ÔN THI CUỐI KỲ ĐIỆN KỸ THUẬT PHẦN A LÝ THUYẾT Chương 2 Máy biến áp Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp Trả lời Cấu tạo của máy biến áp Gồm có 2 bộ phận chính Lõi thép x Lõi thép dùng để dẫn.
ÔN THI CUỐI KỲ ĐIỆN KỸ THUẬT PHẦN A - LÝ THUYẾT Chương 2: Máy biến áp ● Cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến áp Trả lời: - Cấu tạo máy biến áp: Gồm có phận chính: + Lõi thép: x Lõi thép dùng để dẫn từ thơng máy biến áp, thường chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt (sắt non có pha silic) x Lõi thép ghép thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm có phủ sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dịng điện xốy x Lõi thép gồm có phần: trụ gơng Trụ (T): phần có quấn dây Gơng (G): nối trụ lại với thành mạch từ kín, khơng có dây quấn + Dây quấn: Dây quấn MBA thường làm dây dẫn đồng nhơm, tiết diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi dây dẫn có bọc cách điện + Một số MBA lớn gồm vỏ máy: x Thùng MBA: Thùng máy làm thép, hình dáng kết cấu thùng tuỳ thuộc vào công suất máy x Nắp thùng: Nắp thùng dùng để đậy thùng lắp đặt số chi tiết quan trọng - Nguyên lý làm việc máy biến áp: + Nguyên lí làm việc máy biến áp dựa tượng cảm ứng điện từ + Nếu đặt vào cuộn dây sơ cấp máy biến áp dòng điện xoay chiều với điện áp u1, có dịng điện sơ cấp i1 chạy cuộn dây sơ cấp Dịng điện i1 sinh từ thơng 𝜙 biến thiên chạy lõi thép, từ thông xuyên qua đồng thời hai dây quấn sơ cấp N1 thứ cấp N2, gọi từ thơng Theo định luật cảm ứng điện từ, cảm ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện động Và cảm ứng vào dây quấn thứ cấp sức điện động Từ thông qua cuộn sơ cấp thứ cấp Suy ra: E1, E2 trị số hiệu dụng sđđ sơ cấp thứ cấp, cho bởi: => Sức điện động thứ cấp sơ cấp có tần số, trị số hiệu dụng khác Tỉ số biến áp MBA: Nếu bỏ qua điện trở dây quấn từ thông tản ngồi khơng khí, coi gần sụt áp điện trở từ thông tản sơ cấp Nếu bỏ qua tổn hao MBA thì: U1I1 = U2I2 Tỉ số biến áp MBA: Nếu N2 > N1 k > suy U2 > U1 : máy biến áp tăng áp Nếu N2 < N1 k < suy U2 < U1 : máy biến áp hạ áp ● Các máy biến áp đặc biệt Trả lời: Máy biến áp tự ngẫu (tự biến áp) - Máy biến áp tự ngẫu pha gồm có dây quấn dùng làm dây quấn sơ cấp, với số vòng dây W_1 với số vòng dây W_2 thứ cấp * cuộn sơ cấp nối song song với lưới điện có điện áp lớn cần đo * dây quấn thứ nối với Vơn kế - Biến áp tự ngẫu có ngun lý hoạt động có cuộn dây nên giá thành kích thước, trọng lượng nhỏ gọn Máy biến áp đo lường Các máy biến áp đo lường dùng để mở rộng thang đo dụng cụ đo lường a Máy biến điện áp - Máy biến điện áp dùng để biến điện áp cao thành điện áp thấp để đo lường dụng cụ đo tiêu chuẩn * cuộn sơ cấp nối song song với lưới điện có điện áp lớn cần đo * dây quấn thứ nối với Vôn kế - Khi đo điện áp cao 250V người ta thường sử dụng máy biến điện áp Máy biến điện áp thực chất biến giảm Cuộn sơ cấp có nhiều vịng, thứ cấp vịng mắc vơn kế - Điện trở thiết bị đo lớn nên xem máy biến điện áp hoạt động chế độ chạy khơng b Máy biến dịng - Máy biến dòng điện dùng để biến dòng điện lớn xuống dòng điện nhỏ để đo lường dụng cụ đo tiêu chuẩn mục đích khác * dây quấn sơ cấp gồm vịng dây mắc nối tiếp với mạch cần đo dòng * dây quấn thứ cấp gồm nhiều vòng dây nối với ampe mét - Sao cho: Máy biến áp hàn - Cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, cuộn dây thứ cấp đầu nối với cuộn điện kháng K nối tới que hàn, đầu nối với kim loại cần hàn N1 >> N2 I2 >> I1 nhiệt lượng tỏa lớn - Khi dí que hàn vào kim loại, có dịng điện lớn chạy qua làm nóng chỗ tiếp xúc Nhấc que hàn cách kim loại khoảng ngắn, hồ quang sinh làm nóng chảy chỗ hàn - Muốn điều chỉnh dòng điện hàn, ta thay đổi số vòng thứ cấp thay đổi khe hở khơng khí điện kháng - Máy biến áp làm việc chế độ ngắn mạch dây quấn thứ cấp Điện áp thứ cấp định mức máy biến áp hàn thường 60 - 70V Chương 3: Động không đồng ba pha ● Cấu tạo động không đồng ba pha Trả lời: - Gồm có phận chính: Phần tĩnh (Stato); phần quay (roto) Phần tĩnh (stator) 1.1 Lõi thép stator - Hình trụ thép kỹ thuật điện ghép lại với dập rãnh bên tạo thành rãnh theo hướng trục - Lõi thép ép vào vỏ máy 1.2 Dây quấn stator - Dây quấn stator làm dây dẫn có bọc cách điện đặt rãnh lõi thép - Dòng điện xoay chiều ba pha ba dây quấn stator tạo từ trường quay - Dây quấn ba pha nối tam giác Phần quay (rotor) 2.1 Lõi thép rotor - Do thép kỹ thuật điện dập rãnh mặt ghép lại, tạo thành rãnh theo hướng trục, lỗ để lắp trục 2.2 Dây quấn rotor - Dây quấn rotor có kiểu: Rotor lồng sóc (kiểu ngắn mạch) rotor dây quấn + Rotor lồng sóc (kiểu ngắn mạch): - Trong rãnh lõi thép rotor, đặt đồng (hoặc nhôm) + - Các đồng thường đặt nghiêng so với trục - Hai đầu nối ngắn mạch vịng đồng (hoặc nhơm) Rotor dây quấn: - Trong rãnh lõi thép rotor, đặt dây quấn ba pha - Dây quấn rotor thường nối sao, ba đầu nối với ba vòng tiếp xúc đồng (vành trượt), nối với ba biến trở bên để điều chỉnh tốc độ mở máy ● Từ trường quay máy điện khơng đồng Trả lời: - Dịng điện xoay chiều pha có ưu điểm lớn tạo từ trường quay máy phát điện - Ta xét máy điện pha đơn giản gồm rãnh, đặt dây quấn đối xứng AX, BY, CZ stator Khi cho dòng pha vào cuộn dây từ trường tổng hợp cuộn dây tạo O từ trường quay - Đặc điểm từ trường quay: + Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào tần số f số đôi cực p theo công thức: n1 = f/p (vòng/giây) n1 = 60f/p (vòng/phút) + Chiều quay từ trường phụ thuộc vào thứ tự pha dòng điện đạt cực đại Muốn đổi chiều quay từ trường, ta nguyên pha thay đổi thứ tự hai pha lại với + Biên độ từ trường quay: Từ thông từ trường quay xuyên qua dây quấn biến thiên hình sin có biên độ 3/2 từ thơng cực đại pha: ● Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha Trả lời: - Cho dịng điện ba pha có tần số f vào ba dây quấn stator, tạo từ trường quay p đôi cực quay với tốc độ n1 = 60f/p - Từ trường quay cắt dẫn dây quấn rotor cảm ứng suất điện động Vì dây quấn rotor nối kín mạch nên suất điện động cảm ứng sinh dòng điện dẫn rotor - Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay với dẫn rotor, kéo rotor quay với tốc độ n < n1 chiều với n1 - Tốc độ n máy nhỏ tốc độ n1 n = n1 khơng có chuyển động tương đối dẫn rotor từ trường quay, dây quấn rotor dịng điện cảm ứng, lực từ khơng ● Mở máy động không đồng ba pha (rotor dây quấn, rotor lồng sóc) Trả lời: Yêu cầu mở máy: - Moment mở máy phải lớn moment cản tải lúc mở máy - Moment động phải đủ lớn để thời gian mở máy khơng q lâu - Dịng mở máy nhỏ để điện áp lưới điện không bị sụt áp - Thiết bị mở máy phải đơn giản, rẻ tiền, tốn lượng Các phương pháp mở máy: - Động rotor dây quấn: Bằng biến trở + Dây quấn rotor nối với biến trở qua chổi than tiếp xúc vành trượt + Khi mở máy, biến trở điều chỉnh để có giá trị lớn (để dịng mở máy nhỏ nhất) + Khi tốc độ động dần ổn định, biến trở điều chỉnh giảm dần khơng - Động rotor lồng sóc: ● Mở máy trực tiếp: a Phương pháp: + Động nối trực tiếp vào lưới điện + I mở máy gấp xấp xỉ → lần I định mức + Dần dần tốc độ ổn định, dòng điện giảm xuống trị số bình thường b Ưu điểm: + Thiết bị khởi động đơn giản + Thời gian khởi động nhỏ c Khuyết điểm: + I mở máy làm tụt điện áp mạng điện nhiều, ảnh hưởng phụ tải khác + Dùng công suất mạng điện lớn công suất động nhiều ● Mở máy đổi nối tam giác: a Phương pháp: + Lúc khởi động, đóng CD2 vị trí + Khi động quay từ → giây, chuyển CD2 sang vị trí để nối tam giác b Ưu điểm: Dòng điện mở máy giảm lần nên điện áp giảm \sqrt(3) lần → moment mở máy giảm lần c Khuyết điểm: Chỉ dùng cho động bình thường stator đấu tam giác ● Mở máy dùng biến áp tự ngẫu: a Phương pháp: + Lúc khởi động cắt CD2, đóng CD3, CD1 + Khi tốc độ quay ổn định, cắt CD3, đóng CD2 b Ưu điểm: Dịng mở máy giảm k^2 lần (k hệ số máy biến áp) c Khuyết điểm: + Sơ đồ phức tạp + Thường dùng cho động công suất lớn Chương 4: Máy điện đồng ● Cấu tạo máy điện đồng Trả lời: Gồm có hai phận chính: Stator (phần tĩnh), rotor (phần quay) Ngồi cịn có kích từ - Stator: Cấu tạo tương tự động khơng đồng bộ, gồm có lõi thép dây quấn + Lõi thép thép kĩ thuật điện ghép với nhau, có rãnh để đặt dây quấn + Dây quấn gồm ba cuộn dây AX, BY, CZ có số vịng dây đặt rãnh lệch góc 120 độ khơng gian + Mỗi dây quấn gọi pha: Dây quấn AX gọi pha A, dây quấn BY gọi pha B, dây quấn CZ gọi pha C - Rotor: Có thể dạng rotor cực lồi hay rotor cực ẩn + Rotor cực ẩn chế tạo nguyên khối, có rãnh để chứa dây quấn kích từ (dây quấn phần cảm) Thường dùng cho máy có cực từ (2 hay cực), ứng với tốc độ quay rotor cao (vd: tuabin khí, tuabin hơi) + Rotor cực lồi thường dùng cho máy có nhiều đôi cực, ứng với tốc độ quay chậm (vd: tuabin thủy điện) Dạng mặt cực từ rotor thiết kế đặc biệt để tạo phân bố từ cảm khe khơng khí hình sin - Bộ kích từ: Dùng để tạo dịng chiều cung cấp cho dây quấn kích từ Bộ kích từ ba dạng: + Máy phát chiều gắn đồng trục với máy đồng hay kéo động riêng biệt + Bộ kích từ dùng chỉnh lưu tĩnh: điện áp ba pha máy phát đồng (ban đầu sinh từ dư) chỉnh lưu thành dòng chiều + Bộ kích từ chỉnh lưu quay (khơng chổi than): kích từ máy phát xoay chiều ba pha có phần ứng đặt roto đồng trục với máy đồng ● Nguyên lý hoạt động máy phát điện đồng Trả lời: - Dịng kích từ vào dây quấn rôto tạo nam châm điện - Động sơ cấp làm quay rôto nên từ trường rôto quay - Từ trường quay quét qua dây quấn pha A, pha B, pha C stato dây quấn pha stato xuất sức điện động cảm ứng - Nếu roto