Máy điện tàu thủy tập 1 thân ngọc hoàn

Theo Faraday thỉ từ trưòng là một không gian trong dó có phàn bố các đường sức vật lý gọi là đường sức từ trường.Dường sức từ trường gọi tắ t là đường sức giúp ta xác dịnh cường độ từ tr

1 Hệ MKS n0

- Độ dài đo bằng m ét [m]

- Khối lượng đo bằng kilogramtkgl

- Thời gian đo bằng giây [s]

- Độ thẩm tìí : lấy độ thẩm từ trong không khí ,H0

2 Hệ MKSA

- Độ dài đo bằng mét [m]

- Khối lượng đo bằng kilogramỊkg]

- Thời gian đo bằng giây [s]

- Cường độ dòng điện đo bằng Amper [A],

J Hệ thống SI (The International Sistem Unite)

N hững đại lượng cơ bản là :

- Độ dài : Mét [m]

- Khối lượng : Kilogram[kg]

- Thời gian : Giây [s]

- Cường độ dòng điện : Amper [A]

Trong kỹ th u ậ t điện, hệ SI khác với hệ MKSA là độ cảm ứng từ Tesla [T] ứng với [Wb/m2] ở hệ MKSA

Trong thực tế tính toán các hệ đo lường đều cổ những phức tạp, do vậy người ta sử dụng các hệ đo lường một cách hỗn hợp Do đ<5 xuất hiện các hệ số ở các công thức cho trước Ví dụ biểu thức su ất điện động (sđđ) dòng 1 chiều thường gặp là e=Blv,10'8

Để sđđ đo bằng [von] thì B phải đo bằng [Gauss], độ dài

1 đo bằng [cm], còn tốc đ ộ V đo bằng [cm/s]

Nếu muốn viết công thức trên không có hệ số 10'8, m à B,l,v vẫn đo bằng các đại lượng CÜ thỉ sđđ sẽ đo ở đơn vị

của MKS ịtn [không cđ tên gọi] Còn nếu B đó bằng [T], 1 đo

bằng [m], V đo bằng [m/s] thì e đo bằng [vôn] Biểu thức không cd hệ số 1 0 8

Dưới đây là các đại lượng cùa các hệ MKS n , SI và MKSA

cùng tỷ số của nổ

Bảng 1 Các đại lượng cùa hệ MKS /u(), MKSA và Sl

Tên gọi các đại

Tên gọi và ký hiệu 1 dổn

do lưòng

vị cùa hệ Tỳ sá các

dại lưộng của hậ MKSA, Sl vói MKS ỊUo

lưộng

Công và năng lulộng Jun [J] Jun [J] Erg [eg] 107 Công suất

Điện tích

Cdòng dộ dòng diện Amper [A] Amper [A] eg/s 10'1 Cuòng độ từ trdòng Amper/met Amper/met Oested(Oe) 10'3

II ĐỊNH LUẬT MẠCH TỪ

Như ta đã biết, giữa dòng điện và từ trường có mối quan

hệ m ật thiết với nhau Những định luật về điện động đã xác định mối quan hệ giữa chúng và cho phép ta lập những công thức tính toán các đại lượng cần thiết Muốn nghiên cứu các hiện tượng của từ trường ta phải xây dưng được hình ảnh

Theo Faraday thỉ từ trưòng là một không gian trong dó

có phàn bố các đường sức vật lý gọi là đường sức từ trường.Dường sức từ trường (gọi tắ t là đường sức) giúp ta xác dịnh cường độ từ trưòng bằng cách đo số đường sức đi qua một tiết diện theo phương vuồng góc vối véc tơ của cường

độ tìí trường

Trong chân không hoặc trong môi trường gần như thế, véc

tơ cường độ tìí trường l ĩ và độ cảm ứng tù Ẽ trù n g phương,

ơ những môi trường khác và Ổ không trù n g phương và quan hệ giữa ĩĩ và Ổ là phù tuyến

Một đường sức từ biểu diễn bằng một vòng khép kín không đâu không cuối Các đường sức tìí không thể cát ra làm đứt quảng và tìm kiếm các đâu của nó trong bất kỳ một quá trình nào xày ra trong từ trường

Như vậy tìí thông toàn phần thấm qua một m ặt kín sẽ bàng không Về toán học mối quan hệ trên biểu diễn nhưsau :

ồ dây Bcos^ là thành phân vuông góc của véc tơ cảm ứng từ

Ta co' thể dặc trưng trường của khoảng không gian không

có dòng điện bàng từ th ế vô Ịượng thay đổi thẹo tùng điểm Gradien hoặc tốc dộ thay đổi của trường theo một hướng n hất dịnh bằng cường độ của từ trưòng theo hướng đó với dấu ngược lại Thế tìi cho ta biểu diễn m ặt phẳng từ thàn h những lớp cát vuông góc với các đường sức Bằng cách đó ta nhận dược m ặt phảng dâng th ế tìí u =const và h ệ 1 thống đưòng sức F =const

s - tiết diện của ống tìí.

