Tiểu luận môn học kỹ thuật điện

Đối với các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao thường được cấu tạobởi các lá thép permalloy ghép lại.- Dây quấn hay cuộn dây: thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhơm

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HÀNG KHÔNG

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – tháng 12 / 2021

LỜI CAM ĐOAN

Sinh viên xin cam đoan tiểu luận môn học này là công trình nghiên cứu của nhóm sinh viên, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gian qua Các thông tin và số liệu được sử dụng trong tiểu luận môn học này là hoàn toàn trung thực.

Thành phố Hồ Chí Minh năm 2021

Nhóm cam đoan Nguyễn Mai Uyên (đã ký)

Trần Tiến (đã ký) Trần Đăng Ân (đã ký)

Vũ Minh Tú (đã ký)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TpHCM, ngày … tháng …… năm ……

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TpHCM, ngày … tháng …… năm ……

Giáo viên phản biện

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Xin cảm ơn giảng viên bộ môn - Thầy Nguyễn Minh Tâm đã giảng dạy tận tình, chi tiết đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin để sinh viên có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài tiểu luận này.

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm tiểu luận môn học cũng như những hạn chế về kiến thức, trong bài tiểu luận chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn.

Lời cuối cùng, nhóm xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc.

MỤC LỤC

PHẦN A: (Câu hỏi) 1

PHẦN B: (Viết theo chủ đề) 90

WATER PUMPS 90

Principle of operation: 91

When to use a water pump: 91

Some popular types of water pumps: 92

CHEMICAL PUMP 94

Structure of chemical pump: 95

Classification of chemical pumps: 95

Advantages of chemical pumps: 96

How does the chemical pump work? 96

PHẦN C: (Bài tập) 97

Từ thông Φ biến thiên xuyên qua một vòng dây dẫn trong vòng dây sẽ cảm ứngmột suất điện động Nếu chọn chiều suất điện động cảm ứng phù hợp với chiều của từthông theo quy tắc vặn nút chai thì suất hiện suất điện động cảm ứng trọng một vòng dây.

E = - dΦΦ dΦt

Câu 2 Hãy giải thích bằng nguyên lý/ định luật và công thức tại sao ở chế độ động

cơ điện, điện năng biến thành cơ năng?

Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơhọc Phần lớn các động cơ điện có nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện

từ Một số loại động cơ khác hoạt động dựa trên các nguyên lý khác như lực tĩnh điện hayhiệu ứng áp điện

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động(rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trênrotor và stato được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác

từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen

cosΦ= P S

Từ trường tương tác với một mạch điện để tạo ra một sức điện động là định luật cơbản cảm ứng điện từ

Câu 3 Mạch từ & tổn hao.

Mạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông, lõi thép của máy điện là mạch từ

Từ thông: Φ = B.A

Nếu H là từ trường do một tập hợp dòng điện i1, i2,…, in tạo ra và nếu (C) là mộtđường kín trong không gian thì:

Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trìnhtruyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyềntải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện

∆U= U1-U2

Câu 4 Các cấp cách điện & IP.

P là chữ viết tắt của từ tiếng anh: International Protection.

IEC hay còn gọi là ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (International ElectrotechnicalCommission), có thể hiểu rằng đây là tổ chức đề ra tiêu chuẩn về điện trên toàn thế giới

Theo tiêu chuẩn IEC 60529, mã IP dùng để phân loại và xếp hạng mức độ bảo bệcủa thiết bị điện khỏi tác nhân bên ngoài: Bụi và nước

Theo tiêu chuẩn IEC 61140 (Bảo vệ chống điện giật) có 3 cấp độ bảo vệ:

- Cấp bảo vệ I: Bộ đèn bắt buộc phải nối đất an toàn cho người sử dụng khi chạmvào

- Cấp bảo vệ II: Bộ đèn có lớp vỏ cách điện bao bọc bên ngoài, do đó không cần nốiđất.

- Cấp bảo vệ III: Bộ đèn sử dụng điện áp thấp DC

Câu 5 Cấu tạo , phân loại máy biến áp theo phương pháp làm mát.

Cấu tạo máy biến áp có cấu tạo chung gồm 3 bộ phận chính ta có thể dễ dàng nhậnthấy đó chính là lõi thép, dây quấn và vỏ máy

Lõi thép: Lõi thép gồm có trụ và gông Trụ là phần để đặt dây quấn còn gông là phầnnối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín

Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau

và thường được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt

Lõi thép có chức năng dẫn từ thông đồng thời làm khung để đặt dây cuốn

Đối với các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao thường được cấu tạobởi các lá thép permalloy ghép lại

- Dây quấn hay cuộn dây: thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm bên ngoài bọccách điện để nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra

Với biến áp quấn bằng dây đồng thì sẽ dẫn điện tốt hơn, tránh được ôxi hoá, tăng tuổithọ của biến áp

Phần có nhiệm vụ nhận năng lượng vào nối với mạch điện xoay chiều được gọi là cuộndây sơ cấp, còn phần có nhiệm vụ truyền năng lượng ra nối với tải tiêu thụ được gọi làcuộn dây thứ cấp

Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 >N2 hoặc ngược lại

- Vỏ máy: Tùy theo từng loại máy biến áp mà chúng được làm bằng các chất liệu khácnhau

Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo

vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng Nắp thùng

để đậy trên thùng

Phân loại máy biến áp theo phương pháp làm mát :

Cũng giống như nhiều các thiết bị điện khác, ta cũng có nhiều cách để phân loại máy biếnáp.

- Theo cấu tạo ta sẽ phân chia thành máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha

- Theo chức năng có máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế

- Theo cách thức cách điện: máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,…

- Theo mối quan hệ cuộn dây ta chia thành biến áp tự ngẫu và biến áp cảm ứng

- Theo nhiệm vụ: máy biến áp điện lực, máy biến áp cho dân dụng, máy biến áphàn, máy biến áp xung,…

- Ngoài ra cũng có thể phân loại dựa vào công suất hay hiệu điện thế

Câu 6 Cấu Tạo của máy biến áp 1 pha:

Máy biến áp 1 pha được biết đến là loại máy truyền tải điện năng rất Máy biến áp

1 pha là một thiết bị điện từ tĩnh được dùng để truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu xoaychiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ nhưng vẫn giữ nguyên tần số Máybiến áp 1 pha thường được dùng trong các gia đình, trong đo lường, lò luyện kim, hànđiện…

Cách sử dụng máy biến áp 1 pha

- Để máy biến áp sử dụng bền lâu, an toàn các bạn cần lưu ý một số điểm sau đây:

- Điện áp đưa vào máy biến áp không được lớn hơn điện áp định mức

- Sử dụng máy biến áp không được sử dụng quá công suất định mức

- Cần đặt máy biến áp ở nơi sạch sẽ, khô ráo, thoáng gió và ít bụi

- Đối với loại máy mới mua hoặc để lâu ngày thì kiểm tra xem điện có rò rỉ không

Nguyên lí hoạt động :

- Máy biến áp làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi đặt một điện ápxoay chiều U1 vào cuộn dây sơ cấp (có số vòng dây quấn n1¬) sẽ có dòng điệnxoay chiều I1 chạy qua Từ đó, tạo nên từ thông biến thiên trong lõi thép.

- Do mạch từ khép kín nên từ thông này sẽ móc vòng qua hai cuộn dây tạo nên trong

đó các sức điện động E1 và E2

- Nếu bỏ qua điện trở của các bộ dây quấn và tổn hao ta có:

U1 = E1 và U2 = E2

K: là tỉ số biến áp

K>1 Û U1 > U2: Máy biến áp giảm áp

K<1 Û U1 < U2: Máy biến áp tăng áp

K=1 Û U1 = U2: Làm nguồn cách ly tăng tính an toàn

Câu 7 Các kiểu đấu MBA 3 pha Một vài ưu điểm khi sử dụng máy biến áp ba pha thay vì sử dụng ba máy biến áp một pha là gì? Khuyết điểm? Công thức tính suất điện động E 1 , E 2 , tỉ số MBA 1 pha và MBA 3 pha.

Các kiểu đấu MBA 3 pha

● Sơ cấp đấu tam giác, thứ cấp đấu tam giác (D/d), sử dụng cho điện áp trung bìnhnhư trong công nghiệp Một sự thuận lợi của kiểu đấu này là nếu một máy biến áp

bị hư thì hai máy biến áp còn lại có thể được vận hành theo kiểu đấu tam giác hở.Kiểu đấu tam giác hở này vẫn bảo đảm đúng mối quan hệ về pha

1 Ưu điểm của máy biến áp ba pha:

Sử dụng máy biến áp ba pha có rất nhiều lợi ích so với máy biến áp một pha, mộttrong số đó được liệt kê dưới đây:

 Không tốn kém: So với máy biến áp một pha, máy biến áp 3 pha có giá rẻ hơn Nó

có chi phí thấp khi so sánh với ba đơn vị máy biến áp một pha

 Trọng lượng nhẹ: Không chỉ là máy biến áp nhẹ, nó còn nhỏ hơn máy biến áp mộtpha về kích thước, điều đó có nghĩa là máy biến áp ba pha cũng chiếm ít khônggian hơn

 Hiệu suất cao hơn: Máy biến áp 3 pha thực hiện các chức năng của nó hiệu quả hơn

và cung cấp nhiều năng lượng hơn so với máy biến áp một pha

 Dễ dàng lắp đặt hơn: Máy biến áp 3 pha được lắp sẵn dây điện và sẵn sàng để càiđặt, do đó làm cho quá trình cài đặt rất dễ dàng và trơn tru

 Vận chuyển dễ dàng: Để cung cấp cùng một đầu ra, vật liệu được sử dụng để xâydựng lõi của máy biến áp rất ít so với một bộ gồm ba máy biến áp một pha Khôngchỉ vận chuyển dễ dàng mà còn giảm chi phí vận chuyển

2 Nhược điểm của máy biến áp ba pha

 Trong máy biến áp 3 pha, phần lõi bao gồm 3 cuộn dây Do đó, nếu thiết bị bị lỗihoặc bị hỏng, toàn bộ máy biến áp ba pha phải ngừng hoạt động Từ đó sẽ phát sinhchi phí cho việc dự phòng, cũng như chi phí sửa chữa khắc phục sự cố, hỏng máy

 Trong trường hợp có lỗi trong bất kỳ pha nào của máy biến áp 3 pha, lỗi đượcchuyển sang hai pha còn lại Do đó, toàn bộ đơn vị cần thay thế

 Việc bố trí đầu ra : máy biến áp 3 pha dây phức tạp hơn máy biến áp 1 pha Nênkhi sửa chữa sẽ tốn nhiều thời gian công sức hơn

 Độ dày quấn dây : máy biến áp 3 pha sẽ quấn ít hơn máy biến áp 1 pha

Công thức tính suất điện động E 1 , E 2 :

Theo định luật cảm ứng điện từ ta có sức điện động trong hai dây quấn là:

Câu 8 Giải thích các thông số trên nhãn máy biến áp một pha, ba pha

Chữ cái thứ nhất: Môi chất làm mát bên trong tiếp xúc với cuộn dây: O (dầukhoáng hoặc chất lỏng cách điện tổng hợp có điểm cháy ≤ 300 oC); K (chất lỏng cáchđiện có điểm cháy > 300 oC); L (chất lỏng cách điện có điểm cháy không đo đƣợc)

Chữ cái thứ hai: Cơ cấu tuần hoàn đối với môi chất làm mát bên trong: N (dòng xiphông nhiệt tự nhiên qua thiết bị làm mát rồi đi vào các cuộn dây); F (tuần hoàn cưỡngbức qua thiết bị làm mát, dòng xi phông nhiệt trong cuộn dây); D (tuần hoàn cưỡng bứcqua thiết bị làm mát, hướng trực tiếp từ thiết bị làm mát đến ít nhất là cuộn dây chính)

Chữ cái thứ ba: Môi chất làm mát bên ngoài: A (không khí); W (nước);

Chữ cái thứ tư: Cơ cấu tuần hoàn đối với môi chất làm mát bên ngoài: N (đối lưu

tự nhiên); F (tuần hoàn cưỡng bức (quạt, bơm))

Câu 9 Sơ đồ thay thế của máy biến áp Vẽ giản đồ vector máy biến áp 1 pha trong trường hợp tải mang tính cảm

Sơ đồ thay thế của máy biến áp:

Khi máy biến áp hoạt động ở chế độ không tải Dòng điện không tải I0 gồm 2

thành phần: Thành phần tổn hao trong lõi thép IR, tổn hao ở dạng nhiệt làm nóng lõithép Vì vậy có thể đặt trưng cho thành phần tổn hao bằng phần điện trở Rm Khi dòngđiện IR cùng pha E1

Nhánh tổn hao lõi thép Rm và nhánh từ hóa Xm mắc song song dưới cùng điện áp E1

⇒ ´I0= ´I R+ ´I X

 Sơ đồ tương đương chính xác của máy biến áp:

 Sơ đồ tương đương của máy biến áp quy về sơ cấp:

 Các thành phần quy đổi về sơ cấp:

Thực tế sụt áp trên điện trở kháng Z1 rất nhỏ nên E1 tương đương U1 Do đóchuyển nhánh từ hóa về nguồn, các thành phần quy đổi về sơ cấp:

R n=R1+R '2

X n=X1+X '2

Câu 10 Xây dựng sơ đồ thí nghiệm chế độ không tải, mục đích thí nghiệm này là gì?

Sơ đồ thí nghiệm không tải bằng nguồn 3 pha:

P0=P ab+P bc

Sơ đồ thí nghiệm không tải bằng nguồn 1 pha:

Đo không tải cuộn dây ab

Sơ đồ cuộn dây MBA đấu Y0:

Đo cuộn dây an

Sơ đồ cuộn dây MBA đấu Δ:

Đo cuộn dây ab, nối tắt bc

 Xác định:

- I0% Dòng điện không tải (dùng từ hóa lõi thép)

-P0% Tổn hao không tải (Không phụ thuộc vào tải)

 Thông qua I0%; P0% ta có thể phát hiện:

- Chạm chập, đứt cuộn dây máy biến áp

- Chất lượng lõi thép,

- Ví dụ: Lõi thép có thể bị xô lệch khi di chuyển tới nơi lắp đặt

Vật liệu làm lõi từ rồi kỹ thuật thiết kế mạch từ chưa tốt gây tổn hao không tải lớn

Câu 11 Chế độ ngắn mạch sự cố và thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp, mục đích thí nghiệm này là gì?

Chế độ ngắn mạch sự cố:

 Máy biến áp đang làm việc, đột nhiên phía thứ cấp nối tắt lại trong khi phía sơ cấpvẫn nối với điện áp

 Tổng trở nhánh từ hóa lớn hơn rất nhiều so với tổng trở dây cuốn thứ cấp qui đổi

về sơ cấp nên có thể bỏ nhánh từ hóa (dòng điện nhánh rất nhỏ)

 Sơ đồ thay thế của máy biến áp chỉ còn tổng trở ngắn mạch

 Dòng điện sơ cấp được gọi là dòng ngắn mạch In

 Tổng trở ngắn mạch rất nhỏ nên dòng điện ngắn mạch thường lớn gấp 10,25 lầndòng điện định mức

 Điều này rất nguy hiểm với các máy biến áp đang vận hành đột nhiên bị ngắnmạch phía thứ cấp

 Để tránh điều này người ta phải dùng máy tự động cắt mạch ở 2 phía sơ cấp khi bị

sự cố ngắn mạch

Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp:

ở dây quấn sơ cấp bằng dòng định mức.

 Các dụng cụ đo : A1 A2 đo dòng điện sơ cấp và thứ cấp, V đo điện áp ngắnmạch; W đo công suất tác dụng ngắn mạch

 Công suất đo được ở thí nghiệm ngắn mạch Pn chính là tổn hao trong điện trở 2dây quấn sơ cấp và thứ cấp( điện trở ngắn mạch)

Mục đích của thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp:

 Xác định: hai thông số cơ bản của máy biến áp

- Thông số điện áp ngắn mạch

- Tổn hao ngắn mạch

 Các thông số này được sử dụng trong các tường hợp sau:

- Tính toán xác định hiệu xuất của máy biến áp

- Tính toán xác định biến đổi điện áp theo phụ tải của MBA

- Tính toán chọn vận hàng song song máy biến áp

- Tính toán vận hành kinh tế trạm biến áp

- Tính chọn giá trị tác động của bảo vệ Rơ Le

Câu 12 Trình bày giản đồ năng lượng của máy biến áp Công thức tính hiệu suất máy biến áp Đối với các máy biến áp công nghiệp thì hiệu suất đạt cực đại khi nào Giản đồ năng lượng của máy biến áp:

Trong quá trình truyền tải năng lượng qua máy biến áp, sẽ bị tiêu hao một phầncông suất tác dụng và công suất phản kháng Sau đây ta sẽ xét sự cân bằng công suất tácdụng và công suất phản kháng trong máy biến áp Sự cân bằng này suy ra từ sơ đồ thaythế mba

Gọi P1=U1I1coscos φ1 là công suất tác dụng đầu vào máy biến áp Một phần coog suất

này bị tiêu hao trên điện trở dây cuốn sơ cấp P Cu1 = r 1 I 2

1 và trong lõi thép P Fe = r m I 2

0.Phần công suất còn lại truyền qua phía thứ cấp nên ta có :

P đt=P1−P Cu1−P Fe=E2' I2' cos cosΨ2

Một phần công suất điện từ bị tổn hao trên dây quấn thứ cấp P Cu2 = r 2 I 2

2 còn lại làcông suất đưa ra của máy biến áp:

P2=P đt−P Cu2=U2I2cos cosφ2

Tương tự gọi Q1=U1I1sin sin φ1 là công suất phản kháng đầu vào mba Công suất

này một phần dùng để tạo ra từ trường tản của dây quấn sơ cấp q 1 = x 1 I 2 và từ trường

trong lõi thép q m = x m I 2 phần còn lại truyền sang phía thứ cấp

Q đt=Q1−q1−qm=E2' I2' sin sin Ψ2

Công suất phản kháng một phần dùng để tạo từ trường của dây quấn thứ cấp q2 =

x2I2 còn lại đầu ra mba là:

Q2=Qđt−q2=U2I2sin sin φ2

Sự cân bằng của công suất tác dụng và công suất phản kháng trong máy biến ápđược biểu thị như sau

Quá trình truyền năng lượng cho máy biến áp.

Khi φ2>0Q2>0 Q1>0 : công suất phản kháng truyền từ sơ cấp sang thứ cấp (tải cảm) Khi φ2<0Q2<0 Q1<0 : công suất phản kháng truyền ngược từ thứ cấp sang sơ cấp (tảidung)

Hiệu suất của máy biến áp:

Công thức tính hiệu suất máy biến áp :

2P n+P0

β S đm coscos φ2+β2P n+P0).100 %

Với các máy công nghiệp hiệu suất đạt cực đại khi tổn hao sắt bằng tổn hao đồng

Question 13 What are the parallel operating conditions of the transformers?

When two or more transformers run in parallel, they must satisfy the following conditions for satisfactory performance

 These are the conditions for parallel operation of transformers:

- Same voltage ratio of transformer

- Same percentage impedance

- Same polarity

- Same phase sequence

 When run in parallel, the transformers with those conditions will:

- If any one of the transformers run in parallel, is tripped due to fault of

other parallel transformers is the system will share the load, hence power supply

may not be interrupted if the shared loads do not make other transformers overloaded

Question 14 Construction, working principle of auto transformer Wiring diagram

of single phase transformer and 3 phase transformer

 Construction

- It only has 1 wingding, the primary and secondary parts are just fraction of thenumber of turns accord the ratio

 Working principle:

- Base on ‘Electromagnetic induction’

- Electric run through the wires then create magnetic

- The production of an electromotive force across an electrical conductor in achanging magnetic field

 Wiring diagram of 1-phase autotransformer & 3-phase transformer:

- Single-phase autotransformer:

 Step down autotransformer: The output voltage (V) is less than input V

 Step up autotransformer: The output V is greater than input V

- Diagram : Winding stepdown autotransformer and stepdup transformer

- Autotransformer can adjust the output voltage by variac.

- Tapped Autotransformer can adjust the output voltage by switching switch.

- 3 phase auto transformer:

 Combine 3 single-phase autotransformer to 3-phase autotransformer according to the diagram below:

Question 15 Two function of Measuring Transformer.

 P.T function:

- The main use of PT is to convert current or to convert voltage to increase ordecrease the voltage of electricity in the source of conductors They are suitablefor civil electrical equipment in daily life and in production activities

- For equipment used in factories and agencies The use of transformers is toincrease the voltage This helps to increase production At the same time reducethe amount of electricity during transmission

 PT measurement transformers are usually connected in parallel with the load

 Current Measuring transformer:

- Current transformer is like a conventional isolation transformer consisting of asteel core from electrotechnical steel, two primary and secondary windings placed

on a steel core The special feature of the current transformer lies in the section and number of turns of the primary and secondary windings

cross cross The primary winding of a current transformer has a very small number of turns,only 1 or 2 turns The secondary winding has more turns and is always grounded

to prevent the insulation between the primary and the secondary from beingpunctured causing damage to the secondary tool and the operator

- Caution:

 Secondary CT works in short circuit mode If the secondary circuit is left open,the severely saturated magnetic circuit will heat up and melt the winding andthe secondary side will appear high voltage spikes of thousands of Volts,unsafe for users

 If it is necessary to disassemble the CT secondary during operation, thesecondary must be short-circuited before disassembly

 CT with multiple secondary terminals (with multiple coefficients of variation)

 The CT can supply multiple loads at the same time by serializing the loads(provided that the total load power must be less than the CT power)

 A CT secondary terminal must be short-circuited to ensure safety in the event

of an electrical leakage between primary and secondary

 Symbol:

Question 16 Read the schematic diagram of the power supply from the 22kV power grid to the distribution cabinet.

Pic 16.1: Explanation symbol board

Diagram of the power supply from the 22kV power grid to the distribution cabinet:

Pic 16.2

- This is the diagram we easily catchs, the electrics will run from 22kV grid ofelectricity Commonly it will have a row called ‘Ring Main Unit’ to take electricfrom the grid to the factory then distribution to different branches

Pic 16.3

- We all know the electric run in the wires Actually in real life the power systemlike pic 16.3, it’s arranged into a row of cabinets, they use busbar to combine intocabinets

- Branch 1: Components of branch 1 according to the diagram

 Cầu chì bảo vệ biến áp đo lường

 Biến áp đo lường 3 pha

 Chống sét

- Branch 3 and 4 like branch 1 But the output of branch 3 is a power transformer.This transformer reduce wattage of busbar from high to low then distribution tothe other load below Some high wattage device still uses the electric directly fromthese branch

- In reallife, branch 1 usually call ‘Incoming’ (The entrance way for wattage).Branch 3 call feeder (Output), because it provides wattage for transformer

- Branch 2 use for measure

Question 17 Structure of DC machines Name the parts of magnetic circuit, electric circuit What is armature in a DC machine?

I Structure of DC machines:

1 Magnetic frame or Yoke:

- Function:

 It provides mechanical Support for poles

 It also provides protection to whole machine from dust, moisture etc

 It also carries magnetic flux produced by the poles

- Material used:

 For the small M/C the yoke is made of cast iron

 For large M/C, it is made of cast steel or coil steel

2 Pole Cores and Pole Shoes: The field magnets consist of pole cores and poleshoes:

- Function:

 Pole of a generator is an electromagnet

 The field winding is winding over pale

 Pole provides magnetic flux when field winding is excited

- There are two main types of pole construction:

 The pole core itself may be a solid piece made out of either cast iron orcast steel but the pole shoe is laminated and is fastened to the pole face

by means of countersunk screws

 In modern design, the complete pole cores and pole shoes are built ofthin laminations of annealed steel which are riveted together underhydraulic pressure The thickness of laminations varies from 1 mm to0.25 mm

- Material used:

 Pole core or pole made of cast iron or cast steel

 It built of these laminations of annealed steel The laminations are done

to reduce the power lose due to eddy currents

3 Pole Coils or Field Coils:

- Function:

 Produce a uniform magnetic field within which the armature rotates

 Field coils are mounted on the poles and carry the dc exciting current.The field coils are connected in such a way that adjacent poles haveopposite polarity

 The m.m.f developed by the field coils produces a magnetic flux thatpasses through the pole pieces, the air gap, the armature, and the frame

- Material used:

 It is made of cast iron or cast steel

 It built of this lamination of annealed steel the lamination is done toreduce power loss due to eddy currents

 By reducing the length of the air gap, we can reduce the size of fieldcoils (i.e the number of turns)

 Practical DC machines have air gaps ranging from 0.5 mm to 1.5 mm

 Since armature and field systems are composed of materials that havehigh permeability, most of the m.m.f of field coils is required to set upflux in the air gap

4 Armature core:

- Function:

 The armature core is keyed to the machine shaft and rotates betweenthe field poles

 It consists of slotted soft-iron laminations (about 0.4 to 0.6 mm thick)that are stacked to form a cylindrical core as shown in the figure.

 The laminations are individually coated with a thin insulating film sothat they do not come in electrical contact with each other

 The purpose of laminating the core is to reduce the eddy current loss

 Thinner the lamination, greater is the resistance offered to the inducedEMF, smaller the current and hence lesser the I²R loss in the core

 The laminations are slotted to accommodate and provide mechanicalsecurity to the armature winding and to give a shorter air gap for theflux to cross between the pole face and the armature “teeth”

as to increase the current

 The armature winding of a dc machine is a closed-circuit winding; theconductors being connected in a symmetrical manner forming a closed-loop or series of closed loops

- Material used:

 It is made of conducting material such as coppers

6 Commutator:

- Function:

 A commutator is a mechanical rectifier which converts the alternatingvoltage generated in the armature winding into a direct voltage acrossthe brushes

 The commutator is made of copper segments insulated from each other

by mica sheets and mounted on the shaft of the machine

 The armature conductors are soldered to the commutator segments in asuitable manner to give rise to the armature winding

 Depending upon the manner in which the armature conductors areconnected to the commutator segments, there are two types of thearmature winding in a DC machine viz.,

 Great care is taken in building the commutator because any eccentricitywill cause the brushes to bounce, producing unacceptable sparking

 The sparks may bum the brushes and overheat and carbonize thecommutator

7 Brushes and Bearings:

- DC motors are of two types: one is a brushed dc motor and the other one is

brushless dc motor Brushless dc motors are mainly used in high-speedapplications such as multicopters (eg:- quadcopters)

- The purpose of brushes in a dc generator is to ensure electrical connections

between the rotating commutator and stationary external load circuit

- The brushes are made of carbon and rest on the commutator The brush

pressure is adjusted by means of adjustable springs

- If the brush pressure is very large, the friction produces heating of the

commutator and the brushes

- On the other hand, if it is too weak, the imperfect contact with the commutator

may produce sparks Multipole machines have as many brushes as they havepoles For example, a 4-pole machine has 4 brushes

- As we go round the commutator, the successive brushes have positive and

negative polarities

- Brushes having the same polarity are connected together so that we have two

terminals viz., the +ve terminal and the -ve terminal

 Brushes are made of carbon or graphite it is rectangular in shape

II Function of a commutator:

- Commutators are mostly applied in direct current machines such as dynamos

or as they are called DC generators and many DC motors as well as universalmotors

- By reversing the current direction in the rotating windings each half turn, a

steady rotating force which is called torque is produced

- In a generator the commutator picks off the current generated in the windings,

reversing the direction of the current with each half turn, serving as amechanical rectifier to convert the alternating current from the windings tounidirectional direct current in the external load circuit

III Magnetic circuit & electric circuit:

- Magnetic circuit:

 Horseshoe magnet with iron keeper (low-reluctance circuit)

 Horseshoe magnet with no keeper (high-reluctance circuit)

 Electric motor (variable-reluctance circuit)

- The armature winding can be formed by interconnecting the armature

conductor Whenever an armature winding is turned with the help of primemover then the voltage, as well as magnetic flux, gets induced within it Thiswinding is allied to an exterior circuit The materials used for this winding areconducting material like copper

Question 18 Explain why the electric power generated in the rotor is AC power? Why are there many tracks in a DC application generator, and each track has many guides?

The electromotive force generated in the rotor is alternating electromotive force

The case of magnetic flux through the coil: when the changing magnetic fieldpasses through the coil, an electromotive force is induced in the loop.

In the case of induced electromotive force in a straight wire moving through themagnetic field: when the wire frame is rotated in a magnetic field, the electromotive force

in the wire frame is sine

- A DC magnetic field, rotating in the coil, will generate alternating electromotiveforce

In the armature of a d.c generator with many tracks, each track has many guidesBecause:

When the rotor is rotated, the armature winding conductors cut off the magneticfield, and the electromotive force-sensing conductor is:

e=B.l.v.sin𝞪

We have:

B: Average magnetic inductance below the magnetic pole

V: Speed of guide bar

l: Effective length of the guide bar

When rotating every 1 track, it creates 1 sine, so a DC generator has many grooves, so itcreates many sine views and it goes in a straight line and each track has many guides.Formula:

E=P N 60 N

Câu 19 Cho biết các loại kích từ của máy phát điện một chiều, vẽ sơ đồ nguyên lý, Ứng dụng

 Các loại kích từ của máy phát điện một chiều và sơ đồ nguyên lý:

Theo phương pháp kích từ, máy điện một chiều được phân thành:

- Máy phát điện một chiều kích từ độc lập

Gồm :

+ Máy phát điện một chiều kích từ bằng điện từ

+ Máy phát điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Sơ đồ máy phát điện một chiều kích từ độc lập

- Máy phát điện một chiều tự kích:

 Máy phát điện một chiều kích từ song song

Sơ đồ máy phát điện một chiều kích từ song song

 Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp

Sơ đồ nguyên lý máy phát điện kích từ nối tiếp

 Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp