Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề Vận hành máy thi công nền - Trình độ Cao đẳng): Phần 2 - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình Điện kỹ thuật (Nghề Vận hành máy thi công nền - Trình độ Cao đẳng): Phần 2 trình bày những kiến thức cơ bản về máy điện, khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện, điện tử công nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm những nội dung chi tiết.

CHƯƠNG 5:

DỤNG CỤ VÀ KỸ THUẬT ĐO ĐIỆN 5.1.Công dụng và phương pháp sứ dụng máy đo VOM ( Đồng hồ điện tứ) 5.1.1.Công dụng: Đồng hồ vạn nang ( VOM ) la thiét bi do không

thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn

năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp

AC va do dòng điện

_ Dong hồ vạn năng hay vạn năng kế là một dụng cụ đo

ờng điện có nhiều chức năng Các chức năng cơ bản là ampe

kệ vôn kế, và ôm kế, ngoài ra có một số đồng hồ còn có thé do tan

số dòng điện, điện dung tụ điện, kiểm tra bóng bán dẫn (transitor

Ưu điểm: đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được

sự phóng nạp của tụ điện , tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp

phép đo thường được hiển thị trên một màn tỉnh thê lỏng nên đồng hộ

còn được gọi là đồng hồ vạn năng điện tử hiện số

46

Việc lựa chọn các don vi do, thang do hay vi chỉnh thường được tiến hành bằng các nút bắm, hay một công tắc xoay, cd nhiều nắc, và việc cắm dây nối kim đo vào đúng các lỗ Nhiều vạn năng kế hiện đại

có thể tự động chọn thang đo

Vạn năng kê điện tử còn có thê có thêm các chức năng sau:

1 Kiểm tra nối mạch: máy kêu "bíp" khi điện trở giữa 2 đầu đo (gần) bằng 0

2 Hién thị số thay cho kim chỉ trên thước

3 Thêm các bộ khuếch đại điện để đo hiệu điện thế hay cường độ

dòng điện nhỏ khi điện trở lớn

4 Do dé tu cam của cuộn cảm và điện dung của tụ điện, có ích khi kiểm tra và lap dat mach dién

5 Kiém tra diode va transistor, cé ich cho sửa chữa mạch điện

6 Hỗ trợ cho đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt

47

7 Do tần số trung bình, khuếch đại âm thanh, đề điều chỉnh mạch

điện của radio Nó cho phép nghe tín hiệu thay cho nhìn thấy tín hiệu (như trong đao động kế)

§ Dao động kế cho tần số thấp, có ở các vạn năng kế có giao tiếp với máy tính

9 Bộ kiểm tra điện thoại

10 Bộ kiểm tra mạch điện ô-tô

11 _ Lưu giữ số liệu đo đạc (ví dụ của hiệu điện thể)

Đồng hỗ vạn năng hiển thị kim

để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nắc, Ví dụ nếu đo điện á áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta đề thang thấp hơn điện áp cần

đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thanh quá cao thì kim báo thiếu

chính xác

48

Tuyết đối không đề thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo

vào điện áp xoay chiêu => Nêu nhâm đông hô sẽ bị hỏng ngay lập tức !

Để thang DC đo áp AC đồng hô không lên kim

tuy nhiên đông hô không hỏng

“Hướng dẫn đo điện áp một chiều DC bằng đồng hồ vạn năng

Khi đo điện áp một chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo về thang

DC, khi đo ta đặt que đỏ vào cực dương (†) nguồn, que đen vào cực

âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc Ví dụ nếu

đo áp DC 110V ta đề thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang quá cao => kim báo thiếu chính xác

Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp một chiều DC

* Trường hợp để sai thang đo :

Nếu ta dé sai thang đo, đo á áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiéu thi dong hồ vạn năng sẽ báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng

51

báo sai

Ảnh có bản quyền - Vinh

Để sai thang đo khi đo điện áp một chiều => báo sai giá trị

* Trường hợp để nhầm thang đo

Chú ý : Tuyệt đối không để nhằm đồng hồ vạn năng vào thang đo dòng điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC) , nêu nhâm dong hồ sẽ bị hỏng ngay !!

52

i

Loại này ra đời trước va dần bị thay thể bởi vạn năng kế điện tử

Bộ phận chính của nó là một Gavanô kế Nó thường chỉ thực hiện đo các đại lượng điện học cơ bản là cường độ dòng điện, hiệu điện

thế và điện trở Hiển thị kết quả đo được thực hiện bằng kim chỉ trên một thước hình cung Loại này có thé không cần nguồn điện nuôi khi hoạt động trong chế độ đo cường độ dòng điệnvà hiệu điện thế

53

Trường hợp đề nhằm thang đo điện trở khi đo điện

áp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng các điện trở bên trong!

54

*Hướng dẫn đo điện trở và trở kháng

Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo

được rất nhiều thứ

„_ Đo kiểm tra giá trị của điện trở

._ Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn

- Do kiém tra sự thông mạch của một đoạn mạch in

- Do kiém tra các cuộn đây biến áp có thông mạch không

- Do kiém tra su phong nap cua tụ điện

- Do kiém tra xem tụ có bị đò, bi chập không

- Do kiém tra trở kháng của một mạch điện

Ảnheöbản quyển -Vinh

Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hô vạn năng

Dé do tri số điện trớ ta thực hiện theo các bước sau :

Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang x1 ohm hoặc x10 ohm, nếu điện trở lớn thì để thang xlKohm hoặc 10Kohm => sau đó chập hai que đo và chỉnh

triết áo để kim đồng hồ báo vị trí 0 ohm

Bước 2 : Chuẩn bị đo

Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang

đo, Giá trị đo được= Chỉ số thang đo X Thang đo

Ví dụ : nếu dé thang x 100 ohm va chỉ số báo là 27 thì giá trị là

- Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện

+ — Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang

đo xIK ohm hoặc 10K ohm, nếu là tụ hoá ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm

Ảnh cò bàn quyền - Vinh

Dùng thang x IK ohm để kiểm tra tụ gốm Phép đo tụ gốm trên cho ta biết :

Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo

Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ `

Tu C3 bị chập => kim đông ho lên = 0 ohm và không trở về

57

G1

100 Micro Fara

100 Micrd Fara

Ảnh có bản quyền - Vinh

Dùng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hoá

Ở trên là phép đo kiểm tra các tụ hoá, tụ hoá rất ít khi bị đò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện đung) khi do tụ hoa dé biết

chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh với một tụ mới có cùng điện dung

Ở trên là phép đo so sánh hai tụ hoá cùng điện dung, trong đó tụ C1 là tụ mới còn C2 là tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yêu hơn

tụ CI => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung )

Chú ý khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp

5.2 Hướng dẫn đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng

Đê đo dòng điện băng dong ho van nang, ta đo đông hồ nôi tiệp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo các bước sau

Buoc 1 : Đặt đồng hồ vạn năng vào thang đo dòng cao nhất

Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiêu âm

„_ Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo

58

Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang do da dé thang cao nhât thì đồng hồ vạn năng không đo được dòng điện

năng cũg an toàn hơn

Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo như thế nào ?

Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị cũng tương tự đọc trên vạch AC.10V, nếu đo ở thang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ Ví

dụ nếu đề thang 250V thì mỗi chỉ số của vạch 10 số tương

đương với 25V

Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện

ap

59

VD : Máy biến áp là thiết bị truyền tải năng ]- ợng dòng điện xoay chiều từ điện áp này tới điện áp khác

- Các máy phát điện và động cơ diện là các thiết bị biến đổi từ

cơ năng sang điện năng hoặc ng- ợc lại

- Vì vậy máy điện đóng vai trò chủ yếu trong cả 3 khâu ( sản xuất , chuyên tải , tiêu thụ điện )

6.1.1 phan loai

- Có 2 loại máy điện

+ Máy điện tĩnh ( biến áp ) : biến đổi điện áp của mạch xoay chiều nh- ng giữ nguyên tần số

+ Máy điện quay: máy có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hay động cơ

e Động cơ: Biến đổi điện năng thành cơ năng

se Máy phát : Biến đổi cơ năng thành điện năng

- Máy điện tĩnh —> máy biến áp

- Máy điện quay —› máy điện một chiều , máy điện xoay chiều

_—_>Động cơ điện 1 chiều

- Máy điện một chiều gồm 2 loai

Máy điện 1 chiều

_ 3> Máy điện đồng bộ

- Máy điện xoay gồm có 2 loại

nh Máy điện không đồng

Máy phát không đồng bộ

- Máy điện không đồng bộ gồm có 2 loại

Động cơ không đồng bộ

6.12 Các tri số đỉnh mức

+ Các trị số định mức quan trọng là điện áp dây định mức ( Uạm

)và công suât định mức ( Pạ„ hoặc Sa„ ).Đối với máy phát điện , công

suất định mức là công suất điện phát ra ngoài Đối với động cơ điện

là công suất có trên trục , với máy biến áp là công suất phía thứ cấp

- Đối với ng- ời sử dụng ( điều khiển ) sử dụng các máy điện các dai l- ong định mức là tiêu chuẩn chính để ta theo dõi tình trạng làm việc của máy điện

Máy biến áp dùng đề truyền tải và phân phối điện năng, MBA dùng để biến

đổi một hệ thống đòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện

xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đồi

Máy biến áp còn được dùng rộng rãi :

Trong kỹ thuật hàn điện, thiết bị lò nung, trong kỹ thuật vô tuyến điện,

trong lĩnh vực đo lường, trong các thiết bị tự động, làm nguồn cho thiết bị điện, điện tử , trong thiết bị sinh hoạt gia đình v.v

b Yêu cầu

- Khi truyền tái điện năng cần có máy biến áp (MBA) tăng áp yêu cầu có

công suất lớn, điện áp truyền tải cao trọng lượng và chỉ phí kim loại mầu nhỏ Máy

có công suất cao đề truyền tải điện đi xa giảm tốn hao điện

- Ở nơi tiêu thụ điện cần có MBA giảm áp phái có công suất rộng rãi, đề đáp

ứng được nhu cầu tiêu thụ điện ở các khu vực khác nhau

- MBA phân phối điện có thể treo được ở ngoài trời, tiện cho việc sử dụng,

chịu được nhiệt độ biến đổi lớn, chịu được tác động của môi trường

- Máy biến áp

- Chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, an toàn khi sử dụng

c Phân loại MBA

+ MBA dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực

61

- MBA tang ap: thường có các loại 35, 110, 220, 500 KV

- MBA giảm áp: thường có các loại giảm áp từ 0.4 + 6 KV

+ MBA dùng trong lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn,

+ MBA tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng

bộ có công suất lớn

+MBA đo lường dùng để giảm điện áp, và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo

tiêu chuân hoặc để điều khiển

+ MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao

MBA có rất nhiều loại song thực chất hiện tượng xảy ra trong chúng đều

giống nhau

6.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp

6.2.2.1 Cấu tạo máy biến áp một pha

a Sơ đồ cấu tạo

dùng để dẫn từ thông, được

chế tạo bằng các vật liệu dẫn

từ tốt, thường là thép kỹ

thuật điện có bề dày tử 0,3 + Imm, mặt ngoài các lá thép có sơn cách điện rồi ghép

lại với nhau thành lõi thép Lõi thép gồm

hai phần trụ và gông

- Trụ T là phần để đặt dây quấn con gong

G là phần nối liền giữa các trụ để tạo

thành mạch từ kín

+ Dây quấn MBA:

Dây quấn MBA (hình 4.2) thường

làm bằng dây dẫn đồng hoặc nhôm, tiết

diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài dây dãn Hình 4.2: MBA một pha

có bọc cách điện, Dây quấn gồm nhiều

vòng dây và lồng vào trụ thép Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa các

dây quấn với lõi thép đều có cách điện MBA thường có hai hoặc nhiều dây quấn Khi các dây quần đặt lên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn

dây quấn điện áp cao đặt bên ngoài Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện + Vỏ MBA:

- Thùng MBA: Trong thùng MBA đặt lõi thép, dây quan va dau MBA Dau MBA

làm nhiệm vụ tăng cường cách điện và tản nhiệt Lúc MBA làm việc, một phần

năng lượng tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt, làm dây quấn lõi thép và các bộ phận khác nóng lên Nhờ sự đối lưu trong đầu và truyền nhiệt từ các bộ phận bên trong

MBA sang dau va tir dau qua vách thùng ra môi trường xunh quanh

+ Nắp thùng: dùng để đậy trên thùng và có các bộ phận như:

- Sứ ra của dây quấn cao áp, dây quấn hạ áp

- Bình dầu phụ

- Ống bảo hiểm

Hình 4.2: Cầu tạo bên ngoài máy biến áp một pha

1 Các ô lấy điện ra 2 Đồng hồ vôn kế;

3.Đồnghồampekế 4.Nútđiềuchính 5 Áptô mát

b Nguyên lý hoạt động của máy biến áp một pha

Khi MBA làm việc, điện áp đưa vào dây quấn sơ cấp là U¡ (hình 4.3), trong dây quấn sơ cấp sẽ có dòng điện ¡, chạy qua trong lõi thép sẽ có từ thông móc vòng với cả hai đây quấn Từ thông này sẽ cảm ứng hai dây quấn sơ cấp và thư cấp các suất điện động e; và e; Dây quấn thứ cấp có tải sẽ sinh ra dòng i, dua ra tai voi dién

áp U¿; Như vậy năng lượng của

dòng điện xoay chiều đã được i;

truyén tir day quan so cap sang day t

Nếu bỏ qua sự sụt áp gây ra eee ;

do điện trở và từ thông tản của dây Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý MBA một pha

Hình 4.4 Ký hiệu MBA một pha

6.2.2.2 Máy biến áp ba pha:

k

Hình 4.4: Ký hiệu MBA một pha

63

Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha, ta có thể dùng MBA một

pha gọi là tổ MBA ba pha (hình 4.5) Hoặc dùng một MBA ba pha ba trụ (hình 4.6)

Dây quấn sơ cấp của MBA ba pha ký hiệu bằng các chữ in hoa: Pha A ký hiệu là

AX, pha B ký hiệu là BY, pha C ký hiệu là CZ Dây quấn thư cấp ký hiệu bằng các chữ thường: pha a ký hiệu bằng ax, pha b ký hiệu bằng by, pha c ký hiệu bằng cz

a Các cách đấu dây MBA ba pha

Dây quấn sơ cấp hoặc thứ cấp có thể đầu hình sao hoặc hình tam giác Nếu sơ

cấp đấu hình sao, thứ cấp đấu hình sao, ta ký hiệu:Y/Y, tương tự ta có 4 cách đầu cơ

ban: Y/Y, Y/A, A/A, A/Y, (hinh 4.7a,b,c,d)

Tỷ số biến áp ay không chỉ phụ thuộc vào tỷ số vòng dây của hai quận day,

mà còn phụ thuộc vào cách dau day cia MBA

- Khi MBA nối Y/Y: ay = Uu/Ue = V3 Ups! V3 Ups = Wi/ Wo

- Khi MBA nối Y/A: ag= Ua/Ua = V3 Up/Upp = V3 W/W

-Khi MBA néi_ AVA: ag = Ua/Uin = Up Up = W/W

- Khi MBA nối A/Y: a¡= Ua/U¿¿= Uz/x/3 U„¿= W/3W;,

b Sơ đồ lắp máy biến áp trong hệ thống điện

Sơ đồ lắp đặt máy biến áp một pha

Hình 4.8: Sơ đồ lắp máy biến áp một pha trong hệ thống điện

Máy biến áp một pha thường lắp như hình 4.8 Khi không cần qua máy biến áp ta

đóng cầu dao sàn trái, cấp điện sử dụng không qua máy biến áp

Khi cần qua máy biến áp ta đóng cầu dao sang phải và nối với máy biến áp, điện sử

dụng đi qua máy biến áp đề ổn định điện áp cấp cho các tải

Sơ đồ lắp đặt máy biến áp ba pha trong hệ thống điện

65

Hình 4.9: Sơ đồ lắp máy biến áp ba pha trong hệ thống điện

Máy biến áp ba pha dấu Y-Y hoặc A-Y Đầu vào máy cắt cao thế K; nối với lưới

điện quốc gia, bên đầu ra là máy cắt hạ thế nói điện đến các hộ tiêu dùng

6.3.Máy phát điện

6.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại máy phát điện

a Nhiệm vụ

Máy phát điện có nhiệm vụ cung cấp ra điện năng một chiều hoặc xoay chiều

để cấp cho các phụ tải và nạp điện cho ắc qui khi máy phát quay ở các vòng quay khác nhau

66

b Yêu câu

~ SỐ vòng quay máy phát thay đổi trong giới hạn lớn nhưng điện áp sinh ra phải ôn định; phụ tải thay đổi nhưng không làm cho máy phát quá tải là nhờ điều chỉnh tự động

- Có kích thước trọng lượng nhỏ, giá thành ha, dễ chăm sóc, sửa chữa, tuôi thọ cao

- Tiêu thụ nhiên liệu nhỏ, công suất máy phát lớn, ổn định

- Máy phát điện trang bị trên ô tô phải tự động nạp điện cho ắc quy khi điện áp máy

phát lớn hơn điện áp ắc quy và tự động tách ra khỏi ắc quy khi điện áp máy phát nhỏ

hơn điện áp ắc quy

c Phân loại

| Máy phát điện

Máy phát điện xoay chiều

¬¬ ‡ Máy phát điện một chiều ‡ |

Cấu tạo gồm các phần chính sau:

a Šfator: Gồm có vỏ máy làm bằng thép ít các bon, có lắp cực từ bằng vít hãm

Cực từ có từ dư Trên cực từ có cuốn các cuộn dây kích thích Phía sau có cửa số đề

lắp chỗi than (hình 2.1) Trên thân có các cực:

- Đầu máy phát điện ký hiệu theo Việt Nam: FA; Nga: #l; Mỹ A hoặc GEN

- Đầu cuộn kích thích: Ky hiéu Viét Nam: KT, Nga: LU; My F

- Đầu mát: Việt Nam: M, Nga: M, My GRD

- Đầu nối với ắc quy: Việt Nam: A, Nga: B, Mỹ BAT

b Rotor:Trén truc rotor có ghép các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 +1,0mm để tránh dòng phucô, có xẻ rãnh (hơi chéo đề giảm tiếng ù) cuốn các cuộn dây ứng điện Đầu

các cuộn dây nối với cỗ góp điện, và dẫn ra mạch ngoài là dòng điện một chiều nhờ

67

chỗi than Chỗi than chế tạo bằng hỗn hợp đồng - grañt để giảm điện trở suất và giảm

hệ số ma sát - Có băng bảo vệ

c Nhược điển của máy phát điện một chiều

- Có khối lượng lớn, chỉ phí kim loại màu nhiều, làm việc không bền vững, đặc biệt là

chỗi than và cổ góp điện, luôn luôn xảy ra tia lửa điện nhiệt độ cỗ góp điện 150+1 80°C

Giá đỡ chối

⁄ a,

Hình 2.1: Cấu tạo máy phát điện một chiều

- Điện áp máy phát ra sử dụng được cho các thiết bị ở số vòng quay trung bình trở

lên mới sử dụng được

- Hay hư hỏng, thường xuyên phải chăm sóc sửa chữa

- Do còn có nhiều nhược điểm nên hiện nay ít sử dụng, chủ yếu sử dụng máy phát điện xoay chiều

b Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc tương tự như nguyên lý sản sinh ra dòng điện một chiều

ở chương l

Khi máy phát làm việc, ta cấp dòng điện một chiều vào quận dây kích thích

stator, tạo ra từ trường xuyên qua các khung dây của rotor Khi puli kéo rotor quay các khung dây quay trong từ trường của stator và các khung dây sẽ cảm ứng ra suất điện động Nhờ chỗi than ở cổ góp đứng yên, nên các khung dây quay đến vị trí các

chi than dương và chỗi thân âm có cùng một chiều, nên điện áp và dòng điện lấy ra

mạch ngoài là dòng điện một chiều

68

c.Các chí số định mức của máy điện một chiều

Chế độ làm việc định mức của máy điện, là chế độ làm việc trong những điều kiện mà nhà chế tao quy định Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lượng ghi

trên nhãn máy, gọi là những đại lượng định mức

1 Công suất định mức: Pạ„, (đơn vị KW hay W)

2 Điện áp định mức: Uạ, (V)

3 Dòng điện định mức: lạm (A)

4 Tốc độ định mức: nạ» ( vòng/ph)

Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng kích thích,

Công suất định mức chỉ công suất đưa ra của máy điện Đối với máy phát điện đó là công suất đưa ra ở đầu cực máy phát, còn đối với động cơ đó là công suất đưa ra trên đầu trục động cơ

Nhược điểm của máy phát điện một chiều:

- Có khối lượng lớn, chỉ phí kim loại màu nhiều, làm việc không bền vững, đặc biệt là chỏi than và cổ góp điện, luôn luôn xảy ra tia lửa điện nhiệt độ cô góp điện 150 -180°C

6.3.3 Câu tạo và nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều

a Cấu tạo (hình 2.1a)

1 - Vỏ máy phát

2 - Ma cuc stator

3 - Cuc tir rotor

4 - Truc rotor

5 - Quan day rotor (phan cam)

6 - Quan day stator (phan ứng)

7 - Dây nối với ắc qui

cuốn ba quận dây pha có cùng số vòng

dây và lệch nhau một góc 120” trong

không gian

Roto: Là một nam châm điện

(N-S) có cuộn dây kích thích 5, hai đầu

Hình 2.1: Cấu tạo máy phát điện

dây nối với hai vòng trượt 9, được hai xoay chiều ba pha

chổi than 8 luôn tỳ vào vòng trượt để a Sơ đồ câu tạo; b Cuộn dây rotor

69

cấp điện cho cuộn dây (hình 2.1b)

Khi ta cấp điện một chiều vào cuộn dây kích thích làm rô to biến thành nam châm điện có cực N-S Khi rotor quay từ trường sẽ lần lượt quét qua các quận dây của stator Nam cham điện mạnh hay yếu phụ thuộc vào dòng điện kích thích lớn hay nhỏ

b.Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều

Khi rotor quay từ trường nam châm điện sẽ lần lượt quét qua các quận dây

pha A-X, B-Y, C-Z cua stator, lam trong day cuốn của stator suất hiện sức điện

động cảm ứng, sức điện động này có dạng hình sin cùng biên độ, cùng tần số góc œ

Hình 2.2a: Vẽ đồ thị tức thời hình sin và hình 2.2 b: vẽ đồ thị véctơ của sức điện động ba pha

BR

Hình 2.2: a Đồ thị trị số tức thời; b Đồ thi véc tơ của sức điện động 3 pha 70

6.3.4 Sơ đồ lắp đặt máy phát điện trong hệ thống điện

Nội dung

Sơ đồ lắp đặt máy phát điện xoay chiều

Bình thường có điện lưới quốc gia, đóng cầu dao K; lên phía trên và đóng cầu dao

K, dé ding lưới điện quốc gia

Khi mất điện quốc gia, dùng điện máy phát điện ba pha khởi động động cơ

sơ cấp kéo máy phát điện ba pha hoạt động Đóng K¿ và đóng K; xuống phía đưới

nối với máy phát điện Sơ đồ như hình 2.3:

6.4 Động cơ điện không đồng bộ

6.4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại động cơ điện

a.Nhiệm vụ

Động cơ điện dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng, được sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống như động cơ dùng trong các máy công cụ như máy tiện, phay, bào, khoan, máy bơm nước, quạt

- Điều chỉnh được các thông số phù hợp với tải trọng, phù hợp với yêu cầu sản xuất

- Chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn

giản, hiệu suất cao, không cần bảo trì

dién dién độc song nối

Cấu tạo động cơ điện một chiều như hình vẽ 3.1 gồm có:

1 Cuộn day stator (nam châm điện): được cuộn trên các cực từ được ghép bằng các

lá thép kỹ thuật điện

2 Rotor (phần ứng): gồm có lõi thép, dây quấn, cô góp và trục Dây quấn gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp với nhau, đặt trong các rãnh của phần ứng tạo thành một hoặc

72

nhiều vòng kín Phần tử của dây quần là một bối dây gồm một hoặc nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp của vành góp

3 Vỏ: thường được đúc bằng găng hoặc thép

4 Lõi thép phần ứng: là trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, phủ sơ cách điện

ghép lại, có rãnh dé quan day cuốn

5 Trục: cách điện với cỗổ góp và cuộn dây rotor

dụng tương hỗ lên nhau tạo

nên mô men tác dụng lên

rotor làm rotor quay (chiều

lực tác dụng xác định bằng

quy tắc bàn tay trái)

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí thanh dẫn ab và cd đổi chỗ cho nhau, nhờ chéi than dương và âm đứng yên nên dòng điện trên thanh ab và cd đổi chiều (hình 3,2b), giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, do đó lực tác dụng lên rotor

cũng theo một chiều nhất định, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi

c.Các trị số định mức của động cơ điện 1 chiều

Chế độ làm việc của động cơ điện là chế độ làm việc trong những điều kiện

mà nhà chế tạo quy định Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lương ghi trong

nhãn máy, gọi là những đại lượng định mức

1 Công suất định mức: Pạ„ ( KW hay W)

2 Điện áp đinh mức: Uam (V)

3 Dòng điện định mức: Tim (A)

Hình 3.2: Nguyên lý làm việc

của máy điện 1 chiều

73

4 Tốc độ định mức: nạm (vòng/ phút)

Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng điện kích từ

Công suất định mức là công suất trên đầu trục động cơ

d Mô men điện từ và công suất điện từ của động cơ điện một chiều

Khi động cơ điện làm việc trong dây quấn phần ứng sẽ có dong điện chạy qua Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mô men điện từ

trên trục máy

Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn:

f=Bm.LI¿ trong dé: Bry = ®/rÍ từ cảm trung bình trong khe hở

®: là từ thông khe hở dưới mỗi cực từ

+: là bước cực I: Chiều dài thanh dẫn Nếu tổng số thanh dẫn của dây cuốn phần ứng là N và dòng điện trong mạch nhánh

là: i¿=l,/2a thì mô men điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng:

M=Bm i LN : Trong đó: I„: dòng điện phần ứng

a: số đôi mạch nhánh song song D: đường kính ngoài phần ứng

I: chiều dài tác dụng thanh dẫn Do: D=2Pt/n tacé: M = 7° @l, =Ky ly, (Nm) (3-1) Ta

Từ công thức 3-lta thấy, muốn thay đổi mô men dién tir, ta phai thay déi

dòng điện phần ứng 1, hoặc thay đổi dòng điện kích từ I Mô men điện từ là mô

men cùng chiều quay với đông cơ

Công suất điện từ bằng: P„= OM (3-2) trong đó: M là mô men điện từ

quan hệ giữa công suất điện từ

với mô men điện từ và sự trao /

đổi năng lượng trong máy s=— l

điện Công suât điện từ đã yy_

chuyên công suât điện thành

công suất cơ Hình 3.3:Từ thông và lực tác dụng lên rotor

động cơ không đồng bộ một pha

6.4.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ điện xoay chiều

6.4.3.1 Động cơ không đồng bộ một pha

Động cơ không đồng bộ một pha được sử dụng rộng rãi trong dân dụng như: máy gặt, tủ lạnh, máy bơm, quạt, các dụng cụ cằm tay, Là các động cơ công suất nhỏ khoảng đến 7,5KW, chúng đựoc cấp điện 110V và 220V.â

a.Sơ đồ cấu tạo

Cấu tạo stator giống động cơ không đồng bộ ba pha, nhưng trên đó ta đặt dây

cuốn một pha và được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều một pha, còn rotor thường là rotor lồng sóc (hình 3.4)

b Nguyên lý hoạt động

Khi cho dòng điện hình sin Chiều lực điện tử

chạy qua dây cuén stator, thi tir

Từ thông

| | stato

đổi nhưng có độ lớn thay đổi

hình sỉn theo thời gian, gọi là từ LÍ Su”,

trường đập mạch (hình 3.5):

B=B, Sin ot cosa g—

Từ trường này sinh ra dòng U-

điện cảm ứng trong các thanh

dẫn dây cuốn rotor, các dòng

điện này sẽ tạo ra từ thông rotor

mà theo định luật Lenz, sẽ chống lại từ thông stator Từ đó ta xác định được chiều

dòng điện cảm ứng và chiều của lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn rotor T a thấy

mô men tổng tác dụng lên rotor bằng không và do đó rô to không thể tự quay được

Để động cơ có thể làm việc được, trước hết ta phải quay rotor theo chiều nào đó và

sau đó động cơ sẽ tiếp tục quay chiều đó

Để thấy rõ nguyên lý làm việc của động co, ta xem hình 3.5 ta thấy: từ trường đập mạch 8 là tổng của hai từ trường 8; và Zs cùng tốc độ quay m,, nhưng biên độ

băng một nửa từ trường đập mạch và quay

ngược chiêu nhau

- Từ trường 8; quay cùng chiều với rotor lúc

động cơ làm việc, gọi là từ trường quay thuận

- Từ trường 8; quay cùng chiều với rotor lúc

động cơ làm việc, gọi là từ trường quay ngược

75

6.4.3.2 Động cơ điện xoay chiều ba pha

a Cấu tạo động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ điện xoay chiều ba pha có tốc độ quay của rotor (n) nhỏ hơn tốc độ (m¡) của từ trường dòng điện cấp cho động cơ được gọi là động cơ không đồng bộ ba pha

Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sống

Động cơ không đồng bộ ba pha (đặc biệt là động cơ rotor lồng sóc)được sử

dụng rộng rãi vì nó có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, vận hành đơn giản

Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

a Cau tao: Cau tạo động cơ

thuật điện ghép lại thành hình trụ,

mặt trong có rãnh đặt dây cuốn

Dây quấn: Dây quấn stator động

cơ không đồng bộ ba pha là dây

đồng được phủ sơn cách điện,

gồm ba pha dây quấn AX, BY,

CZ dat trong cac ranh stator theo

một quy luật nhất định Sáu đầu @

dây của ba pha day quấn được nối Hình 3.7: Kết cấu lá thép statorr và rotor

ra ngoài hộp đấu dây (đặt ở vỏ

động cơ) đề nhận điện vào

+Rotor: gồm lõi thép, dây quấn, trục quay, vòng trượt

có dạng như hình (3.8b) và được Hình 3.8: Cấu tạo rotor động cơ

Dây quấn: có hai kiểu

- Day quấn kiểu rotor léng sóc:

by nga nine hin G8) a- dây cuon rotor lông sóc,

có dạng như hình (3.8a) và được

b- lõi thép rotor dây cuỗn, c- ký hiệu

b Nguyên lý làm việc:

Khi cho dòng ba pha vào dây quấn stator của động co, trong stator sẽ có từ trường quay (giống như một nam

châm vĩnh cửu quay) Từ trường

quay quét qua các dây quấn của

rotor, làm xuất hiện các sức điện

động và dòng điện cảm ứng Lực

tương tác điện từ giữa từ trường

quay và các dòng điện cảm ứng

này tạo ra mô men quay Fy tac

động lên rotor (hình 3.6), kéo

rotor quay theo chiều quay của từ

trường với tốc độ n < m ( mị là

tốc độ của từ trường quay) Hình 3.9: Quá trình tạo mô men quay

Tốc độ của từ trường quay được của động cơ không dong bộ

Tỷ số _s =nzn; = (m;- n)/n được gọi là hệ số trượt tốc độ

Khi động cơ làm việc bình thường:

s= 0,02 + 0,06

6.4.4 Sơ đồ lắp đặt động cơ điện trong hệ thống điện

77

Mục tiêu

- Vẽ và giải thích được lắp đặt động cơ điện một pha, ba pha trong hệ thống điện

a Sơ đồ lắp đặt động cơ điện xoay chiều 1 pha (hình 3.10)

4——o———

À -^350V BS?

C+

Hình 3.10 : Sơ đồ động cơ điện một pha

b Sơ đồ lắp đặt động cơ điện xoay chiều 3 pha ( hình 3.1 1)