Bài giảng máy điện hệ đại học

Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, pha

Trang 1

1.1.1 Định nghĩa, công dụng

Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào nguyên

lý cảm ứng điện từ Cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng

để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, pha

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN

1.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Trang 2

1.1.2 phân loại:

* Máy điện đứng yên (MĐ tĩnh)

* Máy điện quay:

- Máy điện một chiều

- Máy điện xoaychiều.

* Máy điện đồng bộ

* Máy điện không đồng bộ CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Trang 3

1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

Trang 4

S

B e

Quy tắc bàn tay phải để xác định chiều sức điện động cảm ứng

Trang 5

1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

Trang 7

TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1

MÁY ĐIỆN

MÁY ĐIỆN TĨNH MÁY ĐIỆN QUAY

MÁY BIẾN ÁP

MĐ KHÔNG ĐỒNG BỘ

MĐ ĐỒNG BỘ

MĐ MỘT CHIỀU

Trang 8

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Định nghĩa, công dụng, cách phân loại máy điện?

2 Các vật liệu cấu tạo nên máy điện.

3 Các phương pháp nghiên cứu máy điện.

Trang 9

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

2 1.1 Định nghĩa

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không đổi.

2.1.2 Các đại lượng định mức

- Dung lượng (công suất định mức) S đm [VA, KVA]

- Điện áp dây sơ cấp định mức U 1đm [V, KV]

- Điện áp dây thứ cấp định mức U 2đm [V, KV]

- Dòng điện dây sơ cấp định mức I 1đm [A , KA]

- Dòng điện dây thứ cấp định mức I 2đm [A , KA]

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 11

2.1.4 Công dụng

Trang 12

LIOA CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 13

- Dùng để truyền tải, phân phối điện năng.

- Dùng trong các thiết bị như lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn).

- Làm nguồn cho các thiết bị điện, điện tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau.

- Trong lĩnh vực đo lường (máy biến điện áp TU, máy biến dòng TI) v.v.

Trang 14

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA.





Trang 15

2.2.1.Lõi thép:

Trang 16

sơ cấp

th? c?p

Trang 18

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

Trang 19

2.2 CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

2.2.3 Vỏ máy biến áp

Trang 22

Khi đặt điện áp xoay chiều u 1 lên dây quấn

sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp có dòng điện i 1.

I 1 sinh ra từ thông ? biến thiên móc vòng với cả 2 dây quấn cảm ứng ra các sức điện động e 1 và e 2.

Nối dây quấn thứ cấp với tải, sức điên động E2 sinh ra dòng điện i 2 đưa ra tải với điện áp U2 Như vậy năng lượng của nguồn điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp.

Nếu W2 chưa nối tải thì U2 = E 2

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

2.3.2 Hoạt động:

CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MBA

Trang 23

Nếu bỏ qua tổn hao công suất trong máy biến áp thì:

U1I1 = U2I2 Như vậy ta có:

Nếu k > 1 thì U1> U2: Máy biến áp hạ áp Nếu k < 1 thì U1< U2: Máy biến áp tăng áp

Trang 24

2.3 MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Trang 25

b máy biến áp ba pha ba trụ

Trang 26

Trang 28

2.3 MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Trang 29

* Quy ước: Đầu các cuộn dây sơ cấp ký hiệu là chữ in hoa: A; B; C cuối các cuộn dây là X; Y; Z

Đầu các cuộn dây thứ cấp ký hiệu là chữ in thường: a; b; c cuối các cuộn dây là x; y; z.

Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối sao hoặc tam giác Ví dụ:

-Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu sao thì ký hiệu: Y/Y -Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu tam giác thì ký hiệu: Y/∆

2.4 TỔ NỐI DÂY VÀ MẠCH TỪ CỦA MBA

2 4.1 Tổ đấu dây máy biến áp

Trang 31

*Định nghĩa:

Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp

Nó biểu thị góc lệch pha giữa các vectơ sức điện động dây

sơ cấp và dây thứ cấp cùng tên của máy biến áp.

