Báo Cáo Thực Tập Máy Điện

Bật áptômát ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phầnứng 4 không hút.Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lò xo 6 làm cho

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGHÀNH

Ths.Võ Thanh Hà

Sinh viên thực hiện: Nhóm 3

Lớp : Trang Bị Điện- Điện tử trong CN và GTVT K52

HÀ NỘI-2014

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 4

1.1 Aptomat 4

1.1.1 Cấu tạo 5

1.1.2 Nguyên lý hoạt động 5

1.1.3 Cách lựa chọn áptômát : 6

1.2 CÔNG TẮC TƠ 7

1.3 RƠ LE NHIỆT 8

1.3.1 Công dụng và phân loại 8

1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 9

1.4 Timer T48N 10

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ 13

MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 13

I ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 13

2.1 Khái niệm 13

2.2 Cấu tạo 14

Giống như các loại máy điện quay khác ,động cơ không đồng bộ ba pha gồm có các bộ phận chính sau : 14

a Phần tĩnh ( Stato ) 14

b.Phần Quay ( hay Roto) 15

2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ 17

a Rotor quaycùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n 1 ( 0 < s < 1) 18

b Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n 1 (s < 0) 18

II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA 19

2.1 Cấu tạo 19

2.2 Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 3 pha 21

2.3 Máy phát điện cụ thể ở phòng thí nghiệm 22

2.3.1 Máy phát điện 23

2.3.2 Động cơ kích từ 23

CHƯƠNG III : BIẾN TẦN VÀ CÁC DỤNG CỤ ĐO KHÁC 24

3.1 Biến tần 24

3.2 Dụng cụ đo khác 24

CHƯƠNG IV: THỰC HÀNH TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM 25

I MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ ROTO LỒNG SÓC 25

III KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI γ−∆ 27

CHƯƠNG V :THỰC HÀNH HÒA ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN 3 PHA Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM 30

5.1 Hòa đồng bộ chính xác : 30

5.2 Hòa tự đồng bộ: 30

5.3.THỰC HÀNH HÒA ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN BA PHA Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM 31

Các khối chính 31

6.4 Hòa bằng phương pháp quay đèn 33

6.5 Hòa bằng đồng hồ hòa 35

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN

1.1 Aptomat

Áptômát còn có tên gọi khác là CB(Circuit Breaker), cầu dao tự động Áptômát làloại khí cụ dùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp, …

Áptômát có ba yêu cầu sau :

- Chế độ làm việc ở định mức của Áptômát phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa làtrị số dòng điện định mức chạy qua áptômát lâu bao nhiêu cũng đựơc Mặt khác, Mạch dòng của ápôtmát phải chịu đựơc dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng

- Áptômát phải ngắt được dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kilôampe.Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, áptômát phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị sốdòng điện định mức

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sựngắn mạch do dòng điện ngắn mạch gây ra, áptômát phải có thời gian cắt bé Muốn vậythường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong áptômát Đểthực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có tính chọn lọc, áptômát cần phải có khả năng điềuchỉnh dòng điện tác động và thời gian tác động

Bật áptômát ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phầnứng 4 không hút.

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn

lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của áptômát được mở ra,mạch điện mạch điện bị ngắt

Bậc áptômát ở trạng thái ON, với điện áp nam châm điện 11 và phần ứng namchâm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau

Khi sụt áp định mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bậtlên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả mợ các tiếp điểm củaáptômát được mở ra, mạch điện bị ngắt

1.1.3 Cách lựa chọn áptômát :

UđmA ≥ Uđmlđ

I đmA ≥ Itt Đối với tải sinh hoạt

IđmA ≥ 1,25 Itt1,5 Đối với tải công nghiệp

1.2 CÔNG TẮC TƠ

Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực,

từ xa, bằng tay hay tự động

Công tắc tơ có 2 vị trí : đóng – cắt được chế tạo có số lần đóng cắt lớn, tần số đóngcắt có thể tới 1500 lần trong một giờ

