Thiết kế máy biến áp và động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN LỜI MỞ ĐẦU Máy điện thiết bị điện phổ biến quan trọng sản xuất đời sống Máy điện thường gặp nhiều ngành kinh tế công nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải thiết bị điện gia đình Một số máy điện điển hình như: máy biến áp, máy phát điện, động điện, Máy điện làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ, có hai phần bản: phần mạch từ (lõi thép) phần mạch điện (dây quấn) Dùng máy điện để biến đổi điện thành (động điện), thành điện (máy phát điện) biến đổi thông số điện điện áp, dịng điện, tần số, pha Lí thuyết chung máy điện giảng dạy cho tất sinh viên Trường đại học Bách Khoa Hà Nội môn “Cơ sở kĩ thuật điện” Đặc biệt, sinh viên khoa Điện trang bị cách sâu sắc tồn diện qua mơn “Máy điện” Từ lí thuyết đó, sinh viên khoa Điện thực hành máy điện qua tuần thực tập xưởng điện Đây thời gian quý giá để sinh viên trực tiếp chế tạo máy điện tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức thực tế Sau tuần, sinh viên nắm kĩ thuật quấn dây máy biến áp công suất nhỏ, động ba pha rôto lồng sóc 36 rãnh, đồng thời kiềm nghiệm lại lí thuyết học Bản báo cáo hoàn thành sau đợt thực tập Nội dung gồm phần: - Phần 1: Cơ sở lí thuyết Phần trình bày lí thuyết máy biến áp động khơng đồng ba pha rơto lồng sóc - Phần 2: Thiết kế - Chế tạo Phần trình bày sở thiết kế dây quấn kĩ thuật quấn dây THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN - Phần 3: Kết thực tập Phần ghi kết chạy máy, số liệu nhận xét, đánh giá kết Đợt thực tập giúp em có kĩ chế tạo máy biến áp động không đồng ba pha rơto lồng sóc, đồng thờ giúp em kiểm nghiệm nhiều lí thuyết Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn tạo điều kiện, trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ em q trình thực tập giúp nhóm hồn thành đợt thực tập với kết tốt THÖ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN PHẦN 1: LÝ THUYẾT A-GIỚI THIÊU CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I) Định nghĩa phân loại: 1, Định nghĩa: Máy điện thiết bị điện từ, làm việc theo nguyên lý tượng cảm ứng điện từ Cấu tạo: Máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi lượng từ dạng sang dạng khác, từ thành điện (máy phát điện) điện thành (động điện) Máy điện cịn dùng để biến đổi thơng số điện điện áp, dòng điện, tần số 2, Phân loại Có nhiều cách để phân loại máy điện phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều, chiều) theo nguyên lý làm việc ta phân loại máy điện theo nguyên lý biến đổi điện chúng a) Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh thường gặp máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ, biến thiên từ thơng cuộn dây khơng có chuyển động tương Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thơng số điện Do tính thn nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi có tính thuận nghịch Ví dụ: MBA biến đổi điện có thơng số U1,I1,f1 thành điện có thơng số U2,I2,f2 ngược lại THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Q trình biến đổi thuận nghịch máy biến áp b) Máy điện có phần động: (quay chuyển động thẳng) Nguyên lý làm việc máy điện loại dựa vào tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, từ trường dòng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Quá trình biến đổi thuận nghịch máy điện có phần động Loại máy thường dùng để biến đổi dạng lượng, biến đổi điện thành (động điện) biến đổi thành điện (máy phát điện) Q trình biến đổi có tính thuận nghịch, nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát động điện THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp: Máy điện Máy điện tĩnh Máy điện có phần Máy điện xoay Máy điện