Nhận đường theo trục là đường tích phhn và vì ống cảm ứng tìí khép kín nên định luật tìí thông toản phần có thể biểu diễn như sau :

Trong đđ dl- đoạn chuyển dịch cơ bản theo 1 đường nho

đđ từ điểm Aj -* A2 trong từ trường

- tổng dòng điện có trong vòng tích phAn.Cos (H, dl) - góc giữa hướng chuyển dịch và hướng của đường sức (H 1)

Như vậy nếu ta ký hiệu xịt là tổng từ thông thì ta có th ể

biếu diễn bằng công thức sau :

Ỏ máy điện tìí thông chủ yếu khép kln qua mạch từ Mạch

từ máy điện gồm nhiều đoạn (stato, rôto, th ân máy v.v ), cường độ từ trường các đoạn này coi như không đổi, vậy:

# Hdl = H ịlị + H 212 + H nln = 2 1 (5)

P hía phải (5) đôi khi còn được gọi là độ giâm tìí (sụt từ) của mạch, tương ứng với sụt áp ở mạch điện Còn phía trái gọi là sức tỉí động (stđ)

T a thường gập từ trưòng do một cuộn dây tậ p tru n g cđ dòng điện chạy qua sinh ra nếu số vòng dây là w, cường độ dòng điện là I thỉ stđ biểu diễn bởi

F = IW (GìBiểu thức (6) giải thích rõ vì sao đôi khi stđ là ampe-vòng.Nếu trong một mạch tìí chỉ chạy 1 tìí thông, ta co' thể biến đổi phía trái của (5) như sau :

từ còn co' từ thông khép kín ngoài mạch tìr (gọi là tìf thông

tản) Như vậy giữa fi và s của mạch từ ở những đoạn khác

nhau sẽ khác nhau Nếu ta giả thiết giá trị của n phần

tử thuộc mạch từ như nhau thl có thể viết :

Giả thiết th ím rằng //J =/<2 = f*n = const và

Sj = S2 = s = const ta được công thức gần đúng cho định luật mạch từ :

iwn

I Định luật cảm ứng từ

Định luật phát biểu như sau:

m ột vòng dây nào đó (H.3) thay

đổi (theo thời gian) thl trong

vòng dây sẽ xuất hiện m ột sđđ

biểu diễn (về giá trị) theo biểu

Hiện tượng xuất hiện sđđ H ình 3

trong vòng dây khi tìí thông mdc

vòng với nd thay đổi hoàn toàn độc lập với nguyên n h ân biến đổi từ thông

Sự biến đổi tìi thông cd th ể do dòng điện biến đổi chạy trong vòng dây (tự cảm) hoặc ở cuộn dây ngoại lai (cảm ứng)

hoặc bởi sự dịch chuyển bộ phận sinh ra tìí trường (dịch chuyển cuộn dây) hay do cả 2 nguyên nhân nêu trên 1 Bây giờ ta xét chiều của sđđ Theo Lens thl chiều cùa sđđ cảm ứng là chiều sao cho dòng điện do nó sinh ra sẽ tạo ra tìí thông có chiều chống lại sự biến thiên từ thông do'.Điều này cđ nghĩa là: nếu từ thông tăng thỉ sđđ cảm ứng

có chiều tạo ra dòng điện sinh ra tìí thông ngược chiều từ thông móc vòng, còn nếu từ thông giảm thì chiều tỉí thông

do sđđ cảm ứng sinh ra sẽ cùng chiều với từ thông móc vòng Đê’ xác định được chiều của sđđ ta dùng mũi tên chi hướng.Với dòng một chiều mũi tên sẽ không thay đổi còn dòng xoay chiều mũi tên sẽ thay đổi

Khi dùng mũi tên chỉ

hướng ta qui định như sau :

1 Với giá trị tức thời

dương của từ thông thl

chiều đường sức từ trùng

với chiều mũi tên chỉ

hướng, còn với giá trị tức

thời âm của từ thông, chiều

đường sức từ ngược với

chiều mũi tên chỉ hướng

từ thông

2 Với giá trị tức thời

dương của sđđ thl chiều

mũi tên chỉ hướng điện áp

sẽ hướng tới điểm có điện

thế cao (+) còn ngược lại

ỉiìn h 4

sé hướng tới điểm có điện thế thấp (-).

