BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN
5. PHÁT NểNG VÀ LÀM MÁT MÁY ĐIỆN
Các tổn thất trong quá trình biến đổi năng lƣợng của MĐ biến thành nhiệt năng làm nóng các bộ phận cấu tạo MĐ. Tổn hao nhiều và khi tải nặng thì máy càng núng. Nhiệt độ của MĐ phụ thuộc vào chế độ làm việc: lừiờn tục, ngắn hạn hoặc ngắn hạn lặp lại. Vì kích thước và chế độ làm việc nhất định nên khi sử dụng không vƣợt quá giá trị định mức trên máy. Nếu máy đƣợc tản nhiệt ra môi trường tốt thì công suất tăng, khả năng mang tải nhiều hơn.
Các máy điện thường làm việc ở nhiều chế độ khác nhau và rất đa dạng.
- Làm việc với toàn bộ công suất trong thời gian dài.
- Làm việc ngắn hạn.
- Làm việc theo chu kì.
- Làm việc với tải thay đổi.
Do chế độ làm việc khác nhau nên sự phát nóng của MĐ cũng khác nhau. Vì vậy MĐ phải thiết kế theo từng chế độ cụ thể sao cho các bộ phận của phát nóng phù hợp với vật liệu.
Một số dạng sau đây:
- Chế độ làm việc định mức liên tục:
Ở chế độ này, nhiệt độ tăng của máy phát đạt tới giá trị xác lập (với điều kiện tăng nhiệt độ của môi trường không đổi).
- Chế độ làm việc định mức ngắn hạn:
Thời gian làm việc của máy không đủ dài để các bộ phận của máy đạt tới giá trị xác lập và sau đó thời gian máy nghỉ đủ dài để nhiệt độ hạ xuống bằng nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại:
Thời gian máy làm việc và nghỉ trong một chu kì không đủ dài để nhiệt độ các bộ phận của máy đạt đến giá trị xác lập. Chế độ này đặc trƣng bằng tỉ số giữa thời gian làm việc và thời gian của một chu kì làm việc và nghỉ. Các tỉ số đƣợc chế tạo với 15%, 25%, 40%, 60%.
Chỳ ý: mỏy điện đƣợc chế tạo để dựng ở chế độ làm việc định mức lừiờn tục.
10
5.2. Sự phát nóng và nguội lạnh của máy điện:
Các máy điện đều có cấu trúc phức tạp gồm nhiều bộ phận hình dạng khác nhau và làm lạnh bằng các vật liệu có độ dẫn nhiệt không giống nhau. Khi máy làm việc, nhiệt độ của lừi thộp, dõy quấn khụng bằng nhau do cú sự trao đổi nhiệt giữa các bộ phận. Hơn nữa nhiệt độ của chất làm lạnh ở mỗi khu vực trong máy cũng không giống nhau.
5.2.1. Các kiểu cấu tạo của máy điện:
Kiểu cấu tạo của máy điện phụ thuộc vào phương pháp bảo vệ máy đối với môi trường bên ngoài. Cấp bảo vệ được kí hiệu bằng chữ IP k m theo hai chỉ số, chữ số thứ nhất là và chữ thứ hai P:
+ gồm 7 cấp đƣợc đánh số từ 0 đến 6 chỉ mức độ bảo vệ chống sự tiếp xúc của người và vật rơi.
+ P gồm 9 cấp, đánh số từ 0 dến 8 chỉ mức độ bảo vệ chống nước vào máy.
+ Số 0 ở IP rằng, máy không bảo vệ gì cả.
Chia kiểu cấu tạo nhƣ sau:
- Kiểu hở: Không có bộ phận che chở để tránh các vật từ ngoài chạm vào phần quay hoặc các bộ phận dẫn điện của nó. Loại này đặt trong các nhà máy hoặc phòng thí nghiệm, không tránh đƣợc ẩm ƣớt (IP00).
