Giáo trình Vận hành máy điện (Nghề Vận hành thủy điện)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH NỘI BỘ MƠN HỌC/MƠ ĐUN: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN - 90H NGÀNH/NGHỀ: VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN (Áp dụng cho trình độ: Trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ Lào cai, năm 2019 -1- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Vận hành máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề Vận hành thủy điện, giáo trình viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề trung cấp nghề sơ cấp nghề sử dụng Vận hành máy điện tập giảng chuyên môn nghề quan trọng chương trình đào tạo hệ Cao đẳng trung cấp nghề vận hành thủy điện.Vì tập giảng bám sát chương trình khung nghề nhằm đạt mục tiêu đào tạo nghề đồng thời tạo điều kiện cho người sử dụng tài liệu tốt hiệu Nội dung giáo trình vận hành máy điện biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu bổ xung nhiều kiến thức, đề cập nội dung bản, cốt yếu, nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước Giáo trình dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho giáo viên học sinh hệ cao đẳng trung cấp, nghề Vận hành thủy điện Đồng thời tài liệu tham khảo cho giaó viên học sinh ngành điện giảng dạy học tập hệ đào tạo ngắn hạn dài hạn khác trường Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp ý kiến q báu độc giả -2- CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên môn học: Vận hành Máy điện Mã số môn học: MĐ 19 Thời gian môn học: 90 giờ; (Lý thuyết: 32 giờ; Thực hành: 57 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơn học bố trí sau học xong môn học sở mô đun Đo lường điện - Tính chất: Là mơ học thực hành chuyên môn bắt buộc II Mục tiêu mô đun: Kiến thức: - Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc loại máy biến áp, máy điện chiều xoay chiều; - Giải thích tính kỹ thuật loại máy điện; - Xác định phạm vi ứng dụng loại máy điện sản xuất, truyền tải sử dụng điện năng; Kỹ năng: - Lựa chọn khí cụ khống chế dụng cụ đo thích hợp; - Vận hành loại máy biến áp, máy phát điện, động điện; - Phán đoán xử lý tượng khơng bình thường xảy vận hành máy điện Năng lực tự chủ trách nhiệm - Vận dụng kiến thức học vào công việc thực tế - Bảo đảm an toàn, tiết kiệm nguyên vật liệu bảo dưỡng sửa chữa III Nội dung môn học: Thời gian (giờ) TT Tên mô đun Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài 1: Nhận biết máy điện 2 Bài 2: Vận hành máy biến áp 24 16 Cấu tạo công dụng máy biến áp 2 Các đại lượng định mức 1 Nguyên lý làm việc máy biến áp 1 Các chế độ làm việc máy biến áp 1 Kiểm Tra -3- 5 Máy biến áp pha 1 Đấu máy biến áp làm việc song song Đấu nối, vận hành máy biến áp Bài 3: Vận hành máy điện không đồng 24 18 1 Khái niệm phân loại 1 Động không đồng xoay chiều pha 10 Động không đồng xoay chiều pha 12 10 Bài 4: vận hành máy điện đồng 20 11 Định nghĩa công dụng 1 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ: 3 Máy phát điện đồng làm việc song song: Động máy bù đồng bộ: 4 Bài 5: vận hành máy điện chiều 18 10 Đại cương máy điện chiều 2 Cấu tạo động điện chiều 2 Nguyên lý làm việc máy phát động điện chiều 2 Đấu nối, vận hành máy điện chiều 10 Tổng cộng: 90 32 57 1 BÀI 1: NHẬN BIẾT CÁC MÁY ĐIỆN -4- 1.Định nghĩa phân loại máy điện 1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lí làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Các phận máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại biến đổi điện thành (động điện) dùng để biến đổi thơng số điện như: biến đổi điện áp, dịng điện, tần số, số pha… Ngồi cịn số phận khác vỏ máy, tản nhiệt, giá đỡ…v.v… Máy điện thường sử dụng nhiều nghành kinh tế công nghiệp, giao thông vận tải, dụng cụ sinh hoạt gia đình… 1.2 Phân loại máy điện Máy điện có nhiều loại phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo công suất; theo cấu tạo; theo chức năng; theo nguyên lý làm việc …Tuy nhiên dựa theo nguyên lý biến đổi lượng ta có loại máy điện sau: *Máy điện tĩnh: Là loại máy điện khơng có phận thực cơng chuyển động học thường gặp máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ biến thiên từ thông cuộn dây khơng có chuyển động tương Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thơng số điện Do tính chất thuận nghịch quy luật cảm ứng điện từ, trình biến đổi lượng điện có tính chất thuận nghịch Ví dụ: máy biến áp biến đổi điện có thông số : U 1,I1,f thành hệ thống điện U2 ,I2 ,f ~ U1,I1,f ~ U2,I2,f * Máy điện quay: Là loại máy điện ln có phận chuyển động quay gọi phần quay (Rơ tor), phần cịn lại phần tĩnh (Stator) Giữa phần tĩnh phần quay có khoảng cách nhỏ gọi khe hở khơng khí Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ Máy điện quay thường dùng để biến đổi điện thành năng( động điện) ngược lại biến đổi thành điện năng(máy phát điện) Q trình biến đổi có tính thuận nghịch tức máy điện làm việc chế độ máy phát điện động điện -5- My pht U,f ~ Động Pđiện Pcơ -Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp Máy diện Máy biến áp Máy diện có phần quay Máy diện xoay chiều Máy diện Không đồng Máy biến áp Động không đồng Máy diện chiều Máy diện đồng Máy phát không đồng Động đồng Máy phát đồng Động đồng Máy phát đồng Các định luật điện từ dùng máy điện 2.1 Lực từ Khi dẫn có dịng điện chuyển động từ trường dẫn chi tác dụng lực điện từ có trị số: Fdt = BlI +Trong đó: B cường độ tự cảm đo T(tesla) I chiều dòng điện chạy dẫn tính A v vận tốc chuyển động dẫn m/s α góc hợp (I ,B)Fđt=BI l sin α Chiều sức lực điện từ xác định theo qui tắc bàn tay trái 2.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ: -6- 1.2.1 Thí nghiệm tượng : * Thí nghiệm: - Một ống dây (có nhiều vòng dây) S S N N - Một nam châm - Một điện kế nhạy * Tiến hành thí nghiệm : a, Nối hai đầu ống dây với điện kế , sau b, H×nh 20-2 Cho nam châm di chuyển vào lòng ống dây, trình nam châm di chuyển kim điện kế bị lệch chứng tỏ có s.đ.đ dịng điện ống dây Khi nam châm đứng yên kim điện kế lại Rút nam châm khỏi ống dâykim điện kế lại lệch phía ngược lại (Hình 20-2) đổi cực nam châm lại làm thí nghiệm tương tự kim điện kế lại lệch với ngược với phía lệch cực nam châm cũ 1.2.2 Kết luận : - Hiện tượng tượng cảm ứng điện từ s.đ.đ dịng điện sinh trường hợp gọi s.đ.đ dòng điện cảm ứng Bằng nhiều thí nghiệm khác kết luận sau: - Dòng điện cảm ứng (s.đ.đ cảm ứng) xuất thời gian nam châm chuyển động tương ống dây,nghĩa từ thông qua ống dây biến thiên (biến đổi) - Dù nam châm chuyển dịch hay ống dây chuyển dịch xuất s.đ.đ cảm ứng - Khi ống dây đặt từ trường dịng điện biến đổi ống dây xuất dòng điện cảm ứng (s.đ.đ cảm ứng) 1.2.3 Định luật cảm ứng điện từ- Giải thích: * Định luật : Khi từ thông qua cuộn dây biến thiên trongcuộn dây xuất s.đ.đ cảm ứng S.đ.đ cảm ứng xuất từ thông biến thiên -7- * Giải thích: Xét dây dẫn thẳng chuyển l động từ trường B với tốc độ E khơng đổi v theo phương vng góc với đường sức từ (hình 21-2) Trong dây dẫn i on dương Khi dây dẫn chuyển động điện tử tự ion dương F F 0 v H ×n h - chuyển động theo Sự chuyển động điện tích chuyển động điện tích dương tạo thành dòng điện chiều với phương chuyển động điện tử tạo thành dịng điện có chiều ngược lại, kết điện tích dương tương đương với dịng điện có chiều v Dịng điện nằm từ trường B nên điện tích chịu tác động mộtlực F có chiều xác định quy tắc bàn tay trái nên chuyển dịch phía phải dây dẫn Các điện tử chịu tác dụng Fo dịch chuyển đầu trái dây dẫn Lực tác dụng lên điện tử ion dương dây dẫn làm dây dẫn tích điện trái dấu hai đầu tạo nên s.đ.đ cảm ứng 2.3 Sức điện động cảm ứng dây dẫn chuyển động cắt từ trường 1.3.1 Sức điện động cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường: a Dây dẫn chuyển động vng góc với véc tơ B: * Trường hợp dây dẫn chuyển động vng góc với véc tơ B: Khi dây dẫn chuyển động nhanh, dịng điện tương ứng với điện tích dây dẫn lớn , lực Fo lớn,do điện tích di chuyển hai đầu nhanh nhiều, nên s.đ.đ lớn Nếu cường độ từ cảm B lớn lực Fo lớn, dây dẫn nằm từ trường (đoạn l) lớn nhiều điện tích tác dụng lực , nên s.đ.đ lớn Vậy dây dẫn thẳng chuyển động từ trường với vận tốc (v) vng góc với đường sức từ từ trường S.đ.đ cảm ứng dây dẫn tỷ lệ với cường độ từ cảm, tốc độ chuyển động chiều dài tác dụng dây dẫn E=B.v.l -8- Trong : E : sức điện động cảm ứng(V) B : Cảm ứng từ (T) v : Vận tốc chuyển động dây dẫn (m/s) l : chiều dài tác dụng dây dẫn (m) b.Trường hợp dây dẫn chuyển động không vng góc với dây dẫn : E = B v l sin c Quy tắc bàn tay phải: Để tìm chiều s.đ.đ cảm ứng dây dẫn thẳng chuyển động vng góc với véc tơ cảm ứng từ B dùng quy tắc bàn tay phải: Quy tắc : Để cho đường sức từ (hay véc tơ cảm ứng từ B) xun vào lịng bàn tay phải, ngón tay choãi theo chiều chuyển động dây dẫn chiều từ cổ tay tới ngón tay chiều sức điện động cảm ứng 1.3.2 S.đ.đ cảm ứng vịng dây: * Cơng thức tính s.đ.đ cảm ứng: Giả sử có vịng dây từ thơng qua diện tích vịng dây ( (hình vẽ 22-2).Quy ước chiều d?ơng S cho vòng dây sau: vặn cho mở nút chai theo chiều đường sức, chiều quay cán mở nút chai chiều dương vịng Nếu s.đ.đ Ch du i Ịu ¬n N g  vịng chiều chọn có giá trị dương, ngược lại có giá trị âm - Lần lựơt đưa nam châm lại gần dịch xa vịng để làm thay đổi từ thơng qua vòng dây làm xuất s.đ.đ cảm ứng vịng dây Nếu từ thơng biến thiên nhanh, trị số s.đ.đ lớn Như s.đ.đ cảm ứng tỷ lệ với tốc độ biến thiên từ thông - Nếu thời gian (t từ thơng qua vịng biến thiên lượng (t trị số s.đ.đ :Ġ; e tính vơn(v); Ġ số gia từ thơng qua vịng (Wb); (t số gia thời gian (s) * Định luật Len xơ: “Khi từ thơng xun qua vịng dây biến thiên làm xuất sức điện động gọi sức điện động cảm ứng vòng dây, sức điện động có chiều cho dịng -9- điện sinh tạo thành từ thơng có tác dụng chống lại biến thiên từ thông sinh nó" * Khi từ thơng biến thiên tăng tức Ġ sức điện động cảm ứng sinh dòng điện chiều tạo thành từ thông (chống lại tăng từ thông ) * Khi từ thông biến thiên giảm nghĩa Ġ sức điện động cảm ứng e dương, tức chiều dương ,dịng điện sinh chiều, tạo ( chiều với ( Nghĩa ( có tác dụng chống lại giảm từ thông (.Đúng định luật chiều sức điện động cảm ứng nêu *Trị số sức điện động cảm ứng: e = ĭ dó: Dấu (-) thể định luật Len - xơ chiều sức điện động cảm ứng  t tốc độ biến thiên từ thông theo thời gian t S N N  '   S e,i  '     e ,i H ×n h - C h i ều s đ đ t ă n g ( a ) v g i ả m ( b ) 1.3.3 S.đ.đ cảm ứng cuộn dây : Xét cuộn dây đứng n có W vịng cho nam châm chuyển động S N dọc theo trục cuộn dây từ thơng qua vịng dây biến thiên làm xuất s.đ.đ cảm ứng H×nh 24 -2 Sđđ vòng dây nối tiếp nên sđđ tổng cuộn dây : e=e1+e2+…+ew=-( 1      w ) t t t - 10 - Máy điện không đồng máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lí cảm ứng điện từ, có tốc độ quay rotor n (tốc độ quay máy) khác với tốc độ quay từ trường n1 Máy điện khơng đồng có hai dây quấn stator (sơ cấp) nối với lưới điện tần số f = const, dây quấn rotor (thứ cấp) nối tắt lại khép kín qua điện trở Dịng điện dây quấn rôto sinh nhờ sức điện động cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ rôto nghĩa phụ thuộc vào tải trục máy Máy điện khơng đồng có tính thuận nghịch, nghĩa làm việc chế độ động máy phát Động không đồng ba pha 2.1 Cấu tạo máy điện không đồng ba pha *.Stato ( phần tĩnh) - Lõi thép: Là phần dẫn từ, làm từ thép KTĐ dày 0.5mm ép lại cách điện với (để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên) Các thép hình trụ dập rãnh bên Lõi thép ép bên vỏ máy - Dây quấn: Được đặt rãnh lõi thép cách điện tốt với lõi thép - Vỏ máy: Có tác dụng cố định lõi thép dây quấn cố định máy bệ, không dùng để dẫn từ Thường vỏ máy làm gang, đầu vỏ máy có nắp máy, ổ đỡ trục, vỏ máy nắp máy cịn có tác dụng bảo vệ máy * Rô to (Phần quay) - Lõi sắt: Gồm thép KTĐ dập rãnh mặt ghép lại tạo thành rãnh theo hướng trục có lỗ để lắp trục - Dây quấn: có kiểu: + Rơ to ngắn mạch (Rơ to lồng sóc) + Rơ to dây quấn Rơ to lồng sóc: rãnh rô to đặt dẫn đồng hay nhôm dài khỏi lõi sắt nối ngắn mạch đầu vòng đồng nhơm tạo thành lồng sóc Hình 3.3 Rotor lồng sóc động điện không đồng người ta thường quen gọi lồng sóc hình 3.3 - 27 - 2.2 Nuyên lý làm việc động không đồng ba pha Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào ba dây quấn stato, tạo từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n1 = 60f Từ trường quay cắt thành dẫn dây p quấn rôto, cảm ứng sức điện động Vì dây quấn rơm nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sinh dịng dẫn rơto Lực tác dụng tương hỗ từ trường quay máy với dẫn mang dịng điện rơto, kéo rơto quay chiều quay từ trường với tốc độ n Để minh hoạ, hình 2-9a vẽ từ trường quay tốc độ n1 chiều sức điện động dòng điện cảm ứng dẫn rơto, chiều lực điện từ Fdt Hình 2- Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta vào chiều chuyền động tương đối dẫn với từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, chiều chuyển động tương đối dẫn ngược chiều n1, từ áp dụng bàn tay phải, xác định chiều sđđ hình vẽ (dấu (×) chiều từ vào trang giấy) - 28 - Chiều điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều quay n1 Tốc độ n máy nhỏ tốc độ từ trường quay n1 tốc độ khơng có chuyển động tương đối, dây quấn rơto khơng có sđđ dịng điện cảm ứng , lực điện từ không Độ chênh lệch tốc độ từ trường quay tốc độ máy gọi tốc độ trượt n2 n2 = n - n Hệ số trượt tốc.độ : s= n1 - n n2 = n1 n1 (2.27) Khi rôto đứng yên (n=0), hệ số trượt s= l; rôto quay định mức s = 02 + 0,06 Tốc độ động là: n = n1 (l - s) = 60f (l - s) vg/ph p (2.28) Động không đồng xoay chiều pha 2.1 Cấu tạo máy điện không đồng pha Gồm phần chính: Rơto Stato a.Phần tĩnh (Stato): -Vỏ: làm kim loại - Lõi thép: Gồm thép kỹ thuật điện ghép cách điện với có sẻ rãnh để đặt dây quấn - Dây quấn: Là dây đồng có lớp cách điện ê may, quấn thành cuộn đặt vào rãnh Stato cách điện với lõi thép b Phần quay (Roto): - Lõi thép: Gồm thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình trụ có sẻ rãnh mặt để đặt dây quấn - Dây quấn: + Đối với rơ to lồng sóc, dây quấn dẫn đồng nhôm khép mạch vòng ngắn mạch - 29 - + Rô to dây quấn: Dây quấn dây đồng tráng lớp ê may cách điện, đặt rãnh rô to, đầu dây đưa vành góp (cổ góp, vành đổi chiều) - Trục: Được chế tạo thép tốt gắn liền với rô to 2.2.Từ trường đập mạch động không đồng pha Dây quấn stato không tạo từ trường quay Do biến thiên dòng điện, chiều trị số từ trường thay đổi, phương từ trường cố định không gian Từ trường gọi từ trường đập mạch Vì khơng phải từ trường quay, nên ta cho điện vào dây quấn stato, động không tự quay Để cho động làm việc được, trước hết ta phải quay rơto động điện theo chiều đó, rôto tiếp tục quay theo chiều động làm việc Để giải thích rõ tượng xảy động điện pha, ta phân tích từ trường đập mạch thành hai từ trường quay, quay ngược chiều số quay n1 biên độ nửa biên độ từ trường đập mạch Hình 2-29 Trong từ trường quay Hình 2-30 có chiều quay trùng với chiều quay rôto, gọi từ trường quay thuận, từ trường quay cố chiều quay ngược chiều quay rôto gọi từ trường quay ngược Trên hình 2-30, từ trường đập mạch cịn quay với tốc độ n1 ta có : - 30 - B = BI + BII (2.53) Gọi n tốc độ rôto, hệ số trượt từ trường quay thuận là: (2.54) Hệ số trượt sII ứng với từ trường quay ngược: (2.55) Do ta có bảng sau quan hệ hệ số trượt s = sI s II Trên hình 2-31 vẽ mơmen quay Ml từ trường thuận sinh có trị số dương MII từ trường ngược gây có trị số âm Mơmen quay động tổng đại số mômen MI MII: M = MI – MII (2.56) Từ đường đặc tính mơmen, thấy rằng, lúc mở máy, s= s1= sII= , MI= MII mômen mở máy Mmở = 0, động điện không tự mở máy Nhưng ta tác động làm cho động quay, hệ số trượt s < , lúc động có mơmen M, tiếp tục quay Vì ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa phải tạo cho động pha mômen mở máy 2.3 Nguyên lý làm việc động không đồng pha Động pha có dây quấn pha không tạo từ trường quay nên đưa dòng điện vào dây quấn stato động không tự quay từ trường dây quấn stato sinh từ trường đập mạch (chỉ thay đổi chiều trị số theo thời gian, không thay đổi phương) Từ trường phân tích thành từ trường quay ngược chiều ФA ФB có tốc độ biên độ nửa từ trường đập mạch - 31 - ФA = ФB = Ф/2 Hai từ trường tác dụng lên rô to mô men: Mt = Mng M∑ = Mt + (- Mng) = M∑ = nên rô to quay được, ta tác động vào roto làm cho động quay lúc động có mơ men quay (M ∑ ≠ 0) Vì ta phải có biện pháp mở máy nghĩa phải tạo cho động pha mô men mở máy Câu hỏi ôn tập 1.Cấu tạo máy điện KĐB ba pha, pha, phân biệt cơng dụng rơ to lồng sóc rơ to dây quấn Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha ? BÀI 4: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 4.1 Định nghĩa công dụng máy điện đồng ba pha 4.1.1 Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rơto n với tốc độ quay từ trường n1 gọi máy điện đồng Máy điện đồng có hai dây quấn: dây quấn stato nối với lưới điện có tần số f khơng đổi, dây quấn rơto kích thích dũng điện chiều Ở chế độ xác lập máy điện đồng có tốc độ quay rôto không đổi tải thay đổi 4.1.2 Công dụng máy điện đồng Máy phát điện đồng nguồn điện lưới điện quốc gia, động sơ cấp tuốc bin nước, tuốc bin khí, tuốc bin nước v.v Cơng suất máy phát đạt đến 600 MVA lớn chúng thường làm việc song song Ở lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng kéo động diezen tuabin khí, làm việc đơn lẻ hai ba máy làm việc song song Động đồng sử dụng truyền động cơng suất lớn, đạt đến vài chục MW Trong công nghiệp luyện kim, khai thỏc mỏ, thiết bị lạnh, động đồng sử dụng để truyền động máy bơm, nén khí, quạt gió v.v với tốc độ không đổi Động đồng công suất nhỏ được sử dụng thiết bị đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trỡnh, thiết bị điện sinh hoạt v.v Máy bù đồng dùng để phát công suất phản kháng cho luới điện để bù hệ số công suất ổn định điện áp 4.2 Cấu tạo máy điện đồng ba pha Cấu tạo máy điện đồng gồm phận stato rơto Trên hình 3-1 vẽ - 32 - mặt cắt ngang trục máy : thép stato ; : dây quấn stato ; : thép rôto ; : dây quấn rơto Hình 3-1 Mặt cắt ngang trục máy Hình 3-2 a) Rơto cực ẩn b) Rơto cực lồi 4.2.1 Stato Stato máy điện đồng giống stato máy điện không đồng bộ, gồm hai phận lõi thép stato dây quấn ba pha stato Dây quấn stato gọi dây quấn phần ứng 4.2.2 Rôto Rôto máy điện đồng có cực từ dây quấn kích từ dùng để tạo từ trường cho máy máy nhỏ rơto nam châm vĩnh cửu Có hai loại : rơto cực ẩn rơto cực lồi Hình 3-2a vẽ rơto cực ẩn, hình 3- 2b vẽ rơto cực lồi Rơto cực lồi dùng máy có tốc độ Hình 3-3 thấp, có nhiều đơi cực Rơto cực ẩn thường dùng máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có đơi cực - 33 - Để có sđđ sin, từ trường cực từ rôto phải phân bố hình sin dọc theo khe hở khơng khí stato rơto, đỉnh cực từ có từ cảm cực đại Đối với rôto cực ẩn, dây quấn kích từ đặt rãnh Đối với rơto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ Hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vòng trượt đặt hai đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ (hình 3-3) 4.3 Ngun lý làm việc máy phát điện đồng ba pha Cho dịng điện kích từ (dịng điện khơng đổi) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trường rơto quay rôto động sơ cấp, từ trường rôto cắt dây quấn phần ứng stato cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng : E0 = 4,44fw1kdq (3.1) Trong : Eo, wl, kdq, Ф0 sđđ pha, số vòng dây pha, hệ số dây quấn, từ thơng cực từ rơto Nếu rơto có p đơi cực, rơto quay vịng, sđđ phần ứng biến thiên p chu kì Do tần số f sđđ pha lệch góc pha 1200 F = pn , n đo vg/s f = , n đo vòng /phút (3.2a) (3.2b) Dây quấn ba pha stato có trục lệch khơng gian góc 120 điện , sđđ pha lệch góc pha 1200 Khi dây quấn stato nối với tải dây quấn có dịng điện ba pha giống máy điện khơng đồng bộ, dòng diện ba pha ba dây quấn tạo nên từ trường quay, với tốc độ n1 = 60 f/p, tốc độ n rơto Do loại máy điện gọi máy điện đồng 4.4 Hòa đồng máy phát điện *Điều kiện để máy phát điện làm việc song song với - Điện áp máy phát phải điện áp lưới điện trùng pha - Tần số máy phát tần số lưới điện - Thứ tự pha máy phát giống thứ tự pha lưới điện Nếu không đảm bảo điều kiện có dịng điện lớn chạy quẩn máy phá hỏng - 34 - máy gây rối loạn hệ thống điện * Phương pháp hịa đồng đơn giản sử dụng bóng đèn: - Dùng đèn sợi đốt mắc vào hình vẽ: Đóng cầu dao (CD1) để máy phát (MF1) phát điện lên lưới điện - Muốn hòa máy phát (MF2) vào lưới điện phải đảm bảo điều kiện: + UF = UL trùng pha + FF = F L + Thứ tự pha máy phát thứ tự pha lưới điện - Q trình hịa xảy trường hợp sau : + Trường hợp : bóng điện khơng sáng, điện áp đặt vào đèn 0, ta đóng cầu dao (CD2) vào mạng +Trường hợp : bóng sáng , điều kiện không đảm bảo tức thay đổi điện áp đặt lên đèn +Trường hợp : đèn tối đèn sáng, thứ tự pha lưới điện máy phát khác nhau, ta tráo đổi đầu dây nối pha Máy phát với cầu dao CD2 +Trường hợp : Cả đèn sáng nhấp nháy, FF ≠ FL , điện áp đặt lên đèn thay đổi giống Phải điều chỉnh tần số Máy phát chờ cho đèn tối hẳn đóng cầu dao CD2 để hòa đồng A B C CD1 CD2 Ð1 MF1 Ð2 Ð3 MF2 Câu hỏi ôn tập Nêu định nghĩa công dụng máy điện đồng ba pha? Trình bày cấu tạo máy phát điện đồng ba pha - 35 - Trình bày nguyên lý làm việc máy điện đồng pha BÀI 5: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Đại cương máy điện chiều Trong sản xuất đại máy điện chiều ln ln chiếm vị trí quan trọng, có ưu điểm sau: Đối với động điện chiều: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, phẳng chúng dùng nhiều cơng nghiệp dệt, giấy, cán thép, Máy phát điện chiều dùng làm nguồn điện chiều cho động điện chiều, làm nguồn kích từ cho máy phát điện đồng bộ, dùng công nghiệp mạ điện v.v Nhược điểm: Giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp 1.1.Cấu tạo máy điện chiều Những phần máy điện chiều gồm stato với cực từ, rơto với dây quấn cố góp với chổi điện Trên hình 4-1 vẽ mặt cắt ngang trục Hình 5-1 Mặt cắt ngang trục máy điện chiều Hình 5-2 Lá thép lõi rơ to *.Stato Stato cịn gọi phần cảm, gồm lõi thép thép đúc, vừa mạch từ vừa vỏ máy Các cực từ có dây quấn kích từ (hình 4-l) * Rơto Rô to máy điện chiều gọi phần ứng gồm lõi thép dây quấn phần ứng Lõi thép hình trụ, làm thép kỹ thuật điện dày 0.5 mui, phủ sơn cách điện ghép lại Các thép dược dập có lỗ thơng gió - 36 - rãnh để đặt dây quấn phần ứng (hình 4- 2)Mỗi phần tử dây quấn, phần ứng có nhiều vịng dây, hai dấu với hai phiến góp, hai cạnh tác dụng phần tử dây quấn dặt hai rãnh hai cực khác tên Hình 43a, b vẽ bốn phần tử dây quấn xếp hai lớp Mỗi phần tử có vịng phần tử nối thành mạch vịng khép kín Ở quấn xếp đơn số nhánh song song số cực từ Ngoài dây quấn xếp, máy điện chiều cịn kiểu dây quấn sống Hình 4-4 vẽ hai phần tử dây quấn kiểu sóng Các phần tử nối thành mạch vịng kín Ở dây quấn sóng đờn có hai mạch nhánh song song, thường thấy máy có cơng suất nhỏ - 37 - * Cổ góp chổi điện Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện, có dạng hình trụ, gần đầu trục rơto Hình 4-5a vẽ mặt cắt cổ góp để thấy rõ hình dáng phiến góp Các đầu dây phần tử nối với phiến góp Chổi điện (chổi than) làm than graphit hình 4-5b Các chổi tỳ cắt lên cổ góp nhờ lị xo giá chơi điện gắn bắp máy a) Hình 5.5 a) Cổ góp b) b) Chổi điện Nguyên lý làm việc máy điện chiều Khi động sơ cấp quay phần ứng, dẫn dây quấn phần ứng cất từ trường cực từ, cảm ứng sức điện động Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Như hình 4.6, từ trường hướng từ cực N đến S (từ xuống dưới), chiều quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ, dẫn phía trên, sđđ có chiều từ b đến a Ở dẫn phía dưới, chiều sđđ từ d đến c Sđđ phần tử hai lần sđđ dẫn Nếu nối hai chổi điện A B với tải, tải cố dòng điện chiều từ A đến B Điện áp máy phát điện có cực dương Ở chổi A âm Ở chổi B Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí phần tử thay đổi, dẫn cực S, dc cực N, sđđ dẫn đổi chiều Nhờ có chổi điện đứng yên, chổi điện - 38 - A nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với phiến góp phía dưới, nên chiều dịng điện mạch ngồi khơng đổi Ta có máy phát điện chiều với cực dương chổi A, cực âm chổi B 3.Nguyên lý làm việc phương trình điện áp động điện chiều Hình 4-8 mơ tả ngun lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dịng điện tư Các dẫn ab, có có dịng điện nằm từ trường, chịu lực Fđt tác dụng làm cho rôto quay Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái hình 4-8a Khi phần ứng quay nửa vịng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, có phiến góp đổi chiều dịng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động có chiều quay khơng đổi (hình 4-8b) Hình 5.8 Ngun lí làm việc động điện chiều Khi động quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng sđđ Eư Chiều sđđ xác định theo qui tắc bàn tay phải Ở động chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư , nên En cịn gọi sức phản điện Phương trình điện áp là: U = Eư - RưIư (4.2) Đấu nối vận hành máy điện chiều Câu hỏi tập : Hãy định nghĩa máy điện chiều? Trình bày nguyên lý làm việc máy phát điện động điện chiều? Nêu cấu tạo máy điện chiều? - 39 - Tài liệu tham khảo 1.Công nghệ chế tạo Máy điện Máy biến áp, Nguyễn Đức Sĩ, NXB Giáo dục, Hà Nội 1995 2.Máy điện 1, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 3.Máy điện 2, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 4.Hướng dẫn sử dụng sửa chữa Máy biến áp, Động điện, Máy phát điện công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, Hà Nội 1994 5.Kỹ thuật điện, Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999 Các sách báo tạp chí điện XÁC NHẬN KHOA - 40 - Bài giảng mô đun Vận hành máy điện bám sát nội dung chương trình mơn học.Đáp ứng đầy đủ nội dung kiến thức, kỹ năng, lực tự chủ chương trình mơn học/mơđun Đồng ý đưa vào làm giảng cho môn học/ mô đun Vận hành máy điện thay cho giáo trình NGƯỜI BIÊN SOẠN LÃNH ĐẠO KHOA Nguyễn Thị Dịu - 41 - ... ĐẦU Giáo trình Vận hành máy điện biên soạn sở chương trình khung nghề Vận hành thủy điện, giáo trình viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề trung cấp nghề sơ cấp nghề sử dụng Vận hành máy điện. .. tượng cảm ứng điện từ Máy điện quay thường dùng để biến đổi điện thành năng( động điện) ngược lại biến đổi thành điện năng (máy phát điện) Q trình biến đổi có tính thuận nghịch tức máy điện làm việc... loại máy điện gọi máy điện đồng 4.4 Hòa đồng máy phát điện *Điều kiện để máy phát điện làm việc song song với - Điện áp máy phát phải điện áp lưới điện trùng pha - Tần số máy phát tần số lưới điện