giáo trình điện kỹ thuật nghề công nghệ ô tô cao đẳng

CH¯¡NG 1: Đ¾I C¯¡NG VÀ M¾CH ĐIÞN Mã ch°¢ng: MH8.COT-01 Về nguyên lý máy phát đißn mßt chiều gồm: Mßt hß tháng cực tư뀀 phần cảm đứng yên và mßt bß dây phần ứng đặt trong lõi thép chuyển đ

ĀY BAN NHÂN DÂN TàNH BÌNH PH¯àC TR¯âNG CAO ĐẲNG BÌNH PH¯àC

Bình Ph°ác, tháng & năm 2023

(Lưu hành nội bộ)

LâI GIàI THIÞU

Vißc trang bị cho sinh viên nghề Công nghß ô tô những kiến thức c¡ bản về kỹ thuật đißn là mßt điều tất yếu, nhằm tăng c°ßng sự trang bị đa dạng kiến thức để đáp ứng nhu cầu đòi hßi cāa doanh nghißp trong t°¡ng lai Vái ý đồ trên tôi đã xây dựng cuán giáo trình Đißn kÿ thu¿t vái những nßi dung hết sức căn

bản Giáo trình đ°ợc biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mái và đ°ợc biên soạn theo quan điểm má

Tuy rằng nhóm biên soạn cũng đã rất cá gắng khi biên soạn, nh°ng giáo trình chắc không tránh khßi những khiếm khuyết Nh°ng vái tinh thần cá gắng và hết sức nỗ lực để đ°a cuán giáo trình này đến vái sinh viên trong nhà tr°ßng, giúp các em có thêm nguồn tài lißu quý giá để quá trình học đái vái các em đ°ợc thuận lợi h¡n Nhóm biên soạn cũng mong nhận đ°ợc những đóng góp ý kiến cāa các bạn và đồng nghißp để cuán giáo trình hoàn thißn h¡n

Bình Phước, ngày tháng năm 2023

Tham gia biên soạn Chā biên: ThS Nguyễn Ph°ác Thißn

2- Các khái nißm c¡ bản về dòng đißn xoay chiều 6

3- Các khái nißm c¡ bản về dòng đißn xoay chiều ba pha 14

4- Cách đấu dây hß tháng đißn xoay chiều ba pha 16

CH¯¡NG 2: MÁY PHÁT ĐIÞN 18

1 Nhißm vÿ, yêu cầu và phân loại máy phát đißn 18

2- Cấu tạo và nguyên lý làm vißc máy phát đißn mßt chiều 19

3- Cấu tạo và nguyên lý làm vißc máy phát đißn xoay chiều 23

4- S¡ đồ lắp đặt máy phát đißn trong hß tháng đißn 25

CH¯¡NG 3: ĐÞNG C¡ ĐIÞN 26

1 Nhißm vÿ, yêu cầu và phân loại đßng c¡ đißn 26

2- Cấu tạo và nguyên lý làm vißc đßng c¡ đißn mßt chiều 27

3- Cấu tạo và nguyên lý làm vißc đßng c¡ đißn xoay chiều 28

4- S¡ đồ lắp đặt đßng c¡ đißn trong hß tháng đißn 37

CH¯¡NG 4: MÁY BI¾N ÁP 38

1 Nhißm vÿ, yêu cầu và phân loại máy biến áp 38

2- Cấu tạo và nguyên lý làm vißc máy biến áp 38

3- S¡ đồ lắp đặt máy biến áp trong hß tháng đißn 45

CH¯¡NG 5: KHÍ Cþ ĐIÀU KHIÂN VÀ BÀO VÞ TRONG M¾CH ĐIÞN 47 1- Khk cÿ điều khiển trong mạch đißn 47

2- Khk cÿ bảo vß trong mạch đißn hạ áp 52

3- Mạch đißn điều khiển máy phát đißn 55

4- Mạch đißn điều khiển đßng c¡ đißn 57

Tài lißu tham khÁo 61

GIÁO TRÌNH MÔN HÞC: ĐIÞN Kþ THU¾T Mã môn hßc: MH8.COT

Thãi gian thực hißn môn hßc: 30 giß

Trong đó: Lý thuyết: 12 giß; Thực hành: 16 giß; Kiểm tra: 2 giß

I VỊ TRÍ, TÍNH CHÂT CĀA MÔN HÞC:

- Vị trí: học song song vái các môn học c¡ sá - Tính chất: Là môn học kỹ thuật c¡ sá bắt bußc

II MþC TIÊU CĀA MÔN HÞC:

+ Tuân thā đúng quy định về an toàn khi sử dÿng thiết bị đißn + Rèn luyßn tác phong làm vißc cẩn thận

III NÞI DUNG MÔN HÞC:

1 Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Số TT Tên ch°¢ng, mÿc

Thãi gian (giã)

Tổng số Lý thuy¿t ThBài tực hành ¿p KiÃm tra*

CH¯¡NG 1: Đ¾I C¯¡NG VÀ M¾CH ĐIÞN Mã ch°¢ng: MH8.COT-01

Về nguyên lý máy phát đißn mßt chiều gồm:

Mßt hß tháng cực tư뀀 (phần cảm) đứng yên và mßt bß dây (phần ứng) đặt trong lõi thép chuyển đßng quay cắt qua tư뀀 tr°ßng cāa các cực tư뀀 Trong hai phần cảm và phần ứng có mßt phần đứng yên gọi là stato, mßt phần quay gọi là rô to

Hình 1.1 vẽ nguyên lý máy phát đißn mßt chiều đ¡n giản - Phần cảm gồm nam châm có hai cực tư뀀 N-S

- Phần ứng gồm mßt khung dây, 2 đầu khung dây nái vái mßt bß phận gọi là cổ góp đißn gồm 2 lá góp đißn a và b cách đißn vái nhau và cách đißn đái vái trÿc máy Mỗi lá góp đißn nái vái mßt đầu vòng dây d̀n

Khi máy phát đißn mßt chiều làm vißc, dòng đißn sinh ra trong khung dây là dòng xoay chiều, nhß có cổ góp đißn nên dòng đißn lấy ra phÿ tải là dòng mßt chiều

