GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN KHÍ CỤ ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỆN GVC-ThS.NGUYỄN TRỌ NG THẮNG GV-ThS.TRẦN PHI LONG GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN-KHÍ CỤ ĐIỆN TP HCM Tháng 12 / 2005 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình MÁY ĐIỆ N-KHÍ CỤ ĐIỆN nhằm giúp sinh viê n bậ c đại họ c cao đẳng ngàn h Công nghệ Điện- Điệ n tử, Công nghệ Điện tử –Viễn thông trường Đạ i Họ c Sư Phạm Kỹ Thuậ t TP.HCM làm tà i liệu họ c tập dù ng làm tà i liệu tham khảo cho sinh viê n ngà nh Điện Cô ng Nghiệ p, Điện Tự Động cá c ngành khác liên quan đến lónh vự c điệ n-điện tử Giáo trình Máy điện- Khí cụ điện trình bày lý thuyế t về: cấu tạo; nguyên lý làm việc; quan hệ điện từ ; cá c đặc tính cũn g cá c tượ ng vật lý xảy trong: Máy điện chiều ; Máy biến áp ; Máy điện không đồng bộ, Máy điện đồng khí cụ điện thông dụn g Để giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức môn học, giáo trình trình bày nội dung cá ch ngắn gọn , Ở chương có ví dụ minh họ a, câ u hỏ i bà i tập để sinh viên hiểu sâu vấn đề họ c M HC P T t thua y Cá K c tá c gỉa pham u S H ng D o u r ©T yen u q Ban Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trang PHẦN 1: MÁY ĐIỆN CHƯƠNG I: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU § 1.1 Đại cương máy điện chiều § 1.2 Các quan hệ điện từ máy điện chiều § 1.3 Máy phát điện chiều 15 § 1.4 Mở máy điều chỉnh tốc độ động điện chiều 32 CHƯƠNG II: MÁY BIẾN ÁP 43 § 2.1 Đại cương máy biến áp 43 § 2.2 Tổ nối dây mạch từ máy biến áp 54 § 2.3 Các quan hệ điện từ máy biến áp 67 § 2.4 Máy biến áp làm việc tải xác lập đối xứng 85 CHƯƠNG III: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG M HC P T CỦA MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 98 uat y th K § 3.1 Sức điện động dây quấn máy điện xoay chiều 98 am u ph S H § 3.2 Dây quấn máy điện xoay chiều 106 ng D uođiện r § 3.3 Sức từ động dây quấn máy xoay chiều 115 T © yen u q Ban CHƯƠNG IV: MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ 126 § 4.1 Đại cương máy điện khơng đồng 126 § 4.2 Quan hệ điện từ máy điện khơng đồng 130 § 4.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ động khơng đồng 158 CHƯƠNG V: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 172 § 5.1 Đại cương máy điện đồng .172 § 5.2 Quan hệ điện từ máy điện đồng 178 § 5.3 Máy phát điện đồng 189 § 5.4 Mở máy điều chỉnh cơng suất phản kháng động đồng 204 PHẦN 2: KHÍ CỤ ĐIỆN 208 CHƯƠNG I: MẠCH TỪ VÀ SỰ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ 209 § 1.1 Khái niệm chung 209 § 1.2 Từ dẫn khe hở khơng khí 213 § 1.3 Nam châm điện từ chiều 215 § 1.4 Nam châm điện từ xoay chiều .218 § 1.5 Nam châm vĩnh cửu 222 § 1.6 Lực điện động .226 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG II: CÁC LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN THƠNG DỤNG 233 § 2.1 Contactor 233 § 2.2 Cầu chì bảo vệ 237 § 2.3 Aptomat .241 § 2.4 Thiết bị chống dòng điện rò .248 § 2.5 Relay dòng điện 251 § 2.6 Relay điện áp 252 § 2.7 Relay trung gian 253 § 2.8 Relay thời gian 254 § 2.9 Relay tốc độ .255 u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PHẦN : MÁY ĐIỆN u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU § 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong sản xuất đại, máy điện chiều coi loại máy quan trọng Nó dùng làm động điện, máy phát điện Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ Máy phát điện chiều dùng làm nguồn điện cho động điện chiều, làm nguồn điện chiều kích thích từ máy điện đồng bộ, dùng cơng nghiệp mạ điện Nhược điểm máy điện chiều : Giá thành đắt, sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp I CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU: Kết cấu máy điện chiều phân thành phần : phần tĩnh phần quay M 1.Phần tĩnh (stato): P HC uat T Đây phần đứng n máy gồm phận sau: th y am K h p a.Cực từ chính: H Su Dcực g Là phận sinh từ trường gồm có ulõi sắt từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ n Tr o © n e kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán Lõi sắt cực từ làm qláuythép Ban chặt Trong máy điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối nối tiếp với Hình 1-1 Cực từ b Cực từ phụ: Được đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ nhờ bulơng Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn c Gơng từ: Dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện vừa nhỏ thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc d Các phận khác: - Nắp máy : Bảo vệ máy khỏi bị vật ngồi rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an tồn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện vừa nhỏ, nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B - Cơ cấu chổi than : Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chối than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định chặt lại Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Phần quay ( rơto ): Gồm phận sau : a Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng mặt ép chặt lại để giảm hao tổn dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong máy cỡ trung trở nên, người ta dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục M HC P T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Trong máy lớn lõi sắt chia thành đoạn nhỏ Giữa đoạn có để khe hở gọi khe thơng gió ngang trục Khi máy làm việc, gió thổi qua khe làm nguội dây quấn lõi sắt Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong máy điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rơto b Dây quấn phần ứng: Là phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng sức ly tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakêlit Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 1-7 Mặt cắt rãnh phần ứng c Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q Ban Hình 1- Cổ góp d Các phận khác : - Cánh quạt : Để quạt gió làm nguội máy - Trục máy : Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt Các trị số định mức: Chế độ làm việc định mức máy điện chế độ làm việc điều kiện mà xưởng chế tạo quy định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức - Cơng suất định mức P đm ( KW hay W) - Điện áp định mức Uđm (V) - Dòng điện định mức Iđm (A) - Tốc độ định mức nđm ( vg/ph) - Hiệu suất định mức  đm Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CÂU HỎI Tại lõi sắt phần ứng phải làm thép kỹ thuật điện ? Tại vỏ máy chiều khơng dùng gang vật liệu rẻ tiền dễ đúc ? Ý nghĩa trị số cơng suất định mức ghi nhãn máy ? Cơng suất định mức ghi động điện cơng suất đầu trục hay cơng suất điện đưa vào động điện ? Các phận máy điện chiều cơng dụng phận ? u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Sơ đồ nguyên lý làm việc CB dòng điện cực đại CB điện áp thấp trình bày hình 2-7 2-8 - CB bảo vệ dòng (hình 2-7): Ở trạng thái bình thường sau đóng điện, CB giữ vò trí đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với cần cụm với tiếp điểm động hình Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, nam châm điện hút phần ứng xuống làm nhả Hình 2-7 Nguyên lý làm việc củ a máy cắt dòng điệnMcực HC TP t a tiếp điểm CB mở u h Ky t m a tác dụng lực lò xo 6, mạch điện bò ngắtH Su ph D uong r T n© - CB bảo vệ thấp áp (hình quye2-8): sụt áp mức, nam châm điện nhả phần ứng n a B làm nhả móc 2, tiếp điểm CB mở dạng lực lò xo 4, mạch móc 1, cần tự do, kết điện bò cắt Hình 2-8 Nguyên lý làm việc củ a CB điện áp thấp III CẤU TẠO CỦA MÁY CẮT THÔNG DỤNG (MCCB, MCB) Như hình 2-9 cấu trúc điển hình áptomát Về mặt cấu tạo áptomát gồm phận chính, là: - Vỏ hộp (Molded Case),(1) Tiếp điểm (Contacts), (2) Bộ dập hồ quang (Arcing chamber kit), (3) Cơ cấu tác động khí (Operating Mechanism), (4) 243 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM - http://www.hcmute.edu.vn Cơ cấu bảo vệ (Trip Uni) thường gọi móc bảo vệ, (5) Hình 2-9 Cấu tạo bên CB Vỏ hộp (1): Là kết cấu cách điện để lắp thiết bò CB Vật liệu thường sử dụng nhựa chòu nhiệt thủy tinh- polymer (glass-polymer) Cấu trúc vật liệu phụ thuộc vào thông số đònh mức CB điệ n áp đònh mức, dòng điện đònh mức, cô n g suất cắt kích cỡ M HC P T vật lý CB uat y th K am u ph S H Tiếp điểm (2): gD ruoondạng ngón (hình 2-10a) Kết cấu có hai ưu Tiếp điểm CB thường có n cấ©uTtạ quye điểm là: Ban - Khi đóng mở, có khoảng thời gian tiếp điểm động tỳ trượt lên tiếp điểm tónh tạo điều kiện cho chất bẩn bề mặt tiếp điểm bò cạo - Ưu điểm lớn tiếp điểm dạng ngắn mạch, lực kéo lò xo phản hồi có thêm lực điện động tạo hai dòng điện song song ngược chiều hai phần tiếp điểm tónh động Lực có xu hướng kéo tiếp điểm rời xa nhau, kết thời gian cắt CB bé (có thể khoản 4ms) làm hạn chế dòng điện ngắn mạch (hình 2-10c) (a) (b) 244 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn (c) Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 2-10 Kết cấu tiếp điểm CB Buồng dập hồ quang: Khi cắt mạch hồ quang phát sinh tiếp điểm sinh nhiệt làm hư hỏng tiếp điểm mặt khác trình ion hóa hồ quang có áp suất cao làm hư hỏng phận khác vỏ CB Cấu trúc buồng dập hồ quang thường hình chữ U lảm nhiều tấp thép ghé p lại để chia nhỏ hồ quang, khuếch tán lượ ng hồ quang dập tắt hồ quang nhanh chó ng (hình 2-11) K pham M P HC uat T y th u DH S g n Hình 2-11 Cấ©uTtrú ruoc buồng dập hồ quang n e y qu Ban Cơ cấu tác động khí: Gồm phận khí giúp cho việc đóng mở tay tiếp điểm Có ba trạng thái cấu tác động tay: đóng (ON), mở (OPEN), trạng thái sau tác động bảo vệ (tripped) Thao tác đóng mở tay trình bày hình 2-13 Hình 2-12 Cơ cấu bả o vệ: Đây trung tâm CB, phần tử mà nhờ việc tác động tự động CB thực CB tác động trường hợp sau: nhấn nút “PUSH TO TRIP”, thành phần cảm biến dòng bằn g lưỡng kim hay cuộ n dây điện từ tác động (đối với CB thô ng thường) tác động có cố chạm vỏ (ELCB,RCCB)…hình 2-14 trình bày cấu tạo móc bảo vệ tác động lưỡng kim nhiệt nam cuộn dây điện từ Quá trình tác động có cố dòng tải hay ngắn mạch, tác động lưỡng kim nhiệt nam châm điện từ trình bày hình 2-15 245 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 2-13, 2-14 Hoạt động tay cấu khí M (2-13):trạng thái đóng, (2-14): trạng thái mở tiếPp điể HCm T uat y th K am u ph S H D uong r T n© quye n a B Hình 2-15 Cấu tạo mó c bảo vệ Hình 2-16 Quá trình tác động lưỡng kim nhiệt cuộn dây điện từ 246 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn IV THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN CB Dòng điện đònh mức: Là giá trò dòng điện liên tục lớn mà CB chòu lâu dài Khi chọn CB, thông số quan trọng Thường chọn lựa CB, dòng điện danh đònh CB chọn 125% dò ng điện đònh mức tải Điện áp đònh mức: Là giá trò điện áp lớ n mà CB chòu Khi chọn CB, điện áp lưới phải nhỏ giá trò điện áp đònh mức CB Ví dụ: CB có điện áp đònh mức 480 volt chọn lắp hệ thốn g điện áp nhỏ 480 volt Khả cắt CB: Khả cắt CB đặc trưng giá trò dòng điện lớn mà cắt mà không bò hư hỏng Các nhà sản xuất thường sản xuất CB có dung lượng cắt từ 10200KA Đặc tính amper-giây CB: Đặc tính amper- giây biểu thò quan hệ thời gian tác động giá trò dòng điệ n M dòng điện đònh mức dòng áptomát Hình 2-17 trình bày đặc tính amper-giây áptomá t có HC P T 200A Trục hoành biểu thò giá trò dòng điện đối tượng tbả uoatvệ trục tung thời gian tác y h K động có sực cố dòn g am u ph S H D uong r T n© quye n a B Hình 2-17 Đặc tính amper- giây áptomát Như ta thấy đặc tính amper- giây áptomát gồm hai đoạn: - Đoạn thứ dòng điện tải nhỏ, thời gian tác động phụ thuộc vào giá trò dòng điện, đoạn bảo vệ bằn g lưỡng kim nhiệt 247 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - Đoạn thứ hai, dòng điện lớn giá trò đònh, hình vẽ giá trò điều chỉnh từ (450 đến 1000)% giá trò dòng điện đònh mức, thời gian tác động nhỏ Đây đoạn bảo vệ cuộn dây điện từ Thời gian tác động lúc thời gian nhả cấu khí Đặc tính amper- giây yếu tố quan trọng để lựa chọn áptomát cần nâng cao tính tác động có chọn lọc cho lưới điện Đặc tính tác độ ng có chọ n lọc ( Selective coordination): Đây đặc tính quan trọng thiết bò đóng cắt Yêu cầu đặt có cố thiết bò đóng cắt gần phía (uptream) tác động mà khôn g ảnh hưởng đến thiết bò làm việc gần cũ ng lưới điện Điều đảm bảo làm việc liên tục hệ thố ng điện Ví dụ: cho hệ thống có sơ đồ đơn tuyến hình 2-18 ta thấy có cố dòng điểm C aptomat C phải mở Nếu điều xảy cố cắt khỏi lưới phụ tải khác vẩn làm việc bình thường Để điều xảy ra, phải lựa chọn hay điều chỉnh đặc tính cắt (đặc tính amper-giây) áptomát A,B,C hình 2-18b Nghóa áptomát phía phải có đặc tính amper-giây nằm áptomát gần phụ tải u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 2-18 a, b Đặc tính cắt có chọn lọc áptômát CÂU HỎI Nêu yêu cầu kó thuật CB ? Trình bày nguyê n lý làm việc CB dòng điện cực đại CB điện áp thấp ? Nêu cấu tạo MCCB MCB ? Nêu thông số kó thuật tiêu chuẩn lựa chọn CB ? 248 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.4 THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG ĐIỆN RÒ (CBRs) I Chức CBRs dùng để bảo vệ chống dòng điệ n rò cho loại hệ thống điện hộ sử dụng điện ( HTĐ– SDĐ) từ đơn giản đến phức tạp, bảo vệ chống dòng điện rò loại phụ tải điện khác Tuy nhiên, loại CBRs có hai chức năng: Chức thứ nhất: Bảo vệ chống tải, chống ngắn mạch phụ tải điện HTĐ– SDĐ Đối với chức này, nguyên tắc hoạt động CBRs giống nguyên tắc hoạt động CB - Chức thứ hai: Bảo vệ chống dòng điệ n rò cho phụ tải điện HTĐ – SDĐ Như vậy, CBRs loại thiết bò bảo vệ, có tác dụng bảo vệ toàn diện so với CB - II Đặc điểm cấu tạ o CBRs Thông thường loại CBRs có phận sau: - Bộ phận đóng – cắt mạch: có chức bảo vệ chống tải chống ngắn mạch Chúng có cấu tạo nguyên lý hoạt động hoàn toàn giốn g CB - - HCM Bộ chức chố ng dòng điện rò: phận có hai tcấ uP.chủ yếu T ua h t Ky Cơ cấu phát dòng điệ n rò: Nguyên tắc hoạ tam động cấu giống máy biến h p u DH S g n uo dòng đo lường ( TI) Chúng đượ © Tcrgọi máy biến dòng rò viết tắt ZCT n e y n quch đại dòng điện rò: Cơ cấu mạch điệ n tử, có nhiệm vụ Cơ cấu so sá nh vàBakhuế nhận tín hiệu dòng điện rò từ máy biến dòng CT, so sánh dòng điện rò với giá trò đặt trước dòng tác động rò, khuếch đại tín hiệu dòng điện rò đưa đến mạch điều khiển phận ng – cắt mạch CB Cơ cấu gọi rơle dòn g rò viết tắt ELR Đối với CBRs có phận chức chống dòng điện rò đơn giản: Trường hợp này, phận chức chống dòng điện rò có kết cấu nhỏ gọn lắp đặt CB Đối với CBRs có dòng điện làm việc đònh mức 1000A chức chống dòng điện rò đơn giản, có hình dáng kích cỡ giống hình dáng kích cỡ CB với dòng điện làm việc đònh mức tương đương Loại gọi CBRs tích hợp Đối với CBRs có phận chức chống dòng điện rò phức tạp Thông thường, CBRs có dòng điện làm việc đònh mức vài trăm ampe trở lên chức chống dòng điện rò phức tạp điều chỉnh giá trò đặt trước dòng tác động rò điều chỉnh thời gian trễ CBRs tác động chức chố ng dòng điện rò chế tạo thành hai khối riêng biệt: máy biến dòng rò (ZCT) rơle dòng rò (ELR); lắp đặt CB Loại CBRs gọi CBRs kết hợp Bổ sung chức chống dòng điện rò cho CB 249 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hiện này, phần lớ n HTĐ – SDĐ hoạt động lắp đặt CB cực để điều khiể n đóng cắt mạch điệ n, bảo vệ chống tải bảo vệ chống ngắn mạch cho hệ thống dây điện, phụ tải điện Để bổ sung chức chống dòng điện rò cho chúng, cần đấu nối tiếp chức chống dòng điện rò sau CB ( tính theo chiều cung cấp điện) Khi đó, chức chống dòng điện rò chế tạo thành khối, bao gồm: ZCT, cấu cắt mạch chống dòng điệ n rò thường viết tắt RCD Như vậy, RCD có chức cắt mạch làm việc xuất dòng điện rò đủ lớ n, chòu dòng tải khả cắt mạch chống tải ngắn mạch Trong trường hợp này, CBRs bao gồm có hai khối riêng rẽ: CB RCD; gọi CBRs bán tích hợp III Sơ đồ nguyên lý hoạt động CBRs Trên hình 2-19 trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động CBRs tích hợp cực u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 2-19: Sơ đồ nguyên lý hoạt động CBRs tích hợp cực Khi dòng điện rò I  , tổng dòng điện pha A, B, C xuống qua ZCT không Khi xuất dòng điệ n rò I  pha bất kỳ, dòng điện rò qua ZCT lần xuống đất ( trở dây trung tính “ bảo vệ” PE), nên tổn g dòng điện qua ZCT dòng điện rò I  Nếu dòng điện rò I  đủ lớn (lớn giá trò dòng tác động rò danh đònh I  n CBRs) dòng cảm ứng thứ cấp I2  ZCT sau qua rơle dòng rò ( ELR) khuếch đại truyền đế n mạch điều khiển CB làm tác động cắt mạch dây cấp điện 250 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Trên hình 2-20 trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động rcd cực mà đấu nối tiếp sau cb cực ( chúng thuộc loại cbrs bán tích hợp) Hình 2-20: Sơ đồ nguyên lý hoạt động RCD cực M HC P T uat y th K Rcd cực hoạt động sau: am u ph S H D Khi dòng điện rò I  , tổ unogngdòng điện pha A, B, C dòng điện I (chạy r T © yen quxuyê dây trung tính “ làm việc”BN) n qua ZCT không an Khi xuất dòng điệ n rò I  , dòng điện rò xuyên qua ZCT lần xuống đất ( trở dây trung tính “ bảo vệ” PE), nên tổng dòng điện xuyên qua ZCT dòng điện rò I  Nếu dò ng điện rò I  đủ lớn (lớn giá trò dòng tác động rò danh đònh I  n RCD) dòng cảm ứng thứ cấp I2  ZCT sau qua rơle dòn g rò (ELR) khuếch đại truyền đến mạch điều khiển tác động cắt mạch dây cung cấp điện Song, phận cắt mạch RCD có tác dụng cắt mạch xuất dòng điện rò đủ lớn, chức cắt mạch tải hay ngắn mạch CÂU HỎI Nêu chức đặc điểm cấu tạo thiết bò chống dòng điện rò(CBRs) ? Trình bày nguyê n lý hoạt động CBRs ? Rcd cực hoạt động ? Vò trí mạng điện ? 251 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.5 RELAY DỊNG ĐIỆN Relay dòng điện loại 3T (Liên Xơ) thường dùng để bảo vệ mạch điện bị q tải ngắn mạch để điều khiển làm việc động điện Cấu tạo gồm mạch từ hình chữ C, mạch từ quấn hai cuộn dây dòng điện 2, miếng sắt từ hình Z gắn trục quay với trục Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây tạo lực tác dụng lên miếng sắt Nếu dòng điện chạy qua cuộn dây đạt trị số đủ lớn, lực điện từ thắng lực cản ló xo 4, miếng sắt trục quay làm mở (hoặc đóng) hệ thống tiếp điểm u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 2-21 a) Sơ lược kết cấu loại relay cường độ kiểu điện từ b) Kí hiệu relay cường độ Trị số dòng điện tác động relay chỉnh định hai phương pháp :  Thay đổi sơ đồ đấu cuộn dây relay : cần dòng điện tác động nhỏ hai cuộn dây đấu nối tiếp; cần dòng điện tác động lớn hai cuộn dây đấu song song Do vậy, với sức căng lò xo điều chỉnh 4, đấu song song trị số dòng điện để relay tác động lớn gấp lần so với đấu nối tiếp  Di chuyển hệ thống đòn bẩy để tăng giảm sức căng lò xo điều chỉnh vít 9, ta tăng giảm trị số dòng điện tác động 252 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.6 RELAY ĐIỆN ÁP Relay điện áp loại 3H thường dùng để bảo vệ thiết bị điện điện áp tăng hạ q mức quy định Relay điện áp có cấu tạo tương tự relay dòng điện cuộn dây có số vòng nhiều mắc song song với mạch điện thiết bị cần bảo vệ Hình 2-22 Ký hiệu relay điện áp Tuỳ theo nhiệm vụ bảo vệ, relay điện áp chia làm hai loại :   CMđiện áp bình thường Relay điện áp cực đại : phần ứng (phần quay) loại relayTnày Hlúc P uat ytừth K đứng n, điện áp tăng q mức quy định, lựcađiện thắng lực cản, relay tác động ph m u S g DHthường, phần ứng relay chịu lực điện từ tác dụng, Relay điện áp cực tiểu : điện p nbình o r T en © quy định, lực cản thắng, phần ứng đóng (hoặc mở) tiếp ymức u điện áp hạ xuốngadưới q B n điểm Điện áp khởi động relay điều chỉnh sức căng lò xo điều chỉnh cách thay đổi sơ đồ đấu cuộn dây relay vít CÂU HỎI Nêu cấu tạo relay dòng điện relay điện áp ? Trình bày nguỵên lý hoạt động relay dòng điện relay điện áp ? 253 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.7 RELAY TRUNG GIAN Nhiệm vụ relay trung gian khuếch đại tín hiệu điều khiển Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thường nằm vị trí trung gian hai relay khác Hình 2-23 Kí hiệu relay trung gian Cấu tạo relay trung gian gồm có lõi thép 1, cuộn dây 2, phần ứng hệ thống tiếp điểm Khi dòng điện chạy qua, cuộn dây hút phần ứng đóng (hoặc mở tiếp điểm) Đặc điểm relay trung gian khơng có cấu điều chỉnh điện áp tác động, u cầu phải tác động tốt điện áp đặt vào cuộn dây dao động phạm vi  15% điện áp định mức u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 2-24 Sơ lược kết cấu relay trung gian CÂU HỎI Nêu nhiệm vụ relay trung gian ? Nêu cấu tạo relay trung gian ? 254 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.8 RELAY THỜI GIAN Relay thời gian thiết bị tạo thời gian trì cần thiết truyền tín hiệu từ relay (hoặc thiết bị) đến relay (hoặc thiết bị) khác Trong sơ đồ điều khiển bảo vệ, relay thời gian dùng để giới hạn thời gian q tải thiết bị, tự động mở máy động nhiều cấp biến trở, hạn chế động làm việc khơng tải Cấu tạo relay thời gian gồm: lõi thép hình chữ U, mang cuộn dây ống lót đồng Một đầu phần ứng gắn với lõi, đầu lại mang tiếp điểm động tiếp điểm Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây 7, lõi thép hút phần ứng Nếu cắt dòng điện, phần ứng khơng nhả từ thơng cuộn dây giảm, ống lót đồng cảm ứng sức điện động dòng điện cản trở giảm từ thơng nên phần ứng hút thời gian Muốn chỉnh định thời gian trì thay đổi lực cản lò xo 3, điều chỉnh ốc 4, thay đổi độ dày miếng đồng thau (miếng đệm khơng từ tính) kẽ khơng khí thay đổi trị số dòng điện chạy vào cuộn dây (thêm điện trở ) u DH S g n ruo K pham M P HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 2-25 Sơ lược kết cấu relay thời gian CÂU HỎI Nêu nhiệm vụ relay thời gian ? Nêu cấu tạo ngun lý hoạt động relay thời gian ? 255 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn pFe Truong rm I 02 DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn § 2.9 RELAY TỐC ĐỘ Relay kiểm tra tốc độ dùng để làm việc sơ đồ hãm phanh tự động động điện khơng đồng rơto lồng sóc, làm việc lưới điện áp 380V Relay làm việc với động điện có tốc độ quay từ 1000 đến 3000 vg/ph chế độ liên tục hay ngắn hạn lặp lại có tần số thao tác khơng q 30 lần phút Cấu tạo relay kiểm tra tốc độ gồm trục liên hệ với trục động (hoặc máy) có gắn cần khống chế Trên trục có gắn nam châm vĩnh cửu 2, bên ngồi nam châm có trụ quay tự Mặt trụ có xẻ rãnh đặt dẫn 4, khép mạch với tạo thành lồng sóc (như rơto dộng lồng sóc) Cần tiếp điểm đóng gắn chặt với trụ M P HC uat T h Ky t m a u ph Srelay H Hình 2-26 Cấu tạo kiểm tra tốc độ D uong r T © yen châm cắt dẫn 4, cảm ứng sức điện động sinh dòng qunam Khi trụ quay, từ trường n a B điện Dòng điện dẫn lại tác dụng với từ trường tạo mơmen làm trụ quay Cần quay theo trụ đập vào đóng mở tiếp điểm Relay kiểm tra tốc độ kiểu cảm ứng Liên Xơ tác động (thanh đập vào đóng mở tiếp điểm) tốc độ quay đạt 500  700 vg/ph Khi tốc độ quay giảm 500  700 vg/ph relay khơng tác động Hình 2-27 Kết cấu cụ thể loại relay kiểm tra tốc độ kiểu cảm ứng CÂU HỎI Nêu nhiệm vụ relay tốc độ ? Trình bày cấu tạo ngun lý hoạt động relay tốc độ ? 256 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Nguyễ n Trọng Thắng, Ngô Quang Hà, Máy điện I, II ĐHSPKT TP.HCM, năm 2005 2- Nguyễ n Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệ t, Công nghệ chế tạo tính toán sử a chữ a Máy điện , NXB Giá o dụ c, 1995 3- A.E Fitzerald, Charles kingsley Electrical Machines Mc Graw - Hill, 1990 4- Jimmie J Cathey Electric machines Analysis and Design Applying Matlab Mc Graw - Hill – 2001 M 5- Mohamed E El-Hawary, Principle of Electric Machines withTPPower HC Electronic t ua y th K am u ph Kỹ thuật điện 1, NXB Đại họ c 6- TS.Nguyễn Chu Hùn g, KS.Tôn thất CảnhH Hưng, S D quốc gia TP.HCM,2003 uong r T n© quye equipment, Mir Publishers Moscow, 1974 control 7- L.Rodstein, Electrical n a B 8- M.Kostenko, L.Piotrovsky, Electrical machines, vol.1,2, Mir Publishers Moscow, 1974 Applications, Prentice-Hall, 1986 9- Nguyễ n Xuân Phú, Tính toán cung cấp lựa chọn thiết bò khí cụ điệ n, NXB Khoa họ c kỹ thuật, năm 1998 10- Tô Đằn g, Nguyễn Xuân Phú, Sử dụng sửa chữ a khí cụ điện hạ thế, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 1995 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn [...]... s.đ.đ của cả 2 máy đều tăng 2 Phân phối và chuyển tải giữa các máy phát điện: Sau khi ghép máy phát điện II làm việc song song với máy phát điện I , do E2 = U nên máy II chưa tham gia phát điện và toàn bộ tải vẫn do máy I đảm nhiệm (I1 = I , I2 = 0) Lúc đó đặc tính ngoài của 2 máy phát điện được trình bày như các đường 1 và 2 trên hình (1-31) Hình 1-31 Phân phối tải giữa các máy phát điện 28 Thu vien... thích lấy dòng điện từ ắcquy, lưới điện một chiều hoặc máy phát điện một chiều phụ và được dùng nhiều trong các trường hợp cần điều chỉnh điện áp trong phạm vi rộng, công suất lớn, điện áp thấp (4  24)V hoặc điện áp cao trên 600 V 2 .Máy phát điện một chiều tự kích thích : Có dòng điện kích thích lấy từ bản thân máy phát điện Tuỳ theo cách nối các dây quấn kích thích, ta có : Máy phát điện một chiều... chiều Với : M2 là mômen đưa ra đầu trục máy M0 là mômen không tải IV TÍNH CHẤT THUẬN NGHỊCH TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU: Máy điện 1 chiều có thể dùng làm máy phát điện, cũng có thể dùng làm động cơ điện Trong máy phát điện, chiều của mômen điện từ và tốc độ quay ngược nhau, còn dòng điện và s.