Báo cáo thí nghiệm Máy điện một chiều

Ví dụ như : máy phát điện một chiều, động cơ đề trong các xe có sử dụng bộ đề nổ, … - Máy loại lớn là những máy thường dùng trong công nghiệp, ví dụ như máy phát của dùng Tuabin, ... Trê

BÀI 1 CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

I Mục đích, yêu cầu

- Nắm được cấu tạo của máy điện một chiều

- Tìm hiểu và nắm được cấu tạo của máy điện một chiều

- Nhận dạng và phân biệt được cấu tạo của máy điện một chiều với các loại máy điện khác

II Nội dung thí nghiệm

1 Hình dạng bên ngoài của máy điện một chiều :

- Tuỳ theo từng mục đích sử dụng mà có rất nhiều loại máy điện với những kích cỡ

và hình dáng khác nhau

- Máy nhỏ có thể chỉ nằm gọn trong lòng bàng tay Ví dụ như động cơ trong các đồ chơi của trẻ em, hoặc động cơ trong máy caset, thiết bị làm mát trong các thiết bị khác,…

- Máy loại lớn là máy được sử dụng rộng rãi nhất, có thể là máy phát hoặc động cơ điện dân dụng Ví dụ như : máy phát điện một chiều, động cơ đề trong các xe có sử dụng bộ đề nổ, …

- Máy loại lớn là những máy thường dùng trong công nghiệp, ví dụ như máy phát của dùng Tuabin, thường là nhừng máy phát điện còn nhu cầu dùng những động

cơ điện cực lớn thì it hơn rất nhiều

H1 Máy loại nhỏ H2 Máy loại lớn H3 Máy loại rất lớn

2 Cấu tạo của phần cảm (stato) : vỏ máy, cực chính, cuộn dây cực chính, mặt

bích,…

- Vỏ máy : thường được làm bằng Gang

hoặc thép, miễn sao đảm bảo độ cứng khi va

đập Đối với những loại máy nhỏ thì người ta

không cần quan tâm tới tản nhiệt, tuy nhiên

với những máy công suất lớn vỏ máy được

chế tạo có nhiều rãnh trên bề mặt để giúp tản

nhiệt được tốt hơn Vỏ thường được đúc liền

với các bộ phận nhằm cố định máy khỏi rung

và xê dịch khi hoạt động

H4 Vỏ của một máy, mặt bích của một máy điện loại nhỏ vừa

- Cực chính (cực phụ ): là bộ

phận để tạo ra từ thông chính của

máy, gồm các lá thép kỹ thuật

mỏng ghép lại với nhau bằng đinh

tán Phía quay vào phần ứng có bề

mặt trải rộng hơn nhằm giúp cho từ

thông đi vào khe hở không khí dễ

dàng hơn Trên lõi của cực chính

có quấn các cuộn dây kích thích để

cho dòng điện một chiều đi qua (

với những máy có công suất lớn H5 Một máy điện có 4 cực chính

người ta thường làm các rãnh để đặt thêm các cuộn bù)

- Cực phụ cũng tương tự như cực chính nhưng nhỏ hơn và phần đầu quay vào

phần ứng thì để nhọn Cực phụ cũng được quấn các cuộn dây kích thích để cho

dòng một chiều đi qua Cực chính được đặt xen kẽ váo giữa các cực chính

- Cuộn dây cực chính được làm băng đồng, có nhiều tiết diện khác nhua tuỳ thuộc

vào loại máy điện sử dụng Các sợi dây này cũng được sơn cách điện bề mặt để khi quấn tránh hiện tượng ngắn mạch Trên H5 cuộn dây cực chính đã được bọc lớp vỏ bảo vệ

3 Hộp đầu cực : các đầu đấu dây, tụ điện

- Là nơi nối các dây lại với nhau,

thông thường ở hộp đấu cực có

mắc thêm các tụ điện thích hợp

H7 Hộp đấu cực của máy điện

4 Cấu tạo phần ứng (Rôto) : lõi thép, cuộn dây phần ứng

- Lõi thép của phần

ứng được ghép từ các

lá thép kỹ thuật điện,

chúng được sơn cách

điện với nhau, dùng

giấy cách điện hay

H8 Lõi thép của máy điện một chiều

tục với vận tốc rất lớn sẽ rất nóng, các rãnh thông gió này có tác dụng làm mát lõi thép phần ứng

- Cuộn dây phần ứng được chế tạo

bằng đồng trên những khuôn đặc biệt

và được đặt vào các rãnh của lõi thép

phần ứng, chúng đựơc nối với nhau

theo nhiều cách khác nhau

H9 cuộn dây phần ứng

5 Cấu tạo cổ góp và chổi than :

- Cổ góp được chế tạo từ phiến đồng, được cách điện với nhau và cách điện với

trục

- Chổi than dùng để đưa điện ra mạch ngoài hoặc là dẫn điện vào máy Chổi than

được làm từ bột grafit trộn với bột đồng và ép lại thành khuôn Chổi than có độ

cứng vừa phải để khi bị ép vào cổ góp, chổi than sẽ bị mòn dần theo thời gian làm việc của máy

6 Các thông số hộ chiếu của Máy điện một chiều

- Mỗi mộit thiết bị nói chung, nột máy điện nói riêng đều có các thông số đặc trưng gọi là thông số hộ chiếu

- Thông số hộ chiếu cho biết được tính năng làm việc Với một máy điện một chiều các thông số sẽ cung cấp cho người sử dụng biết được khả năng làm việc của máy : Công suất, tốc độ Đặc biệt là biết được các giá trị định mức của áp và dòng

để từ đó có cách sử dụng an toàn hiệu quả

- Ví dụ : Máy điện một chiều, Mã hiệu 223964 có các thông số sau :

U = 220V  Điện áp định mức

I = 13.7A  Dòng điện định mức

P = 2,3KW  Công suất định mức

n = 1500 vòng / phút  Tốc độ quay định mức

III Nhận xét kết quả thí nghiệm

- Qua thí nghiệm về máy điện một chiều sẽ có thêm kiến thức về máy điện, về hình dạng và nguyên lý hoạt động

- Biết được phạm vi ứng dụng của các máy điện một chiều trong đời sống

- Biết cách bảo dưỡng máy điện một chiều thường dùng

BÀI 2 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

I Mục đích, yêu cầu

- Nắm được cấu tạo của máy biến áp một pha, ba pha

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của máy biến áp một pha, ba pha

- Nhận dạng để phân biệt được máy điện vơí các loại máy điện khác

II Nội dung thí nghiệm

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một MBA đơn giản

Giới thiệu một MBA thông dụng

1 Tìm hiểu hình dạng bên ngoài , vỏ máy, nắp máy

- Máy biến áp có rất nhiều loại với nhiều kích cỡ khác nhau Từ loại rất nhỏ như trong một số cục sạc Pin điện thoại, cục nắn dòng trong các chiếc Radio cho đến những loại rất lớn với công suất lên đến hằng trăm KVA

- Đối với những máy biến áp nhỏ, vỏ ngoài không đóng vai trò quan trọng lắm ngoài nhiệm vụ bảo vệ trống va đập

- Tuy nhiên với những máy công suất loại lớn thì vỏ ngoài lại giữ vai trò hết sức quan trọng, nó làm nhiệm vụ bảo vệ khỏi va đập, còn là vỏ của thùng dầu bảo vệ cho máy và cách điện

- Vỏ ngoài thường có rất nhiều rãnh xung quanh, hoặc là các ống dẫn làm nhiệm

vụ tản nhiệt cho máy biến áp

-

H11 Một số loại hình dạng máy biến áp khác nhau

2 Các loại thùng dầu, sứ vào, sứ ra và các bộ phận chính trên nắp thùng dầu

 Thùng dầu thực chất là bộ phận vỏ của máy biến áp

- Với những máy biến áp công suất nhỏ ( < 30 KVA ) có dạng thùng dấu phẳng

- Máy biến áp có công suất từ trên 30 – 3.000 KVA có dạng kiểu thùng ống, đó là các ống dầu có đường kính khoảng 50 mm gắn vào vách thùng dầu

- Máy biến áp có công suất lớn đến 10.000 KVA thì dùng thùng dầu có bộ tản nhiệt và được làm lạnh tự nhiên Bộ tản nhiệt gồm có 2 ống góp trên và dưới được gắn vào vách thùng dầu, các ống góp có thể gồm nhiều hàng ống nhỏ song song nhau, các ống nhỏ này có kích thước vào khoảng 50mm Trong lòng các hàng ống

có đặt quạt gió làm bộ phận tạo mát cho các ống dầu và làm mát thùng dầu

- Ngoài ra với những thùng dầu thông thường người ta cũng chế tạo có các khe, rãnh giúp làm mát cho vỏ máy biến áp

- Trên thùng dầu có các bộ phận giúp cố định, di chuyển như giá cố định, bánh lăn, quai móc Trên thùng cũng có gắn các ống giúp cho việc đổ dầu và thay dấu định

kì được thuận tiện

- Chất liệu làm vỏ thùng dầu cũng phải đảm bảo khả năng chống chịu được những

va đập thông thường, nếu không có thể dẫn đến nổ, vỡ hay dạn nứt thùng dầu

 Nắp thùng dầu : là bộ phận quan trọng của thùng dầu, trên nắp thùng dầu có

đặt các sứ ra và sứ vào của dây quấn cao áp và hạ áp Những máy biến áp trên 100KVA có đặt bình dãn dầu, còn những máy trên 1000KVA thì có đặt các ống có

màng bảo vệ trên nắp thùng dầu

- Bình dãn dầu là một thùng hình trụ, được nối với thùng dầu bằng dẫn dầu Bình

dãn dầu dùng để kiểm tra dầu trong thùng và giúp dầu có thể dãn nở khi nhiệt độ thay đổi

- Ống có màng bảo vệ có tác dụng bảo vệ thùng dầu khỏi bị hư hỏng khi có sự

tăng áp suất bên trong thùng dầu do máy biến áp xảy ra ngắn mạch Ống này là một ống thép, một đầu được gắn kín bằng một đĩa thuỷ tinh, một đầu được nối với thùng dầu Khi áp suất quá lớn đĩa thuỷ tinh sẽ bị phà vỡ để đẩy dầu ra ngoài, tránh làm hư hỏng các thiệt bị bên trong

- Rơle hơi là thiết bị kiểm soát một cách tự động điều kiện làm việc cơ học của

thùng dầu nhằm đảm bảo an toàn

- Mặt bích dùng để nối với máy bơm chân không

- Các ống dẫn trên thùng dầu đều có màng bảo hiểm

- Sứ cách điện : Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, thuận tiện cho việc lấy

điện áp ra hoặc đưa áp vào, trên máy biến áp có làm các sứ ra và sứ vào Đó là loại

sứ cách điện bên trong để rỗng có để các lõi thép làm chức năng dẫn điện Với cả cao áp và hạ áp đều phải dùng sứ ra hoặc sứ vào để đưa điện sứ cách điện còn là

bộ phận làm hạn chế các tác động của thiên nhiên như sấm sét

H12 Sứ cách điện vào ra

 Dầu máy biến áp : Dùng để làm cách điện và làm nguội lõi thép và dây quấn (

phần tác dụng ) của máy biến áp được tốt hơn, dầu được sử dụng thường là dầu

mỏ ( My – piranol, Nga – xaptol), là loại dầu không cháy và không nổ

3 Tìm hiểu về cấu tạo phần lõi thép của máy biến áp

- Lõi thép của máy biến áp được ghép từ các lá thép máy biến áp(đặc biệt), só độ

dày 0.35 – 0.5mm Có 2 loại thép máy biến áp, đó là thép dát nóng và thép dát

nguội( thép dát nguội có tính chất từ tốt hơn) Giữa các lá thép có đặt lớp giấy cách điện hoặc sơn một lớp sơn cách điện, đôi khi người ta dùng chính lớp ôxy hoá để làm cách điện với những máy có công suất thấp

- Dựa theo đặc điểm về cách ghép lõi thép tuỳ vào mục đích sử dụng mà có 2 loại lõi thép khác nhau, đó là : lõi thép kiểu vỏ và máy biến áp kiểu lõi

+ Máy biến áp kiểu lõi : có các dây quấn bọc phần lá thép

+ Máy biến áp kiểu vỏ : máy có một phần lá thép bao bọc dây quấn

- Dây quấn cũng là bộ phận rất quan trọng của máy biến áp, tuỳ theo kích thước

dây quấn và cách quấn dây người ta chế tạo ra các máy biến có công suất và công dụng khác nhau

- Dây quấn của máy biến áp phải đảm bảo những yêu cầu sau :

+ Dây quấn phải đảm bảo tính kinh tế nhưng vẫn đạt hiệu suất cao khi sử dụng

+ Tình trạng nhiệt của dấy quấn phải đảm bảo các điều kiện tiêu chuẩn và hiệu suất khi sử dụng

+ Dây quấn phải có tính ổn định về mặt cơ học khi sử dụng

+ Dây quấn phải đảm bảo ổn định điện khi xảy ra quá điện áp

- Tuỳ theo cách bố trí dây quấn cao áp và hạ áp, người ta chia thành dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ:

+ Dây quấn đồng tâm : dây quấn có mỗi tiết diện là những vòng tròn đồng tâm + Dây quấn xen kẽ là dây quấn có cao áp và hạ áp quấn đan xen vào nhau

- Có một số loại dây quấn đồng tâm phổ biến sau : Dây quấn từng lớp hình trụ; Dây quấn xoắn ốc; Dây quấn liên tục

+ Dây quấn xen kẽ: Các cuộn dây cao áp và hạ áp xếp xen kẽ nhau theo dọc trục

của MBA

H13a Dây quấn đồng tâm H13b Dây quấn xen kẽ

5 Thông số hộ chiếu của Máy biến áp

- Trên Máy biến áp cũng có ghi Mã hiệu và những thông số điện, gọi là các thông

số hộ chiếu : Dòng, áp, Công suất, tần số,…

- Các thông số cho biết khả năng làm việc và khả năng chịu tải của Máy biến áp

Từ các thông số này mày người sử dụng biết cách khai thác máy một cách có hiệu quả và an toàn

- Ví dụ các thông số của một máy biến áp như sau:

Mã hiệu : SE 2662-4Q Đây là máy hạ áp nên :

U = 115V ; I = 2,6A  Là điện áp và dòng đầu ra định mức

U = 230V ; I = 1,3A  Áp và dòng đầu vào định mức

f = 30 -: 60Hz  Khoảng tần số làm việc của máy

IV Nhận xét kết quả thí nghiệm

- Qua bài thí nghiệm về Máy biến áp giúp cho mối sinh viên có thêm kiến thức về MBA, biết phân biệt hình dạng của MBA với một số loại máy điện khác

- Hiểu được nguyên lý làm việc của MBA, từ đó có thể vận dụng vào việc sử dụng, bảo dưỡng các MBA trong đời sống

- Biết được cách thức tổ chức, hoạt động của các trạm biến áp để từ đó giảm ảnh hưởng của trạm biến áp đối với con người cũng như góp phần bảo quản tốt tài sản

BÀI 3 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH ĐỘC LẬP

I Mục đích, yêu cầu

- Nắm vững các nội dung của Máy phát điện một chiều kích thích độc lập

- Biết phương pháp thí nghiệm, lấy các số liệu và dựng các đường đặc tính

- Tìm hiểu sơ đồ nối máy phát điện một chiều

- Làm thí nghiệm và dựng các đường đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích độc lập

II Dụng cụ đo, thiết bị thí nghiệm

1 Đường đặc tính không tải

 Mở máy động cơ sơ cấp làm quay máy phát điện 1 chiều

 Aptômát để mở, các biến trở để giá trị max

 Quan sát vôlt kế ghi được giá trị sđđ do từ thông dư của máy sinh ra ứng với i_kt = 0

 Đóng nguồn một chiều đưa điện áp vào cuộn kích từ, giảm dần R3 ta thu được các giá trị ikt và Uo tương ứng , theo bảng sau:

Bảng 3.1 Nhánh tăng

nguyên nhân xuất hiện Uo khi I = 0 và được gọi là Điện áp dư Theo lý thuyết thì giá trị này nằm trong khoảng 2 – 3%, đối chiếu với số liệu thu được thì có thể thấy

nó hoàn toàn hợp lý

Đoạn đầu của Nhận xét:

- đường đặc tính tương đối thẳng, điều đó phản ánh rằng lúc đầu mạch từ chưa bão hoà

- Do sự tăng lên của từ thông dư mà trên đồ thị đường đặc tính của nhánh giảm nằm cao hơn đường đặc tính của nhánh tăng, hoàn toàn giống với lý thuyết về máy phát điện một chiều kích thích độc lập

2 Đặc tính phụ tải U = f(i kt ) Khi cho n = n đm = const , I = const

- Đóng động cơ cho máy chạy không tải

- Đóng nguồn một chiều đưa điện áp vào cuộn kích từ, điều chỉnh Rkt để điện áp máy phát đạt giá trị định mức

- Đóng aptômát để nối tải cho máy phát

- Giảm dần R3 với các giá trị khác nhau ,ta thu được cá giá trị của điện áp U và dòng kích từ ikt Theo bảng số liệu sau :

Bảng 3.2

- Khi dòng kích từ bằng không( máy chạy không tải) thì điện áp đạt giá trị rất thấp,

sở dĩ có điều này là do 2 nguyên nhân chính sau :

+ Do điện áp rơi : U = Ea – Ia.Ra Với : Ia.Ra = Ia.Rđ + Uch

Ia.Ra - tổn hao phần ứng

Ia.Rđ - tổn hao dây đồng

Uch - tổn hao trên chổi than

+ Do phản ứng phần ứng

- Do lúc đầu dòng điện chưa bão hoà nên trên đồ thị, đoạn đầu của đường đặc tính

là thẳng Về sau khi dòng trong máy đã bão hoà thì quan hệ không còn là tuyến tính nữa mà trở thành đường cong

- Càng về sau, khi phản ứng phần ứng tăng lên sẽ làm ảnh hưởng đến chế độ làm việc của máy Thể hiện là càng về sau thì đường đặc tính giảm dần độ dốc, như thế điện áp mà máy phát tạo ra sẽ không cao

3 Đặc tính ngoài U = f(I), khi n = n đm = const

- Quay máy phát chạy không tải, Áptômát để mở

- Đóng nguồn một chiều đưa điện áp vào cuộn kích từ, điều chỉnh Rkt để điện áp máy phát đạt định mức  đó chính là điểm đầu tiên của đặc tính ngoài

- Giảm dần R1 , Rkt giữ nguyên Ta thu được các giá trị của U, I theo bảng số liệu sau:

- Thể hiện về mặt lý thuyết thì : U = E – I.Ra do vậy mà khi I tăng thì U phải giảm

- Mặt khác khi I tăng thì độ dốc càng lớn, do khi I tăng thì làm tăng theo phản ứng phần ngang trong máy

4 Đặc tính điều chỉnh : i kt = f(U) , khi n = n đm = const , U = const

- Quay máy phát chạy không tải, áptômát để mở , ghi lại các giá trị của ikt khi I =

- Ta có : U = E – Ia.R nên khi khi I tăng thì U sẽ giảm, do điện áp rơi trong mạch

- Muốn cho U ổn định thì khi dòng I tăng lên cũng phải tăng dòng kích từ để bù vào độ rơi điện áp và phản ứng phần ứng

\

5 Đặc tính ngắn mạch : I nm = f(i kt ) khi n = n đm = const, U = 0

- Chuyển sơ đồ nối máy phát sang chế độ ngắn mạch phần ứng

- Quay máy phát chạy không tải, đưa nguồn kích từ một chiều vào máy phát ( Ukt

= 150V) để đảm bảo an toàn cho máy phát

- Điều chỉnh Rkt , ghi lại các số liệu của I và ikt vào Bảng 3.5 như sau :

1 Bảng 3.5

- Đường đặc tính ngắn mạch là một đường thẳng Do dòng kích từ nhỏ nên mạch

từ không bão hoà dẫn đến quan hệ giữa chúng là tuyến tính

- Do trong máy có từ dư nên khi ikt = 0 thì Inm lại khác 0

- Trong thực tế hiện tượng ngắn mạch là một sự cố Nhận thấy rắng quan hệ giữa

ikt và Inm là tuyến tính nên dòng Inm sẽ tăng nhanh, nếu sự cố kéo dài sẽ làm nóng

và có thể hổng máy phát

IV Nhận xét bài thí nghiệm :

Sau khi làm xong bài thí nghiệm có thể rút ra một số nhận xét tổng thể :

 Qua thí nghiệm ta có thể kiểm định lại lý thuyết thông qua việc xác định và đánh giá các đường đường đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích độc lập Từ đó nắm vững về nguyên lí làm việc, cũng như cấu tạo của máy phát điện một chiều kích thích độc lập

 Kết quả thí nghiệm thu được so với lí thuyết là tương đối giống nhau Một vài đường đặc tính có độ chính xác chưa cao có thể là do phép đo, do chủ quan khi lấy

số liệu, cũng có thể do dụng cụ thí nghiệm có sự sai lệch

 Sau khi hoàn tất bài thí nghiệm có thể dựa vào đường đặc tính để tìm các biện pháp khắc phục, giảm thiểu tác hại của hiện tượng ngắn mạch gây ra

BÀI 4 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH SONG SONG VÀ

HỖN HỢP

I Mục đích, yêu cầu

- Nắm vững các nội dung của Máy phát điện một chiều kích thích song song và hỗn hợp

- Biết phương pháp thí nghiệm, lấy các số liệu và dựng các đường đặc tính

- Tìm hiểu sơ đồ nối máy phát điện một chiều

- Làm thí nghiệm và dựng các đường đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích song song và hỗn hợp

II Dụng cụ đo, thiết bị thí nghiệm

1 Dụng cụ đo

1 Đồng hồ đo tương tự - số vạn năng AD

III Nội dung thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm

1 Máy phát điện một chiều kích thích song song

a Điều kiện tự kích của máy phát điện tự kích thích

- Sơ đồ chính xác

- Động cơ quay đúng chiều

- Trong máy phải có từ dư

- Ứng với n đã cho : R < Rtn hoặc với R đã cho n > nth

b Đặc tính ngoài : U = f(I) khi n = n đm = const, R kt = const

- Quay máy phát chạy không tải

- Đưa nguồn một chiều vào cuộn kích từ, điều chỉnh Rkt để điện áp đạt giá trị định mức

- Đóng Áptomát để nối tải vào máy phát, khi R1 (tải) thay đổi ta thu được các giá trị của U và I theo Bảng số liệu sau :

0 50 100 150 200 250