IV. MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA
3. Phân loại và kết cấu của máy điện đồng bộ
3.1. Phân loại:
Theo kết cấu: có 2 loại:
+ Máy đồng bộ cực ẩn thích hợp với tốc độ quay cao (2p = 2). + Máy đồng bộ cực lồi thích hợp với tốc độ quay thấp (2p 4). Theo chức năng: có các loại chủ yếu sau:
+ Máy phát điện đồng bộ:
- Máy phát tuabin hơi: tốc độ quay cao, kết cấu kiểu cực ẩn, trục máy đặt nằm ngang.
- Máy phát tuabin nước: tốc độ quay thấp, kết cấu kiểu cực lồi, trục máy thường đặt thẳng đứng.
- Máy phát điện điêzen: công suất nhỏ, di động, cấu tạo cực lồi.
+ Động cơ điện đồng bộ: kiểu cực lồi, dùng để kéo các tải khơng địi hỏi phải thay đổi tốc độ.
+ Máy bù đồng bộ: chủ yếu dùng để cải thiện hệ số công suất cos của lưới điện. Ngồi ra, cịn có các máy điện đồng bộ đặc biệt như máy biến đổi một phần ứng, máy đồng bộ tần số cao, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ đồng bộ phản kháng, động cơ đồng bộ từ trể, động cơ bước …
3.2. Kết cấu:
3.2.1. Kết cấu của máy đồng bộ cực ẩn:
- Rotor làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, rèn thành khối hình trụ, gia cơng và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần khơng phay rãnh hình thành mặt cực từ. - Thường có: 2p = 2; n = 3000 vg/ph; đường kính rotor D 1,1 1,15 m, chiều dài
tối đa của rotor khoảng 6,5 m.
- Dây kích từ là dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành các bối dây đồng tâm, các vòng dây được cách điện bằng một lớp mica mỏng, miệng rãnh
được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép khơng từ tính, phần đầu nối được đai chặt bằng các ống trụ thép khơng từ tính. Hai đầu của dây kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dịng kích từ một chiều (máy kích từ này thường được nối trục với trục máy đồng bộ hoặc có trục chung với máy đồng bộ).
- Stator: gồm lõi thép (trong đó đặt dây quấn ba pha), thân máy và nắp máy.
o Lõi thép: được ép bằng các lá tơn silic dầy 0,5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện. Dọc chiều dài lỏi thép stator cứ cách khoảng 3 6 cm lại có một rãnh thơng gió ngang trục rộng 10 mm. Lõi thép đặt cố định trong thân máy. o Thân máy: được chế tạo theo kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép
dát dầy (máy cơng suất trung bình và lớn), trong thân máy hình thành hệ thống đường thơng gió làm lạnh máy điện.
o Nắp máy: chế tạo từ thép tấm hoặc từ gang đúc. Ở các máy đồng bộ cơng suất trung bình và lớn, ổ trục khơng đặt ở nắp máy mà ở giá đở ổ trục đặt cố định trên bệ máy.
3.2.2. Kết cấu của máy đồng bộ cực lồi:
- Thường có tốc độ quay thấp đường kính rotor có thể lớn tới 15 m trong khi chiều dài l lại nhỏ với tỉ lệ 0,15 0,2
D
l
- Rotor: Với máy cơng suất nhỏ và trung bình, lõi thép bằng thép đúc, gia cơng thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ (bánh xe) trên mặt có đặt các cực từ. Ơ các máy lớn, lõi thép được hình thành bởi các tấm thép dầy 1 6 mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và được dặt trên giá đở của rotor, giá này lồng vào trục máy. Cực từ đặt trên lõi thép rotor được ghép bằng những lá thép dầy 1 1,5 mm. Cực từ cố định trên lõi thép nhờ đi hình T hoặc bằng các bulông xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép rotor.
- Dây quấn kích từ: dây đồng trần tiết diện chữ nhật quấn uốn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây, các vòng dây được cách điện bằng các lớp mica hoặc amiăng. - Dây quấn cản (máy phát đồng bộ) hoặc dây quấn mở máy (động cơ đồng bộ) được
đặt trên các đầu cực. Các dây quấn này làm bằng các thanh đồng đặt vào rãnh các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vịng ngắn mạch. Dây quấn mở máy có điện trở các thanh dẫn lớn hơn dây quấn cản.
- Stator: cấu tạo tương tự như của máy đồng bộ cực ẩn.
- Trục: đặt nằm ngang ( ở các động cơ đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát điện điêzen, máy phát tuabin nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn khoảng 200 vg/ph ) hoặc đặt thẳng đứng ( ở máy phát tuabin nước công suất lớn, tốc độ chậm ). Khi trục máy đặt thẳng đứng, máy thuộc kiểu treo nếu ổ trục đỡ đặt ở đầu trên của trục và thuộc kiểu dù nếu ổ trục đỡ đặt ở đầu dưới của trục.
Trên cùng trục với máy phát tuabin thường có đặt thêm các máy phụ: máy kích thích để cung cấp dịng điện một chiều cho cực từ của máy phát đồng bộ và máy phát điều chỉnh để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của tuabin.