Giáo trình Máy điện

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN BẬC TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Tp HCM – 2019 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ - KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN THƠNG TIN NHĨM BIÊN SOẠN Chủ biên: Phùng Ngọc Lan Học vị: Thạc Sỹ Kỹ thuật Điện Thành viên tham dự: Trần Thanh Lợi Học vị: Kỹ sư Điện TRƯỞNG KHOA Phạm Thanh Hải TỔ TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐỀ TÀI Trần Minh Hiếu HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Phùng Ngọc Lan LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Máy điện xây dựng biên soạn sở chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp & Dân dụng tổng cục dạy nghề phê duyệt Giáo trình Máy điện dùng để giảng dạy trình độ Trung cấp biên soạn theo nguyên tắc quan tâm đến: tính định hướng thị trường lao động, tính hệ thống khoa học, tính ổn định linh hoạt, hướng tới liên thông, chuẩn đào tạo nghề khu vực, tính đại sát thực với thực tế Nội dung giáo trình gồm chương: Chương 1: Máy biến áp Chương 2: Máy điện không đồng Chương 3: Máy điện đồng Chương 4: Máy điện chiều Áp dụng việc đổi phương pháp dạy học, giáo trình biên soạn phần lý thuyết thực hành Giáo trình biên soạn theo hướng mở, kiến thức rộng cố gắng tính ứng dụng nội dung trình bày Trong q trình biên soạn giáo trình khơng tránh khỏi sai sót, ban biên soạn mong đóng góp bạn đọc để giáo trình hồn thiện Tác giả MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục Bài mở đầu Chương 1: Máy biến áp 1.1 Định nghĩa công dụng máy biến áp 1.2 Các đại lượng định mức máy biến áp 1.3 Nguyên lý làm việc máy biến áp 1.4 Trạng thái làm việc không tải máy biến áp 1.5 Máy biến áp pha Chương 2: Máy điện không đồng 18 2.1 Tổng quan máy điện không đồng 18 2.2 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng 20 2.3 Đại lượng đặc trưng động không đồng 25 2.4 Phương pháp vẽ sơ đồ trải dây quấn động không đồng 30 Chương 3: Máy điện đồng 62 3.1 Định nghĩa cấu tạo máy điện đồng 62 3.2 Đặc tính vận hành máy phát điện đồng 64 3.3 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng 64 3.4 Sự làm việc song song máy phát điện đồng 66 3.5 Động máy bù đồng 67 Chương 4: Máy điện chiều 68 4.1 Tổng quan máy điện môt chiều 68 4.2 Phương pháp vận hành điều chỉnh tốc độ động điện chiều 73 Bài mở đầu: Khái quát chung máy điện Định nghĩa máy điện Máy điện hệ điện từ gồm mạch từ cuộn dây liên quan đến nhau, làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Máy điện dùng để biến đổi dạng lượng biến thành điện (máy phát điện), ngược lại biến điện thành (động điện), biến đổi thơng số điện điện áp, dịng điện, tần số… Phân loại máy điện Máy điện có nhiều loại nhiều cách phân loại khác nhau: theo trạng thái làm việc, theo chức năng, theo dòng điện Ở ta phân loại máy điện dựa theo trạng thái làm việc: Máy điện tĩnh: máy biến áp Máy điện quay gồm máy điện chiều, máy điện xoay chiều Trong máy điện xoay chiều lại chia thành máy điện đồng bộ, máy điện không đồng bộ, loại lại chia thành động điện, máy phát điện… Có thể mơ tả cách phân loại máy điện theo sơ đồ sau: Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan máy điện CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP Giới thiệu: Ở chương ta làm quen với khái niệm máy biến áp, cấu tạo, đại lượng định mức tổ nối dây MBA pha Mục tiêu: - Mô tả cấu tạo, trình bày cơng dụng MBA - Giải thích đại lượng định mức - Vẽ tổ nối dây MBA - Đo thử, vận hành MBA 1.1 Định nghĩa công dụng máy biến áp: Để truyền tải phân phối điện xa phân phối đến tải tiêu thụ phù hợp kinh tế phải có thiết bị để tăng giảm điện áp cho phù hợp Thiết bị gọi máy biến áp (MBA) Như MBA làm nhiệm vụ biến đổi điện áp không làm biến hóa lượng Sơ đồ cung cấp điện đơn giản minh họa sau: Hình 1.2 Sơ đồ cung cấp điện đơn giản Phân loại: Theo công dụng MBA chia thành loại sau: - MBA điện lực: Dùng để truyền tải phân phối điện điện lực - MBA chuyên dùng: Dùng lò luyện kim, thiết bị chỉnh lưu… - MBA tự ngẫu: Để biến đổi điện áp pham vi không lớn lắm, dùng để mở máy động điện xoay chiều… - MBA đo lường: Để giảm điện áp lớn đưa váo thiết bị đo - MBA thí nghiệm: Dùng để thí nghiệm điện áp cao MBA có nhiều loại song thực tế tượng xảy giống Để thuận tiện ta xét MBA điện lực hai dây quấn pha ba pha 1.1.1 Cấu tạo MBA: MBA thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ giá trị sang giá trị khác không làm thay đổi tần số nguồn điện Phía nối với nguồn gọi sơ cấp, ký hiệu có liên quan mang số (U1, I1, E1…) Phía nối với tải gọi thứ cấp, ký hiệu có liên quan mang số (U2, I2, E2…) Cấu tạo MBA gồm hai phận là: Lõi thép dây quấn, ngồi cịn có vỏ máy, sứ cách điện, đèn báo… Dưới cấu tạo MBA pha 110kV: Hình 1.3 Cấu tạo máy biến áp 1.1.1.1 Lõi thép Lõi thép dùng để dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây Lõi thép chế a) b) Hình 1.4 Mạch từ MBA kiểu lõi: a) pha; b) ba pha tạo thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0.35 ÷ 1mm, mặt ngồi thép sơn cách điện ghép lại với thành khối Lõi thép có hai phần trụ gơng, trụ phần để đặt dây quấn, gông phần nối liền trụ để tạo thành mạch kín Theo hình dạng lõi thép người ta chia ra: - MBA kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh lõi thép - MBA kiểu bọc: Mạch từ phân nhánh hai bên bọc lấy phần dây quấn 1.1.1.2 Dây quấn: Dây quấn MBA có nhiệm vụ nhận lượng vào truyền lượng Thường làm đồng (Cu) nhơm (Al), có tiết diện trịn hình chữ nhật, bên ngồi dây dẫn bọc lớp cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ thép Giữa vòng dây, lớp dây, dây quấn lõi thép cách điện MBA thường có hai nhiều cuộn dây Trong MBA thường có kiểu quấn dây sau: - Dây quấn xen kẽ - Dây quấn đồng tâm Hình 1.5 Các kiểu quấn dây máy biến áp 1.2 Các đại lượng định mức MBA Các đại lượng định mức MBA nhà sản xuất quy định ghi nhãn máy, bao gồm thông số: 1.2.1 Điện áp định mức - Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (V, kV) điện áp dây quấn sơ cấp - Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V, kV) điện áp dây quấn thứ cấp MBA không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức (U1=Uđm) 1.2.2 Dòng điện định mức Dòng điện dây định mức I1đm, I2đm (A, kA) dòng điện dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức - Đối với MBA pha: I1đm= - Đối với MBA pha: I1đm= S đm U 1đm Sđm 3U1đm ; I2đm= ; I2đm= S đm U đm S đm 3U 2đm 1.2.3 Công suất định mức Công suất định mức Sđm (VA, kVA) hay gọi dung lượng MBA cơng suất tồn phần đưa dây quấn thứ cấp Sđm= mUpđm.Ipđm (m số pha MBA) Sđm= UđmIđm 1.2.4 Tần số định mức f (Hz) Các loại MBA nước ta có tần số 50Hz Ngồi nhãn MBA cịn ghi số liệu khác như: số pha, tổ nối dây, điện áp ngắn mạch, chế độ làm việc, cấp cách điện, phương pháp làm mát Ví dụ: Tính dịng điện định mức MBA ba pha biết số liệu sau: Sđm= 100 kVA, U1đm/U2đm= 6000/230 V Từ công thức: Sđm= I1đm= I2đm= Sđm 3U1đm S đm 3U 2đm UđmIđm ta có: = = 100 = 9,62 A 100 = 251 A 3.0,23 1.3 Nguyên lý làm việc MBA Xét nguyên lý làm việc MBA pha gồm lõi thép cuộn dây Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý MBA pha hai dây quấn Đặt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp điện áp u1, có dịng i1 chạy cuộn sơ cấp, dòng i1 tạo lõi thép từ thơng  móc vịng với hai cuộn dây cảm ứng hai cuộn dây s.đ.đ e1 e2 Nếu thứ cấp nối với tải sinh dịng i2 Giả sử điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp có dạng hình sin từ thơng mà sinh có dạng hình sin:    m sin .t Theo định luật cảm ứng điện từ s.đ.đ cảm ứng hai cuộn dây là: e1 = -N1 d (Φ m sin ω.t ) d = -N1 = N1 . m sin(t  90 ) dt dt (1.1) e2 = -N2 d (Φ m sin ω.t ) d = -N2 = N2 . m sin(.t  90 ) dt dt (1.2) Trong trị hiệu dụng E1, E2 là: E1 = E2 = E 1m E 2m = = N1. m N . m (1.3) (1.4) Từ (8.1) (8.2) cho thấy s.đ.đ dây quấn chậm pha so với từ thông  góc 900 Từ (1.3) (1.4) cho thấy: E N1   K (được gọi tỉ số điện áp) E2 N2 Nếu bỏ qua điện áp rơi dây quấn tổn hao máy thì: K= U1 E1 N1 I    U E N I1 3.4 Sự làm việc song song máy phát điện đồng a Khái niệm Để đảm bảo trình cung cấp liên tục nguồn lượng nâng cao công suất nguồn, người ta phải cho máy phát điện nhà máy, tất máy phát điện nhà máy khác làm việc song song, cung cấp lượng điện cho nguồn điện (hệ thống điện lực chung) Khi ghép máy phát điện đồng làm việc song song hệ thống điện lực với máy phát điện đồng khác, để tránh dịng điện xung mơmen điện từ có trị số lớn sinh cố làm hỏng máy thiết bị điện khác, gây rối loạn hệ thống điện lực trị số tức thời điện áp máy phát điện hệ thống điện lực phải Muốn phải đảm bảo điều kiện sau: b Điều kiện đấu song song máy phát điện đồng vào lưới (hoà đồng máy phát) - Điện áp máy phát điện phải phải điện áp lưới UMP1 = UMP2 = Unguồn - Tần số máy phát phát nguồn điện phải tần số lưới fMP1 = fMP2 = fnguồn - Phải thứ tự pha đồng pha với - Điện áp tất pha máy đóng mạch phải đối pha với điện áp pha tương ứng mạng hay máy vận hành - Ngoài điều kiện trên, người vận hành cần phải thực theo quy trình sau để đảm bảo an toàn vận hành song song: + Cho động sơ cấp quay điều chỉnh tốc độ gần tốc độ định mức Sau cho kích từ máy phát điện quan sát trị số vôn mét báo điện áp phát ra, đình chỉnh điện áp máy phát điện áp lưới Rồi quan sát tần số tần số kế, cho tần số máy tần số lưới + Muốn đảm bảo điều kiện thứ đồng thời cân hoàn toàn tần số ta dùng đèn pha Sau đạt yêu cầu cho phép đóng máy phát làm việc