Hình 1.1- S¡ đồ nguyên lý máy phát đißn mßt chiều

1.2- Các định luật và đại l°ợng đặc tr°ng cāa dòng đißn mßt chiều 1.2.1 Các đại l°ợng đặc tr°ng cāa dòng dißn mßt chiêu

- Chiều dòng đißn: ng°ßi ta quy °ác chiều dòng đißn là chiều chuyển dßi cāa các đißn tkch d°¡ng trong dây d̀n, tức á ngoài nguồn đißn thì chiều dòng đißn đi tư뀀 cực d°¡ng đến cực âm cāa nguồn

- C°ßng đß dòng đißn là đại l°ợng cho biết dòng đißn đó mạnh hay yếu C°ßng đß dòng đißn tknh bằng tỷ sá giữa đißn l°ợng chuyển qua mặt cắt thẳng cāa dây d̀n trong mßt đ¡n vị thßi gian là 1 giây

Đ¡n vị cāa c°ßng đß dòng đißn là Ampe (A)

- Sức đißn đßng cāa nguồn đißn: Mỗi nguồn đißn có mßt đại l°ợng đặc tr°ng cho khả năng sinh công cāa nó gọi là sức đißn đßng, ký hißu là E

Sức đißn đßng cāa nguồn đißn tknh bằng công do nguồn đißn sinh ra khi làm chuyển dßi mßt đ¡n vị đißn tkch d°¡ng giữa hai cực cāa nguồn đißn

Đ¡n vị cāa sức đißn đßng là Vôn (V) 1.2.2- Các định luật

a- Định luật Ôm đái vái đoạn mạch

Hình 1.2-Bá trk thk nghißm quan hß giữa dòng đißn và đißn áp

2- Các khái nißm c¢ bÁn vÁ dòng đißn xoay chiÁu

2.1 Khái nißm và nguyên lý sản sinh ra dòng đißn xoay chiều 2.1.1- Định ngh椃̀a:

Dòng điện xoay chiều hình sin là dòng điện có chiều và trị số biến đổi theo quy luật của hàm số sin

2.1.2- Cách tạo ra sức đißn đßng xoay chiều hình sin:

Sức đißn đßng xoay chiều hình sin đ°ợc tạo ra bằng máy phát đißn xoay chiều mßt pha Về nguyên lý máy phát đißn xoay chiều mßt pha gồm:

Mßt hß tháng cực tư뀀 (phần cảm) đứng yên và mßt bß dây (phần ứng)đặt trong lõi thép chuyển đßng quay cắt qua tư뀀 tr°ßng cāa các cực tư뀀

Trong hai phần cảm và phần ứng có mßt phần đứng yên gọi là stato, mßt phần

quay gọi là rô to.Hình 1.11 vẽ nguyên lý máy phát đißn xoay chiều mßt pha đ¡n

giản

Phần ứng gồm mßt khung dây, 2đầu khung dây nái vái 2 vành đồng và trên hai vành đồng đặt hai chổi than nái vào phÿ tải là mßt đèn đißn

Hß tháng cực tư뀀 đ°ợc chế tạo sao cho trị sá tư뀀 cảm B cāa nó phân bá theo quy luật hình sin trên mặt cực giữa khe há rô to và stato ngh椃̀a là khi khung dây á vị trk bất kỳ trong khe há, c°ßng đß tư뀀 cảm á vị trk đó có giá trị:

B = Bm sin Trong đó :

Ta có:

 =t = 0; sin = 0; e= o

 =t = 90o ; sin = 1; e = Em =t = 270o ; sin = -1; e = -Em

hình sin

- Dòng đißn cùng pha, lßch pha:

Nếu có 2 dòng đißn hình sin có trị sá biến đổi đồng thßi (cùng tăng lên, giảm xuáng,cùng qua trị sá bằng không và cực đại, cùng đổi chiều thì gọi là hai dòng đißn

cùng pha (hình 1.14) Nếu chúng không biến đổi nh° vậy thì gọi là các dòng đißn lßch pha.Hình 1.15-a biểu diễn hai dòng đißn lßch pha nhau 90o Hình 1.15-b biểu diễn hai

dòng đißn lßch pha nhau 180o còn gọi là hai dòng đái pha

Hình 1.14 hai dòng đißn cùng pha

Hình 1.15 Dòng đißn lßch pha2.2-Các đại l°ợng đặc tr°ng cāa dòng đißn xoay chiều 2.2.1- Chu kỳ, tần sá, biên đß

- Khoảng thßi gian ngắn nhất trong đó các trị sá cāa dòng đißn, đißn áp, sức đißn đßng lặp lại trị sá và chiều nh° cũ gọi là chu kỳ, ký hißu T

- Sá chu kỳ mà dòng đißn thực hißn trong mßt đ¡n vị thßi gian (1 giây) gọi là tần sá, ký hißu f

Trong công nghißp th°ßng dùng dòng đißn xoay chiều có tần sá f = 50 Hz gọi

-Dòng đißn xoay chiều có trị sá biến đổi theo thßi gian và trị sá á tư뀀ng thßi điểm gọi là trị sá tức thßi, ta ký hißu là: e, u, i Trị sá cực đại á trên chknh là trị sá tức thßi lán nhất gọi là biên đß, ký hißu: Em, Um, Im

2.2.2- Trị sá hißu dÿng cāa các đại l°ợng dòng đißn, đißn áp và sức đißn đßng cāa dòng đißn xoay chiều

Dòng đißn xoay chiều đi qua dây d̀n, dây d̀n cũng bị nóng lên Điều đó chứng tß nhißt l°ợng dòng đißn sinh ra không liên quan đến chiều dòng đißn, nh°ng về trị sá dòng đißn thay đổi theo thßi gian nên tác dÿng nhißt cũng thay đổi theo thßi gian

Để so sánh tác dÿng nhißt cāa dòng đißn xoay chiều vái dòng đißn mßt chiều ta lấy dòng đißn mßt chiều làm tiêu chuẩn so sánh

Giả sử có mßt dòng điên xoay chiều đi qua mßt dây d̀n và làm tßa ra mßt nhißt l°ợng Q trong thßi gian t Ta cũng có thể cho qua dây d̀n dòng đißn mßt chiều sao cho trong thßi gian t nhißt l°ợng tßa ra là Q Ta nói c°ßng đß dòng đißn xoay chiều bằng c°ßng đß dòng đißn mßt chiều.Vậy :

C°ßng đß hißu dÿng cāa dòng đißn xoay chiều là trị sá t°¡ng đ°¡ng vái dòng đißn mßt chiều nào đó, khi chạy qua cùng mßt dây d̀n, trong cùng mßt thßi gian, thì tạo ra á dây d̀n cùng mßt nhißt l°ợng nh° dòng xoay chiều Trị sá hißu dÿng cāa dòng đißn xoay chiều ký hißu là I T°¡ng tự trị sá hißu dÿng cāa đißn áp,sức đißn đßng ký hißu là U, E

2.3- Biểu diễn các đại l°ợng xoay chiều bằng đồ thị vect¡

Trong phần trên ta biểu diễn dòng đißn hình sin bằng biểu thức tức thßi hoặc đ°ßng cong trị sá tức thßi Vißc biểu diễn nh° vậy không thuận tißn khi cần so sánh hoặc thực hißn các phép tknh cßng trư뀀 dòng đißn, đißn áp Tư뀀 toán học ng°ßi ta đã biết vißc cßng trư뀀 các đại l°ợng sin cùng tần sá t°¡ng ứng vái vißc cßng trư뀀 các véc t¡ biểu diễn chúng trên đồ thị, vì thế trong kỹ thuật đißn th°ßng hay biểu diễn hình sin bằng véc t¡ có đß lán bằng trị sá hißu dÿng và góc tạo vái trÿc ox bằng pha đầu cāa các đại l°ợng ấy Bằng cách biểu diễn đó mỗi đại l°ợng sin đ°ợc biểu diễn bằng mßt véc t¡, ng°ợc lại mỗi véc t¡ biểu diễn mßt đại l°ợng sin t°¡ng ứng

Trên hình 1.14-a) vẽ các véc t¡ ứng vái góc pha>0 và< 0 Trên hình 1.14-b) là vk dÿ vẽ véc t¡ I biểu diễn dòng đißn:

u 20 2 sin(t 45o )

Hình 1.16 Biểu diễn các đại l°ợng xoay chiều bằng đồ thị vect¡

2.4- Tknh chất mạch đißn xoay chiều mßt pha 2.4.1-Mạch đißn thuần đißn trá (R)

Khi dòng đißn xoay chiều đi trong mạch thuần đißn trá, đißn áp và dòng đißn cùng pha vì á mỗi thßi điểm trị sá tức thßi cāa chúng tỷ lß vái nhau

Công thức (1-3) chknh là công thức cāa định luật Ôm áp dÿng cho mạch đißn xoay chiều thuần đißn trá, trong đó I,U là các giá trị hißu dÿng cāa dòng đißn, đißn

Hình 1.17 Định luật Ôm áp dÿng cho mạch đißn xoay chiều thuần đißn trá

2.4.2-Mạch đißn thuần đißn cảm ( L)

-Ta mắc mßt cußn tự cảm và mßt am pe kế vào dòng đißn mßt chiều Am pe kế cho biết c°ßng đß dòng đißn chạy trong mạch Đ°a thßi sắt vào cußn dây ta thấy dòng đißn trong mạch v̀n không thay đổi (hình 1.18)

Bây giß ta mắc chúng vào nguồn đißn xoay chiều đißn áp hißu dÿng bằng dòng dißn mßt chiều nói trên ta thấy dòng đißn qua mạch yếu h¡n tr°ác.

Ng°ßi ta chứng minh trị sá cāa tổng trá, cảm kháng và đißn trá cāa dòng đißn xoay chiều có quan hß vái nhau theo mßt tam giác vuông mà đ°ßng huyền là tổng trá cāa mạch đißn và hai cạnh cāa góc vuông là đißn trá R và cảm kháng XL(hình 1.19) và gọi là tam giác tổng trá

Ta ký hißu góc tạo nên cạnh góc vuông đặc tr°ng bái đißn trá R và đ°ßng huyền đặc tr°ng bái tổng trá Z là góc

2.4.3-Mạch đißn thuần đißn dung (C)

-Ta mắc mßt bß tÿ vái nguồn đißn mßt chiều sẽ không thấy có dòng đißn chạy trong mạch vì giữa hai bản cực có chất cách đißn

Bây giß mắc tÿ đißn vào nguồn dißn xoay chiều (hình 1.20) ta nhận thấy có dòng đißn trong mạch (bóng đèn sáng lên) Nếu thay bß tÿ có đißn dung lán h¡n thì đèn sẽ sáng h¡n Nếu cất tÿ đißn đi thì đèn lại sáng h¡n nữa

I

UC C

Hình 1.20 Mạch đißn thuần đißn dung (C)

- Qua thk nghißm trên ta thấy rằng dòng đißn xoay chiều đi qua đ°ợc mạch có tÿ đißn và tÿ đißn làm tăng đißn trá cāa mạch lên vì ngoài đißn trá cāa mạch còn có đißn trá nữa do tÿ đißn gây ra gọi là dung kháng, ký hißu XC.

Mạch đißn xoay chiều có tÿ đißn cũng tknh theo công thức:

2.4.4-Mạch RLC mắc nái tiếp

Tư뀀 mạch đißn thk nghißm hình 1.18 nếu ta mắc nái thêm vái cußn tự cảm mßt tÿ đißn (hình1.21-a)thì ta thấy dòng đißn tăng lên so vái khi chá có cußn tự cảm Nh° vậy sự có mặt cāa tÿ đißn đã giảm tổng trá cāa mạch

Ng°ßi ta chứng minh trị sá cāa tổng trá, cảm kháng, dung kháng và đißn trá cāa dòng đißn xoay chiều có quan hß vái nhau theo mßt tam giác vuông mà đ°ßng huyền là tổng trá cāa mạch đißn và hai cạnh cāa góc vuông là đißn trá R và hißu sá cảm kháng và

Mßt mạch đißn xoay chiều có đißn trá R = 30 nái tiếp vái cußn tự cảm có cảm kháng XL = 120 Tknh trổng trá cāa mạch và dòng đißn qua mạch nếu đißn áp hai đầu đoạn mạch U = 125V Khi mắc thêm vào mßt tÿ đißn có dung kháng XC = 80 thì trị sá tổng trá và dòng đißn thay đổi nh° thế nào?

2.5- Ý ngh椃̀a hß sá công suất và cách nâng cao hß sá công suất 2.5.1- Công suất cāa mạch đißn xoay chiều mßt pha

Trong mạch đißn xoay chiều chá có đißn trá R thì đißn năng biến thành nhißt năng, vì vậy công suất trung bình trong mßt chu kỳ cāa dòng đißn xoay chiều chknh là công suất tiêu thÿ trên đißn trá R cāa mạch đißn

Trong mạch đißn xoay chiều có cußn tự cảm, do tác dÿng cāa sức đißn đßng tự cảm, lúc thì năng l°ợng do mạch tạo ra đ°ợc tkch lũy vào cußn tự cảm, lúc thì năng l°ợng tkch lũy ấy lại phóng trả về nguồn tùy theo sức đißn đßng tự cảm ng°ợc chiều hay cùng chiều vái dòng đißn chknh

Trong mạch đißn có tÿ đißn, lúc đầu tÿ đißn đ°ợc nạp đißn (tức tÿ đißn lấy năng l°ợng cāa nguồn tkch trữ vào nó tạo thành đißn tr°ßng á các bản cực Khi đißn áp á các bản cực tÿ đißn càng tăng, đồng thßi đißn áp cāa nguồn bắt đầu giảm thì tÿ đißn lại phóng trả năng l°ợng cho nguồn

Vậy á đißn kháng (cảm kháng hay dung kháng) trong mạch xoay chiều chá có sự trao đổi năng l°ợng giữa nó vái nguồn đißn Do đó xét trong cả chu kỳ thì đißn kháng không tiêu thÿ công suất mà chá có hißn t°ợng trao đổi năng l°ợng vái nguồn đißn, nên ta quy °ác là đißn kháng tiêu thÿ công suất phản tác dÿng ký hißu là Q

ZI2

XI2 

- Công suât biểu kiến S

Khi chế tạo và sử dÿng các máy đißn ta th°ßng chú ý đến c°ßng đß định mức(Iđm) và đißn áp định mức(Uđm) là các đại l°ợng đã quy định để cho phép chúng làm vißc đảm bảo lâu dài

Khi máy làm vißc vái dòng đißn và đißn áp định mức thì công suất cung cấp cho phÿ tải là: P = Uđm x Iđm x coschá còn phÿ thußc vào trị sá cos cāa phÿ tải

Khi cos =1 (góc = 0, t°¡ng ứng vái R=Z; mạch thuần đißn trá) thì máy phát ra công suất lán nhất P = UI

Vì thế tkch sá UI nói lên khả năng làm vißc cāa thiết bị và gọi là công suất biểu kiến, ký hißu S:

2.5.3-Ý ngh椃̀a và cách nâng cao hß sá công suất

Nâng cao hß sá công suất cos là tăng khả năng sử dÿng công suất nguồn

Vk dÿ mßt máy phát đißn có Sđm = 10000 kVA Nếu cos = 0,7 thì công suất định mức phát ra Pđm = Sđm cos = 10000 x 0,7 = 7000 w Nếu nâng cos = 0,9 thì Pđm = 10000 x 0,9 = 9000 w Nh° vậy rõ ràng sử dÿng thiết bị trên có lợi h¡n rất nhiều

Nếu cos lán thì thì I sẽ nhß d̀n dến tiết dißn dây sẽ nhß h¡n và tổn hao đißn năng trên đ°ßng dây sẽ bé, đißn áp r¡i trên đ°ßng dây cũng giảm đi

Trong sinh hoạt và trong công nghißp, tải th°ßng có tknh chất đißn cảm nên hß sá cos thấp Để năng cao hß sá công suất ta th°ßng dùng tÿ đißn nái song song vái tải

(hình1.23)

Khi ch°a bù (ch°a có nhánh tÿ đißn) dòng đißn trên đ°ßng dây I bằng dòng đißn qua tải I1, hß sá công suất cāa mạch là cos1 cāa tải

Khi có bù (có nhánh tÿ đißn), dòng đißn trên đ°ßng dây I là :

Hình 1.23 Tÿ đißn nái song song vái tải

3- Các khái nißm c¢ bÁn vÁ dòng đißn xoay chiÁu ba pha

3.1- Khái nißm

Dòng điện xoay chiều 3 pha là hệ thống 3 dòng một pha cùng biên độ, tần số nhưng lệch pha nhau 120(hình 1.24)

Hình 1.24 Dòng đißn xoay chiều 3 pha 3.2- Nguyên lý máy phát đißn xoay chiều ba pha

Để tạo ra dòng xoay chiều 3 pha, ng°ßi ta dùng máy phát đißn xoay chiều 3 pha Cấu tạo máy phát đißn xoay chiều 3 pha (hình 1.25)gồm:

- Ba cußn dây giáng nhau đặt lßch nhau 120o trong các rãnh cāa lõi thép Stato (phần t椃̀nh) Ba cußn dây có ký hißu:

AX (dây quấn pha A) BY(dây quấn pha B) CZ(dây quấn pha C) - Phần quay là nam châm đißn N-S

Khi rô to quay tư뀀 tr°ßng sẽ quét qua các dây quấn pha A, Pha B, pha C Trong các dây quấn sẽ sinh ra các sức đißn đßng có dạng hình sin cùng biên đß, tần sá nh°ng lßch pha nhau 120o

C X

B

N

Y A

S

5.3-Ý ngh椃̀a cāa hß tháng đißn ba pha

- Dòng đißn xoay chìều 3 pha có thể tạo nên tư뀀 tr°ßng quay trong đßng c¡ đißn xoay chiều 3 pha là đßng c¡ đißn thông dÿng hißn nay

- Vißc truyền tải đißn năng bằng dòng đißn 3 pha tiết kißm đ°ợc khá nhiều kim loại so vái vißc truyền tải đißn năng bằng dòng đißn mßt pha

4- Cách đÃu dây hß thống đißn xoay chiÁu ba pha

4.1- Cách mắc mạch đißn xoay chiều ba pha theo hình sao

Nếu nái các điểm cuái cāa 3 pha vái nhau ta đ°ợc cách nái hình sao, ký hißu Y (hình

Mạch đißn 3 pha 4 dây để cung cấp đißn cho các phÿ tải không cân bằngnh° đèn thắp sáng Còn các loại phÿ tải có các pha luôn cân bằng nh° đßng c¡ đißn 3 pha ta có thể bß dây trung tknh, đó là mạch 3 pha 3 dây (hình 1.27)

Khi nái hình sao:

Dòng đißn chạy trên đ°ßng dây (Id) cũng bằng dòng đißn chạy trong các dây quấn nguồn đißn và phÿ tải (If)

4.2- Cách mắc mạch đißn xoay chiều ba pha theo hình tam giác

Nếu ta nái điểm đầu cāa pha này vái điểm cuái cāa pha kia ta đ°ợc cách nái hình

tam giác (hình 1.28)

Nguồn đißn và phÿ tải có thể nái hình sao hoặc tam giác, nh°ng riêng nguồn đißn thông th°ßng nái hình sao

Khi nái tam giác: Đißn áp đặt vào các pha bằng đúng đißn áp dây Uf = Ud

Dòng đißn chạy trên đ°ßng dây (Id) lán gấp 3 lần dòng đißn chạy trong phÿ tải

4.3-Công suất mạch đißn xoay chiều ba pha

Ta đã biết công suất mạch đißn xoay chiều mßt pha: Pf = Uf If cos

Công suất mạch 3 pha bằng tổng công suất mỗi pha P = PA +PB +PC

Khi phÿ tải 3 pha cân bằng :

PA = PB = PC = Pf => P = 3 Pf = 3 Uf If cos

Câu hái

1- Trình bày nguyên lý sản sinh ra sức đißn đßng xoay chiều hình sin

2- Thế nào là trị sá hißu dÿng cāa dòng đißn, đißn áp, sức đißn đßng cāa dòng đißn xoay chiều

3- Ý ngh椃̀a cāa vißc nâng cao hß sá công suất và cách nâng cao hß sá công suất 4- Phát biểu nßi dung và viết biểu thức định luật Ôm đái vái mßt đoạn mạch và toàn mạch

5- Trình bày hai cách mắc dây đißn ba pha ( bằng hình vẽ)

CH¯¡NG 2: MÁY PHÁT ĐIÞN

Mục tiêu:

- Nêu đ°ợc nhißm vÿ, yêu cầu, phân loại máy phát đißn

- Mô tả đ°ợc cấu tạo và trình bày nguyên lý làm vißc cāa các loại máy phát đißn - Mô tả đ°ợc s¡ đồ lắp đặt máy phát trong hß tháng đißn

- Tuân thā các quy định, quy phạm về máy phát đißn

1.2- Yêu cầu

- Đái vái các máy đißn làm vißc song song để tạo thành l°ái đißn: + Đißn áp cāa máy phát bằng đißn áp cāa l°ái đißn và trùng pha nhau + Tần sá cāa máy phát phải bằng tần sá cāa l°ái đißn

+ Thứ tự pha cāa máy phát phải giáng thứ tự pha cāa l°ái đißn

Nếu không đảm bảo các điều kißn trên sẽ có dòng đißn lán chạy quẩn trong máy phá hßng máy và gây rái loạn hß tháng đißn

- Đái vái máy phát đißn dùng trên ô tô:

+ Có công suất đā lán để cung cấp đißn cho phÿ tải và nạp đißn cho ắc quy + Có khả năng sinh ra đißn áp yêu cầu khi tác đß cāa đßng c¡ thấp

+ Kkch th°ác nhß gọn, dễ kiểm tra, bảo d°ỡng và sửa chữa 1.3 phân loại

- Máy phát đißn xoay chiều là nguồn cung cấp năng l°ợng đißn xoay chiềubao gồm máy phát đißn đồng bß và không đồng bß

+ Máy đißn đồng bß là máy đißn có tác đß quay cāa rô to n (tác đß cāa máy) bằng tác đß quay cāa tư뀀 tr°ßng n1. Máyđißn đồng bß có hai dây quấn: Dây quân stato nái vái l°ái đißn có tần sá f không đổi, dây quấn rô to đ°ợc kkch thkch bằng dòng đißn mßt chiều + Máy đißn không đồng bß là máy đißn xoay chiều, làm vißc theo nguyên lý cảm ứng đißn tư뀀, có tác đß quay cāa rô to n (tác đß cāa máy) khác vái tác đß quay cāa tư뀀 tr°ßng n1.Máy đißn không đồng bß có hai dây quấn: dây quấn stato (s¡ cấp) nái vái

l°ái đißn tần sá không đổi f, dây quấn rô to (thứ cấp ) đ°ợc nái tắt lại hoặc khép kkn qua đißn trá Dòng đißn trong dây quấn rô to đ°ợc sinh ra nhß sức đißn đßng cảm ứng có tần sá f2 phÿ thußc vào tác đß rô to

Máy đißn không đồng bß có tknh thuận nghịch ngh椃̀a là có thể làm vißc á chế đß đßng c¡ đißn cũng nh° chế đß máy phát đißn

Máy phát đißn không đồng bß có đặc tknh làm vißc không tát so vái máy phát đißn đồng bß nên kt đ°ợc dùng

- Máy phát đißn mßt chiềulà nguồn cung cấp năng l°ợng đißn mßt chiều Căn cứ vào cách sử dÿng nguồn đißn kkch tư뀀, ng°ßi ta chia máy phát đißn thành:

+ Máy phát đißn kkch tư뀀 đßc lập

+ Máy phát tự kkch gồm: kkch tư뀀 song song, kkch tư뀀 nái tiếp, kkch tư뀀 hỗn hợp (hình

2.1)

Máy phát kkch tư뀀 đßc lập là máy phát có nguồn kkch tư뀀 đßc lập vái phần ứng, còn máy tự kkch tư뀀 phÿ thußc vào phần ứng

Hình 2.1- S¡ đồ các loại máy phát đißn mßt chiều

2- CÃu t¿o và nguyên lý làm vißc máy phát đißn mßt chiÁu

2.1- Cấu tạo

Hình 2.2- Máy phát đißn mßt chiều

Các bß phận chknh cāa máy đißn mßt chiều: Stato, rô to, cổ góp và chổi đißn Trên hình 2.3 vẽ mặt cắt ngang trÿc máy đißn mßt chiều

Hình 2.3- Mặt cắt ngang trÿc máy đißn mßt chiều Hình 2.4- Lõi thép rô to

2.1.1- Stato

Stato còn gọi là phần cảm, gồm lõi thép bằng thép đúc, vư뀀a là mạch tư뀀 vư뀀a là

vß máy.Cực tư뀀 chknh có dây quấn kkch tư뀀 (hình 2.3)

2.1.2- Rô to

Rô to cāa máy đißn mßt chiều đ°ợc gọi là phần ứng, gồm lõi thép và dây quấn phần ứng Lõi thép hình trÿ làm bằng các lá thép kỹ thuật đißn dày 0,5 mm, phā s¡n cách đißn ghép lại Các lá thép đ°ợc dập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng(hình 2.4)

Mỗi phần tử cāa dây quấn phần ứng (phần ứng có nhiều vòng dây), hai đầu nái vái hai phiến góp Hai cạnh tác dÿng cāa phần tử dây quấn đặt trong hai rãnh d°ái hai cực khác tên

Các phần tử đ°ợc nái mạch vòng khép kkn à dây quấn xếp đ¡n sá nhánh song song bằng sá cực tư뀀 Dây quấn trên hình vẽ có hai nhánh song song (hình 2.5c)

Ngoài dây quấn xếp, á máy đißn mßt chiều còn kiểu dây quấn sóng Hình 2.6 vẽ hai phần tử dây quấn kiểu sóng Các phần tử đ°ợc nái thành mạch vòng kkn, á đây dây quấn đ¡n chá có hai mạch nhánh song song, th°ßng thấy á máy có công suất nhß

Hình 2.6 – Dây quấn kiểu sóng 2.1.3- Cổ góp và chổi đißn

Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng đ°ợc ghép cách đißn, có dạng hình trÿ, gắn á đầu trÿc rô to Hình 2.7a vẽ mặt cắt cổ góp để thấy rõ hình dáng cāa phiến góp Các đầu dây cāa phần tử đ°ợc nái vái phiến góp

Chổi điên (chổi than) làm bằng than gra phkt (hình 2.7b) Các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhß lò xo và giá chổi đißn gắn trên máy

Hình 2.7- Cổ góp và chổi đißn 2.2- Nguyên lý làm vißc cāa máy phát đißn mßt chiều

Hình 2.8 mô tả nguyên lý làm vißc cāa máy phát đißn mßt chiều, trong đó dây quấn phần ứng chá có mßt phần tử nái vái hai phiến đổi chiều

Khi đßng c¡ s¡ cấp quay phần ứng, các thanh d̀n cāa dây quấn phần ứng cắt tư뀀 tr°ßng cāa cực tư뀀, cảm ứng các sức đißn đßng Chiều sức đißn đßng đ°ợc xác định theo quy tắc bàn tay phải Nh° hình 2.8 tư뀀 tr°ßng h°áng tư뀀 trên xuáng d°ái, chiều quay phần ứng

ng°ợc chiều kim đồng hồ, á thanh d̀n phka trên sức đißn đßng có chiều tư뀀 b đến a à thanh d̀n phka d°ái chiều tư뀀 d đến c Sức đißn đßng cāa phần tử bằng 2 lần sức đißn đßng cāa thanh d̀n Nếu nái hai chổi than A và B vái tải, trên tải sẽ có dòng đißn chiều tư뀀 A đến B

Khi phần ứng quay đ°ợc nửa vòng, vị trk các phần tử thay đổi, thanh ab á cực S, thanh cd á cực N, sức đißn đßng trong thanh d̀n đổi chiều Nhß có chổi đißn đứng yên, chổi A v̀n nái vái phiến góp phka trên, chổi B v̀n nái vái phiến góp phka d°ái nên chiều dòng đißn á mạch ngoài không đổi

Nếu máy chá có mßt phần tử, đißn áp đầu cực nh° hình 2.9a Để đißn áp lán và kt đập mạch (hình 2.9b), dây quấn phải có nhiều phần tử, nhiều phiến đổi chiều

Hình 2.8- S¡ đồ nguyên lý làm vißc cāa máy phát đißn mßt chiều

3- CÃu t¿o và nguyên lý làm vißc máy phát đißn xoay chiÁu

3.1- Cấu tạo

Máy phát đißn xoay chiều th°ßng sử dÿng là máy phát đißn đồng bß là nguồn đißn chknh cāa l°ái đißn quác gia, trong đó đßng c¡ s¡ cấp là các tua bin h¡i, tua bin khk hoặc tua bin n°ác Công suất cāa mỗi máy phát có thể đến 600 MVA à các l°ái đißn công suất nhß, máy phát đißn đồng bß đ°ợc kéo bái các đßng c¡ Điêzen hoặc đßng c¡ khk có thể làm vißc đ¡n lẻ hoặc hai, ba máy làm vißc song song

Cấu tạo cāa máy đißn đồng bß gồm hai bß phận chknh là stato và rô to Trên hình 2.10 vẽ mặt cắt ngang cāa trÿc máy trong đó: 1- Lá thép stato; 2- dây quấn stato; 3- lá thép rô to; 4- dây quấn rô to

3.1.2- Rô to

Rô to cāa máy đißn đồng bß gồm các cực tư뀀 và dây quấn kkch tư뀀 dùng để tạo ra tư뀀 tr°ßng cho máy, đái vái máy nhß, rô to là nam châm v椃̀nh cửu Có hai loại: rô to cực ẩn và rô to cực lồi (hình 2.11)

Rô to cực lồi dùng á các máy có tác đß thấp, có nhiều đôi cực Rô to cực ẩn th°ßng dùng á máy có tác đß cao 3000 vg/ph, có mßt đôi cực

Để có sức đißn đßng hình sin, tư뀀 tr°ßng cāa cực tư뀀 rô to phải phân bá hình sin dọc theo khe há không khk giữa stato và rô to, á đánh các cực tư뀀 có tư뀀 cảm cực đại

Đái vái rô to cực ẩn, dây quấn kkch tư뀀 đ°ợc đặt trong các rãnh Đái vái rô to cực lồi dây quấn kkch tư뀀 quấn xung quanh thân cực tư뀀

Hai đầu cāa dây quấn kkch tư뀀 đi luồn trong trÿc và nái vái hai vòng tr°ợt đặt á hai đầu trÿc, thông qua hai chổi đißn để nái vái nguồn kkch tư뀀 (hình 2.12)

Hình 2.12 Nái vái nguồn kkch tư뀀

3.2- Nguyên lý làm vißc máy phát đißn xoay chiều

Cho dòng đißn kkch tư뀀 (dòng đißn không đổi) vào dây quấn kkch tư뀀 sẽ tạo nên tư뀀 tr°ßng rô to Khi quay rô to bằng đßng c¡ s¡ cấp, tư뀀 tr°ßng cāa rô to sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng sức đißn đßng xoay chiều hình sin, có trị sá hißu dÿng là:

E0 = 4,44fw1kdqΦ0 (2-1)

Trong đó: E0, w1, kdq, Φ0 là s đ đ pha, sá vòng dây mßt pha, hß sá dây quấn, tư뀀 thông

cực tư뀀 rô to

Nếu rô to có p đôi cực, khi rô to quay đ°ợc mßt vòng, sđđ sẽ biến thiên p chu kỳ Do

đó tần sá f cāa sđđ các pha lßch nhau góc pha 120 o f = pn, n đo bằng vg/s (2-2)

Hoặc f = pn/60; n đo bằng vg/ph (2-3)

Dây quấn ba pha có trÿc lßch nhau trong không gian mßt góc 120o nên các pha lßch nhau 120o Khi dây quấn stato nái vái tải trong các dây quấn sẽ có dòng ba pha Dòng đißn ba pha trong ba dây quấn sẽ tạo nên tư뀀 tr°ßng quay vái vận tác là n1 = 60f/p đúng bằng tác đß n cāa rô to Do đó máy đißn này đ°ợc gọi là máy đißn đồng bß

4- S¢ đồ lắp đặt máy phát đißn trong hß thống đißn

Máy phát đißn có thể làm vißc đßc lập hoặc song song tạo thành l°ái đißn Hình 2.13 là mßt vk dÿ về s¡ đồ hß tháng đißn

10

Hình 2.13- S¡ đồ hß tháng đißn

CÂU HàI

1- Nêu nhißm vÿ và yêu cầu cāa máy phát đißn

2- Mô tả cấu tạo và trình bày nguyên lý làm vißc cāa máy phát đißn mßt chiều 3- Trình bày nguyên lý làm vißc cāa máy phát đißn xoay chiều

CH¯¡NG 3: ĐÞNG C¡ ĐIÞN

Mục tiêu:

- Nêu đ°ợc nhißm vÿ, yêu cầu, phân loại đßng c¡ đißn

- Mô tả đ°ợc cấu tạo và trình bày nguyên lý làm vißc cāa các loại đßng c¡ đißn - Mô tả đ°ợc s¡ đồ lắp đặt đßng c¡ đißn trong hß tháng đißn

- Tuân thā các quy định, quy phạm về đßng c¡ đißn

1.2- Yêu cầu

+Có công suất phù hợp vái điều kißn làm vißc

+ Kkch th°ác nhß gọn, dễ kiểm tra, bảo d°ỡng và sửa chữa + Vận hành đ¡n giản, giá thành rẻ

1.3- Phân loại đßng c¡ đißn

- Đßng c¡ đißn xoay chiều sử dÿng nguồn đißn xoay chiềubao gồm: đßng c¡ đißn đồng bß và không đồng bß

+ Đßng c¡ đißn đồng bß là máy đißn xoay chiều có tác đß quay cāa rô to n (tác đß cāa máy) bằng tác đß quay cāa tư뀀 tr°ßng n 1. Máyđißn đồng bß có hai dây quấn: Dây quân stato nái vái l°ái đißn có tần sá f không đổi, dây quấn rô to đ°ợc kkch thkch bằng dòng đißn mßt chiều

+ Đßng c¡ đißn không đồng bß là máy đißn xoay chiều, làm vißc theo nguyên lý cảm ứng đißn tư뀀, có tác đß quay cāa rô to n (tác đß cāa máy) khác vái tác đß quay cāa tư뀀 tr°ßng n1.Máy đißn không đồng bß có hai dây quấn: dây quấn stato (s¡ cấp) nái vái l°ái đißn tần sá không đổi f, dây quấn rô to (thứ cấp ) đ°ợc nái tắt lại hoặc khép kkn qua đißn trá Dòng đißn trong dây quấn rô to đ°ợc sinh ra nhß sức đißn đßng cảm ứng có tần sá f2 phÿ thußc vào tác đß rô to

Máy đißn không đồng bß có tknh thuận nghịch ngh椃̀a là có thể làm vißc á chế đß đßng c¡ đißn cũng nh° chế đß máy phát đißn

Đßng c¡ đißn không đồng bß so vái các loại đßng c¡ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm vißc tin cậy nên đ°ợc sử dÿng nhiều trong sản suất và sinh hoạt Đßng c¡ đißn không đồng bß có các loại : đßng c¡ ba pha, hai pha, mßt pha

Đßng c¡ không đồng bß có công suất lán trên 600 W th°ßng là đßng c¡ 3 pha - Đßng c¡ đißn mßt chiều sử dÿng nguồn đißn mßt chiều Căn cứ vào cách sử dÿng nguồn đißn kkch tư뀀, ng°ßi ta chia đßng c¡ đißn thành:

+ Đßng c¡ đißn kkch tư뀀 song song (hình 3.1a) + Đßng c¡ đißn kkch tư뀀 nái tiếp (hình 3.1b)

+ Đßng c¡ đißn kkch tư뀀 đßc lập kkch tư뀀 hỗn hợp (hình 3.1c)

B1

2- CÃu t¿o và nguyên lý làm vißc đßng c¢ đißn mßt chiÁu

2.1- cấu tạo

Đßng c¡ đißn mßt chiều có cấu tạo giáng nh° máy phát đißn mßt chiều.Stator cāa đßng c¡ đißn 1 chiều th°ßng là 1 hay nhiều cặp nam châm v椃̀nh cửu, hay nam châm đißn, rô to có các cußn dây quấn và đ°ợc nái vái nguồn đißn mßt chiều, 1 phần quan trọng khác cāa đßng c¡ đißn 1 chiều là bß phận chánh l°u, nó có nhißm vÿ là đổi chiều dòng đißn trong khi chuyển đßng quay cāa rô to là liên tÿc

Thông th°ßng bß phận này gồm có mßt bß cổ góp và mßt bß chổi than tiếp xúc vái cổgóp

Hình 3.2- Cấu tạo động cơ điện một chiều

2.2- Nguyên lý làm vißc cāa đßng c¡ đißn mßt chiều

Khi cho đißn áp mßt chiều vào hai chổi đißn A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng đißn I Các thanh d̀n ab và cd có dòng đißn nằm trong tư뀀 tr°ßng sẽ chịu lực đißn tư뀀 Fđt tác dÿng làm cho rô to quay Chiều lực đißn tư뀀 d°ợc xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 3.3a)

Khi phần ứng quay đ°ợc nửa vòng, vị trk cāa thanh d̀n ab, cd đổi chỗ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng đißn, giữ cho chiều lực tác dÿng không đổi , đảm bảo đßng c¡ có chiều quay không đổi (hình 3.3b)

3- CÃu t¿o và nguyên lý làm vißc đßng c¢ đißn xoay chiÁu

3.1- Đßng c¡ đißn xoay chiều mßt pha

3.1.1- Nguyên lý đßng c¡ đißn không đồng bß 1 pha

Về cấu tạo, stato đßng c¡ mßt pha chá có mßt dây quấn, rô to th°ßng là rô to lồng sóc Dây quấn stato đ°ợc nái vái l°ái đißn xoay chiều mßt pha

Vì dòng đißn xoay chiều mßt pha không sinh ra tư뀀 tr°ßng quay nên đßng c¡ không tự khái đßng đ°ợc Muán khái đßng đßng c¡ 1 pha, ng°ßi ta tạo ra 2 tư뀀 thông lßch pha trong stato để chúng sinh ra tư뀀 tr°ßng quay Thông th°ßng ng°ßi ta dùng dây quấn phÿ và vòng ngắn mạch

Đßng c¡ 1 pha có °u điểm là cấu tạo gọn nhẹ, sử dÿng l°ái đißn mßt pha nên đ°ợc dùng nhiều nh° quạt đißn , máy giặt, máy b¡m n°ác có công suất nhß…

3.1.2- Đßng c¡ đißn xoay chiều mßt pha kiểu má máy bằng cußn phÿ và tÿ đißn th°ßng trực

à loại đßng c¡ này ngoài dây quấn chknh còn có dây quấn phÿ Dây quấn phÿ đặt trong mßt sá rãnh stato sao cho sinh ra mßt tư뀀 thông lßch pha vái tư뀀 thông chknh mßt góc 90o không gian Và dòng đißn trong dây quấn chknh và dây quấn phÿ lßch pha nhau mßt góc 90o

Hai dòng đißn này sinh ra tư뀀 tr°ßng quay tạo ra mô men má máy Để dòng đißn trong dây quấn phÿ lßch pha vái dòng đißn trong dây quấn chknh mßt góc 90o ng°ßi ta mắc nái tiếp vái dây quấn phÿ mßt tÿ đißn gọi là tÿ làm vißc (hình 3.4)

điện 1 pha kiểu mở máy bằng cuộn phụ và tụ điện thường trực

3.1.3- Đßng c¡ đißn xoay chiều mßt pha kiểu má máy bằng cußn phÿ và tÿ đißn má máy

Đái vái các loại đßng c¡ khái đßng nặng nề nh° máy b¡m, máy nén khk, ngoài tÿ làm vißc (CLV) mắc cá định còn mắc thêm tÿ thứ hai song song vái tÿ làm vißc gọi là tÿ c°ỡng bức hay tÿ khái đßng (CKĐ) để tăng khả năng khái đßng cāa đßng c¡

Tÿ khái đßng chá đ°ợc dùng trong thßi gian khái đßng, khi khái đßng xong tÿ đ°ợc tự đßng ngắt ra nhß công tắc K Thông th°ßng K là tiếp điểm đặt trong r¡ le khái

+ Hß sá công suất cosđm + Hißu suất đm

Pđm

U1đm I1đm f nđm

máy

3.2- Đßng c¡ đißn xoay chiều ba pha 3.2.1- Cấu tạo

Cấu tao cāa đßng c¡ đißn không đông bß xoay chiều 3 pha vẽ trên hình 3.6 gồm

hai bß phận chknh là stato và rô to, ngoài ra còn có vß máy và nắp máy

a - Stato

Stato là phần t椃̀nh gồm hai bß phận chknh là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn vß máy và nắp máy

- Lõi thép Stato hình trÿ (hình 3.8-a) do các lá thép đißn kỹ thuật đ°ợc dập rãnh bên

trong ghép lại vái nhau thành các rãnh theo h°áng trÿc Lõi thép đ°ợc ép vào trong vß máy