Giáo trình máy điện 1

SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH & XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: MÁY ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 835/QĐ - CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 GIỚI THIỆU Giáo trình Máy điện biên soạn theo đề cương chương trình Mơdun đào tạo hệ Cao đẳng nghề Điện công nghiệp Nội dung biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ logic chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đạo tào người dạy, người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Khi biên soạn giáo trình, chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến môn học phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lí thuyết với vấn đề thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Trong trình sử dụng, tùy theo yêu cầu cụ thể điều chỉnh quỹ thời gian cho Trong q trình biên soạn, chúng tơi không đề nội dung thực tập bài, Vì vậy, vào trang thiết bị có trường khả tổ chức cho học sinh thực tập xí nghiệp bên ngồi mà trường xây dựng thời lượng nội dung thực tập cụ thể Giáo trình biên soạn cho đối tượng sinh viên cao đẳng nghề Điện nói chung tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên Cao đẳng chuyên nghiệp chuyên ngành điện Kỹ thuật viên làm việc sở kinh tế nhiều lĩnh vực khác Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi hết khiếm khuyết Rất mong nhận ý kiến đóng góp người sử dụng để lần tái sau hồn chỉnh Máy điện mơn học bắt buộc sinh viên chuyên ngành Điện năm hay môn tự chọn cho chuyên ngành khác ngành Điện – Điện tử Mục tiêu môn học nhằm cung cấp kiến thức tảng thiết bị điện Sinh viên hồn thành khóa học có khả giải thích chứng minh sở tốn học q trình vận hành thiết bị điện Sinh viên nhận dạng loại máy điện có khả đáp ứng yêu cầu công việc, nhiên, thiết kế chi tiết thiết bị điện không thuộc nội dung môn học Lời cảm ơn quan liên quan, đơn vị cá nhân tham gia Hà nam, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Thị Tuyến MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Định nghĩa phân loại máy điện Nguyên lý máy phát điện động điện CHƢƠNG 1: MÁY BIẾN ÁP Khái niệm phân loại máy biến áp Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung máy biến áp Các đại lượng định mức máy biến áp 12 Tính tốn chế tạo máy biến áp pha kiểu cảm ứng 13 Đặc điểm số loại máy biến áp khác 18 Tổ nối dây MBA pha 20 CÂU HỎI ÔN TẬP 23 Câu Trình bày khái niệm phân loại máy biến áp? 23 CHƢƠNG 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU 24 Khái niệm động điện: 24 Phân loại động điện 25 Cấu tạo chung động điện 25 Cách tạo từ trường quay động điện xoay chiều 26 Nguyên lý làm việc chung động không đồng 29 Tốc độ chiều quay động điện xoay chiều 29 Nguyên lý làm việc động điện xoay chiều pha kiểu tụ điện 32 Nguyên lý làm việc động điện xoay chiều pha kiểu vòng chập 36 Nguyên lý làm việc động điện xoay chiều pha roto dây quấn 38 10 Dây quấn động điện xoay chiều 40 11 Sơ đồ dây quấn động không đồng 49 CÂU HỎI ÔN TẬP 58 Câu Trình bày khái niệm phân loại động điện xoay chiều? 58 CHƢƠNG 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU 58 Khái niệm phân loại động điện chiều 58 Cấu tạo chung động điện chiều 59 Nguyên lý làm việc máy điện chiều 61 Các phương pháp kích từ động điện chiều 63 Khái niệm: 63 CÂU HỎI ÔN TẬP 65 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Máy điện Mã mơn học: MH18 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học học sau mơn học An tồn lao động, Mạch điện mô đun Đo lường điện - Tính chất: Là mơn học chun mơn, thuộc mơn học đào tạo bắt buộc Mục tiêu môn học: - Kiến thức: + Mô tả cấu tạo máy điện + Phân tích nguyên lý làm việc loại máy điện - Kỹ năng: + Tính tốn vẽ sơ đồ trải dây stato động điện xoay chiều + Tính tốn dây quấn máy biến áp công suất nhỏ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Chủ động giải công việc tính tốn vẽ sơ đồ trải, bảo dưỡng sửa chữa máy điện điều kiện làm việc thay đổi + Có lực đánh giá, giám sát người khác thực nhiệm vụ tính tốn vẽ sơ đồ trải, bảo dưỡng sửa chữa máy điện; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm + Có tư tổ chức công việc chuyên môn, đánh giá chất lượng sản phẩm bảo dưỡng sửa chữa máy điện sau hoàn thành kết thực thành viên nhóm Nội dung mơn học: BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Giới thiệu: Nội dung gồm kiến thức bản, định luật điện từ dùng máy điện, chế độ làm việc máy điện Mục tiêu: - Phát biểu định luật điện từ máy điện - Phân tích nguyên lý hoạt động máy phát động điện - Giải thích q trình phát nóng làm mát máy - Phát huy tính tích cực, chủ động, cẩn thận cơng việc Nội dung chính: Định nghĩa phân loại máy điện 1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại điện thành (động điện), dùng để biến đổi thơng số điện điện áp, dịng điện, tần số, số pha 1.2 Phân loại máy điện Máy điện có nhiều loại có nhiều cách phân loại khác ta phân loại máy điện dựa vào nguyên lý biến đổi lượng sau : a Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, biến đổi từ thơng cuộn dây khơng có chuyển động tương Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện máy biến áp biến điện áp xoay chiều thành điện áp xoay chiều có giá trị khác, b Máy điện quay (hoặc có loại chuyển động thẳng) Máy điện quay làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ từ trường dòng điện cuộn dây gây loại máy dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại điện thành (động điện) Nguyên lý máy phát điện động điện 2.1 Nguyên lý máy phát điện Máy Phát điện thiết bị biến đổi thành điện làm việc nguyên lý cảm ứng điện từ Khi có nguồn từ động sơ cấp(các động tuabin hơi, tuabin nước, tuabin gió nguồn khác), kéo cho rơto máy phát quay, dây quấn có sức điện động cảm ứng, mạch dây dẫn nối tới phụ tải dây quấn có dịng điện Như từ động sơ cấp kéo cho roto máy phát quay biến đổi công suất thành công suất điện cung cấp nguồn điện cho phụ tải Đây nguyên lý làm việc máy phát điện 2.2 Nguyên lý động điện Khi cấp nguồn vào cho dây quấn stator động cơ, lòng stator tạo từ trường quay cảm ứng dẫn roto sức điện động cảm ứng Do hai đầu dẫn roto nối kín mạch nên dẫn xuất dòng điện cảm ứng, dòng điện tương tác với từ trường quay lòng stator tạo thành ngẫu lực, làm cho roto động quay Như dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường nhận công suất điện nguồn biến thành cơng suất học Đó nguyên lý động điện CHƢƠNG 1: MÁY BIẾN ÁP Mã chƣơng: MH18 - 01 Khái niệm phân loại máy biến áp 1.1 Khái niệm: - Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác với tần số không thay đổi - Máy biến áp thiết bị quan trọng hệ thống truyền tải phân phối điện 1.2 Phân loại máy biến áp Theo công dụng, máy biến áp gồm loại sau đây: - Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện lực - Máy biến áp chuyên dùng dùng cho lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện - Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp phạm vi không lớn, dùng để mở máy động điện xoay chiều - Máy biến áp đo lường dùng để giảm điện áp dòng điện lớn đưa vào đồng hồ đo - Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao Máy biến áp có nhiều, song thực chất tượng xảy chúng giống Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, sau chủ yếu xét đến máy biến áp điện lực hai dây quấn pha ba pha Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung máy biến áp 2.1 Cấu tạo chung máy biến áp Gồm phận chính: Lõi thép, Dây quấn, Vỏ máy a Lõi thép (mạch từ): Làm nhiệm vụ dẫn từ, đồng thời làm khung dể quấn dây Được làm nhiều thép kỹ thuật điện có dạng hình chữ E, i chữ U, có độ dầy từ 0,350,5 [mm] bề mặt có tráng sơn cách điện ghép chặt lại thành Mạch từ gồm phần: - Trụ từ: Là nơi đặt dây quấn - Gông từ: Là phần nối liền trụ từ với nhau, tạo thành mạch từ kín khơng có dây quấn Lõi thép máy biến áp thường chế tạo theo kiểu sau: - Lõi thép kiểu lõi (mạch từ kiễu lõi): Có dây quấn bao quanh trụ thép Kiểu sử dụng phổ biến cho máy biến áp pha pha có dung lượng nhỏ trung bình - Lõi thép kiểu Bọc (mạch từ kiểu Bọc): Mạch từ phân nhánh sang bên bọc lấy phần dây quấn Loại máy biến áp thường dùng cho số nghành chun mơn như: lị luyện kim, hay máy biến áp pha công suất nhỏ dùng nghành kỹ thuật điện tử Ở máy biến áp đại, dung lượng lớn cực lớn ( 80 – 100 MVA pha), điện áp thật cao( 220 – 400 kV ), để giảm chiều cao trụ thép, tiện lợi cho việc vận chuyển mạch từ máy biến áp kiểu trụ phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc gọi máy biến áp kiểu trụ – bọc Hay lõi thép trung gian thường dùng cho MBA pha công suất lớn Đối với máy biến áp kiểu bọc kiểu trụ bọc, hai trụ thép phía ngồi thuộc gơng Để giảm tổn hao dịng điện xóay gây nên, lõi thép ghép từ thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm có phủ sơn cách điện bề mặt Trụ gơng ghép với phương pháp ghép nối ghép xen kẽ Ghép nối trụ gơng ghép riêng, sau dùng xà ép bulơng vít chặt lại Các thép lõi thép thường chế tạo theo số kiểu thông dụng sau: EE, LL, EI, II, UU Các thép phải đan ghép lại với cho khe hở thép lõi thép không trùng nhau, sau tồn thép phải ép chặt lại xà ép, gông ép bu lơng đai ốc.Vì lý an tồn, nên toàn lõi thép nối đất với vỏ máy vỏ máy phải nối đất b Dây quấn MBA: 10 * Tính vẽ sơ đồ khai triển dây quấn kiểu đồng khn, lớp đơn, bước đủ: có Z = 24, 2p = 4, m = - Giải Xác định bước cực từ:   Z 24   (k/c) 2p  Xác định cách đấu dây độ lệch pha đầu đầu đầu cuối pha với nhau: 2      (k/c) 3  Xác định số tổ bối dân pha động Cách đấu tổ bối dây với nhau: - Số tổ bối dây pha: N1 = P = 2(tổ bối) - Số tổ bối dây cho động cơ: N = 3.N1 = 3.2 = 6(tổ bối) - Trong trường hợp động có số tổ bối dây nửa số cực từ nên tổ bối đấu nối tiếp khác phía  Xác định số bối dây tổ bối: q Z 24   (bối dây) p.m 4.3  Xác định bước bối dây bước lồng dây bối dây tổ bối y   Z 24   (k/c) 2p Nếu ta tính theo đơn vị rãnh ta cộng thêm