tìm hiểu về máy điện

MỤC LỤC PHẦN I: 3 LỜI MỞ ĐẦU 3 PHẦN II: 5 CƠ SỞ LÍ THUYẾT MÁY ĐIỆN 5 I./ Khái niệm chung về máy điện 5 II./ Máy biến áp 10 III./ Máy điện khụng đồng bộ 13 PHẦN III: 19 NỘI DUNG THỰC TẬP 19 I./ Bài tập 1: Quấn máy biến áp kiểu tự ngẫu một cuộn dây 19 II./ Bài tập 2:Quấn dây cho Stato Động cơ khụng đồng bộ kiểu dây quấn đồng khuơn phân tán 1 lớp 24 rãnh 24 Chú ý: 29 III./ Bài tập 3:Quấn dây cho Stato Động cơ khụng đồng bộ kiểu dây quấn đồng tâm tập trung một lớp 36 rãnh 31 PHẦN IV: 35 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 35 I./ Bài tập 1: Dây quấn máy biến áp tự ngẫu 35 II./ Bài tập 2: Dây quấn đồng khuơn phân tán một lớp, 24 rãnh 36 III./ Bài tập 3: Dây quấn đồng tâm tập trung một lớp, 36 rãnh 36 **************************************************************************** 37 PHẦN V: 38 KẾT LUẬN 38 ************************************************************************* 2 **************************************************************************** PHẦN I: LỜI MỞ ĐẦU Khi đất nước đang trên con đường phát triển và hội nhập cùng các nước tiên tiến trên toàn thế giới, sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá nói chung hay ngành kĩ thuật điện nói riêng luôn được quan tâm đặc biệt. Nhắc đến ngành điện chúng ta biết điện năng đã và đang dần dần giải phóng con người khỏi lao động thủ công nặng nhọc và thay vào đó là những máy móc công nghiệp với công suất và hiệu suất cao. Không chỉ vậy, điện năng còn là một phần không thể thiếu trong nhu cầu sinh hoạt, vui chơi, giải trí… của con người ngày nay. Những kĩ sư tương lai, những người đã và đang làm việc trong các ngành kĩ thuật liên quan đến năng lượng điện có trách nhiệm nâng cao dời sống, môi trường sống hiện đại hơn cho tất cả mọi người. Chúng ta ngồi trên ghế nhà trường được học tập về lý thuyết, nhưng giữa lý thuyết và thực hành quả thuật còn khoảng cách khá xa. Ở học kì 6 này, giống như những khó trước, sinh viên Khoa Điện bộ môn tự động hoá đã được nhà trường tạo điều kiện thực tập kĩ và sâu sắc hơn về bộ môn máy điện. Đối với kỹ sư nhất là kỹ sư khoa điện việc nắm vững cấu tạo, phương pháp vận hành, cách chế tạo những máy điện là hết sức cần thiết trong việc thiết kế cũng như việc sửa chữa. Do vậy quá trình thực tập có ý nghĩa rất quan trọng đối với sinh viên. Mỗi sinh viên đều có thể nắm được kĩ thuật quấn máy biến áp công suất nhỏ, động cơ ba pha rôto lồng sóc và hiểu được nguyên lý vận hành cơ bản của chúng. Những kiến thức đó không chỉ bổ sung thêm, minh hoạ cho kiến thức học trên giảng đường mà còn giúp chúng em có được nhiều kiến thức thực tiễn. Nội dung bản Báo cáo sau quá trình thực tập gồm 3 phần chính: A - Cơ sở lý thuyết: ************************************************************************* 3 **************************************************************************** - Giới thiệu chung về máy điện, nguyên lý hoạt động, vật liệu kỹ thuật điện, phát nóng và làm mát máy điện. - Máy biến áp và cơ sở thiết kế máy biến áp. - Máy điện không đồng bộ và cơ sở thiết kế dây quấn cho động cơ 3 pha. B - Thực hành: Các bài tập thực hành về : - Dây quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ. - Dây quấn động cơ (đồng tâm tập trung một lớp và đồng khuôn phân tán một lớp) C - Kết quả: Là những số liệu yêu cầu đo được, so sánh với số liệu đúng và rút ra kết luận. ************************************************************************* 4 **************************************************************************** PHẦN II: CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN ( Trong nội dung thực tập ) I./ Khái niệm chung về máy điện 1. Định nghĩa: Máy điện là thiết bị điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Về cấu tạo, máy điện gồm mạch từ ( lõi thép ) và mạch điện ( các dây quấn) dựng để biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng thành điện năng ( máy phát điện) hoặc ngược lại, biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện ) hoặc dựng để biến đổi các thông số điện áp dòng điện, tần số, pha… Ta có thể phân biệt để định nghĩa như sau: a, Máy điện tĩnh Thường gặp nhất là máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Các bộ phận, các quận dây đa máy biến ap không có chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thương dùng để biến đổi các tham số của điện năng giúp cho việc truyền tải và cung cấp điện năng. Máy biến áp có 2 loại: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha. Ngoài ra theo công dụng có thể phân loại: máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện; máy biến áp dùng trong công nghiệp sản xuất như: luyện kim, hàn ; máy biến áp tự ngẫu; máy biến áp đo lường b, Máy điện quay Thường là các loại động cơ điện và máy điện. Máy điện quay làm việc dựa trên 2 định luật: định luật về cảm ứng điện từ và định luật vÌ cảm ứng lực điên từ. Tuỳ theo cách tạo ra từ trường ,kết cấu mạch từ và dây quÂn mà ta có 4 loại máy điện quay cơ bản sau: - Máy điện không đồng bộ ************************************************************************* 5 **************************************************************************** - Máy điện đồng bộ - Máy điện một chiều - Máy điện xoay chiều có vành góp. 2. Nguyên lý hoạt động: Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ. Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng, dựng để biến đổi cảm ứng đơn giản, dựng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều có điệp áp khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đúng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng phương pháp điện. Máy điện có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách khác nhau, phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện ( một chiều hoặc xoay chiều ), theo nguyên lý làm việc. Ở đây ta sẽ phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng. a, Định luật về cảm ứng điện từ: Biểu thức: e: suất điện động cảm ứng, e=B.l.v B: cảm ứng từ l: chiều dài thanh dẫn trong từ trường v: vận tốc chuyển động theo hướng vuông góc thanh dẫn b, Định luật về lực điện từ: Biểu thức: f = B.i.l.sin f: lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang điện trong từ trường B: từ cảm l: chiều dài đoạn dây : góc giữa vect¬ từ cảm B và dòng điện chạy trong dây ************************************************************************* 6 **************************************************************************** 3. Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện: Máy điện là một hệ điện tị gồm có 2 phần chính là: mạch từ và mạch điện liên quan đến nhau. Các vật liệu dựng để chế tạo có thể chia làm 3 loại: - Vật liệu tác dụng - Vật liệu kết cấu - Vật liệu cách điện a, Vật liệu tác dụng: Đây là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. các vậy liệu này được dựng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ. - Vật liệu dẫn từ : Người ta chủ yếu sử dụng thép lá kỹ thuật điện, có hàm lượng silic khác nhau nhưng không được vượt quá 4,5%. Hàm lượng silic này dựng để hạn chế tốn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Lá thép hay được sử dụng là loại lá thép dày 0,35mm dùng trong máy biến áp và 0,5mm dùng trong máy điện quay ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Tuỳ theo cách chế tạo người ta phân lõi thép kỹ thuật điện ra làm hai loại: cán nóng và cán nguội. Loại cán nguội có đặc tính từ tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít hơn loại cán nóng. Thép lá cán nguội lại chia làm hai loại: đẳng hướng và vô hướng. Loại đẳng hướng có đặc điểm là dọc theo chiều cản thì tính năng từ tính tốt hơn hẳn so với ngang chiều cán, do đó thường được sử dụng trong máy biến áp. Loại vô hướng thì đặc tính từ theo mọi hướng nên thường được dùng trong máy điện quay. - Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dựng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng trong máy tốt nhất là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ. ************************************************************************* 7 **************************************************************************** Ngoài ra, còn dựng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau, đồng phốt pho. Để chế tạo dây quấn ta thường sử dụng đồng, đôi khi dựng nhôm. Dây đồng và dây nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật, có bọc cách điện khác nhau như sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay. Với các loại máy có công suất nhỏ và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng sơn emay vì lớp cách điện của dây mỏng, đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác như vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành trượt, ngoài đồng, nhôm Người ta còn dựng các hợp kim của đồng hoặc nhôm hoặc có chỗ dựng cả thép để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. b, Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu là vật liệu dựng để chế tạo các chi tiết chịu tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy, các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu của máy theo các dạng cần thiết, đảm bảo cho máy điện làm việc bình thường. Người ta thường dùng gang, thép, các kim loại màu, hợp kim và các vật liệu bằng chất dẻo. c, Vật liệu cách điện: Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy người ta sử dụng vật liệu cách điện. Trong máy điện,vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tán nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bền về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt độ cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng chất cách điện càng cao thì lớp cách điện có thể nóng và kích thước của máy giảm. Chất cách điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm : - Chất hữu cơ thiên nhiên như giấy ,vải lụa - Chất vô cơ như cimiăng ,mica,sợi thuỷ tinh - Các chất tổng hợp - Các loại men,sơn cách điện ************************************************************************* 8 **************************************************************************** Chất cách điện tốt nhất là mica,song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các máy có điện áp cao,do đó thường dùng các vật liệu có sợi như giấy ,vải ,sợi Chúng có độ bền cơ học tố, mềm và rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt kém, hút ẩm, cách điện kém . Do đó dây dẫn cách điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện. Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí, hydro, khí nitơ hoặc thể lỏng (dầu MBA)). - Vật liệu khí: không khí là 1 chất cách điện tốt tuy nhiên để cách điện tốt hơn người ta thường dùng khí trơ, hydro được sử dụng trong trường hợp cần cách điện và làm mát bên trong vật liệu. - Vật liệu lỏng: (dầu máy biến áp) đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe rất nhỏ và còn có thể sử dụng để dập hồ quang. 4. Phát nóng và làm mát máy điện: Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao năng lượng trong máy điện gồm tổn hao sắt từ ( do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy ) trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay ). Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện. Khi đó, do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hoá khác lớp cách điện sẽ bị lão hoá, nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ. Ở nhiệt độ làm việc cho phép tốc độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của vật liệu cách điện vào khoảng 10 đến 15 năm. Khi máy làm việc quá tải, độ tăng nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép. Vì vậy khi sử dụng máy điện cần tránh để máy quá tải làm nhiệt độ tăng cao trong một thời gian dài. Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tải nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh. Sự tải nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của mặt máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm ************************************************************************* 9 **************************************************************************** mát khác như dầu máy biến áp Thông thường, vỏ máy điện được cấu tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát . 5. Các thĩng số cơ bản: Mỗi máy điện có một bộ các thông số định mức để đảm bảo khi vận hành máy đạt hiệu suất cao nhất, ổn định và an toàn nhất, đảm bảo độ bền và tuổi thọ máy.Đồng thời qua các thông số định mức để chọn loại máy điện phù hợp với nhu cầu sử dụng. Các thông số thường dùng là: các điện áp định mức,dòng định mức, dung lượng và công suất định mức II./ Máy biến áp Máy biến áp là bộ phận không thể thiếu trong việc truyền tải năng lượng điện,biến đổi các thông số của năng lương điện để phù hợp với các nhu cầu sử dụng điện năng rất đa dạng trong sản xuất cũng nh trong sinh hoạt. 1 . Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh,làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ,dùng đẻ biến đổi các thông số(u,i) của dòng điện nhưng không thay đổi tần số. 2. Kết cấu: ************************************************************************* 10 [...]... chúng: - Máy biến áp điện lực: truúªn tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực - Máy biến áp chuyên dụng:dùng cho các mục đích cụ thể : lò luyện kim ,hàn - Máy biến áp tự ngẫu:Biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn - Máy biến áp đo lường: để giảm điện áp giảm dòng điện khi đưa vào đồng hồ đo - Máy biến áp thí nghiệm: dùng để thí nghiệm điện cao áp Theo số pha: có máy biến áp 1 pha và máy biến... III./ Máy điện khụng đồng bộ 1 Định nghĩa: Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto tốc độ của máy ‘n’ khác với tốc độ quay của từ trường ‘n1 ‘ Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn, dây quấn stato ( sơ cấp ) nối với lưới điện tần số không đổi f1, dây quấn roto ( thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khép kín trên điện trở Dòng điện. .. là ngược với với chiều của roto nên đó là mômen hãm Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện, nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện - Khi roto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của suất điện động, dòng điện và mômen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ điện Vì mômen sinh ra ngược với chiều quay của roto... động cơ điện cũng như chế độ máy phát điện 2 Kết cấu: Giống như những máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau đây: a, Stato: Stato là phần tĩnh, gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy - Lõi thép: Lõi thép được ép trong vỏ máy, làm nhiệm vụ dẫn từ Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại... là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ ( 0,2 đến 1 mm trong máy điện cỡ vừa và nhỏ) để hạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất máy cao hơn 3 Nguyân lý hoạt động: Ta tạo một từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p Trong đó : f : tần số dòng điện lưới đưa vào p: là số đôi cực máy Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha... ngoài, bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle ơi bảo vệ máy, bình giãn dầu, ống bảo vệ, thiết bị chống ẩm 3 Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên định luật về cảm ứng điện từ: Xét trường hợp cho máy biến áp có hai dây quÂn 1 pha: Đặt vào 2 đầu dây cuộn W 1 điện áp U1 xoay chiều thì trong đó có dòng điện i1 chạy qua Dòng điện I1 biến thiên sinh ra từ thông biến thiên... sức điện dộng cảm ứng có tần số phụ f2 phụ thuộc vào rô to nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy ************************************************************************* 13 **************************************************************************** Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng như chế độ máy. .. này thường dùng cho dây quấn đồng khuôn 4 Kĩ thuật cách điện rãnh: Cách điện rãnh nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây với Stato để tránh chạm mát và phải có hình dạng của rãnh để ôm sát vào rãnh, thuận tiện cho việc vào dây Yêu cầu cách điện: - Những vật dẫn điện phải được cách điện trọn vẹn trong vật liệu cách điện Khi sử dụng vật liệu cách điện phải đảm bảo độ bóng của vật liệu, tránh xước sát... mức điện áp ra ta được: - Bảng 1 : Điện áp chuẩn ( V) Điện áp đo được (V ) 80 75 110 100 160 140 220 210 Nhân xét : Điện áp đo được khụng chuẩn Do trong khi quấn dây và đấu, nhúm em chưa cạo hết cách điện, khi quấn dây chưa đảm bảo chính xác số vòng dây - Bảng 2: Núm điều chỉnh Điện áp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 210 218 222 232 242 252 262 275 285 298 312 (V) Nhận xét : Các điện áp đo được không đúng điện. .. đó: η: hiệu suất máy biến áp ( khoảng 0,85 ÷ 0,90 ) U1: Nguồn điện áp nguồn 2 Khuơn cách điện: Nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây và mạch từ, đồng thời làm sườn cứng để định hình cuộn dây Khuôn được làm bằng vật liệu catton cứng như giấy cách điện hoặc làm bằng chất dẻo chịu nhiệt + Khuôn không vách chặn, được sử dụng với máy biến áp lớn + Khuôn có vách chặn thường được dùng trong máy biến áp nhỏ, . THUYẾT MÁY ĐIỆN ( Trong nội dung thực tập ) I./ Khái niệm chung về máy điện 1. Định nghĩa: Máy điện là thiết bị điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Về cấu tạo, máy điện gồm. kim, hàn ; máy biến áp tự ngẫu; máy biến áp đo lường b, Máy điện quay Thường là các loại động cơ điện và máy điện. Máy điện quay làm việc dựa trên 2 định luật: định luật về cảm ứng điện từ. bộ ************************************************************************* 5 **************************************************************************** - Máy điện đồng bộ - Máy điện một chiều - Máy điện xoay chiều có vành góp. 2. Nguyên lý hoạt động: Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ. Nguyên lý