Theo qui ước trên đây thì hiện tượng xảy ra trong vòng dây khi từ thông thay đổi co' thê’ biểu diễn như sau :

d ỉp

- Nếu -p- >0, sđd cảm ứng trong cuộn dây phải có chiều

từ cực a đến cực b T rên H.4 a ta dùng mũi tên chỉ hướng ngược, còn ở H.4 b mũi tên chi hưóng thuận Như vậy cho trường hạp chi hướng ngược thl :

ỏ H.4b lại mang dấu âm (e = - -ý-)

Như vậy dấu ( + ) và (-) có ý nghỉa vật lý n h ất định Khi

đã xác định hướng (mủi tên) của e và <p dẫu này cho phép

xác dịnh chiêu mũi tẽn chỉ hướng sđđ cảm ứng tại thời điểm bẵt kỳ khi từ thòng móc vòng với cuộn dày thay đổi Phương pháp biểu diễn ờ H.4a là nhận chiều mũi tên theo luật cái vận nút chai Giáo trìn h này sẽ nhận chiều mũi tên theo cơ

sở này Nếu tìí thông móc vòng với w vòng dâv mà thay đổi thì sđđ cảm ứng trong cuộn dây sẽ là :

Thực ra các cuộn dây nằm cạnh nhau trong 1 khổng gian nhất định Do đđ những vòng dây khác nhau sẽ mdc vòng với số lượng từ thông khác nhau nên biốu thức (12) không hoàn toàn đúng (H.5), vỉ vậy ta hây xác định tổng tìí thông móc vòng đó là tổng các tìí thông móc vòng với tá t cả các cuộn dây

(12)

w

Để giải thích khái niệm trên ta dùng H.6

- Cuộn 1 và 5 móc vòng với (py gồm 4 đường sức.

- Cuộn 2 và 4 móc vòng với Ộ-, chứa 6 đường sức.

- Cuộn 3 móc vòng với <p3 gồm 8 đường sức.

N hư vậy tổng tìí không móc vòng sẽ là :

(14)

(14b)

Sự thay đổi từ thông móc vòng với cuộn dây có th ể theo thời gian cũng cd th ể thay đổi vị trí giữa cuộn dây và từ trựờng nên từ thông mdc vòng ctí th ế biểu diễn tổng quát :

Trên H.7 biểu diễn các trường hợp này

Sự thay đổi từ thông móc vòng với cuộn dây (H.7a) do có

sự chuyển động của thanh dẫn (1 cạnh của vòng dây) có độ

ĩ ~ ĩ ĩ o

Sđđ cảm ứng lúc này biểu diễn bàng :

nhưng <p = XựY mà F = iW và Xp = ^ - - độ dẫn từ, vậy :

Từ (21) ta có : Nếu 1 cuộn dảy có số vòng dây không đổi với một dạng cấu tạo n h ất định, có độ tự cảm không đổi nếu dòng diện chạy qua no' không đổi

Sử dụng khái niệm về độ tự cảm, biểu thức sđđ cảm ứng

- Khi có 2 cuộn dây đặt cạnh nhau, cho một dòng diện chạy trong cuộn 1 sẽ gây nên từ thông móc vòng với cuộn

2 Dộ cảm ứng tương hỗ L 12 được định nghỉa như sau :

^12

L 12 =

*1Ngược lại cho dòng điện chạy trong cuộn 2 sẽ móc vòngvới cuộn 1 và độ cảm ứng tương hỗ L21 được định nghỉa :

0 đây ^ tl2 - dộ dẫn từ tương hỗ của 2 cuộn dây

Khi hai cuộn dây đặt cạnh nhau co' dòng i ( chạy qua Wj còn i2 chạy qua W2 có hiện tượng móc vòng tương hố xảy ra

thì tổng tìí thông móc vòng của cuộn 1 là ỶỊ của cuộn 2 là

ự»2, ta có :

V’ l = L l» l ± L 21»2

y>2 = L2i2 ± L12ij

0 đây dấu "+" cho trường hợp từ trường ngoài móc vòng cùng chiều với từ trường chính, còn dấu khi chiêu 2 từ trường này ngược nhau

3 Định luật lực điện lừ

Định luật này xác định độ lỏn và chiều của lực tác dụng

tương hỗ giừa tìí trường và thanh dẩn có dòng điện chạy qua dặt trong từ trường.

Giả sử có thanh dẫn thẳng, mang dòng điện I đặt trong

từ trường dèu có cường độ tự cảm B, thanh dẫn sẽ chịu một

Trong đó l là chiêu dài thanh dẫn đặt trong từ trường, ei­gne tạo hỏi chiều cùa từ trường và dòng điện Nếu thanh dẫn dật vuóng góc với tít trường thì :

Chiẽu của lực F xác định theo qui tác bàn tay trái

111 CẤU TẠO CÁC LOẠI MÁY ĐIỆN

Cae phản tử cáu trúc của máy điện cố thể chia thành :

a Mạch diện c Phần cơ khí

b Mạch tư d Phàn làm m át máy

Ta còn có th ể chia máy điện ra 2 phàn : P hàn chuyển dộng gọi là 1'ôto và phần không chuyển động gọi là stato.Ngoài 2 phàn cơ bản là mạch điện và mạch tìí, người ta còn dùng các phần cơ khi phụ như : màng che, vỏ, ổ bi dể đảm bào cho người sử dụng khống chạm vào các phàn mang điện hoặc phần quày trong khi máy làm việc Cũng cần phải đảm bào sao cho các V ạt rán, nước không lọt vào trong máy hoặc

dể các tia lửa điện lọt ra ngoài Cách làm trên gọi là bảo vệ.Bảo vệ chống nước có nghĩa là không cho nước lọt vào ben trong dưới mọi hinh thức như mưa, tia nước, độ ẩm hoặc

do một lý do bát kỳ Khi máy điện làm việc do có tổn hao công suát nên nhiệt độ của máy tăng lên, để bảo vệ cách

điện, không cho nhiệt, độ máy điện lân quá cao ta phí\i sù dụng phương pháp Làm mát Tuỳ thuôc vào phương pháp dẫn nhiệt người ta chia ra : tự làm mát, làm nvU nhfln tạo và làm m át tự nhiên.

Làm mát tự nhiên là phương pháp không dùng thiốt bị phụ nào để đưa nhiệt ra khỏi máy Đây là phương pháp thô sơ khổng nâng được công suất máy điện nên hầu như không được sử dụng

Tự làm m át là phương pháp gán lòn trục máy một quạt gio' để tạo một dòng không khí đưa nhiột ra ngoài Phương pháp này đơn giản song cường độ làm mát phụ thuôc vào tốc

độ quay của rô to nên nếu dùng cho động cơ có tốc độ thay đổi hoặc đống ngắt nhiều lần không có lợi

Hình 8

Làm m á t nhân tạo là phương pháp tạo ra sự chuyển động

c h ấ t'là m m át (không khí, nước v.v ) bằng truyền động bôn ngoài nằm ngoài phạm vi máy C hất làm m át có th ể chuyển động trong 1 chu trìn h kín hay hở Trên H 8 biểu diễn các phương pháp làm m át (a - tự làm m á t hở, b - làm m át nhân tạo chu trình hở, c - làm m át chu trìn h kín)

C hất làm m á t thư òng dùng là không khí ỏ những máy công su ẫt lớn cđ th ể dùng hyđrồ vì hydrô nhẹ nên tổn hao

q u ạt giđ nhỏ, cđ khả n án g trao đổi nhiệt tố t song dễ gây nổ nếu gặp ô-xi Nước cũng có th ể được dùng làm m át trong chu trin h kín

Căn cứ vằo cồu tạ o vỏ, máy điện được chia thành :

- Cấu tạo hở chỉ dùng nơi khô ráo, sạch sẽ

- Cấu tạo kin binh thường, thưòng dùng nhiều trong công nghiệp

- Cấu tạo kin sử dụng ở những nơi có nhiều bụi bẩn So với những máy cấu tạo kín binh thường thì loại này trao đổi nhiệt kém nến ở vỏ có các gân để tàng diện tích trao đổi nhiệt So với máy kín thưòng thì loại này to hơn, nặng hơn,

đ ắt hơn, vl nếu coi độ tá n g nhiệt như nhau thl ở máy kín phải ctí tổn hao nhỏ hơn

- Loại chống nổ: là nhữ ng máy điện làm việc ở những nơi

cđ nguy cơ nổ, nổ không được để lọt tia lửa ra ngoài Loại này nặng, đắt hơn nên chi dùng ở những nơi phải dùng

IV VẬT LIỆU ĐIỆN DÙNG TRONG CÁC MÁY ĐIỆN

Dể sản xuãt máy điện người ta dũng 4 loại vật liệu chính

Vật liều tù, vệt liệu điện, vệt liệu cách điện và vật liệu làm các bộ phận cơ khí.

Tổn hao sất tù được chia làm 2 loại :

- Tốn hao do dòng Fucô APf

- Tổn hao do hiện tượng từ trẻ APfa

Người ta đă chứng minh rầng :

Tốn hao từ trễ APh = Ch B2.f (29)Trong đó: Ch - tỷ số phụ thuộc vào vệt liệu,

B - cảm ứng từ,

f - tàn sổ biến thiôn của dòng diện

Còn tổn hao dòng Fucô được tính :

Cf - hệ số phụ thuộc vào loại vật liệu

Nếu các lá thép được cách điện với nhau thỉ :

APf = C’jB2ĐiỄu này chứng tỏ ràng nốu tù trường biốn thiên

á<p/ảt * 0 thì mạch từ phải làm bàng các lổ thép

mỏng cách điện với nhau

Vậy tổn hao trong lõi thép máy điện cd thế tính :

(31)Nếu gọi AP, là tđn hao riêng của vật liệu, nghỉa là tổn hao của ỉ kg vật liệu dặt trong tìí trường hỉnh sin có dộ cảm lỉng tỉí B = 1T, tần sổ õOHz thỉ ta có th ể viết :

G ang thường dùng là gang đúc và dược dùng ở những nơi

có tu thông không đổi Ví dụ thân máy diện 1 chiều P h ần

cơ khí chịu tác dụng cơ hục nhiêu thỉ dùng thép giàu eacbon.Những vật liệu phi tìi thường dùng vào nh ãn g vị trí ngàn không cho tìí thông tả n di qua

b Vật liệu lùm m ạch diện :

