CÔNG NGHỆ CHẾ tạo THIẾT bị điện tổng quan về công nghệ chế tạo thiết bị điện

 Hiểu được các loại hình công nghệ dùng để chế tạo máy điện đúc, dập, hàn, sơn phủ bảo vệ… Hiểu rõ các yêu cầu, quy trình và các phương pháp để sản xuất mạch từ, cuộn dây, bộ tản nhiệt

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỆN

Lê Khắc LâmKhoa Kỹ thuật điện

0984 271 556lamlk@epu.edu.vn

Trang 2

 Hiểu được các loại hình công nghệ dùng để chế tạo máy điện (đúc, dập, hàn, sơn phủ bảo vệ…)

 Hiểu rõ các yêu cầu, quy trình và các phương pháp để sản xuất mạch từ, cuộn dây, bộ tản nhiệt của máyđiện quay và của máy biến áp

 Hiểu được cơ sở lý thuyết các phương pháp kiểm tra, thử nghiệm sau sản xuất của việc chế tạo máyđiện quay và máy biến áp

 Phân tích được các nguyên nhân gây rung, ồn trong máy điện quay, máy biến áp để tìm các phươngpháp hạn chế nhằm nâng cao chất lượng của thiết bị

 Ứng dụng phần mềm Ansys Maxwell trong thiết kế máy điện

Sau khi hoàn thành chương trình, học viên có thể:

Trang 3

Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế tạo thiết bị điện

1.1 Mục đích và yêu cầu của môn học

Quá trình sản xuất: Tất cả các

hoạt động của con người, trang thiết

bị, máy móc, công nghệ, năng lượng

nhằm biến nguyên vật liệu ban đầu

Trang 4

Quá trình công nghệ: Là một phần của quá trình sản xuất, tác động của con người và máy móc làmthay đổi kích thước, hình dạng, tính chất của chi tiết, sản phẩm nhằm thõa mãn yêu cầu công nghệ

Trang 5

Bước công nghệ: là một phần nguyên công công nghệ được đặc trưng bởi sự không thay đổi dụng cụ

và bề mặt gia công chi tiết

Bước công tác: là một phần của bước công nghệ được đặc trưng bởi sự chuyển dịch của máy móc sovới bề mặt gia công chi tiết nhằm thay đổi tính chất hình dạng kích thước của bề mặt chi tiết gia công

Nguyên công công nghệ: là phần cơ bản của quá trình công nghệ bao gồm các thao tác của người thợ

và máy móc thiết bị tại một địa điểm vị trí làm việc Nguyên công công nghệ được đặc trưng bởi 3 yếutố:

 Hoàn thành

 Tính liên tục trên đối tượng sản xuất

 Vị trí làm việcNếu thay đổi một trong 3 điều kiện thì chuyển sang một nguyên công khác

Trang 6

Chúng ta có thể phân ra ba dạng sản xuất: sản xuất khối, sản xuất dãy và sản xuất đơn chiếc Có haiphương pháp làm việc: theo dây chuyền hoặc không theo dây chuyền.

Hệ số K = - Hệ số kẹp giữa nguyên công công nghệ

Trong đó:

C: Số nguyên công công nghệ (số nguyên công khác nhau trong một chu kỳ làm việc)

V: số vị trí làm việc thực hiện trên các nguyên công công nghệ (khác nhau)

Dựa vào giá trị của K để đưa ra các dạng sản xuất máy điện:

 Sản xuất khối

 Sản xuất dãy

Trang 7

Sản xuất khối (sản xuất hàng loạt):

Hệ thống này thường K = 1

Đặc trưng của sản xuất khối là

sản lượng các chi tiết cùng loại

lớn được thực hiện trong một

thời gian dài, mặt khác có nhiều

vị trí làm việc nhưng chỉ trong

một lần gá phôi

Chương trình sản xuất trong sản

xuất khối cho khả năng chuyên

môn hóa vị trí làm việc và bố trí

theo trật tự của quá trình công

nghệ dưới dạng đường

Trang 8

Sản xuất dãy:

Là dạng sản xuất theo từng loạt sản

phẩm tuân theo một tiêu chuẩn nào

đó (ở đây nói dãy là thuần túy nói

đến số lượng, không phải theo gam

máy với một thang công suất nào

đó) Tùy theo số lượng chi tiết

Trang 9

Sản xuất đơn chiếc:

Là dạng sản xuất với số lượng

chi tiết nhỏ, và không được sản

xuất lặp lại, thường theo đơn

đặt hàng với những yêu cầu đặc

biệt hoặc sản xuất thử

Trang 10

Trang 12

1.2 Các công nghệ được dùng trong sản xuất máy điện

a) Đúc :

- Là loại hình công nghệ mà qua đó thu được sản phẩm có hình dạng kíchthước được thiết kế trước <khuôn>

- Trong máy điện khối lượng chi tiết đúc chiếm 35%÷ 65% khối lượng máy

- Ưu điểm: có thể cho sản phầm có hình dạng mà rèn, hàn, dập khó hoặckhông làm được

-Đúc: gang , thép, nhôm, đồng, babit (chịu được ăn mòn)

Trang 13

b) Rèn Là loại hình công nghệ mà chi tiết bị biến dạng ở nhiệt độ cao và áp lực lớn.

Trong các máy lớn rèn và nhiệt luyện được sử dụng để làm tăng chất lượng chi tiết sau đúc

Trang 14

c) Dập, cắt, uốn

Trang 15

d) Hàn. Đặc điểm của

công nghệ hàn là tạo ra các

mối liên kết không tháo được

Trang 16

1.3 Xu hướng công nghệ hiện nay

1 Giảm khối lượng gia công chi tiết. Sử dụng vật liệu mới có đặc tính kỹ thuật cao, ngày càng hoànthiện quá trình công nghệ cùng với việc đổi mới kết cấu các chi tiết của máy Nâng cao độ chính xác,giảm độ nhám bề mặt chi tiết, giảm khối lượng lao động gia công chi tiết, hiện đại hóa trang thiết bịcông nghệ, cũng như thiết bị, tổ chức hợp lý hơn qui trình sản xuất và lao động

2 Tăng cường sử dụng máy công nghệ chuyên dụng thay cho các máy vạn năng

3 Tự động hóa quá trình sản xuất

4 Mềm hóa các quy trình sản xuất

5 Phân loại thiết bị điện về phương diện công nghệ

Trang 17

Chương 2: Công nghệ chế tạo máy điện quay

Cấu trúc động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc

Trang 18

Trang 19

Trang 20

Bộ tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6627 (IEC 60034) hiện đã có các tiêu chuẩn sau:

1) TCVN 6627-1:2008 (IEC 60034-1:2004), Máy điện quay – Phần 1: Thông số và tính năng

2) TCVN 6627-2-1:2010 (IEC 60034-2-1:2007), Máy điện quay – Phần 2-1: Phương pháp tiêu chuẩn để xác định tổn hao và hiệu suất của máy điện quay (không kể máy điện dùng cho phương tiện kéo).

3) TCVN 6627-2A:2001 (IEC 60034-2A:1974), Máy điện quay – Phần 2A: Phương pháp thử nghiệm để xác định tổn hao và hiệu suất của máy điện quay (không kể máy điện dùng cho xe kéo) – Đo tổn hao bằng phương pháp nhiệt lượng.

4) TCVN 6627-3:2010 (IEC 60034-3:2007), Máy điện quay – Phần 3: Yêu cầu cụ thể đối với máy phát đồng bộ được truyền động bằng tuabin hơi hoặc tubin khí.

5) TCVN 6627-5:2008 (IEC 60034-5:2000 and amendment 1: 2006), Máy điện quay – phần 5: Cấp bảo vệ bằng vỏ ngoài nhờ thiết kế tích hợp (mã IP) – Phân loại

6) TCVN 6627-6:2011 (IEC 60034-6:1991), Máy điện quay – Phần 6: Phương pháp làm mát (mã IC)

7) TCVN 6627-7:2008 (IEC 60034-7:2004), Máy điện quay – phần 7: Phân loại và các kiểu kết cấu, bố trí lắp đặt và

vị trí hộp đầu nối.

8) TCVN 6627-8:2010 (IEC 60034-8:2007), Máy điện quay – Phần 8: Ghi nhãn đầu nối và chiều quay

9) TCVN 6627-9:2011 (IEC 60034-9:2007), máy điện quay – Phần 9: Giới hạn mức ồn

10) TCVN 6627-11:2008 (IEC 60034-11:2004), Máy điện quay – Phần 11: Bảo vệ nhiệt

Trang 21

Trang 22

Động cơ điện 1 chiều

Trang 23

Chương 2:Công nghệ chế tạo máy điện quay

Trang 24

2.1 Chế tạo mạch từ

Vai trò của mạch từ:

1 Dẫn từ

2 Tham gia kết cấu máy về mặt cơ khí

Yêu cầu đối với mạch từ:

1 Hao phí ít,

2 Chịu được lực tác động cơ học

Trang 25

Vật liệu chế tạo mạch từ:

1 Tôn cán nóng độ dày tiêu chuẩn 0.1, 0.2,

0.35, 0.5 ,0.65 mm: dẫn từ đẳng hướng nên

phù hợp cho máy điện quay Ít bị ảnh hưởng

của tác động cơ học nhưng từ cảm thấp

nhất: <1.45T

2 Tôn cán nguội dẫn từ đẳng hướng và không

đẳng hướng Loại đẳng hướng dùng cho

máy điện quay Loại không đẳng hướng

dùng cho MBA, có độ dày 0.28, 0.3, 0.35,

0.5mm Từ cảm 1.65 đến 1.88T

Trang 26

Các công đoạn chế tạo mạch từ:

