Giáo trình Máy điện (Nghề Vận hành thuỷ điện)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH NỘI BỘ MƠ ĐUN: MÁY ĐIỆN NGHỀ : VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN (Áp dụng cho trình độ Trung cấp) LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017 LỜI GIỚI THIỆU Máy điện môđun chun mơn biên soạn dựa chương trình khung chương trình dạy nghề Bộ Lao động - Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy nghề ban hành dành cho hệ Cao Đẳng Trung Cấp Nghề Vận hành nhà máy thủy điện Tập giảng biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu nhất, có ví dụ tập áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết Khi biên soạn, tác giả dựa kinh nghiệm giảng dậy, tham khảo đồng nghiệp tham khảo nhiều giáo trình có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung mơ đun gồm có bài: Bài 1: Khái niệm chung máy điện Bài 2: Máy biến áp Bài 3: Máy điện không đồng Bài 4: Máy điện đồng Bài 5: Máy điện chiều Bài 6: Máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt Tập giảng tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện cộng nghiệp, điện tử, khí cán vận hành sửa chữ máy điện Trong trình biên soạn có nhiều cố gắng song khó tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn khiếm khuyết Tơi mong nhận góp ý Q đồng nghiệp bạn Học sinh - Sinh viên toàn Trường để tập giảng hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp, cảm ơn Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào Cai tạo điều kiện giúp đỡ cho hoàn thành tập giảng Lào Cai, ngày tháng năm 2017 Người biên soạn GV Nguyễn Thị Thanh Hoa MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu Bài 1: Khái niệm chung máy điện Bài 2: Máy biến áp 11 Cấu tạo công dụng máy biến áp: 11 2.Các đại lượng định mức: 13 Nguyên lý làm việc máy biến áp; 14 Các chế độ làm việc máy biến áp: 15 Tổn hao lượng hiệu suất máy biến áp: 21 Máy biến áp pha: 21 Đấu máy biến áp làm việc song song: 24 Bài 3: Máy điện không đồng 30 Khái niệm phân loại: 30 Động không đồng xoay chiều pha: 31 Động không đồng xoay chiều pha: 38 Bài 4: Máy điện đồng 43 Định nghĩa công dụng 43 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ: 43 Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng bộ: 47 Các đường đặc tính điện: 49 Máy phát điện đồng làm việc song song : 53 Động máy bù đồng bộ: 54 Bài 5: Máy điện chiều 59 Đại cương máy điện chiều: 59 Các quan hệ điện từ: 64 Phản ứng phần ứng máy điện chiều: 69 Đổi chiều dòng điện: 70 Máy phát điện chiều : 70 Động điện chiều: 72 Bài 6: Máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt 78 1: Máy điện đồng đặc biệt: 78 Máy điện chiều đặc biệt: 82 TẬP BÀI GIẢNG MÔ ĐUN MÁY ĐIỆN 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, kiệm nguyên vật liệu bảo dưỡng sửa chữa NỘI DUNG: BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu bài: Học xong này, người học có khả năng: - Nhận biết loại máy điện; - Vận dụng định luật dùng để nghiên cứu máy điện; - Phân biệt loại vật liệu dùng máy điện; - Giải thích q trình phát nóng làm mát máy điện - Tích cực chủ động học tập Nội dung: Định nghĩa phân loại: 1.1 Định nghĩa Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ, cấu tạo gồm có lõi thép mạch từ, mạch điện, dùng để biến đổi lượng thành điện năng, ngược lại 1.2 Phân loại Máy điện có nhiều loại phân loại theo nhiều cách khác nhau: phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện, theo nguyên lý làm việc… ta phân loại theo nguyên lý biến đổi lượng a Máy điện tĩnh : máy biến áp thường dùng để biến đổi điện b Máy điện quay : máy phát điện, động điện Hình 1.1: Sơ đồ phân loại máy điện thơng dụng thơng thường * Tính thuận nghịch máy điện: a Đối với máy điện tĩnh Máy điện tĩnh thường gặp loại máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ biến thiện 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 có tính chất thuận nghịch Ví dụ: máy biến áp biến đổi điện có thơng số U1, I1, F1 thành điện có thơng số U2, I2, F2 ngược lại Hình 1.2 Tính thuận nghịch máy điện tĩnh b Đối với máy điện quay Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ từ trường dịng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Loại máy điện thường dùng để biến đổi lượng Ví dụ: Biến điện thành năng( động điện)hoặc biến thành điện năng( máy phát điện).Trong trình biến đổi có tính thuận nghịch nghĩa máy điện làm việc chế độ máy phát động điện Các định luật thường dùng để nghiên cứu máy điện: 2.1 Định luật cảm ứng điện từ, Định luật Faraday 2.1.1 Trường hợp từ thông Φ biến thiên xun qua vịng dây: Khi từ thơng Φ biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn , vòng dây cảm ứng sức điện động Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp theo chiều từ thông theo quy tắc vặn nút chai (hình 1.3) , sức điện động cảm ứng vịng dây viết theo cơng thức Macxoen sau : e d dt ( 1.1) Dấu  hình 1.3 chiều từ vào trang giấy Nếu cuộn dây có w vịng sức điện động cảm ứng cuộn dây : e wd d  dt dt (1.2) Hình 1.3: chiều sức điện động cảm ứng  = w Φ gọi từ thơng móc vịng cuộng dây Trong cơng thức (1.1), (1.2) từ thông đo wb (Vêbe) , sức điện động đo V(vôn) 2.1.2 Trường hợp dẫn chuyển động từ trường Khi dẫn chuyển động thẳng, vng góc với đường sức từ trường (đó trường hợp thường gặp máy phát điện, dẫn cảm ứng sức điện động e, có trị số là: E = B.l.v (1.3) Trong : B - từ cảm đo T (Tesla) l - chiều dài hiệu dụng dẫn (phần dẫn nằm từ trường) đo m v - Tốc độ dẫn đo m/s Chiều sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 1.4) Hình 1.4: Xác định chiều sức điện động cảm ứng * Quy tắc bàn tay phải : xác định chiều dòng điện cảm ứng dây dẫn chuyển động từ trường: Nắm bàn tay phải đặt cho bốn ngón tay hướng theo chiều dòng điện chạy qua vòng dây ngón chỗi chiều dịng điện 2.1.3 Định luật Fa-ra-day: Là định luật điện từ, cho biết từ trường tương tác với mạch điện để tạo sức điện động - tượng gọi cảm ứng điện từ Đó nguyên lý hoạt động máy biến áp, cuộn cảm, loại động điện, máy phát điện nam châm điện Định luật cảm ứng Faraday cho biết mối liên hệ biến thiên từ thông Φ diện tích mặt cắt vịng kín điện trường cảm ứng dọc theo vịng 2.2 Định luật lực điện từ Khi dẫn mang dịng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường ( trường hợp thường gặp động điện ), dẫn chịu tác dụng lực điện từ tác dụng vng góc với trị số : Fdt = B.i.l (1.4) Trong : B - Từ cảm đ T(Tesla) i - dòng điện đo A(Ampe) l - chiều dài hiệu dụng đo m(met) Fdt – lực điện từ đo N(Niuton) Chiều sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1.5) Hình 1.5: Xác định chiều lực điện từ * Quy tắc bàn tay trái (còn gọi quy tắc Fleming) :Đặt bàn tay trái cho đường cảm ứng từ hướng vào lịng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay hướng theo chiều dịng điện ngón tay choãi 90° chiều lực điện từ 2.3 Năng lượng trường điện từ Điện trường từ trường đồng thời tồn không gian tạo thành trường thống gọi trường điện từ Trường điện từ dạng vật chất đặc trưng cho tương tác hạt mang điện Phát nóng làm mát máy điện 3.1 Phát nóng máy điện Trong q trình làm việc có tổn hao công suất Tổn hao lượng máy điện gồm : tổn hao sắt từ (do tượng từ trễ dịng xốy) thép, tổn hao đồng điện trở dây quấn tổn hao ma sát (ở máy điện quay) Tất tổn hao lượng biến thành nhiệt làm nóng máy điện Khi tác động nhiệt độ, chấn động tác động lý hoá khác, lớp cách điện bị lão hố, nghĩa dần tính bền điện Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ tăng q nhiệt độ cho phép 8÷100C tuổi thọ vật liệu cách điện giảm nửa Ở nhiệt độ làm việc cho phép, độ tăng nhiệt phần tử không vượt độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình vật liệu cách điện vào khoảng 10÷15 năm Khi máy làm việc tải, độ tăng nhiệt độ vượt nhiệt độ cho phép Vì vậy, sử dụng máy điện cần tránh để máy tải làm nhiệt độ tăng cao thời gian dài 3.2 Làm mát máy điện Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ngồi mơi trường xung quanh Sự tản nhiệt phụ thuộc vào bề mặt làm mát mặt máy mà phụ thuộc vào đối lưu khơng khí xung quanh môi trường làm mát khác dầu máy biến áp… Thơng thường, vỏ máy điện chế tạo có cánh tản nhiệt máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát Sơ lược vật liệu chế tạo máy điện: 4.1 Vật liệu dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo phận dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng máy điện tốt đồng chúng khơng đắt có điện trở suất nhỏ Ngồi cịn dùng nhôm hợp kim khác đồng thau, đồng photpho Để chế tạo dây quấn người ta thường dùng đồng dùng nhôm Dây đồng dây nhôm sợi vải, sợi thủy tinh, giấy nhựa hóa học, sơn emay Với máy điện công suất nhỏ trung bình điện áp 700V thường dùng dây emay lớp cách điện mỏng, đạt độ bền yêu cầu phận khác vành đổi chiều, lồng sóc vành trượt, ngồi đồng, nhơm người ta cịn dùng hợp kim đồng , nhơm có chỗ dùng thép để tăng độ bền học giảm chi phí kim loại màu 4.2 Vật liệu cách điện Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện phận không dẫn điện phận dẫn điện với Trong máy điện vật liệu cách điện phải có cường độ cahcs điện cao, chịu nhiệt tốt, chống ẩm bền học Độ bền vững nhiệt chất cách điện bọc dây dẫn định nhiệt độ cho phép dây dẫn định tải Nếu tính cao lớp cách điện mỏng kích thước máy giảm Chất cách điện chủ yếu thể rắn , chiaa làm nhóm: - Chất hữu thiên nhiên giấy, vải lụa - Các chất tổng hợp - Các loại men, sơn cách điện - Chất vô amiang, sợi thủy tinh , miaca Chất cách điện tốt mica song tương đối đắt nên dùng máy điện có điện áp cao Thơng thưởng sử dụng giấy, sợi, vải chúng có độ bền cao, mềm, rẻ tiền dẫn nhiệt xấu, hút ẩm, cách điện Do dây dẫn cách điện phải tẩm sấy để cải thiện tính vật liệu cách điện 4.3 Vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo phận mạch từ, người ta dùng vật liệu sắt từ để làm mạch từ, thép kĩ thuật điện, thép thường, thép đúc, thép rèn Gang dùng dẫn từ khơng tốt Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thường dùng thpes kĩ thuật điện dày 0.35 -0.5mm , thành phần thép có từ 2-5% Si ( để tăng điện trở thép, giảm dịng điện xốy) Ở tần số cao dùng thép kĩ thuật điện dày 0.1 – 0.2 mm Tổn ho công suất thép tượng từ trễ dịng điện xốy đặc trưng sắt tổn hao Thép kĩ thuật điện chế tạo phương pháp cán nóng cán nguội,hiện với máy biến áp máy điện thường dùng thép cán nguội có độ từ thẩm cao công suất tổn hao nhỏ loại cán nóng Ở đoạn mạch từ có từ trường không đổi , thường dùng thép đúc, thép rèn Câu hỏi ôn tập Câu 1: Các phận máy điện gì? Chức phận ấy? Câu 2: giải thchs ứng dụng định luật cảm ứng điện từ lực điện từ máy điện? Câu 3: giải thích nguyên lí thuận nghịch máy điện? Câu 4: Định luật mạch từ phương pháp tính mạch từ? Câu 5: Các vật liệu chế tạo mạch từ gì? 10 Ngày nay, máy phát điện chiều dùng giao thông vận tải, cơng nghiệp xác, hóa chất, hàn số đồ điện gia dụng để làm máy phát điện động điện máy bơm nước Động điện chiều 6.1 Đại cương Động điện chiều dùng phổ biến công nghiệp, giao thơng vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng rãi Nguyên tắc nghịch đảo máy điện: Giả sử máy làm việc chế độ máy phát lưới điện có U = const sinh Mđt mô men hãm mô men quay M1 động sơ cấp kéo máy phát Lúc đó, dịng điện phần ứng máy phát: Iö  Eu  U (5.22) Ru Nếu giảm  n máy phát s.đ.đ giảm Khi giảm cách thích đáng với Eư < U Lúc Iư đổi dấu có chiều ngược với chiều ban đầu Nhưng U = const nên chiều It dây quấn kích thích tên cực từ không đổi Như Mđt đổi dấu máy chuyển sang làm việc chế độ động Tách động sơ cấp kéo máy phát điện ta có động điện chiều Trong q trình chuyển đổi vậy, trục máy có động cơ: Động sơ cấp động điện chiều gây hư hỏng cho máy Cho nên sơ đồ máy phát điện làm việc song song có khí cụ điện tự động cắt máy phát điện khỏi lưới điện dịng điện máy phát điện đổi chiều Máy phát Động M1 MđtF MđtĐ Mc ư ư t Wt t Wt Hình 5.18 Chuyển đổi máy điện chiều kích thích song song từ chế độ máy phát sang chế độ động Phân loại động điện chiều: 72 Cũng máy phát điện, động điện chiều phân loại theo cách kích thích thành động điện chiều kích thích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp kích thích hỗn hợp động điện chiều kích thích độc lập Iư = I; động điện chiều kích thích song song hỗn hợp I = Iư + It; động điện kích thích nối tiếp I = Iư = It   A1  U t ö A2 ö A2 S2 S1  t  t F1 F2 A1 S1 S2 ö  A2 A1 S1 S2 A2 ö t F1 F2 Hình 5.19 Sơ đồ nguyên lý động điện chiều 6.2 Mở máy động điện chiều Quá trình mở máy trình đưa tốc độ động điện từ n=0 đến tốc độ n=nđm Yêu cầu mở máy: - Dòng điện mở máy (Imm ) phải hạn chế đến mức thấp - Moment mở máy (Mmm ) phải đủ lớn - Thời gian mở máy phải nhỏ - Biện pháp thiết bị mở máy phải đơn giản vận hành chắn Từ yêu cầu có phương pháp mở máy sau đây: - Mở máy trực tiếp (U = Uđm ) - Mở máy biến trở - Mở máy điện áp thấp đặt vào phần ứng (U < Uđm ) Trong tất trường hợp mở máy phải bảo đảm từ thông  = đm nghĩa biến trở mạch kích từ Rđc phải trị số nhỏ để sau đóng điện, động kích thích tối đa lớn Phải đảm bảo không để đứt mạch kích thích trường hợp  = 0, M = động không quay sức phản điện động Eư =  Iư = U/Rư lớn làm cháy dây quấn vành góp Muốn đổi chiều quay động dùng hai phương pháp đổi chiều dòng điện phần ứng Iư đổi chiều dòng điện kích thích It Thơng thường thực tế đổi chiều Iư dây quấn kích từ có nhiều vịng dây nên hệ số tự cảm Lt 73 lớn thay đổi It dẫn đến thay đổi s.đ.đ tự cảm lớn gây điện áp đánh thủng cách điện dây quấn Mở máy trực tiếp: Phương pháp thực cách đóng thẳng động vào nguồn điện với điện áp định mức Như lúc khởi động rotor chưa quay n=0 nên Eư = I u  I mn U dm  Eu U um (5.23)  Ru Rö Trong thực tế Rư= 0,02  0,1 = Iđm Rưđm / Uđm nên với điện áp định mức U = 1thì dịng Iư lớn: Iư = Iđm = (50  10)Iđm hay Imm / Iđm = Imm = 50 10 Dòng điện mở máy lớn làm hư hỏng cổ góp, xung lực trục làm hư hỏng trục máy Nên phương pháp áp dụng động công suất nhỏ khoảng vài trăm watt trở xuống cỡ cơng suất máy có Rư lớn Do mở máy Iư = Imm  (4  6)Iđm Mở máy nhờ biến trở: Để tránh nguy hiểm cho động người ta phải giảm dòng điện mở máy Imm cách nối biến trở mở máy Rmm với phần ứng Dòng điện phần ứng động U E tính theo biểu thức: I u  um u Ru   Rmmi (5.24) Trong đó: i thứ bậc bậc điện trở Trước mở máy phải để Rmmmax, Rđcmin Mở máy điện áp thấp: Umm < Uđm Trong thiết bị công suất lớn, biến trở mở máy cồng kềnh đưa lại lượng tổn hao lớn, phải mở máy Nên số thiết bị người ta dùng mở máy không biến trở cách điện áp đặt vào động lúc mở máy Dùng tổ máy phát - động nguồn điện áp điều chỉnh máy phát cung cấp cho phần ứng động cơ, mạch kích thích máy phát động phải đặt điện áp độc lập khác Phương pháp áp dụng cho động kích từ độc lập Thường kết hợp với điều chỉnh n 6.3 Đặc tính động điện chiều Cho dịng điện kích thích vào dây quấn kích thích khe hở sinh từ thông   Khi phần ứng quay với tốc độ định dây quấn 74 cảm ứng sức điện động Sức điện động sức điện động mạch nhánh song song tổng sức điện động cảm ứng dẫn nối tiếp mạch nhánh Sức điện động cảm ứng dẫn: ex  Bx l v (5.2) Trong đó: Bx Từ cảm nơi dẫn x quyét qua l: Chiều dài tác dụng dẫn v: Tốc độ dài dẫn Hình 5.20 Xác định s.đ.đ phần ứng Nếu số dẫn mạch nhánh E ö  e1   eN / a  Nếu số dẫn đủ lớn N 2a N / 2a N / 2a x 1 x 1  ex  Bl   .l  v   B l x  v (5.3) N / 2a  B x x 1 trị số trung bình Btb nhân với tổng số dẫn mạch nhánh: N / 2a  B x x 1 v  N N N Btb nên Eö  Btbl v  Etb 2a 2a 2a Dö D n p. n  n  2p ö 60 p 60 60 (5.4) (5.5) Với v: tốc độ dài phần ứng : từ thông cực từ khe hở khơng khí:  = B l. (5.6) Từ đó:  p. n pN N Btb l   n 2a 60 60a (5.7) Trong đó: p: Số đơi cực từ kích thích N Tổng số dẫn phần ứng n: Tốc độ quay phần ứng (vịng/phút) a: Số đơi mạch nhánh song song 75 Đặt: CE  pn : Hệ số kết cấu máy điện 60 a Ta có Eư = CE .n (5.8) BÀI TẬP: Bài 1: Lắp đặt, vận hành động điện chiều : kích từ độc lập, kích từ nối tiếp, kích từ song PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: Lắp đặt, vận hành động điện chiều : kích từ độc lập, 1/B5/ kích từ nối tiếp, kích từ song MĐ20 Bước công việc Yêu cầu kĩ thuật Nội dung Chuẩn bị - đầy đủ, xác Dụng cụ, trang thiết bị Ghi - động DC Atm, nguồn… Thực đấu nối - Dây xác, đảm bảo an toàn - dây dẫn, cốt tovit Vận hành - ĐC làm việc bình thường - nguồn chiều Bài 2: Một máy phát điện chiều kích từ song song, điện áp định mức 115v, cung cấp dòng điện 98,3A cho tải Điện trở phần ứng 0,0735, điện trở dây quấn kích từ song song 19, tổn hao cơ, sắt từ phụ 4% công suất điện a Xác định sức điện động phần ứng hiệu suất máy chế độ tải b Tính dịng ngắn mạch ngắn mạch hai đầu cực máy phát Biết từ thông dư 3% từ thông máy chế độ tải trên, tốc độ máy khơng đổi Hướng dẫn giải a.Ta có: Ikt=U/Rkt=115/19=6,05A Iư=I1+Ikt=98,3+6,05=104,35A Eư=U+Iư.Rư=115+104,35.0,735=122.7v Pkt=I2kt.Rkt=6,052.19=695w Pu=I2ư.Rư=104,352.0,0735=800w Pcstf=4%P=0,04.115.89,3=452w η= P 115.89,3   0,853 P  P 115.89,3  695  800  452 76 b Khi ngắn mạch đầu cực ta có Iưn=Eưn/Rư=3,7/0,0735=50A Trong đó: Eưn=ke.n.Ф=0,03Eư=0,03.122,7=3,7v BÀI 6: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ MÁY ĐIỆN CHIỀU ĐẶC BIỆT Mục tiêu bài: 77 Học xong này, người học có khả năng: - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt; - Giải thích đặc tính máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt; - Nhận biết loại máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt - Tích cực chủ động học tập Nội dung: Máy điện đồng đặc biệt 1.1 Máy phát điện đồng pha Về cấu tạo, máy phát điện đồng pha khác với máy phát điện đồng ba pha chỗ phần ứng có đặt dây quấn pha Dịng điện xoay chiều chạy dây quấn sinh từ trường đập mạch với tần số dòng điện Từ trường quay thuận có tốc độ quay đồng voied từ trường quay ngược Từ trường quay thuận có tốc độ quay đồng với từ trường cự từ quan hệ điện từ hai từ trường hồn tồn giống máy điện đồng ba pha Từ trường quay ngược có tốc độ 2nđb so với từ trường cực từ cảm ứng từ trường làm yếu từ trường quay ngược sinh chúng Nếu ro to có đặt dây quấn cản, từ trường quay ngược nhỏ bị giảm nhiều Trong trường hợp có dây quấn kích thích từ trường quay ngược bị giảm hướng dọc trục mạnh hướng ngang trục Sự có mặt từ trường ngược máy phát điện đồng pha làm cho tổn hao ro to tăng thêm, đồng thời sinh dòng điện tần số 3f dây quấn phần ứng Vì máy điện đồng pha ln có đặt dây quấn cản để giảm nhỏ từ trường ngược 1.2 Máy biến đổi phần ứng Là loại máy điện quay dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều ngược lại Sự biến đổi thực sở cấu tạo máy điện chiều Vì sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng máy điện chiều sức điện động xoay chiều biểu thị hình đa giác , sức điện động nên m điểm cahcs dây quấn đó, sức điện động lệch pha góc Nối m điểm với m vành trượt đặt trục phía khơng có vành góp từ chổi điện tiếp xúc với vành trượt ta sức điện động m pha Nếu máy dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dịng điện chiều nguồn xoay chiều máy làm việc động điện đồng lưới điện xoay chiều máy làm việc máy phát điện đồng 78 Cũng cần ý dùng động sơ cấp kéo máy biến đổi phần ứng , dùng dòng điện chiều máy phát để cung cấp chp dây quấn kích từ từ vành trượt lấy điện áp xoay chiều ta máy phát điện đồng tự kích thích biến đổi lấy từ động sơ cấp thành điện xoay chiều Vì máy biến đổi mọt phần ứng làm việc hai chế độ máy phát động cơnên dòng điện trogn dây quấn phần ứng hiệu số dòng điện xoay chiều dòng điện chiều, dố tổn hao dây quấn phần ứng nhỏ tổng tổn hao phần ứng máy điện xoay chiều Hình 6.1 : Các điện áp dây quấn phần ứng máy biến đổi phần ứng 1.3 Động điện phản kháng; Động điện phản kháng thuộc loại máy điện đồng khơng có dây quấn kích từ ngun lí làm việc dựa khác từ trở dọc trục xd ngang trục xq Công suất momen điện từ phân tích pở Hình 6.2 : Cấu tạo động điện phản kháng Để thực xd # xq , roto máy chế tạo hình b với cấu tọa hình a Roto ghép thép trịn có chỗ khuyết để tăng khe hở cực từ từ tăng từ trở mạch từ hướng ngang trục Để mở máy , 79 roto có đặt dây quấn mở máy kiểu lồng sóc Ở trường hợp hình b c , roto chế tạo cách đổ nhôm vào thép Ở nhơm có tác dụng dây quấn mở máy Do khơng có dây quấn kích từ , động phản kháng lấy dòng điện từ lưới điện có hệ số cơng suất nhỏ Trọng lượng động điện phản kháng thường gấp 2-3 lần trọng lượng động công suất.Thông thường động điện phản kháng chế tạo với công suất 50-100W 1.4 Động kiểu nam châm vĩnh cửu Ở động cực từ tọa bới nam châm vĩnh cửu hợp kim đặc biệt có độ từ dư cao Các cực từ có cấu tạo cực lồi đặt roto Khoảng cách cực từ đổ nhơm kín tồn roto khối trụ Nếu máy dùng làm động điện cần phải đặt thêm dây quấn mở máy kiểu lồng sóc Vì hợp kim nam châm khó gia cơng rãnh nên thường phải chế tạo lồng sóc động KĐB đặt đĩa nam châm hai đầu Với kết cấu đở tốn vật liệu thường chế tọa công suất 30-40W Trong trường hợp dùng máy phát khơng cần có dây quấn mở máy cơng suất lên tới 5-10kW đơi 100kW 1.5 Động điện đồng kiểu từ trễ Động điện kiểu từ trễ khác với động điện kiểu nam châm vĩnh cửu chỗ roto khơng từ hóa sẵn mà từ hóa làm việc tác dụng từ trường quay stato Vật liệu chế tạo roto hợp kim từ cứng có chu trình từ trễ rộng Kết từ hóa làm từ trường roto lệch sau từ trường stato góc từ trễ có độ lớn phụ thuộc vào momen tác dụng trục máy Ở trường hợp động điện, từ trường quay stato vượt trước từ trường roto góc từ trễ âm Ngược lại , trường hợp máy phát điện , từ trường stato chậm sau từ trường roto góc từ trễ dương Momen điện từ sinh tượng từ trễ có dạng hình đưới , nghĩa khơng phụ thuộc vào tốc độ 1.6 Máy điện đồng cảm ứng (Máy phát cảm ứng tần số cao); Hình 6.3 : Cấu tạo máy phát điện đồng cảm ứng Trong sản xuất , số thiết bị dùng luyện kim , vơ tuyến điện, hàn cần dịng điện xoay chiều pha ba pha tần số cao ( 400-3000 Hz) Biện 80 pháp tăng số đôi cực p tốc độ quay n máy phát đồng để thực tần số cao nói bị hạn chế cấu tạo máy sức bền vật liệu không cho phép Trong trường hợp phải dùng máy phát cảm ứng có tần số cao gây bới sóng điều hịa từ trường dập mạnh Cấu tạo máy phát điện đồng cảm ứng hình Trong rãnh lớn stato có đặt dây quấn kích từ rãnh nhỏ đặt dây quấn xoay chiều Roto có dạng bánh xe khơng có dây quấn Sự phân bố từ trường dọc khe hở hình Hình 6.4: Từ trường khe hở máy phát đồng kiểu cảm ứng 1.7 Động bước Là loại động quay gián đoạn góc độ xác định tác dụng mạch điện xung đặt vào dây quấn stato máy Các động bước dùng mạch tự động điều chỉnh ví dụ máy cắt gọt làm việc theo chương trình Hình trình bày cấu tạo động bước đơn, đơn giản có ba đơi cực stato hai đôi cực roto Khi dây quấn đơi cực 1-1 có dịng điện roto có vị trí hình b Tiếp theo , dây quấn đơi cực 1-1, 2-2 có dịng điện ro to quay góc 150 Ngắt dịng điện dây quấn đơic cực 1-1 roto quay tiếp thêm 150 Góc quay có thê thay đổi cách tăng giảm số cực ghép vài đơi statto roto lệch góc định Với cấu tạo khác nhau, động bước cho góc quay 1800 đến 10 nhỏ Hình 6.5: Nguyên lý làm việc động bước 81 Máy điện chiều đặc biệt 2.1 Máy điện chiều từ trường ngang Máy điện chiều từ trường ngang máy điện chiều có vành góp dùng từ trường phản ứng phần ứng để cảm ứng dòng điện đưa tải Như dây quấn phần ứng gồm có dịng điện : dịng điệ thứ tạo từ trường ngang, dòng điện thứ hai đưa dùng tạo nên từ trường ngang Hình 6.6: Cấu tạo máy điện chiều từ trường ngang Nguyên lý hoạt động: Giả sử , động sở cấp quay với tốc độ định mức n=nđm cuộn dây kích thích cấp điện áp Ukt Khi , cuộn dây xuất từ thông ฀, từ thông cảm ứng nên sức điện động E1 hai đầu chổi than 1-1 dây quấn phần ứng Vì 1-1 ngắn mạch nên gây dòng I1 lớn chảy dây quấn roto, gây nên từ thông ฀1, tác dụng ฀1 gây nên sức điện động E2 lớn, tạo nên điện áp U2 cung cấp ngồi dịng điện I2 2.2 Máy phát điện hàn Muốn cho mối hàn có chất lượng cao, nhiệt lượng mối hàn dòng điện sinh nhiệt lượng phải ổn định Để đáp ứng yêu cầu máy phát điện cần phải có đặc tính ngồi U=f có tốc độ cao Máy phát điện hàn phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Duy trì chế độ ngắn mạch người thợ hàn làm việc ngắn mạch cực hàn Phải đảm bảo trị số dịng điện khơng đổi điện trở hồ quang thay đổi ( chiều dài hồ quang thay đổi) Để thực điều , đặc tuyến máy phát điện phải thật dốc Do người ta chế tạo loại máy phát điện đặc biết có sơ đồ sau 82 Hình 6.7: Sơ đồ cấu tạo máy phát điện hàn Máy gồm đơi cực kép , N1S1 thường có mạch từ khơng bão hịa, cịn N2S2 bão hịa Phần ứng máy phát xem chia làm phần Cca phần Ac Bb tạo nên phản ứng phần ứng khử từ cặp cực N1S1 , phần Ab; Bc tạo nên phản ứng phần ứng trợ từ cực N2S2 Như kho Iư tăng từ thông cực N2S2 khơng đổi lõi thép bị bão hào Kết từ thông N1S1 – N2S2 giảm nhanh làm cho điện áp đầu cực UAB bị hạ thấp nhiều 2.3 Máy phát điện chiều cực Để khống chế đối tượng , tín hiệu dẫn trực tiếp đến đối tượng điều khiển không cần qua hệ thống khuếch đại Cũng tín hiệu qua phận trung gian khuếch đại lên đưa đến đối tượng điều khiển Máy phát điện chiều cực thiết bị trung gian nhận tín hiệu đưa đến đối tượng điều khiển có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp hay dịng điện nhỏ để khống chế công suất lớn Máy phát điện chiều cực xem mơ hình máy điện khuếch địa, tín hiệu đầu vào cơng suất kích thích Pt tín hiệu khuếch đại cơng suất đưa Pđm đầu máy phát 2.4 Máy điện chiều công suất bé 83 Động điện chiều công suất bé đạt tới mô men quay cực đại từ vận tốc nhỏ, thường sử dụng để ké tải cơng suất nhỏ Một ứng dụng khác để khởi động loại động xăng hay động điezen loại nhỏ Tuy nhiên khơng dùng ứng dụng mà hệ thống truyền động dừng (hay hỏng), băng truyền Khi động tăng tốc, dịng điện phần ứng giảm (do trường điện giảm) Sự giảm trường điện làm cho động tăng tốc tự phá hủy Đây vấn đề với động xe lửa trường hợp liên kết, đạt tốc độ cao so với chế độ làm việc định mức Điều không gây cố cho động hộp số, mà phá hủy nghiêm trọng đường ray bề mặt bánh xe chúng bị đốt nóng làm lạnh nhanh Việc giảm từ trường điều khiển điện tử ứng dụng để tăng tốc độ tối đa phương tiện vận tải chạy điện Dạng đơn giản dùng đóng cắt điện trở làm yếu từ trường, điều khiển điện tử giám sát dòng điện động chuyển mạch, đưa điện trở suy giảm từ vào mạch dòng điện động giảm thấp giá trị đặt trước Khi điện trở đưa vào mạch, làm tăng tốc động cơ, vượt lên tốc độ thông thường điện áp định mức Khi dòng điện tăng điều khiển tách điện trở ra, động trở mức ngẫu lực ứng với tốc độ thấp 84 ÔN TẬP Cấu tạo nguyên lý làm việc máy biến áp, máy điện không ddoognf bộ, máy điện đồng bộ, máy điện chiều, máy điện đặc biêt? Nêu điều kiện hòa đồng máy phát điện đồng ba pha? Nêu điều kiên ghép vẽ sơ đồ ghép máy biến áp pha? Nêu đặc điểm củ máy điện đồng đặc biệt? XÁC NHẬN KHOA 85 Bài giảng mô đun “ Máy điện ” bám sát nội dung chương trình mơn học, mơ đun Đáp ứng đầy đủ nội dung kiến thức, kỹ năng, lực tự chủ chương trình mơn học, mơ đun Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho mô đun Máy điện thay cho giáo trình Người biên soạn ( Ký, ghi rõ họ tên) Lãnh đạo Khoa ( Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Thị Thanh Hoa Đỗ Xuân Sinh 86 ... gây Loại máy điện thường dùng để biến đổi lượng Ví dụ: Biến điện thành năng( động điện) hoặc biến thành điện năng( máy phát điện) .Trong trình biến đổi có tính thuận nghịch nghĩa máy điện làm việc... gồm có bài: Bài 1: Khái niệm chung máy điện Bài 2: Máy biến áp Bài 3: Máy điện không đồng Bài 4: Máy điện đồng Bài 5: Máy điện chiều Bài 6: Máy điện đồng máy điện chiều đặc biệt Tập giảng tài... loại máy điện gọi máy điện đồng Phản ứng phần ứng máy phát điện đồng 3.1 Từ trường phần ứng Nguyên lý hoạt động máy phát điện đồng trình bày nguyên lý làm việc máy phát điện đồng Khi máy điện