Không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy điện Máy điện đồng Động đồng Máy phát đồng Động chiều Máy phát chiều II) Các định luật dùng máy điện: Nguyên lý làm việc tất máy điện dựa sở hai định luật cảm ứng điện từ lực điện từ 1, Định luật cảm ứng điện từ: a, Trường hợp từ thông φ biến thiên xuyên qua vòng dây: e = −W dφ dϕ =− dt dt THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Trong đó: W: số vịng dây ϕ=Wφ: từ thơng móc vịng cuộn dây N b,Trường hợp dẫn chuyển động từ trường: e=B.l.v e Trong đó: v B: cảm ứng từ (T) B l: chiều dài dẫn (m) S v: tốc độ chuyển động dẫn (m/s) 2, Định luật lực điện từ: Khi dẫn mang dịng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường (gặp động điện), dẫn chịu lực điện từ có trị số: N I Fđt F=B.i.l Trong đó: B: từ cảm (T) B S i: dịng điện (A) l: chiều dài dẫn (m/s) F: Lực điện từ (N) III) Nguyên lí máy phát điện - tính thuận nghịch máy điện: Máy điện có tính thuận nghịch, nghĩa làm việc chế độ máy phát điện động điện 1, Chế độ máy phát điện: Cho động sơ cấp tác dụng vào dẫn lực học Fcơ, dẫn chuyển động với tốc độ từ trường nam châm N-S, THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN dẫn cảm ứng sức điện động e Nếu nối vào hai cực dẫn điện trở R tải, dòng điện i chạy dẫn cung cấp điện cho tải Nếu bỏ qua điện trở dẫn, điện áp đặt vào tải u = e Công suất điện máy phát cung cấp cho tải p = u.i =e.i Dòng điện i nằm từ trường chịu tác dụng lực điện từ Khi máy quay với tốc độ không đổi, lực điện từ N cân với lực động sơ cấp Fcơ=Fđt -> v.Fcơ = v.Fđt = Bilv = e.i Fđt e Như công suất động sơ cấp U R Fcơ Pcơ=Fcơ.v biến đổi thành công suất B điện Pđ=e.i nghĩa biến đổi S thành điện 2, Chế độ động điện: Cung cấp điện cho nhà máy điện, điện áp U nguồn điện gây dòng điện i dẫn Dưới tác dụng từ trường có lực điện từ Fđt = B.i.l tác dụng lên dẫn làm dẫn chuyển động với tốc độ v Công suất điện đưa vào động cơ: p = u.i = e.i = B.l.v.i = v.Fđt Như công suất điện pđ = u.i đưa vào động biến thành công suất pcơ = N v.Fđt trục động Điện biến U đổi thành Ta nhận thấy thiết Fcơ bị điện từ tuỳ theo lượng đưa vào mà máy điện làm việc chế độ động B S máy phát điện Mọi loại máy điện có tính chất thuận nghịch THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN IV) Các vật liệu chế tạo máy điện: Vật liệu chế tạo máy điện gồm: Vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện vật liệu kết cấu 1, Vật liệu dẫn điện: Dùng để chế tạo phận dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng máy điện tốt đồng chúng khơng đắt có điện trở suất nhỏ Ngồi cịn dùng nhơm hợp kim khác đồng thau, đồng phốtpho Để chế tạo dây quấn ta thường dùng đồng, nhôm Dây đồng dây nhôm chế tạo theo tiết diện trịn chữ nhật, có bọc loại cách điện khác sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay 2, Vật liệu dẫn từ: Dùng để chế tạo phận mạch từ, người ta dùng vật liệu sắt từ để làm mạch từ: thép kỹ thuật điện, thép thường, thép đúc, thép ren Gang dùng dẫn từ khơng tốt Tổn hao cơng suất thép tượng từ trễ dịng điện xoay đặc trưng cơng suất tổn hao Thép kỹ thuật điện chế tạo phương pháp cán nóng cán nguội Hiện nay, với thép cán nguội có độ từ thẩm cao cơng suất tổn hao nhỏ loại cán nóng 3, Vật liệu cách điện: Dùng để cách ly phận dẫn điện không dẫn điện, cách ly phận dẫn điện với Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm bền học Độ bền vững nhiệt chất cách điện bọc dây dẫn định nhiệt độ cho phép dây định tải Nếu tính chất cách điện cao lớp cách điện mỏng kích thước máy giảm Chất cách điện máy điện chủ yếu thể rắn Gồm nhóm: THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN - Chất hữu thiên nhiên giấy, vải, lụa - Chất vo amiăng, mica, sợi thuỷ tinh - Các chất tổng hợp - Các loại men, sơn cách điện Chất cách điện tốt mica tương đối đắt nên dùng cho máy điện có điện áp cao Thơng thường dùng vật liệu cách điện có sợi giấy, vải, sợi Chúng có độ bền tốt, mềm, rẻ tiền nhứng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm cách điện Do dây dẫn cách điện sợi phải sấy tẩm để cải thiện tính vật liệu cách điện Ngồi cịn có chất cách điện thể khí (khơng khí, Hydrơ ) thể lỏng (dầu máy biến áp) 4, Vật liệu kết cấu: Là vật liệu dùng để chế tạo chi tiết chịu tác động học trục, vỏ máy, nắp máy Trong máy điện, vật liệu kết cấu thường gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu hợp kim chúng, chất dẻo V) Phát nóng làm máy phát điện: Trong trình làm việc có tổn hao cơng suất Tổn hao mạch điện gồm tổn hao sắt từ (do tượng từ trễ dòng xoắy) thép, tổn hao đồng điện trở dây quấn tổn hao ma sát(ở máy điện quay) Tất tổn hao lượng biến thành nhiệt làm nóng máy điện Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt mơi trường xung quanh Sự tản nhiệt phụ thuộc vào bề mặt làm mát máy mà phụ thuộc vào đối lưu khơng khí xung quanh môi trường làm mát khác dầu máy biến áp Thường vỏ máy điện chế tạo có nhánh tản nhiệt có hệ thống quạt gió để làm mát THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYEÁN B) - MÁY BIẾN ÁP I) Khái niệm chung: Để biến đổi điện áp dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp, ngược lại ta dùng máy biến áp (MBA) Ngày nay, việc sử dụng điện phát triển rộng rãi nên có nhiều loại MBA khác nhau: MBA pha, ba pha, hai dây quấn, ba dây quấn Nhưng chúng dựa nguyên lý, nguyên lý cảm ứng điện từ 1, Định nghĩa: MBA thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp hệ thống dòng điện xoay chiều giữ nguyên tần số Hệ thống điện đầu vào MBA (trước lúc biến đổi) có: U1, I1,f Hệ thống điện đầu MBA (sau biến đổi) có: U2, I2, f Đầu vào MBA nối với nguồn gọi sơ cấp, đầu MBA nối với tải gọi thứ cấp Các đại lượng thông số sơ cấp ký hiệu có ghi số 1, số vòng dây sơ cấp n1, điện áp sơ cấp U1, dịng điện sơ cấp I1, cơng suất sơ cấp P1 Cịn đại lượng thơng số thứ cấp ký hiệu có ghi số 2: n1, U1, I1, P2 Nếu điện áp thứ cấp lớn điện áp sơ cấp MBA tăng áp Nếu điện áp thứ cấp nhỏ điện áp sơ cấp MBA hạ áp 2, Các lượng định mức: 10 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN φ = S (đối với lõi chữ O) φ = 0,7 S (đối với lõi chữ E) b a a b 3, Tính số vịng dây: W0 = 45 ÷ 50 (số vịng/1 V) φ W0 phụ thuộc hàm lượng silic mạch từ Số vòng cuộn sơ cấp: w1 = w0.U1 (vòng) Số vòng cuộn thứ cấp: w2 = w0.(U2 + ∆U2) (vòng) ∆U2: Độ dự trữ điện áp để bù sụt áp trở kháng cuộn thứ cấp 4, Tính đường kính dây, tiết diện dây: Xuất phát từ mật độ dòng điện ∆I với tương ứng: I = 2,5 ÷ (A) ứng với dây có tiết diện s = mm2 (do ∆I = 2,5 ÷ A/mm2) Ta tính tiết diện dây theo yêu cầu cường độ dịng điện MBA Đường kính dây tính bằng: d= 4s (đối với dây dẫn có tiết diện tròn) π II) CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ DÂY QUẤN STATO CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ: 1, Một số cơng thức tính tốn dây quấn: - Các thơng số: z: Số rãnh stato rơto (có thể 18, 24, 36, 54) 20 ... Khơng đồng Máy biến áp Động không đồng Máy phát không đồng Máy điện Máy điện đồng Động đồng Máy phát đồng Động chiều Máy phát chiều II) Các định luật dùng máy điện: Nguyên lý làm việc tất máy điện... TRỰC TUYẾN - Phần 3: Kết thực tập Phần ghi kết chạy máy, số liệu nhận xét, đánh giá kết Đợt thực tập giúp em có kĩ chế tạo máy biến áp động không đồng ba pha r? ?to lồng sóc, đồng thờ giúp em kiểm... quấn r? ?to máy điện khơng đồng có hai kiểu: r? ?to ngắn mạch (cịn gọi lồng sóc) r? ?to dây quấn Loại r? ?to lồng sóc cơng suất 100 (kW) rãnh lõi thép r? ?to đặt đồng, hai đầu nối ngắn mạch hai vòng đồng