đ.đ cùng chiều Trong động cơ điện thì mômen và tốc độ quay cùng chiều còn dòng điện và s.đ.đ ngược chiều nhau Vì vậy... một chiều kích thích độc lập b .Máy phát điện một chiều kích thích song song c Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp d Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp Tùy theo cách kích thích cực từ chính, máy phát điện một chiều được phân loại như sau : 1 Máy phát điện một chiều kích thích độc lập : Bao gồm máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu và máy phát kích thích điện từ Loại đầu chỉ được chế... ph S H II Mômen điện tử và công suất: D uong r T n© quyedây quấn phần ứng sẽ có dòng điện chạy qua Tác dụng của từ Khi máy điện làm việc,atrong n B trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mômen điện từ trên trục máy Giả thiết ở một chế độ làm việc nào đó của máy điện một chiều, từ trường và dòng điện phần ứng ở dưới 1 cực như hình : Theo quy tắc bàn tay trái mômen điện từ do lực điện từ tác dụng... mômen của máy phát điện 1 chiều Trong đó : M1 là mômen đưa vào M là mômen điện từ M0 là mômen không tải b Động cơ điện: Động cơ điện lấy công suất điện vào và truyền công suất cơ ra đầu trục Công suất điện mà động cơ nhận được từ lưới vào bằng : ( 1-17) P1 = UI = U(Iư + It ) Trong đó : I = Iư + It là dòng điện từ lưới điện vào ( Iư là dòng điện vào phần ứng, I t là dòng điện kích thích ) U là điện áp... nhân khiến máy phát điện kích thích song song không tự kích và tạo ra được điện áp ? 5 Nếu máy phát đệin kích thích song song không tự kích thích được do mất từ dư thì giải quyết như thế nào để tạo ra được điện áp 6 Khi tải chung không đổi nếu tăng kích thích của máy phát điện I mà không giảm kích thích của máy phát điện II làm việc song song với máy phát điện I thì tải sẽ phân phối lại giữa 2 máy như... http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Như vậy, trong máy phát điện công suất điện từ đã chuyển công suất cơ M  thành công suất điện EưIư Ngược lại, trong động cơ điện công suất điện từ đã chuyển công suất điện Eư Iư thành công suất cơ M  III Quá trình năng lượng và các phương trình cân bằng: 1 Tổn hao trong máy điện một chiều: a Tổn hao  pcơ : Gồm tổn hao bi, tổn hao ma sát chổi... việc của máy phát điện một chiều kích thích độc lập a Đặc tính ngoài U = f(I) khi It = Cte , n= Cte Khi I tăng, điện áp rơi trên dây quấn phần ứng tăng Mặt khác, do phản ứng phần ứng tăng theo I nên s.đ.đ E giảm Kết quả là điện áp U đầu máy phát điện giảm xuống Dạng của đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích độc lập được trình bày trên hình (1-18) Hình 1-18 Đặc tính ngoài của máy phát điện một... phương trình (1-24) không có lời giải nào khác it = 0, nói khác đi là máy không thể tự kích thích được - Chiều quay của máy phát phải theo chiều nhất định để sinh ra dòng điện it > 0 vì nếu i’t < 0 sẽ làm cho E = 0, phương trình (1-24) không có lời giải và máy không thể tự kích được - Nếu rt quá lớn, dòng điện It xác lập sẽ rất nhỏ, điện áp xác lập bằng Edư của máy Điện áp Uo thành lập được ở đầu máy