Bài giảng Thực hành máy điện, truyền động điện

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH TẬP BÀI GIẢNG THỰC HÀNH MÁY ĐIỆN, TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TB2015-03-01 Ban biên soạn: Th.S Trần Thị Kim Dung Th.S Vũ Hải Thượng Th.S Phạm Thị Hoa NAM ĐỊNH, 2015 ii LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước ta máy điện đóng vai trò quan trọng Việc hiểu chất nguyên tắc điều khiển máy điện giúp có giải pháp hiệu cho sản xuất Để làm điều này, sinh viên, việc học lý thuyết máy điện, truyền động điện việc thực hành, thí nghiệm yêu cầu bắt buộc Khoa Điện - Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định có bề dày giảng dạy thực hành máy điện, truyền động điện nhiều năm qua Hiện nay, nhà trường trang bị nhiều thiết bị đại phục vụ tốt cho việc giảng dạy học tập cho học phần Tuy nhiên, tài liệu hướng dẫn lại chưa đầy đủ thống Chính vậy, chúng tơi biên soạn tập giảng “Thực hành máy điện, truyền động điện” với nội dung chủ yếu hướng dẫn chi tiết cách quấn loại máy điện tĩnh quay thông dụng, cách xây dựng đặc tính máy điện quay cách điều chỉnh tốc độ chúng Tập giảng gồm 10 sau: Bài 1: Quấn máy biến áp pha Bài 2: Quấn dây stator động không đồng ba pha kiểu đồng tâm Bài 3: Quấn dây quạt bàn chạy tụ kiểu xếp đơn Bài 4: Xác định tham số máy biến áp Bài 5: Xây dựng đặc tính tải tĩnh, tải động bù cơng suất phản kháng động không đồng Bài 6: Điều chỉnh tốc độ động không đồng Bài 7: Xây dựng đặc tính máy điện đồng Bài 8: Xây dựng đặc tính động chiều Bài 9: Điều chỉnh tốc độ động chiều Bài 10: Quấn dây stator động không đồng ba pha kiểu xếp kép Sinh viên trình độ đại học thực hành đầu, sinh viên trình độ cao đẳng thay 7, 10 để thực hành Tập giảng biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy, làm tài liệu học tập cho đối tượng sinh viên khoa điện, điện tử trường tài liệu tham khảo cho sinh viên, kỹ sư, kỹ thuật viên quan tâm nghiên cứu i Khi biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để tập giảng có tính thực tiễn cao Mặc dù cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp người sử dụng Mọi ý kiến đóng góp xin gửi mơn Cơ sở kỹ thuật điện, khoa Điện - Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định Các tác giả ii MỤC LỤC Lời nói đầu i Mục lục iii Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Danh mục từ viết tắt Bài 1: Quấn máy biến áp pha Bài 2: Quấn dây stator động không đồng ba pha kiểu đồng tâm 39 Bài 3: Quấn dây quạt bàn chạy tụ kiểu xếp đơn 67 Bài 4: Xác định tham số máy biến áp 80 Bài 5: Xây dựng đặc tính tải tĩnh, tải động bù công suất phản kháng động không đồng 90 Bài 6: Điều chỉnh tốc độ động không đồng 119 Bài 7: Xây dựng đặc tính máy điện đồng 148 Bài 8: Xây dựng đặc tính động chiều 164 Bài 9: Điều chỉnh tốc độ động chiều 179 Bài 10: Quấn dây stator động không đồng ba pha kiểu xếp kép 194 Các vẽ sử dụng thực hành 207 