Đang tải... (xem toàn văn)
1 TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH NỘI BỘ TÊN MÔN HỌC/MÔ ĐUN MÁY ĐIỆN 2 SỐ GIỜ 60 H NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Tác giả Nguyễn Thị Thanh Tú Lào Cai, tháng 01 năm 2017 2 LỜI NÓI ĐẦU Giá[.]
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH NỘI BỘ TÊN MƠN HỌC/MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN SỐ GIỜ: 60 H NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Tú Lào Cai, tháng 01 năm 2017 -1- LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề điện Công Nghiệp, đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề Trung cấp nghề Chương trình khung đào tào nghề Điện Công Nghiệp năm 2017 TCĐ Lào Cai xây dựng, ban hành sử dụng Giáo trình Máy điện giáo trình chun mơn nghề quan trọng chương trình đào tạo hệ Cao đẳng nghề 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 nghề trung cấp nghề điện Công Nghiệp 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 khiếm khuyết hy vọng nhận đóng góp ý kiến quý báu độc giả Đây tài liệu thử nghiệm hiệu chỉnh để trở thành giáo trình thức hệ thống đào tạo trường Trung cấp nghề Lào Cai -2- MỤC LỤC Trang 8 10 Bìa Lời nói đầu Mục lục Giới thiệu môn học Tài liệu tham khảo Bài 1: Máy điện đồng Định nghĩa công dụng Cấu tạo máy điện đồng Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Các đường đặc tính máy phát điện đồng Sự làm việc song song máy phát điện đồng Động máy bù đồng Sửa chữa, quấn lại dây máy phát đồng Bài 2: Máy điện chiều Đại cương máy điện chiều Cấu tạo máy điện chiều Nguyên lý làm việc máy điện chiều Từ trường sức điện động máy điện chiều Công suất điện từ mô men điện từ máy điện chiều Tia lửa điện cổ góp biện pháp khắc phục Máy phát điện chiều Động điện chiều Dây quấn phần ứng máy điện chiều Sửa chữa, quấn lại dây quấn máy điện chiều -3- GIỚI THIỆU MƠN HỌC Máy điện có mặt hầu hết ngành sản xuất dùng điện, sinh hoạt, sản xuất Vì người thợ cán quản lý kỹ thuật cần có kiến thức kết cấu nguyên lý làm việc máy điện cụ thể máy điện đồng máy điện chiều nội dung tài liệu cung cấp Từ đưa phương pháp vận hành sửa chữa hợp lý Hơn phát triển không ngừng khoa học công nghệ, máy điện nói chung ngày cải tiến đại, phức tạp đa dạng hơn…Do biên soạn giáo trình chúng tơi cân nhắc đến đặc điểm ngành nghề, thời gian đào tạo Môn học máy điện không trang bị cho học viên kiến thức kết cấu nguyên lý làm việc kỹ vận hành sửa chữa, mà trang bị cho học viện kỹ tính tốn phân tích thơng số mạch điện, để tìm phương án sửa chữa vận hành hợp lý Môn học máy điện cần sử dụng kiến thức môn học mạch điện, vật liệu điện, an tồn điện, bố trí học trước mơn học chun ngành làm kiến thức sở tiếp thu môn học khác Tài liệu tham khảo Công nghệ chế tạo Máy điện Máy biến áp, Nguyễn Đức Sĩ, NXB Giáo dục, Hà Nội 1995 Máy điện 1, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 Máy điện 2, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 Hướng dẫn sử dụng sửa chữa Máy biến áp, Động điện, Máy phát điện công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, Hà Nội 1994 Tính tốn cung cấp lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, Nguyễn Xn Phú - Nguyễn Cơng Hiền, NXB Giáo dục, Hà Nội 1998 Kỹ thuật điện, Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999 Các sách báo tạp chí điện Bài 1: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I Mục tiêu, yêu cầu chuẩn đầu -4- Học xong học sinh đạt được: - Nhận biết cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện đồng Ứng dụng phản ứng phần ứng, đường đặc tính làm việc sửa chữa, vận hành máy Mục đích máy phát đồng làm việc song song, điều kiện làm việc song song phương pháp hoà đồng máy phát đồng - Thực thí nghiệm khơng tải, có tải máy phát điện đồng pha, pha; hoà đồng máy phát điện đồng phương pháp đèn tắt, đèn quay mơ hình hoà đồng Sửa chữa, quấn lại dây máy phát điện đồng - Rèn luyện tác phong công nghiệp Tự học, tự nghiên cứu mở rộng nâng cao kiến thức, kỹ máy điện đồng II Nội dung A Kiến thức lý thuyết liên quan Định nghĩa công dụng: 1.1 Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rơto n với tốc độ quay từ trường n1 gọi máy điện đồng Máy điện đồng có hai dây quấn: dây quấn stato nối với lưới điện có tần số f khơng đổi, dây quấn rơto kích thích dịng điện chiều Ở chế độ xác lập máy điện đồng có tốc độ quay rôto không đổi tải thay đổi 1.2 Công dụng máy điện đồng Máy phát điện đồng nguồn điện lưới điện quốc gia, động sơ cấp tua bin nước, tua bin khí, tua bin nước Cơng suất máy phát đạt đến 600 MVA lớn chúng thường làm việc song song Ở lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng kéo động diezen tua bin khí, làm việc đơn lẻ hai ba máy làm việc song song Động đồng sử dụng truyền động cơng suất lớn, đạt đến vài chục MW Trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, động đồng sử dụng để truyền động máy bơm, nén khí, quạt gió với tốc độ không đổi Động đồng công suất nhỏ được sử dụng thiết bị đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, thiết bị điện sinh hoạt Máy bù đồng dùng để phát công suất phản kháng cho lưới điện để bù hệ số công suất ổn định điện áp Cấu tạo máy điện đồng Cấu tạo máy điện đồng gồm phận stato rơto Trên hình 1-1 vẽ mặt cắt ngang trục máy : thép stato ; : dây quấn stato ; : thép rôto ; : dây quấn rôto -5- Hình 1-1 Mặt cắt ngang trục máy Hình 3-2 a) Rôto cực ẩn b) Rôto cực lồi 2.1 Stato Stato máy điện đồng giống stato máy điện khơng đồng bộ, gồm hai phận lõi thép stato dây quấn ba pha stato Dây quấn stato gọi dây quấn phần ứng 2.2 Rơto Rơto máy điện đồng có cực từ dây quấn kích từ dùng để tạo từ trường cho máy, máy công suất nhỏ rôto nam châm vĩnh cửu -6- Có hai loại : rơto cực ẩn rơto cực lồi Hình 1-2a vẽ rơto cực ẩn, hình 1- 2b vẽ rơto cực lồi Rơto cực lồi dùng máy có tốc độ thấp, có nhiều đơi cực Rơto cực ẩn thường dùng máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có đơi cực Để có sđđ sin, từ trường cực từ rơto phải phân bố hình sin dọc theo khe hở khơng khí stato rơto, đỉnh cực từ có từ cảm cực đại Đối với rơto cực ẩn, dây quấn kích từ đặt rãnh Đối với rơto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ Hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vịng trượt đặt đầu trục, thơng qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ (hình 1-3) Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng Cho dịng điện kích từ (dịng điện khơng đổi) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trường rôto quay rôto động sơ cấp, từ trường rôto cắt dây quấn phần ứng stato cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: E0 = 4,44fw1kdq (1.1) Trong đó: Eo, wl, kdq, Ф0 sđđ pha, số vòng dây pha, hệ số dây quấn, từ thơng cực từ rơto Nếu rơto có p đơi cực, rơto quay vịng, sđđ phần ứng biến thiên p chu kì Do tần số f sđđ pha lệch góc pha 1200 F = pn , n đo vg/s (1.2a) f = , n đo vòng /phút (1.2b) Dây quấn ba pha stato có trục lệch khơng gian góc 120 điện , sđđ pha lệch góc pha 1200 Khi dây quấn stato nối với tải dây quấn có dịng điện ba pha giống máy điện không đồng bộ, dòng diện ba pha ba dây quấn tạo nên từ trường quay, với tốc độ n1 = 60 f/p, tốc độ n rôto Do loại máy điện gọi máy điện đồng Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Khi máy điện làm việc, từ thông cực từ rôto Ф0 cắt dây quấn stato cảm ứng sđđ Eo chậm pha so với từ thơng Ф0 góc 900 (hình 1-4a) Dây quấn stato nối với tải tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải Dòng điện I dây quấn stato tạo nên từ trường quay phần ứng Từ trường phần ứng quay đồng với từ trường cực từ Ф0 Góc lệch pha Eo I tính chất tải định Tác dụng từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi phản ứng phần ứng Trường hợp tải trở (hình 1-4a) góc lệch pha ψ = 0, E0 I -7- pha Dịng điện I sinh từ thơng phần ứng pha với dòng diện Từ trường phần ứng theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi phản ứng phần ứng ngang trục Hình 3-4 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Trường hợp tải cảm (hình 1-4b) góc lệch pha ψ = 900 dòng điện I sinh từ trường phần ứng Ф ngược chiều với Ф0 ta gọi phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng Trường hợp tải dung ψ = -900 (hình 1-4c) dịng điện sinh từ trường phần ứng Ф chiều với Ф0 , ta gọi phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làm tăng từ trường tổng Trường hợp tải (hình 1-4d) ta phân tích dịng điện I thành hai thành phần: thành phần dọc trục Id = Isinψ thành phần ngang trục Iq = Icosψ, dòng điện I sinh từ trường phần ứng vừa có tính chất ngang trục, vừa có tính chất dọc trục khử từ trợ từ tuỳ theo tính chất tải (tính chất điện cảm tính chất điện dung) Các đường đặc tính 5.1 Đặc tính ngồi (đặc tính có tải) máy phát điện đồng bộ: Đặc tính ngồi máy phát quan hệ điện áp U cực máy phát dòng điện tải I tính chất tải khơng đổi (Cosφt = Const), tần số dịng điện kích từ máy phát khơng đổi Từ phương trình điện áp: E j X j X U d d q q -8- Ta vẽ đồ thị véctơ ứng với loại tải khác Ta thấy tải tăng, tải cảm trở điện áp giảm (tải cảm điện áp giảm nhiều hơn), tải dung điện áp tăng Bằng đồ thị, ta thấy rằng, điện áp máy phát phụ thuộc vào dịng điện đặc tính tải Hình 1.8a vẽ đặc tính ngồi máy phát ; kt const (E0 const ) cos t không kt U0 U0 cos Uñm cos cos đm đm Hình 4.8 Các dạng đường đặc tính máy phát điện đồng đổi ứng với tải khác Khi tất có tính chất cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ làm từ thơng tổng giảm đặc tính ngồi dốc tải điện trở Để giữ điện áp U định mức, phải thay đổi E0 cách điều chỉnh kích từ cho đm có vẽ hình 4.8b Độ biến thiên điện áp đầu cực máy phát làm việc định mức so với không tải xác định sau: U% U0 Uñm E Uñm 100% 100% Uñm Uñm Độ biến htiên điện áp U% máy đạt đến vài chục phần trăm điện kháng đồng Xñb lớn 5.2 Đặc tính điều chỉnh Đường đặc tính điều chỉnh quan hệ dịng điện kích từ dịng điện tải điên áp U không đổi định mức Hình 4.8c vẽ đường đặc tính điều chỉnh máy phát đồng với hệ số công suất khác Phần lớn máy phát điện đồng có tự động điều chỉnh dịng kích từ giữ cho điện áp không đổi Sự làm việc song song máy phát điện đồng Khi ghép máy phát điện đồng làm việc song song hệ thống điện lực với máy phát điện đồng khác, để tránh dòng điện xung Mđt có trị số lớn gây cố hỏng máy thiết bị khác hệ thống phải đảm bảo điều kiện sau: - Điện áp máy phát phải trùng pha với điện áp lưới (cực tính máy phát cần ghép song song phải giống cực tính lưới): UF = UL -9- - Tần số hệ thống ghép vào phải (quay tốc độ n): fF = fL - Đối với máy phát điện ba pha cần thêm điều kiện thứ 3: Cùng thứ tự pha Khi ghép song song việc điều chỉnh điện áp U F máy phát điện thực cách thay đổi dịng điện kích thích máy Tần số fF máy điều chỉnh cách thay đổi momen tốc độ quay động sơ cấp kéo máy phát Sự trùng pha điện áp máy phát điện lưới điện kiểm tra đèn, vôn mét không dụng cụ đo đồng Thứ tự pha máy phát điện đồng thường kiểm tra lần sau lắp ráp máy hoà đồng với lưới điện lần đầu Việc ghép song song máy phát điện vào hệ thống điện theo điều kiện gọi hồ đồng xác máy phát điện Trong số trường hợp dùng phương pháp hồ đồng khơng xác nghĩa khơng phải so sánh tần số, trị số góc pha điện áp máy phát điện cần ghép song song lưới điện, phương pháp gọi phương pháp tự đồng Động máy bù đồng 7.1 Động điện đồng 7.1.1 Khái quát động điện đồng Các động điện xoay chiều dùng nhiều sản xuất thường động điện khơng đồng bộ, loại động điện có đặc điểm cấu tạo đơn giản, làm việc chắn, bảo quản dễ dàng giá thành hạ Tuy nhiên động điện đồng có ưu điểm định nên thời gian gần sử dụng rộng rãi so sánh với động không đồng lĩnh vực truyền động điện Về ưu điểm, trước hết phải nói động điện đồng kích thích dịng điện chiều nên làm việc với cos = không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết hệ số công suất lưới điện nâng cao, làm giảm điện áp rơi tổn hao cơng suất đuờng dây Ngồi ưu điểm đó, động điện đồng chịu ảnh huởng thay đổi điện áp lưới điện mômen động điện đồng tỉ lệ với U mô men động không đồng tỉ lệ với U2 Vì điện áp lưới sụt thấp cố, khả giữ tải động điện đồng lớn hơn; trường hợp tăng kích thích, động điện đồng làm việc an toàn cải thiện điều kiện làm việc lưới điện Cũng phải nói thêm rằng, hiệu suất động điện đồng thường cao hiẹu suất động không đồng vỡ động đồng có khe hở tương đối lớn khiến cho tổn hao sắt phụ nhỏ Nhược điểm động đồng so với động không đồng chỗ cấu tạo phức tạp, đòi hỏi phải có máy kích từ nguồn cung cấp dịng điện chiều khiến cho giá thành cao Hơn việc mở máy động đồng phức tạp việc - 10 - ... đồng Bài 2: Máy điện chiều Đại cương máy điện chiều Cấu tạo máy điện chiều Nguyên lý làm việc máy điện chiều Từ trường sức điện động máy điện chiều Công suất điện từ mô men điện từ máy điện chiều... việc máy phát điện đồng Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng Các đường đặc tính máy phát điện đồng Sự làm việc song song máy phát điện đồng Động máy bù đồng Sửa chữa, quấn lại dây máy phát đồng. .. ĐẦU Giáo trình Máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề điện Công Nghiệp, đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề Trung cấp nghề Chương trình khung đào tào nghề Điện Công Nghiệp năm 20 17 TCĐ Lào