giáo trình máy điện nghề điện công nghiệp và dân dụng trung cấp

Điện năng cũng là mát dạng năng l°ợng rất cần thiết trong sản xuất và giữ vai trò quyết định cho sự phát triển kinh tế trong lĩnh vực điện khí hoá, tự đáng hoá trong công nghiệp& Trong đ

Sà LAO ĐàNG TH¯¡NG BINH VÀ Xà HàI ĐÀK LÀK

TR¯âNG TRUNG CÂP TR¯âNG S¡N

GIÁO TRÌNH MÔN HâC/MÔ ĐUN: MÁY ĐIÞN NGÀNH/ NGHÀ: ĐIÞN CÔNG NGHIÞP VÀ DÂN DĀNG

TRÌNH ĐÞ: TRUNG CÂP

Ban hành kèm theo Quy ết định số: 226 /QĐ-TCTS ngày 15 tháng 12 năm 2022

c ủa Hiệu trưởng Trường Trung cấp Trường Sơn

Đắk Lắk, năm 2022

LâI GIàI THIÞU

Môn học <Máy điện= là mát trong những môn học thực hành đ°ợc biên

soạn dựa trên ch°¢ng trình khung và ch°¢ng trình chi tiết do tr°ßng Trung cấp Tr°ßng S¢n ban hành dành cho hệ trung cấp ngành điện công nghiệp và dân

dụng

Giáo trình đ°ợc biên soạn làm tài liệu học t¿p, giảng dạy nên giáo trình đã đ°ợc xây dựng á māc đá đ¢n giản và dễ hiểu, trong mßi bài đều có các bài t¿p

áp dụng để học sinh sinh viên thực hành, luyện t¿p kỹ năng nghề

Khi biên soạn, tác giả đã dựa trên kinh nghiệm giảng d¿y, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo á nhiều giáo trình hiện đang l°u hành để phù hợp

vãi nái dung ch°¢ng trình đào tạo, phù hợp vãi mục tiêu đào tạo và các

nái dung thực hành đ°ợc biên soạn gÁn vãi yêu cầu thực tế

Nái dung cÿa môn học gồm có 4 bài:

Bài 1: Máy biến áp

Bài 2: Máy điện không đồng bá

Bài 3: Máy điện đồng bá

Bài 4: Máy điện mát chiều

Giáo trình cũng là tài liệu học t¿p, giảng dạy và tham khảo tát cho các ngành thuác lĩnh vực điện dân dụng, v¿n hành nhà máy thÿy điện và các ngành

gần vãi ngành điện công nghiệp Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng nh° khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thßi gian

và bổ sung c¿p nhất các kiến thāc mãi cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tôi

có đề ra nái dung thực t¿p cÿa từng bài để ng°ßi học cÿng cá và áp dụng kiến

thāc lý thyết đã học phù hợp vãi kỹ năng

Trong quá trình biên soạn giáo trình, không tránh khßi thiếu sót, tác giả

rất mong sự đóng góp ý kiến cÿa bạn đọc, để ngày mát hoàn thiện h¢n

Đắk Lắk, ngày 15 tháng 12 năm 2022

Tham gia biên soạn

1 Chÿ biên Phan Tấn Đạt – Học vị: Kỹ s° CN kỹ thu¿t điện, điện tử

2 Thành viên Nguyễn Hữu Khánh - Học vị: Thạc sĩ Điều khiển và tự đáng hóa

MĀC LĀC

TUYÊN Bà BÀN QUYÀN II LâI GIàI THIÞU III MĀC LĀC IV

GIÁO TRÌNH MÔN HâC 1

1 V à TRÍ , TÍNH CHÂT , Ý NGH)A VÀ VAI TRÒ CĂA MÔN HâC : 1

2 M ĀC TIÊU CĂA MÔN ĐUN : 1

BÀI Mä ĐÄU: KHÁI NIÞM CHUNG VÀ MÁY ĐIÞN 5

1 M ĀC TIÊU : 5

2 N ÞI DUNG BÀI : 5

2.1 Các định luật điện từ dùng trong máy điện 5

2.2 Định nghĩa và phân loại máy điện 9

2.3 Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện 11

2.4 Sơ lượt về các vật liệu chế tạo máy điện 13

2.5 Phát nóng và làm mát máy điện 15

BÀI 1: MÁY BI¾N ÁP 16

1 M ĀC TIÊU CĂA BÀI : 16

2.N ÞI DUNG BÀI : 16

2.1 Khái niệm chung 16

2.2 Cấu tạo của máy biến áp 17

2.3 Các đại lượng định mức của máy biến áp 24

2.4 Nguyên lí làm việc của máy biến áp 24

2.5 Mô hình toán và sơ đồ thay thế của máy biến áp 26

2.6 Các chế độ làm việc của máy biến áp 30

2.7 Máy biến áp ba pha 39

2.8 Sự làm việc song song của máy biến áp 40

2.9 Các máy biến áp đặc biệt 41

2.10 Quấn máy biến áp 1 pha cỡ nhỏ 46

BÀI 2: MÁY ĐIÞN KHÔNG ĐâNG BÞ 52

1 M ĀC TIÊU CĂA BÀI : 52

2 N ÞI DUNG BÀI : 52

2.1 Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ 52

2.2 Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha 54

2.3 Khe hở 55

2.3 Từ trường của máy điện không đồng bộ 56

2.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ 56

2.5 Mô hình toán và sơ đồ thay thế của động cơ điện không đồng bộ 58

2.6 Biểu đồ năng lượng và hiệu suất của động cơ không đồng bộ 64

2.7 Mô men quay của động cơ không đồng bộ ba pha 65

2.8 Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha 68

2.9 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 72

2.10 Động cơ không đồng bộ một pha 74

2.11 Sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ 78

2.12 Dấu dây, vận hành động cơ 87

2.13 Tháo lắp, bảo dưỡng động cơ 92

2.14 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 95

BÀI 3: MÁY ĐIÞN ĐâNG BÞ 102

1 M ĀC TIÊU CĂA BÀI : 102

2.N ÞI DUNG BÀI : 102

2.1 Định nghĩa và công dụng 102

2.2 Cấu tạo của máy điện đồng bộ 103

2.3 Nguyên lí làm việc của máy phát điện đồng bộ 104

2.4 Phản ứng phần ứng trong máy phát điện đồng bộ 105

2.5 Các đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ 106

2.6 Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ 109

2.7 Động cơ và máy bù đồng bộ 111

2.8 Sửa chữa, quấn lại bộ dây máy phát đồng bộ 112

BÀI 4: MÁY ĐIÞN MÞT CHIÀU 122

1 M ĀC TIÊU CĂA BÀI : 122

2 N ÞI DUNG BÀI : 122

2.1 Đại cương về máy điện một chiều 122

2.2 Cấu tạo của máy điện một chiều 122

2.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều 125

2.4 Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều 127

2.5 Công suất điện từ và mô-men điện từ của máy điện một chiều 128

2.6 Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục 129

2.7 Máy phát điện một chiều 131

2.8 Động cơ điện một chiều 133

2.9 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều 136

2.10 Sửa chữa, quấn lại dây quấn máy điện một chiều 138

2.11 Kiểm tra định kỳ 147

TÀI LIÞU CÄN THAM KHÀO 148

GIÁO TRÌNH MÔN HâC Tên môn đun: Đißn công nghißp và dân dāng

Là mô đun chuyên môn nghề , thuác mô đun đào tạo nghề

2 Māc tiêu căa môn đun:

- Về kiến thāc:

+ Trình bày đ°ợc cấu tạo, phân tích nguyên lý cÿa các loại máy điện

+ Mô tả - Vẽ đ°ợc s¢ đồ khai triển dây quấn máy điện

- Về kỹ năng:

+ Tính toán đ°ợc các thông sá kỹ thu¿t trong máy điện

+ Quấn lại đ°ợc đáng c¢ mát pha, ba pha bị hßng theo sá liệu có sẵn

+ Tính toán đ°ợc quấn máy biến áp công suất nhß

- Về năng lực tự chÿ và trách nhiệm

+ Chÿ đáng l¿p kế hoạch, dự trù đ°ợc v¿t t°, thiết bị

+ Phát huy tính tích cực, chÿ đáng, sáng tạo và t° duy khoa học trong công việc

Nội dung tổng quát và phân bố thời gian :

Kiểm tra*

1 Bài má đầu: Khái niệm chung về máy

điện

1 Các định lu¿t điện từ dùng trong máy

điện

2 Định nghĩa và phân loại máy điện

3 Nguyên lý máy phát điện và đáng c¢

điện

4 S¢ l°ợt về các v¿t liệu chế tạo máy

điện

5 Phát nóng và làm mát máy điện

2 Bài 1: Máy biến áp

1 Khái niệm chung

2 Cấu tạo cÿa máy biến áp

3 Các đại l°ợng định māc cÿa máy biến

áp

4 Nguyên lí làm việc cÿa máy biến áp

5 Mô hình toán và s¢ đồ thay thế cÿa

máy biến áp

6 Các chế đá làm việc cÿa máy biến áp

7 Máy biến áp ba pha

8 Sự làm việc song song cÿa máy biến

áp

9 Các máy biến áp đặc biệt

10 Quấn máy biến áp 1 pha cỡ nhß

3 Bài 2: Máy điện không đồng bá

1.Khái niệm chung về máy điện không

2 Cấu tạo cÿa máy điện đồng bá

3 Nguyên lí làm việc cÿa máy phát điện

5 Bài 4: Máy điện mát chiều

1 Đại c°¢ng về máy điện mát chiều

2 Cấu tạo cÿa máy điện mát chiều

3 Nguyên lý làm việc c¢ bản cÿa máy

điện mát chiều

4 Từ tr°ßng và sāc điện đáng cÿa máy

điện mát chiều

5 Công suất điện từ và mô-men điện từ

cÿa máy điện mát chiều

6 Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp

BÀI Mä ĐÄU: KHÁI NIÞM CHUNG VÀ MÁY ĐIÞN

Gi ái thißu:

Trong tự nhiên luôn có sự chuyển hoá năng l°ợng từ dạng này sang dạng khác Điện năng cũng là mát dạng năng l°ợng rất cần thiết trong sản xuất và giữ vai trò quyết định cho sự phát triển kinh tế trong lĩnh vực điện khí hoá, tự đáng hoá trong công nghiệp& Trong đó máy điện đ°ợc sử dụng ráng rãi biến c¢ năng thành điện năng và ng°ợc lại

Trong bài đầu tiên này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về khái niệm chung cũng nh° các định lu¿t điện từ dùng trong máy điện

1 Māc tiêu:

- Phát biểu đ°ợc các định lu¿t điện từ trong máy điện

- Phân tích đ°ợc nguyên lý hoạt đáng cÿa máy phát và đáng c¢ điện

- Giải thích đ°ợc quá trình phát nóng và làm mát cÿa máy

- Phát huy tính tích cực, chÿ đáng, cऀn th¿n trong công việc

2 Nßi dung bài:

2.1 Các đánh luật đißn từ dùng trong máy đißn

2.1.1 L ực điện từ

Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc vãi đ°ßng sāc từ tr°ßng (đó

là tr°ßng hợp th°ßng gặp trong đáng c¢ điện), thanh dẫn sẽ chịu mát lực điện từ tác dụng, có trị sá là:

F = Bil (1-4) Trong đó: B - C°ßng đá từ cảm đo bằng T

i- Dòng điện đo bằng A l- Chiều dài hiệu dụng thanh dẫn đo bằng m F- Lực điện từ đo bằng N (Niut¢n)

Chiều lực điện từ xác định theo quy tÁc bàn tay trái (hình 17-01-6)

2.1.2 Hi ện tượng cảm ứng điện từ

2.1.2.1 Trường hợp từ thông  bi ến thiên xuyên qua vòng dây

Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm āng sāc điện đáng Nếu chọn chiều sāc điện đáng cảm āng phù hợp vãi chiều quay cÿa từ thông theo quy tÁc vặn nút chai (hình 17-01-4), sāc điện đáng

cảm āng trong mát vòng dây, đ°ợc viết theo công thāc Masxscxoen nh° sau:

d e dt



ý  (1-1)

Dấu  trên hình 17-01-4 chỉ chiều  đi từ đác giả vào trong giấy

Nếu cuán dây có w vòng, sāc điện đáng cảm āng cÿa cuán dây sẽ là:

Thanh dẫn chuyển đáng thẳng góc vãi đ°ßng sāc từ tr°ßng (đó là tr°ßng hợp th°¢ng gặp trong máy phát điện) trong thanh dẫn sẽ cảm āng sāc điện đáng

e, có trị sá là:

e = Blv (1-3) Trong đó:

2.1.3 S ức điện động cảm ứng khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường

Khi dây dẫn chuyển đáng cÁt các đ°ßng sāc từ thì trong đoạn dây đó xuất

hiện suất điện đáng (đóng vai trò nh° nguồn điện) Suất điện đáng trong tr°ßng

hợp này cũng gọi là suất điện đáng cảm āng

cuán dây tăng lên

Trong khoảng thßi gian mà từ thông đi qua cuán dây biến thiên sinh ra

mát dòng điện cảm āng theo định lu¿t Len – x¢, dòng điện cảm āng này có chiều cháng lại sự tăng từ thông => Làm giảm c°ßng đá dòng điện chạy qua đèn

1, khiến cho đèn 1 sáng ch¿m h¢n đèn 2

2.1.4.2 H ổ cảm

Hiện t°ợng hổ cảm (đá tự cảm t°¢ng hß) là sự t°¢ng tác cÿa mát cuán từ tr°ßng trên mát cuán dây khác khi nó tạo ra mát điện áp trong cuán dây liền kề

Trong h°ãng dẫn tr°ãc, chúng ta đã thấy rằng mát cuán cảm tạo ra mát emf cảm āng bên trong chính nó là kết quả cÿa từ tr°ßng thay đổi xung quanh các l°ợt cÿa chính nó Khi emf này đ°ợc cảm āng trong cùng mát mạnh trong

đó dòng điện thay đổi, hiệu āng này gọi là tự cảm āng (L)

Tuy nhiên, khi emf đ°ợc cảm āng thành mát cuán liền kề nằm trong cùng

mát từ tr°ßng, emf đ°ợc cho là đ°ợc cảm āng từ, cảm āng hoặc bái Hiện t°ợng

hß cảm , ký hiệu (M) Sau đó, khi hai hoặc nhiều cuán dây đ°ợc liên kết từ tính

vãi nhau bằng mát từ thông chung, chúng đ°ợc cho là có tính chất cÿa cuán cảm t°¢ng hß

Hiện t°ợng hß cảm là hiện t°ợng hoạt đáng c¢ bản cÿa máy biến áp, đáng

c¢, máy phát điện và bất kỳ thành phần điện nào khác t°¢ng tác vãi từ tr°ßng khác Sau đó, chúng ta có thể định nghĩa cảm āng t°¢ng hß là dòng điện chạy

trong mát cuán dây tạo ra mát điện áp trong mát cuán dây liền kề

Nh°ng đá tự cảm t°¢ng hß cũng có thể là mát điều tồi tệ vì đá tự cảm cÿa dòng điện từ bá lạc và bá lọc rò rỉ từ cuán dây có thể cản trá hoạt đáng cÿa mát thành phần lân c¿n khác bằng ph°¢ng pháp cảm āng điện từ, do đó có thể cần

mát sá hình thāc sàng lọc điện đái vãi điện thế mặt đất

Hiện t°ợng hß cảm hình thành từ liên kết mát cuán dây này vãi mát cuán dây khác phụ thuác rất nhiều vào vị trí t°¢ng đái cÿa hai cuán dây Nếu mát cuán dây đ°ợc đặt bên cạnh cuán dây kia sao cho khoảng cách v¿t lý cÿa chúng

nhß, thì gần nh° toàn bá từ thông do cuán thā nhất tạo ra sẽ t°¢ng tác vãi các

cuán dây cÿa cuán thā hai tạo ra mát emf t°¢ng đái lãn và do đó tạo ra mát giá

trị tự cảm t°¢ng hß lãn

T°¢ng tự, nếu hai cuán dây cách xa nhau hoặc á các góc khác nhau, l°ợng từ thông cảm āng từ cuán thā nhất vào cuán thā hai sẽ yếu h¢n tạo ra mát emf cảm āng nhß h¢n nhiều và do đó giá trị hiện t°ợng hß cảm nhß h¢n nhiều

Vì v¿y, ảnh h°áng cÿa hiện t°ợng hß cảm phụ thuác rất nhiều vào vị trí hoặc khoảng cách t°¢ng đái, (S) cÿa hai cuán dây

2.2 Đánh ngh*a và phân lo¿i máy đißn

Mục tiêu:

- Định nghĩa đ°ợc máy điện

- Hiểu đ°ợc s¢ đồ phân loại máy điện

2.2.1 Định nghĩa

Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện t°ợng cảm āng điện từ về cấu tạo gồm mạch từ ( lõi thép ) và mạch điện ( các dây cuán), dùng để biến đổi dạng năng l°ợng nh° c¢ năng thành điện năng (máy phát điện)

hoặc ng°ợc lại biến đổi điện năng thành c¢ năng ( đáng c¢ điện ), hoặc dùng để

biến đổi thông sá điện năng nh° biến đổi điện áp, dòng điện, tần sá, sá pha v.v&

Máy điện là máy th°ßng gặp nhiều trong công nghiệp, giao thông v¿n tải,

sản xuất và đßi sáng

2.2.2 Phân lo ại

Máy điện có nhiều loại, và có nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân

lọai theo công suất, theo cấu tạo, theo chāc năng, theo dòng điện (xoay chiều,

mát chiều), theo nguyên lý làm việc v.v& Trong giáo trình này ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng luợng nh° sau:

nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi hệ tháng điện có thông sá U1, f thành hệ tháng điện có thông sá U2, f hoặc ng°ợc lại biến đổi hệ tháng điện U2, f thành

hệ tháng điện có thông sá U1, f ( Hình 1-1)

2.2.2.2 Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng)

Nguyên lý làm việc dựa vào hiện t°ợng cảm āng điện từ, lực điện từ, do

từ tr°ßng và dòng điện cÿa các cuán dây có chuyển đáng t°¢ng đái vãi nhau gây ra Loại máy điện này th°ßng dùng để biến đổi dạng năng l°ợng, ví dụ biến đổi điện năng thành c¢ năng (đáng c¢ điện) hoặc biến đổi c¢ năng thành điện năng (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tính thu¿n nghịch (hình MĐ-17-02) nghĩa là máy điện có thể làm việc á chế đá máy phát điện hoÁc đáng c¢ điện

Trên hình 15-00-3 vẽ s¢ đồ phân loại các loại máy c¢ điện c¢ bản th°ßng gặp

2.3 Nguyên lý máy phát đißn và đßng c¢ đißn

2.3.1 Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện

2.3.1.1 Máy phát điện

Nói mát cách đ¢n giản máy phát điện là thiết bị tạo ra điện năng L°ợng điện năng này chúng ta có thể sử dụng trong việc sản xuất kinh doanh, hoặc các nhu cầu sinh hoạt hằng ngày

Công dụng chính cÿa máy phát điện là: phát điện, chỉnh l°u, hiệu chỉnh điện áp Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện nhiều, máy phát điện đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc dự phòng điện khi xảy ra các sự cá cúp điện, thiếu điện, quá tải

Nguyên lý hoạt đáng cÿa máy phát điện chính là dựa theo nguyên lý cảm āng điện từ

Có thể hiểu là khi hoạt đáng tác đáng khiến nam châm hay cuán dây quay tròn Nó sẽ làm tăng giảm luân phiên sá đ°ßng sāc từ nam châm đi qua tiết diện

cuán dây Nếu hiện t°ợng tăng giảm ấy xảy ra thì dòng điện cảm āng trong cuán dây cũng xuất hiện Đồng thßi dòng điện ấy cũng luân phiên đổi chiều

Ngoài nguyên tÁc cảm āng điện từ thì máy phát điện còn hoạt đáng dựa vào lực từ tr°ßng khi tác dụng lên dòng điện

2.3.1.2 Động cơ điện

Đáng c¢ điện là mát thiết bị có nhiệm vụ chuyển đổi năng l°ợng điện thành năng l°ợng c¢ Bất kỳ thiết bị điện nào, từ lãn đến nhß đều cần sử dụng đến đáng c¢ điện Mát sá loại thiết bị sử dụng đáng c¢ điện có thể thấy trong đßi sáng hàng ngày nh°: tÿ lạnh, máy giặt, lò n°ãng đến máy móc sản xuất công nghiệp

Nguyên lý ho ¿t đßng căa đßng c¢ đißn

Nguyên lý làm việc cÿa đáng c¢ điện là tạo ra từ tr°ßng quay thông qua dòng điện xoay chiều nhiều pha Vì v¿y, để đáng c¢ hoạt đáng đ°ợc thì cần phải cung cấp nguồn điện xoay chiều cho stato cÿa đáng c¢ Dòng điện qua các cuán dây cÿa stato sẽ tạo ra từ tr°ßng quay Trong quá trình quay, từ tr°ßng sẽ quét qua các thanh cÿa rôto, tạo ra sāc điện đáng cảm āng tạo ra dòng điện trong thanh V¿t dẫn mang dòng điện nằm trong từ tr°ßng nên t°¢ng tác vãi nhau, tạo

ra lực điện từ Các lực này sẽ tạo ra mát mômen quay vãi trục rôto, làm cho rôto quay theo chiều cÿa từ tr°ßng Hầu hết các đáng c¢ điện đều hoạt đáng dựa trên nguyên lý điện từ Tuy nhiên, ng°ßi ta vẫn sử dụng đáng c¢ hoạt đáng theo nguyên lý khác nh° tác dụng lực tĩnh điện và hiệu điện thế

2.3.2 Tính thu ận nghịch của máy điện

Mục tiêu:

- Hiểu đ°ợc tính thu¿n nghịch cÿa máy điện

- Phân tích đ°ợc chế đá làm việc cÿa máy phát điện và đáng c¢ điện

Nguyên lý làm việc cÿa các máy điện dựa trên c¢ sá định lu¿t cảm āng điện từ Sự biến đổi năng l°ợng trong máy điện đ°ợc thực hiện thông qua từ tr°ßng Để tạo đ°ợc từ tr°ßng mạch và t¿p trung ng°ßi ta dùng v¿t liệu sÁt từ để làm mạch từ

à các máy biến áp mạch từ là mát lõi thép đāng yên, còn trong các máy điện quay mạch từ gồm hai lõi thép đồng trục: mát quay và mát đāng yên và cách nhau mát khe há Theo tính chất thu¿n nghịch cÿa định lu¿t cảm āng điện

từ máy điện có thể làm việc á chế đá máy phát điện hoặc đáng c¢ điện

Đ°a c¢ năng vào phần quay cÿa MĐ nó sẽ làm việc á chế đá máy phát:

Máy gồm mát khung dây abcd hai đầu nái vãi hai phiến góp, khung dây

và phiến góp đ°ợc quay quanh trục cÿa nó vãi v¿n tác không đổi trong từ tr°ßng

cÿa hai cực nam châm vĩnh cửu Theo định lu¿t cảm āng điện từ trong thanh dẫn

sẽ cảm āng lên sāc điện đáng: e = B.l.v (V) (1-11)

Trong đó:

B: Từ cảm n¢i thanh dẫn quét qua (T)

L: Chiều dài cÿa thanh dẫn trong từ tr°ßng (m)

V: Tác đá dài cÿa thanh dẫn (m/s)

Nếu mạch ngoài khép kín qua tải thì sāc điện đáng trong khung dây sẽ sinh ra á mạch ngoài mát dòng điện chạy từ A đến B Máy làm việc á chế đá máy phát điện biến c¢ năng thành điện năng

Máy làm việc á chế đá đáng c¢ điện:

Nếu ta cho dòng điện mát chiều đi vào khung dây vào chổi than A và ra á

B D°ãi tác dụng cÿa từ tr°ßng sẽ có lực điện từ F = B.i.l tác dụng lên cạnh khung dây Chiều cÿa lực điện từ đ°ợc xác định bằng qui tÁc bàn tay trái, các

lực F tạo thành mô men quay rotor vãi v¿n tác v Khi rotor quay cÁt các đ°ßng

sāc từ sinh ra sāc điện đáng E có chiều ng°ợc vãi chiều dòng điện, máy đã biến điện năng thành c¢ năng

Hình 15-00-10 Nguyên tÁc cấu tạo và làm việc cÿa đáng c¢

2.4 S¢ l°ÿt vÁ các vật lißu ch¿ t¿o máy đißn

Mục tiêu:

- Phân loại đ°ợc các v¿t liệu chế tạo máy điện

- Hiểu đ°ợc cấu tạo và cách lựa chọn v¿t liệu chế tạo máy điện

V¿t liệu chế tạo máy điện gồm: v¿t liệu dẫn điện, v¿t liệu dẫn từ, v¿t liệu cách điện, v¿t liệu kết cấu

phát pho Để chế tạo dây quấn ta th°ßng dùng đồng và thā yếu h¢n là nhôm

Dây đồng và dây nhôm đ°ợc chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nh¿t, có

bọc cách điện khác nhau nh° sợi vải, sợi thÿy tinh, giấy, nhựa hóa học, s¢n êmay

Vãi các máy điện công suất nhß và trung bình, điện áp d°ãi 700V th°ßng dùng êmay vì lãp cách điện cÿa dây mßng, đạt đá bền yêu cầu Đái vãi các bá

ph¿n khác nhau nh° vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành tr°ợt, ngoài đồng, nhôm, ng°ßi ta còn dùng các hợp kim cÿa đồng hoặc nhôm, hoặc có chß còn dùng cả thép để tăng đá bền c¢ học và giảm kim loại màu

2.4.2 V ật liệu dẫn từ

V¿t liệu dẫn từ dùng để chế tạo các bá ph¿n cÿa mạch từ, ng°ßi ta dùng các v¿t liệu sÁt từ để làm mạch từ: thép lá th°ßng, thép đúc, thép rèn Gang ít khi đ°ợc dùng, vì dẫn từ không tát lÁm

à ngoài mạch từ có từ thông biến đổi vãi tần sá 50Hz th°ßng dùng thép

lá kỹ thu¿t điện dày 0,35 - 0,5mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si (để tăng điện trá cÿa thép, giảm vòng điện xoáy) à tần sá cao h¢n, dùng thép lá kỹ thu¿t điện dày 0,1 - 0,2mm Tổn hao công suất trong thép lá do hiện tr°ßng từ trễ và dòng điện xoáy đ°ợc đặc tr°ng bái suất tổn hao Thép lá kỹ thu¿t điện đ°ợc chế

tạo theo ph°¢ng pháp cán nóng và cán nguái Hiện nay vãi máy biến áp và máy điện công suất lãn th°ßng dùng thép cán nguái vì có đá từ thऀm cao h¢n và công suất tổn hao nhß h¢n loại cán nóng

à đoạn mạch từ có từ tr°ßng không đổi, th°ßng dùng thép đúc, thép rèn

hoặc thép lá

2.4.3 V ật liệu cách điện

V¿t liệu cách điện dùng để cách ly các bá ph¿n dẫn điện và không dẫn điện, hoặc cách ly các bá ph¿n dẫn điện vãi nhau Trong máy điện, v¿t liệu cách điện phải có c°ßng đá cách điện cao, chịu nhiệt tát, tản nhiệt tát, cháng ऀm và bền về c¢ học Đá bền vững về nhiệt cÿa chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt đá cho phép cÿa dây và do đó quyết định tải cÿa nó

Nếu tính năng chất cách điện cao thì lãp cách điện có thể mßng và kích th°ãc cÿa máy giảm

Chất cách điện cÿa máy điện chÿ yếu á thể rÁn, gồm 4 nhóm:

a) Chất hữu c¢ thiên nhiên nh° giấy, vải lụa

b) Chất vô c¢ nh° amiăng, mica, sợi thÿy tinh

c) Các chất tổng hợp

d) Các loại men, s¢n cách điện

Chất cách điện tát nhất là mica, song t°¢ng đái đÁt nên chỉ dùng trong các máy điện có điện áp cao

Thông th°ßng dùng các v¿t liệu có sợi nh° giấy, vải, sợi v.v Chúng có đá

bền c¢ tát, mềm, rẻ tiền nh°ng dẫn nhiệt xấu, hút ऀm, cách điện kém Do đó dây dẫn cách điện sợi phải đ°ợc sấy tऀm để cải thiện tính năng cÿa v¿t liệu cách điện

Căn cā vào đá bền nhiệt, v¿t liệu cách điện đ°ợc chia ra nhiều loại: v¿t

liệu cách điện cấp A gồm bông, t¢, giấy và các chất hữu c¢ t°¢ng tự đ°ợc tऀm

dầu và cách điện dây dẫn bằng sợi êmay Nhiệt đá cho phép cÿa chúng khoảng

Ngoài ra còn có chất cách điện á thể khí (không khí, khinh khí) hoặc thể

lßng (dầu máy biến áp)

Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra môi tr°ßng xung quanh Sự tản nhiệt không những phụ thuác vào bề mặt làm mát cÿa máy mà còn phụ thuác vào sự đái l°u cÿa không khí xung quanh hoặc cÿa môi tr°ßng làm mát khác nhau nh° dầu máy biến áp v.v Th°ßng vß máy điện đ°ợc chế tạo

có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ tháng quạt gió để làm mát

Kích th°ãc cÿa máy, ph°¢ng pháp làm mát, phải đ°ợc tính toán và lựa

chọn, để cho đá tăng nhiệt cÿa v¿t liệu cách điện trong máy, không v°ợt quá đá tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho v¿t liệu cách điện làm việc lâu dài, khoảng 20 năm

Khi máy điện làm việc á chế đá định māc, đá tăng nhiệt cÿa các phần tử không v°ợt quá đá tăng nhiệt cho phép Khi máy quá tải, đá tăng nhiệt sẽ v°ợt quá nhiệt đá cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài

BÀI 1: MÁY BI¾N ÁP

Mã bài: 01

Gi ái thißu:

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến há tiêu thụ cần phải có đ°ßng dây

tải điện, nếu khoảng cách giữa n¢i sản xuất điện và há tiêu thụ lãn thì mát vấn

đề đặt ra cần đ°ợc giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh

tế h¢n

Nh° ta đã biết, cùng mát công suất truyền tải trên đ°ßng dây nếu điện áp đ°ợc tăng cao thì dòng điện chạy trên đ°ßng dây sẽ giảm xuáng Nh° v¿y có thể làm tiết diện dây nhß đi, do đó trọng l°ợng và chi phí sẽ giảm xuáng đồng thßi

tổn hao năng l°ợng cũng giảm xuáng Do đó phải có thiết bị để tăng điện áp á đầu đ°ßng dây lên và giảm điện áp á các há tiêu thụ Và các thiết bị nh° v¿y đ°ợc gọi là máy biến áp

1 Māc tiêu căa bài:

- Mô tả đ°ợc cấu tạo, phân tích đ°ợc nguyên lý làm việc cÿa máy biến áp

mát pha và ba pha

- Xác định đ°ợc cực tính và đấu dây v¿n hành máy biến áp mát pha, ba pha đúng kỹ thu¿t

- Đấu máy biến áp v¿n hành song song các máy biến áp

- Tính toán đ°ợc các thông sá cÿa máy biến áp á các trạng thái: không tải,

có tải, ngÁn mạch

- Quấn lại đ°ợc máy biến áp mát pha cỡ nhß

- Chọn lựa đúng máy biến áp phù hợp vãi mục đích sử dụng Bảo d°ỡng

và sửa chữa máy biến áp theo yêu cầu

- Rèn luyện tính cऀn th¿n, tỉ mỉ, chính xác, t° duy khoa học và sáng tạo

2.Nßi dung bài:

2.1 Khái nißm chung

Mục tiêu:

- Biết đ°ợc chāc năng cÿa máy biến áp

- Định nghĩa đ°ợc thế nào là máy biến áp

Để truyền tải và phân phái điện năng đi xa đ°ợc phù hợp và kinh tế thì

phải có những thiết bị để tăng và giảm áp á đầu và cuái đ°ßng dây Những thiết

bị này gọi là máy biến áp (mba) (hình15-01-1) Những mba dùng trong hệ tháng điện lực gọi là mba điện lực hay mba công suất Mba chỉ làm nhiệm vụ truyền tải và phân phái điện năng chā không phải biến hoá năng l°ợng Các loại mba nh°: mba điện lực, hàn điện, các mba dùng cho các thiết bị chỉnh l°u và đo l°ßng&ngày nay, trong máy biến áp dây nhôm thay thế bằng đồng nhằm giảm kích th°ãc và trọng l°ợng, tiết kiệm đ°ợc đồng và giá thành rẻ h¢n

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lí cảm āng điện

- Hiểu đ°ợc cấu tạo cÿa máy biến áp

- Hiểu đ°ợc chāc năng các bá ph¿n cÿa máy biến áp

Máy biến áp có ba bá ph¿n chính: lõi thép, dây quấn và vß máy

* Máy biến áp kiểu bọc: Mạch từ đ°ợc phân mạch nhánh ra hai bên và

bọc lấy mát phần dây quấn Loại này dùng trong lò luyện kim, các máy biến áp

1 pha công suất nhß dùng trong kĩ tu¿t vô tuyến điện, truyền thanh

à các máy biến áp hiện đại, dung l°ợng mba này lãn và cực lãn (80 đến

100 MVA trên 1 pha), điện áp th¿t cao (từ 220 đến 400 KV) để giảm chiều cao

cÿa trụ thép và tiện lợi cho việc v¿n chuyển, mạch từ cÿa mba kiểu trị đ°ợc phân nhánh sang hai bên nên mba hình dáng vừa kiểu bọc vừa kiểu trụ gọi là mba

kiểu trụ bọc

Hình 15-01-4 Máy biến áp kiểu trụ bọc: a Mát pha; b Ba pha

(H15-01-4b) Trình bày kiểu mba trụ bọc 3 pha, tr°ßng hợp này có dây

quấn ba pha nh°ng có 5 trụ nên gọi là mba 3 pha 5 trụ Lõi thép mba gồm: 2

phần (Hình 15-01-2) Phần trụ: kí hiệu chữ T Phần gông: kí hiệu chữ G Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gông là phần lõi thép nái các trụ lại vãi nhau thành mạch từ kín có dây quấn

Do dây quấn th°ßng quấn thành hình tròn nên tiết diện ngang cÿa trụ thép

có dạng hình gần tròn (Hình 15-01-5) Gông từ vì không quấn dây nên để đ¢n giản trong việc chế tạo tiết diện ngang cÿa gông có thể làm: hình vuông, hình

chữ nh¿t, hình T (Hình 15-01-6)

Hiện nay các mba điện lực, ng°ßi ta dùng tiết diện gông từ hình b¿c thang Vì lí do an toàn, toàn bá lõi thép đ°ợc nái đất cùng vãi vß máy

2.2.2 Dây quấn

Dây quấn là bá ph¿n dẫn điện cÿa mba làm nhiệm vụ: thu năng l°ợng vào

và truyền năng l°ợng ra Chúng th°ßng làm bằng Cu (đồng) hoặc Al (nhôm) Theo cách sÁp xếp dây quấn cao áp và hạ áp chia làm hai loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

b Dây quấn hình xoÁn:

Gồm nhiều dây b攃⌀t ch¿p lại vãi nhau quấn theo đ°ßng xoÁn ác, giửa các vòng dây có rãnh há (Hình 15-01-8) Kiểu này th°ßng dùng cho dây quấn HA

cÿa mba dung l°ợng trung bình và lãn

c Dây quấn xoÁn ác liên tục:

Làm bằng dây b攃⌀t và khác vãi dây quấn hình xoÁn á chß, dây quấn này đ°ợc quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rãnh há (Hình 17-02- 9) Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn dây, các bánh dây đ°ợc nái

tiếp mát cách liên tục mà không cần mái hàn giữa chúng nên gọi là xoÁn ác liên

02-10) Để cách điện dễ dàng, các bánh dây sát gông th°ßng thuác dây quấn

HA Kiểu dây này th°ßng dùng trong mba kiểu bọc Vì chế tạo và cách điện khó khăn nên các mba kiểu trụ không dùng dây quấn xen kẽ

2.2.3 V ỏ máy

2.2.3.1 Thùng mba

Làm bằng thép, hình bầu dục Khi mba làm việc, mát phần năng l°ợng, bị tiêu hao, thoát ra d°ãi dạng nhiệt đát nóng lõi thép, dây quấn và các bá ph¿n khác làm nhiệt đá cÿa chúng tăng lên Do đó giữa mba và môi tr°ßng xung quanh có sự chênh lệch nhiệt đá Giá trị nhiệt đá v°ợt quá māc qui định làm

giảm tuổi thọ hoặc có thể gây ra sự cá cho mba

Nếu mba v¿n hành vãi tải liên tục thì thßi gian sử dụng từ (15 đến 20 năm) và nó không bị sự cá và làm lạnh bằng cách ngâm trong thùng dầu Nhß sự đái l°u trong dầu nhiệt từ các bá ph¿n bên trong truyền sang dầu rồi qua vách thùng ra môi tr°ßng xung quanh Lãp dầu sát vách thùng nguái dần sẽ chuyển

xuáng phía d°ãi và lại tiếp tục làm nguái mát cách tuần hoàn các bá ph¿n bên trong máy Dầu còn làm nhịêm vụ tăng c°ßng cách điện

2.3.2.2 N ắp thùng

Dùng để đ¿y thùng và trên đó có đặt các chi tiết máy quan trọng nh°:

- Các sā ra cÿa dây quấn HA và CA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây

dẫn vãi vß máy Tùy theo điện áp mba ng°ßi ta có sā cách điện th°ßng hoặc có

dầu Hình 17-02-11 vẽ mát sā đầu ra 35 KV chāa dầu Điện áp càng cao thì kích th°ãc và trọng l°ợng sā càng lãn

- Bình giãn dầu: là mát thùng hình trụ bằng thép đặt trên nÁp và nái vãi thùng bằng mát áng dẫn dầu (Hình 15-01-12) Dầu trong thùng luôn đầy và duy trì á māc nhất định và nó giãn nỡ tự do, áng chỉ māc dầu đặt bên cạnh bình giãn

dầu dùng để theo dõi māc dầu á trong

- àng bảo hiểm: làm bằng thép hình trụ nghiêng mát đầu nái vãi nÁp thùng, mát đầu bịt bằng đĩa thÿy tinh hoặc màng nhôm mßng (Hình 15-01-13)

Nếu áp suất trong thùng tăng lên đát ngát thì đĩa thÿy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài bảo vệ mba

1 Thép dẫn từ;

2 Má sÁt ép gông

3 Dây quấn điện áp thấp (HA)

4 Dây quấn cao áp (CA)

5 àng dẫn dây ra cÿa cao áp

6 àng dẫn dây ra cÿa hạ áp

7 Bá chuyển mạch để điều khiển điện áp cÿa dây quấn cao áp

8 Bá ph¿n truyền đáng cÿa bá chuyển mạch;

9 Sā ra cÿa cao áp;

10 Sā ra cÿa hạ áp

11 Thùng dầu kiểu áng;

12 àng nh¿p dầu;

13 Quai để nâng ruát máy ra;

14 Mặt bích để nái vãi b¢m chân không;

15 àng có màng bảo hiểm;

16 R¢le h¢i;

17 Bình giãn dầu;

18 Giá đỡ góc á đáy thùng dầu;

- Biết đ°ợc các đại l°ợng định māc cÿa máy biến áp

- Hiểu chāc năng cÿa các đại l°ợng định māc

Các l°ợng định māc cÿa máy biến áp do x°áng chế tạo máy biến áp quy định để cho máy có khả năng làm việc lâu dài và tát nhất

Ba đại l°ợng định māc c¢ bản là:

2.3.1 Điện áp định mức

Điện áp s¢ cấp định māc ký hiệu U1đm, là điện áp đã quy định cho dây

quấn s¢ cấp Điện áp thā cấp định māc ký hiệu U2đm, là điện áp giữa các cực cÿa dây quấn thā cấp, khi dây quấn thā cấp há mạch và điện áp đặt vào dây quấn s¢

cấp là định māc Ng°ßi ta quy °ãc vãi máy biến áp mát pha điện áp định māc là điện áp pha, vãi máy biến áp ba pha là điện áp dây Đ¢n vị điện áp ghi trên máy th°ßng là kV

2.3.2 Dòng điện định mức

Dòng điện định māc là dòng điện đã quy định cho mßi dây quấn cÿa biến

áp, āng vãi công suất định māc và điện áp định māc Đái vãi máy biến áp mát pha dòng điện định māc là dòng điện pha Đái vãi máy biến áp ba pha dòng điện định māc là dòng điện dây Đ¢n vị dòng điện ghi trên máy th°ßng là A Dòng điện s¢ cấp định māc ký hiệu I1đm, dòng điện thāc cấp định māc ký hiệu

I2đm

2.3.3 Công su ất đinh mức

Công suất định māc cÿa máy biến áp là công suất biểu kiến thā cấp á chế

đá làm việc đinh māc Công suất định māc ký hiệu là Sđm, đ¢n vị là kVA Đái

vãi máy biến áp mát pha công suất định māc là:

dm dm dm dm dm

S ýU I ýU I (2-1) Đái vãi máy biến áp ba pha công suất định māc là :

- Phân tích đ°ợc nguyên lý làm việc cÿa máy biến áp

- Biết công thāc tính hệ sá máy biến áp

Trên hình 17-02-14 vẽ s¢ đồ nguyên lý cÿa máy biến áp mát pha có hai dây quấn W1 và W2 Khi ta nái dây quấn W1 vào nguồn điện xoay chiều có điện áp u1, sẽ có dòng điện s¢ cấp i1 chạy trong dây quấn s¢ cấp W1 Dòng điện i1 sinh ra từ ến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua) đồng thßi vãi cả hai dây quấn s¢ cấp W1 và thā cấp W2, đ°ợc gọi

Trong đó W1, W2 là sá vòng cÿa dây quấn s¢ cấp và thā cấp Khi máy

biến áp không tải, dây quấn thā cấp há mạch, dòng điện thā cấp I2 = 0, từ thông chính  trong lõi thép chỉ do dòng s¢ cấp Io sinh ra

Khi máy biến áp có tải, dây quấn thā cấp nái vãi tải có tổng trá tải Z1, d°ãi tác đáng cÿa sāc điện đáng e2, có dòng điện thā cấp i2 cung cấp điện cho

tải Khi ấy từ thông chính  do đồng thßi cả hai dòng s¢ cấp i1 và thā cấp i2

Đái vãi máy giảm áp có: U2 > U1; W2 > W1

Nh° v¿y dây quấn s¢ cấp và thā cấp không trực tiếp liên hệ vãi nhau về

diện nh°ng nhß có từ thông tính, năng l°ợng đã đ°ợc truyền từ dây quấn s¢ cấp sang thā cấp

Nếu bß qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng, quan hệ giữa các đại l°ợng s¢ cấp và thā cấp nh° cấp:

- Hiểu đ°ợc ph°¢ng trình cân bằng điện từ

- Hiểu và vẽ đ°ợc s¢ đồ thay thế máy biến áp

2.5.1 Phương trình cân bằng điện từ

Khi viết hệ ph°¢ng trình, tr°ãc hết ta chọn chiều i1nh° hình 17-02-15 Theo quy tÁc vặn nút chai, chiều  phù hợp vãi chiều i1, chiều e1, e2 phù hợp

vãi chiều  nghĩa là e1 và i1 trùng chiều Chiều i2đ°ợc chọn ng°ợc vãi chiều e2, nghĩa là chiều i2 không phù hợp vãi chiều  theo quy tÁc trên

Ngoài từ thông chính  chạy trong lõi thép nh° đã nói á trên, trong máy

biến áp còn có từ thông tản Từ thông tản không chạy trong lõi thép mà chạy tản

ra trong không khí, các v¿t liệu cách điện v.v Từ thông tản khép mạch qua các

v¿t liệu không sÁt từ, có đá dẫn từ kém, do đó từ thông tản nhß rất nhiều so vãi

từ thông chính Từ thông tản chỉ móc vòng riêng rẽ vãi mßi dây quấn Từ thông

tản móc vòng s¢ cấp ký hiệu là t1- do dòng điện s¢ cấp i1 gây ra Từ thông tản móc vòng thā cấp t2 do dòng điện thā cấp i2 gây ra à ch°¢ng 1 đã biết, từ thông tản đ°ợc đặc tr°ng bằng điện cảm tản

Điện cảm tản dây quấn s¢ cấp L là:

1 1 1

t

L i



ý (2-11) Điện cảm tản dây quấn thā cấp L2 là:

2 2 2

t

L i



ý (2-12)

2.5.2 Phương trình cân bằng điện sơ cấp

Chúng ta hãy xét mạch điện s¢ cấp, gồm nguồn điện áp u1, sāc điện đáng e1, điện trá dây quấn s¢ cấp R1, điện cảm tản s¢ cấp L1 Áp dụng định lu¿t Kiêcháp

2 ta có ph°¢ng trình cân bằng điện s¢ cấp viết d°ãi dạng trị sá tāc thßi là:

2.5.3 Phương trình cân bằng điện thứ cấp

Mạch điện thā cấp gồm sāc điện đáng e2, điện trá dây quấn thā cấp R2, điện cảm tản dây quấn thā cấp L2, tổng trá tải Z t Ph°¢ng trình Kiếcháp 2 viết d°ãi dạng trị sá tāc thßi là:

và từ thông chính  max sẽ không đổi Vãi chế đá không đổi, từ thông chính chỉ do

sāc từ đáng cÿa dây quấn s¢ cấp (i0w1) sinh ra, còn chế đá có tải, từ thông chính

do sāc từ đáng cÿa cả hai dây quấn s¢ cấp và thā sinh ra Sāc từ đáng lúc có tải

là (i1w1 +i2w2) Vì max không đổi, nên sāc từ đáng không tải bằng sāc từ đáng

có tải, do đó ta có ph°¢ng trình cân bằng từ viết d°ãi dạng tāc thßi: i0w1 = i1w1

+ i2w2 Chia 2 về cho w1, ta có:

1 1

Trong đó: k=w1/w2 là hệ sá máy biến áp

i0là dòng điện phía s¢ cấp khi máy biến áp á chế đá không tải

i2 = i2/k là dòng điện thā cấp đã quy đổi về phía s¢ cấp

V¿y ph°¢ng trình cân bằng từ dạng sá phāc là:

I1 = I0 + ( -I2) Ph°¢ng trình cân bằng từ cho thấy rõ quan hệ giữa mạch điện s¢ cấp và thā cấp Kết lu¿n: Mô hình toán cÿa máy biến áp d°ãi dạng sá phāc là:

(2.18)

2.5.5 Sơ đồ thay thế của máy biến áp

Từ mô hình toán ta sẽ xây dựng mô hình mạch điện gọi là s¢ đồ thay thế nh° hình 2.19a, phản ánh đầy đÿ quá trình năng l°ợng trong máy, thu¿n lợi cho

việc phân tích, nghiên cāu máy biến áp

Nhân ph°¢ng trình cân bằng điện áp thā cấp và ph°¢ng trình điện áp thā

Công thāc quy đổi các đại l°ợng phía thā cấp nêu trên cần thßa mãn điều

kiện quy đßi là bảo toàn năng l°ợng Điều kiện đó đã đ°ợc đảm bảo trong quá trình biển đổi á trên Th¿t v¿y, công suất trên các phần tử tr°ãc và sau khi quy đổi bằng nhau, ví dụ:

viết:

(-E1)= (Rth + jXth)I0 = Zth.I0

Trong đó: Zth = Rth + jXth gọi là tổng trá từ hóa đặc tr°ng cho mạch từ;

Rth là điện trá từ hóa đặc tr°ng cho tổn hao sÁt từ ( 2

Xth là cảm kháng từ hóa đặc tr°ng cho từ thông chính 

Thay giá trị (-E1) vào hệ ph°¢ng trình mô hình toán, ta có:

(2.25)

Hệ ph°¢ng trình chính là hai ph°¢ng trình Kirchhoff 2 và mát ph°¢ng trình Kirchhoff 1 viết cho mạch điện, trong đó nhánh có Zth= Rth+ jXthđ°ợc gọi

là nhánh từ hóa

Thông th°ßng, tổng trá từ hóa Zth= Rth+ jXth rất lãn, dòng rất nhß, do đó

có thể bß nhánh từ hóa và ta có s¢ đồ thay thế đ¢n giản nh° hình 2.19b S¢ đồ thay thế đ¢n giản đ°ợc dùng nhiều trong việc tính toán gần đúng các đặc tính cÿa máy biến áp

2.6 Các ch¿ đß làm vißc căa máy bi¿n áp

Mục tiêu:

- Biết đ°ợc các chế đá làm việc cÿa máy biến áp

- Viết đ°ợc các ph°¢ng trình và vẽ s¢ đồ thay thế máy biến áp trong các chế đá

- Biết cách tính các thông sá cÿa máy biến áp trong các chế đá

2.6.1.Ch ế độ không tải

Chế đá không tải là chế đá mà phía thā cấp há mạch, phía s¢ cấp đặt vào điện áp

2.6.1.1 Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp không tải

Khi không tải I2 = 0 ta có:

S¢ đồ thay thế cÿa máy biến áp không tải vẽ trên hình 15-01-17

Nh° v¿y, hệ ph°¢ng trình cÿa máy biến áp không tải là:

(2.27)

2.6.1 2 Các đặc điểm ở chế độ không tải

- Dòng điện không tải

- Công suất không tải

à chế đá không tải công suất đ°a ra phía thā cấp bằng không, song máy vẫn tiêu thụ công suất P0, công suất P0 gồm công suất tổn hao sÁt từ Pr1 trong lõi thép và công suất tổn hao trên điện trá dây quấn s¢ cấpPr1 Vì dòng điện không tải nhß cho nên có thể bß qua công suất tổn hao trên điện trá và coi gần đúng:

0 st

P  P (2-28)

- H ß sá công suÃt không tÁi

Công xuất phản kháng không tải Q0 rất lãn so vãi công suất tác dụng không tải

P0 Hệ sá công suất lúc không tải thấp

Từ những đặc điểm trên ta nh¿n thấy rằng không nên để máy á tình trạng không

tải hoặc non tải

6.1.1.3 Thí nghi ệm không tải của máy biến áp

Để xác định hệ sá biến áp k, tổn hao sÁt từ và các thông sá cÿa máy á chế

đá không tải, ta tiến hành thí nghiệm không tải S¢ đồ thí nghiệm không tải vẽ trên hình 17-02-18

Đặt điện áp định māc vào dây quấn s¢ cấp, thā cấp há mạch, các dụng cụ đo cho ta các sá liệu sau:

Oátmét chỉ công suất không tải P0  P st

Ampemét cho ta dòng điện không tải I0

Các vônmét cho giá trị U1, U20

bị ngÁn mạch nh° hai dây dẫn điện á phía thā cấp ch¿p vào nhau, r¢i xuáng đất

hoặc nái vãi nhau bằng mát dây tổng trá rất nhß Đấy là tình trạng sự cá!

2.6.2.1 Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch

S¢ đồ thay thế cÿa máy biến áp ngÁn mạch vẽ trên hình17-02-19 Vì tổng

trá z’2 rất nhß so vãi zth, nên coi gần đúng có thể bß nhánh từ hoá Dòng điện s¢

cấp là dòng điện ngÁn mạch In

Ph°¢ng trình cân bằng điện là:

' 1

1 n( 2 ) n n

U ýI Z Z ýI Z (2-36) Trong đó

n

U I Z

ý (2-37)

Vì tổng trá ngÁn mạch rất nhß cho nên dòng điện ngÁn mạch th°ßng lãn

bằng 10  25 lần dòng điện định māc, nguy hiểm đái vãi máy biến áp và ảnh h°áng đến các tải dùng điện

- Lúc ngÁn mạch điện áp thā cấp U2 = 0 do đó điện áp ngÁn mạch Un là điện áp r¢i trên tổng trá dây quấn

Từ các nh¿n xét trên, khi sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngÁn

mạch

2.6.2.3 Thí nghi ệm ngắn mạch máy biến áp

Để xác định tổn hao trên điện trá dây quấn và xác định các thông sá s¢

cấp và thā cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngÁn mạch

S¢ đồ thí nghiệm ngÁn mạch vẽ trên hình 17-02-20

Dây quấn thā cấp nái ngÁn mạch Dây quấn s¢ cấp nái vãi nguồn qua bá điều chỉnh điện áp Nhß bá điều chỉnh điện áp ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn s¢ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định

māc Un gọi là điện áp ngÁn mạch, th°ßng đ°ợc tính theo phần trăm cÿa điện áp s¢ cấp định māc

Un% =

1

100%

n dm

U

U = 3  10% (2-38)

Vì điện áp ngÁn mạch nhß, từ thông  sẽ nhß, có thể bß qua tổn hao sÁt

từ Công suất đo đ°ợc trong thí nghiệm ngÁn mạch Pn chính là tổn hao trong điện trá 2 dây quấn Từ đó ta tính đ°ợc các thông sá dây quấn trong s¢ đồ thay

thế

- T ổng trå ngắn m¿ch

1

n n dm

U z I