Danh mục tài liệu tham khảo iv iii Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Ký hiệu máy biến áp hình dáng máy biến áp Hình 1.2 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Hình 1.3 Cấu tạo máy biến áp Hình 1.4 Lõi thép kiểu bọc pha Hình 1.5 Ký hiệu MBA tự ngẫu 10 Hình 1.6 MBA TN cấp điện áp vào, cấp điện áp 10 Hình 1.7 MBA TN hai cấp điện áp vào, hai cấp điện áp .10 Hình 1.8 MBA TN bốn cấp điện áp vào hai cấp điện áp 11 Hình 1.9 Các kích thước lõi thép 13 Hình 1.10 Các kích thước lõi thép dạng U,I .13 Hình 1.11 Kích thước lõi thép .16 Hình 1.12 Chiều dày phần dây quấn 17 Hình 1.13 Sơ đồ bố trí dây quấn máy biến áp 18 Hình 1.14 Các kích thước dây quấn MBA 19 Hình 1.15 Kích thước lõi thép tính sơ .20 Hình 1.16 Kích thước lõi thép sau điều chỉnh 22 Hình 1.17 Sơ đồ máy biến áp hạ áp .23 Hình 1.18 Sơ đồ máy biến áp tăng áp 23 Hình 1.19 Sơ đồ dây quấn MBA TN ví dụ .24 Hình 1.20 Sơ đồ dây quấn ví dụ Uv = 80V 25 Hình 1.21 Sơ đồ dây quấn ví dụ Uv = 250V .25 Hình 1.22 Kích thước lõi gỗ 28 Hình 1.23 Cắt bìa làm khn 28 Hình 1.24 Gấp thân khuôn quanh lõi gỗ .29 Hình 1.25 Lồng mặt bích cách điện che cạnh dây quấn .29 Hình 1.26 Lắp lõi gỗ khn quấn dây vào bào quấn .30 Hình 1.27 Phương pháp giữ đầu đầu số lớp chẵn .30 Hình 1.28 Phương pháp giữ đầu đầu số lớp dây quấn lẻ 31 Hình 1.29 Lót giấy cách điện sau quấn 32 Hình 1.30 Đưa đầu dây quấn hết cuộn dây 32 Hình 1.31 Hồn chỉnh đầu 33 Hình 1.32 Ghép lõi thép vào cuộn dây quấn 34 Hình 2.1 Sơ đồ trải dây động pha Z = 24 rãnh, 2p=4 kiểu đồng tâm 40 Hình 2.2 Dạng bìa lót rãnh 42 Hình 2.3 Đẩy bìa lót vào rãnh .42 Hình 2.4 Ép bìa vào rãnh 43 Hình 2.5 Hồn chỉnh lót bìa rãnh 43 Hình 2.6 Đo xác định kích thước khuôn quấn 43 Hình 2.7 Hình dáng khn ốp khn 44 Hình 3.1 Động pha kiểu điện dung 68 Hình 3.2 Sơ đồ trải dây Stator động không đồng pha xếp đơn Z= 16, 2p =4 (Khơng có cuộn điều tốc) 69 Hình 3.3 Sơ đồ trải dây cuộn điều tốc động quạt bàn Z = 16, 2p = 69 Hình 3.4 Sơ đồ trải dây Stator động không đồng pha xếp đơn Z= 16, 2p = (Có cuộn điều tốc) 69 Hình 3.5 Sơ đồ đấu dây với hộp số quạt bàn cấp tốc độ 70 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điện thay thí nghiệm khơng tải MBA .80 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điện thay thí nghiệm ngắn mạch MBA .81 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy biến áp .82 Hình 4.4 Dạng đặc tính ngồi MBA 82 Hình 4.5 Dạng đặc tính hiệu suất MBA 82 Hình 5.1 Đặc tính dạng M-s máy điện khơng đồng 91 Hình 5.2 Đặc tính dạng  - M động khơng đồng 92 Hình 5.3 Đặc tính tải động khơng đồng 92 Hình 5.4 Điểm làm việc ổn định động không đồng 93 Hình 5.5 Đặc tính động không đồng pha 93 Hình 5.6 Đặc tính động pha với tụ điện (hoặc điện trở) khởi động 94 Hình 5.7 Đặc tính động pha với tụ khởi động tụ làm việc 94 Hình 5.8 Đường đặc tính hệ số công suất 95 Hình 5.9 Đặc tính hệ số cơng suất đổi nối Y- .95 Hình 5.10 Sơ đồ mạch nguyên lý tập 5.1 97 Hình 5.11 Sơ đồ lắp ráp thiết bị tập 5.1 97 Hình 5.12 Đặc tính mơmen M (N.m) hệ số trượt s(%) theo tốc độ đấu Y .100 Hình 5.13 Đặc tính cơng suất P2 (W), cos hiệu suất  theo tốc độ đấu Y 100 Hình 5.14 Đặc tính mơmen M (N.m) hệ số trượt s(%) theo tốc độ đấu  .101 Hình 5.15 Đặc tính cơng suất P2 (W), cos hiệu suất  theo tốc độ đấu  101 Hình 5.16 Sơ đồ nguyên lý tập 5.2 102 Hình 5.17 Sơ đồ lắp ráp tập 5.2 .102 Hình 5.18 Đặc tính khởi động với tải “Pum/Fan” chuyển mạch tốc độ 500rpm .104 Hình 5.19 Đặc tính khởi động với tải “Pum/Fan” chuyển mạch tốc độ 1000rpm .104 Hình 5.20 Đặc tính khởi động với tải “Pum/Fan” chuyển mạch tốc độ 1500rpm .105 Hình 5.21 Đặc tính khởi động với tải “Calender” số tải L1 = 106 Hình 5.22 Đặc tính khởi động với tải “Calender” số tải L2 = 106 Hình 5.23 Sơ đồ nguyên lý nối Y tụ bù .107 Hình 5.24 Sơ đồ nguyên lý nối  tụ bù .107 Hình 5.25 Sơ đố lắp ráp nối Y tụ bù .107 Hình 5.26 Sơ đồ nối  tụ bù 108 Hình 5.27 Các đường đặc tính tụ bù nối Y (1F) 109 Hình 5.28 Các đường đặc tính tụ bù nối  (1F) .110 Hình 5.29 Sơ đồ nguyên lý tập 5.4 110 Hình 5.30 Sơ đồ lắp ráp tập 5.4 .111 Hình 5.31 Đặc tính động pha 112 Hình 5.32 Điểm làm việc ổn định tĩnh với tải Pum/Fan .113 Hình 5.33 Điểm làm việc ổn định tĩnh với tải Hoist driver 114 Hình 6.1 Đặc tính đấu -Y//Y đảm bảo M = const 120 Hình 6.2 Đặc tính đấu -Y//Y đảm bảo P = const 120 Hình 6.3 Sơ đồ khối điều chỉnh tốc độ điều áp xoay chiều 121 Hình 6.4 Đặc tính giảm điện áp đặt vào stato 121 Hình 6.5 Đặc tính điều chỉnh tốc độ thêm điện trở phụ vào roto 121 Hình 6.6 Sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh tầng điện-cơ 122 Hình 6.7 Sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh tầng điện .122 Hình 6.8 Đặc tính hệ BT-ĐC điều khiển theo luật U/f = const .123 Hình 6.9 Đặc tính hệ BT-ĐC điều chỉnh theo luật  = const 123 Hình 6.10 Sơ đồ khối hệ thống biến tần 124 Hình 6.11 Sơ đồ khối biến tần trực tiếp 124 Hình 6.12 Sơ đồ biến tần nguồn áp .125 Hình 6.13 Vị trí chức phím mặt biến tần 126 Hình 6.14 Sơ đồ đấu dây biến tần VF-S9 kiểu SINK logic 127 Hình 6.15 Sơ đồ nguyên lý vận hành động panel điều khiển 130 Hình 6.16 Sơ đồ nguyên lý vận hành động đảo chiều panel 131 Hình 6.17 Sơ đồ nguyên lý tập 6.1 135 Hình 6.18 Sơ đồ lắp ráp tập 6.1 .135 Hình 6.19 Sơ đồ nguyên lý tập 6.2 137 Hình 7.1 Sơ đồ đấu dây thực hành lấy đặc tính máy phát đồng 148 Hình 7.2 Đặc tính khơng tải 149 Hình 7.3 Đặc tính ngồi .149 Hình 7.4 Đặc tính điều chỉnh .150 Hình 7.5 Mở máy theo phương pháp không đồng động đồng .150 Hình 7.6 Đặc tính hình V 151 Hình 7.7 Sơ đồ nguyên lý tập 7.1 153 Hình 7.8 Sơ đồ lắp ráp tập 7.1 .153 Hình 7.9 Sơ đồ nguyên lý tập 7.4 156 Hình 8.1 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC KTĐL 164 Hình 8.2 Đặc tính ĐCMC KTĐL 164 Hình 8.3 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC KTSS 165 Hình 8.4 Đặc tính ĐCMC KTSS 165 Hình 8.5 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC KTNT 165 Hình 8.6 Đặc tính ĐCMC KTNT 165 Hình 8.7 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC KTHH 166 Hình 8.8 Đặc tính ĐCMC KTHH 166 Hình 8.9 Sơ đồ nguyên lý tập 8.1 167 Hình 8.10 Sơ đồ đấu nối thiết bị tập 8.1 167 Hình 8.11 Các đặc tính động chiều kích từ song song 168 Hình 8.12 Sơ đồ nguyên lý tập 8.2 169 Hình 8.13 Sơ đồ lắp ráp tập 8.2 .169 Hình 8.14 Các đặc tính động chiều kích từ nối tiếp 170 Hình 8.15 Sơ đồ nguyên lý tập 8.3 171 Hình 8.16 Sơ đồ đấu nối thiết bị tập 8.3 171 Hình 8.17 Các đặc tính động chiều KTHH trợ từ với 100% cuộn dây KTNT173 Hình 8.18 Các đặc tính động chiều kích từ hỗn hợp trợ từ với 70% cuộn dây KTNT 173 Hình 8.19 Các đặc tính động chiều kích từ hỗn hợp trợ từ với 30% cuộn dây KTNT 174 Hình 9.1 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ biến đổi (BBĐ) .179 Hình 9.2 Đặc tính ĐCMC KTĐL giảm điện áp phần ứng .180 Hình 9.3 Đặc tính ĐCMC KTĐL giảm từ thơng .180 Hình 9.4 Đặc tính ĐCMC KTĐL thêm điện trở phụ .180 Hình 9.5 Sơ đồ nguyên lý tập 9.1 182 Hình 9.6 Sơ đồ đấu nối thiết bị tập 9.1 183 Hình 9.7 Dạng đặc tính giảm điện áp phần ứng ĐCMC KTĐL 184 Hình 9.8 Dạng đặc tính giảm từ thơng ĐCMC KTĐL .185 Hình 9.9 Sơ đồ nguyên lý tập 9.2 185 Hình 9.10 Sơ đồ đấu nối thiết bị tập 9.2 185 Hình 9.11 Sơ đồ nguyên lý 9.3 với 100% cuộn kích từ nối tiếp 187 Hình 9.12 Sơ đồ đấu nối thiết bị tập 9.3 188 Hình 9.13 Sơ đồ đấu với 70% cuộn KTNT 190 Hình 9.14 Sơ đồ đấu với 30% cuộn KTNT 190 Hình 10.1 Sơ đồ trải dây pha A, B stato động pha xếp kép, bước ngắn, Z = 24, 2p = 4, m = 195 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Xác định hệ số ép chặt Kf 12 Bảng 1.2 Bảng quan hệ Chtheo S2 14 Bảng 1.3 Quan hệ S2 với  theo Robert Kuhn 14 Bảng 1.4 Quan hệ S2 với  theo Anten Hopp 14 Bảng 1.5 Mật độ dòng điện, biến vận hành liên tục 15 Bảng 1.6 Mật độ dòng điện biến làm việc ngắn hạn 15 Bảng 1.7 Mật độ dịng điện theo nhiệt độ phát nóng 15 Bảng 1.8 Công suất biến theo độ bền học 16 Danh mục từ viết tắt TT Từ viết tắt Diễn giải Dòng điện xoay chiều AC BBĐ Bộ biến đổi Tên tiếng Anh Alternating Current Converter BT Bộ biến tần Inverter DC Dòng điện chiều Direct Current ĐC ĐB Động đồng Synchronous Motor ĐC KĐB, M Động không đồng Induction Motor, Asynchronous Motor ĐCMC Động chiều DC Motor ĐT Điều tốc Velocity regulation GVHD Giáo viên hướng dẫn Instruction Teacher 10 KĐ Khởi động Start 11 KTĐL Kích từ độc lập Separate Excitation 12 KTHH Kích từ hỗn hợp Compound Excitation 13 KTNT Kích từ nối tiếp Series Excitation 14 KTSS Kích từ song song Shunt Excitation 15 LV Làm việc Run 16 MBA Máy biến áp Transformer 17 MBA CL Máy biến áp cách ly (cảm ứng) Isolation Transformer Hình 5.29 Sơ đồ nguyên lý tập 5.4 Hình 5.3035 Sơ đồ lắp ráp tập 5.4 216 L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 SO3636-6V L1 L2 L3 V A 01 S1 1U 1U 1V 1V 1W 2W 2U 2V 1W M 2W 2U 2V 6.17 Sơ đồ nguyên lý tập 6.1 Hình Hình 6.18 Sơ đồ lắp ráp tập 6.1 217 L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 SO3636-6V L1 L2 L3 MBA TN V A Y S1 U1 U1 V1 V1 W1 W2 U2 V2 W1 M W2 U2 V2 Hình 6.19 Sơ đồ nguyên lý tập 6.2 218 L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 SO3636-6V L1 L2 L3 V A SO3212-2D Y S1 U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 K L M W2 U2 V2 M SE2672-3W SO3212-5C Hình 6.20 Sơ đồ nguyên lý 6.3 Hình 6.21 Sơ đồ lắp ráp tập 6.3 219 Hình 6.15 Sơ đồ nguyên lý vận hành động panel điều khiển biến tần Hình 6.16 Sơ đồ nguyên lý vận hành động đảo chiều panel mở rộng biến tần 220 SO3212-6R V A SO3212-1W S1 U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 F1 F2 G SE2672-3M A + - Hình 7.7 Sơ đồ nguyên lý xây dựng đặc tính máy phát đồng Hình 7.8 Sơ đồ lắp ráp xây dựng đặc tính máy phát đồng 221 L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 SO3636-6V L1 L2 L3 V A SO3212-1W S1 U1 V1 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 F1 F2 M M SE2672-3Q V A + - Hình 7.9 Sơ đồ nguyên lý tập 7.4 222 Hình 8.9 Sơ đồ nguyên lý 8.1 Hình 8.10 Sơ đồ đấu nối thiết bị 8.1 223 Hình 8.12 Sơ đồ nguyên lý 8.2 Hình 8.13 Sơ đồ lắp ráp 8.2 224 Hình 8.15 Sơ đồ nguyên lý 8.3 Hình 8.16 Sơ đồ đấu nối thiết bị 8.3 225 Hình 9.5 Sơ đồ nguyên lý 9.1 Hình 9.6 Sơ đồ đấu nối thiết bị 9.1 226 Hình 9.9 Sơ đồ nguyên lý 9.2 Hình 9.10 Sơ đồ đấu nối thiết bị 9.2 227 Hình 9.15 Sơ đồ nguyên lý 9.3 với 100% cuộn kích từ nối tiếp Hình 9.16 Sơ đồ đấu nối thiết bị 9.3 228 Hình 10.9 Sơ đồ trải dây động pha Z = 24 rãnh, 2p = 4, kiểu xếp kép, bước ngắn 229 Danh mục tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Chính, Phạm Thị Hoa (2013) Thực hành Truyền động điện ĐHSPKT NĐ [2] Vũ Gia Hanh (2001) Thiết kế máy điện NXB KH&KT [3] Phạm Thị Hoa, Lã Văn Trưởng (2010) Máy điện ĐH SPKT NĐ [4] Nguyễn Thị Kha, Bùi Thị Thu Hường (2012) Máy điện ĐH SPKT NĐ [5] Vũ Tiến Lập, Nguyễn Thị Kha (2013) Thực hành Kỹ thuật điện ĐH SPKT NĐ [6] Lucas Nuelle (2010) Handbook [7] Trần Duy Phụng (2006) Kỹ thuật quấn dây máy biến áp, động vạn năng, động pha - pha NXB Đà Nẵng [8] Toshiba (2000) Instruction manual TOSVERT VF-S9 iv ... truyền động điện việc thực hành, thí nghiệm u cầu bắt buộc Khoa Điện - Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định có bề dày giảng dạy thực hành máy điện, truyền động điện nhiều năm qua Hiện... ứng thường dùng hệ thống điện để truyền tải phân phối điện năng, gọi máy biến áp điện lực Ngoài ra, máy biến áp cảm ứng dùng làm nguồn điện cho mạch điện, máy hàn điện, máy biến áp đo lường 1.2... để truyền tải phân phối điện Để dẫn điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ điện cần phải có đường dây truyền tải điện (Hình 1.2) + Ngồi máy biến áp dùng thiết bị lò nung (máy biến áp lò), hàn điện