Mục lục Bài mở đầu: Khái niệm chung về máy điện Chƣơng 1: Máy điện một chiều 1.1 Cấu tạo máy điện một chiều 1.2 Bộ dây quấn phần ứng của máy điện một chiều 1.3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện một chiều.
Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Mục lục Bài mở đầu: Khái niệm chung máy điện Chƣơng 1: Máy điện chiều 1.1 Cấu tạo máy điện chiều 1.2 Bộ dây quấn phần ứng máy điện chiều 1.3 Nguyên lý làm việc máy phát điện động điện chiều 1.4 Từ trường sức điện động máy điện chiều 1.5 Máy phát điện chiều 1.6 Động điện chiều 1.7 Kiểm tra Chƣơng 2: Máy biến áp 2.1 Khái niệm chung máy biến áp 2.2 Cấu tạo máy biến áp pha 2.3 Nguyên lý làm việc MBA pha 2.4 Các trạng thái làm việc MBA pha 2.5 Máy biến áp ba pha 2.6 Điều kiện làm việc song song MBA pha 2.7 Các loại máy biến áp đặc biệt Chƣơng Máy điện không đồng 3.1 Khái niệm chung máy điện không đồng 3.2 Từ trường máy điện không đồng 3.3 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 3.4 Sơ đồ thay phương trình máy điện không đồng 3.5 Biểu đồ lượng hiệu suất động điện không đồng 3.6 Mô men quay phương trình đặc tính ĐCĐ không đồng 3.7 Mở máy đảo chiều quay động không đồng ba pha 3.8 Điều chỉnh tốc độ động KĐB ba pha 3.9 Hãm động KĐB Bài tập 3.10 Động không đồng pha 3.11 Dây quấn động điện không đồng Kiểm tra Chƣơng Máy điện đồng 4.1 Khái niệm, cấu tạo máy điện đồng 4.2 Máy phát điện đồng 4.3 Động điện đồng Tài liệu tham khảo: Giáo trình máy điện: Nhà xb Giáo dục; Vụ Trung Học chuyên nghiệp – Dạy nghề Tác giả : Đặng Văn Đào – Trần Khán Hà – Nguyễn Hồng Thanh Kỹ thuật điện : (Tài liệu dùng cho trƣờng Trung Học Chuyên nghiệp Dạy nghề) Tác giả : Nguyễn Ngọc Lân – Nguyễn Văn Trọng – Nguyễn Thị Quỳnh Hoa Bài mở đầu: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I Những khái niệm máy điện Khái niệm: - Máy điện thiết điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào định luật điện từ - Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (các dây quấn) Dùng để biến đổi thành điện máy phát điện, biến đổi điện thành động điện đồng thời dùng để biến đổi dòng điện điện áp Phân loại máy điện: Máy điện có nhiều loại có nhiều cách phân loại khác nhau: phân loại theo công suất, theo dòng điện, theo chức Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp: Máy điện Máy điện tỉnh Máy điện có phần quay Máy điện xoay chiều Máy điện không đồng Máy điện chiều Máy điện đồng II Vật liệu dùng máy điện Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo phần dẫn điện, vật liệu dẫn điện dùng máy điện đồng, nhôm hợp kim khác Vật liệu dẫn từ: Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo phận mạch từ, thường dùng vật liệu sắt từ, thép kỹ thuật điện Vật liệu cách điện: Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện không dẫn điện cách ly phận dẫn điện với nhau, vật liệu chủ yếu giấy, vải lụa, mica, sợi thuỷ tinh, sơn cách điện vv MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 CẤU TẠO MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Đại cƣơng máy điện chiều: Ngày nay, dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi, song máy điện chiều tồn tại, đặ +c biệt động điện chiều Là loại máy điện sử dụng với lưới điện chiều vận hành theo chế độ máy phát chế độ động Máy phát điện chiều cung cấp nguồn điện chiều cho động máy phát điện đồng bộ, cho công nghệ mạ, nạp ắc quy Động điện môt chiều có momen khởi động lớn, điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng phẳng nên dùng nhiều máy công nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ máy mài, máy xúc, xe điện… Nhược điểm chủ yếu máy điện chiều cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền tin cậy, nguy hiểm môi trường dễ nổ Khi sử dụng động điện chiều, cần phải có nguồn điện chiều kèm theo (bộ chỉnh lưu hay máy phát điện chiều) 1.1.2 Cấu tạo máy điện chiều Gồm có phận phần tĩnh phần quay 1.Phần tĩnh (Stato) Phần tĩnh gọi phần cảm gồm cực từ chính, cực từ phụ, gông từ, nắp máy cấu chổi điện a) Cực từ Cực từ phận sinh từ trường gồm lõi thép cực từ dây quấn cực từ Lõi thép làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm 1mm ép lại tán chặt máy có công suất nhỏ làm thép khối Dây quấn cực từ làm đồng có bọc cách điện, quấn định hình thành bối, sau quấn băng tẩm vécni cách Chƣơng I: điện Bối dây lồng vào thân lõi thép cực từ gắn chặt cực từ vào gông nhờ bulông b) Cực từ phụ: Cực từ phụ gồm lõi thép dây quấn Lõi thép thường thép khối, dây quấn tương tự dây quấn cực từ mắc nối tiếp với dây quấn rôto Cực phụ đặt xen kẽ cực từ có tác dụng triệt tiêu tia lửa điện xuất chổi cổ góp c) Gông từ: Gông từ làm thép đúc, máy công suất nhỏ làm thép lại hàn gang Gông từ làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy d) Cơ cấu chổi điện: Chổi điện làm than graphít trộn bột đồng để tăng độ dẫn điện, chổi điện đặt hộp nhờ lò xo ép chổi tì sát vào cổ góp Hộp chổi gắn chặt vào giá đỡ có nhiệm vụ đưa dòng điện từ phần ứng ngược lại Phần quay (rôto) Phần quay (rôto) phần ứng, gồm lõi thép dây quấn, cổ góp trục rôto a) Lõi thép rôto: Làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, bề mặt có sơn cách điện dập theo hình dạng rãnh ghép lại thành rôto Rãnh nơi đặt dây quấn có lỗ để thông gió dọc trục b) Dây quấn rôto: Bằng dây đồng, có bọc cách điện, tiết diện tròn hay chữ nhật bố trí rãnh lõi thép theo sơ đồ cụ thể, mối dây nối lên phiến góp cổ góp đầu trục c) Cổ góp: Gồm phiến góp đồng có đuôi én ghép hợp lại thành hình trụ tròn, phiến góp cách điện với lớp mica mỏng (0,2-1,2)mm cách điện với trục, phần cuối phiến góp có rãnh để hàn bối dây vào Thông qua cổ góp chổi than dòng điện xoay chiều dây quấn rôto đổi thành dòng chiều đưa mạch cổ góp gọi vành đổi chiều 1.2 BỘ DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2.1 Khái niệm: Dây quấn phần ứng loại dây quấn rải, hệ thống dây dẫn khép kín đặt rãnh lõi phần ứng nối với góp theo quy tắc xác định hợp thành dây phần ứng 1.2.2 Dây quấn phần ứng: - Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối lại với theo quy luật định + Phần tử: Là phần dây quấn nằm hai phiến góp theo sơ đồ nối dây (một phần tử hay gọi bối dây gồm nhiều vòng dây) + Cạnh tác dụng phần tử phần bối dây nằm rãnh rôto + Hai đầu dây phần tử nối với hai phiến góp nối với hai đầu dây hai phần tử khác Thông thương rãnh rôto ta đặt hai lớp dây quấn (hai bối dây), hai lớp dây quấn có cách điện Một phần tử có cạnh tác dụng đặt lớp rãnh cạnh tác dụng lại đặt lớp rãnh khác Nếu rãnh có hai cạnh tác dụng gọi rãnh nguyên tố + Rãnh nguyên tố: Trong rãnh có hai cạnh tác dụng gọi rãnh nguyên tố, để phân biệt với rãnh có nhiều cạnh tác dụng ta kí hiệu rãnh nguyên tố Znt Nếu rãnh có 2u cạnh tác dụng u rãnh nguyên tố Gọi S số phần tử (và phần tử có hai cạnh tác dụng) Gọi Z số rãnh thực Rôto Mối quan hệ S,Z Znt Znt=u.Z=S Mặc khác phiến góp nối với hai đầu dây hai phần tử khác nhau, nên số phiến góp số phần tử Gọi G số phiến góp ta có G=S Vậy ta có Znt=Z=S=G (Bao nhiêu rãnh có nhiêu phiến góp) 1.2.3 Các phƣơng pháp quấn dây: Tuỳ theo cách nối phần tử với phiến góp mà ta có kiểu nối dây quấn xếp dây quấn sóng a Quấn dây kiểu xếp: Dây quấn kiểu xếp có hai loại quấn xếp phải quấn xếp trái Ở dây quấn xếp phải hai đầu phần tử nối hai phiến góp gần hai phần tử nối tiếp gần Phần tử thứ hai nối tiếp sau phần tử thứ bên phải phần tử phần tử 11 22 33 44 1 1 1234 1góp phiến Quấn xếp phải Ở dây quấn xếp trái phần tử thứ haiQuấn nối xếp tiếptrái sau phần tử thứ bên trái (Để nối dây không bị chồng chéo người ta thường dùng dây quấn xếp phải) b Dây quấn kiểu sóng: dây quấn có hai đầu phần tử nối với hai phiến góp cách xa hai phần tử nối tiếp xa (giống sóng) y1 y2 y Dây quấn sóng yG 1.2.4 Các đại lƣợng đặc trƣng a Bƣớc cực: Ký hiệu: (tô) Bước cực khoảng cách hai cực từ tính số rãnh nguyên tố Z nt 2p Znt số rãnh nguyên tố 2p số cực từ máy b Bƣớc dây quấn thứ nhất: Ký hiệu: y1 Bước dây quấn khoảng cách hai cạnh tác dụng phần tử, tính số rãnh nguyên tố khoảng cách bước cực Với: y1 y1 Z nt 2p y1 y2 y2 y y c Bƣớc dây quấn thứ hai y2: khoảng cách cạnh tác dụng thứ hai phần tử thứ cạnh tác dụng thứ phần tử thứ hai nối tiếp sau theo sơ đồ dây quấn Bước dây quấn y2 phụ thuộc vào kiểu dây quấn y2 = y1 - y d Bƣớc dây quấn tổng hợp y: khoảng cách hai cạnh tương ứng hai phần tử liên tiếp y = y1 – y2 e Bƣớc cổ góp: Kí hiệu yG Bước cổ góp khoảng cách hai phiến góp nối với hai cạnh tác dụng phần tử yG có giá trị âm, dương, lớp hay nhỏ phụ thuộc vào kiểu dây quấn + Với dây quấn xếp ta có yG = m, m số tự nhiên ( Dấu + quấn xếp phải Dấu - quấn xếp trái + Với dây quấn sóng ta có yG = Gm , m số tự nhiên.(- dấu + quấn phải- dấu - quấn p trái) 1.2.5 DÂY QUẤN KIỂU XẾP a Dây quấn xếp đơn: + Tính toán bước dây quấn: Cho máy điện chiều có thông số sau: Số rãnh Z = Znt = S = G = 16 rãnh, số cực từ 2p=4 cực, bước cổ góp y G = +1 Tính toán vẽ sơ đồ khai triển dây quấn phần ứng (kiểu xếp) máy điện chiều - Bước dây quấn thứ nhất: y1= Z nt 2p 16 4 - Bước cổ góp yG=1 (dây quấn xếp phải) + Biểu đồ nối dây: - Biểu điễn biểu đồ nối dây có hai dòng, dòng cạnh tác dụng lớp dòng cạnh tác dụng lớp - Cách vẽ biểu đồ nối dây: Bắt đầu từ phần tử thứ nhất, phần tử có cạnh tác dụng thứ đặt lớp rãnh, cạnh tác dụng thứ hai đặt lớp rãnh 1+y 1=1+4=5 - Đầu dây phần tử nối với phiến góp (vì yG=1 dây quấn xếp phải) - Tình tự nối phần tử rãnh hình vẽ: Lớp Lớp 10 11 10 11 12 13 14 15 12 16 13 14 15 16 + Sơ đồ khai triển dây quấn: - Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn ta vẽ 16 rãnh qui ước lớp vẽ đường liền nét cạnh tác dụng lớp vẽ đường đứt nét - Cách vẽ sơ đồ khai triển dây quấn: đặt lần lược 16 phần tử vào 16 rãnh, phần tử thứ nhất, cạnh thứ phần tử nối với phiến góp đổi chiều thứ đặt vào rãnh (đường liền nét) lớp cạnh thứ hai phần tử thứ đặt lớp rãnh thứ (đường đứt nét) nối với phiến góp Tiếp tục nối tương tự với phần tử thứ hai, thứ ba… phần tử thứ 16 trở phiến đổi chiều số Ta mạch vòng khép kín đặt cực từ b Dây quấn xếp phức: - Điểm khác dây quấn xếp đơn dây quấn xếp phức bước dây quấn y G=m, với dây quấn phức m=2,3…, thông thường yG=2 - Các bước dây quấn khác tính tương tự dây quấn đơn + Tính toán đại lượng đặc trưng: Cho máy điện có thông số sau Znt=24, 2p=4, yG=2 tính vẽ biểu đồ nối dây, sơ đồ khai triển dây quấn - Bước dây quấn y1= Z nt 2p 24 - Bước cổ góp yG=2 + Biểu đồ nối dây: - Có số liệu tính toán bước dây quấn ta lập biểu đồ thứ tự nối dây phần tử - Bắt đầu từ phần tử thứ 1, phần tử có cạnh tác dụng đặt lớp rãnh 1, cạnh tác dụng lại phải đặt lớp rãnh 1+y 1=1+6=7 - Hai đầu dây phần tử nối vào phiến góp yG=2 - Do yG=2 nên phần tử nối tiếp với phần tử theo sơ đồ dây quấn phần tử 1+yG=1+2=3 Tiếp tục theo qui luật cho phần tử lại ta biểu đồ nối dây hình vẽ bên, gồm phần tử số lẽ chúng nối với tạo thành vòng kín Tiếp tục với phần tử chẳng, ta biểu đồ nối dây tương tự Gồm phần tử số lẽ Lớp Lớp 11 13 15 17 19 21 11 13 15 17 19 21 23 23 Gồm phần tử chẳn: Lớp Lớp 10 12 14 16 18 20 22 10 12 14 16 18 20 22 24 24 + Sơ đồ khai triển dây quấn: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn với qui luật dây quấn xếp đơn Dựa vào biểu đồ nối dây ta có phần tử nối tiếp tục 5….đến khép kín mạch gồm phần tử số lé tiếp phần tử nối với tương tự đến hết phần tử chẳng Do yG=2 nên bề rộng chổi than lấy hai phiến góp Từ dó ta vẽ sơ đồ khai triển dây quấn hình vẽ bên 1.2.6 DÂY QUẤN KIỂU SÓNG a Dây quấn sóng đơn: + Tính toán bước dây quấn: Đặc điểm dây quấn sóng hai đầu phần tử nối với hai phiến góp cách xa hai phần tử nối sơ đồ dây quấn nằm cách xa Z nt 2p G m - Bước cổ góp yG= p - Bước dây quấn: y1= * Cho máy điện có thông số gồm Znt=15, 2p=4, m=-1 dây quấn sóng đơn, quấn trái + Tính bước dây quấn: y1= Z nt 2p 15 4 chọn dây quấn bước ngắn =-3/4 yG= G m p 15 y2=y1-y=7-3=4 + Biểu đồ nối dây: - Sau có số liệu tính toán bước dây quấn y1, y2, yG… ta lập biểu đồ nối dây - Bắt đầu từ phần tử thứ 1, phần tử có cạnh tác dụng thứ đặt lớp rãnh 1, cạnh tác dụng lại đặt lớp rãnh 1+y1=1+3=4 - Đầu dây phần tử nối với phiến góp phiến góp 1+y G=1+7=8 - Do yG=7 nên phần tử nối tiếp với phần tử theo sơ đồ dây quấn 1+yG=1+7=8 Tiếp tục thực với phần tử theo qui luật ta vẽ biểu đồ nối dây Lớp Lớp 15 14 13 12 11 11 10 15 14 10 13 12 + Sơ đồ khai triển dây quấn (sơ đồ trải) - Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn ta vẽ 15 rãnh qui ước lớp vẽ đường liền nét, lớp vẽ đường đứt nét - Cách vẽ sơ đồ: Ta đặt lần lược 15 phần tử vào 15 rãnh, theo biểu đồ nối dây ta nối phần tử với phần tử 8, tiếp đến phần tử 15…vv tiếp tục ta sơ đồ khai triển dây quấn hình vẽ.H - Dây quấn đơn nên bề rộng chổi than lấy phiến góp b Dây quấn sóng phức: - Điểm khác dây quấn sóng đơn dây quấn sóng phức bước dây quấn yG=m, với dây quấn phức m=2,3,4…, thông thường yG=2 - Các bước dây quấn khác tính tương tự dây quấn đơn + Tính toán bước dây quấn Cho máy điện có số liệu gồm Z=Znt=18, 2p=4, m=2 Tính bước dây quấn, vẽ sơ đồ nối dây khai triển dây quấn - Các bước dây quấn: y1= Z nt 2p 18 4 18 2 chọn dây quấn bước ngắn =2/4 yG= G m p + Biểu đồ nối dây: Có số liệu tính toán bước dây quấn ta lập biểu đồ thứ tự nối dây phần tử - Bắt đầu từ phần tử thứ 1, phần tử có cạnh tác dụng đặt lớp rãnh 1, cạnh tác dụng lại phải đặt lớp rãnh 1+y1=1+4=5 - Hai đầu dây phần tử nối vào phiến góp yG=8 - Do yG=8 nên phần tử nối tiếp với phần tử theo sơ đồ dây quấn phần tử 1+yG=1+8=9 Tiếp tục theo qui luật cho phần tử lại ta biểu đồ nối dây hình vẽ bên, gồm phần tử số lẽ chúng nối với tạo thành vòng kín Tiếp tục với phần tử chẳn, ta biểu đồ nối dây tương tự + Biểu đồ nối dây + Phần từ số lẻ: Lớp Lớp 17 15 13 11 13 11 17 15 Lớp Lớp 10 18 16 14 12 14 12 10 18 16 + Phần tử số chẳn: + Sơ đồ khai triển dây quấn: - Để vẽ sơ đồ khai triển dây quấn ta vẽ 18 rãnh qui ước lớp vẽ đường liền nét, lớp vẽ đường đứt nét 10 R2,X2 điện trở điện kháng dây quấn rôto Thay phương trình (2) (3) vào phương trình (1) ta có: 3.I 2/ M R2/ s p.U 12 R2/ s R1 p R2/ s X1 X 2/ p.U 12 R2/ M R2/ s s R1 X 2/ X1 p.U 12 R2/ M f s R1 R2/ s X1 X 2/ Phương trình mômen biểu diễn quan hệ mômen với hệ số trược hay mômen với tốc độ gọi đặc tính máy điện không đồng - Với tần số tham số cho trước mômen điện từ máy điện không đồng tỉ lệ với bình phương điện áp đặt vào stato Phương trình mômen theo tốc độ M=f(n) gọi phương trình đặc tính động không n1 n n1 đồng bộ, với hệ số trượt s M Đồ thị đặc tính động KĐB Ban đầu bắt đầu cấpnguồn tốc độ động không (tại A) ta có hệ số trượt s=1, lúc mômen Mmax động mômen mở máy Mmm, C B nhỏ mômen cản Mc, động tăng Mc tốc độ đường đặc tính cơ, A trình tăng tốc mômen động Mmở tăng dần hệ số trượt động giảm dần Tại điểm B ta có mômen s Slv Sth động mômen cản, lúc động làm việc ổn định với mômen điện từ mômen cản hệ số trượt gọi hệ số trượt n1 làm việc slv slv nB n1 - đồ thị M=f(s) mômen đạt cực đại điểm C, mômen có trị số cực đại M max ứng với hệ số trượt tới hạn đạo hàm Đạo hàm dM ds dM ds 0 biến đổi ta có: sth Và trị số mômen cực đại Mmax R1 R2/ X1 X 2/ p.U 12 R1 X X 2/ Khi mở máy ban đầu ứng với trường hợp hệ số trượt s=1 ta có mômen mở máy mà p.U 12 R2/ Mmở R1 R2/ X1 X 2/ Với động rôto lồng sóc mômen mở máy M mở=(1,1-1,7)Mđm, Mmax/Mđm=1,6-2,5 55 MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA I Yêu cầu mở máy phương pháp mở máy Yêu cầu mở máy: - Mômen mở máy phải lớn Mmm (lớn mômen cản tải lúc mở máy) - Dòng điện mở máy phải nhỏ Imm - Thiết bị mở máy đơn giảm thời gian mở máy nhanh Các phương pháp mở máy: Tuỳ theo yêu cầu sử dụng động công suất (của lưới động cơ) ta chọn phương pháp mở máy sau: a Mở máy trực tiếp: b Mở máy gián tiếp: - Mở máy cách giảm điện áp đưa vào dây quấn stato - Mở máy dùng điện trở phụ động rôto dây quấn II Mở máy động rôto lồng sóc Mở máy trực tiếp: Mở máy trực tiếp phương pháp mở máy đơn giản, việc đóng điện trực tiếp động điện vào lưới điện CD động điện KĐB ba pha - Ưu điểm: Thiết bị mở máy đơn giản - Nhược điểm: Dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp nhiều, quán trính máy lớn, thời gian mở máy lâu làm chảy cầu bảo vệ với Imm=(4 7)Iđm (làm ảnh hưởng đến phụ tải khác ví dụ chiếu sáng dùng chung ) - Phạm vi áp dụng: công suất động điện nhỏ nhiều so với công suất lưới điện (phương pháp sử dụng cho máy có công suất vừa nhỏ) Mở máy gián tiếp cách giảm điện áp đưa vào dây quấn stato - Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, lúc dòng điện mở máy giảm Ipmm, dòng điện Ipmm giảm dẫn đến cách điện động đảm bảo - Khuyết điểm phương pháp làm cho mômen động mở máy giảm nhiều, phương pháp mở máy cách giảm điện áp sử dụng với trường hợp không yêu cầu mômen mở máy lớn (ví dụ tuỳ trường hợp mang tải truyền động nhu bánh xích, puly dây đai ) a Mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato Sơ đồ mở máy dùng điện kháng CD CD1 CD biến áp tự ngẫn K điện kháng CD: cầu dao K động điện KĐB ba pha động điện KĐB ba pha Hình 56 Trước mở máy ta đóng cầu dao CD1, cầu dao CD mở, Khi động quay ổn định ta đóng cầu dao CD để ngắn mạch điện kháng K, mở CD1 kết thúc trình mở máy Lúc mở máy nhờ có điện áp rơi điện kháng, điện áp trực tiếp đặt vào động giảm k lần, dòng điện giảm k lần mômen giảm k2 lần mômen tỉ lệ với bình phương điện áp - Ưu điểm: Dòng điện mở máy giảm - Nhược điểm: Mômen mở máy giảm b Mở máy dùng biến áp tự ngẫu Sơ đồ máy biến áp tự ngẫu phía cao áp nối với lưới điện, phía hạ áp nối với động Điện áp lưới đặt vào phía sơ cấp máy biến áp phía thứ cấp nối với động cơ, thay đổi vị trí chạy để lúc mở máy điện áp đặt vào động nhỏ sau tăng dần lên định mức Gọi U1 điện áp pha lưới điện, Umm điện pha động lúc mở máy, k hộ số biến áp ( R1 R2/ ) ( X X 2/ ) máy biến áp tự ngẫu, Zn tổng trở động lúc mở máy Z n U1 k - Điện áp pha đặt vào động lúc mở máy U pmm - Dòng điện pha vào động lúc mở máy I pmm I pmm U pmm Zn U pmm ( R1 R2/ ) X 2/ ) X1 U1 R2/ ) k ( R1 X1 X 2/ ) từ biểu thức dòng điện ta thấy dòng điện pha mở máy động giảm k lần Mômen mở máy M mm M mm p.U mm R2/ R2/ R1 X1 X 2/ p.U 12 R2/ k R1 R2/ X1 X 2/ mômen mở máy giảm k2 lần Mặc khác ta có dòng điện cấp cho động có máy biến áp I1 sơ cấp (phía cao áp máy biến áp) Mà I pmm U pmm Zn với U pmm Khi mở máy trực tiếp I U1 k I pmm U pmm I1 k Z n I pmm k I pmm k với I1 dòng U1 (1) k Z n U1 (2) Zn So sánh biểu thức (1) (2) ta thấy mở máy dùng biến áp dòng điện giảm k2 so với mở máy trực tiếp, ưu điểm so với phương pháp mở máy dùng cuộn kháng dòng điện giảm k lần - Phạm vi ứng dụng: dùng cho động có công suất lớn c Mở máy cách đổi nối dây quấn stato từ nối sang nối tam giác động Sơ đồ: CD1 nguồn ba pha A X B Y C Z 57 Phương pháp sử dụng với động làm việc bình thường dây quấn stato nối hình tam giác Khi mở máy cầu dao CD vị trí (1), đóng CD1 Sau động hoạt động đảo cầu dao CD từ (1) nối sang (2) nối tam giác Khi nối ta có điện áp Udây= 3U pha Upha U day Khi nối tam giác ta có điện áp Udây= U pha tức Upha=Udây Khi mở máy dây quấn stato nối hình lúc ta có điện áp đặt vào pha động giảm lần so với nối tam giác U pmm Dòng điện pha mở máy I pmm Khi nối Y: ta có I pmmY Z dc U pmm Khi nối tam giác : ta có I pmm 3.Z dc U pmm Z dc So sánh hai biểu thức dòng điện nối tam giác ta nhận xét: Khi mở máy stato động nối hình dòng điện mở máy giảm lần so với mở máy stato nối hình tam giác Khi mở máy mômen mở máy giảm ( ) lần tức giảm lần mômen tỉ lệ với bình phương điện áp * Qua trường hợp mở máy động không đồng rôto lồng sóc ta thấy mômen mở máy giảm xuống nhiều, để khắc phục điều người ta chế tạo rôto lồng sóc kép loại rãnh sâu có đặc tính mở máy tôt III Mở máy động rôto dây quấn Chỉ sử dụng với loại rôto dây quấn, cách mắc biến trở mở máy vào dây quấn rôto Khi mở máy để biến trở lớn nhất, sau giảm dần biến trở giá trị nhỏ Zêrô Để mở máy động cơ, mômen động phải lớn mômen cản tải lúc mở máy CD Do dòng điện mở máy lớn I pmm U1 ( R1 R2/ ) (X1 X 2/ ) , Imm=(5 7)Iđm stato Dòng điện pha stato lúc mở máy lớn nên cần phải hạnchế thời gian mỏ máy, đồng thời đưa điện trở phụ dây quấn rôto Khi mở máy s mm n1 n n1 (vì n=0) biến trở rôto 58 p.U 12 R2/ Mômen lúc mở máy: M mm R2/ R1 X1 X 2/ Để mômen mở máy đạt cực đại smm=sth=1 mà sth R2 Rp X1 / X Rp=(X1+X2/)-R2 Với Rp điện trở phụ biến trở điều chỉnh gọi biến trở mở máy Để đảo chiều quay động không đồng ba pha ta đổi hai ba dây pha cho nhau, tức đổi chiều từ trường quay 9.ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA Động không đồng 1pha dùng thiết bị điện sinh hoạt công nghiệp, công suất bé từ vài Oát đến 1KW sử dụng nguồn pha xoay chiều 110V 220V Về cấu tạo, stato động pha có dây quấn pha, rôto thường lồng sóc Dây quấn stato không tạo từ trường quay Do biến thiên dòng điên, chiều trị số từ trường thay đổi, phương từ trường cố định không gian Từ trường gọi từ trường đập mạch Vì từ trường quay, nên cho dòng điện vào dây quấn stato, động không tự quay Để động làm việc được, trước hết ta phải quay rôto động điện theo chiều đó, rôto tiếp tục quay theo chiều động làm việc Để giải thích rõ tượng xảy động điện pha, ta xét bối dây: Cho dòng điện xoay chiều hình sin qua cuộn dây Hình A Xét từ trường chu kỳ (chiều từ trường xác định theo quy tắc vặn nút chai) Từ đồ thị, ta thấy 1/2 chu kỳ dòng điện dương, cảm ứng từ B tăng từ đến Bm lại 0, tiếp T/2 chu kỳ sau dòng điện đổi chiều B hướng theo chiều ngược lại độ lớn thay đổi tương tự i Bm t O Bm Hình A Như vậy, từ trường có tính chất thay đổi độ lớn hướng theo trục cố định không gian gọi từ trường đập mạch Từ trường dòng điện pha từ trường đập mạch Phân tích từ trường đập mạch thành từ trường quay ngược chiều tốc độ Hình B i BN BT t O BT BN 59 Biểu diễn vectơ có độ lớn không đổi = Bm/2, vectơ quay thuận BT vectơ quay ngược BN Xét thời điểm môt chu kỳ, ta có véctơ tổng B = B T + B N thay đổi hướng trục theo quy luật biến đổi từ trường đập mạch Tác dụng từ trường đập mạch lên dây quấn rôto tổng hợp từ trường quay ngược chiều Hai từ trường tạo momen quay Mth Mng tác dụng ngược chiều trị số momen nên chúng triệt tiêu làm cho rôto không quay Như động pha không tự khởi động Nếu quay rôto theo chiều xuất momen quay theo chiều tác động làm cho rôto tiếp tục quay Vì ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa tạo cho động pha mômen mở máy Ta thường dùng biện pháp dây quấn phụ, vòng ngắn mạch cực từ Dùng dây quấn phụ mở máy Ở loại động này, dây quấn chính, có dây quấn phụ Dây quấn phụ thiết kế để làm việc mở máy, làm việc lâu dài Dây quấn phụ đặt số rãnh stato, cho sinh từ thông lệch với từ thông góc 90 không gian, dòng điện dây quấn phuj lệch pha với dòng điện dây quấn góc 90 Dòng điện dây quấn dây quấn phụ tạo ram omen mở máy Để dòng điện dây quấn phụ lệch pha với dòng điện dây quấn góc 900, ta thường nối tiếp với dây quấn phụ điện dung C Hình C Loại động tụ điện có đặc tính mở máy tốt K C Mở máy dây quấn phụ Động điện pha có vòng ngắn mạch cực từ Về cấu tạo động Người ta chẻ cực từ ra, cho vào vòng đồng ngắn mạch Vòng ngắn mạch coi dây quấn phụ, có dòng điện cảm ứng Tổng hợp hai từ trường dây quấn phụ sinh từ trường quay để tạo momen mở máy Các loại động chế tạo với công suất nhỏ từ 0,5 – 30W dùng vào cấu truyền động tự động, thường gặp quạt bàn nhỏ Động điện pha vòng ngắn mạch có nhược điểm cos thấp tổn hao rôto lớn, mômen nhỏ nên làm việc ổn định, khả tải Tuy nhiên có ưu điêmt có cấu tạo gọn, sử dụng lưới điện pha, nên sử dụng nhiều hệ tự động dân dụng (quạt điện, máy giặt, máy bơm nước công suất nhỏ, ) 10 DÂY QUẤN I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG: - Một cách tổng quát, dây quấn Máy Điện chia làm loại: dây quấn phần cảm (còn gọi dây quấn kích từ) dây quấn phần ứng Dây quấn phần cảm có nhiệm vụ sinh từ trường khe hở lúc không tải có cực tính xen kẽ, quấn tập trung thành cuộn dây đặt vào thân cực từ Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động định có chuyển động tương từ trường khe hở Nói chung dây quấn máy điện phải dảm bảo yêu cầu sau: 60 + Tạo khe hở từ trường phân bố hình sin (đối với dây quấn phần cảm) đảm bảo sức điện động dòng điện tương ứng với công suất điện từ máy (đối với dây quấn phần ứng) + Bền mặt cơ, điện, nhiệt + Tiết kiệm kim loại màu, đầu nối dây quấn + Chế tạo, lắp ráp, sửa chữa đảm dưỡng dễ dàng - Dây quấn phần ứng máy điện xoay chiều chế tạo với số pha m = 1, ,3 chủ yếu dây quấn pha, sau dây quấn pha Dây quấn lồng sóc máy điện không đồng rôto lồng sóc xem dây quấn có số pha m2 = Z2/p Z2 số rãnh rôto II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Cực từ: Được hình thành cuộn dây đấu dây cho có dòng điện qua tạo từ cực N, S xen kẽ pha Số cực từ N, S luônluôn số chẵn Cực từ xác định công thức: = Zs (rãnh) 2p Trong đó: Zs: tổng số rãnh Stato 2p: số từ cực pha Cuộn dây: Có thể nhiều vòng, cuộn dây bố trí Stato đoạn nằm rãnh gọi cạnh dây, phần rãnh đầu cuộn dây Bước cuộn dây khoảng cách cạnh dây cuộn dây bố trí stato Ký hiệu Y So sánh bước cuộn dây với bước từ cực ta có: - Bước đủ: Y = - Bước ngắn: Y < - Bước dài: Y > Nhóm cuộn dây: Quấn dây máy điện xoay chiều nhìn chung thực với hai loại nhóm cuộn dây: - Nhóm cuộn dây đồng tâm - Nhóm cuộn dây đồng khuôn a) Nhóm cuộn dây đồng tâm: Nhóm cuộn dây đồng tâm hình thành nhiều cuộn dây có bước cuộn dây khác mắc nối tiếp với theo chiều quấn Các cạnh dây mối cuộn chiếm rãnh kế cận để tạo thành từ cực b) Nhóm cuộn dây đồng khuôn: Nhóm cuộn dây có bước cuộn dây Các cuộn dây nhóm nối tiếp với chiều bố trí Stato rãnh kế cận để tạo thành từ cực Góc điện: Góc điện đại lượng tính theo thời gian, có đơn vị độ điện, dùng công thức quy đổi để xác định khoảng cách lệch pha tính theo số rãnh sau: O = Z s ( rãnh) 3600 p o : góc lệch pha tính theo độ điện : khoảng cách lệch pha tính theo số rãnh Zs: tổng số rãnh Stato p: số cặp từ cực 61 III PHÂN LOẠI DÂY QUẤN Dây quấn lớp: Dây quấn lớp thường dùng động điện công suất nhỏ Ví dụ: Cho stato động KĐB ba pha, dây quấn lớp với số pha m = 3, Z=24rãnh, số cực từ 2p = Tính đại lượng đặc trưng, vẽ sơ đồ sức điện động sơ đồ khai triển dây quấn ba pha Đối với dây quấn máy điện xoay chiều sức điện động ba pha phải độ lớn lệch pha 1200 thời gian Để thành lập sơ đồ nối dây, trước hết ta vẽ hình sức điện động dây quấn Vì góc lệch pha hai rãnh liên tiếp = p.360o Z x360o 24 30o nên sức điện động cạnh tác dụng từ đến 12 đôi cực từ thứ làm thành hình sức điện động có 12 tia hình A Do vị trí cạnh 13-24 đôi cực từ thứ hai hoàn toàn giống vị trí cạnh 1-12 nên sức điện động chúng biểu thị hình sức điện động trùng với hình sức điện động thứ Vì số cạnh pha cực q= Z 2mp 24 3x với vùng pha =q =2x30o=600, hai cạnh bối dây cách y = =mq=2x3=6 rãnh nên pha A gồm hai bối dây tạo thành cạnh tác dụng (1-7), (2-8) đôi cực từ thứ hai bối dây (13-19), (11-20) đôi cực từ thứ hai Do pha lệch 1200 góc độ điện nên pha B gồm bối dây (5-11), (6-12), (17-23), (18-24) pha C gồm bối dây (9150, (10-16), (21-3),(24-4) Hình sức điện động bối dây trình bày hình B Cộng tất vectơ sức điện động bối dây pha ta sức điện động EA, EB, EC Hình B trình bày kiểu dây quấn với bối dây có kích thước hoàn toàn giống nhau, ta có kiểu dây quấn đồng khuôn Vì pha có hai nhóm bối dây có vị trí hai đôi cực hoàn toàn giống nên nối cuối nhóm bối dây với đầu nhóm bối dây sau tạo thành nhánh dây quấn 62 MỘT SỐ BÀI TẬP MẪU Bài 1: Động không đồng ba pha, rôto dây quấn, số đôi cực p=2, hệ số quy đổi sức điện động dòng điện ke = ki =2 Điện trở điện kháng pha rôto lúc đứng yên R2 = 0,2 ; X2 = 3,6 Y/ - 380/220V, f= 50Hz Động đóng vào lưới điện Ud = 380V, xác định cách đấu dây động Cho sức điện động pha stato gần điện áp đặt vào, tổn hao đồng dây quấn rôto, tổn hao sắt từ Pst = 145W, tổn hao ma sát phụ Pmsf = 145W, hệ số trượt s= 0,05 Tính dòng điện rôto, công suất hữu ích P2, hiệu suất động điện Bài giải: Với lưới điện Ud = 380V động đấu E1p = Ud 380 3 = 220V Sức điện động pha lúc rôto đứng yên E2p = E1 p ke 220 = 110V Dòng điện pha rôto lúc quay sE2 I2 = R22 0,05.110 ( sX ) 0,2 (0,05.3,6) 20,43A Dòng điện pha Stato I1 = I2 ki 20,43 10,21A Công suất điện từ: Pđt = 3R2 I 2 s 3.0,2(20,43) 0,05 5008W Tổn hao đồng Stato Rôto: Pđ1= Pđ2 = 3R2I22 = 3.0,2.(20,43)2 = 250,4W Công suất cơ: Pcơ = Pđt - Pđ2 = 5008 – 250,4 = 4757,6W Công suất hữu ích trục: P2 = Pcơ - Pmsf = 4757,6 – 145 = 4612,6 W Công suất điện cung cấp cho động cơ: P1 = P2 + Pmsf + Pđ2 + Pđ1+ Pst = 4612,6 +145+250,4+250,4+145 = 5403,4W Hiệu suất động điện: = P2 P1 4612,6 5403,4 0,85 Bài 2: Một động điện không đồng ba pha dây quấn Stato nối hình tam giác, điện áp lưới 220V; 50Hz Số liệu động cơ: p = 2; I1 = 21A; cos = 0,82; = 0,837; s= 0,053 Tính tốc độ động cơ, công suất điện động tiêu thụ P1, tổng tổn hao, công suất hữu ích P2 momen quay động Bài giải Tốc độ góc động 63 = = 1(1-s) = f (1 s) p 50 (1 0,053) 148,68 radus Tốc độ đông cơ: n= 60 f / ph (1 s) p 60.50 (1 0,053) 1420 vg/phút Công suất điện động tiêu thụ: P1 = 3U I cos = 3.220.21.0,82 6561 W Công suất hữu ích: P2 = 1P1 = 0,837.6561 = 5491W Tổng tổn hao công suất: P = P1 – P2 = 6561- 5491 = 1070W Momen quay động cơ: M2 = P2 5491 = 36,9Nm 148,68 = Bài 3: Một động không đồng ba pha rôto lồng sóc: Pđm = 14kW, tốc độ định mức nđm = 1450vg/ph, hiệu suất định mức đm = 0,885, hệ số công suất định mức cos đm = 0,8; Y/ 380/220V; tỷ số dòng điện mở máy Imở/Iđm = 5,5; momen mở máy Mmở/Mđm = 1,3; Momen cực đại Mmax/Mđm = Điện áp mạch điện U = 380V Tính: b) Công suất tác dụng công suất phản kháng động tiêu thụ chế độ định mức c) Dòng điện, hệ số trượt momen định mức d) Dòng điện mở máy, momen mở máy, momen cực đại Bài giải: a) Công suất tác dụng động tiêu thụ: P1 = Pdm = 14 = 15,82kW 0,885 Công suất phản kháng động điện tiêu thụ: Q1 = P1tg = 15,82.0,54 = 8,54kVar b) Dòng điện định mức: Pdm I1đm = 3U 1dm cos = dm 14.103 0,885 3.380.0,88 = 27,31A Hệ số trượt định mức: s= n1 n n = 1500 1450 = 0,0333 1500 Momen định mức: Mđm = Pdm dm = Pdm P 14 = 9550 dm = 9550 = 92,2Nm f n dm / 60 n dm 1450 Momen mở máy Mmở = 1,3Mđm = 119,8Nm Momen cực đại Mmax = 2Mđm = 184,4Nm Dòng điện mở máy Imở = 5,5I1đm = 150,2A Bài 4: Động điện không đồng có thông số Pđm = 14kW, tốc độ định mức nđm = 1450vg/ph, hiệu suất định mức đm = 0,885, hệ số công suất định mức cos đm = 0,8; Y/ - 64 380/220V; tỷ số dòng điện mở máy Imở/Iđm = 5,5; momen mở máy Mmở/Mđm = 1,3; Momen cực đại Mmax/Mđm = Điện áp mạch điện U = 220V Tính: Công suất tác dụng P, phản kháng Q1, dòng điện định mức, dòng mở máy, momen định mức, momen mở máy, momen cực đại Dòng điện, momen mở máy phương pháp đổi nối Y/ Động mở máy không momen cản mở máy Mc = 0,5Mđm Bài giải: a) Mạng điện U = 220V, động đấu tam giác Các kết tính P1, Q1, dòng điện pha I1f, Mđm, Mmở, Mmax không đổi, giống tính Vì đấu tam giác, nên dòng điện định mức (dòng điện dây) là: I1đm = I1p = 27,31 = 47,3A Ta tính theo công thức: I1đm = Pdm 3U 1dm cos = dm 14.103 0,885 3.220.0,88 = 47,3A b) Khi mở máy, đấu sao, sau chuyển tam giác Dòng điện mở máy trường hợp Imở = 260,15 = 86,7A Momen mở máy: Mmở = 119,8 = 39,9Nm Momen cản mở máy :Mc = 0,5Mđm = 0,5.92,2 = 46,1Nm Momen mở máy nhỏ momen cản mở máy dùng phương pháp đổi nối Y - BÀI TẬP HỌC SINH TỰ LÀM Bài 1: Một động điện không đồng ba pha Pđm = 45kW, f=50Hz, Y/ -380/220V; Imở/Iđm=6, Mmở/Mđm=2,7; cos đm = 0,86, đm = 0,91; nđm = 1460 vòng/ph Động làm việc với lưới điện Ud = 380V a) Tính Iđm, Mđm, Imở, Mmở b) Để mở máy với tải có momen cản ban đầu Mc = 0,45 Mđm, người ta dùng máy biến áp tự ngẫu để Imởba = 100A Xác định hệ số biến áp k, động mở máy không Đáp số: a) Iđm = 87,36A; Mđm = 294,3Nm Imở = 87,36A; Mmở = 294,3Nm c) k = 2,29; Mmởba = 151,52Nm = 0,515Mđm Mmởba > Mc, động mở máy d) Umở = 0,381Uđm = 145V MmởĐK = 115,34Nm = 0,392Mđm Mmởba < Mc, động không mở máy Bài 2: Một động không đồng ba pha đấu nối vào lưới Ud = 380V Biết Rn=0,122 ; Xn = 0,4 ; f = 50Hz a) Tính dòng điện mở máy Imở b) Dùng điện kháng mở máy ImởĐK = 300A Tính điện cảm L cuộn điện kháng mở máy Đáp số: Imở = 526A L = 1,029mH 65 Bài 3: Một động không đồng ba pha rôto dây quấn E2 = 157V; p = 4; f = 50Hz; nđm = 728vg/ph; R2 = 0,105 ; X2 = 0,525 Tính mômen điện từ động Đáp số: Mđt = 257,34Nm CHƢƠNG 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI 1: KHÁI NIỆM, CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I: KHÁI NIỆM Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n tốc độ quay từ trường n1 gọi máy điện đồng Xác định theo biểu thức : n= 60 f p f : tần số p : số đôi cực Máy điện đồng có hai dây quấn: dây quấn Stato nối với lưới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto kích thích dòng điện chiều Máy điện đồng vận hành theo chế độ máy phát hay chế độ động Công dụng Máy phát điện đồng nguồn điện lưới điện quốc gia, động sơ cấp tuabin hơi, tuabin khí tuabin nước Ở lưới công suất nhỏ, MFĐB kéo động điezen tuabin khí ĐCĐB sử dụng truyền động công suất lớn, đạt đến vài chục MW Trong công nghiệp luyện kim, khai thác dầu mỏ, thiết bị lạnh, động đồng sử dụng để truyền động máy bơm, nén khí, quạt gió, với tốc độ không đổi Động đồng công suất nhỏ sử dụng thiết bị đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, thiết bị điện sinh hoạt,… Trong hệ thống điện, máy bù đồng dùng để phát công suất phản kháng cho lưới điện để bù cồng suất ổn định điện áp II : CẤU TẠO MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Gồm phần : phần cảm ; phần ứng ; phần kích từ 1) Phần cảm Là phần tạo từ thông có dạng cực lồi cực ẩn + Cực lồi : Chế tạo thép kỹ thuật điện, cực có quấn dây kích từ (dùng cho máy có tốc độ thấp nhiều cực, máy thuỷ điện, máy Điezen) Vì nhiều cực nên đường kính rôto lớn, chiều dài ngắn + Cực ẩn : Là lõi thép hình trụ, có phay rãnh đặt dây quấn kích từ để tăng độ bền chịu lực ly tâm Cực ẩn thường dùng máy điện đồng có tốc độ cao máy phát chạy tuabin 2)Phần ứng : Có nhiệm vụ tạo sức điện động cảm ứng - Gồm thép kỹ thuật điện mỏng ghép lại với nhau, bên có phay rãnh đê đặt dây quấn, lõi thép có nhiệm vụ dẫn từ - Dây quấn : Bằng đồng hay nhôm có lớp êmay cách điện (dây điện từ) đặt rãnh lõi thép dây quấn có nhiệm vụ tạo sức điện động cảm ứng Dây quấn pha có đầu hộp cực đấu hình hay tam giác 3) Phần kích từ : Có nhiệm vụ tạo dòng điện chiều cung cấp cho dây quấn phần cảm để tạo từ thông - Đối với máy phát xoay chiều công suất lớn phần kích từ máy phát điện chiều gọi (máy kích từ) lắp trục với máy điện đồng Dòng điện kích từ lấy từ máy kích từ qua chổi than tiếp xúc với vòng trượt đặt trục nối vào dây quấn phần cảm 66 - Đối với máy công suất nhỏ lấy dòng điện xoay chiều phần ứng, qua nắn để cấp dòng điện chiều cho phần cảm gọi máy tự kích từ (với điều kiện có từ dư) Ngoài có vỏ máy làm nhôm gang đúc dùng để giữ chặt lõi thép bảo vệ máy gần sát vỏ có rãnh thông gió Máy điện đồng có loại : Loại phần ứng quay loại phần cảm quay - Loại phần ứng quay : Cực từ cố định vỏ máy, thực tế sử dụng thường dùng cho máy có dung lượng 500V (trong rãnh máy phát điện xoay chiều phần ứng quay đặt loại dây quấn loại điện chiều đấu cổ góp loại điện xoay chiều đấu vành góp Đối với loại pha pha đưa vành góp - Loại phần cảm quay : Phần ứng cố định vỏ máy phần cảm nối với trục động sơ cấp, dùng cho máy dung lượng lớn, điện áp phát cao, phần ứng đặt cố định nên chắn, dòng điện lấy qua chổi than vành góp nên an toàn Với máy phát điện lớn điện áp đạt đến 6,6KV, cao tới 35KV Dòng điện chiều đưa vào phần cảm để tạo từ trường thông qua chổi than vòng góp cổ điện áp thấp (dưới 250V) dòng cần thiết lại nhỏ, nên vòng góp chổi than làm việc an toàn so với điện áp cao dòng điện lớn ***** BÀI 2: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ I : Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng pha : Cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trường rôto quay rôto động sơ cấp, từ trường rôto cắt dây quấn phần ứng stato cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng : Eo = 4,44fw1kdq o Trong đó: E0, w1, kdq, o sđ đ pha, số vòng dây pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rôto Nếu rôto có p đôi cực, rôto quay vòng, sđđ phần ứng biến thiên p chu kỳ Do tần số f sđđ pha lệch góc pha 1200 f = pn, n đo vg/s f = pn , n đo vòng/phút 60 Dây quấn ba pha stato có trục lệch không gian góc 1200, sđ đ pha lệch góc pha 1200 Khi dây quấn Stato nối với tải, dây quấn có dòng điện ba pha giống máy điện không đồng bộ, dòng điện ba pha ba dây quấn sé tạo nên từ trường quay, với tốc độ n1 = 60f/n, tốc độ n rôto Do loại máy điện gọi máy điện đồng II: SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Các hệ thống điện gồm nhiều máy phát điện đồng làm viêc song song với nhau: tạo thành lưới điện Công suất lưới điện lớn so với công suất máy riêng lẽ, điện áp tần số lưới giữ không đổi, thay đổi tải Để máy làm việc song song, phải đảm bảo điều kiện sau: Điện áp máy phát điện áp lưới điện trùng pha Tần số máy phát phải tần số lưới điện Thứ tự pha máy phát phải giống thứ tự pha lưới điện Nếu không đảm bảo điều kiện trên, có dòng điện lớn chạy quẩn máy, phá hỏng máy gây loạn hệ thống điện Để đóng máy phát điện lưới điện ta dùng thiết bị hòa đồng 67 BÀI 3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN ĐỒNG BỘ Nguyên lý làm việc động điện đồng - Khi ta cho dòng điện ba pha vào ba dây quấn Stato, dòng điện ba pha Stato sinh từ trường quay với tốc độ n = 60f/p Khi cho dòng điện chiều vào dây quấn rôto, rôto biến thành nam châm điện - Tác động tương hỗ từ trường Stato từ trường Roto có lực tác dụng lên rôto Khi từ trường Stato quay với tốc độ n1, lực tác dụng kéo rôto quay với tốc độ n = n Nếu trục rôto nối với máy đó, động điện kéo máy quay với tốc độ n không đổi Mở máy động điện đồng Khi cho dòng điện vào dây quấn Stato tạo nên từ trường quay, kéo rôto quay Rôto có quán tính lớn nên đứng yên,do lực tác dụng tương hỗ từ trường quay Stato từ trường cực từ thay đổi chiều, rôto quay Muốn động làm việc phải tạo nên momen mở máy để quay rôto đồng với từ trường quay stato, giữ cho lực tác dụng tương hỗ hai từ trường không đổi chiều Để tạo nên momen mở máy, mặt cực từ rôto, người ta đặt dẫn nối ngắn mạch rôto lồng sóc động KĐB Khi mở máy nhờ có dây quấn mở máy, cực từ rôto, động làm việc động không Người ta chế tạo động có hệ số mở máy Mmở/Mđm từ 0,8 – 1,0 Trong trình mở máy, dây quấn kích từ cảm ứng điện áp lớn, gây phá hỏng dây quấn kích từ, dây quấn kích từ khép mạch qua điện trở phóng điện có trị số 6-10lần điện trở dòng quấn kích từ Phải hạn chế dòng mở máy cách giảm điện áp đặt vào Stato, thường người ta dùng điện kháng hay máy tự biến áp nối vào mạch stato Nhược điểm động điện đồng mở máy cấu tạo phức tạp nên giá thành đắt so với động KĐB BÀI TẬP MẪU: Bài 1: Một máy phát điện đồng ba pha cực ẩn đấu sao: Sđm = 10000kVA; Uđm = 6,3kV; f=50Hz; cos đm = 0,8; số đôi cực p=2; điện trở dây quấn stato R = 0,04 ; điện kháng đồng Xđb = ; tổn hao kích từ Pkt = 2%Pđm ; tổn hao cơ, sắt từ phụ Pcstf = 2,4%Pđm a) Tính tốc độ quay rôto dòng điện định mức b) Tính công suất tác dụng phản kháng máy phát ra; công suất động sơ cấp kéo máy phát hiệu suất máy phát máy làm việc chế độ định mức Bài giải 60 f 60.50 = =1500vg/ph p S dm 10000 = = 916,5A 3.6,3 3.U dm a) Tốc độ quay rôto: n = n1 = Dòng điện định mức: Iđm = Công suất tác dụng máy phát ra: Pđm = Sđm.cos đm = 10000.0,8 = 8000kW Công suất phản kháng máy phát ra: Q đm = Sđm.sin đm = 10000.0,6 = 6000kVar Tổn hao kích từ: Pkt = 0,02Pđm = 0,02.8000 = 160kW Tổn hao cơ, sắt từ phụ: Psctf = 0,02Pđm = 0,024.8000 = 192kW Tổn hao điện trở dây quấn phần ứng: Pđ = 3.916,52.0,04 = 100,8kW Công suất động sơ cấp: P1 = Pđm + Pkt + Pcstf + Pđ = 8000+160+192+100,8 = 8452,8kW = Pdm 8000 = = 0,946 P1 8452,8 68 69