Vật liệu làm mạch điện gồm : dồng, nhổm và hợp kim cũa chúng Trưng dó dồng mÊm (99% Cu) là vật liệu cơ bản làm cuộn dây vì dộ dẫn diện tổt, hệ sổ nhiệt diện trở nhỏ v.v

Dế làm cổ góp diện người ta dùng dồng cứng (dồng pha thêm Cadimi) vì nó có dộ dẫn diện tốt lại bền về cơ học, dộ chống vết xước tốt

Nhòm được dùng lồm cuộn dây ở rôto động co lồng sóc, dôi khi có dùng làm cuộn dây biến áp

c Vật liệu cách diện :

Vệt liệu cách điện dùng trong máy điện crf thể lft chất rấn hoặc chất lỏng Chúng cd những đạc điím sau :

- Có tính cách điộn trtt

- Chịn được sự thay đổi nhiệt, độ t í t

- Cđ sức bền cơ học cao

- Chịu đươc đọ ấm và t.ổc dụng hort học

Ngoài ra vật liệu cổch điện phụ t.huộc tuổi thọ chất cách điện mà tuổi thọ cách điện lạỉ chịu Anh hưỏng cùa nhiệt, độ,

độ ẩm Nếu máy diện làm việc ở nhiệt độ cno hơn nhiệt độ

cho phép 10°c thỉ t.urti thọ cùa máy giÃm đi một nửa.Cách điện được chia ra 7 lớp líng với nhiệt độ làm việc cùa chúng (bảng 2)

- Vật liệu thuộc lớp A là những vật liêu thuộc lớp Y nhưng

có tắm sơn cách điện, v í dụ : giấy các tông cách diện, sợi, vải v.v

Vật bệu cách điện lớp E là Tìhữr.g "ộ+ Mệu ở dạng vải,

BỢỈ làm từ chất tổ n g hợp Polietylen, nhựa tổng hợp bàng nhiệt hoặc hỗn hợp của chứng hay sơn tổng hợp Loại này dùng cách điện cho dáy dẫn tdm các vật liệu làm tìí Xen-lu-lô

- Cách điện loại B là nhữ ng vật liệu làm từ mica bột hoặc mlca sợi N hững vật liệu làm bằng sợi như vải, giấy m à cđ tẩm các loại sơn từ bitum , các loại nhựa tự nhiên hay tổng

hợp asbest, 8ỢỈ thuỷ tinh cd tẩm sơn hữu cơ V V

- Cách điện lớp F là nhữ ng vật liệu tạo tìl mỉca asbest, sợi thuỷ tinh nhưng cd phổi hợp với chát tổng hợp và tẩm sơn

- Cách điện loại H là những loại thuộc lớp F nhưng sử dụng loại sơn cd nhiệt độ cao hơn

- Cách điện loại C là những vật liệu làm từ mica, thuỷ tinh, sđ cách điện, thạch anh v.v

Các chất cách điện dùng trong cuộn dfty máy điện ở các phần sau dây :

1 Cốch điện giữa các vòng dây : thường dùng loại sơn phủ nếu điện áp lớn hơn 3000v thỉ đùng thêm bâng cách điện ở dạng vảl

2 Cách điện giữa các bin

3 Cách điện đầu cuộn dây

4 Cách điện giữa các cuộn dáy và giữa các mobỉn

5 Cách điện rânh (giữa cuộn đây đ ặt tro n g rãnh và sườn của rflnh)

6 Cốch diện giữa đầu cuộn dây và bộ phận giữa cuộn dfty

7 Cách điện giữ« cốc phiến cổ góp đỉện, và giữa phiến

gốp với bộ phận giữ nđ

8 Cách điện giữa cốc cực với cuộn dfty

9 Cách điện giữa chỗ nối và đầu dây ra,

Khi sản xuất máy điện người ta thường dùng các vật liệucách điện sau :

Giấy, giấy dây cáp, carton, vâi nhựa cách điện đen, vải nhựa cách điện hồng, sợi cách điện bằng vải, thuỷ tinh, mica, băng asbest, băng mica thuỷ tinh V V

Ngoài việc dùng các vật liệu trẽn người ta còn đùng sơn cách điện :

V TỔN HAO VÀ HIỆU SUẤT

Như chúng ta đã biết máy điện là một thiết bị biến đổi năng lượng Cố 2 loại máy : máy lý tưởng - không cđ tổn hao và máy thực - cổ tổn hao Tổn hao là m ột khái niệm qui ước Dạng năng lượng biến đổi không được sử dụng vào mục đích theo yêu cầu, ta gọi là tổn hao Tổng nống lượng ra và năng lượng tổn hao bằng năng lượng vào

Tổn hao trong máy điện gồm các tổn hao sau đây :' Tổn hao trong cuộn dfty od dòng điện chạy.

- Tốn hao trong lỗi thép do cđ dòng Fucô và hiện tượng tìl trễ

- Tổn hao cơ học do ma sát ở ổ bi, ma s á t chổi với cổ

g(5p, đo ma BÄt CÄC phần quay với khfing khí V V

- Tổn hao trong chất, cAch điện do t.ác dụng của từ trường biến đổi gfty n ín

Sự biến đdi năng lượng trong máy điện nhờ mômen điện tìí Cftng suất cơ học biốn thành điện hoăc ngược lại gọi 1A công suốt trong (Pw) hoặc cfing suất, điện tìf (Pđt) Giữa cổng suÄt điện từ VÄ mỡmen điện t,ì/ (Mđt) cổ mổi liên hệ sau :

Trong đđ 0 ) - là t.Ac độ gdc quay đo bằng rad/s Khi máy

điện làm việc như máy phát, công suất nhận vào lớn hơn cồng su ất trong (Pw) m ột đại lượng tổn hao cơ APrt1 và tổn hao trong lỗi thếp APpe, vậy :

Để xác định hiệu suất ta có 3 phương pháp :

- Trực tiếp

- Phương pháp tổn hao chung

- Phương pháp tổn hau từng phàn

Cụ thể của các phương pháp này xỉn dọc tại U)

TÀU TI1UỶ

Trên tàu thuý các máy diện làm việc trong diẽu kiện dậc biệt khác với các máy diện làm việc trên dát lién, trong công nghiệp, cụ thể như sau :

I Sự thay dổi nhiệt dộ trong phạm vi rộng tù 50°c + + 50“C

- Trong một năm só ngày có nhiệt dộ cao nhiẽu (170 ngày/nám)

- Độ ấm lớn, ở nhiệt dộ 40°c độ ấm có thấ dạt 25% với nhiệt dộ 25°c, dộ ẩm dạt 98%

- Hàm lượng muổi trong khâng khỉ lớn có thế dạt ômg/nP,

do dó có thể dọng muối trên m ật sàn (có thời kỳ dạt 0,2mm/ngày)

- Bên trong các vỏ máy có dọng nước chứa dâu, muối

- Các máy diện làm việc vói dộ nghiêng lớn dạt tới 22°, chu kỳ 7 - 10s, gia tốc cực dại lm /s2

- Độ rung cực đại có biên dộ 0,5mm, tàn sò 35Hz

- Độ va dập lên vỏ tàu do sóng với gia tóc 20m/s2

- Điện áp dao dộng tù 85% - 110%, dồi khi dạt 75% giá trị dịnh mức trong khoảng 2 - 3s

N hững động cơ làm việc trên boong tàu còn chịu đóng

băng khỉ bơi à vùng bắc cực, còn bị rửa bởi nước biển cd áp suát l vi' ờ khoảng cách l,5m do các bơm làm vệ sinh tạo

ra Ỏ vùng nhiệt đới các máy điện còn chịu đốt nóng của

m ặt trờ i nên nhiệt độ của nó cđ th ế vượt 5°c so với trong bđng râm , còn chịu ả n h hưởng trực tiếp của khl OzÔn với nồng độ cao (40mg/m3)

Vỉ lý do đtí người ta qui định như sau :

Các m áy điện làm việc trên tà u thuỷ phải cd cấu tạo sao cho tro n g mọi trư ờ ng hợp ở ch ế độ ổn định phải làm việc binh thư ờ ng khi điện áp và tầ n số thay đổi như sau (bảng 3):

Bảng 3 2 3

Đại luong

Độ lệch tính bằng % Làm việc

lâu dài

Làm việc ngắn hạn Đại luộng Thời gian (s)

2 Các mậy điện phải làm việc với độ ẩm tương đối 75%

±3% ở nhiệt dộ 45°c ± 2 °c hoậc 80% ± 3% ở nhiệt độ

5í30Hz với biên độ lm m, ở độ ning ccỉ tần srt tìí 5?8Hz với gia tốc 0,5 m/s2.

Các máy điện trên tàu thủy được chế tạo theo các kiểu sau:

- Kiểu hở

- Kiểu cổ cẩu tạo bảo vệ

- Kiểu bảo vệ chống hơi nước

- Kiểu chịu lực tác động tìí bên ngoài

- Kiểu chống nước đọng

- Kiểu chống nổ

- Kiểu kín nước

PHẦN I

CẤC MẤY BIẾN ẤP

CHƯƠNG 1

CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

CỦA MÁY BIẾN ÁP

1.1 MỞ ĐẦU)

Biến áp là m ột thiết; bị điện từ dùng để thực hiện những nhiệm vụ khác nhau Nhiệm vụ chủ yếu là biến đổi điện áp

và dòng điện xoay chiều vào những giá trị khác nhau khi tần

số không đổi Biến áp được dùng nhiều trong công nghiệp gửi năng lượng đi xa Sở dỉ như vậy vì năng lượng gửi đi được biểu diễn bởi S = U I, muốn giảm tổn hao và tiết diện dây dẫn

ta phải giảm dòng (I), để cho S=const thì phải tăng u Tr£n các đường dây gửi năng lượng đi xa điện áp có giá trị tỉí 6KV-500KV, trong khi đó điện áp nơi sử dụng cđ giá

trị khoAng 110-220V, nèn ta phải hạ điện áp Tổng quát trên

đường dây gửi năng lượng đi xa ta phải cđ 3 loại biến áp

- Biến áp nâng áp đặt ngay sát trạm phát (vì điện áp máy phát cao nhất chỉ đạt 6KV).

