BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN CÔNG TRÌNH

Microsoft PowerPoint Chuong 3 May dien thong dung ppt Kỹ thuật điện công trình 401007 1 CHÖÔNG 3 MAÙY ÑIEÄN Kỹ thuật điện công trình 401007 2 3 1 MAÙY BIEÁN AÙP 3 1 Khaùi nieäm Maùy bieán aùp laø moät thieát bò töø tónh, laøm vieäc theo nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø, duøng ñeå bieán ñoåi moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû ñieän aùp naøy (U1, I1, f) thaønh moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû ñieän aùp khaùc(U2, I2, f), vôùi taàn soá khoâng thay ñoåi Cuoän daây (1) coù soá voøng W.

CHƯƠNG 3

MÁY ĐIỆN

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 Khái niệm :

Máy biến áp là một thiết bị từ tĩnh, làm việc theo nguyên lýcảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này (U1, I1, f) thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác(U2, I2, f), với tần số không thay đổi

Cuộn dây (1) có số

vòng W1, nối với lưới

có điện áp u1, gọi là

dây quấn sơ cấp

Cuén d©y (2) cã sè vßng W2 lµ cuén d©y thø cÊp

Hai cuén d©y cïng ®−ỵc

quÊn trªn lâi s¾t (3) Zt lµ phơ t¶i cđa biÕn ¸p

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.2 Công dụng :

- Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây đểcung cấp cho tải
Máy biến áp điện lực

- Các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà, hay các loại biến thế, cục xạc, dùng cho các thiết bị điện, điện tử với hiệu điện thếnhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V, )

- Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn),

~

tăng áp

MBA giảm áp

Đường dây tải điện

Phụ tải

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp 3 pha

3.1 MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp 3 pha

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

Trạm tháp

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

Trạm trong nhà

3.1 MÁY BIẾN ÁP

2/ Các đại lượng định mức :

Các đại lượng định mức của máy biến áp do nhà sản xuất qui định sao cho máy có khả năng làm việc lâu dài và tốt nhất Ba đại lượng định mức cơ bản là :

Với :

Máy biến áp 1 pha : điện áp định mức là điện áp pha

Máy biến áp 3 pha : điện áp định mức là điện áp dây

Suy ra : tỉ số biến áp k= U1đm/U2đm = U1/U20

3.1 MÁY BIẾN ÁP

2/ Các đại lượng định mức :

Các đại lượng định mức của máy biến áp do nhà sản xuất qui định sao cho máy có khả năng làm việc lâu dài và tốt nhất Ba đại lượng định mức cơ bản là :

b) Dòng điện định mức :

Dòng điện định mức sơ cấp I1đm (A) và thứ cấp I2đm (A) làdòng điện qui định cho mỗi dây quấn, ứng với công suất định mức và điện áp định mức

Với máy 3 pha, dòng điện định mức là dòng điện dây

3.1 MÁY BIẾN ÁP

2/ Các đại lượng định mức :

Ngoài ra còn có các đại lượng định mức sau :

- Dòng không tải phần trăm : I0(%) = (I0 / I1đm).100%

- Tổn hao không tải P0

- Điện áp ngắn mạch Un(%) = (Un / U1đm).100%

- Tổn hao ngắn mạch Pn

- Tần số định mức

- Sơ đồ và tổ nối dây

- Kiểu làm mát v.v

VD : Cho 1 MBA 3 pha có các thông số sau : 400KVA, 22kV/0,4kV; I0(%)= 2%; Pn = 4600W; Un(%) = 4%

- Giải thích các thông số trên

- Tính : dòng định mức sơ và thứ cấp, dòng không tải, điện áp ngắn mạch

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3/ Nguyên lý làm việc của MBA

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3/ Nguyên lý làm việc của MBA

Mạch điện tương đương của MBA :

Mạch điện sơ và thứ cấp riêng lẻ

Qui đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp

3.1 MÁY BIẾN ÁP

3/ Nguyên lý làm việc của MBA

Mạch điện tương đương của MBA :

Mạch thay thế hình T của máy biến áp

Mạch thay thế đơn giản của MBA

U’2, I’2, r’2, x’2 : các giá trị phía thứ cấp qui đổi về sơ cấp

3.1 MÁY BIẾN ÁP

4/ Độ thay đổi điện áp thứ cấp khi có tải

Khi điện áp sơ cấp U1 = U1đm

- Lúc không tải, điện áp thứ cấp U20=U2đm của MBA.

- Khi có tải, điện áp thứ cấp U2 ≠ U2đm.

Nhận xét ???