Ta có sơ đồ trải sau: 51 * Hãy tính tốn vẽ sơ đồ khai triển dây quấn Stato động pha kiểu xếp đơn, dây quấn kiểu đồng khuôn phân tán: Biết Z = 24, p = 2, m = 3, bước đủ -GiảiZ 24     (k/c)  Xác định bước cực từ: 2p  Xác định cách đấu dây độ lệch pha đầu đầu đầu cuối pha  với nhau: 2    (k/c) 3  Xác định số tổ bối dây rong pha động cơ.Cách đấu tổ bối dây với nhau: -Số tổ bối dây pha: N1 = 2p = 4(tổ bối) - Số tổ bối dây cho động cơ: N = 3.N1 = 3.4 = 12(tổ bối) - Trong trường hợp động có số tổ bối dây số cực từ nên tổ bối đấu nối tiếp phía  Xác định số bối dây tổ bối: q  Z 24   (bối dây) dây p.m 4.3 quấn bổ đôi phân tán nên ta phải tính q,: q  1 (bối dây) 2  Xác định bước bối dây bước lồng dâycác bối dây tổ bối: q y   6  (k/c) 2 Ta có sơ đồ trải sau: q,  52 * Tính tốn số liệu vẽ sơ đồ khai triển dây quấn Stato động ba pha kiểu đồng khuôn, xếp kép, bước thiếu, biết: Z = 24, 2p = 4, m = - Giải Xác định bước cực từ:   Z 24   (k/c) 2p  Xác định cách đấu dây độ lệch pha đầu đầu đầu cuối pha với nhau: 2      (k/c) 3  Xác định số tổ bối dây rong pha động Cách đấu tổ bối dây với nhau: -Số tổ bối dây pha: N1=2P=4(tổ bối) - Số tổ bối dây cho động cơ: N=3.N1=3.4=12(tổ bối) - Trong trường hợp động có số tổ bối dây số cực từ nên tổ bối đấu nối tiếp phía  Xác định số bối dây tổ bối: q  Z 24   (bối dây) p.m 4.3  Xác định bước bối dây bước lồng dây bối dây tổ bối: y  0,8.  0,8.6  (k/c), Nếu ta tính theo đơn vị rãnh ta cộng thêm rãnh  Ta có sơ đồ trải sau: 53 11.2 Sơ đồ dây quấn động điện xoay chiều pha tụ điện 11.2.1 Các bước tính tốn sơ đồ trải dây quấn động pha Bƣớc 1: Xác định bước cực từ:   Z (k/c) 2p Bƣớc 2: Xác định số rãnh cuộn dây(khởi động làm việc) - Gọi Zlv số rãnh cuộn dây làm việc Zkđ số rãnh cuộn dây khởi động - Gọi Nlv số tổ bối dây cuộn dây làm việc Nkđ số tổ bối dây cuộn dây khởi động * Trường hợp cuộn dây làm việc cuộn dây khởi động có số rãnh nhau(bằng ½ tổng số rãnh lõi thép stator) Ta có số rãnh cuộn dây tính sau: Z Zlv  Zk®  (rãnh) * Trường hợp cuộn dây làm việc 2/3 cuộn dây khởi động bằng1/3.Ta Zlv  Z ( r ·nh) có số rãnh cuộn dây tính sau: Zk®  Z ( r ·nh) Bƣớc 3: Xác định độ lệch pha đầu đầu đầu cuối pha với nhau:    (k/c) Bƣớc 4: Xác định số tổ bối dây cuộn dây - Với trường hợp cuộn dây lớp đơn: Nlv = Nkđ = P 54 - Với trường hợp cuộn dây lớp kép: Nlv= Nkđ = 2P -Với trường hợp cuộn dây lớp đơn bổ đôi : Nlv= Nkđ = 2P - Nếu cuộn dây có số tổ bối số cực từ động ta thực đấu nối tiếp phía - Nếu cuộn dây có số cực từ gấp đơi số tổ bối ta thực đấu nối tiếp khác phía Bƣớc 5: Xác định số bối dây tổ bối:  Trong trường hợp cuộn dây lớp đơn, không phân tán lớp kép: Zlv - Đối với cuộn dây làm việc: qlv  (bối dây) Nlv - Đối với cuộn dây khởi động: qk®   Zk® (bối dây) Nk® Trường hợp cuộn dây lớp đơn phân tán bổ đôi: , - Đối với cuộn dây làm việc: qlv  với: qv  qlv (bối dây), Zlv (bối dây) Nlv , - Đối với cuộn dây làm việc: qk®  qk® (bối dây), qk®  với Zk® (bối dây) Nk® Bƣớc 6: Xác định bước bối dây bước lồng dây bối dây tổ bối * Tổ bối dây đồng khuôn: - Trường hợp bước đủ: ylv  yk®    Z (k / c) 2P - Trưịng hợp bước ngắn: ylv  yk®  0, 8. (k/c) - Trường hợp cuộn dây bổ đôi phân tán: q ylv    lv (k / c) yk®    qk® (k / c) 55 * Tổ bối dây kiểu mẹ con: Ta cần tính bước bối dây lớn nhất( ymax ) , sau ta dịch vào bên rãnh bước bối dây - Với lớp đơn không bổ đôi : ylvmax    qlv  (k/c) yk® max    qk®  (k/c) ylvmax    - Với lớp đơn bổ đôi : qlv  qlv,  (k/c) qk®  qk, ®  (k/c) 11.2.2 Một số sơ đồ lồng đấu dây động pha tụ điện  Tính tốn, vẽ sơ đồ trải dây quấn Stato động pha tụ điện có: Z = 16, 2p = Dây quấn xếp đơn , phân tán đồng khuôn, Zlv = Zkđ -Giảiyk®max     Xác định bước cực từ:   Z 16   (k/c) 2p  Xác định số rãnh cuộn dây(khởi động làm việc) Vì số rãnh cuộn dây giống nên trường hợp ta cần tính 1trong cuộn suy cuộn cịn lại Z 16 Zlv  Zk®    (rãnh) 2  Xác định độ lệch pha đầu đầu, đầu cuối cuộn làm việc với đầu đầu, đầu cuối cuộn dây khởi động: 2      (k/c)  Xác định số tổ bối dây cuộn dây - Nl v= Nkđ= 2P = 4(tổ bối dây) - Cuộn dây có số tổ bối dây số cực từ, nên tổ bối dây đấu nối tiếp phía  Xác định số bối dây tổ bối: qlv  qk®  Zlv q q    qlv,  qk, ®  lv  ®   (bối dây) Nlv 2  Xác định bước bối dây bước lồng dâycác bối dây tổ bối ylv  yk®    qlv q    k®    3(k / c) 2 Ta có sơ đồ trải: 56 ĐầuLV Cuối LV Đầu KĐ Cuối KĐ (2) (15) * Tính tốn, vẽ sơ đồ khai triển Stato động pha tụ điện có: Z = 24, 2p = Dây quấn xếp đơn đồng khuôn, Zlv= 2/3, Zkđ=1/3 -Giải Xác định bước cực từ:   Z 24   (k/c) 2p  Xác định số rãnh cuộn dây(khởi động làm việc) 2 - Số rãnh cuộn dây làm việc: Zlv  Z  24  16 (rãnh) 3 1 - Số rãnh cuộn dây khởi động: Zk®  Z  24  (rãnh) 3  Xác định độ lệch pha đầu đầu, đầu cuối cuộn làm việc với đầu đầu, đầu 1      (k/c) cuối cuộn dây khởi động: 2  Xác định số tổ bối dây cuộn dây - Nlv = Nkđ = 2P = 4(tổ bối dây) - Cuộn dây có số tổ bối dây số cực từ, nên tổ bối dây đấu nối tiếp phía  Xác định số bối dây tổ bối: - Đối với cuộn làm việc: qlv  Zlv q 16    qlv,  lv   (bối Nlv 2 dây) - Đối với cuộn khởi động: qk®  Zk® q    qk, ®  k®   (bối Nk® 2 dây)  Xác định bước bối dây bước lồng dâycác bối dây tổ bối - Đối với cuộn làm việc: 57 qlv    4(k / c) 2 - Đối với cuộn khởi động: ylv    𝑐 Ta có sơ đồ trải sau: CÂU HỎI ƠN TẬP Câu Trình bày khái niệm phân loại động điện xoay chiều? Câu Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc động điện xoay chiều? CHƢƠNG 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHIỀU Mã chƣơng: MH18 - 03 Khái niệm phân loại động điện chiều 1.1 Khái niệm: Là thiết bị điện từ quay, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi điện chiều thành trục động 1.2 Phân loại Dựa vào phương pháp cung cấp dịng điện kích từ, người ta chia máy điện chiều thành động sau: 58 Sơ đồ nguyên lý máy điện chiều : a).Kích thích độc lập; b Kích thích song song; c Kích thích nối tiếp; d Kích thích hỗn hợp (mũi tên nét dứt dòng điện chế độ động cơ) - Động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu - Động điện chiều kích từ độc lập - Động điện chiều kích từ nối tiếp - Động điện chiều kích từ song song - Động điện chiều kích từ hỗn hợp bao gồm cuộn dây kích từ, cuộn mắc nối tiếp với phần ứng, cuộn mắc song song với phần ứng 1.3 Các trị số định mức động điện chiều Chế độ làm việc định mức động điện chế độ làm việc điều kiện mà nhà chế tạo qui định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức Công suất định mức Pđm(kW hay W) Điện áp định mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ định mức nđm (vịng/ph) Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dịng điện kích từ Chú ý: Cơng suất định mức công suất đưa máy điện Đối với máy phát điện cơng suất đưa đầu cực máy phát, cịn động công suất đầu trục động Cấu tạo chung động điện chiều 2.1 Phần cảm(Stattor) Phần tĩnh gồm phận sau a Cực từ Cực từ phận sinh từ trường gồm lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật 59 điện hay thép cácbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong máy điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thuật khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với b Cực từ phụ Dọc theo chu vi cuả stato, cực từ phụ đặt cực từ để hạn chế ảnh hưởng xấu phản ứng phần ứng máy làm việc nhằm cải thiện việc đổi chiều, giảm tia lửa vành góp Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn có cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ nhờ bulơng Kích thước cực từ phụ thường nhỏ nhiều so với cực từ c Gông từ Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy d Các phận khác Các phận khác gồm có: - Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện.Trong máy điện nhỏ vừa, nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang - Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định chặt lại Máy có cực có nhiêu chổi than Các chổi than dương nối chung với để có cực dương Tương tự chổi than âm 2.2 Phần quay (Roto):Gồm có phận sau: a Lõi sắt phần ứng (rôto) Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thông thường thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm hao tổn dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào b Dây quấn phần ứng 60 Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp với nhau, đặt rãnh phần ứng tạo thành nhiều vịng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vành góp, hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên phần tử nối thành nhiều mạch nhánh song song Ở dây quấn xếp số nhánh song song số cực từ Trong máy điện nhỏ (công suất vài KW), thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Để tránh quay bị văng sức ly tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakêlit c Cổ góp Cổ góp (cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện Kết cấu cổ góp gồm có nhiều phiến đồng cách điện với lớp mica dầy 0,4 đến 1,2 (mm) hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ trịn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng d Các phận khác - Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp trục máy Khi máy quay, cánh quạt hút gió từ ngồi vào máy Gió qua vành góp, cực từ, lõi sắt dây quấn qua quạt gió ngồi làm nguội máy - Trục máy : Trên có đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cácbon tốt Nguyên lý làm việc máy điện chiều 3.1 Chế độ máy phát điện Khi động sơ cấp quay phần ứng (khung dây abcd) máy phát từ trường phần cảm (nam châm S-N), dẫn dây quấn phần ứng 61 cắt từ trường phần cảm, theo định luật cảm ứng điện từ, khung dây cảm ứng sđđ xoay chiều mà trị số tức thời xác định theo biểu thức : e = Blv Trong đó: B: (T) Cường độ từ cảm dẫn quyét qua l (m): chiều dài dây dẫn nằm từ trường V (m/s): tốc độ dài dẫn Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải Khi khung dây quay nửa vòng tròn hay 1800 , vị trí phần tử thay đổi, dẫn ab cực S dẫn dc cực N, sức điện động dẫn đổi chiều Nhờ có chổi than ln ln