Trang 32

Nếu điện áp thứ cấp chỉ vào số

nào thì số đó là tổ nối dây của

máy biến áp.

6

12

3 9

Trang 38

2.4.2 Mạch từ của máy biến áp

Trang 39

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP2.5 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA:

2.5.1 các phương trình cơ bản

này móc vòng với không gian không phải là vật liệu sắt từ

theo thời gian và cảm ứng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp các sđđ tản là e t1 và e t2 có trị số tức thời là:

Trang 40

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP2.5 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA:

Trang 41

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP2.5.1.1 Phương trình điện áp dây quấn sơ cấp

áp dụng định luật Kirhof 2 cho dây quấn sơ cấp ta có:

u 1 + e 1 + e t1 = i 1 r 1 Hay:

Trang 42

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP2.5.1.2 Phương trình điện áp dây quấn thứ cấp

áp dụng định luật Kirhof 2 cho dây quấn thứ cấp

ta có:

u 2 = e 2 + e t2 – i 2 r 2 Biểu diễn dưới dạng số phức:

Trang 43

2.5.1.3 Phương trình cân bằng sức từ động

Khi MBA làm việc, từ thông chính trong máy do sức từ động tổng i 1 W 1 +i 2 W 2 tạo nên Nếu thứ cấp hở mạch (i 2 =0), dòng chạy trong dây quấn sơ cấp là i 0 Từ thông chính trong lõi thép do i 0 W 1 sinh ra Ta có phương trình cân bằng sức từ động:

i 1 W 1 +i 2 W 2 = i 0 W 1

Chia cả hai vế của phương trình cho W 1 :

i 1 +i 2 W 2 /W 1 =i 0 Hay i 1 =i 0 –i’ 2 Viết dưới dạng phức:

I & = I & − I & ′

Trang 44

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP2.5.2 Mạch điện thay thế MBA

2.5.2.1 Quy đổi các đại lương thứ cấp về sơ cấp

Tất cả các đại lượng đã quy đổi từ thứ cấp về sơ cấp gọi là những lượng quy đổi và được kí hiệu thêm một dấu phẩy (’) ở trên đầu.

a Sức điện động và điện áp thứ cấp quy đổi

W K

W

=

Trang 45

2.5.2 Mạch điện thay thế MBA

Tương tự điện áp thứ cấp được quy đổi:

Trang 46

b Dòng điện thứ cấp quy đổi:

Việc quy đổi dòng điện phải đảm bảo sao cho công suất thứ cấp của máy biến áp trước và sau khi quy đổi không thay đổi, nghĩa là:

Trang 47

c Điện trở, điện kháng và tổng trở thứ cấp quy đổi

Khi quy đổi vì công suất không thay đổi nên tổn hao đồng ở dây quấn thứ cấp trước và sau khi quy đổi phải bằng nhau:

Trang 48

* Các phương trình quy đổi.

Thay các lượng đã quy đổi vào các phương trình đã viết ở mục trên ta có:

I & & = + − I I &

Trang 49

r 1 x

1

Z ’ 2

x ’ 2

r ’ 2

E

− &

Zm = ?

2.5.2.2 Thiết lập sơ đồ thay thế

Trang 50

2.5.2.2 Thiết lập sơ đồ thay thế

Trang 51

2.7 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MBA

2.7.1 Chế độ không tải của máy biến áp

2.7.1.1 Phương trình và sơ đồ thay thế

.

U = I Z & & & + Z = I Z &&

Z 0 = Z 1 + Z m : là tổng trở không tải của máy biến áp

Trang 52

2.7.1.2 Các đặc điểm ở chế độ không tải

Dòng điện không tải

Tổn hao không tải

Trang 53

Hệ số công suất không tải

* Khi sử dụng máy biến áp không nên để máy ở tình trạng không tải hoặc non tải

Trang 54

2.7.1.3 Thí nghiệm không tải máy BA

1

dm

I I

Trang 55

2.7.2 chế độ ngắn mạch của mba:

2.7.2.1 Phương trình và sơ đồ thay thế

Trang 59

2.7.3 CHẾ ĐỘ CÓ TẢI CỦA MBA:

Chế độ có tải của máy biến áp là chế độ mà dây quấn sơ cấp nối với nguồn điện áp định mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để dánh giá mức độ tải của máy, người ta đưa ra hệ

Khi K t =1: máy có tải định mức

Khi K t <1: máy non tải

Khi K t >1: máy quá tải

Trang 60

2.7.3.1 Độ biến thiên điện áp thứ cấp theo tải - đường đặc tính ngoài của MBA

a. Độ biến thiên điện áp thứ cấp

Khi máy biến áp mang tải, nếu tải thay đổi ∆U 2 thay đổi Khi U 1 định mức, độ biến thiên điện áp thứ cấp ∆U 2 là:

∆U 2 =U 2đm – U 2 Nếu tính theo phần trăm:

2 2 2

Trang 61

b Đặc tính ngoài của máy biến áp

O

cos ϕ = 0,8 (t cảm)

cos ϕt = 0,8 (t dung)

U2

I2

Trang 62

2.7.3.2 Tổn hao và hiệu suất của mba

Khi máy biến áp làm việc có những tổn hao sau:

- Tổn hao sắt từ trong lõi thép: ∆P st = P 0

* Hiệu suất của máy biến áp: P 2 /P 1

Trang 63

2.8 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MÁY BIẾN ÁP

Trang 65

2.9.2.1 Tỷ số biến áp phải bằng nhau: K 1 = K 2 = …= K n

Giả sử có 2 máy biến áp làm việc song song nhưng

K 1 >K 2 → U 22 >U 21 Vậy có sự chênh lệch điện áp phía thứ cấp của hai máy

∆U 2 = U 22 - U 21

Sự chênh lệch này làm xuất hiện dòng cân bằng chạy quẩn trong dây quấn thứ cấp của hai máy

2.9.2 Các điều kiện làm việc song song của MBA

Trang 66

A X

a

x

Trang 67

2.9.2.2 Cùng điện áp ngắn mạch % ( U N% )

U N%1 = U N%2 = =U N%n

Giả sử U N%1 < U N%2

Có nghĩa là: I 21đm Z n1 < I 22đm Z n2 (1)

Trang 69

2.10 MÁY BIẾN ÁP 3 DÂY QUẤN VÀ CÁC MÁY BIẾN

Trang 70

2.10.2 Các máy biến áp đặc biệt

Trang 71

Máy biến áp tự ngẫu

Trang 72

Zt

W1

A

a Máy biến dòng điện TI

Trang 73

Máy biến dòng điện ( TI)

73

V

ị tr í củ

a T I

Trang 74

Zt

A

a Máy biến dòng điện TI

Trang 75

V

b Máy biến điện áp TU

Trang 76

Máy biến điện áp ( TU)

Cấu tạo

Trang 77

Máy biến điện áp ( TU)

Vị trí TU

Trang 78

2.10.3 MBA hàn hồ quang (loại có cuộn kháng riêng)

Vật hàn

Que hàn

Khe hở không khí

U 1

Trang 79

TÓM TẮTNỘI DUNG CHƯƠNG 2Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh cấu tạo gồm 2 phần chính: Lõi thép và dây quấn.

Máy biến áp được dùng để: truyền tải và phân phối điện năng, thí nghiệm, đo lường, hàn điện…

Các chế độ làm việc của máy biến áp: có tải, không tải, ngắn mạch.

Các điều kiện ghép song song máy biến áp: Cùng tỉ

số BA, cùng UN%, cùng tổ đấu dây.

Các máy biến áp đặc biệt: BA đo lường, BA tự ngẫu, BA hàn hồ quang

Trang 80

Câu 1: Trình bày định nghĩa, phân loại và cấu tạo máy biến áp 1pha? Câu 2: Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha? Câu 3: Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc của MBA 3 pha 3 trụ? Câu 4: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song

mà không cùng tỉ số biến áp?

Câu 5: Vẽ hình, trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của TU?

Câu 6: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song song

mà không cùng tổ đấu dây?

Câu 7: Vẽ hình, trình bày cấu tạo, công dụng, chú ý khi sử dụng TI? Câu 8: Phân tích tác hại khi ghép 2 máy biến áp làm việc song

song mà không cùng điện áp ngắn mạch phần trăm?

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1+2

Trang 81

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2Câu 13: Một máy biến áp 3 pha có ghi Sđm = 5600KVA;

U 1đm = 35kV; U 2đm = 66kV; I 1đm = 92.5A; I 2đm = 490A; P 0 = 18.5kW; I 0 = 4.5%; f = 50Hz;

a Vẽ sơ đồ thay thế?

b Tính các tham số không tải r 0 , x 0 , z 0 , cosϕ0?

Câu 14: Một máy biến áp 3 pha đấu Y/? có ghi S đm = 560KVA; U 1đm = 35kV; U 2đm = 400V; U N% = 4.55%; P N = 1200W; f = 50Hz Tính r n , x n , z n , U nr% , U nx% ?

Câu 10: Vẽ sơ đồ đấu dây cho máy biến áp có tổ đấu dây sau: ∆/Y_7?

Trang 82

ưưưưư3.1.1.ưĐịnhưnghĩa

Chươngư3:ưmáyưđiệnưXCưkhôngưđồngưbộ

Máyư điệnư khôngư đồngư bộư làư loạiư máyư

điệnư xoayư chiềuư làmư việcư theoư nguyênư lýư cảmư ứngư điệnư từ,ư cóư tốcư độư quayư củaư rôtoư (n)ư khácư vớiư tốcư độư từư trườngư quayư (n 1 ).ư Máyư

điệnưkhôngưđồngưbộưcóưthểưlàmưviệcưởưhaiư chếưđộưđộngưcơưvàưmáyưphátư.

Trang 83

3.2:ưcấuưtạoưVÀ NGUYấN Lí LÀM VIỆC CỦAưmáyư

điệnưKĐBưbaưpha

Trang 84

3.2.1:CÊut¹om¸y®iÖnK§Bbapha

Trang 85

3.2.1:CÊut¹om¸y®iÖnK§Bbapha

Trang 86

3.2.1:ưCấuưtạoưmáyưđiệnưKĐBưbaưpha

Trang 87

3.2.1:ưCấuưtạoưmáyưđiệnưKĐBưbaưpha

Trang 89

Stato

Rôto

Trang 91

Trang 93

1/3 T

2/3 T

Trang 94

Tại thời điểm khảo sát, ở pha nào dòng điện có trị

số d ơng thì dòng điện qua các cuộn dây pha có chiều

đi từ “đầu” đến “cuối” pha, đầu đ ợc ký hiệu (+), cuối

đ ợc ký hiệu (.); ở pha nào dòng điện có trị số âm thì dòng điện qua các cuộn dây pha có chiều đi từ “cuối”

đến “đầu” pha, cuối ký hiệu (+), đầu ký hiệu (.)

Trang 95

i

t 0

i A i B i C

1/3 T

T 2/3

T

Khảo sát tại các thời điểm đặc tr ng t = 0; t = 1/3T, t =

2/3T và t = T (hoặc có thể chọn khảo sát tại các thời

điểm bất kỳ của chu kỳ).

Trang 96

c y

B

t = 0

Đ a thứ tự hệ thống dòng 3 pha:

iA vào cuộn dây AX, iB vào cuộn dây BY, iC vào

cuộn dây CZ của Stato động cơ

c y

a x

b z

c y

a B

BA

BC

1/3 T

2/3 T

Trang 97

2/3 T

Trang 98

2/3 T

Trang 99

C Z

A1

X1

B1

Y1C

N

t = 1/3T

Độngưcơưđiệnưxoayưchiềuưbaư

phaư4ưcựcư

Trang 100

2/3 T

iA vào cuộn dây AX, iB vào cuộn dây BY, iC vào

Trang 102

0 t

1/3 T

T 2/3

T

iA iB iC

1/3 T

T 2/3

iA vào cuộn dây AX, iC vào cuộn dây BY, iB vào

Trang 103

0 t

1/3 T

T 2/3

T

iA iB iC

1/3 T

T 2/3

iA vào cuộn dây AX, iC vào cuộn dây BY, iB vào

Trang 104

3.2.2.1 Khi roto quay cựng chiều và nhỏ hơn tốc độ tt quay (chế độ động cơ)

Trang 106

Z

X B

b Khi roto quay cựng chiều và nhỏ hơn tốc độ tt quay (chế độ động cơ)

Trang 107

Z

X B

Trang 108

2

Trang 109

Z

X B

2

Trang 110

Z

X B

Trang 111

A

B C

Tõ tr êng quay cña stato

Z Y

R«to

Stat o

F

F 

B

Trang 112

A B C

CD

Đ Chươngư3:ưmáyưđiệnưXCưkhôngưđồngưbộ

*ưĐảoưchiềuưquay

Trang 113

A B C

CD

Trang 114

A B C

CD

Trang 115

A B C

CD

Trang 116

- Công suất cơ có ích trên trục: P đm

- Điện áp dây stato: U đm

- Dòng điện dây stato: I đm

- Tốc độ quay rôto: n đm

- Hệ số công suất: cosϕđm

- Hiệu suất ηđm

Trang 117

3.3.1 Nhiệm vụ, yờu cầu, phõn loại

3.3:ưDÂY QUẤNưmáyưđiệnưKĐBư

Trang 118

3.3.1.2 Yờu cầu

- Sức điện động cỏc pha phải bằng nhau về trị số, lệch pha nhau về gúc nhất định (đối với dõy quấn 3 pha: 120o, đối với 2 pha: 90o)

- Điện trở và điện khỏng của cỏc dõy quấn pha phải bằng nhau

- Dạng súng sức điện động càng gần sin càng tốt

- Bền về cơ, điện, nhiệt

- Tiết kiệm được kim loại màu

- Chế tạo, lắp rỏp, sửa chữa dễ dàng

Trang 119

3.3.1.3 Phõn loại

Theo chức năng gồm: Dõy quấn làm việc, dõy quấn mở mỏy, dõy quấn cản, dõy quấn bự

Với dõy quấn phần ứng, cú thể phõn loại như sau:

- Theo số pha: dõy quấn ba pha, dõy quấn hai pha, dõy quấn một pha

- Theo số rónh của một pha dưới một cực: dõy quấn cú

q nguyờn, dõy quấn cú q phõn số

- Theo cỏch thực hiện dõy quấn: Dõy quấn một lớp, dõy quấn hai lớp

Trang 120

3.3.2 Một số khỏi niệm và cỏc thụng số cơ bản của dõy quấn phần ứng MĐXC

- Phần tử dõy quấn

- Bước cực: τ = Z/2p

- Bước dõy quấn: y = (Z/2p) ± ξ

- Số rónh của một pha dưới một bước cực q = Z/2mp

- Gúc lệch pha giữa cỏc sức điện động của hai thanh dẫn đặt trờn hai rónh cạnh nhau α = p.3600/Z

- Vựng pha của dõy quấn γ = q.α

- Lệch pha tớnh bằng số rónh (thứ tự pha ABC)

Dõy quấn 3 pha ABC = 1200/αDõy quấn 3 pha ABC = 900/α

Định dạng
Số trang	287
Dung lượng	17,47 MB