có p cặp cực quay với tốc độ n (vịng/phút) tần số suất điện động sinh pha dây quấn là: f = np/60 - Các suất điện động có dạng hình sin biên độ, tần số lệch pha góc 120 độ - Suất điện động cảm ứng pha dây quấn stato có giá trị hiệu dụng - Nếu chọn pha đầu sức điện động e_A pha A khơng, biểu thức sức điện động tức thời pha: - Nối phụ tải pha vào dây quấn stato có dịng điện pha Dòng điện ba pha dây quấn ba pha stato tạo từ trường quay, với tốc độ n1 = 60f/p tốc độ n roto => Do máy điện gọi máy điện đồng ● Nguyên lý hoạt động động đồng ba pha Trả lời: - Cho dòng điện xoay chiều pha vào dây quấn stator Dòng điện sinh từ trường quay - Cho dòng điện chiều vào dây quấn rotor Từ trường quay tác dụng lực từ lên dòng điện dây quấn rotor gây momen quay làm quay rotor - Tốc độ quay rotor tốc độ từ trường quay n = 60f/p → động đồng Chương 5: Máy điện chiều ● Cấu tạo máy điện chiều: Gồm phận chính: Stator, rotor, cổ góp (vành góp/vành đổi chiều) - Stato: Gồm có lõi thép dây quấn kích từ + Lõi thép làm từ thép kỹ thuật điện ghép lại với + Các cực từ quấn dây quấn kích từ thường có chiều làm cho cực từ có cực tính xen kẽ + Cực từ gắn vào vỏ máy nhờ bulong + Một số máy có thêm cực từ phụ đặt cực từ để cải thiện đổi chiều - Roto: Gồm có lõi thép dây quấn phần ứng: + Lõi thép hình trụ ghép từ thép kỹ thuật điện, có rãnh để đặt dây quấn thơng gió + Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử đặt rãnh Mỗi phần tử bối dây hai đầu nối với hai phiến góp vành góp - Cổ góp: + Hay cịn gọi vành góp gồm nhiều phiến đồng hình nhạn ghép với thành khối hình trụ + Các phiến góp cách điện với cách điện với trục máy mica + Chổi than giá đỡ chổi than: Chổi than đặt hộp chổi than dùng để đưa điện từ phần quay Nhờ có lị xo ép chổi nên chổi than tì vào cổ góp Chổi cố định vị trí nối dây mạch ngồi ● Ngun lý hoạt động máy phát điện chiều: - Khi khung dây quay, dẫn cắt đường sức từ trường Trong dẫn xuất suất điện động cảm ứng: e = I.B.v - Suất điện động khung dây sinh mạch ngồi dịng điện chạy từ chổi than A đến chổi than B - Các cạnh khung dây ln thay đổi vị trí nên suất điện động cảm ứng xoay chiều - Do chổi than đứng yên nên dịng điện mạch ngồi chạy theo chiều định từ chổi than A đến chổi than B => Đối với mạch ngoài, máy phát tạo dòng điện chiều ● Nguyên lý hoạt động động chiều: - Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi than A B, dây quấn phần ứng có dịng điện - Các dẫn mang dòng điện từ trường chịu tác dụng lực từ Lực từ tác dụng lên dòng điện gây momen làm quay roto - Khi phần ứng quay nửa chu kỳ, hai dẫn đổi vị trí Tuy nhiên, hai chổi than cố định nên momen quay không đổi chiều Chương 6: Đo điện ● Cơ cấu đo kiểu từ-điện a Cấu tạo - Phần tĩnh: nam châm vĩnh cửu (nam châm móng ngựa), lõi sắt Giữa cực từ lõi sắt có khe hở khơng khí hẹp - Phần động: khung dây quấn dây đồng Khung dây gắn trục, quay khe hở khơng khí - Ngồi cịn phận khác như: trục, trụ, lò xo cản, kim chỉ… b Ngun tắc - Khi có dịng điện chạy khung dây phần động, từ trường nam châm vĩnh cửu tác dụng cạnh khung dây nằm vng góc với đường sức lực: F = Blw.I gây momen quay M_q = F.d = B.l.w.I.d = k_q.I - Dưới tác dụng M_q, khung dây lệch khỏi vị trí cân góc alpha → lò xo bị xoắn lại gây momen cản M_c = k_c.alpha - Kim đứng yên M_q = M_c k_q.I = k_c.alpha → alpha = k_q/k_ c I = S.I S = k_q/k_c độ nhạy cấu - alpha ~ I S muốn S lớn phải dùng nam châm có từ dư mạnh c Đặc điểm - Ít chịu ảnh hưởng từ trường - Tổn thất điện ít, độ xác cao, độ nhạy cao - Chỉ đo dòng chiều - Dùng chế tạo Ampere kế, vôn kế chiều - alpha tỉ lệ bậc với I nên thang đo - Đối với cấu từ-điện khung dây làm nhiệm vụ cản dịu để kim dừng vị trí cần đo (Khung dây quay từ trường làm xuất sdđ cảm ứng e I, từ trường tác dụng lên I gây moment cản, làm cho khung nhanh chóng dừng vị trí ổn định) ● Cơ cấu đo kiểu điện-từ a Cấu tạo - Phân thành loại: cuộn dây dẹt cuộn dây tròn - Cuộn dây dẹt: phần tĩnh cuộn dây phẳng, bên có khe hở khơng khí Phần động lõi thép gắn trục, lõi thép quay tự khe khơng khí - Cuộn dây trịn: phần tĩnh cuộn dây có mạch từ khép kín, bên bố trí kim loại cố định, động gắn chung với trục quay b Nguyên tắc - Đối với cuộn dây dẹt: có dịng điện chạy cuộn dây tạo thành nam châm điện hút lõi vào khe khơng khí tạo momen quay - Đối với cuộn dây trịn: có dịng điện, cuộn dây xuất từ trường từ hóa kim loại tĩnh động tạo thành nam châm, kim loại hình thành lực đẩy lẫn xuất momen quay - Lực hút đẩy tỉ lệ với bình phương cường độ từ cảm tức tỉ lệ với bình phương cường độ dịng điện tạo thành - phần động Khi phần động đứng yên => M_q = M_c: c Đặc điểm - Từ trường yếu, độ nhạy kém, chịu ảnh hưởng từ trường - Góc quay khơng phụ thuộc chiều dịng điện đo loại dòng điện DC AC - Dùng vôn kế, ampe kế xoay chiều tần số công nghiệp - Thang đo không - Khả tải tốt - Dễ chế tạo, rẻ ● Cơ cấu đo kiểu điện-động a Cấu tạo - Phần tĩnh cuộn dây gồm nửa cuộn dây đặt cách không xa để tạo chúng từ trường tương đối - Cuộn dây phần động nối liền với trục nằm lòng cuộn dây tĩnh trục có gắn lị xo cản, phận cản dịu kiểu khơng khí kim b Ngun tắc - Khi cho dòng I_1 chạy vào cuộn tĩnh I_2 vào cuộn dây động Phần hai cuộn dây có lực tác dụng tương hỗ làm cuộn dây động quay góc alpha - Lực từ F đặt vào cạnh cuộn dây động gây momen tỉ lệ với I_1 I_2: - Momen làm kim đo quay góc alpha dừng lại vị trí cân bằng: - Trường hợp I_1, I_2 dòng xoay chiều - Nếu c Đặc điểm - Chịu ảnh hưởng từ trường ngồi - Cấp xác cao - Đo dòng xoay chiều chiều - Thang đo không - Khả tải PHẦN B - BÀI TẬP (GIẢI RA VỞ RỒI CHỤP BỎ VÔ) Chương - Mạch điện xoay chiều pha: Các dạng từ – 10 Chương - Động không đồng ba pha: Các dạng từ – 10 ... nối với Vôn kế - Khi đo điện áp cao 250V người ta thường sử dụng máy biến điện áp Máy biến điện áp thực chất biến giảm Cuộn sơ cấp có nhiều vịng, thứ cấp vịng mắc vôn kế - Điện trở thi? ??t bị đo... đo lường a Máy biến điện áp - Máy biến điện áp dùng để biến điện áp cao thành điện áp thấp để đo lường dụng cụ đo tiêu chuẩn * cuộn sơ cấp nối song song với lưới điện có điện áp lớn cần đo *... Điện trở thi? ??t bị đo lớn nên xem máy biến điện áp hoạt động chế độ chạy không b Máy biến dòng - Máy biến dòng điện dùng để biến dòng điện lớn xuống dòng điện nhỏ để đo lường dụng cụ đo tiêu chuẩn