Báo cáo thực tập - Cơ sở lý thuyết về máy điện

Báo cáo thực tập Cơ sở lý thuyết máy điện LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật điện ngành kỹ thuật ứng dụng tượng điện từ để biến đổi lượng, đo lường, điều khiển, xử lí tín hiệu….Bao gồm việc tạo ra, biến đổi sử dụng điện năng, tín hiệu điện sinh hoạt người So với tượng vật lý khác như: Cơ, Nhiệt, Quang,…, tượng điện từ phát giác quan người khơng cảm nhận trực tiếp tượng Tuy nhiên việc khám phá tượng điện từ thúc đẩy mạnh mẽ cách mạng khoa học chuyển sang lĩnh vực điện khí hố tự động hố Các phát minh, sáng chế liên tục đời thúc đẩy công nghiệp phát triển mạnh vũ bão Hàng loạt máy móc, thiết bị điện sản xuất, chế tạo giúp người giải phóng lao động chân tay, thủ công, đưa sản xuất dần vào tự động hoá Đồng thời điện phục vụ đắc lực cho người sinh hoạt tinh thần tiêu dùng Để thực việc biến đổi thành điện ngược lại, biến điện thành người ta sử dụng loại máy điện Máy điện hệ điện từ gồm có mạch từ mạch điện liên quan với Mạch từ gồm phận dẫn từ khe hở khơng khí Mạch điện gồm hay nhiều dây quấn chuyển động tương với phận mang chúng Từ nhu cầu tiêu ding điện ngày cao nên máy điện sủ dụng nhiều sống Máy điện sử dụng rộng rãi ngành kinh tế như: Công nghiệp, Nông nghiệp, Giao thông vận tải,… dụng cụ sinh hoạt gia đình Vì chương trình học trường ĐH Bách Khoa,Hà Nội ngồi việc nghiên cứu lý thuyết máy điện tất sinh viên khoa Điện bố trí tuần thực tập xưởng điện nhằm nâng cao kiến thức thực tế Mỗi sinh viên nắm kỹ thuật quấn dây máy biến áp công suất nhỏ, động pha, động Rotor lồng sóc hiểu nguyên lý vận hành chúng Báo cáo thực tập MỤC LỤC Phần Một: Cơ sở lý thuyết máy điện I II Khái niệm chung Cơ sở lý thuyết động ( Động khơng đồng Rotor lồng sóc ) III Máy Biến áp Phần Hai: Khái niệm dây quấn phần ứng I II Các kiều dây quấn Các thông số để thành lập sơ đồ dây quấn phần ứng đơn giản III Vật liệu dùng máy điện Phần Ba : Thực hành quấn dây quấn Máy biến áp tự ngẫu động không đồng pha Phần Bốn: Kết thu nhận xét Báo cáo thực tập PHẦN MỘT: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY ĐIỆN I Khái niệm chung Định nghĩa: − Máy điện thiết bị điện tử hoạt động dựa nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi dạng lượng khác mà chủ yếu thành điện (Máy phát điện) ngược lại, biến đổi điện thành (Động điện), biến đổi thông số điện áp, dòng điện, tần số, pha,… Các định luật thường dùng để nghiên cứu máy điện a) Định luật cảm ứng điện từ: − Sự biến thiên tổng từ thơng móc vịng mạch điện tạo sức điện động tỷ lệ với đạo hàm tổng từ thơng biến thiên đó: e=− dφ dt b) Định luật tồn dịng điện: − Tích phân vịng cường độ từ trường theo đường khép kín quanh số mạch điện tổng dòng điện vòng dây mạch: ∫ Hdl= ∑iw = F Trong F giá trị sức từ động tổng tác động lên mạch từ c) Định luật lực điện từ: − Dòng điện i chạy từ trường có từ cảm B chịu lực tác dụng f xác định sau: df M = idl × BM Trong trường hợp dây dẫn mang dòng điện i nằm từ trường từ cảm B: f = B.i.l.sinθ Trong θ góc lệch véc tơ từ cảm B với dòng điện i Phân loại máy điện: − Máy điện phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (dòng chiều, dòng xoay chiều), theo nguyên lý làm việc Ở ta phân loại theo nguyên lý biến đổi lượng, có loại: a) Máy điện tĩnh: − Thường loại máy biến áp.Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ biến thiên từ thong dây quấn khơng có chuyển động tương − Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện Do tính chất thuận nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi có tính chất thuận nghịch Báo cáo thực tập Ví dụ: Máy biến áp biến đổi hệ thống có thơng số: U1, I1, f1 thành điện có thông số mới: U2, I2, f2 ngược lại, biến đổi hệ thống :U2, I2, f2 thành hệ thống U1, I1, f1 b) Máy điện có phần động : (Máy điện quay máy điện chuyển động thẳng) − Nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ từ trường dòng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Loại máy điện thường dung để biến đổi lượng biến đổi thành điện (Máy phát điện), biến đổi điện thành (Động điện) Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa làm việc chế độ máy phát động Sơ đồ phân loại máy điện thông thường Máy điện MĐ có phần quay MĐ Tĩnh MĐ xoay chiều MĐ không đồng Máy biến áp II Động không đồng MĐ chiều MĐ đồng Máy phát không đồng Động đồng Cơ sở lý thuyết động cơ: Máy phát đồng Động chiều Máy phát chiều Báo cáo thực tập (Động khơng đồng Rotor lồng sóc) Định nghĩa: Động Không đồng động mà tốc độ trục động khác tốc độ đồng (tốc độ từ trường quay) Cấu tạo Giống máy điện khác động không đồng gồm phận sau: a) Trên stato có vỏ lõi sắt dây quấn: ∗ Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ Thường vỏ máy làm gang Đối với máy công suất tương đối lớn (1000kW) thường dùng thép hàn lại làm thành vỏ Tùy theo cách làm nguội máy mà có dạng vỏ máy khác ∗ Lõi sắt: Lõi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lõi sắt từ trường quay nên để giảm tổn hao , lõi sắt làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ép lại với Khi đường kính ngồi lõi sắt nhỏ hon 900mm dùng trịn ép lại Khi đường kính ngồi lớn trị số phải dùng hình rẻ quạt ghép lại thành khối trịn Mỗi thép kỹ thuật điện có phr sơn cách điện bề mặt để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Nếu lõi sắt ngắn ghép lại thành khối Nếu lõi sắt dài hì thường ghép thành thếp ngắn , thếp dài đến cm, đặt cách 1cm để thơng gió cho tốt Mặt lõi thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn ∗ Dây quấn: Dây quấn stato đặt vào rãnh lõi sắt dược cách điện tốt với lõi sắt b) Phần quay hay rơto Phần có hai phận lõi sắt dây quấn ∗ Lõi sắt: Nói chung người ta dùng thép kỹ thuật điện stato Lõi sắt ép trực tiếp lên trục máy hơặc lên giá rto máy Phía ngồi thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn ∗ Rôto dây quấn rơto: Rơto có hai loại rơto kiểu dây quấn rơto kiểu lồng sóc − Loại rơto kiểu dây quấn: Rơto có dây quấn giống dây quấn stato Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp bớt dây đầu nối, kết cấu dây quấn rôto chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng day quấn đồng tâm lớp Dây quán ba pha rơ to thường đáu hình cịn ba đầu nối vào ba vành trượt làm đồng đặt cố định đầu trục thơng qua trổi than đấu với mạch điện bên Đặc điểm loại động điện rôto kiểu Báo cáo thực tập dây quấn thơng qua chổi than đưa thêm điện trở phụ hay s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính mở máy , điều chỉnh tốc độ cải thiện hệ số công suất máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rơto nối ngắn mạch − Loại rơto kiểu lồng sóc: Kết cấu loại dây quấn khác so với dây quấn stato Tong rãnh lõi sắt rôto đặt vào dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối tắt lại hai đầu vòng ngắn mạch đồng hay nhôm làm thành lồng mà người ta quen gọi lồng sóc Dây quấn kiểu lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính mở máy, máy cơng suất tương đối lớn, rãnh rơto làm thành dạng rãnh sâu làm thành hai rãnh lồng sóc hay cịn gọi lồng sóc kép Trong máy điện cỡ nhỏ , rãnh rơto thường làm chéo góc so với tâm trục c) Khe hở: Vì rơto khối tròn nên khe hở Khe hở máy điện không đồng nhỏ từ 0,2 đến 1mm (trong máy điện cỡ nhỏ vừa) để hạn chế dịng điện từ hóa lấy từ lưới vào làm cho hệ số cơng suất máy cao Dây quấn động không đồng bộ: Dây quấn động không đồng bố trí hai bên khe hở lõi thép phần tĩnh phần quay phận để biến đổi lượng điện Dây quấn chia làm hai loại dây quấn phàn cảm dây quấn phần ứng Dây quấn phần cảm đặt stato có nhiệm vụ sinh từ trường lúc không tải Dây quấn phần ứng đặt rơto có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động định có chuyển động tương từ trường khe hở Đối với động khơng đồng rơto lồng sóc dây quấn phần ứng đồng nhôm đúc trực tiếp rãnh rôto hai đầu nối hai vòng ngắn mạch Báo cáo thực tập III Máy Biến Áp: Khái niệm chung: Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác, với tần số không thay đổi.Máy biến áp phần thiếu hệ thống truyền tải điện Các loại máy biến áp chính: Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện lực − Máy biến áp chuyên dụng : Dùng cho lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện,… − Máy biến áp tự ngẫu : Biến đổi điện áp phạm vi không lớn, dùng để mở máy động điện xoay chiều − Máy biến áp đo lường : Dùng để giảm điện áp dòng điện lớn đưa vào đồng hồ đo − Máy biến áp thí nghiệm : Dùng để thí nghiệm điện áp cao Cấu tạo máy biến áp: Máy biến áp có phận là: Lõi thép, dây quấn vỏ máy a) Lõi thép: Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn Theo hình dáng chia lõi thép thành hai loại: − Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh trụ thép − Máy biến áp kiểu bọc: Mạch từ phân nhánh hai bên bọc lấy phần dây quấn Để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên, lõi thép ghép từ thép kỹ thuật điện có phủ sơn cách điện bề mặt b) Dây quấn: Dây quấn phận dẫn điện máy biến áp, làm nhiệm vụ thu lượng vào truyền lượng Dây quấn thường làm đồng Có hai kiểu dây quấn dây quấn đồng tâm (tiết diện ngang vòng tròn đồng tâm) dây quấn xen kẽ (các bánh dây cao áp hạ áp xen kẽ dọc theo trụ thép) c) Vỏ máy: Vỏ máy có hai phần thùng nắp thùng Thùng làm thép, thường hình bầu dục Nắp thùng dùng để đậy thùng đặt chi tiết máy quan trọng sứ cao áp hạ áp, bình giãn dầu, ống bảo hiểm Ngồi nắp đặt phận truyền động đổi nối đầu điều chỉnh điện áp dây quấn cao áp Báo cáo thực tập PHẦN HAI: KHÁI NIỆM VỀ DÂY QUẤN PHẦN ỨNG I C ác kiểu dây quấn: Dây quấn lớp: Là loại dây quấn mà rãnh đặt cạnh tác dụng, thường dùng máy có cơng suất trung bình nhỏ, loại dây quấn lớp bao gồm: Dây quấn đồng khuôn : − Là dây quấn mà phần tử dây quấn có kích thước hồn tồn giống Dây quấn đồng khn chia thành dây quấn đồng khuôn tập trung dây quấn đồng khuôn phân tán Dây quấn đồng khuôn tập trung thực đơn giản tạo mômen không lớn nên sử dụng Dây quấn đồng khuôn phân tán thực phức tạp có khả tạo mơmen lớn sử dụng rộng rãi thực tế Dây quấn đồng tâm : − Là dây quấn mà phần tử nhóm có kích thước khơng giống Dây quấn đồng khn Dây quấn đồng tâm Dây quấn hai lớp : Là dây quấn mà rãnh đặt hai cạnh tác dụng, thường dùng máy có cơng suất trung bình lớn Dây quấn hai lớp chia thành dây quấn đồng khuôn dây quấn đồng tâm Báo cáo thực tập II Các thông số để thành lập sơ đồ dây quấn cho động không đồng bộ: Z q p 2p y : : : : : m f a n n1 : : : : : Số rãnh stato roto Số rãnh tác dụng với cực (số bối dây nhóm bối) Số đôi cực từ (p ≥ 1) Số cực từ Bước dây quấn (tính từ cạnh tác dụng thứ đến cạnh tác dụng thứ hai phần tử) Số pha Tần số Số mạch nhánh song song Tốc độ từ trường Tốc độ đầu trục Các cơng thức tính tốn trực tiếp: q= Z 2mp ; y= Z 2p ; n= 60 f p Bước cực (khoảng cách pha): τ= + + + π D 2p = Z =y 2p Nếu y=τ : Bước dây quấn đủ Nếu yτ : Bước dây quấn dài III Vật liệu dùng máy điện: Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu vật liệu dùng để chế tạo chi tiết máy chịu tác động học trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy, phận chi tiết truyền động kết cấu máy theo dạng cần thiết đảm bảo cho máy làm việc bình thường Ngưởi ta thường dùng gang, thép, kim loại màu, hợp kim vật liệu chất dẻo làm vật liệu kết cấu Vật liệu tác dụng: Là vật liệu dẫn từ dẫn điện Các vật liệu thường dùng để tạo điều kiện cần thiết sinh biến đổi điện từ a) Vật liệu dẫn từ: Để chế tạo mạch từ máy điện người ta thường dùng loại thép khác thép kĩ thuật điện, thép thường, thép đúc, thép rèn Gang dùng dẫn từ Báo cáo thực tập Ta sử dụng chủ yếu thép kĩ thuật điện có hàm lượng silic khác không vượt 4,5%.Hàm lượng silic dùng để hạn chế tổn hao từ trễ vả tăng điện trở thép để giảm tổn hao dòng điện xoáy Các thép dày 0.35mm sử dụng máy biến áp 0.5mm dùng máy điện quay ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên.Tuỳ theo cách chế tạo chia lõi thép kĩ thuật điện làm loại: Cán nóng cán nguội.Cán nguội có từ tính tốt độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép so với loại cán nóng Ở đoạn mạch từ có từ thơng biến đổi với tần số 50Hz thường dùng thép kĩ thuật điện dày 0.1-0.2mm Ở đoạn mạch từ có từ thơng khơng đổi thường dùng thép đúc, thép rèn thép b) Vật liệu dẫn điện: Dùng để chế tạo phận dẫn điện.Vật liệu dẫn điện tốt dùng máy điện đồng, chúng có điện trở suất nhỏ giá thành khơng cao.Ngồi đồng ta cịn dùng nhôm, hợp kim đồng thau, đồng photpho,… Để chế tạo dây quấn ta dùng đồng nhơm có bọc cách điện sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hố học, sơn emay,….Với máy có cơng suất nhỏ trung bình, điện áp