- Biến áp trung gian đảm bảo điện áp gửi đi không bị sụt

- Biến áp hạ áp đặt nơi tiêu thụ

Biến áp còn đitợc dùng trong còng nghiệp đế khởi dộng các động cơ, hoặc vào một mục đích cụ thê’ nào đó

Biến áp được dùng cho đo lường thiến dạng, biến áp đo lường .v.v)

- Biến áp còn được dùng trong gia dinh dưới dạng sun-vôn tơ

Ngoài ra biến áp còn được dùng trong thông tin, trong tự động v.v Đó là những biến áp có công suất nhỏ

Bảng định mức của biến áp thưòng co' các đại lượng sau đây :

- Điện áp định mức của tùng cuộn dây

- Công suất định mức hoặc công suất định mức của từng cuộn dây (đo bằng VA, KVA^ MVA)

- Tàn số định mức

- Nho'm nối cuộn dây

- Điện áp ngắn mạch của mỗi cuộn dây

- Trọng lượng của toàn biến ốp

ơ đây ta đưa ra khái niệm về giá trị định mức:

Giá trị định mức là giá trị qui định sẵn do nhà máy thiết

kế Khi máy làm việc với giá trị này lâú dài không gây hư hỏng cho máy

1.2 PH Â N LOẠI MÁY B IẾ N Á P

a- Dựa theo số p h a m áy biên áp dược chia thành :

- Máy biến áp 1 pha

- Máy biến áp 3 pha

6- Dựa theo hệ số biến áp ku người ta chia ra :

Nếu ky < 1 : máy biến áp tàng ập

> 1 : Máy biến áp hạ áp

ky = 1 : Máy biến áp phân li

c- Phán loại theo công dụng :

- Biến áp năng lượng

- Biến áp biến đổi nảng lượng

Lõi thép là m ạch tìí của biến áp, nó được ghép bằng các

lá thép điện kỹ th u ậ t mỏng, được cách điện đối với nhau để chống tổn hao do dòng Fucô Thép được gia công nóng hoặc lạnh Các lá thép được ghép với nhau bằng các đinh ốc, ghép càng chặt thl khi làm việc máy biến áp ít ồn

Sự Ồn của biến áp là do hiện tượng từ Khoảng cách giữa các cột của lõi thép gọi là cửa sổ Số đo của cửa sổ phụ thuộc

Các lá thép được cất thành những tám nhỏ và ghép chúng theo 1 trong các cách như ở H l.la,b ,c đế hỉnh thành lữi thép

có dạng H.1.2 a,b

Ghép lối thép như H.1.2a có khuyết điểm sau : Nếu ta khổng dùng một lớp cách diện đặt ở chỗ tiếp xúc giữa gông tìí và cột sẽ gây ngán mạch từ, sinh ra tại đây dòng Fucô, máy bị đốt nóng cục bộ Nếu dùng 1 lớp cách điện thl tìl trở lại tàng (do khe khí tảng) làm táng dòng không tải

Ghép theo H.1.2b nhược điểm này bị loại trừ Khi thép cán nguội thì nên ghép theo I l.l.lc vỉ chiêu cán của thép cd

Cuộn dây bufo ép thường cd dạng hình trụ, đ ề chống tác

động của lực đi«n t i Việc tạo lồi t ì * cd dạng hlnh trụ hoàn toàn gặp khổ khăn nén người ta lầm lỗl thép dạng cổ nhiều bậc d ể nd gần dạng hlnh trụ nhất H.1.3.

Những blổh áp cd công suất nhò lòi thép co thể là hlnh vuông hoặc hình chữ nhật H-l-3.

Hình 1.3 1.3.2 Cuộn dày biến áp :

Cuộn dây là mạph điện của máy biến áp, thường dược làm bàng dòng, nhổm; tùy thuộc vào công suất của máy mà tiết diện của dây ctí thể là tròn (công suđt nhỏ) hoặc hình chữ nhật (cống suát lốn); cách điện cuộn dây thường dùng là các-tổng, prespan tấm dầu, vải, sợi.

CuỌn dấy biến áp phảỉ đạt những yêu cầu sau :

- Cd hệ sđ sử dụng đồng cao nhất, hiệu suất lớn nhất.

* Thoát nhiệt dẻ dàng, đảm bảo đồng! tiêu chuẩn.

- Đàm bảo độ bền oơ học để chổng các lực điện động, đặc biệt khỉ xảy ra ngán mạch.

Cân cứ vào cách đặt cuộn dây hạ áp và ẹao áp người ta chia ra làm 2 loại :

- Loại Ibng vào nhau H.1.4a.

Thồng thường cuộn áp thấp được dặt bên trong (gần lối)

vỉ dễ cách điện với lõi hơn là cách đỉộn với áp cao.

ĩ.3.3 Các bộ phận phụ:

a B ề đựng dàu :

Bất kể loại máy biến ốp nào cũng phải bào vệ Những biến

áp có công suất lớn thì vỏ máy ngoài nhiệm vụ bảo vệ các phần bên trong nd cồn là bể chứa dầu Dầu biến áp là chất

cách điện nhưng rẵt háo nước Khl có nước độ cách điện của

dầu giảm do vậy bể đựng dầu phải kín Thành bế cđ cánh tân nhiệt để làm tăng tính dẫn nhỉệt Trôn đinh bế đột binh

dầu con có đật bộ phận theo dỗi mực dầu trong bể.

b Đầu ra :

Khi điện áp cao, đầu đấu dây vào, ra thường dùng sứ cách điện.

i 4 NGUYÊN LÝ H O Ạ T DỘN G CỦA MÁY B IẾ N Á P

Trên H.1.5 biểu diễn sơ đồ m ột biến áp 1 pha.

Cuộn dây nối với lưới điện gọi là cuộn sơ cấp có Wị số vòng dây, cồn cuộn nối với tải gọi là cuộn thứ cấp (W2).

Nếu bây giờ ta đưa vào Wj m ột điện áp biến đổi Uj có

tần sổ f thl dòng điện chạy tron g cuộn sơ cấp là i| và stđ

do nđ tạo ra sỗ là : F, - i.w ,

Tìí thông do ij sinh ra khép kín trong lõi thép gọi là từ

thông chính <px và tìí thỗng tải khép kín qua không khí ự>tl Tìl thông <pị biến đdi nên sẽ cảm ứng trong W2 một stđ,

nếu mạch thứ cấp kín thl 8ẽ sinh ra dòng điện i2 và stđ F2= l2.w 2.

Dòng điện sơ cấp i2 cũng sẽ tạo ra 2 tìí thông :

Tìí thổng khép kín qua mạch tìí ví Ui tỉUng khép kln qua

không khl <pịT Như vậy khi cổ tAi (i2* 0 ) thl trong biến áp

tồn tạl 2 tìí trường, 2 tìí trường này tác động với nhau và

sình ra từ thống <f>.

Sđd cảm ứng khl i2= 0 trong Wj và W2 là

e l - w # 1

Vỉ tỉí thông tản khép kín qua không khí là môi trường cd

độ thẩm từ không dổi nên L ị—const, L2 = const và là độ tự

dơ cấp, trong đó UJ - điện áp lưới, còn + etl + (-rjij) là

sự phản ứng của mach

T a tháy e, và etl là sđđ được tạo ra bằng từ trường, còn -r,i, coi là sđđ chống lại dòng Ỉ! khi nó chạy qua điện trở r,.

bộ từ thong móc vòng của cuộn thứ cấp ứng với từ thông cf> 2 ,-

Nôu bỏ quu tdn hao tron g lời thép và cho rẳng dọ thẩm từ trong lõi thép không dối ta cò :

Đây là một mang điộn 2 cửa

Như trên đa nđi, khi máy biến Ap tAi t.hn tai một tìí thrtng

t.ổng <p, nếu điện Ap lưới khang đdi (U ^const.) vA bd qua t.dn hao ở điện trở r ( la cd :

dil d(IB.axflinf" t)e" “ ' L" dt ' ' L" dt

= - Lt 1 Vr1ax0>e0Sfwt = - I Un»cX1C0S'”t

- - ĩ , max V i n M - §)

Như vậy sđđ chậm pha so với dòng điện 1 góc 90°, vậy :

CHƯƠNG 2

CHẾ ĐỘ KHÔNG TẢI CÙA MÁY BIỄN ÁP

2.1 KHẤI NIỆM

Khi nghiên cứu các máy điện ta thường nghiên cứu máy

ỏ những chế độ khác nhau như : chế độ khổng tải, chế độ (làm việc) tỏi, chế độ ngắn mạch, ô những máy điện quay

ta còn nghiên cứu ở chế độ khỏi động

Chế độ khỗng tái của máy biến áp được định nghla như

sau : Cuộn sơ cấp được nổi vào lưới điện còn cuộn thứ cấp

để hỏ 0 chế độ này dòng điện chỉ chạy trong cuộn dAy nổi với lưới và được gọi là dòng khồng tải

Để đơn giÂn ta nghiên cứu một biến áp 1 pha 2 cuộn dAy

làm việc ỏ chế độ ổn định điện áp nạp eđ dạng hình sin

Khí cuộn dây cùa biến áp cđ chạy một dòng điện thi nd

sẽ sinh ra 1 từ trường (li.2.1) bao gồm từ t.hổng chính khép

kln trong lõi thép (p và t.ìí thông tản ệ {y

Hình 2.1