Hình ảnh công tắc tơ trong phòng thí nghiệm:

Cách lựa chon công tắc tơ:

Ta lựa chọn công tắc tơ theo các yêu cầu sau:

+ Điện áp định mức:

Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt

Có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm

+ Dòng điện định mức:

Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài,nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ

Công tắc tơ hạ áp có các cấp dòng thông dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300,(600A)

Nếu đặt công tắc tơ trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vìlàm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòng điện định mức nhỏ hơn nữa

Rơ le nhiệt không tác động tức thời theo dòng nhiệt vì có quán tính nhiệt cần thờigian để phát nóng Thời gian làm việc cần vài giây đến vài phút, do vậy nó không thể bảo

vệ ngắn mạch được

b Phân loại

+ Theo kết cấu: rơ le nhiệt kiểu hở và kiểu kín

+ Theo phương pháp đốt nóng: rơ le nhiệt có phần tử đốt nóng trược tiếp, gián tiếp vàhỗn hợp.

+ Theo yêu cầu sử dụng: rơ le một cực và 2 cực

1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Nguyên lý chung của rơ le nhiệt dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện

Nguyên lý tác dụng của loại rơle này là dữa trên hệ số giãn nở dài khác nhau củakim loại khi bị đốt nóng Do đó phần tử của rơle này phiến kim loại kép Cấu tạo từ 2 tấm

kim loại Bình thường thanh lưỡng kim 2 loại kim loại ở 2 trang thái như hình trên, tiếpđiểm thường đóng 4 vẩn đóng đối tượng làm việc vẫn làm việc bình thường, khi đốitượng cần bảo vệ bị quá tải nhỏ lâu dài, phần tử đốt nóng 1 sẽ bị cong lên và tỏa nhiệt raxung quanh Thanh lưỡng kim 2 bị nóng cong lên trên, rời khỏi đòn xoay 3 lò xo 6 sẻ kéođòn xoay 3 quay ngược chiều kim đồng hồ, đầu giới đòn xoay sang phải và kéo theothanh kéo cách điện 7, tiếp điểm thường đóng 4 mở ra, cắt điện mạch điều khiển đốitượng được bảo vệ Nên tiếp điểm không tự đống lại được Muốn rơ le trở lại tình trạngban đầu phải nhấn nút phục hồi 5.

Khi sự cố quá tải được giải quyết, thanh lưỡng kim nguội và cong xuống nhưng chỉ tì vàođầu trên của đòn xoay 3

1.4 Timer T48N

Rơ le thời gian là một khí cụ điện tạo thời gian mở chậm hoặc đóng chậm của hệ thống tiếp điểm so với thời điểm đưa tín hiệu tác động vào rơ le

1 - Up LED : sau khi hết thời gian thiết lập thì LED sẽ sáng

2 - On LED : khi Rơ le đang hoạt động trong khoảng thời gian đã được thiết lập thì đèn

sẽ sáng, khi hết thời gian thiết lập thì đèn tắt

3 - Time display : hiển thị thời gian cài đặt

4 - Time unit setup switch : đơn vị thời gian chuyển đổi khi thiếp lập ( giờ ,phút ,giây)

 Sơ đồ đấu nối

 Nguyên lý hoạt động : Rơ le thời gian hoạt động dựa trên nguyên tắc tác động điện

từ tạo nên nam châm điện để hút phần động ( phần nắp ) khép kín mạch từ( phần động mang theo tiếp điểm động để đóng mở với tiếp điểm tĩnh Rơ le thời gian là loại có tiếp điểm đóng,mở chậm để tạo nên khả năng điều khiển theo ý muốn của con người nhằm thực hiện 1 mục đích hay chương trình nào đó

+ Hiện nay Rơ le thời gian có nhiều loại : Rơ le điện từ, Rơ le thời gian bán dẫn điện tử, khối time trong PLC hoặc lập trình delay bằng các vi điều khiển AVR,