3.1 MÁY BIẾN ÁP

4/ Độ thay đổi điện áp thứ cấp khi có tải

Độ sụt áp do tổng trở của dây quấn MBA (Rn và Xn) và được tính bằng :

- MBA 1 pha :

- MBA 3 pha :

Trong đó :

Sđm[KVA], U2đm[KV], Pn[W], Rn, Xn, Zn [Ω]Hệ số tải

2 2

(

2 k t I R n t X n t

∆ 2đm

) sin cos

(

3

% 100

tải

I

I S

S

k t = =

3.1 MÁY BIẾN ÁP

4/ Độ thay đổi điện áp thứ cấp khi có tải

VD: Cho 1 MBA 3 pha có các thông số sau : 400KVA, 22kV/0,4kV; I0(%)= 2%; Pn = 4600W; Un(%) = 4% Khi tải tiêu thụ công suất là 300KW với cosϕ = 0,8 trễ Tính điện áp tại tải, biết rằng điện áp sơ cấp của MBA là 22kV

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

1/ Khái niệm :

 Động cơ không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rotor n (tốc độcủa máy) khác với tốc độ quay của từ trường n1

 Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành thấp nên được dùng rộng rãi nhất trong công nghiệp và sinh hoạt

 Tuy nhiên, động cơ không đồng bộ có những nhược điểm như : cosϕ thấp và đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế

 Các động cơ từ 5Hp trở lên hầu hết là động cơ 3 pha, còn động

cơ nhỏ hơn 1Hp thường là động cơ 1 pha

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

2/ Cấu tạo :

Cấu tạo máy điện không đồng bộ gồm 2 bộ phận chính là: stator và rotor

Stator (phần đứng yên hay phần cảm)

-Lõi thép stator :

Là phần dẫn từ, gồm các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35mm hay 0,5mm ép lại Mặt trong của thép được dập rãnh để đặt dây quấn

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

2/ Cấu tạo :

Cấu tạo máy điện không đồng bộ gồm 2 bộ phận chính là: stator và rotor

Stator (phần đứng yên hay phần cảm)

Dây quấn stator :

Dây quấn stator làm bằng đồng

có bọc cách điện, được đặt trong

các rãnh của lõi thép stator

Dây quấn stato được cấp nguồn

ba pha để tạo ra từ trường quay,

vận tốc quay của từ trường này

tùy thuộc tần số nguồn điện và

số cực của bộ dây quấn

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

2/ Cấu tạo :

Rotor (phần quay)

Rotor có vai trò là phần ứng (tương tự thứ cấp MBA) có nhiệm vụ cảm ứng sức điện động để tạo dòng điện chạy trong dây quấn rotor Rotor bao gồm : lõi thép, dây quấn và trục máy

Dây quấn rotor có 2 loại : rotor lồng sóc và rotor dây quấn

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

3/ Nguyên lý làm việc :

Khi ta cho dòng điện 3 pha tần số

f vào 3 dây quấn stator, sẽ tạo ra từ

trường quay p đôi cực, quay với tốc

độ n1 = 60f/p (vòng/phút)

Từ trường quay cắt ngang các

thanh dẫn của dây quấn rotor, cảm

ứng các sức điện động Vì dây quấn

rotor nối ngắn mạch nên sinh ra dòng

cảm ứng trong các thanh dẫn rotor

Lực tương tác giữa từ trường quay và

dòng cảm ứng trong thanh dẫn sẽ kéo

rotor quay cùng chiều

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

3/ Nguyên lý làm việc :

Tuy nhiên rotor không bao giờ bắt

kịp từ trường quay Vì nếu vận tốc

rotor n = n1 thì không có sự chuyển

động tương đối, trong dây quấn rotor

mất đi sức điện động cảm ứng và

dòng cảm ứng dẫn đến lực điện từ

không còn

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

3/ Nguyên lý làm việc :

Ta có :

n1 : tốc độ từ trường quay

n : tốc độ rotor

n2 = n1 – n : vận tốc tương đối giữa từ trường quay và rotor hay còn gọi là vận tốc trượt

Hệ số trượt :

khi rotor đứng yên : n = 0 ; s = 1

khi rotor quay: s<1, tốc độ rotor tính theo s :

n = n1(1 – s) = n1 – n1stốc độ rotor = tốc độ đồng bộ – tốc độ tương đối

1

1 1

2

n

n n

n n

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

4/ Các thông số định mức :

- Công suất định mức : Pđm (W, KW hoặc HP) : công suất có ích (công suất ra) trên trục động cơ (cơ năng) (1HP = 746W)

- Điện áp định mức Uđm (V, KV) : điện áp dây stator

- Dòng định mức Iđm (A) : dòng dây vào động cơ

- Tần số định mức f (Hz)

- Tốc độ quay rotor nđm (vòng/phút)

- Hệ số công suất cosϕđm

- Hiệu suất định mức ηđm

- Kiểu đấu sao hay tam giác

Suy ra các giá trị quan trọng khác :

- Công suất định mức mà động cơ tiêu thụ : P1đm

- Momen định mức :

đm đm

đm đm

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

4/ Các thông số định mức :

VÍ DỤ : Hãy xác định các thông số định mức của động cơ cónhãn sau :

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

5/ Dòng khởi động :

Khi khởi động, dòng khởi động động cơ KĐB 3 pha tăng lên từ 5 đến 7 lần dòng định mức (được cho bởi hệ số mở máy

Imm/Iđm)

Dòng khởi động lớn làm điện áp lưới bị sụt nhiều gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác
phải có biện pháp giảm dòng khởi động

- Đối với động cơ rotor dây quấn : người ta nối thêm điện trởvào mạch rotor khi khởi động và giảm dần về 0 khi tốc độ đạt định mức

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

5/ Dòng khởi động :

- Đối với động cơ rotor lồng sóc :
giảm điện áp đặt vào dây quấn stator bằng cách:

+ Mở máy trực tiếp -> chỉ dùng cho đ/cơ có công suất nhỏ

+ Nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào stator

+ Dùng biến áp tự ngẫu

+ Đổi nối Y-∆

3.3 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA

1/ KHÁI NIỆM CHUNG

Động cơ không đồng bộ một pha thường được dùng trong các dụng cụ sinh hoạt và công nghiệp, công suất từ vài watt đến khoảng vài nghìn watt và nối vào lưới điện xoay chiều một pha

Kết cấu cơ bản giống như động cơ điện ba pha, chỉ khác làtrên stator có hai dây quấn : dây quấn chính (dây quấn làm việc) và dây quấn phụ (dây quấn mở máy) Rotor thường là lồng sóc

Dây quấn chính được nối vào lưới điện trong suốt quá trình làm việc, còn dây quấn phụ thường chỉ nối vào khi mở máy Trong quá trình mở máy, khi tốc độ đạt đến 75÷80% tốc độ đồng bộ thìdùng ngắt điện kiểu ly tâm cắt dây quấn phụ ra khỏi lưới Có loại động cơ sau khi mở máy, dây quấn phụ vẫn nối vào lưới, đó làđộng cơ điện một pha kiểu điện dung (hay còn gọi là động cơ điện hai pha)

3.3 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA

2/ Phân loại :

Các loại động cơ điện 1 pha:

- Động cơ mở máy bằng pha phụ :

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

2/ Phân loại :

Các loại động cơ điện 1 pha:

- Động cơ mở máy bằng pha phụ và tụ điện:

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

2/ Phân loại :

Các loại động cơ điện 1 pha:

- Động cơ mở máy bằng tụ điện thường trực:

3.2 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

2/ Phân loại :

Các loại động cơ điện 1 pha:

- Động cơ 2 tụ điện :

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

1/ Định nghĩa và công dụng :

Máy điện đồng bộ là những máy điện xoay chiều có tốc độrotor n bằng tốc độ quay của từ trường stator n1

n = n1 = nđb : vận tốc đồng bộ

Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng : Máy Phát Điện Đồng Bộ

Máy phát điện đồng bộ là nguồn năng lượng chính của các lưới điện quốc gia, trong đó động cơ sơ cấp là các tuabin hơi, tuabin khí hoặc nước

Ở các lưới điện công suất nhỏ hoặc máy phát dự phòng, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi động cơ diesel hoặc các tuabin khí

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

2/ Cấu tạo :

b) Rotor

Rotor máy điện đồng bộ có các cực từ và dây quấn kích từdùng để tạo ra từ trường cho máy (đối với máy nhỏ rotor là nam châm vĩnh cữu)

Có hai dạng rotor : rotor cực lồi và rotor cực ẩn

Rotor cực từ lồi Rotor cực ẩn

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

3/ Nguyên lý làm việc :

Khi cho dòng điện kích

từ (dòng điện không đổi)

vào dây quấn kích từ sẽ tạo

nên từ trường rotor

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

3/ Nguyên lý làm việc :

Khi cho dòng điện kích từ

(dòng điện không đổi) vào dây

quấn kích từ sẽ tạo nên từ

trường rotor

Khi quay rotor bằng động cơ sơ

cấp, từ trường của rotor sẽ cắt dây

quấn phần ứng stator và cảm ứng

sức điện động xoay chiều hình

sin, có trị hiệu dụng :

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

3/ Nguyên lý làm việc :

Nếu rotor có p đôi cực, khi rotor quay n vòng/phút, thì tần sốsức điện động sinh ra trong các cuộn dây ax, by, cz là :

Dây quấn 3 pha stator có trục lệch nhau trong không gian 1 góc 120° điện cho nên sức điện động các pha lệch nhau 1 góc 120° Khi dây quấn stator nối với tải, trong các dây quấn sẽ códòng điện 3 pha giống như ở máy điện không đồng bộ, dòng điện

3 pha trong dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay với tốc độ đồng bộ

n1 đúng bằng tốc độ n của rotor

) Hz (

p

n f

60

=

3.3 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

4/ Lựa chọn máy phát điện dự phòng cho công trình :

Căn cứ vào yêu cầu cấp điện của phụ tải để lựa chọn :

- Điện áp đầu ra của máy phát phải phù hợp với điện áp của phụ tải

- Tuỳ theo sơ đồ cấp điện mà công suất của máy phát phùhợp với công suất của toàn tải để thay thế khi lưới điện mất, hay chỉ một phần công suất phụ tải (tải ưu tiên)

- Bộ phận khởi động của máy phát phải phù hợp với yêu cầu của phụ tải VD: những tải quan trọng thì thời gian mất điện cho phép phải dưới 5s
phải dùng bội đổi nối nguồn tự động (ATS) Trong các trường hợp khác cho phép đổi nối bằng tay (MTS)

3.4 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

- UPS (Uninterruptible Power Supply) là một thiết bị có thểcung cấp tạm thời điện năng nhằm duy trì sự hoạt động của thiết

bị sử dụng điện lưới gặp sự cố (mất điện, sụt giảm điện áp quáthấp, sự cố khác ) trong một khoảng thời gian với công suất giới hạn theo khả năng của nó

- Dùng cho các hộ tiêu thụ đặc biệt cần nguồn liên tục, ví dụ: các thiết bị cấp cứu ngành y tế, laptop, máy tính cá nhân, trung tâm điện toán, …

- Công suất từ vài trăm đến vài trăm ngàn Watt

Công suất UPS do dung lượng của nguồn dự phòng (thường là acqui ) và công suất của bộ biến đổi xác định

- Thời gian cấp điện không dài

3.4 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

Tùy theo chế độ làm việc, UPS chia làm 2 loại:

 Có chuyển mạch (Off-line): Acqui được nạp qua chỉnh lưu, Khi mất điện lưới, chuyển mạch chuyển tải về phía acqui Loại này dùng ở công suất thấp, không đòi hỏi chất lượng cao: UPS offline, UPS offline công nghệ Line interactive

 Làm việc liên tục (On-line): Điện lưới được chỉnh lưu thành dc, vừa nạp cho acqui vừa cấp cho tải, khi mất điện acqui sẽ tiếp tục cấp điện cho tải Loại này dùng cho hệ thống nguồn đòi hỏi chất lượng cao: UPS online

3.4 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

Tóm tắt sơ đồ nguyên lý hoạt động của UPS off-line

3.4 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

Tóm tắt sơ đồ nguyên lý hoạt động của UPS on-line

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)

- ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tựđộng tắt máy phát

- Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) thường có chức năng bảo vệ khi Điện Lưới và Điện Máy ḅ sự cố như: mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thểđiều chỉnh

3.4 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

UPS còn có thêm các chức năng như sau:

- Làm tăng chất lượng nguồn điện thông qua việc lọc và nắn lại các thay đổi đột ngột của điện áp

- Chống lại hiện tượng quá tải cũng như ngắn mạch

Các chức năng khác:

- Tự động tắt máy trong trường hợp nguồn điện dự trữ sắp hết

- Theo dõi trạng thái của nguồn điện, ghi lại các thông tin về các thay đổi của việc cung cấp điện

- Hiển thị các tham số của nguồn điện như điện áp, tần số, cũng như công suất tiêu thụ của thiết bị điện

- Đặt thời gian bật tắt cho thiết bị điện

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)

- Trường hợp tải nhỏ dưới 100A chúng ta có thể dùng 2 contactor và bộ khóa liên động làm ATS Bộ điều khiển có thể dùng rờ le timer hoặc PLC

- Đối với tải từ 100A-600A thường người ta sử dụng bộ ATS của các hãng có sẳn khóa liên động

- Đối với tải từ 600A-1000A có thể sử dụng bộ ATS của Socomec hoặc dùng MCCB

- Đối với tải từ 1000A trở lên đa số dùng bộ ATS hợp bộ hoặc ACB

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)

3.5 ATS (AUTO TRANSFER SWITCH)