song song KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 66 3.5 Động máy bù đồng 3.5.1 Động đồng Các động đồng ngày sử dụng rộng rãi có ưu điểm sau: - Kích thích nguồn chiều nên làm việc với hệ số cơng suất cos  =1, hệ số lưới điện nâng cao làm giảm điện áp rơi tổn hao đường dây - Ít chịu ảnh hưởng thay đổi điện áp - Hiệu suất làm việc cao hiệu suất động không đồng Bên cạnh ưu điểm động đồng tồn nhược điểm sau: - Cấu tạo phức tạp, giá thành cao - Việc điều chỉnh tốc độ áp dụng cách điều chỉnh tần số - Việc mở máy động đồng phức tạp 3.5.2.Máy bù đồng Máy bù đồng thực chất động điện đồng làm việc khơng tải với dịng điện kích từ điều chỉnh để phát tiêu thụ công suất phản kháng Do trì điện áp quy định lưới điện khu vực tập trung hộ dùng điện Chế độ làm việc bình thường máy bù đồng chế độ q kích thích phát cơng suất điện cảm vào lưới điện, hay nói khác tiêu thụ công suất điện dung lưới điện Ở trường hợp này, máy bù đồng có tác dụng tụ điện gọi máy phát công suất phản kháng Khi tải hộ dùng điện giảm, ví dụ đêm vào không cao điểm, điện áp lưới tăng máy bù đồng làm việc chế độ thiếu kích thích, tiêu thụ cơng suất phản kháng (điện cảm) lưới điện gây thêm điện áp rơi đường dây để trì điện áp khỏi tăng q mức quy định Việc điều chỉnh dịng điện kích thích để trì điện áp lưới (ở đầu cực máy bù đồng bộ) không đổi, thường tiến hành tự động Máy bù đồng tiêu thụ cơng suất tác dụng cơng suất dùng để bù vào tổn hao máy KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 67 Chương 4: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Giới thiệu: Ở chương ta làm quen với khái niệm máy điện chiều, cấu tạo, đại lượng định mức Mục tiêu: -Trình bày định nghĩa, phân loại, đại lượng đặc trưng máy điện chiều - Khảo sát, cấp nguồn, ghi nhận thông số điện máy điện chiều Thực hành mơ hình máy điện chiều Tổng quan máy điện chiều: Máy điện chiều loại máy điện quay sử dụng nguồn điện chiều Nó làm việc chế độ máy phát chế độ động Trong sản xuất đại máy điện chiều ln chiếm vị trí quan trọng, có ưu điểm: - Đối với động chiều: phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, phẳng Vì chúng dùng nhiều cơng nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tóc độ dệt, cán thép, giao thông vận tải… - Đối với máy phát chiều: dùng làm nguồn điện cho động điện chiều, làm nguồn kích từ máy điện đồng bộ, dùng cơng nghiệp điện hóa tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện… Máy điện chiều có nhược điểm như: giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo bảo quản phức tạp 4.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc: 4.1.1.1 Cấu tạo Máy điện chiều có cấu tạo gồm phần bản: Stator, rotor vành đổi chiều a Stator (phần cảm) Gồm phận cực từ chính, cực từ phụ, vỏ máy phận khác Hình 4.1 Cấu tạo máy điện chiều + Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ 68 - Lõi sắt cực từ: làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày từ 0,5÷1mm ghép lại đinh tán Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulong - Dây quấn kích từ qúấn dây đồng bọc cách điện, cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện Các cuộn dây kích từ đặt thân cực từ nối tiếp với + Cực từ phụ: Được đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa chổi than Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối Trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn có cấu tạo giống dây quấn cực từ Hình 4.2 Cấu tạo cực từ phụ + Vỏ máy (gông từ): làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền cực từ + Các phận khác: - Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi - Cơ cấu chổi than: để đưa điện từ phần quay ngược lại b Rotor (phần ứng) Gồm lõi sắt, dây quấn phận khác + Lõi sắt phần ứng: Để dẫn từ thường dùng thép kỹ thuật điện có bề dày 0,5mm, có sơn cách điện hai mặt ép chặt với để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập rãnh để đặt dây quấn Rãnh có hình thang, hình lê hoậc hình chữ nhật… 69 Hình 4.3 Lõi sắt phần ứng Hình 4.4 Dây quấn phần ứng Những máy có cơng suất lớn người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục + Dây quấn phần ứng: Là phần sinh sức điện động có dịng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện cách điện với rãnh lõi thép Trong máy điện nhỏ thường dùng dây dẫn có tiết diện trịn, máy điện vừa lớn dùng dây tiết diện hình chữ nhật Để tránh quay bị văng ngồi lực ly tâm miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt dây quấn, nêm tre gỗ + Các phận khác: - Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, hai đầu nắp có lỗ thơng gió, cánh quạt lắp trục máy - Trục máy: đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt, ổ bi.Trục máy thường làm thép cacbon tốt c Vành đổi chiều: + Cổ góp: dùng để đổi chiều dịng điện Cổ góp làm nhiều phiến đồng mỏng cách điện với mica có chiều dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trụ trịn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ép để ép chặt lại, vành ép cổ góp có cách điện mica Đi cổ góp cao để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng + Cơ cấu chổi than: dùng để cung cấp điện vào lấy điện Máy có cực có nhiêu chổi than Các chổi than dương nối chung với để có cực dương Tương tự chổi than âm nối chung với để có cực âm 70 Hình 4.5 Hình ảnh máy điện chiều 4.1.1.2 Nguyên lý làm việc máy điện chiều Nguyên lý sau: gồm khung dây abcd hai đầu nối với phiến góp, đặt từ trường nam châm vĩnh cửu N-S, hai chổi điện A B đặt cố định tỳ sát lên phiến góp Khi cho khung dây quay, theo định luật cảm ứng điện từ dẫn ab cd cảm ứng s.đ.đ e = Blv (v) Trong đó: - B (T) từ cảm nam châm N-S - l (m) chiều dài dẫn - v (m/s) vận tốc dài dẫn Tại thời điểm hình, dẫn ab nằm cực N nên s.đ.đ có chiều hướng từ b đến a, dẫn cd nằm cực S có s.đ.đ chiều hướng từ d đến c Lúc dòng điện chạy mạch hướng từ chổi A (+) đến chổi B (-) Khi khung dây quay ½ vịng, dẫn cd lúc nằm cực N nên chiều s.đ.đ dòng điện hướng từ c đến d, dẫn ab nằm cực S chiều e hướng từ a đến b Như mạch ngồi chổi A có dấu (+) chổi B mang dấu (-) Như chiều s.đ.đ dòng điện dẫn thay đổi chiều chúng mạch ngồi khơng đổi Chổi A (+) chổi B (-) Sức điện động dịng điện mạch ngồi hình b 71 Để có s.đ.đ lấy lớn đập mạch ta bố trí nhiều khung dây nối tiếp lệch góc (dây quấn phần ứng) Trên nguyên lý làm việc máy phát điện Hình 4.6 Nửa chu kỳ đầu Nếu ta cho dòng điện chiều chạy vào chổi A (+) chạy chổi B (-) dịng điện dẫn cực N hướng từ trước sau, dòng điện dẫn cực S ln hướng từ sau trước lực (mơmen) điện từ chúng sinh có chiều khơng đổi nên làm cho khung dây quay với chiều khơng đổi Đó ngun lý làm việc động điện chiều Hình 4.7 Nửa chu kỳ sau 72 4.2.Phương pháp vận hành điều chỉnh tốc độ động điện chiều : 4.2.1.Từ trường sức điện động máy điện chiều Khi phần ứng máy điện chiều quay từ trường dây quấn sinh sức điện động cảm ứng Mật độ từ thông điểm khác chu vi phần ứng có giá trị khác Do sức điện động sinh dây dẫn dây quấn phần ứng khác Sức điện động máy điện tổng sức điện động sinh dây dẫn mạch nhánh dây quấn phần ứng Vì hai mạch nhánh song song có sức điện động nên: - Trị số trung bình mật độ từ thông mặt phần ứng là: Btb= .2 p .2 p = S  d l Trong đó: Btb: Trị số trung bình mật độ từ thông  : từ thông cực 2p: số cực từ máy d: đường kính phần ứng l: chiều dài phần ứng - Trị số trung bình sức điện động dây dẫn với tốc độ quay phần ứng n (vòng/ phút) hay n/60 (vòng/giây) Etb= Btb.l.v = .2 p  d n n l =  2p 60 60  d l Nếu số dây dẫn dây quấn phần ứng N số mạch nhánh sóng song 2a, nhánh song song dây quấn phần ứng có N/2a dây dẫn nối tiếp sức điện động sinh ra nhánh song song sức điện động máy điện E= Etb Đặt: CE= N n N N.p =  2p =  n 2a 60 2a 60a N.p hệ số kết cấu máy điện 60a Suy ta có: E = CE  n Kết luận: Vậy sức điện động máy điện tỉ lệ với từ thông tốc độ quay phần ứng 73 4.2.2 Tia lửa điện cổ góp biện pháp khắc phục a Tia lửa điện vành đổi chiều (cổ góp) Trong q trình làm việc máy điện chiều xuất tia lửa điện bề mặt tiếp xúc chổi than vành đổi chiều Vì phải hạn chế tối đa tia lửa điện không bề mặt chổi than vành đổi chiều bị đốt cháy hư hỏng Nguyên nhân dẫn đến xuất tia lửa điện là: - Sự tiếp xúc chổi than với phiến (đồng) vành đổi chiều - Hiện tượng đổi chiều dòng điện phần từ dây quấn khơng đồng - Có chạm chập dây quấn phần ứng - Có chạm chập phiến (đồng) vành đổi chiều Tóm lại: Sự xuất tia lửa điện khơng bình thường bề mặt tiếp xúc chổi than vành đổi chiều chủ yếu nguyên nhân chính: - Nguyên nhân khí: Nguyên nhân chủ yếu lực ép lị xo khơng đủ, dẫn đến chổi than tiếp xúc với cổ góp chập chờn chổi than bị sứt mẻ, mài mịn, khơng dẫn đến diện tích tiếp xúc khơng đồng q hở - Nguyên nhân điện: Chủ yếu chạm chập phần tử dây quấn vòng dây phần tử - Nguyên nhân chập mạch phiến góp cổ góp - Do nhiễm bẩn bột than, cháy hỏng mica cách điện xuất tia lửa điện khơng bình thường, cịn vị trí đặt chổi than chưa quy định b Biện pháp khắc phục - Phải đảm bảo khả tiếp xúc tốt chổi than với cổ góp Ví dụ: Bề mặt tiếp xúc phải sạch, chổi than có lực ép hợp lý vị trí đặt chổi than phải - Xê dịch chổi than khỏi đường trung tính hình học sang đường trung tính vật lý phải theo quy định sau: + Đối với máy phát, phải quay chổi than theo chiều quay phần ứng + Đối với động cơ, phải quay chổi than ngược chiều quay phần ứng - Lắp đặt thêm cực từ phụ vào hai cực từ - Quấn thêm dây quấn bù vào máy có cơng suất lớn 74 4.2.3.Các chế độ làm việc a Chế độ máy phát Trên thực tế nay, trạm phát điện sản xuất điện xoay chiều Năng lượng chủ yếu dùng cơng nghiệp, dùng để thắp sáng dùng nhu cầu đời sống Trong trường hợp điều kiện sản xuất bắt buộc luyện kim, hóa chất, giao thơng vận tải cần nguồn điện xoay chiều mà cịn cần nguồn điện chiều Điều đồng nghĩa với việc tồn máy phát điện chiều Có nhiều loại máy phát điện chiều, tùy theo phương pháp kích từ mà có loại sau : - Máy phát điện chiều kích từ độc lập: Bao gồm máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu, kích thích điện từ Loại đầu chế tạo với cơng suất nhỏ, loại thứ hai có dây quấn kích từ lấy nguồn từ ắc quy, lưới điện chiều máy phát điện chiều dùng nhiều cần điều chỉnh điện áp phạm vi rộng từ ÷ 600V (Hình a) - Máy phát điện chiều tự kích: Đây loại có nguồn điện kích thích lấy từ thân máy phát điện Tùy theo cách nối dây quấn kích thích mà có loại sau : + Máy phát điện chiều kích thích song song (Hình b) + Máy phát điện chiều kích thích nối tiếp (Hình c) + Máy phát điện chiều kích thích hỗn hợp (Hình d) Trong trường hợp cơng suất cuộn kích thích nối tiếp chiếm khoảng 0,3 ÷ 5% cơng suất định mức máy Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý máy điện chiều Các đặc tính chung máy phát điện chiều Bản chất máy phát điện chiều phân tích nhờ đặc tính quan hệ đại lượng máy là: - Điện áp đầu cực máy phát U - Dịng điện kích từ It 75 - Dịng điện phần ứng Iư - Tốc độ quay n Ngoại trừ tốc độ n động sơ cấp giữ không đổi, ba đại lượng lại đại lượng biến thiên có quan hệ chặt chẽ với Những quan hệ thường biểu diễn dạng đồ thị gọi đặc tính máy Các đặc tính gồm có: - Đặc tính khơng tải: mối quan hệ sức điện động E phần ứng với dòng điện kích từ It tốc độ quay máy phát khơng đổi dịng điện phần ứng 0: E = U0 = f(It) với n không đổi, Iư=0, U0 điện áp đầu cực phần ứng không tải Đặc tính có ý nghĩa quan trọng việc đánh giá máy phát để vẽ đặc tính khác máy phát điện - Đặc tính ngồi: mối quan hệ điện áp đầu cực U với dòng điện phụ tải I tốc độ quay máy phát khơng đổi dịng điện kích từ không đổi: U = f(I) với n không đổi, It khơng đổi - Đặc tính điều chỉnh: mối quan hệ dịng điện kích từ It với dịng điện phụ tải I điện áp đầu cực tốc độ quay không đổi: It = f(I) 2.2.4 Sơ đồ ghép hai máy phát vào làm việc song song Hình 4.9 Sơ đồ máy phát làm việc song song Trong thực tế nhằm đảm bảo an toàn cho cung cấp điện sử dụng kinh tế máy phát điện hầu hết nhà máy điện ghép máy phát làm việc song song với Giả sử ta có hai máy phát điện chiều I II Trong máy phát I làm việc với phụ tải phát điện áp U hai đồng đấu Muốn 76 ghép máy phát điện II làm việc song song với máy phát điện I cần phải giữ điều kiện sau: - Cực tính máy phát điện II phải cực tính đồng đấu Nếu khơng đảm bảo chặt chẽ điều kiện hai máy bị nối nối tiếp gây nên trình trạng ngắn mạch hai máy - Sức điện động máy phát điện II thực tế phải điện áp U (E II = U) Nếu khơng thỏa mãn sau ghép vào máy II xảy hai khả năng: + EII > U làm cho điện áp đồng đấu thay đổi đột ngột + EII < U máy II trở thành động tiêu thụ điện máy I - Nếu máy phát điện làm việc song song thuộc máy phát điện kích thích hỗn hợp cần phải có điều kiện thứ là: phải nối cân hai điểm a b (hình bên trên) b Chế độ động Động điện chiều dùng phổ biến cơng nghiệp, giao thơng vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng rãi Cũng máy phát điện, động điện chiều phân loại theo cách kích thích gồm: - Động điện chiều kích thích độc lập (Iư = I) - Động điện chiều kích thích song song (I = Iư + It) - Động điện chiều kích thích nối tiếp (I = Iư = It) - Động điện chiều kích thích hỗn hợp (I = Iư + It) Sơ đồ nối dây chúng tương tự máy phát điện trình bày hình + - U + - U + - U + S1 S1 I + A1 Ut I S2 S1 + - Iu I Iu A2 A2 A1 I S2 Iu A2 S2 + A1 Iu F1 It It F2 - U A2 F1 It F2 Hình 4.10 Các dạng động điện chiều 77 4.2.5 Mở máy động điện chiều:  Để mở máy động điện chiều tốt, cần yêu cầu sau đây: + Dòng điện mở máy Imm cần hạn chế trị số cho phép, thường 1,1Iđm < Imm < 2,5Iđm để tránh gây hại cho dây quấn ảnh hưởng tới trình đổi chiều + Mmm phải đủ lớn để tốc độ động nhanh chóng đạt tốc độ định mức thời gian ngắn + Thời gian mở máy phải nhỏ + Biện pháp thiết bị mở máy phải đơn giản vận hành chắn  Từ yêu cầu ta có biện pháp mở máy sau: + Mở máy trực tiếp (U = Uđm) + Mở máy biến trở + Mở máy điện áp thấp đặt vào phần ứng  Muốn đảo chiều quay động ta dùng hai phương pháp: + Đổi chiều dòng điện phần ứng (hay dùng thực tế) + Đổi chiều dịng điện kích thích c Đặc tính động điện chiều: n = f(M) U không đổi It không đổi Khảo sát động điện chiều kích từ song song, từ sơ đồ mạch điện (hình a) ta có phương trình cân điện áp: U = E + Iư.R Trong đó: U điện áp nguồn điện đặt vào phần ứng E sức điện động sinh phần ứng động quay Iư dòng điện phần ứng R = Rư+Rcf+Rcb+Rct Với: Rư : điện trở dây quấn phần ứng Rcf : cực từ phụ Rcb : cực bù Rct : điện trở tiếp xúc chổi than vành góp Mặt khác: 78 E = CE  n CE= N.p hệ số kết cấu 60a  từ thơng mạch kích từ N tốc độ quay rotor M = CM  Iư CM= N p hệ số chế tạo 2 a Iư dòng điện phần ứng Thay đại lượng vào phương trình cân điện áp, sau biến đổi rút gọn ta có: n= U R R .M = n0 M CE  CE CM  CE CM  n0 tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính đường thẳng (hình b) Hình 4.11 Sơ đồ nối dây động chiều (hình a) đặc tính động chiều (hình b) 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Duy Phụng – Kỹ thuật quấn dây máy biến áp, động vạn năng, động điện pha, pha – NXB Đà Nẵng – 2017 Nguyễn Minh Thuận – Minh Hải – Kỹ thuật quấn dây – NXB Tổng hợp Đồng Nai – 2011 Nguyễn Đức Sỹ - Sửa chữa máy điện máy biến áp – NXBGD Việt Nam 2011 ... loại máy điện dựa theo trạng thái làm việc: Máy điện tĩnh: máy biến áp Máy điện quay gồm máy điện chiều, máy điện xoay chiều Trong máy điện xoay chiều lại chia thành máy điện đồng bộ, máy điện. .. tế Nội dung giáo trình gồm chương: Chương 1: Máy biến áp Chương 2: Máy điện không đồng Chương 3: Máy điện đồng Chương 4: Máy điện chiều Áp dụng việc đổi phương pháp dạy học, giáo trình biên soạn... máy điện Máy điện hệ điện từ gồm mạch từ cuộn dây liên quan đến nhau, làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Máy điện dùng để biến đổi dạng lượng biến thành điện (máy phát điện) , ngược lại biến điện