đứng n, chổi A tiếp xúc vơi sphiến góp trên, chổi B tiếp xúc với phiến góp dưới, nên chiều dịng điện mạch ngồi khơng đổi chiều Nhờ cổ góp chổi than, nên điện áp chổi than dòng điện qua tải dòng điện chiều Trong thực tế Để điện áp lớn đập mạch, người ta chế tạo dây quấn phần ứng với nhiều phần tử dây quấn, nối nhiều phiến góp vành đổi chiều phần từ nối tiếp với phiến góp Ở chế độ máy phát, dòng điện phần ứng Iư chiều với sức điện động phần ứng Eư Phương trình cân điện áp là: U = Eư - RưIư Trong đó: RưIư điện áp rơi dây quấn phần ứng Rư điện trở dây quấn phần ứng U điện áp đầu cực máy Eư sức điện động phần ứng Trên nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 3.2 Chế độ động điện Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi than A B, dây quấn phần ứng có dịng điện Các dẫn ab, cd có dòng điện nằm từ trường, chịu lực tác dụng làm cho rotor quay Chiều lực xác định theo qui tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vịng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau, có phiến góp đổi chiều dịng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Ngun lý làm việc động điện chiều 62 Khi động quay, dẫn chuyển động cắt từ trường, cảm ứng sức điện động Eư Chiều sức điện động xác định theo qui tắc bàn tay phải Ở động cơ, chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện Phương trình cân điện áp là: U = Eư + RưIư Trên nguyên lý làm việc động điện chiều Các phƣơng pháp kích từ động điện chiều Khái niệm: Là phương pháp nối dây phần cảm với phần ứng máy điện chiều Trong thực tế tuỳ theo đặc tính mang tải mà người ta chọn phương pháp kích từ cho máy làm việc 4.1 Kích từ độc lập - Từ thơng phần cảm phần ứng khơng phụ thuộc lẫn hai mạch độc lập không nối với - Có khả điều chỉnh điện áp phạm vi rộng, công suất lớn, điện áp thấp( 4- 24 )v, điện áp cao 600 v 4.2 Kích từ song song Dây quấn kích từ song song với dây quấn phần ứng IKT đ/chỉnh = (1-5%)Iư 63 4.3 Kích từ nối tiếp  I­ U R  kt I kt R  r­  R kt kt I kt Trong đó: - rư điện trở dây quấn phần ứng có giá trị nhỏ, momen mở máy lớn - rkt diện trở dây quấn phần kích từ 4.4 Kích từ hỗn hợp - Có dây quấn nối tiếp với dây quấn phần ứng - Có dây quấn song song với dây quấn phần ứng Tuỳ theo đặc tính tải mà cho cuộn làm dây quấn kích từ Phương pháp kích từ hỗn hợp 64 CÂU HỎI ƠN TẬP Định nghĩa phân loại máy điện? Giải thích nguyên lý máy phát điện, nguyên lý động điện tính thuận nghịch máy điện? Các vật liệu để chế tạo máy điện gì, đặc điểm phạm vi ứng dụng chúng? Giải thích q trình phát nóng, làm mát máy điện, phương pháp làm mát máy điện? Cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến áp? Mơ hình tốn sơ đồ thay máy biến áp? Thí nghiệm khơng tải thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Cho máy biến áp ba pha có số liệu sau đây: Sđm = 5600 kVA; U1/U2 = 35000/6600 V; I1/I2 = 92,5/490 A; P0 = 18,5 kW; i0 = 4,5%; un = 7,5%; Pn = 57 kW; f = 50 Hz; Y/Δ-11 Hãy tính: a Độ thay đổi điện áp Δu tải định mức với cosφ2 = 0,8? b Hiệu suất tải định mức đó, hệ số tải ứng với hiệu suất cực đại Cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến dòng, máy biến áp đo lường 10 Tổ nối dây máy biến áp ba pha: ý nghĩa, cách giải thích, biểu diễn 11 Phân tích ý nghĩa điều kiện ghép máy biến áp làm việc song song 65