Giáo trình thí nghiệm máy điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN Biên soạn: Hoàng Nguyên Phước Họ tên sinh viên: Mã số sinh viên: Lớp/nhóm: Tài Liệu Lưu Hành Tại HUTECH www.hutech.edu.vn THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN Ấn 2014 MỤC LỤC HƯỚNG DẪN I BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 1.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ 1.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 1.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 1.3.1 Mở máy động điện 1.3.2 Thí nghiệm động làm việc có tải 12 BÀI 2: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 17 2.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ 17 2.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 21 2.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 23 2.3.1 Động điện chiều làm việc không tải 2.3.2 Động điện chiều làm việc có tải 23 25 2.3.3 Máy phát điện chiều làm việc không tải 2.3.4 Máy phát điện chiều làm việc có tải 26 27 BÀI 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 29 3.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ 29 3.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 34 3.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 37 BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP 44 4.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ 45 4.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 49 4.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 50 HƯỚNG DẪN > I HƯỚNG DẪN MƠ TẢ MƠN HỌC Thí nghiệm máy điện môn học nhằm thực hành phương pháp mở máy, khảo sát đường đặc tuyến làm việc vẽ đặc tính làm việc khơng tải có tải máy điện khơng đồng bộ, máy điện chiều máy điện đồng bộ, xác định thông số máy biến áp… NỘI DUNG MƠN HỌC − Bài Máy điện khơng đồng bộ: giúp sinh viên thực hành phương pháp mở máy động cơ, khảo sát đặc đính khơng tải có tải động − Bài 2: Máy điện chiều: giúp sinh viên khảo sát vẽ đặc tính khơng tải có tải động máy phát điện chiều − Bài 3: Máy điện đồng bộ: giúp sinh viên khảo sát chế độ làm việc máy phát điện đồng ba pha Thực hòa đồng máy phát điện với hệ thống điện − Bài 4: Máy biến áp: giúp sinh viên thực hành nối dây máy biến áp, biến dòng, đồng hồ đo lường Xác định thơng số máy biến áp thí nghiệm: • Đo tỉ số máy biến áp, xác định cực tính máy biến áp • Thí nghiệm khơng tải • Thí nghiệm ngắn mạch • Vẽ đặc tuyến ngõ máy biến áp có tải R, L, C thay đổi KIẾN THỨC TIỀN ĐỀ Sinh viên phải nắm vững lý thuyết máy điện YÊU CẦU MÔN HỌC Người học phải dự học đầy đủ buổi lên lớp làm tập đầy đủ nhà II | HƯỚNG DẪN CÁCH TIẾP NHẬN NỘI DUNG MÔN HỌC Để học tốt môn này, sinh viên cần chuẩn bị phần lý thuyết, trả lời câu hỏi phần chuẩn bị nhà PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC Mơn học đánh giá gồm: − Điểm q trình: 30% Hình thức nội dung Giáo viên định, phù hợp với quy chế đào tạo tình hình thực tế nơi tổ chức học tập − Điểm thi: 70% Hình thức thí nghiệm kết thí nghiệm gồm thí nghiệm thuộc thứ đến thứ tư nộp báo cáo thí nghiệm BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ BA PHA > BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Sau thí nghiệm này, học viên có thể: − Thực hành phương pháp mở máy động không đồng bộ; − Khảo sát trạng thái làm việc khơng tải có tải động không đồng bộ; − Vẽ đặc tuyến làm việc động không đồng bộ; 1.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ Câu 1: Các loại máy điện không đồng bộ? Đặc điểm loại? Câu 2: Các yêu cầu mở máy động không đồng ba pha? | BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Câu 3: Các phương pháp mở máy động không đồng so sánh ưu, khuyết điểm chúng? Câu 4: Phân tích điểm giống khác nguyên lý làm việc máy điện không đồng máy biến áp? Câu 5: Phân tích điểm giống khác nguyên lý làm việc máy điện không đồng máy biến áp? BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA > Câu 6: Moment phụ động khơng đồng moment gì? Ý nghĩa ảnh hưởng loại moment đó? Câu 7: Vẽ giải thích đường đặc tuyến làm việc động không đồng ba pha? Câu 8: Những ảnh hưởng động khơng đồng làm việc điều kiện tần số, điện áp không định mức? | BÀI 1: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Câu 9: Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ, so sánh ưu khuyết điểm phạm vi ứng dụng chúng? Câu 10: Tại máy điện không đồng sử dụng rộng rãi nhất? 1.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thiết bị thí nghiệm trình bày hình 1.1 • Động điện khơng đồng ba pha (Motor) để thí nghiệm, có thơng số: - Công suất định mức Pđm = 2250W (3HP) - Điện áp định mức Uđm = 380/220V (mỗi cuộn dây có điện áp 220V) - Dòng điện định mức Iđm = 8A - Tốc độ định mức nđm = 1490 vòng/phút • Máy phát điện chiều (Generator) làm tải cho động cơ, có thơng số: BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 49 4.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thiết bị thí nghiệm trình bày hình 4.1 Hình 4.1: panel thí nghiệm máy biến áp • Nguồn điện ba pha 380/220V qua CB2 • Máy biến áp pha ba cuộn dây có thơng số: - U1đm = 220 V ; U2đm = 110V ; U3đm = 110V ; Sđm = 1,1kVA • Biến áp điều chỉnh pha có: - U1 = 220 V ; U2 = (0 ÷ 250)V ; Sđm = 1kVA • Các đồng hồ đo lường - Vôn kế xoay chiều 500V - Am-pe kế xoay chiều - Watt kế pha 50 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP - Cosϕ kế pha • Tải điện trở có giá trị thay đổi • Tải điện cảm có giá trị thay đổi • Tải điện dung có giá trị thay đổi tương ứng theo tổ hợp khóa Tổ hợp khóa 1+3 1+4 2+3 2+4 Giá trị điện dung (µF) 18 22 44 30 52 40 62 4.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 4.3.1 Xác định tỉ số biến áp Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 4.2 Hình 4.2: sơ đồ mạch điện xác định tỉ số biến áp Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép, sinh viên thực tiếp thao tác sau: - Đóng CB1 - Đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 ứng với giá trị điện áp U1 cho bảng 4.1 - Dùng vôn kế V2 đo điện áp U2 cuộn dây a1–x1 U3 cuộn dây a2–x2 tương ứng với giá trị điện áp U1 - Xác định tỉ số biến áp tương ứng cuộn sơ cấp với cuộn thứ cấp k1 = U U1 ; k2 = ghi giá trị vào bảng 4.1 U2 U3 BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 51 Bảng 4.1: tính tốn tỉ số biến áp Điện áp cuộn dây (V) Stt U1 50 100 150 180 200 220 Nhận xét: U2 Tỉ số biến áp U3 k1 k2 4.3.2 Xác định cực tính cuộn dây máy biến áp Giữ nguyên sơ đồ mạch điện hình 4.2; thực thí nghiệm sau với điện áp phía sơ cấp U1 = 220V - Nối a1 với x2; đo điện áp hai đầu a2 với x1: Ua2-x1 = - Nối a2 với x1; đo điện áp hai đầu a1 với x2: Ua1-x2 = - Nối a1 với a2; đo điện áp hai đầu x1 với x2: Ux1-x2 = ……… ……… ……… ……… ……… ……… V V V - Cắt khóa k CB1 Lưu ý: khơng nối a1 với x1 ; a2 với x2 ngắn mạch máy biến áp, làm cháy máy biến áp 52 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP - Giải thích kết đo 4.3.3 Thí nghiệm khơng tải máy biến áp Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 4.3 Hình 4.3: sơ đồ mạch điện thí nghiệm không tải máy biến áp Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép, sinh viên thực tiếp thao tác sau: - Đưa biến áp điều chỉnh vị trí có điện áp khơng - Đóng CB1, đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 ứng với điện áp U1 = 220V - Quan sát đồng hồ đo, đọc giá trị ghi vào bảng 4.2 BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 53 Bảng 4.2: thông số không tải máy biến áp Điện áp phía sơ cấp U10 Hệ số công suất không tải Công suất không tải P0 Dòng điện khơng tải I0 Điện áp phía thứ cấp U20 (V) Cosϕ0 (kW) (A) (V) 220 - Giảm dần điện áp từ biến áp điều chỉnh không - Cắt khóa k CB1 Tính đại lượng từ giá trị đo được: Zo = Zm = U10 = I10 - R o = Rm = Po = I10 - - X o = Xm = Z2o − R 2o = - ku = U10 = U20 I10 100% = I1dm - Io % = - Cosϕo = Ro = Zo - Po = U10 I10 cos ϕo = Nhận xét so sánh kết tính tốn với kết thí nghiệm 54 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP 4.3.4 Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 4.4 Hình 4.4: sơ đồ mạch điện thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép, sinh viên thực tiếp thao tác sau: - Đưa biến áp điều chỉnh vị trí có điện áp khơng - Đóng CB1, đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 cho dòng điện am-pe kế A1, A2 có giá trị là: I1=2,5A I2=5A - Quan sát đồng hồ đo, đọc giá trị ghi vào bảng 4.3 Bảng 4.3: thông số ngắn mạch máy biến áp Dòng điện phía sơ cấp I1 Hệ số công suất ngắn mạch Công suất ngắn mạch PN Điện áp ngắn mạch U1N Dòng điện phía thứ cấp I2 (A) CosϕN (kW) (V) (A) 2,5 5,0 - Giảm dần điện áp từ biến áp điều chỉnh khơng - Cắt khóa k CB1 Tính đại lượng từ giá trị đo được: - ZN = U1N = I1 - R N = 2R = 2R '2 = PN = I12 BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > - XN = 2X1 = 2X '2 = - CosϕN = RN = ZN ZN2 − R N2 = 55 - PN = U1N I1 cos ϕN = Nhận xét so sánh kết tính tốn với kết thí nghiệm 4.3.5 Thí nghiệm máy biến áp mang tải Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 4.5, thí nghiệm trình tự với tải là: Z=R, Z=jXL, Z=jXC Hình 4.5: sơ đồ mạch điện thí nghiệm máy biến áp mang tải • Tải điện trở Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép, sinh viên thực tiếp thao tác sau: 56 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP - Đưa biến áp điều chỉnh vị trí có điện áp khơng - Đóng CB1, đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 ứng với điện áp U1 = 220V - Đặt khóa tải điện trở vị trí theo yêu cầu bảng - Quan sát đồng hồ đo, đọc giá trị ghi vào bảng 4.4 Bảng 4.4: thông số máy biến áp mang tải điện trở Vị trí khóa tải Điện áp U1 (V) 220 220 220 220 220 220 Dòng điện I1 (A) Công suất (W) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) Hệ số cơng suất - Giảm dần điện áp từ biến áp điều chỉnh không - Cắt khóa k CB1 Tính giá trị điện trở R hiệu suất tương ứng với vị trí khóa tải: BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 57 • Tải điện cảm Lưu ý: sinh viên phải giảm điện áp khơng, cắt khóa k sau thay đổi dạng tải Giữ nguyên sơ đồ mạch điện trên, thay tải điện trở tải điện cảm Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép thực tiếp thao tác sau: - Đưa biến áp điều chỉnh vị trí có điện áp khơng - Đóng CB1, đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 ứng với điện áp U1 = 220V - Đặt khóa tải điện cảm vị trí theo yêu cầu bảng - Quan sát đồng hồ đo, đọc giá trị ghi vào bảng 4.5 Bảng 4.5: thông số máy biến áp mang tải điện cảm Vị trí khóa tải Điện áp U1 (V) 220 220 220 220 220 Dòng điện I1 (A) Cơng suất (W) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) Hệ số công suất - Giảm dần điện áp từ biến áp điều chỉnh không - Cắt khóa k CB1 Tính giá trị cảm kháng ZL hiệu suất tương ứng với vị trí khóa tải: 58 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP • Tải điện dung Giữ nguyên sơ đồ mạch điện trên, thay tải điện cảm tải điện dung Sau Giáo viên hướng dẫn kiểm tra cho phép thực tiếp thao tác sau: - Đưa biến áp điều chỉnh vị trí có điện áp khơng - Đóng CB1, đóng khóa k - Tăng dần điện áp từ biến áp điều chỉnh đặt vào cuộn dây A1–X1 ứng với điện áp U1 = 220V - Đặt khóa tải điện dung vị trí theo yêu cầu bảng - Quan sát đồng hồ đo, đọc giá trị ghi vào bảng 4.6 Bảng 4.6: thông số máy biến áp mang tải điện dung Vị trí khóa tải Điện áp U1 (V) 220 220 220 220 220 220 220 220 Dòng điện I1 (A) Cơng suất (W) Điện áp U2 (V) Dòng điện I2 (A) - Giảm dần điện áp từ biến áp điều chỉnh khơng - Cắt khóa k CB1 Hệ số cơng suất BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 59 Tính giá trị dung kháng XC hiệu suất tương ứng với vị trí khóa tải: Từ giá trị đo bảng 4.4; 4.5; 4.6, vẽ đặc tuyến: 60 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP - Đặc tuyến tải U2=f(I2) máy biến áp mang tải điện trở Nhận xét: - Đặc tuyến tải U2=f(I2) máy biến áp mang tải điện cảm Nhận xét: BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP > 61 - Đặc tuyến tải U2=f(I2) máy biến áp mang tải điện dung Nhận xét: - Đặc tuyến hiệu suất η=f(I2) máy biến áp mang tải trở Nhận xét: 62 | BÀI 4: MÁY BIẾN ÁP - Nhận xét: Đặc tuyến hiệu suất η=f(I2) máy biến áp mang tải điện cảm - Đặc tuyến hiệu suất η=f(I2) máy biến áp mang tải điện dung Nhận xét: ... 1.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THI T BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thi t bị thí nghiệm trình bày hình 1.1 • Động điện khơng đồng ba pha (Motor) để thí... 2.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THI T BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thi t bị thí nghiệm trình bày hình 2.1 • Động điện chiều, kích từ độc lập (Motor) để... MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 29 3.1 PHẦN CHUẨN BỊ Ở NHÀ 29 3.2 SƠ ĐỒ VÀ CÁC THI T BỊ THÍ NGHIỆM 34 3.3 NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 37 BÀI