Báo cáo thí nghiệm chuyên môn máy điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÁY ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn:ThS : Hồ Mạnh Tiến Sinh viên thực hiện : Trần Trung Chính Phạm Trọng Thuận Lớp : Trang Bị Điện- Điện tử trong CN và GTVT K52 HÀ NỘI-2014 Mục lục Chương 1: Tổng quan về các thiết bị A. Động cơ 1. Động cơ không đồng 2. Máy phát điện đồng bộ 3. Máy điện một chiều 4. Máy biến áp B. Tìm hiểu khí cụ 1. Áp tô mát 2. Con tac tor 3. Rơ le nhiệt (Rơ le thời gian) Chương 2: Khởi động động cơ Không đồng bộ roto lồng sóc 1. Khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 2. Khởi động bằng đổi nối 3. Khởi động bằng đảo chiều quay động cơ Chương 3 : Hòa đồng bộ 2 máy phát xoay chiều CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ I. Động cơ không đồng bộ 1.1 khái niệm Động cơ không đồng bộ 3 pha thuộc loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ và lực điện từ, khi làm việc luôn có tốc độ quay của rotor nhỏ hơn tốc độ từ trường quay. Động cơ không đồng bộ 3 pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, và gần như không cần bảo trì. Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc Động cơ không đồng bộ roto dây quấn 1.2 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 a. Stato Là phần trực tiếp nhận năng lượng của nguồn điện xoay chiều 3 pha đối xứng. Stato bao gồm ba bộ phận chính là vỏ, lõi thép và dây quấn. Lõi Thép : Lõi thép là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên để giảm bớt tổn hao, lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại. Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Mặt trong của lá thép có rãnh để đặt hệ thống dây quấn ba pha đối xứng. Dây Quấn : Dây quấn stator được làm bằng đồng có bọc cách điện, dây quấn mỗi pha có số vòng bằng nhau và phân bố đối xứng theo chu vi lõi thép. Nghĩa là mỗi pha sẽ cách đều nhau 120 0 . Các điểm đầu của mỗi pha dây quấn được ký hiệu bằng chữ cái A, B, C và các điểm cuối các pha tương ứng được ký hiệu bằng chữ cái X, Y, Z. Các điểm này được đưa ra hộp nối dây có thể nối sao ( Vỏ Máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn. Thường vỏ 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. Roto Phần quay gồm ba bộ phận chính là: trục, lõi thép và dây quấn Trục : Được chế tạo bằng thép nhờ hai đầu trục có ổ đỡ làm cho roto quay được dễ dàng trong lòng của lõi thép stato. Lõi Thép : Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá roto của máy. Phía ngoài của lá thép có sẽ rãnh để đặt dây quấn. Dây quấn : Phân loại làm hai loại chính roto kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc (ngắn mạch): - 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 hình sao (Y) và có ba đấu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor và cách điện với trục. Ba Hình 1.2 tấm thép hình rẻ quạt chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt này để dẫn điện và một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ. Hình 1.3 : rotor kiểu dây quấn - Rotor kiểu lồng sóc (hình 1.4) : Gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đấu. Với động cơ nhỏ, dây quấn 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 bằng đồng được đặt vào các rãnh roto và gắn chặt vành ngắn mạch. 1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n 1 = 60 f 1 /p (f 1 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 trong dây quấn rotor có dòng diện I 2 chạy qua. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng 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 = = Như vậy khi n = n 1 thì s = 0, còn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n 1 , s < 0 và roto quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1. 2. Máy biến áp Máy biến áp là một thiết bị điện từ dùng từ trường để biến đổi năng lượng điện của hệ thống dòng điện xoay chiều có trị số điện áp U1 sang hệ thống dòng điện xoay chiều có trị số điện áp U2 với tần số không đổi. MBA là loại thiết bị quan trọng trong hệ thống điện lực nó cho phép ghép nối giữa các nguồn điện với các hệ thống phụ tải , tạo ra khả năng tốt nhất cho quá trình chuyền tải và phân phối điện năng. 2.1 : Cấu tạo của MBA MBA có 2 bộ phận chính : lõi thép và dây quấn a)Lõi thép MBA Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông chính trong máy , vì vậy phải được chế tạo từ những vật liệu có độ dẫn từ tốt để tạo thành mạch từ khép kín. Vật liệu làm lõi thép là những lá thép kỹ thuật điện có chiều dày 0.5 hoặc 0.35 mm mục đính để giảm dòng điện xoáy. Lõi thép được chia thành 2 phần : trụ và gông b) Dây quấn MBA Được chế tạo từ đồng hoặc nhôm. Tùy theo công suất mà dây dẫn có tiết diện tròn chữ nhật hoặc tròn bầu dục.Bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. Đối với loại MBA điện lực ngày nay thì toàn bộ lõi thép và dây quấn của nó được đặt trong thùng dầu (dầu biến áp) mục đính là để làm mát ,tăng cường cách điện MBA có công suất lớn. Bên ngoài thùng dầu có cánh tản nhiệt tăng khả năng tản nhiệt bằng đối lưu. Hình ảnh MBA thực tế : 3.Máy phát điện đồng bộ (MFĐĐB) MFĐĐB là loại máy điện xoay chiều luôn có tốc độ n của roto bằng tốc độ quay của từ trường quay n 1 . Khi làm việc ở chế độ xác lập thì tốc đọ quay n luôn không đổi và không phụ thuộc vào tải. Máy điện đồng bộ có thể làm việc ở cả 2 chế độ máy phát và động cơ 3.1: Cấu tạo MFĐĐB có hai bộ phận chính : stato và roto a) Stato Là bộ phận tạo ra hoặc tiếp nhận năng lượng của dòng điện xoay chiều ba pha đối xứng. Stato của MFĐĐB có cấu tạo hoàn toàn giống như stato của ĐCKĐB ba pha nhưng thường được chế tạo với kích thước lớn hơn. Phương thức làm mát thường là cưỡng bức đối với các loại máy có công suất lớn. b) Roto Là bộ phận để tạo ra từ trường chính 0 gồm 3 bộ phận chính : trục , lõi thép , dây quấn kích từ. Rôto gồm hai loại cực từ lồi và cực từ ẩn - Roto cực lồi thích ứng với các loại máy điện có tốc dưới 1500 vòng/phút - Roto cực ẩn thích ứng với máy điện có tốc độ 3000 vòng/phút phù hợp với các loại nhà máy nhiệt điện. 3.2 Nguyên lý làm việc - Tất cả các loại máy phát đều làm việc dựa trên cơ sở của định luật cảm ứng điện từ. Khi động cơ sơ cấp ( động cơ có thể là động cơ điện, diezen, tuốc bin khí hơi hoặc thủy điện ) kéo roto của MFĐĐB quay với tốc độ ổn định n. Nguồn cung cấp dòng điện kích từ sẽ quay theo dòng điện Ikt hình thành cung cấp cho dây quấn R và từ trường chính 0 hình thành. Đường sức của từ trường này cũng quay với tốc độ n do vậy mà sẽ cắt các hệ thống thanh dẫn đứng yên của dây quấn S. Theo định luật cảm ứng điện từ thì trong các thanh dẫn của dây quấn stato sẽ cảm ứng hệ thống sđđ xoay chiều 3 pha đối xứng có chung tần số được xác định : f = (hz) - Do từ trường phân bố trong khe hở không khí giữa lõi thép roto và stato là hình sin ,nên các sđđ cũng biến đổi theo quy luật đó, nhưng chúng lệch pha nhau 120 0 eA =Em . sin wt eB =Em . sin (wt - 120 0 ) eC =Em . sin (wt + 120 0 ) Hình ảnh MFĐ ĐB trên phòng thí nghiệm: II. Tìm hiểu về khí cụ điện 2.1 Aptomat Áptômát còn có tên gọi khác là CB(Circuit Breaker), cầu dao tự động. Áptômát là loại 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 là trị số dòng điện định mức chạy qua áptômát lâu bao nhiêu cũng được. Mặt khác, Mạch dòng của ápôtmát phải chịu được 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 số dòng điện định mức. [...]... véctơ điện áp máy phát và điện áp mạng δ≈ 0) • Như vậy trình tự thực hiện hòa đồng bộ chính xác như sau: Trước khi đóng một máy phát vào làm việc song song với các máy phát khác thì máy phát đó phải được kích từ trước, khi tốc độ quay và điện áp của máy phát đó xấp xỉ với tốc độ quay và điện áp của các máy phát khác cần chọn thời điểm thuận lợi để đóng máy phát sao cho lúc đó độ lệch điện áp giữa các máy. .. Khi đóng máy phát bằng phương pháp hòa chính xác cần phải thực hiện những công việc sau : - San bằng về trị số của điện áp máy phát được đóng vào UF và điện áp mạng UHT (UF≈UHT) - San bằng tốc độ góc quay của máy phát được đóng vào ωF và tốc độ góc quay của các máy phát trong hệ thống ωHT (ωF ≈ωHT) - Làm cho góc pha của các véctơ điện áp máy phát và điện áp mạng trùng nhau vào lúc đóng máy cắt... đóng một máy phát vào làm việc song song với các máy phát khác thì máy phát đó chưa được kích từ, khi tốc độ quay của máy phát đó xấp xỉ với tốc độ quay của các máy phát khác thì máy phát đó được đóng vào, ngay sau đó dòng kích từ sẽ được đưa vào rôto và máy phát sẽ đươc kéo vào làm việc đồng bộ 6.3.THỰC HÀNH HÒA ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN BA PHA Ở PHÒNG THÍ NGHIỆM Các khối chính khối 1 Khối 2 Khối 3 Khối... THỰC HÀNH TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM I MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ ROTO LỒNG SÓC Mạch động lực Mạch điều khiển Mạch đi dây thực tế trên bàn thí nghiệm: II ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC Mạch động lực Mạch điều khiển Mạch đi dây trên bàn thí nghiệm III.Khởi đông động cơ bằng đổi nối Phương pháp này thích hợp với các động cơ khi hoạt động bình thường đấu tam giác Khi mở máy ta đổi thành đấu... trị điện áp, tần số các các máy phát trên các đồng hồ đo Nếu tấn số 2 máy sai khác ta có thể điều chỉnh bằng cách xoay núm chỉnh tần số của biến tần Nếu điện áp các pha của máy phát sai khác nhau ta có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh biến trở phần kích từ của các máy B2: Hòa máy phát 1 vào lưới Nhấn nút Start bên phía máy phát 1 cấp nguồn cho khởi động từ KM1, khởi động từ KM1 đóng tiếp điểm, máy. .. động các máy phát bằng cách nhấn phím Run trên biến tần Quan sát các giá trị điện áp, tần số các các máy phát trên các đồng hồ đo Nếu tấn số 2 máy sai khác ta có thể điều chỉnh bằng cách xoay núm chỉnh tần số của biến tần Nếu điện áp các pha của máy phát sai khác nhau ta có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh biến trở phần kích từ của các máy B2: Hòa máy phát 1 vào lưới Nhấn nút Start bên phía máy phát... bộ hai máy phát sử dụng ánh sáng đèn quay Nối mạch điện theo đường nét đứt Các đèn nối như sau: đèn 1 một chân nối với pha A của lưới, 1 chân nối với pha A2 của máy phát 2; đèn 2 một chân nối với pha B của lưới, 1 chân nối với pha C2 của máy phát 2; đèn 3 một chân nối với pha C của lưới, 1 chân nối với pha B2 của máy phát 2 Hình ảnh đấu dây trên bàn thí nghiệm b Trình tự hòa: B1: Khởi động các máy phát... cân bằng lúc đóng máy sẽ nhỏ nhất 6.2 Hòa tự đồng bộ: Khi đóng máy phát bằng phương pháp tự đồng bộ phải tuân theo những điều kiện sau : - Máy phát không được kích từ (kích từ của máy phát đã được cắt ra bởi aptomat điện từ ) - Tốc độ góc quay của máy phát đóng vào phải gần bằng tốc độ góc quay của các máy phát đang làm việc trong hệ thống • Trình tự thực hiện: Trước khi đóng một máy phát vào làm việc... điểm, máy phát 1 cấp điện lên lưới Quan sát các đèn: Nếu các đèn cùng sáng hoặc cùng tối thì tức là pha của 2 máy bị ngược pha(lúc đó phải đảo 2 trong 3 pha của 1 trong 2 máy) , Nếu các đèn sáng tối luân phiên tạo thành ánh sáng đèn quay thì tức là các pha của hai máy là đồng pha B3: Hòa đồng bộ 2 máy Khi các pha của 2 máy là đồng pha, ta điều chỉnh tần số và điện áp các pha của 2 máy bằng nhau sao cho... áptômát dòng điện cực đại và áptômát điện áp thấp được trình bày như hình sau: Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, áptômát được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp 2 với móc khớp 3 cùng một điểm với tiếp điểm động Bật áptômát ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn . TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BÁO CÁO MÁY ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn:ThS : Hồ Mạnh Tiến Sinh viên thực hiện : Trần Trung Chính Phạm Trọng Thuận Lớp : Trang Bị. mới phát tín hiệu ở đầu ra. CHƯƠNG II THỰC HÀNH TRÊN BÀN THÍ NGHIỆM I. MỞ MÁY TRỰC TIẾP ĐỘNG CƠ ROTO LỒNG SÓC Mạch động lực Mạch điều khiển Mạch đi dây thực tế trên bàn thí nghiệm: II. ĐẢO CHIỀU. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong áptômát. Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có tính chọn lọc, áptômát cần phải có khả năng điều chỉnh dòng