1 Dập Có dập nóng và dập nguội Đối với chế tạo máy điện thì chỉ dùng dập nguội Trong dập nguội có dậpthể tích và dập lá mỏng Trong dập thể tích có: đột nguội, tán nguội, ép nguội

2 Tẩy bavia Bavia ảnh hưởng đến hệ số ép chặt thực tế và tăng hao phí do dòng Fucô Tẩy bavia có thể bằngcách cán hoặc mài

3 Sơn cách điện Nếu lá thép đã sơn trước đó thì bước này không cần Độ dày lớp sơn phủ ảnh hưởng đến hệ

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Vai trò của dây quấn:

Yêu cầu đối với dây quấn:

1 Quấn đủ số vòng,

2 Đảm bảo dòng điện làm việc đi qua

trong thời gian dài mà không gây quá

nhiệt,

3 Chịu được lực cơ học

4 Có độ tin cậy cao trong vận hành, đảm

bảo tuổi thọ theo thiết kế: Cách điện tốt

Vật liệu chế tạo dây quấn: dây đồng, dây

nhôm tiết diện tròn, hình chữ nhật

2.2 Chế tạo dây quấn

Trang 31

Bông, sợi, sợi tổng hợp được tẩm sấy sơn cách điện

Màng vải, sợi tổng hợp gốc hữu cơ

Vật liệugốc mica, sợi thuỷ tinh, ami-ăng được liên kết bằng sơn hoặc nhựa hữu cơ

Vật liệugốc mica, sợi thuỷ tinh, ami-ăng được nhúng, tẩm bằng sơn hoặc nhựa hữu cơ, nhựa tổng hợp

Vật liệugốc mica, sợi thuỷ tinh, ami-ăng được sơn, tẩm bằng các chất dính gốc silic và chất tổng hợp

Các chất gốc Mica, thuỷ tinh, thạch anh

và các hợp chất của chúng dùng trực tiếp, không có chất liên kết

Trang 32

 Quấn cuộn dây phẳng, cách điện các vòng dây

 Bọc tạm bối dây bằng bang

 Kéo tạo hình cuộn dây

 Ép cuộn dây lần 1 trong khuôn ép thuỷ lực

 Chuẩn bị tổ hợp epoxy lần 1

 Sơn và sấy cuộn dây lần 1

 Bỏ băng tạm thời, bọc bang mới có bột keo

 Ép gia nhiệt trên máy ép lần 2

 Kiểm tra và sửa lại hình dạng cuộn dây

 Nắn lại cuộn dây trong khuôn

 Bọc thêm lớp cách điện bảo vệ bên ngoài

 Sơn và sấy trong chân không

 Kiểm tra lại cuộn dây bằng calip, làm sạch 2 đầu cuộn dây

Các công đoạn chế tạo cuộn dây:

Trang 33

Kiểm tra cuộn dây:

 Đo điện trở dây quấn

 Đo cách điện giữa các vòng dây, cách điện

giữa các bối dây trong nhóm, cách điện

giữa các pha và cách điện giữa các pha với

lõi sắt

 Trong quá trình lồng dây: sau khi lồng dây

xong, sau khí đấu dây và đai phần đầu nối,

sau khi tẩm sấy, khi xuất xưởng, trước khi

lắp đặt và trước khi đóng điện vận hành

Trang 34

Kiểm tra cuộn dây

Thử phân tích xem sẽ kết luận như

thế nào nếu trên đồng hồ đo hiện

Trang 35

Cuộn dây bị ngắn mạch giữa các pha Cuộn dây đấu sao (Y) bị cháy do đứt 1 phaChương 2: Công nghệ chế tạo máy điện quay

Trang 36

Gia công vỏ máy

Vỏ máy điện quay thường được đúc từ gang thép hoặc nhôm,

sau khi đúc cần phải gia công để đạt được độ chính xác cao

khi lắp thêm các bộ phận khác của máy trong đó có: lõi từ

stato, nắp máy.Vị trí của lõi từ stato và nắp máy quan trọng

trong viêc xác định kích thước hình dạng khe hở không khí:

 Gia công mặt trong của vỏ

 Gia công các lỗ để lắp nắp máy

Mặt trong của vỏ phải có dạng mặt trục có trục song song với

mặt chân đế các lỗ để lắp nắp máy bằng bulông ốc vít phải đối

xứng nhau qua trục roto

2.3 Công nghệ gia công cơ khí (trục quay, vỏ máy, nắp máy, cổ góp)

Trang 37

Gia công nắp máy, gối đỡ:

Trong các máy điện quay công suất bé và vừa nắp máy thường bao gồm cả gối đỡ trục

Đối với máy điện quay công suất lớn thì 2 phần này phải tách rời nhau

Lý do: đối với các máy công suất nhỏ và vừa, trọng lượng của roto nằm trong giới hạn cho phép của vậtliệu chế tạo nắp máy

Khi chế tạo kiểu kết hợp dao động của roto sẽ là kiểu kết hợp, dao động của roto sẽ là tổng hợp của cả daođộng của thân máy và nắp máy biên độ có thể lớn

Tuy nhiên kiểu nắp máy kết hợp gối trục làm đơn giản hóa thiết kế máy  phù hợp với sản xuất số lượnglớn với kiểu nắp máy và gối đỡ riêng biệt làm phúc tạp hơn kết cấu nhưng bù lại có thể hạ thấp trọng tâmcủa roto tăng độ ổn định và bền vững

Gia công nắp máy bao gồm gối đỡ quan trọng nhất là gia công mặt trong gối đỡ và các lỗ để lắp ráp máyvào vỏ Do các bề mặt này có ảnh hưởng lớn tới hình dạng khe hở không khí

Trang 38

Trang 39

Gia công mặt chân đế:

Mặt chân đế có vai trò giữ cho máy nằm ở

vị trí ngang và tọa mối liên kết với nền lắp

máy

Do đó yêu cầu đối với mặt chân đế là phải

phẳng Mặt chân đế có thể dùng để làm mặt

chuẩn để từ đó gia công các bề mặt khác

của vỏ máy nên bản thân nó phải được gia

công để đặt được chính xác sau đúc

Trang 40

Gia công trục quay roto:

 Trục quay rôto chịu tác dụng của trọng lượng lõi từ về cuộn dây roto cũng như các

bộ phận khác nên phải đảm bảo về độ bền cơ học sau khi đúc, trục quay được rèn để

tăng độ bền bà được cân trục cũng như xử lí bề mặt nhưng có khối lượng lớn nên khi

động cơ quay ở tốc độ cao, moment ly tâm vẫn đạt giá trị lớn  phải cân trục

 Bề mặt trục quay roto phải là hình trụ tuy rằng tiết diện của các vị trí khác nhau dọc

trục có thể khác nhau (thường là khác nhau)

 Các bề mặt tại vị trí khác nhau phải đồng trục và trục đối xứng của trục roto chính là

trục đối xứng của mặt ngoài roto và mặt trong của lõi từ stato cũng như mặt trong

của vỏ máy

 Trường hợp trục roto sau khi rèn không cân bằng về mặt khối lượng, có thể giảm

khối lượng ở phần dư bằng cách khoan lấy đi phần khối lượng chênh lệch

Trang 41

Động cơ có rôto bị lệch sẽ tăng dòng và hao phí Đường sức từ trở nên méo mó, làm cho dòng từ hóatăng lên Các cuộn dây stato sẽ bị cháy và dẫn đến hiện tượng giống như quá tải.

Các nguyên nhân việc lệch trục rôto có thể do:

 Vị trí đặt miếng đệm ổ trục sai

 Vòng bi không được lắp đúng cách trên trục

 Chiều rộng ổ trục sai

 Vòng bi cố định không được giữ như được đặt ban đầu

 Nắp máy bị thay đổi

 Lõi stato dịch chuyển trên vỏ của nó

 Rôto chuyển động trên trục của nó

 Trục rotor bị thay bằng cái dài hơn khiến hiệu suất bị thay đổi

Trang 42

Nếu rotor ma sát với bề mặt trong của stato thì dẫn đến hậu quả gì? Cách khắc phục trongtrường hợp này là bào bớt bề mặt của rotor để nó không ma sát nữa Nhưng việc này cũng

sẽ dẫn đến một số hệ luỵ, hãy suy nghĩ xem những hệ luỵ đó là gì?

Trang 43

Rotor tốt và rotor có 1, 2 thậm chí 3 thanh nhôm bị hở Việc đứt các thanh này sẽ ảnh hưởngnhư thế nào đến hoạt động của động cơ?

Thanh rôto hở thường do:

 Quá tải làm cháy,

 Phóng điện trong rãnh từ một

cuộn dây bị ngắn mạch,

 Rung thanh do lỏng lẻo,

 Nhiệt độ tăng cao (từ khi khởi

Trang 44

Các nguyên nhân dẫn đến vòng ngắn

mạch hở hoặc bị nứt bao gồm:

 Đúc dở;

 Động cơ bị cháy do quá tải;

 Động cơ được thiết kế lại để có tốc

độ cao hơn (không tăng kích thước

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	5,94 MB

CÔNG NGHỆ CHẾ tạo THIẾT bị điện tổng quan về công nghệ chế tạo thiết bị điện

Nguyên nhân gây rung, ồn máy biến áp