- Kiểu bảo vệ: Có các tấm chắn có thể tránh được các vật và nước rơi vào máy. Loại này đặt trong nhà (cấp bảo vệ từ P11 đến P33).
Hình 1.8. Hệ thống gió ngang trục của máy điện 1 chiều
11
- Kiểu kín: Có vỏ bọc cách biệt trong phần máy với môi trường bên ngoài.
Nó dùng ở nơi ẩm ƣớt, kể cả ngoài trời. Tùy theo mức độ kín, cầp bảo vệ có từ
P44 trở lên.
5.2.2. Các phương pháp làm lạnh máy điện:
- Máy điện làm lạnh tự nhiên: không có bộ phận thổi gió làm lạnh, nên công suất giới hạn trong khoảng (vài chục vài trăm) W nên có cách tản nhiệt để tăng thêm bề mặt tản nhiệt.
- Máy điện làm lạnh trong: có quạt gió đặt đầu trục thổi vào trong máy. Đối với máy công suất nhỏ, chiều dài nhỏ hơn 200 250 mm, gió chỉ thổi dọc trục theo khe hở giữa stato và Rụto và theo cỏc rónh thụng giú dọc trục ở lừi thộp Stato và Rôto
Khi công suất máy lớn, chiều dài của máy tăng thì nhiệt độ dọc chiều dài của mỏy sẽ khụng đều. Vỡ vậy phải tạo rónh thụng giú ngang trục. Lừi thộp chia thành từng đoạn dài khoảng 4 cm và khe hở giữa các đoạn khoảng 1 cm. Gió sẽ đi vào hai đầu rồi theo các rãnh ngang trục và thoát ra ở giữa thân máy để rồi lại trở về hai đầu (Hình 1.8).
- Máy điện tự làm lạnh mặt ngoài: máy thuộc kiểu kín. Ở đầu trục bên ngoài máy có gắn quạt gió và nắp quạt gió để hướng thổi dọc mặt ngoài của thân máy.).
Để tăng diện tích của bề mặt máy lạnh thân máy đƣợc đúc có cánh tản nhiệt, có đặt quạt gió để tăng tốc độ gió trong máy, do đó tăng thêm sự trao đổi nhiệt giữa vỏ và lừi.
Hình 1.9. Máy điện tự làm lạnh mặt ngoài
- Máy điện làm lạnh độc lập: Ở các máy lớn, quạt thường được đặt riêng ở ngoài để hút gió đƣa nhiệt lƣợng trong máy ra ngoài. Để tránh hút bụi vào máy có thể dùng hệ thống làm lạnh riêng. Trong trường hợp đó, không khí hoặc khí
12
làm lạnh sau khi ở máy ra đƣợc đƣa qua bộ phận làm lạnh rồi lại đƣợc đƣa vào máy theo chu trình kín nhƣ trình bày trên.
Hình 1.10. Hệ làm lạnh độc lập và kín độc lập
- Máy điện làm lạnh trực tiếp: Khi công suất của máy điện lớn, khoảng 300 500 ngàn kW thì hệ làm lạnh kín bằng khí hyđrô vẫn không đủ hiệu lực. Đối với các máy điện đó, dây quấn được chế tạo bằng các thanh dẫn rỗng trong có nước hoặc dầu chạy qua để đƣợc làm lạnh trực tiếp. Nhƣ vậy nhiệt lƣợng của dây quấn không phảI truyền qua chất cách điện mà được nước hoặc dầu trực tiếp đem ra ngoài do đó có thể tăng mật độ dòng điện trong thanh dẫn lên 3 đến 4 lần và giảm kích thước máy, tiết kiệm vật liệuchế tạo.
CÂU HỎIÔN TẬP:
1. Giải thích nguyên lí thuận nghịch của máy điện?
2. Các vật liệu chế tạo máy điện là gì?
3. Các phương pháp làm lạnh máy điện?
13
BÀI 2: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP.