SLIDE môn máy điện

a Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level BÀI MỞ ĐẦU KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN MÁY ĐIỆN MÁY ĐIỆN TĨNH MÁY ĐIỆN QUAY MÁY BIẾN ÁP MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU MÁY ĐIỆN.

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN

MÁY ĐIỆN

MÁY PHÁT KHÔNG ĐỒNG BỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ

I.Tính thuận nghịch của máy điện

1 Đối với máy điện tĩnh

- Máy điện tĩnh thường gặp là các loại máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiện từ thông giữa các cuộn

dây không có sự chuyển động tương đối với nhau

- Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch Ví dụ: máy biến áp có thể biến đổi điện năng có các thông số U1, I1, f1 thành điện năng có các thông số U2, I2, f2 và ngược lại.

Máy biến áp 1 pha Máy biến áp 3 pha

II Đối với máy điện quay

Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra Loại máy điện này thường dùng để biến đổi năng lượng

Ví dụ: Biến điện năng thành cơ năng( động cơ điện) hoặc biến cơ năng thành cơ điện năng( máy phát điện).Trong quá trình biến đổi có tính thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ điện.

Động cơ điện Máy phát điện

III Phát nóng và làm mát của máy điện

- Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất Tổn hao năng lượng trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện

quay) Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện

- Khi đó do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hoá khác, lớp cách điện sẽ bị lão hoá, nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ

- Khi sử dụng máy điện cần tránh để máy quá tải làm nhiệt độ tăng cao trong một thời gian dài

IV CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

1 Định luật cảm ứng điện từ

Trường hợp từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên

Khi từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên xuyên qua thì trong vòng dây sẽ xuất hiện sức điện động e(t) được tính theo công thức:

dt d

Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường:

 Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường, trong thanh dẫn cảm ứng sđđ

- Cho đường sức từ trường đi vào lòng bàn tay

phải

- Chiều chuyển động của thanh dẫn theo chiều

ngón tay cái xòe ra

- Thì chiều 4 ngón tay còn lại là chiều của sức điện

động cảm ứng

Quy tắc bàn tay phải

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Quy tắc bàn tay trái

Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng

điện thì ngón cái choãi ra 900 chỉ chiều của lực điện từ.

Ví dụ

 Một thanh dẫn có chiều dài l= 800 cm nằm trong từ trường đều B = 1,6T, có dòng điện chạy qua i = 150mA Tính trị số của lực điện từ?

Bài giải:

V NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA MÁY ĐIỆN

Các máy điện đều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ nên đều có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở hai chế độ: chế độ máy phát và chế độ động cơ

b Chế độ động cơ điện

công suất điện đưa vào động cơ là Pđt = ui đã được biến đổi thành công suất cơ Pcơ = Fđt.v Điện năng được biến đổi thành cơ năng

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

I.Công dụng máy biến áp

Trong truyền tải điện năng: Dùng máy tăng áp cao để truyền tải trên đường dây cao thế, rồi giảm điện áp đến mạng phân phối…giúp giảm tiết diện và trọng lượng dây, hạ giá thành truyền tải điện năng

Nhà Máy ĐIỆN

• 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 để cung cấp cho tải.

• Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử.

Những loại biến áp nhỏ mà chúng ta dễ thấy nhất đó là những chiếc sạc điện thoại Máy biến áp nhỏ

được tích hợp trong chiếc sạc để hạ áp từ 220V xuống 5V và chỉnh lưu sang nguồn một chiều để sạc

pin.

Ký hiệu MBA trong hệ thống điện lực:

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Công dụng máy biến áp:

Sử dụng để truyền tải và phân phối điện năng:

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

MBA sử dụng trong các thiết bj chuyên dụng:

" Trong lò nung: MBA lò

" Trong hàn điện: MBA hàn

" Trong thí nghiệm: MBA thí nghiệm " Trong đo lường: Máy biến điện áp, máy biến dòng điện…

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

II Định nghĩa:

MBA là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng

điện từ, dùng để thay đổi điện áp xoay chiều nhưng vẫn giữ

nguyên tần số.

Kí hiệu máy biến áp:

Các số liệu định mức của MBA:

•Dung lượng hay công suất định mức:

Sđm = Uđm x Iđm (V.A hoặc K.V.A.)

- Điện áp định mức: Uđm đơn vị (V ), ( KV )

- Điện áp sơ cấp : U1đm đơn vị V, KV

- Điện áp thứ cấp : U2đm đơn vị V, KV

- Cường độ định mức: Iđm đơn vị Ampe

(Sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm)

- Tần số định mức: fđm đơn vị Hz ( 50Hz – 60Hz )

III PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP

1) MBA điện lực:

Dùng trong truyền tải và phân phối điện năng

2) MBA tự ngẫu:

3) MBA công suất nhỏ ( MBA độc lập):

IV.CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp gồm có 3 phần chính

1- Lõi thép tạo thành mạch từ khép kín: 2- Dây quấn: Dây đồng có tráng men cách điện

3- Vỏ máy: Để bảo vệ máy

1- Mạch từ: Ghép thành hình chữ nhật, hình O, hình trụ…

2- Dây quấn: Được cách điện

với mạch từ…

Lớp cách điện

1- Vỏ máy

Cuộn dây

2- Lõi thép

Cấu tạo bên trong MBA gồm:

1- Mạch từ: Thép kỹ thuật điện là thép pha silic, hay còn gọi là tôn silic Nó có độ từ thẩm cao, khả năng nhiễm và dẫn từ tốt, tổn hao do từ trễ nhỏ

Vì vậy, đây là vật liệu thích hợp nhất để chế tạo mạch từ, lõi thép đổi nguồn

- Lá thép kỹ thuật điện trong chế tạo lõi máy biến áp thường có 3 dạng: chữ E, I và U và thường được sử dụng theo cặp gồm: EI và UI

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Một trong những bộ phận vô cùng quan trọng của MBA là lõi thép Lõi này có tác dụng làm mạch dẫn từ,

đồng thời làm khung để quấn dây Nó được cấu tạo bởi các lá thép mỏng có độ dày khoảng 0,1 – 0,5mm ghép lại

Các lá thép mỏng đó được gọi là lá thép kỹ thuật điện.

2- Dây quấn: Gồm cuộn sơ cấp N1, cuộn thứ cấp N2 Dây quấn MBA là dây điện từ (dây đồng bọc

ê-may), dây quấn cách điện tốt với lõi thép nhờ khuôn cách điện

3- Vỏ máy: Để bảo vệ máy

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

Vỏ máy MBA 3 pha

Vỏ MBA 1 pha

U1 E 1 E 2 U2

Φ

Nguyên lý hoạt động:

N2 N1

Φ

N2 N1

U1 E 1 E 2 U2

Φ

Nguyên lý hoạt động:

N2 N1

Φ

N2 N1

U2

E2 E1

Φ

N2 N1

Nguyên lý hoạt động:

• Khi nối cuộn sơ cấp N1 với nguồn điện xoay chiều sơ cấp điện áp U1 sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong cuộn dây

N1 sinh ra từ thông biến thiên Φ chạy trong lõi thép.Từ thông này móc vòng với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp, được gọi là từ thông chính

• Do mạch từ khép kín nên từ thông móc vòng qua cuộn dây N2 tạo thành sức điện động cảm ứng E2 tỷ lệ số vòng N2;

Đồng thời trong cuộn N1 có Sđđ tự cảm E1 tỷ lệ số vòng N1

Các đại lượng định mức

1 Điện áp định mức ở cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

- Điện áp sơ cấp định mức U1đm (V, kV): Là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp

- Điện áp thứ cấp định mức U2đm (V, kV): Là điện áp của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn

sơ cấp bằng định mức

2 Dòng điện định mức ở cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

- Dòng điện định mức(A): Là dòng điện qui định cho mỗi cuộn dây máy biến áp ứng với công suất định mức và điện áp định mức

+ Với máy biến áp một pha:

+ Với máy biến áp ba pha:

U S

Hiệu suất MBA:

Nếu η = 1 ⇔ S1 = S2 ⇔ U2đm I2đm = U1đm I1đm

Ngoài ra trên máy biến áp còn ghi các thông số khác như: Tần số định mức fđm, số pha m,

sơ đồ và tổ nối dây quấn, điện áp ngắn mạch Un%, chế độ làm việc, phương pháp làm mát,…

3 Công suất định mức của máy biến áp (S)

Công suất định mức Sđm (VA, kVA): Là công suất biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp.

( 7 5 % 90 % )

.

.

1 1

2 2 1

=

I U

I

U S

S

η

Các thông số của máy biến áp

I1: Dòng điện sơ cấp

K được gọi là hệ số biến áp.

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ngoài không khí có thể coi gần đúng

E U

U

- Đối với máy tăng áp: U2>U1;W2>W1

- Đối với máy giảm áp: U2<U1;W2<W1

Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng các quan hệ các đại lượng sơ cấp

và thứ cấp như sau: U2I2=U1I1

Ví dụ: Cuộn dây của máy biến áp nối vào mạng điện 10000v, điện áp ở đầu cực thứ cấp là

100v, tính tỷ số biến áp, số vòng của cuộn thứ cấp, nếu số vòng cuộn sơ cấp là 21000 vòng

Giải

100 100

210 100

21000

1 2

Ví dụ: Cuộn dây của máy biến áp nối vào mạng điện 10000v, điện áp ở đầu cực thứ cấp là

1000v, tính tỷ số biến áp, số vòng của cuộn sơ cấp, nếu số vòng cuộn thứ cấp là 100 vòng.

Ví dụ: Cuộn dây của máy biến áp nối vào mạng điện 10000v, điện áp ở đầu cực thứ cấp là 1000v, tính tỷ số biến áp, số vòng của cuộn sơ cấp, nếu số vòng cuộn thứ cấp là 100 vòng.

Vòng W

K

W W

Ví dụ: Tính điện áp của máy biến áp nối vào mạng điện sơ cấp, điện áp ở đầu cực thứ cấp là 400V, tính tỷ số biến áp, số vòng của cuộn sơ cấp 2500, nếu số vòng cuộn thứ cấp là 50 vòng.

Giải

Các chế độ làm việc của máy biến áp

1 Chế độ không tải

Là trạng thái mà điện áp đưa vào sơ cấp là điện mức và phía thứ cấp hở mạch Có thể khái quát trạng thái như sau: U1 = U1đm; I2 = 0

Do không nối với tải (hở mạch phía thứ cấp) nên cuộn thứ cấp không tham gia trong mạch.

Dòng điện không tải (dòng điện từ hóa):

R Z

R

=

0 0

Các tham số không tải

Dòng điện không tải I0 = (3 –10)% I1đm

0

I P

n

R

UnR% = 100 = Rn.100.UnX = I1đm Xn.

Ví dụ 1 : Một MBA 1 pha có SBA = 100KVA; KBA = =

I0 = 0,05Iđm Các tổn hao P0 = 800W; Pn = 2400W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm Un% = 4 Giã sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 = Rm; X0 = Xm Hãy tính

a Các tham số lúc không tải của máy

b Hệ số công suất lúc không tải

c Các tham số ngắn mạch của máy

Dòng điện sơ cấp định mức: I1đm = =

Dòng điện không tải: I0 = 0,05I1đm =

Các tham số không tải:

Từ biểu thức P0 = I0đm Rm

b Hệ số công suất lúc không tải: Cosϕ0 = =

Dòng điện sơ cấp định mức: I1đm = = = 10A.

Dòng điện không tải: I0 = 0,05I1đm = 0,05 10 = 0,5A.

Các tham số không tải:

Từ biểu thức P0 = I0đm Rm

b Hệ số công suất lúc không tải: Cosϕ0 = = = 0,16.

Ví dụ 2 : Một MBA 1 pha có SBA = 200KVA; KBA = =

I0 = 0,02Iđm Các tổn hao P0 = 600W; Pn = 2000W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm Un% = 5 Giã sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 = Rm; X0 = Xm Hãy tính

a Các tham số lúc không tải của máy

b Hệ số công suất lúc không tải

c Các tham số ngắn mạch của máy

Dòng điện sơ cấp định mức:

Dòng điện không tải: I0 = 0,02I1đm = 0,02 20 = 0,4A.

Các tham số không tải:

10

U

S I

600

2

2 0

b Hệ số công suất lúc không tải: Cosϕ0 = = 0,15.

Ví dụ 3 : Một MBA 1 pha có SBA = 600KVA; KBA = =

I0 = 0,02Iđm Các tổn hao P0 = 800W; Pn = 1200W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm Un% = 6 Giã sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 = Rm; X0 = Xm Hãy tính

a Các tham số lúc không tải của máy

b Hệ số công suất lúc không tải

c Các tham số ngắn mạch của máy

Dòng điện sơ cấp định mức:

Dòng điện không tải: I0 = 0,02I1đm = 0,02 60 = 1,2A.

Các tham số không tải:

10

U

S I

800

2

2 0

b Hệ số công suất lúc không tải: Cosϕ0 = = 0,06.

Ví dụ 4 : Một MBA 1 pha có SBA = 500KVA; KBA = =

I0 = 0,05Iđm Các tổn hao P0 = 700W; Pn = 900W; Điện áp ngắn mạch thí nghiệm Un% = 4 Giã sử R1 = R2/; X1 = X2/; R0 = Rm; X0 = Xm Hãy tính

a Các tham số lúc không tải của máy

b Hệ số công suất lúc không tải

c Các tham số ngắn mạch của máy

Máy biến áp ba pha

Hình ảnh thực tế một lõi thép và một MBA khô 150kVA –6/0,4kV – Δ/Y0 dùng trong lưới điện phân phối

Click to edit Master text styles

2 Cấu tạo:

Dây quấn cao áp (quấn phía ngoài)

Dây quấn hạ áp (quấn phía trong)

Trụ từ và gông từ

Máy biến áp ba pha là một thiết bị điện từ tĩnh được chế tạo ra để truyền tải năng lượng hoặc đưa các tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện với nhau thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ của Faraday.

Cuối cuộn dây : X, Y, Z

Sơ đồ đấu dây,

kí hiệu cách đấu dây:

Kí hiệu của máy biến áp 3 pha:

Nối sao – sao

Sơ đồ đấu dây – kí hiệu cách đấu dây của

máy biến áp ba pha

Tổ đấu dây của máy biến áp là gì:

Tổ đấu dây của máy biến áp ba pha hình thành do sự phối hợp giữa kiểu nối dây sơ cấp với kiểu nối dây thứ cấp Biểu thị góc lệch pha của sức điện động giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, nó phụ thuộc vào:

– Chiều quấn dây

– Cách ký hiệu đầu dây

– Kiểu nối dây giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp

Tùy theo các yếu tố trên ta có các dạng tổ đấu dây của máy biến áp ba pha: Y/Y(m), Δ/Δ,(m) hoặc Y/Δ,(n)

Với m: chỉ số chẳn: 2, 4, 6, 8, 10, 12 (hoặc 0)

Vơi n: chỉ số lẻ: 1, 3, 5, 7, 9,11

Tổ nối dây của MBA

a Ký hiệu đâu dây

Đầu đầu Đầu Cuối Trung Tính

BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG DỒNG BỘ

•Máy điện không đồng bộ

Cùng công suất ĐC cơ 3 pha dùng ít dây hơn.

Cùng công suất ĐC cơ 3 pha có dòng thấp hơn.

GIỚI THIỆU CHUNG

I Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của rôto n khác với tốc độ quay của từ trường n1

Dòng điện trong dây quấn rôto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ f2 phụ thuộc vào rôto; nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy

Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng

như chế độ máy phát điện

1 Stato:

Stato là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn Ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy

Rãnh đặt dây.

Stator & khung

Giấy cách điện giữa các cuộn dây với nhau và với lõi sắt.!

a Lõi thép:

- Lõi thép được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ

- Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau

tạo thành các rãnh theo hướng trục Vì từ trường đi qua lõi thép lá, từ trường quay lên để giảm tổn hao lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ép lại

- Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dòng xoáy

gây nên

Các đặc tính của lõi thép Stator.

• Gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện

ghép lại với nhau tạo thành khối.

b, Dây quấn:

Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và được đặt trong các rãnh của lõi thép

c Vỏ máy:

- Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng như cố định máy trên bệ

- Không dùng để làm mạch dẫn từ

- Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000kw) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ

- Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau: Kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kín hay vỏ phòng nổ Hai

đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy