1 ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH NỘI BỘ MÔN HỌC/MÔ ĐUN MÁY ĐIỆN 60H NGÀNH/NGHỀ ĐIỆN DÂN DỤNG (Áp dụng cho trình độ trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ Lào cai, năm 2019 2 TUYÊN[.]
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH NỘI BỘ MƠN HỌC/MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN - 60H NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG (Áp dụng cho trình độ: trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ Lào cai, năm 2019 -1- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề điện dân dụng, giáo trình viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề trung cấp nghề sơ cấp nghề sử dụng Máy điện tập giảng chuyên mơn nghề quan trọng chương trình đào tạo hệ Cao đẳng trung cấp nghề.Vì tập giảng bám sát chương trình khung nghề nhằm đạt mục tiêu đào tạo nghề đồng thời tạo điều kiện cho người sử dụng tài liệu tốt hiệu Nội dung giáo trình Máy điện biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu bổ xung nhiều kiến thức, đề cập nội dung bản, cốt yếu, nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước Giáo trình dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho giáo viên học sinh hệ cao đẳng trung cấp, nghề điện Công Nghiệp, điện dân dụng Đồng thời tài liệu tham khảo cho giaó viên học sinh ngành điện giảng dạy học tập hệ đào tạo ngắn hạn dài hạn khác trường Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp ý kiến quý báu độc giả -2- CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Máy điện Mã số môn học: MH 12 Thời gian môn học: 60 (Lý thuyết: 35 giờ; Bài tập: 23 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí sau học xong mơn học Điện kỹ thuật, Đo lường điện - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề bắt buộc II Mục tiêu môn học: Kiến thức: - Mô tả cấu tạo, phân tích nguyên lý làm việc loại máy điện - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn máy điện - Tính tốn thông số kỹ thuật máy điện Kỹ năng: - Tính tốn vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động pha pha, máy điện chiều Năng tự chủ trách nhiệm: - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo tư khoa học công việc III Nội dung môn học: I Bài mở đầu KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Các định luật điện từ dùng máy điện 1.1 Lực từ Khi dẫn có dịng điện chuyển động từ trường dẫn chi tác dụng lực điện từ có trị số: Fdt = BlI +Trong đó: B cường độ tự cảm đo T(tesla) I chiều dịng điện chạy dẫn tính A v vận tốc chuyển động dẫn m/s α góc hợp (I ,B)Fđt=BI l sin α Chiều sức lực điện từ xác định theo qui tắc bàn tay trái 1.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ: -3- 1.2.1 Thí nghiệm tượng : * Thí nghiệm: S S N N - Một ống dây (có nhiều vịng dây) - Một nam châm - Một điện kế nhạy * Tiến hành thí nghiệm : a, b, H×nh 20-2 Nối hai đầu ống dây với điện kế , sau Cho nam châm di chuyển vào lịng ống dây, trình nam châm di chuyển kim điện kế bị lệch chứng tỏ có s.đ.đ dòng điện ống dây Khi nam châm đứng yên kim điện kế lại Rút nam châm khỏi ống dâykim điện kế lại lệch phía ngược lại (Hình 20-2) đổi cực nam châm lại làm thí nghiệm tương tự kim điện kế lại lệch với ngược với phía lệch cực nam châm cũ 1.2.2 Kết luận : - Hiện tượng tượng cảm ứng điện từ s.đ.đ dịng điện sinh trường hợp gọi s.đ.đ dòng điện cảm ứng Bằng nhiều thí nghiệm khác kết luận sau: - Dòng điện cảm ứng (s.đ.đ cảm ứng) xuất thời gian nam châm chuyển động tương ống dây,nghĩa từ thông qua ống dây biến thiên (biến đổi) - Dù nam châm chuyển dịch hay ống dây chuyển dịch xuất s.đ.đ cảm ứng - Khi ống dây đặt từ trường dịng điện biến đổi ống dây xuất dòng điện cảm ứng (s.đ.đ cảm ứng) 1.2.3 Định luật cảm ứng điện từ- Giải thích: * Định luật : Khi từ thông qua cuộn dây biến thiên trongcuộn dây xuất s.đ.đ cảm ứng S.đ.đ cảm ứng xuất từ thông biến thiên -4- * Giải thích: Xét dây dẫn thẳng chuyển l động từ trường B với tốc độ E khơng đổi v theo phương vng góc với đường sức từ F (hình 21-2) Trong dây dẫn i F 0 v on dương Khi dây dẫn chuyển động điện tử tự ion dương H ×n h -2 chuyển động theo Sự chuyển động điện tích chuyển động điện tích dương tạo thành dòng điện chiều với phương chuyển động cịn điện tử tạo thành dịng điện có chiều ngược lại, kết điện tích dương tương đương với dịng điện có chiều v Dòng điện nằm từ trường B nên điện tích chịu tác động mộtlực F có chiều xác định quy tắc bàn tay trái nên chuyển dịch phía phải dây dẫn Các điện tử chịu tác dụng Fo dịch chuyển đầu trái dây dẫn Lực tác dụng lên điện tử ion dương dây dẫn làm dây dẫn tích điện trái dấu hai đầu tạo nên s.đ.đ cảm ứng 1.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn chuyển động cắt từ trường 1.3.1 Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường: a Dây dẫn chuyển động vng góc với véc tơ B: * Trường hợp dây dẫn chuyển động vng góc với véc tơ B: Khi dây dẫn chuyển động nhanh, dịng điện tương ứng với điện tích dây dẫn lớn , lực Fo lớn,do điện tích di chuyển hai đầu nhanh nhiều, nên s.đ.đ lớn Nếu cường độ từ cảm B lớn lực Fo lớn, dây dẫn nằm từ trường (đoạn l) lớn nhiều điện tích tác dụng lực , nên s.đ.đ lớn Vậy dây dẫn thẳng chuyển động từ trường với vận tốc (v) vng góc với đường sức từ từ trường S.đ.đ cảm ứng dây dẫn tỷ lệ với cường độ từ cảm, tốc độ chuyển động chiều dài tác dụng dây dẫn E=B.v.l -5- Trong : E : sức điện động cảm ứng(V) B : Cảm ứng từ (T) v : Vận tốc chuyển động dây dẫn (m/s) l : chiều dài tác dụng dây dẫn (m) b.Trường hợp dây dẫn chuyển động khơng vng góc với dây dẫn : E = B v l sin c Quy tắc bàn tay phải: Để tìm chiều s.đ.đ cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động vng góc với véc tơ cảm ứng từ B dùng quy tắc bàn tay phải: Quy tắc : Để cho đường sức từ (hay véc tơ cảm ứng từ B) xuyên vào lòng bàn tay phải, ngón tay chỗi theo chiều chuyển động dây dẫn chiều từ cổ tay tới ngón tay chiều sức điện động cảm ứng 1.3.2 S.đ.đ cảm ứng vịng dây: * Cơng thức tính s.đ.đ cảm ứng: Giả sử có vịng dây từ thơng qua diện tích vịng dây ( (hình vẽ 22-2).Quy ước chiều d?ơng S cho vòng dây sau: vặn cho mở nút chai theo chiều đường sức, chiều quay cán mở nút chai chiều dương vịng Nếu s.đ.đ Ch du iỊ u ¬n N g vịng chiều chọn có giá trị dương, ngược lại có giá trị âm - Lần lựơt đưa nam châm lại gần dịch xa vòng để làm thay đổi từ thơng qua vịng dây làm xuất s.đ.đ cảm ứng vịng dây Nếu từ thơng biến thiên nhanh, trị số s.đ.đ lớn Như s.đ.đ cảm ứng tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông - Nếu thời gian (t từ thông qua vịng biến thiên lượng (t trị số s.đ.đ :Ġ; e tính vơn(v); Ġ số gia từ thơng qua vịng (Wb); (t số gia thời gian (s) * Định luật Len xơ: “Khi từ thơng xun qua vịng dây biến thiên làm xuất sức điện động gọi sức điện động cảm ứng vòng dây, sức điện động có chiều cho dịng -6- điện sinh tạo thành từ thơng có tác dụng chống lại biến thiên từ thông sinh nó" * Khi từ thơng biến thiên tăng tức Ġ sức điện động cảm ứng sinh dòng điện chiều tạo thành từ thông (chống lại tăng từ thông ) * Khi từ thông biến thiên giảm nghĩa Ġ sức điện động cảm ứng e dương, tức chiều dương ,dịng điện sinh chiều, tạo ( chiều với ( Nghĩa ( có tác dụng chống lại giảm từ thông (.Đúng định luật chiều sức điện động cảm ứng nêu *Trị số sức điện động cảm ứng: e = ĭ dó: Dấu (-) thể định luật Len - xơ chiều sức điện động cảm ứng t tốc độ biến thiên từ thông theo thời gian t S N N ' S e ,i ' e ,i H ×n h -2 C h iề u s đ đ tă n g ( a ) v g iả m ( b ) 1.3.3 S.đ.đ cảm ứng cuộn dây : Xét cuộn dây đứng n có W vịng cho nam châm chuyển động S N dọc theo trục cuộn dây từ thơng qua vịng dây biến thiên làm xuất s.đ.đ H×nh 24 -2 cảm ứng Sđđ vòng dây nối tiếp nên sđđ tổng cuộn dây : e=e1+e2+…+ew=-( 1 w ) t t t -7- Đặt tổng đại số từ thơng qua vịng dây cuộn dây đ?ợc gọi từ thơng móc vịng ký hiệu Ġ = 1+ 2+…+ w Từ s.đ.đ cuộn dây: e t Nếu từ thơng : Ġ1=Ġ2=…=Ġw =W Với cuộn dây cụ thể W=cont =>Ġ 1.4 Tự cảm hỗ cảm Trong mạch điện cuộn dây có lõi thép sức từ động mạch tích số số vịng dây dịng điện chạy qua dây dẫn: Ftđ=W I Trong đó: W số vòng dây I dòng điện chạy qua dây dẫn Chiều sức từ động xác định theo qui tắc vặn nút chai Năng lượng tích lũy cuộn dây tỉ lệ với hệ số tự cảm dòng điện chạy qua cuộn dây: Ett= LI2 Trong : L hệ số tự cảm I dòng điện chạy cuộn dây Nếu mạch điện có hai hay nhiều cuộn dây hỗ cảm lượng từ trường mạch: Ett= L1I12 + L2I22 +M12 I1I2 Trong M12 hệ số hỗ cảm 2.Định nghĩa phân loại máy điện 2.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lí làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ -8- Các phận máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại biến đổi điện thành (động điện) dùng để biến đổi thơng số điện như: biến đổi điện áp, dịng điện, tần số, số pha… Ngồi cịn số phận khác vỏ máy, tản nhiệt, giá đỡ…v.v… Máy điện thường sử dụng nhiều nghành kinh tế công nghiệp, giao thông vận tải, dụng cụ sinh hoạt gia đình… 2.2 Phân loại máy điện Máy điện có nhiều loại phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo công suất; theo cấu tạo; theo chức năng; theo nguyên lý làm việc …Tuy nhiên dựa theo nguyên lý biến đổi lượng ta có loại máy điện sau: *Máy điện tĩnh: Là loại máy điện khơng có phận thực cơng chuyển động học thường gặp máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ biến thiên từ thông cuộn dây khơng có chuyển động tương Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thơng số điện Do tính chất thuận nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi lượng điện có tính chất thuận nghịch Ví dụ: máy biến áp biến đổi điện có thông số : U 1,I1,f thành hệ thống điện U2 ,I2 ,f ~ ~ U1,I1,f U2,I2,f * Máy điện quay: Là loại máy điện ln có phận chuyển động quay gọi phần quay (Rơ tor), phần cịn lại phần tĩnh (Stator) Giữa phần tĩnh phần quay có khoảng cách nhỏ gọi khe hở khơng khí Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ Máy điện quay thường dùng để biến đổi điện thành năng( động điện) ngược lại biến đổi thành điện năng(máy phát điện) Q trình biến đổi có tính thuận nghịch tức máy điện làm việc chế độ máy phát điện động điện U,f My pht ~ Pđiện Động Pcơ -9- -Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp Máy diện Máy biến áp Máy diện có phần quay Máy diện xoay chiều Máy diện Không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy diện chiều Máy diện đồng Động đồng Máy phát đồng Động đồng Máy phát đồng Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện Vật liệu dùng máy điện chia làm ba loại : vật liệu tác dụng, vật liệu cách điện vật liệu kết cấu 3.1.Vật liệu tác dụng Đây vật liệu dẫn từ vật liệu dẫn điện,các vật liệu dùng để tạo điều kiện cần thiết sinh biến đổi điện từ * Vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo mạch từ máy điện.Người ta thường dùng thép kỹ thuật điện có hàm lương si líc khơng vượt 4,5% Hàm lượng Si líc để hạn chế tổn hao tuwf trễ dịng điện xốy.Đối MBA thường dùng thép dày 0,35mm ,máy điện quay dùng thép dày 0,5mm, thép phủ sơn cách điện ghép lại với để hạn chế tổ hao dịng điện xốy Thép kỹ thuật điện có hai loại thép cán nóng thép cán nguội Thép cán nguội có từ tính tốt thường sử dụng *.Vật liệu dẫn điện - 10 - Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo phận dẫn điện.Vật liệu dẫn điện thường dùng máy điện đồng địng có điện trở suất nhỏ ρ=0,0172 Ωmm2/m.Ngồi nhơm được sử dụng rộng rãi máy điện ,tuy nhiên điện trở suất nhôm lớn gấp hai lần điện trở suất đồng ρ=0,0282 Ωmm2/m 3.2.Vật liệu cách điện Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện phận không dẫ điện, phận dẫn điện với nhau.Những vật liệu địi hỏi phải có độ cách điện cao,chịu nhiệt tốt,tản nhiệt tốt,chống ẩm bền học.Độ bền vững cách điện bọc dây dẫn định nhiệt độ cho phép dây dẫn Nếu tính chất cách điện cao lớp cách điện mỏng kích thước máy điện giảm.Chất cách điện chủ yếu nhóm: - Chất hữu tự nhiên giấy,vải lụa - Chất vô ami ăng, mica, sợi thủy tinh - Chất tổng hợp - Các loại men, sơn điện Chất cách điện tốt mica,nhưng mica lại đắt nên dùng máy điện có điện áp cao.Thơng thường dùng vật liệu có sợi giấy,vải, loại có độ bền cao dẫn nhiệt, hút ẩm cách điện kém.Do cách điện sợi phải tẩm sấy để cải thiện tính vật liệu cách điện Các cấp cách điện máy điện Cấp cách Vật liệu Nhiệt độ giới hạn Nhiệt độ cho phép cho phép vật liệu trung bình dây (0C) quấn(0C) điện A Sợi xen lu lô, tơ 105 tẩm vật liệu hữu lỏng 100 E Vài loại màng tổng hợp 120 115 B Ami ăng, sợi thủy tinh có chất 130 kết dính vật liệu gốc mica 120 F Ami ăng,vật liệu gốc mica, sợi 155 thủy tinh có chất kết dính tổng hợp 140 H Vật liệu gốc mica, sợi thủy 180 tinh phối hợp chất kết dính tẩm silic hữu 165 3.3.Vật liệu kết cấu - 11 - Đây vật liệu để chế tạo chi tiết chịu tác động học trục,ổ trục, vỏ máy,nắp máy.Vât liệu kết cấu thường gang,thép lá,thép rèn,kim loại màu hợp kim chúng,các chất dẻo Phát nóng làm mát MĐ: 4.1 Phát nóng: Các tổn thất trình biến đổi lượng MĐ biến thành nhiệt làm nóng phận cấu tạo MĐ Tổn hao nhiều tải nặng máy nóng Nhiệt độ MĐ phụ thuộc vào chế độ làm việc: liên tục, ngắn hạn ngắn hạn lặp lại Vì kích thước chế độ làm việc định nên sử dụng không vượt giá trị định mức máy Nếu máy tản nhiệt mơi trường tốt cơng suất tăng, khả mang tải nhiều Các máy điện thường làm việc nhiều chế độ khác đa dạng - Làm việc với tồn cơng suất thời gian dài - Làm việc ngắn hạn - Làm việc theo chu kì - Làm việc với tải thay đổi Do chế độ làm việc khác nên phát nóng MĐ khác Vì MĐ phải thiết kế theo chế độ cụ thể cho phận phát nóng phù hợp với vật liệu Chú ý: máy điện chế tạo để dùng chế độ làm việc định mức liên tục 4.2 Làm mát máy điện: Các máy điện có cấu trúc phức tạp gồm nhiều phận hình dạng khác làm lạnh vật liệu có độ dẫn nhiệt không giống Khi máy làm việc, nhiệt độ lõi thép, dây quấn không có trao đổi nhiệt phận Hơn nhiệt độ chất làm lạnh khu vực máy không giống - Máy điện làm lạnh tự nhiên: khơng có phận thổi gió làm lạnh, nên công suất giới hạn khoảng (vài chục vài trăm) W nên có cách tản nhiệt để tăng thêm bề mặt tản nhiệt - Máy điện tự làm lạnh mặt ngồi: máy thuộc kiểu kín Ở đầu trục bên ngồi máy có gắn quạt gió nắp quạt gió để hướng thổi dọc mặt ngồi thân máyĐể tăng diện tích bề mặt máy lạnh thân máy đúc có cánh tản nhiệt, có đặt quạt gió để tăng tốc độ gió máy, tăng thêm trao đổi nhiệt vỏ lõi - Máy điện làm lạnh trực tiếp: Khi công suất máy điện lớn, khoảng 300 500 ngàn kW hệ làm lạnh kín khí hyđrơ khơng đủ hiệu lực Đối với máy điện đó, dây quấn chế tạo dẫn rỗng có nước dầu chạy qua để làm lạnh trực tiếp Như nhiệt lượng dây quấn truyền qua chất cách điện mà nước dầu trực tiếp đem ngồi tăng mật độ dòng điện dẫn lên đến lần giảm kích thước máy, tiết kiệm vật liệu chế tạo - 12 - Chương MÁY BIẾN ÁP 1.1 Khái niệm chung Máy biến áp thiết bị điện tĩnh làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ, sử dụng rộng rãi: sản suất truyền tải điện năng,trong công nghiệp, sinh hoạt lĩnh vực khác Hiện khoa học kỹ thuật phát triển Người ta chế tạo nhiều thể loại, hình dạng, mẫu mã đa dạng phong phú Do người công nhân hay quản lý kỹ thuật lĩnh vực điện, khơng có kiến thức ngun lý làm việc, kết cấu, vận hành máy biến áp mà cịn tính tốn thơng số MBA chế độ làm việc, lựa chọn, sửa chữa MBA Để truyền tải phân phối điện xa phù hợp kinh tế phải có thiết bị để tăng giảm áp đầu cuối đường dây Những thiết bị gọi máy biến áp (hình 2.1) Hình 2.1 Sơ đồ mạng truyền tải đơn giản Những máy biến áp dùng hệ thống điện lực gọi máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất Máy biến áp làm nhiệm vụ truyền tải phân phối điện khơng phải biến hố lượng Các loại mba như: mba điện lực, hàn điện, mba dùng cho thiết bị chỉnh lưu đo lường…ngày nay, máy biến áp dây nhôm thay đồng nhằm giảm kích thước trọng lượng, tiết kiệm đồng giá thành rẻ 1.2 Cấu tạo máy biến áp: - 13 - Cấu tạo máy biến áp gồm lõi thép dây quấn vỏ máy Hình 2.3 Mba kiểu lõi: a pha; b ba pha 2.1 Lõi thép: Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn theo hình dáng lõi thép người ta chia ra: Mba kiểu lõi hay kiểu hay kiểu trụ (Hình 2.3): Dây quấn bao quanh lõi thép Loại sử dụng thông dụng cho mba pha pha có dung lượng nhỏ trung bình Mba kiểu bọc (Hình 2.4): Mạch từ phân mạch nhánh hai bên bọc lấy phần dây quấn Loại dung lò luyện kim, máy biến áp pha công suất nhỏ dùng kĩ tuật vô tuyến điện, truyền Ở máy biến áp đại, dung lượng mba lớn lớn (80 đến 100 MVA pha), điện áp thật cao (từ đến 400 KV) để giảm chiều cao trụ thép tiện lợi việc vận chuyển, mạch từ mba kiểu trị phân nhánh sang hai bên nên mba hình dáng vừa kiểu bọc vừa kiểu trụ gọi mba kiểu trụ bọc cực 220 cho Hình 2.4 mba kiểu bọc (H2.5b) Trình bày kiểu mba trụ bọc pha, trường hợp có dây quấn ba pha có trụ nên gọi mba pha trụ.Lõi thép mba gồm: phần (Hình 2.3) Phần trụ: kí hiệu chữ T Phần gơng: kí hiệu chữ G Trụ phần lõi thép có quấn dây quấn, gơng phần lõi thép nối trụ lại với thành mạch từ kín có dây quấn Do dây quấn thường quấn thành hình trịn nên thiết diện ngang trụ thép có dạng hình gần trịn (Hình 2.6) Gơng từ khơng quấn dây nên để dơn giản việc chế tạo tiết dịên ngang gơng làm: hình vng, hình chữ nhật, hình T (Hình 2.7) - 14 - Hiện mba điện lực, người ta dùng thiết diện gông từ hình bậc thang Vì lí an tồn, tồn lõi thép nối đất với vỏ máy 1.2.2 Dây quấn: Dây quấn phận dẫn điện mba làm nhiệm vụ: thu lượng vào truyền lượng Chúng thường làm Cu (đồng) Al (nhôm) Theo cách xếp dây quấn cao áp hạ áp 1.2.3 Vỏ máy: -Thùng mba: Làm thép, hình bầu dục Khi mba làm việc, phần lượng, bị tiêu hao, thoát dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn phận khác làm nhiệt độ chúng tăng lên Do mba mơi trường xung quanh có chênh lệch nhiệt độ Giá trị nhiệt độ vượt mức qui định làm giảm tuổi thọ hoạc gây cố cho mba - Nắp thùng: Dùng để đậy thùng có đặt chi tiết máy quan trọng như: sứ dây quấn, bình giãn dầu 1.3 Các đại lượng định mức máy biến áp: 1.3.1 Công suất định mức Sđm: Là cơng suất tồn phần (hay cơng suất biểu kiến hay dung lượng) đưa dây quấn thứ cấp máy biến áp, tính VA KVA Cơng thức tổng quát sau Sđm = m Ufđm.I fđm với m số pha máy biến áp 1.3.2 Điện áp định mức cuộn dây sơ cấp cuộn thứ cấp: - Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm điện áp dây quấn sơ cấp tính V hay kV - Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm điện áp dây dây quấn thứ cấp máy biến áp không tải điện áp đặt vào dây sơ cấp định mức, tính V hay kV 1.3.3 Dịng điện định mức cuộn dây sơ cấp cuộn thứ cấp: - 15 - Dòng diện dây định mức sơ cấp I1đm thứ cấp I2đm dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với cơng suất điện áp định mức, tính ampe (A) hay kilôampe (KA) -Đối với mba pha: I1dm S dm ; U1dm I dm Sdm U dm - Đối với mba pha: I1dm Sdm ; 3U1dm I dm Sdm 3U dm 1.3.4 Tần số định mức: fđm tính Hz Các loại máy biến áp có tần số cơng nghiệp 50 Hz Ngồi nhãn máy biến áp ghi số liệu khác như: số pha (m); tổ nối dây quấn; điện áp ngắn mạch Un%; chế độ làm việc; cấp cách điện; phương pháp làm nguội 1.4 Nguyên lí làm việc máy biến áp Máy biến áp làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Xét MBA đơn giản gồm lõi thép khép kín cuộn dây có số vòng dây khác quấn lõi thép Đặt vào cuộn dây sơ cấp điện áp xoay chiều U1 cuộn dây W1 có dịng dịng điện i1 chạy qua, dịng i1 sinh từ thơng biến thiên chạy lõi thép, từ thơng móc vòng qua cuộn sơ cấp tứ cấp, gọi từ thơng Theo định luật cảm ứng điện từ biến thiên từ thông sinh sức điện động cảm ứng cuộn sơ cấp thứ cấp Hai sức điện động biến đổi theo quy luật hình sin có trị số hiệu dụng: E1 = 4,44fW1Фm E2 = 4,44fW2Фm Khi thứ cấp nối tải sức điện động cảm ứng W2 sinh dòng điện i2 Như sơ cấp thứ cấp hồn tồn khơng có liên hệ với điện nhờ có từ thơng truyền lượng từ sơ cấp sang thứ cấp Ф Đó nguyên lý MBA I2 I1 Tỉ số MBA: Là tỉ số điện áp sơ cấp thứ cấp U1 W1 W2 U2 K = U1/ U2 ≈ E1 /E2 = W1 /W2 K U2 Máy biến áp giảm áp (hạ áp) 1.5 Các chế độ làm việc máy biến áp: 1.5.1 Chế độ không tải: Sơ đồ thí nghiệm hình 2.32 Hình 2-32 Sơ đồ thí nghiệm khơng tải máy biến áp pha Đặt điện áp hình sin vào điện áp sơ cấp với U1 = U1đm, hở mạch dây quấn thứ cấp Nhờ vơnmét, ampemét, óatmét đo điện áp sơ cấp U1, thứ cấp U20, dịng điện I0 cơng suất P0 lúc khơng tải Từ số liệu thí nghiệm ta xác định tổng trở, điện trở điện kháng máy biến áp lúc không tải: z0 U1 I0 r0 P0 I 02 ( 2-10 ) x z 02 r02 Ngồi cịn xác định tỉ số biến đổi máy biến áp: k w1 U w2 U 20 ( 2-11 ) Và hệ số công suất lúc không tải: cos P0 U1 I ( 2-12) , Lúc máy biến áp không tải, tức I = 0, mạch điện thay máy biến áp có dạng ( hình 2- 47) - 17 - Hình 2-33 Mạch điện thay máy biến áp lúc không tải Như tham số không tải z0, r0 x0 là: z0 Z1 Z m r0 r1 rm ( 2-13 ) x x1 x m Trong máy biến áp điện lực thường r1 x1 nhỏ nhiều so với rm xm nên xem tổng trở, điện trở điện kháng không tải tham số từ hóa tương ứng z z m ; r0 rm ; x x m ( 2-14 ) Cũng lý đó, cơng suất lúc khơng tải P0, thực tế xem tổn hao sắt pFe từ trễ dịng điện xóay lõi thép gây nên: P0 = pFe Vì điện áp sơ cấp đặt vào không thay đổi, nên , B không thay đổi, nghĩa tổn hao sắt, tức tổn hao không tải khơng thay đổi Khi khơng tải ta có hệ phương trình: U1 E1 I Z E I r1 jx , ( 2-15 ) U 20 E I1 I Do đồ thị vectơ tương ứng có dạng vẽ hình (2-34) - 18 - Hình 2-34 Đồ thị vectơ máy biến áp khơng tải Từ đồ thị vectơ ta thấy, góc U I 90 , nghĩa hệ số công suất lúc không tải thấp, thường cos 0,1 Điều có ý nghĩa thực tế lớn không nên để máy biến áp vận hành không tải non tải, lúc làm xấu hệ số công suất lưới điện 1.5.2 Chế độ ngắn mạch: Sơ đồ thí nghiệm hình ( 2- 35 ), dây quấn thứ cấp bị nối ngắn mạch điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp phải hạ thấp cho dòng điện dịng điện định mức Hình 2-35 Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp pha Cũng thí nghiệm khơng tải, từ số liệu thí nghiệm ngắn mạch Un, In Pn đo được, ta xác định tham số ngắn mạch máy biến áp: zn Un In rn Pn I n2 ( 2-16 ) x n z n2 rn2 Vì lúc ngắn mạch, điện áp đặt vào nhỏ, nên từ thơng lúc ngắn mạch nhỏ, nghĩa dịng điện từ hóa trường hợp nhỏ Do đó, mạch điện thay máy biến áp xem hở mạch từ hóa cịn lại mạch nối tiếp hai - 19 - tổng trở sơ cấp thứ cấp (hình 2-36a), hay đơn giản ta thay tổng trở đẳng trị (hình 2-36b) gọi tổng trở ngắn mạch máy biến áp , Z n Z1 Z rn r1 r2, ( 2-17 ) x n x x 2, Hình 2- 36 Mạch điện thay máy biến áp lúc ngắn mạch Vì lý dịng điện i0 nhỏ nên ta xem công suất lúc ngắn mạch công suất dùng để bù vào tổn hao đồng dây quấn sơ cấp thứ cấp máy biến áp: , Pn p Cu p Cu I 12n r1 I 22 r2, I 12n ( r1 r2, ) I 12n rn ( 2-18 ) Từ mạch điện thay lúc ngắn mạch ( hình 2-50b ) ta thấy rõ, điện áp đặt vào lúc ngắn mạch hoàn toàn cân với điện áp rơi máy biến áp, hay nói cách khác, điện áp ngắn mạch gồm hai thành phần: - Thành phần tác dụng: Unr = I1rn điện áp rơi điện trở - Thành phần phản kháng: Unx = I1xn điện áp rơi điện kháng Đồ thị vectơ máy biến áp ngắn mạch với In = Iđm vẽ hình (2-37) - 20 - ... biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy diện chiều Máy diện đồng Động đồng Máy phát đồng Động đồng Máy phát đồng Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện Vật liệu dùng máy điện chia làm ba loại... độ máy phát điện động điện U,f My pht ~ Pđiện Động Pcơ -9- -Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp Máy diện Máy biến áp Máy diện có phần quay Máy diện xoay chiều Máy diện Không đồng Máy. .. LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề điện dân dụng, giáo trình viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề trung cấp nghề sơ cấp nghề sử dụng Máy điện tập giảng