đƣờng kính dây d=1,4mm, đƣờng kính dây phụ 1,17mm Hệ số a=1,4 Khối lƣợng dây phụ: Wchinh=Wphu=1,6kg Phân bố pha nhƣ sau: N1=8, N2=15, N3=20, N4=22 Phân bố pha phụ nhƣ sau: N1=11, N2=13, N3=20, N4=25, N5=26 204 Tài liệu cần tham khảo: [1]- Nguyễn Đức Sĩ, Công nghệ chế tạo Máy điện Máy biến áp, NXB Giáo dục 1995 [2]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1, NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 [3]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 2, NXB Khoa học Kỹ thuật 2001 [4]- Châu Ngọc Thạch, Hướng dẫn sử dụng sửa chữa Máy biến áp, Động điện, Máy phát điện công suất nhỏ, NXB Giáo dục 1994 [5]- Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Tính tốn cung cấp lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, NXB Giáo dục 1998 [6]- Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1999 [7]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Tính tốn sửa chữa loại Máy điện quay Máy biến áp - tập 1, 2, NXB Giáo dục 1993 [8]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt Công nghệ chế tạo tính tốn sửa chữa Máy điện - tập 3, , NXB Giáo dục 1993 [9]- Minh Trí, Kỹ thuật quấn dây, NXB Đà Nẵng 2000 [10]- Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng, Quấn dây sử dụng Sửa chữa Động điện xoay chiều thông dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật 1989 205 ... lý làm việc Nguyên lý máy phát điện động điện Tính thuận nghịch máy điện  Máy điện có tính thuận nghịch, nghĩa làm việc chế độ máy phát điện động điện: 3.1 Chế độ máy phát điện: cho động sơ cấp... thành điện (máy phát điện) ngƣợc lại biến đổi điện thành (động điện) , dùng để biến đổi thông số điện nhƣ: biến đổi điện áp (máy biến áp), biến đổi dòng điện (máy biến dòng), biến đổi tần số (máy. .. từ lực điện từ máy điện Các vật liệu chế tạo máy điện gì? BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP Giới thiệu: - Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp mạng điện xoay