 Ứng dụng : Thiết lập thời gian để thực hiện một số chức năng điều khiển theo ý muốn ,để hoàn thành 1 chương trình điều khiển nào đó

CHƯƠNG II : TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

2.2 Cấu tạo

Giống như các loại máy điện quay khác ,động cơ không đồng bộ ba pha gồm có

các bộ phận chính sau :

+ phần tĩnh hay còn gọi là stato

+ phần quay hay còn gọi là roto

nhỏ hơn 990mm thì dùng cả tấm

thép tròn ép lại Khi đường kính

ngoài lớn hơn trị số trên thì phải

dùng những tấm thép hình rẻ quạt

(hình 1.2) ghép lại thành khối tròn

Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dòngđiện xoáy gây nên Nếu lõi thép ngắn thì có thể ghép thành một khối nếu lõi thép quádài thì ghép thành những tấm ngắn mỗi tấm thép dài từ 6 đến 8 cm đặt cách nhau 1cm đểthông gió cho tốt Mặt trong cùa lá thép có sẽ rảnh để dặt dây quấn

Dây Quấn :

Dây quấn stator được đặt vài các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với lõithép Dây quấn phấn ứng là phần dây bằng đồng được trong các rãnh phần ứng và làmthành một hoặc nhiều vòng kín Dây quấn là bộ phận quan trọng nhất của động cơ vì nótrực tiếp tham gia vào quá trình biến dổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng Đồng

thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giáthành của máy

+ Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm:

- Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dòng điện nhất định

chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra một moment cần thiếtđồng thời đảm bảo đổi chiều tốt

- Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn

- Dây quấn phấn ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :

+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp

+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp

 Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa hai dâyquấn xếp và song song

Vỏ Máy:

Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn Thường võ máy làm bằng gang.Đối với vỏ máy có công suất tương đối lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm hàn lại làm

vỏ máy, tùy theo cách làm nguội, máy và dạng vỏ máy cũng khác nhau

b.Phần Quay ( hay Roto)

Phần quay gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn roto:

Lõi Thép :

Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato lõi thép được ép trựctiếp lên trục máy hoặc lên một giá roto của máy Phía ngoài của lá thép có sẽ rãnh để đặtdây quấn

Dây Quấn roto :

Phân loại làm hai loại chính roto kiểu dây quấn va roto kiểu lồng sóc:

- Loại roto kiểu dây quấn: roto kiểu dây quấn ( hình 1.3) cũng giống như dây quấn

ba pha stato và có cùng số cực từ dây quấn stato Dây quấn kiểu này luôn đấu hìnhsao (Y) và có ba đấu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor và cách điệnvới trục Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt này để dẫn điện và mộtbiến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ

rotor kiểu dây quấn

- Rotor kiểu lồng sóc (hình 1.4) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trongrãnh và bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đấu Với động cơ nhỏ, dâyquấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt

và cánh quạt làm mát Các động cơ công suất trên 100kw thanh dẫn làm bằngđồng được đặt vào các rãnh roto và gắn chặt vành ngắn mạch

Khe hở :

Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng bộrất nhỏ (từ 0,2mm đến 1mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóalấy từ lưới vào, và như vậy có thể làm cho hệ số công suất của máy tăng cao

Trục :

Trục máy điện mang roto quay trong lòng stato Vì vậy nó cũng là 1 chi tiết quantrọng Trục của máy điện tùy theo kích thước có thể được chế tạo từ thép Carbon từ 5-45.Trên trục của roto có lõi thép, dây quấn, vành trượt và quạt gió.

2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ

Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí suấthiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60 f1/p (f1 là tần số lưới điện, p là số cặp cực, tốc độ

từ trường quay) Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trongdây quấn rotor có dòng diện I2 chạy qua Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từthông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở Dòng điện trong dây quấn rotor tácdụng với từ thông khe hở sinh ra moment Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độquay n của roto Trong những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máycũng khác nhau Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ

Hệ số trượt s của máy:

s = \f(n1-n,n1 = \f(Ω1-Ω,Ω1

Như vậy khi n = n1 thì s = 0, còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n 1, s < 0 và roto quayngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1

a Rotor quaycùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 ( 0 < s < 1)

Giả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình 1.5aTheo quy tắc bàn tay phải, xác định được chiều sức điện động E2 và I2; theo quy tắc bàntay trái, xác định được lực F và moment M Ta thấy F cùng chiều quay của roto, nghĩa làđiện năng đưa tới stato, thông qua từ truờng đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay rototheo chiều từ trường quay n1, như vậy đông cơ làm việc ở chế độ động cơ điện

b Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n1 (s < 0)

Dùng động cơ sơ cấp quay roto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n >

n1 Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại, sức điện động vàdòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều nên chiều của M cũng ngượcchiều n1, nghĩa là ngược chiều với roto, nên đó là moment hãm (hình 1.5b) Như vậy máy

đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năngcung cấp cho lưới điện, nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ máy phát

c Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1)

Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từ trường quay hình

1.5c, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ Vìmoment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại Trường hợpnày máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp Chế độlàm việc này gọi là chế độ hãm điện từ

II MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 3 PHA

Máy điện đồng bộ ba pha là một loại máy điện xoay chiều, có tốc độ từ trườngquay Stato n1 bằng tốc độ quay của roto n Dây quấn Stato là dây quấn ba pha, đặt lệchnhau trong không gian một góc 1200 về điện, roto thực chất là một nam châm điện kích

từ bằng dòng điện một chiều Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay của roto

n luôn không đổi Hoàn toàn có thể thay đổi vị trí của dây quấn ba pha và nam châm điệncho nhau mà không ảnh hưởng tới nguyên lý làm việc cơ bản của máy.

b Phần quay(roto-phần cảm)

Rotor của máy điện đồng bộ là nam châm điện gồm có lõi thép và dây quấn kíchthích Dòng điện đưa vào dây quấn kích thích là dòng điện 1 chiều Rotor của máy điệnđồng bộ có 2 kiểu là rotor cực lồi và rotor cực ẩn

- Rotor cực ẩn

Rotor của máy điện đồng bộ cực ẩn được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao,được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn Phần khôngphay rãnh của rotor hình thành mặt cực từ

Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ nhật, quấn theochiều mỏng thành các bối dây đồng tâm Các vòng dây của bối dây này được cách điệnvới nhau bằng một lớp mica mỏng Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh,miệng rãnh được nêm kín bởi cách thanh nêm bằng thép không từ tính Phần đầu nối

(nằm ngoài rãnh) của dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống trụ thép không từ tính.Hai đầu dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với 2 vành trượt đặt ở đầu trục thôngqua 2 chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều.

- Rotor cực lồi

Rotor của máy điện đồng bộ cực lồi có lõi thép được chế tạo bằng thép đúc và giacông thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ (bánh xe) trên mặt có đặt các cực từ Ở cácmáy lớn, lõi thép đó được hình thành bởi các tấm thép dày 1 – 6 mm, được dập hoặc đúcđịnh hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồngvào trục máy mà được đặt trên giá đỡ của rotor Giá này lồng vào trục máy Cực từ đặttrên lõi thép rotor được ghép bằng những lá thép dày 1 – 1,5 mm

Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ nhật quấn theochiều mỏng thành từng cuộn dây Cách điện giữa các vòng dây là lớp cách điện bằngmica hoặc amiang Các cuộn dây sau khi gia công được lồng vào thân cực

Dây quấn cản được đặt trên các đầu cực Các dây quấn này được làm bằng cácthanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và được nối 2 đầu bởi 2 vòng ngắn mạch

Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớnhơn