- Kết quả phải qua 2 lần xử lý Dễ xảy ra sai sót
2) ðứt dđy 1 pha tải (giả thiết pha BC):
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN TIẾT THỨ :
TIẾT THỨ : 18
§ 5.2. Các định luật điện từ cơ bản dùng trong máy điện (tiếp theo)
5.2.3. Định luật mạch từ. Tính tốn mạch từ a). Định luật mạch từ:
- Định nghĩa: Là mạch khép kín dùng dẫn từ thơng. Ví dụ: mạch từ trong máy điện: thép lá kỹ thuật điện, khe hở khơng khí,...
- Dạng tổng quát
H: Cường độ từ trường do ΣΣΣΣik tạo ra (dấu ik theo quy tắc vặn nút chai) L là đường cong kín bao quanh các dịng điện
dl là độ dời vi phân dọc L
- Mạch từ đồng nhất (máy biến áp thường):
H.l = N.i = F
Do H.l = B/µ.l = 1/µ.1/SΦ = Rµ.Φ nên H.l = RµΦ = N.i = F
- Mạch từ gồm hai đoạn (máy điện, máy biến áp hàn): H1.l1 - H2.l2 = N1.i1 - N2.i2
- Mạch từ tổng qt (ít có trong thực tế):
Trong đó ik chọn theo quy tắc vặn nút chai. b). Tính tốn mạch từ:
Tính tốn mạch từ rất phức tạp, liên quan đến việc thiết kế, chế tạo máy điện nên được đề cập trong giáo trình chuyên ngành về điện.
- Bài tốn thuận: cho Φ tìm stđ F = Ni CHƯƠNG : 05 ∑ ∫→ → = k L i dl H . ∑ ∑ ∑ ∑ = = = = = = = Φ = n k k n k k k m j j m j j jl R N i F F H 1 1 1 1
§ 5.3. Các vật liệu chế tạo máy điện
- Vật liệu dẫn điện:
+ Mục đích: dẫn dịng điện. u cầu: điện trở suất nhỏ, giá thành rẻ + Công nghệ chế tạo dây dẫn hợp kim hiện nay gần đạt đến siêu dẫn
+ Độ dẫn điện: Vàng bạc đồng nhôm
+ Thường dùng dây đồng (đồng thanh, dây dẫn): do dẫn điện tốt, giá thành vừa phải. + Dây nhơm ít dùng hơn
+ Cấu tạo: tròn, chữ nhật bọc cách điện. Nếu <1000V: cách điện emay mỏng. - Vật liệu dẫn từ
+ Mục đích: dẫn từ: Yêu cầu: độ từ thẩm cao, nếu từ thơng biến đổi phải có điện trở lớn. + Thép kỹ thuật điện, gang, thép đúc,...
+ Từ thông biến đổi: dùng thép lá, từ thông không đổi: dùng thép đúc (nam châm điện) + Thép lá kỹ thuật điện <1mm.
+ Thép cán nóng, cán nguội
+ Vẽ đường cong từ hóa 3 loại thép đặc trưng - Vật liệu cách điện:
+ Mục đích: cách điện. Yêu cầu: chịu được điện áp làm việc lâu dài, lâu lão hóa, giá thành hạ. Lưu ý nếu chế tạo có mức cách điện cao quá sẽ lãng phí.
+ Công nghệ trên thế giới phát triển hay khơng thì người ta so sánh cơng nghệ chế tạo loại vật liệu này.
+ Cấu trúc: rắn (phổ biến), lỏng (dầu), khí (khơng khí, nitơ, SF6).
+ Phân nhóm cách điện: 4 nhóm để ứng dụng lĩnh vực khoa học vật liệu + Phân cấp cách điện: nhiều cấp đối với cách điện rắn.
+ Đặc điểm: khi vận hành độ bền cơ, nhiệt giảm, đặc biệt khi nhiệt độ cao. - Vật liệu kết cấu:
+ Nơi chịu tác động cơ học: ổ trục động cơ, nắp máy, thanh giằng gông từ máy biến áp. + Vật liệu chế tạo: gang, thép, hợp kim, chất dẻo,...
§ 5.4. Phát nóng và làm mát máy điện
- Trong quá trình làm việc máy điện hao tổn công suất:
+ Tổn hao sắt từ (từ trễ, dịng xốy trong lõi thép)ì
+ Tổn hao do điện trở dây quấn (tổn hao đồng hoặc nhôm) + Tổn hao do ma sát ổ trục (chỉ có ở máy điện quay)
- Tác hại của hao tổn công suất:
+ Các hao tổn đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện gây ra: * Làm già hóa cách điện, lõi thép giảm độ từ thẩm
* Giảm hiệu suất làm việc (công suất chỉ làm việc dưới định mức)
- Các biện pháp làm mát:
+ Nguyên tắc là tản nhiệt ra môi trường
+ Tăng diện tích tản (bề mặt lượn sóng, làm cánh tản nhiệt) + Phản xạ nhiệt hấp thụ từ mặt trời: sơn màu ghi sáng + Quạt gió
+ Dùng dầu máy biến áp + Máy bơm nước
+ Tính tốn hệ thống làm mát đảm bảo tuổi thọ cách điện 20 năm.
§ 5.5. Phương pháp nghiên cứu máy điện
1. Nghiên cứu các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện
2. Dựa vào các định luật vật lý (cảm ứng điện từ, lực điện từ, mạch từ, Kiec-hop 1, Kiec-hop 2, Ohm, ...) mô tả các hiện tượng vật lý xảy ra mơ hình tốn
3. Thiết lập mơ hình mạch
4. Tính tốn các đặc tính làm việc để nghiên cứu, ứng dụng máy điện theo u cầu cụ thể.
§ 5.6. Tính thuận nghịch của máy điện
Máy điện ln có tính thuận nghịch:
+ Máy điện quay: có thể làm việc ở chế độ động cơ, cũng có thể máy phát + Máy biến áp có thể biến đổi điện năng theo hai chiều (đường dây 500 kV).
§ 6.1. Khái niệm chung về máy biến áp
6.1.1. Định nghĩa:
- Nhắc lại kiến thức đã học (viết lên bảng ở phần ví dụ):
MBA=Máy điện tĩnh = Máy điện + từ trường các cuộn dây không chuyển động tương đối. Đặc điểm: Biến đổi thông số, không biến đổi năng lượng
- Đưa ra định nghĩa (viết lên bảng):
Là thiết bị điện tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi thông số điện áp của hệ thống điện xoay chiều với tần số khơng thay đổi.
Phía cuộn dây nối với nguồn điện gọi là sơ cấp (chỉ số kí hiệu là 1), phía nối với tải gọi là thứ cấp (chỉ số kí hiệu là 2).
6.1.2. Cơng dụng của máy biến áp:
- Nhắc lại kiến thức đã học trong bài “Nâng cao hệ số cosϕϕϕϕ” ta có cơng thức
ϕ cos U P I = ϕ 2 2 2 cos U P R R I Pd = = d ∆ - Nhận xét:
+ Tăng cosϕ chỉ giảm 1 phần, tổng thể truyền tải hàng trăm km thì cosϕ khơng cịn ý nghĩa + Chỉ cịn cách tăng U vì P, Rd khơng giảm được.
+ I nhỏ tiết kiệm kim loại màu, giảm chi phí đầu tư. + ∆P giảm tiết kiệm tài nguyên quốc gia.
- Các trường hợp cần thiết phải sử dụng máy biến áp:
+ Khi không đảm bảo chất lượng điện năng (đường dây dài, điện áp thấïp) thì phải đầu tư MBA để tăng U (thường 35, 110, 220, 500kV). Bắc Nam tới 1500km
+ Máy phát thường có điện áp thấp 3-21kV (kích thước nhỏ) nên cũng phải dùng MBA tăng. + Hộ tiêu thụ 110-220-380V nên cần MBA giảm (lưu ý Nhật Bản dùng cấp 110V)
+ Trong lưới có nhiều tầng nấc điện áp: 0,4-6-15-22-35-66-110-220-330-500-750kV 6.1.3. Các đại lượng định mức:
- Do nhà chế tạo quy định ứng với chế độ làm việc tối ưu. Thường ghi trong lí lịch máy, hoặc nhãn máy gắn trên máy
- Công suất định mức Sđm: là công suất biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp của MBA - Điện áp định mức Uđm:
+ U1đm là điện áp định mức dây quấn sơ cấp
+ U2đm là điện áp định mưc dây quấn thứ cấp khi nó hở mạch và U1đm Pt
U Rd Rd
(giải tích vì sao U2đm lại như vậy)
+ MBA 3 pha Uđm là điện áp dây, MBA 1 pha Uđm là điện áp pha - Dòng điện định mức Iđm:
+ MBA 1 pha: I1đm = Sđm / U1đm I2đm = Sđm / U2đm + MBA 3 pha: I1đm = Sđm / √3U1đm I2đm = Sđm / √3U2đm
- Ngồi ra trong lí lịch cịn cho fđm, số pha, tổ đấu dây, Un%, I0%, kiểu làm mát, trọng lượng máy, trọng lượng dầu, tên nhà chế tạo, năm chế tạo,...
§ 6.2. Cấu tạo máy biến áp
6.2.1. Lõi thép:
- Nhiệm vụ: Dẫn từ thơng chính - Vật liệu: Thép lá kỹ thuật điện
- Trụ (quấn dây) + gông (khép mạch từ)
- Vẽ hai loại hình có trụ + gơng trong giáo trình 6.2.2. Dây quấn:
- Nhiệm vụ: dẫn dòng điện
- Vật liệu: nhơm (đồng), trịn (chữ nhật) và bọc cách điện
giải thích vì sao bọc cách điện
- Có nhiều vịng dây cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.
- Nếu hai dây quấn cùng một trụ người ta bố trí dấy quấn thấp áp bên trong, cao áp bên ngoài để giảm lượng kim loại màu (dây thấp áp tiết diện to hơn) lưu ý giáo trình sai.
6.2.3. Cách điện và vật liệu khác: - Dầu máy biến áp: làm mát, cách điện - Cánh tản nhiệt
- Sứ xuyên
- Biến dòng chân sứ - Bộ chuyển mạch
- Phụ kiện (đường ống dẫn dầu, rơle hơi, rơle phịng nổ, bộ thở,...)
§ 6.3. Phương trình cân bằng và mạch điện thay thế máy biến áp lý tưởng