Tài liệu CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN pptx

1 CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN I. Giới thiệu chung về máy điện: Cỏc mỏy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại được gọi là mỏy điện. Cỏc mỏy điện biến cơ năng thành điện năng gọi là mỏy phỏt điện và cỏc mỏ y điện dung để biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là động cơ.Cỏc mỏy điện đều cú tớnh thuận nghịch, nghĩa là cú thể biến đổI năng lượng theo hai chiều. Mỏy điện là một hệ điện từ gồm cú mạch từ và mạch điện liờn quan với nhau.Mạch từ bao gồm cỏ c bộ phận dẫn từ và cỏc khe hở khụng khớ.Cỏc mạch điện bao gồm hai hoặc nhiều dõy quấn cú thể chuyển động tương đối với nhau cựng với cỏc bộ phận mang chỳng. Sự biến đổi cơ điện trong mỏy điện dựa trờn nguyờn lý về cảm ứng điện từ. Nguyờn lý này cũng đặ t cơ sở cho sự làm việc của cỏc bộ biến đổi cảm ứng. dựng để biến đổi điện năng với cỏc giỏ trị của thụng số này (điện ỏp, dũng điện). Mỏy biến ỏp là một thiết bị biến đổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này, dựng để biến đổi d ũng điện xoay chiều từ điện ỏp này sang dũng điện xoay chiều cú điện ỏp khỏc. Cỏc dõy quấn và mạch từ của nú đứng yờn và quỏ trỡnh biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong cỏc dõy quấn được thực hiện bằng phương phỏp điện. Mỏy điện d ựng làm mỏy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào. Nú được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp, nụng nghiệp, giao thụng võn tải, và cỏc hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế… Mỏy điện cú nhiều loại, cú thể phõn loại như sau: * M ỏy điện tĩnh: thường gặp là cỏc loại mỏy biến ỏp. Mỏy điện tĩnh làm việc dựa trờn hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiờn từ thụng, giữa cỏc dõy quấn khụng cú sự chuyển động tương đối với nhau. Mỏy điện tĩnh thường dựng để biến đổi th ụng số điện năng. Do tớnh chất thuận nghịchcủa cỏc quy luật cảm ứng điện từ nờn quỏ trỡnh biến đổi cú tớnh chất thuận nghịch. Vớ dụ: Mỏy biến ỏp biển đổi điện năng cú cỏc thụng số U 1 , I 1 , f 1 thành điờn năng cú cỏc thụng số mới U 2 , I 2 , f 2 hoặc ngược lạibiến đổi hệ thống điện U 2 , I 2 , f 2 thành hệ thống U 1 , I 1 , f 1 * Mỏy điện cú phần động (quay hoặc chuyển động thẳng): Tuỳ theo lưới điện cú thể phõn thành mỏy điện xoay chiều và mỏy điện một chiều. Nguyờn lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dũng điện của cỏc quận dõy cú chuyển động tương đối so v ới nhau gõy ra. Loại mỏy này thường dựng để biến đổi năng lượng. Vớ dụ: biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (mỏy phỏt điện). Quỏ trỡnh biến đổi cú tớnh chất thuận nghịch, nghĩa là mỏy điện cú thể làm việc ở chế độ mỏy phỏt hoặc động cơ điện. 2 U 1 , I 1 , f 1 P cơ Sơ đồ phõn loại mỏy điện thụng dụng thường dựng: II. Cỏc định luật dựng để nghiờn cứu mỏy điện Trong nghiờn cứu mỏy điện, ta thường sử dụng cỏc định luật sau: 1. Định luật về cảm ứng điện từ. Định luật Faraday: Trong cỏc thiết bị điện t ừ, định luật này thường được viết dưới dạng phương trỡnh Maxwell: dt d e Φ −= Điều đú núi rằng, một sự biến thiờn của tổng từ thụng múc vũng một mạch điện sẽ tạo ra một sức điện động tỷ lệ với đạo hàm của tổng từ thụng biến thiờn đú. Cũng cú thể viết dưới dạng : e = B.l.v Mỏy điện Mỏy điện khụng đồng bộ Mỏy điện một chiều Mỏy biến ỏp Mỏy điện xoay chiều Mỏy điện cú phần quay Mỏy điện đồng bộ Mỏy phỏt khụng đồng bộ Mỏy điện tĩnh Động cơ khụng đồng bộ Mỏy phỏt đồng bộ Mỏy phỏt một chiều Động cơ một chiều Động cơ đồng bộ 3 trong đú v là tốc độ chuyển động của một thanh dẫn l nằm trong từ trường cú từ cảm B vuụng gúc với chiều chuyển động của thanh dẫn đú. 2. Định luật toàn dũng điện: Định luật này được diễn tả như sau: ∑ == FiwHdl φ Tớch phõn vũng của cường độ từ trường theo một đường khộp kớn bất kỳ quanh một số mạch điện bằng tổng dũng điện trong w vũng dõy của cỏc mạch. F chỉ giỏ trị của sức từ động tổng tỏc động lờn mạch từ đú. 3. Định luật về lực điện từ . Định luật Laplace: Đõy là định luật cho ta trị số của lực tỏc dụng trờn một đơn vị dũng điện đặt ở điểm M cú từ cảm . Lực này bằng tớch vectơ của vectơ đơn vị dũng điện với vectơ từ cảm: MM Bidldf .= Lực tỏc dụng trờn đoạn dõy dẫn mang dũng điện nằm trong một từ trường bằng: ∫ = 1 0 sin dlBif ϕ Trong đú ϕ là gúc giữa vectơ từ cảm với vộc tơ dũng điện. Nếu từ trường đều và dõy dẫn thẳng, ta cú: ϕ sinBlif = 4. Năng lượng trường điện từ: Năng lượng tổng trong một thể tớch từ trường cú khụng đổi bằng: ∫ == 2 2 2 1 2 LidV H W μ Trong trường hợp này, chỉ từ thụng múc vũng bởi dũng điện và từ cảm của cuộn dõy. Nếu thiết bị điện từ cú hai hay nhiều mạch điện cú hỗ cảm điện từ thỡ năng lượng điện từ của hai mạch điện hỗ cảm bằng: ∫ ++== 2112 2 22 2 11 2 12 222 iiM iLiL dV H W μ Cú thể dựng phương phỏp tổng quỏt và thống nhất dựa trờn cơ sở của phộp tớnh tenxơ và ma trận để nghiờn cứu, phõn tớch tất cả cỏc loại mỏy điện. Tất cả cỏc phương trỡnh cõn bằng điện ỏp của cỏc loại mỏy điện được biểu thị theo định luật Kirh ụf bằng một phương trỡnh ma trận cú dạng: iZu = Trong đú u : là vectơ điện ỏp cớ cỏc thành phần bằng cỏc điện ỏp đặt vào cỏc mạch điện tương ứng với cỏc dõy quấn của mạch điện; i : là vectơ dũng điện cú cỏc thành phần dũng điện chạy trong cỏc mạch điện; Z: là ma trận tổng trở. Mụmen điện từ sinh ra trong mỏy điện sẽ bằng: ikM ×Ψ= 4 Trong đú là vec tơ từ thụng múc vũng vú cỏc thành phần bằng từ thụng do cỏc dõy quấn sinh ra, k là một hệ số tỷ lệ. 5. Đơn vị tương đối: Trong nghiờn cứu thiết kế và tớnh toỏn cỏc mỏy điện, để được tiện lợi người ta thường dựng hệ đơn vị tương đối. Trong hệ đơn vị tương đối cỏc đại lượng như điện ỏp, dũng điện, cụng suất, tần số, tần độ gúc, mụmen…đều được biểu thị theo cỏc lượng định mức tương ứng lấy làm cơ sở. Vớ dụ: CS I I I = * ; CS U U U = * ; CS P P P = * ; CS M M M = * ; cs z z z = * trong đú: I cs = I đm ; U cs = U đm ; P cs = P đm ; M cs = M đm = đm đm P ω 81.9 ; đm đm cs cs đmcs I U I U zz === III.Tớnh thuận nghịch trong mỏy điện: Tớnh thuận nghịch trong mỏy điện: Mỏy điện cú tớnh thuận nghịch nghĩa là cú thể làm việc ở chế độ mày phỏt điện hoặc động cơ điện. 1. Chế độ mỏy phỏt điện: Cho cơ năng của động cơ điện sơ cấp, thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc v trong từ trường của nam chõm N-S, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng một sức điện động e. - Nếu nối 2 cực của thanh dẫn điện trở R của tải thỡ dũng i chạy trong thanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải. - Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn thỡ đ iện ỏp đặt vào tải eu ≈ Cụng suất điện mỏy phỏt cung cấp cho tải là p= u.i= e.i Dũng điện i nằm trong từ trường , từ trường sẽ chịu tỏc dụng của lực điện từ F dt = B.i.l cú chiều như hỡnh vẽ. Khi mỏy quay với tốc độ khụng đổi, lực điện sẽ cõn bằng với lực sơ cấp của động cơ sơ cấp F cơ = F dt F cơ .v = F dt .v=B.i.l.v=e.i Như vậy cụng suất của động cơ sơ cấp P cơ = F cơ . V đó được biến đổi thành cụng suất điện P đ = ei nghĩa là cơ năng đó được biến đổi thành điện năng. 2. Chế độ động cơ điện: Cung cấp điện cho mỏy điện điện ỏp U của nguồn điện sẽ gõy ra dũng điện i trong thanh dẫn, dưới tỏc dụng của từ trường sẽ cú lực điện từ F dt = Bil tỏc dụng lờn thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v Cụng suất điện đưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.i.l = F dt .v Như vậy cụng suất điện P = u.i đưa vào động cơ đó biến thành cụng suất cơ P cơ = F dt .v trờn trục động cơ điện năng đó biến thành cơ năng. Ta nhận thấy cựng một thiết bị điện từ tựy vào dạng năng lượng đưa và mà mỏy điện cú thể làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện hoặc đụng cơ điện. Đõy chớnh là tớnh chất thuận nghịch của m ọi loại mỏy điện. IV. Sơ lược về cỏc vật liệu chế tạo mỏy điện: 5 Cỏc vật liệu dựng để chế tạo cú thể chia làm 3 loại: - Vật liệu tỏc dụng - Vật liệu kết cấu - Vật liệu cỏch điện 1. Vật liệu tỏc dụng: Đõy là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. cỏc vật liệu này thường dựng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra biến đổi điện từ. a. Vật liệu dẫn từ: Để chế tạo mạch từ của mỏy điện người ta thường dựng cỏc loại thộp khỏc nhau như thộp kỹ thuật điện, thộp lỏ thường, thộp đỳc, thộp rốn. Gang ớt được dựng vỡ dẫn từ khụng tố t lắm. Người ta sử dụng chủ yếu là thộp kỹ thuật điện, cú hàm lượng silic khỏc nhau nhưng khụng được vượt quỏ 4.5%. Hàm lượng silic này dựng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thộp để giảm tổn hao dũng điện xoỏy. Người ta hay sử dụng cỏc lỏ thộp dày 0.35mm dựng trong mỏy biến ỏp và 0.5mm dựng trong mỏy điện quay ghộp lại làm lừi thộp để giảm tổn hao do dũng điện xoay chiều gõy nờn. Tựy theo cỏch chế tạo người ta phõn lừi thộp kỹ thuật điện ra làm 2 loai: cỏn núng và cỏn nguội. Loại cỏc nguội cú đặc tớnh từ tốt hơn như: độ từ thấm cao hơn, tổn hao thộp ớt hơn cỏ n núng. Thộp lỏ cỏn nguội lại chia làm 2 loại: đẳng hướng và vụ hướng. Loại đẳng hướng cú đặc điểm là dọc theo chiều cỏn thỡ tớnh năng từ tớnh tốt hơn hẳn so với nganh chiều cỏn, do đú thường được sử dụng trong mỏy biến ỏp. Loại vụ hướng thỡ đặc tớnh từ theo mọi hướng nờn th ường được sử dụng trong mỏy điện quay. Vớ dụ: Thộp cỏn núng: Э 21 ; Э 31A Thộp cỏn nguội: Э 41O Э 31O Chữ chỉ thộp kỹ thuật điện Chữ A chỉ tổn hao thấp Chữ O chỉ thộp cỏn nguội Chỉ số thứ nhất chỉ hàm lượng silic. Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riờng của cỏc loại thộp. Ở đoạn mạch từ cú từ thụng biến đổi với tần số 50Hz thường dựng lỏ thộp kỹ thuật điện dõy 0.1- 0.2mm. Ở đoạn mạch từ cú từ thụng trường khụng đổi thường dựng lỏ thộp đỳc, thộp rốn hoặc thộp lỏ. b. Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dựng để chế tạo cỏc bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điệ n tốt nhất dựng trong cỏc mỏy là đồng vỡ chỳng cú điện trở xuất rất nhỏ và khụng đắt lắm. Đồng dựng làm dõy dẫn khụng được cú tạp chất quỏ 0,1%.Điện trở suất của đồng ở 20 C° là ρ =0,0172 mmm /. 2 Ω .Ngoài ra cũn dựng nhụm và cỏc hợp kim khỏc như đồng thau, đồng phospho.Nhụm cú điện trở suất ở 20 C° là ρ =0,0282 mmm /. 2 Ω tức là gấp gần 2 lần đồng.Để chế tạo dõy quấn ta dựng đồng, đụi khi dựng nhụm. Dõy đồng và dõy nhụm được chế tạo theo tiết diện trũn hoặc chữ nhật, 6 cú bọc cỏch điện khỏc nhau như: vải sợi, sợi thủy tinh, giấy, nhựa húa học, sơn emay. Với cỏc loại mỏy cú cụng suất nhỏ và trung bỡnh, điện ỏp dưới 100V thường dựng sơn emay vỡ lớp cỏch điện của dõy mỏng, đạt độ bền yờu cầu. Đối với cỏc bộ phận khỏc như vành đổ i chiều, lồng súc hoặc vành trượt, ngoài đồng, nhụm người ta cũn dựng cỏc hợp kim của đồng hoặc nhụm hoặc cú chỗ dựng cả thộp để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. 2. Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu là vật liệu dựng để chế tạo ra cỏc chi tiết chịu tỏc động c ơ học như trục, ổ trục, vỏ mỏy, nắp mỏy, cỏc bộ phận và chi tớnh truyền động hoặc kết cấu của mỏy theo cỏc dạng cần thiết đảm bảo cho mỏy điện làm việc bỡnh thường. Người ta dựng gang, thộp, cỏc kim loại màu, hợp kim, và cỏc vật liệu bằng chất dẻo. 3. Vật liệu c ỏch điện: Để cỏch điện cỏc bộ phận mang điện trong mỏy người ta sử dụng vật liệu cỏch điện.Những vật liệu này đũi hỏi phải cú độ bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, chịu được hoỏ chất và cú độ bền cơ học nhất định. Độ bền về nhi ệt của chất cỏch điện bọc dõy dẫn quyết định nhiệt độ cho phộp của dõy và do đú quyết định tải của nú. Nếu tớnh năng chất cỏch điện càng cao thỡ lớp cỏch điện cú thể mỏng và kớch thước của mỏy giảm. Chất cỏch điện chủ yếu ở thể rắng gồm 4 nhúm: a. Chấ t hữu cơ thiờn nhiờn: giấy, vải, lụa. b. Chất vụ cơ: xi măng, mica, sợi thuỷ tinh. c. Cỏc chất tổng hợp. d. Cỏc loại men, sơn cỏch điện. Chất cỏch điện tốt nhất là mica, song tuơng đối đắt nờn chỉ dựng trong cỏc mỏy cú điện ỏp cao, do đú thường dựng cỏc vật liệu cú sợi như giấy, vải, sợi Chỳng cú độ bền cơ học tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt kộm, hỳt ẩm, cỏch điện kộm. Do đú, dõy dẫn cỏch điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tớnh năng của vật liệu cỏch điện. Ngoài ra cũn cú chất cỏch điện ở th ể khớ: khụng khớ, hydro, nito; hoặc thể lỏng: dầu MBA. + Vật liệu khớ: khụng khớ là một chất cỏch điện tốt tuy nhiờn để cỏch điện tốt hơn người ta thường dựng khớ trơ, hydro hoặc sử dụng trong trường hợp cần cỏch điện và làm mỏt bờn trong vật liệu. + Vật liệu lỏng ( đầu m ỏy biến ỏp) : đõy là loại vật liệu cỏch điện rất quan trọng trong mỏy điện vỡ nú cú thể len lỏi vào cỏc khe rất nhỏ và cú thể sử dụng để dập hồ quang. Căn cứ vào độ bề nhiệt, vật liệu cỏch điện chia ra làm nhiều loại sau: 7 Cấp cỏch điện Vật liệu Nhiệt độ giới hạn cho phộp vật liệu )( 0 C Nhiệt độ giới hạn cho phộp dõy cuốn )( 0 C A Sợi xeluno, bụng hoặc tơ tằm trong vật liệu hữu cơ lỏng. 105 100 E Vài loại màng tổng hợp. 120 115 B Amiang, sợi thủy tinh cú chất kết dớnh vật liệu gốc mica 130 120 F Amiang, vật liệu gốc mica sợi thủy tinh cú chất kết dớnh và tẩm tổng hợp 15 140 H Vật liệu gốc mica, amiang sợi thủy tinh phối hợp chất kết dớnh và tẩm silic hữu cơ. 180 165 Ngoài ra cũn cú cỏc cấp Y và C với nhiệt độ làm việc cho phộp tương ứng là 90 C° và >180 C° . V. Phỏt núng và làm mỏt mỏy điện: Trong quỏ trỡnh làm việc cú tổn hao cụng suất. Tổn hao năng lượng trong mỏy điện bao gồm: tổn hao sắt từ( do hiện tượng từ trễ và dũng xoỏy) trong thộp, tổn hao đồng trong điện trở dõy quấn, tổn hao do ma sỏt( ở mỏy điện quay). Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệ t năng làm núng mỏy điện. Khi đú do tỏc động của nhiệt độ, chấn động và cỏc tỏc động lớ húa khỏc, lớp cỏch điện sẽ bị lóo húa nghĩa là mất dần cỏc tỡnh bền về điện, cơ. Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng quỏ nhiệt độ cho phộp 8-10 0 C thỡ tuổi thọ của vật liệu cỏch điện sẽ giảm đi một nửa. Ở nhiệt độ làm việc cho phộp tốc độ tăng nhiệt của cỏc phần tử khụng vượt quỏ độ tăng nhiệt cho phộp, tuổi thọ trung bỡnh của vật liệu khoảng 10-15 năm. Khi mỏy làm việc quỏ tải, nhiệt độ sẽ v ượt quỏ nhiệt độ cho phộp. Vỡ vậy, khi sử dụng mỏy biến thế cần trỏnh để mỏy quỏ tải. Để làm mỏt mỏy điện phải cú biện phỏp tản nhiệt ra ngũai mụi trường xung quanh. Sự tản nhiệt khụng những phị thuộc vào bề mặt làm mỏt của mỏy mà cũn phụ thuộc vào sự đối lưu c ủa khụng khớ xung quanh hoặc của mụi trường làm mỏt khỏc như dầu mỏy biến ỏp… Thường vỏ mỏy điện được cấu tạo cú cỏc cỏnh tản nhiệt và mỏy điện cú hệ thống quạt gớo để làm mỏt. 8 BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP I.Khỏi niệm chung: Để đưa điện từ cỏc trạm tới cỏc hộ tiờu thụ cần phải cú đường dõy tải điện như hỡnh vẽ.Nếu khoảng cỏch giữa nơi sản xuất điện và hộ tiờu thụ lớn thỡ ta cần phải giải quyết một vấn đề quan trọng là:việc truyền t ải điện năng đi xa phải đảm bảo tớnh kinh tế cao nhất. Như ta đó biết cựng một cụng suất truyền tải trờn đường dõy nếu điện ỏp dược tăng cao thỡ dũng điện chạy trờn cuộn sẽ giảm xuống, như vậy cú thể giảm tiết diện dõy do đú trọng lưọng và chi phớ dõy dẫn cũng như tổn hao trờn đường dõy dài sẽ giảm xuống.Vỡ thế mu ốn truyền tải cụng suất đi xa ớt tổn hao và tiết kiệm kim loại màu trờn đường dõy tải điện người ta phải dựng điện ỏp cao ( 35, 110, 220, 500kV ). Trờn thực tế cỏc mỏy phỏt điện khụng cú khả năng tạo ra điện ỏp cao như vậy (thường chỉ từ 3-21kV) do đú phảI cú cỏc thiết bị tăng ỏp ở đầu đường dõy lờn. Mặt khỏc cỏc hộ tiờu thụ thường yờu cầu điện ỏp thấp từ 0,4-0,6 kV do đú tớI đõy phảI cú thiết bị giảm ỏp xuống. Để biến đổI điện ỏp của dũng điện xoay chiều từ điện ỏp cao xuống điện ỏp thấp hoặc ngược l ạI ta sử dụng mỏy biến ỏp. Thực tế trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phõn phối cụng suất từ nhà mỏy điện đến tận cỏc hộ tiờu thụ một cỏch hợp lý thưeờng phảI qua 3, 4 lần tăng và giảm điện ỏp như vậy.Do đú tổng cụng suất của cỏc m ỏy biến ỏp trong hệ thống điện thường gấp 3, 4 lần cụng suất của trạm phỏt điện.Những mỏy biến ỏp dựng trong hệ thống điện lực gọI là mỏy biến ỏp điện lực hay là mỏy biến ỏp cụng suất. Từ đú rừ mỏy biến ỏp chỉ làm nhiệm vụ truyền t ải hoặc phõn phối năng lượng, khụng thực hiện việc chuyển hoỏ năng lượng. Ngày nay, do việc sử dụng điện năng phỏt triển rộng rói nờn cú nhiều loạI mỏy biến ỏp khỏc nhau: mỏy biến ỏp 1 pha, mỏy biến ỏp 3 pha 2 dõy quấn, 3 dõy quấn, cỏc mỏy biến ỏp dung trong chuyờn mụn như mỏy biến ỏp chuyờn dung cho cỏ c lũ luyện kim, mỏy biến ỏp dung cho đo lường, thớ nghiệm…nhưng chung dựa trờ cựng một nguyờn lý đú là mguyờn lý cảm ứng điện từ. Mỏy biến ỏp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyờn tắc cảm ứng điện từ dung để biến đổi điện ỏp của hệ th ống dũng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyờn tần số dũng điện.Hệ thống điện đầu vào của mỏy biến ỏp trước lỳc biến đổi ( sơ cấp ) cú điện ỏp U 1 ,I 1 ,f. Hệ thống điện đầu ra ( thứ cấp ) cú điện ỏp U 1 ,I 1 , f. Nếu điện ỏp thứ cấp lớn hơn điện ỏp sơ cấp gọi là mỏy biến ỏp tăng ỏp.Nếu điện ỏp phớa thứ cấp nhỏ hơn điện ỏp phớa sơ cấp gọi là mỏy biến ỏp hạ ỏp. II. Nguyờn lớ làm việc cơ bản của mỏy biến ỏ p: 9 Nguyờn lý làm việc của mỏy biến ỏp dựa trờn cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Ta hóy xột sơ đồ nguyờn lớ của một mỏy biến ỏp Đõy là mỏy biến ỏp một pha hai dõy quấn. Dõy quấn 1 cú w 1 vũng dõy và dõy quấn 2 cú w 2 vũng dõy được quấn trờn lừi thộp 3. Khi đặt một điện ỏp xoay chiều u 1 vào dõy quấn 1, trong đú sẽ cú dũng điện i 1 . Trong lừi thộp sẽ sinh ra từ thụng Ф múc vũng với cả hay dõy quấn 1 và 2, cảm ứng ra cỏc s.đ.đ e 1 và e 2 . Dõy quấn 2 cú s.đ.đ sẽ sinh ra dũng điện i 2 đưa ra tải với điệp ỏp là u 2 . Như vậy năng lượng của dũng điện xoay chiều đó được truyền từ dõy quấn 1 sang dõy quấn 2. Giải sử điện ỏp xoay chiều đặt vào là một hàm hỡnh sin, thỡ từ thụng do nú sinh ra cựng là một hàm số hỡnh sin: Ф = Ф m sin t ω (1-1) Do đú theo định luật cảm ứng điện từ, s.đ.đ cảm ứng trong cỏc dõy quấn 1 và 2 sẽ là: ) 2 sin(2cos sin 11111 π ωωω ω −=Φ−= Φ −= Φ −= tEtw dt td w dy d we m m (1-2a) ) 2 sin(2cos sin 22222 π ωωω ω −=Φ−= Φ −= Φ −= tEtw dt td w dy d we m m (1-2b) Trong đú: m mm fw ww E Φ= Φ = Φ = 1 11 1 44.4 2 2 2 πω (1-3a) m mm fw ww E Φ= Φ = Φ = 2 22 2 44.4 2 2 2 πω (1-3b) là giỏ trị hiệu dụng của cỏc s.đ.đ dõy quấn 1 và dõy quấn 2. Cỏc biểu thức (1-2a,b) cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dõy quấn chậm pha với từ thụng sinh ra nú một gúc 2 π Dựa và cỏc biểu thức(1-3a,b) người ta định nghĩa tỷ số biến đổi của mỏy biến ỏp như sau: 2 1 2 1 w w E E k == (1-4) Nếu khụng kể điện ỏp rơi trờn cỏc dõy quấn thỡ cú thể coi U 1 ≈ E 1 ; U 2 ≈ E 2 , do đú k được xem như tỷ số điện ỏp giữa dõy quấn 1 và dõy quấn 2: 10 2 1 2 1 U U E E k ≈= (1-5) III. Cỏc loại mỏy biến ỏp chớnh: Theo cụng dụng, mỏy biến ỏp cú thể gồm những loại chớnh sau đõy: - Mỏy biến ỏp điện lực : dựng để truyền tải và phõn phối cụng suất trong hệ thống điện lực. - Mỏy biến ỏp chuyờn dựng : dựng cho cỏc lũ luyện kim, cho cỏc thiết bị ch ỉnh lưu, mỏy biến ỏp hàn điện,… - Mỏy biến ỏp tự ngẫu : biến đổi điện ỏp trong một phạm vi khụng lớn, dựng để mở mỏy cỏc động cơ điện xoay chiều. - Mỏy biến ỏp đo lường : dựng để giảm cỏc điện ỏp và dũng điện lớn khi đưa vào cỏ c đồng hồ đo. - Mỏy biến ỏp thớ nghiệm : dựng để thớ nghiệm cỏc điện ỏp cao. IV.Cấu tạo mỏy biến ỏp: Mỏy biến ỏp cú 3 bộ phận chớnh : lừi thộp, dõy quấn và vỏ mỏy 1-Lừi thộp: Lừi thộp mỏy biến ỏp dung để dẫn từ thụng chớnh của mỏy được ch ế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt ( thường là lỏ thộp kỹ thuật điện ). Lừi thộp gồm 2 bộ phận: *Trụ: là phần lừi thộp cú dõy quấn. *Gụng : là phần lừi thộp nối cỏc trụ lại với nhau thành mạch từ kớn.Mạch từ được ghộp từ cỏc lỏ thộp kỹ thuật đ iện mỏng (0,35-0,5mm) 2 mặt cú sơn cỏch điện, chứa hàm lựơng Silic từ 1-4% nhằm hạn chế tổn hao điện năng trong mạch từ do tỏc dụng của dũng Fucụ và hiện tượng từ trễ. Cú 2 dạng mạch từ chớnh: *Mạch từ kiểu bọc dạng EI, mạch từ được phõn nhỏnh ra 2 biờn và bọc lấy cuộn dõy trờn cột từ chớnh từ đú làm giảm từ tản. Dạng mạch từ này dựng trong mỏy biến ỏp 1 pha cụng suất nhỏ như mỏy biến ỏp gia dụng, mỏy biến ỏp cấp điện trong mỏy tăng õm, thu thanh… *Mạch từ kiểu trụ hoặc kiểu lừi cú dạng U, thường do nhiều lỏ thộp hỡnh chữ I ghộp lại.Dạng mạch từ này đượ c dung trong cỏc mỏy biến ỏp cú cụng suất trung bỡnh trở lờn, loại mỏy biến ỏp 1 pha và 3 pha như mỏy hàn điện… nhưng khú gia cụng, giỏ thành cao. [...]... nghĩa là ngược với chiều của roto nờn nú là momen hóm Mỏy điện đó biến cơ năng tỏc dụng lờn trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kộo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là mỏy điện làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện - Khi roto quay ngược chiều với từ trường quay thỡ chiều của suất điện động, dũng điện và momen vẫn giống như lỳc ở chế độ động cơ điện Vỡ momen sinh ra ngược chiều với chiều quay của... thuật cỏch điện rónh Cỏch điện rónh nhằm mục đớch cỏch điện giữa cuộn dõy với stato, để trỏnh chạm masse và phải cú hỡnh dạng của rónh để ụm sỏt vào rónh, thuận tiện cho việc vào dõy… Yờu cầu cỏch điện: Những vật cỏch điện phải được cỏch điện trọn vẹn trong vật liệu cỏch điện Khi sử dụng vật liệu cỏch điện phải đảm bảo độ búng của vật liệu, trỏnh xước sỏt, gẫy, gập… Cú hai dạng cỏch điện là -Cỏch điện vỏ... dụng hóm roto đứng lại Trong trường này mỏy vừa lấy điện năng của lưới vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp Chế độ làm việc này gọi là chế độ hóm điện từ IV.Cụng dụng của mỏy điện khụng đồng bộ: Mỏy điện khụng đồng bộ là loại mỏy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ điện Do kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn hiệu suất cao, giỏ thành hạ nờn động cơ điện khụng đồng bộ là loại mỏy được dựng rộng rói nhất... làm bằng những lỏ thộp kỹ thuật điện dày 0,5 mm ộp lại Mỗi lỏ thộp kỹ thuật điện đều phủ sơn cỏch điện trờn bề mặt để giảm tổn hao do dũng xoỏy gõy nờn b,Dõy quấn: Dõy quấn stato làm bằng dõy dẫn bọc cỏch điện (dõy điện từ) và được đặt trong cỏc rónh của lừi thộp, kiểu dõy quấn hỡnh dạng và cỏch bố trớ sẽ được trỡnh bày trong phần cơ sở thiết kế dõy quấn stato động cơ khụng động bộ” c,Vỏ mỏy: Vỏ mỏy... truyền động của bộ đốI cỏc đầu điều chỉnh điện ỏp của dõy quấn CA BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHễNG ĐỒNG BỘ 11 I.Khỏi niờm chung: Mỏy điện khụng đồng bộ là loại mỏy điện xoay chiều làm việc theo nguyờn lý cảm ứng điện từ cú tốc độ quay của roto ( tốc độ của mỏy ) n khỏc với tốc độ quay của từ trường n 1 Mỏy điện khụng đồng bộ cú 2 dõy quấn, dõy quấn stato (sơ cấp) nối với lưới điện tần số khụng đổi f 1 , dõy quấn... dựng khi động cơ roto lồng súc khụng đỏp ứng được cỏc yờu cầu về truyền động 2.3.Khe hở: Vỡ roto là một khối trũn nờn khe hở đều, khe hở trong mỏy điện khụng đồng bộ rất nhỏ (0,2 ữ 1 mm trong mỏy điện cỡ nhỏ và vừa) dể hạn chế dũng điện từ hoỏ lấy từ lưới điện và như vậy mới cú thể nõng cao hệ số cụng suõt của mỏy III.Cỏc chế độ làm việc của mỏy điện khụng đồng bộ: Nguyờn lý làm việc của mỏy điện khụng... thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thỡ dũng điện sinh ra trong dõy quấn roto cựng chiều với suất điện động và tỏc dụng từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và momen M kộo roto quay theo chiều từ trường quay Điện năng đưa tới roto đó biến thành cơ năng trờn trục nghĩa là mỏy điện làm việc trong chế độ động cơ Những mỏy chỉ làm việc ở chế độ này khi n . 1 CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN I. Giới thiệu chung về máy điện: Cỏc mỏy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại được gọi là mỏy điện. . Cỏc mỏy điện biến cơ năng thành điện năng gọi là mỏy phỏt điện và cỏc mỏ y điện dung để biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là động cơ. Cỏc mỏy điện đều