may dien 2 p1 8614 Phương pháp chỉnh định, Chỉnh định bộ điều khiển PID, Điều khiển PID theo miền, Chỉ số dao động mềm, Dao động mềm cho trước

1 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Máy điện 2 được biên soạn trên cơ sở chương trình khung của nghề điện CN, giáo trình giảng được viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề và trung cấp nghề ở sơ cấp nghề có.

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Máy điện 2 được biên soạn trên cơ sở chương trình khung của nghề điện CN, giáo trình giảng được viết cho đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề và trung cấp nghề ở sơ cấp nghề có thể sử dụng được

Chương trình khung đào tào nghề ĐCN năm 2011 được TCDN ban hành và cho phép sử dụng giáo trình Máy điện 2 là một trong những giáo trình chuyên môn nghề quan trọng trong chương trình đào tạo hệ Cao đẳng nghề và trung cấp nghề.Vì vậy giáo trình đã bám sát chương trình khung của nghề nhằm đạt mục tiêu đào tạo của nghề đồng thời tạo điều kiện cho người sử dụng tài liệu tốt và hiệu quả Giáo trình Máy điện 2 được xây dựng với sự tham gia của các giáo viên trong khoa Điện- Trường CĐN Yên Bái

Tập bài giảng này dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho các giáo viên và sinh viên hệ cao đẳng nghề và trung cấp nghề điện CN Đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho các giaó viên và học sinh ngành điện giảng dạy và học tập các hệ đào tạo ngắn hạn và dài hạn khác ở trong trường

Giáo trình chính thức được áp dụng trong hệ thống đào tạo của trường cao đẳng nghề Yên Bái

2

Bài mở đầu: NỘI QUY PHÒNG THI NGHIỆM

ĐIỀU I: NỘI QUY

1 Tuân thủ mọi nội quy an toàn của phòng thí nghiệm

2 Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm

3 Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm Sinh viên không làm bài chuẩn

bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

4 Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung Trễ 15 phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

5 Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo

6 Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm

.ĐIỀU II VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:

1 Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào phòng thí nghiệm

2 Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm

3 Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn

4 Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi

5 Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm

6 Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm

ĐIỀU III KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI:

1 Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách

2 Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm

3 Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác

4 Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa chữa

5 Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn tốt thiết bị

6 Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi thường cho Nhà trường và sẽ bị trừ điểm thí nghiệm

7 Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn máy, sắp xếp thiết bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách

ĐIỀU IV

1 Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình thu thập được và nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài trước thì không được làm bài kế tiếp

2 Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị cấm thi

3 Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy định của phòng đào tạo

4 Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi

để nhận điểm kết thúc môn học

ĐIỀU V

1 Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này

2 Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh báo, trừ điểm thi Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh viên sẽ

bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường

4

Bài 1: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP

1 Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên ly làm việc máy biến áp 1.1 Cấu tạo

1.1.1 Máy biến áp một pha

Máy biến áp một pha đơn giản gồm có 2 phần chính:

a Lõi thép ( mạch từ )

Được ghép bằng nhiều lá thép kỹ thuật điện, bề dày mỗi lá từ (0,35-:- 0,5) mm Giữa các lá thép được cách điện với nhau bằng sơn cách điện và được ghép lại thành một mạch từ kín Đoạn mạch từ trên có quấn các cuộn dây gọi là trụ

Mạch từ của máy biến áp thường có hai dạng sau

- Mạch từ không phân nhánh ( máy biến áp kiểu trụ )

- Mạch từ phân nhánh ( máy biến áp kiểu bọc )

b Dây quấn ( mạch điện)

Gồm 2 cuộn dây quấn quanh lõi thép Cuộn nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp có số vòng w1, cuộn nối với phụ tải gọi là cuộn thứ cấp có số vòng w2

Máy biến áp hạ áp có cuộn sơ cấp là cuộn cao áp dây dẫn có tiết diện nhỏ số vòng nhiều, cuộn thứ cấp là cuộn hạ áp dây dẫn có số vòng ít, tiết diện to Với máy biến áp tăng áp thì ngược lại

Ngoài cuộn dây và lõi thép máy biến áp 1 pha còn có vỏ máy, bộ phận điều chỉnh điện áp

1.1.2 Máy biến áp ba pha

Máy biến áp 3 pha lõi thép có 3 trụ, trên mỗi trụ đều quấn cuộn sơ cấp

và thứ cấp mỗi pha Ký hiệu các đầu dây ra đối với cuộn dây cao áp được ký hiệu bằng chữ in hoa A, B, C với đầu đầu, X, Y, Z với đầu cuối Các cuộn dây điện áp thấp được ký hiệu bằng chữ in thường a, b, c với đầu đầu x, y, z với đầu cuối

Ngoài cuộn dây và lõi thép máy biến áp còn có vỏ máy, bộ phận điều chỉnh điện áp, dầu máy biến áp, van phòng nổ

1.2 Nguyên ly làm việc

Nối cuộn dây sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1 Dòng điện xoaychiều I1 đi trong cuộn dây sơ cấp sẽ sinh ra trong mạch từ một từ thông xoay chiều m Do mạch từ khép kín nên từ thông này móc vòng qua các cuộn dây

của máy biến áp

Theo định luật cảm ứng điện từ trong các cuộn dây sẽ xuất hiện các sđđ cảm

ứng :

- S.đ.đ cảm ứng trong cuộn sơ cấp là e1: 1 1 1

( sin )

t

d d



- S.đ.đ cảm ứng trong cuộn thứ cấp là e2: 2 2 2

( sin )

t

d d



lấy đạo hàm ta cú:

- Dõy quấn mỏy biến ỏp nối Y/Y thỡ

1

3 3

p d

U

k

- Dõy quấn mỏy biến ỏp nối Y/ ( sơ cấp nối Y, thứ cấp nối )

1

3

3

p d

U

k

(2 - 5)

- Dõy quấn nối / thỡ

1

p d

U

k

(2 - 6)

* Chỳ ý: Cựng một mỏy biến ỏp cú thể sử dụng làm mỏy biến ỏp tăng ỏp hay

mỏy biến ỏp giảm ỏp, tuỳ theo ta nối nguồn điện phự hợp vào cuộn dõy ớt vũng hay cuộn dõy nhiều vũng

2 Thớ nghiệm đặc tớnh khụng tải của mỏy biến ỏp 1 pha

2.1 Chế độ khụng tải của mỏy biến ỏp

Máy biến áp làm việc ở chế độ không tải là máy biến áp ở trạng thái cuộn dây sơ cấp nối vào nguồn điện xoay chiều có điện áp U1, cuộn dây thứ cấp để hở mạch, dòng điện thứ cấp I2 = 0

Dòng điện trong cuộn dây sơ cấp lúc này gọi là dòng điện không tải I0 Dòng

điện I0 tạo ra từ trờng cuộn sơ, phần lớn từ thông m khép kín mạch trong lõi thép qua cả cuộn sơ và cuộn thứ , đó là phần từ thông cơ bản

W 1

W 2

Hình 4- 1

U2o

m



U1

1 t



Một phần rất nhỏ của từ trờng cuộn sơ là t1( từ thông tản ) chỉ khép kín mạch qua cuộn sơ Từ thông m và t1làm sinh ra trong cuộn sơ các s.đ.đ tơng

6

ứng là E1 và Et1 Khi máy biến áp làm việc không tải dòng I0 trong cuộn sơ chỉ

nhỏ bằng ( 3- 10 ) % Iđm Khi máy biến áp vận hành không tải, mặc dù công suất

phía thứ cấp đa ra bằng 0 ( P2= 0 ), nhng máy vẫn tiêu thụ công suất đó là phần

năng lợng tổn hao trong mạch từ gọi là tổn hao sắt ( do hiện tợng từ trễ và dòng

điện xoáy ) Tổn hao trên điện trở dây quấn không đáng kể Mặt khác công suất tác dụng trong trờng hợp này rất nhỏ so với công suất phản kháng, do đó hệ số cos  rất thấp Vì vậy không nên cho máy biến áp vận hành không tải hoặc non

tải

Phương trỡnh và mạch điện thay thế của MBA

U1=I0 Z0 Trong đú Z0 là tổng trở khụng tải của MBA

2.2 Thớ nghiệm khụng tải mỏy biến ỏp

Thớ nghiệm khụng tải là để xỏc định hệ số khụng tải k, tổn hao sắt từ trong lừi thộp và cỏc thụng số của mỏy ở chế độ khụng tải

Hỡnh 1.1 Sơ đồ nối dõy thớ nghiệm khụng tải

Sơ đồ nối dõy thớ nghiệm khụng tải (hỡnh 1.1) Đặt điện ỏp U1 = U1đm vào dõy quấn sơ cấp, thứ cấp hở mạch, cỏc dụng cụ đo cho ta cỏc số liệu sau: p0 là cụng suất tổn hao khụng tải; I0 là dũng điện khụng tải; cũn Ulđm và U20 là điện ỏp sơ cấp

và thứ cấp Từ đú ta tớnh được:

a) Hệ sụ biến ỏp k: 20

1

U

U

b) Dũng điện khụng tải phần trăm :

0 0

1

0 0

dm

I

I i

c) Tổn hao trong lừi thộp : 0

2 0 1

P

đ) Tổng trở khụng tải

+ Điện trở khụng tải: 02

0 1

0

I

P r r

Do rm ằ r1 nờn gần đỳng lấy bằng: rm = r0 – r1

+ Tổng trở không tải: 0

1 0

I

U

+ Điện kháng không tải

2 0 2 0 1

x   m  + Điện kháng từ hóa xm >> x1| nên lấy gần đúng bằng: xm = x0

e) Hệ số công suất không tải 1 0

0 cos

I U

P

dm





3 Thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng 1 pha 3.1 Chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng 1 pha

Chế độ ngắn mạch máy biến áp là chế độ mà phía thứ cấp bị nối tắt, sơ cấp đặt vào một điện áp Trong vận hành, nhiều nguyên nhân làm máy biến áp bị ngắn mạch như hai dây dẫn phía thứ cấp chập vào nhau, rơi xuống đất hoặc nối với nhau bằng tổng trở rất nhỏ Đấy là tình trạng sự cố

Phương trình và mạch điện thay thế máy biến áp khi ngắn mạch Khi máy biến áp ngắn mạch U2 = 0, mạch điện thay thế máy biến áp vẽ trên hình 1.5 Dòng diện sơ cấp là dòng điện ngắn mạch in

Phương trình điện áp của mba ngắn mạch:

n n n n

n r jx I z I

U

.

1

.

)

3.2 Thí nghiệm ngắn mạch

Thí nghiệm ngắn mạch là để xác định điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, tổn

hao đồng định mức Pđdm, hệ số công suất cosφ, điện trở ngắn mạch rn và điện kháng ngắn mạch xn của mạch điện thay thế mba Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch vẽ trên hình 1.5

Tiến hành thí nghiệm như sau: Dây quấn thứ cấp nói ngắn mạch, dây quấn sơ cấp nối vổi nguồn qua bộ điều chỉnh điện áp Ta diều chỉnh điện áp vào dây quấn

sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định mức Điện áp Un

gọi là điện áp ngắn mạch Lúc dó các dụng cụ đo cho ta các số liệu sau: Un là điện

áp ngắn mạch; pn là tổn hao ngắn mạch; I1dm và I2dm là dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức

8

Hình 1.2 Mạch điện thay thế m.b.a khi ngắn mạch và Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch

a) Tôn hao ngắn mạch

Lúc thí nghiệm ngắn mạch, điện áp ngắn mạch Un nhỏ nên từ thông Φ nhỏ, có thể bỏ qua tổn hao sắt từ Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch Pn chính

là tổn hao trên điện trở hai đây quấn khi mba làm việc ỏ chế độ định mức Ta có:

2 2

2 2 2 1

n r I r I r I

b) Tổng trở, điện trở và điện kháng ngắn mạch.

+ Tổng trở ngắn mạch: dm

n n

I

U z

1



+ Điện trở ngắn mạch: 12

, 2 1

dm

n n

I

P r r

+ Điện kháng ngắn mạch:

2 2

n n

x  

(1.10) Trong m.b.a thưòng r 1 r2, và x 1 x,2 Vậy điện trỏ và điện kháng tản của dây quấn sơ cấp: 2

, 2 1

n

r r

, 2 1

n

x x

c) Hệ sô công suât ngắn mạch : dm

n n

I U

P

1 1

cos  

d) Điện áp ngắn mạch

- Điện áp ngắn mạch phần trăm: 1 0

1

dm

dm n n

U

I z

(1.11)

1

dm

dm n nr

U

I r

- Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm : 1 0

1

dm

dm n nx

U

I x

4.Thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng

Đấu nối tiếp cuộn dây đã biết cực tính vào cuộn dây muốn biết cực tính Cho một điện thế AC vào cuộn 1 ( 6-12V) Đo điện thế ở mỗi cuộn và điện thế tổng ở 2 đầu nút Nếu điện thế tổng lớn hơn điện thế của 2 cuộn thì 2 cuộn cùng cực tính, nếu nhỏ hơn hiệu điện thế của 2 cuộn thí ngược cực tính

Nếu 2 cuộn dây có số vòng chênh lệch quá nhiều thì ta nên xác định cuộn nào

có số vòng cao hơn để cho điện thế vào Không nên cho điện thế AC vào cuộn có

số vòng thấp

5 Chỉnh lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng

Điều chỉnh thứ cấp để đối phó với các biến đổi chậm của điện áp Điều chỉnh thứ cấp hiệu chỉnh lại các giá trị điện áp chỉnh định của các thiết bị điều chỉnh sơ cấp trong miền nó phụ trách và điều chỉnh các tụ bù, các kháng điện và các máy biến áp điều áp dưới tải trong miền Quá trình này tiến hành trong vòng 3 phút

Vì dòng điện qua cuộn dây sơ cấp nhỏ nên dòng điện đi qua tiếp điểm của bộ điều chỉnh điên áp cũng nhỏ do đó kích thước của bộ điều chỉnh điện áp cũng giảm

đi, dễ chế tạo và giảm giá thành Vì bộ ĐCĐA được chế tạo theo kiểu phân nấc

nên có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp gần bằng định mức

Các máy biến áp 3 pha thông dụng không có yêu cầu ổn định điện áp nên

thường hay dung bộ ĐCDA 3 pha kiểu đơn giản có từ 3 đến 5 đầu phân nấc, không cho phép điều chỉnh điện áp khi máy biến áp vận hành mang tải, Mỗi khi thay đổi

đầu phân nấc điều chỉnh điện áp phải cắt toàn bộ điện máy biến áp Bộ ĐCĐA có

cấu tạo đặc biệt có thê điều chỉnh điện áp ngay cả khi mang tải

6 Thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu

6.1 Mô tả các thiết bị:

- Nguồn điện 1 pha 220 VAC; Máy biến áp tự ngẫu INPUT: 220/380 V AC; OUTPUT: 0 – 220 VAC; biển đổi điện áp thứ cấp nhờ vào núm vặn của máy;

Máy biến áp thường 110/ 220 VAC Tải thay đổi được là 3 bóng đèn 220V - 60W

và 5 điện trở đóng mở nhờ các công tắc và 5 tụ điện (C=12 µF); Máy đo cosφ ; Vôn kế; Am-pe kế

6.2 Tiến hành thí nghiệm:

6.2.1 Thí nghiệm không tải:

- Để công tắc nguồn ở trạng tắt (CB ỏ’ vị trí OFF)

10

- Vặn núm điều chỉnh điện áp về vị trí “0”

- Nối mạch điện như hình 1.4

-

Hình 1.4 : Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải

- Bật công tắc nguồn (CB ờ vị trí ON)

- Vặn từ từ núm điều chỉnh điện áp đồng thời theo dõi vôn kế cho đến khi

U20 =U 2dm Ghi các giá trị I10, U10, U20, và trị số cosφ0 vào bảng 4.1

Bảng 4.1 Sổ liệu thí nghiệm máy biển áp ở chế độ không tải

* Hãy tính các thông số sau:

- Tỷ số biến áp k =

- Dòng điện không tải phần trăm i0% =

- Điện trở không tải R0 =

- Tổng trở không tải Z0 =

- Điện kháng không tải X0 =

- Hệ số công suất không tải Cosφ =

- Vặn núm điều chinh điện áp về vị trí “0”

- Bậc công tắc nguồn ờ vị trí OFF

6.2.2 Thí nghiệm có tải:

6.2.2.1 Tải thuần trở R

- Kết nối mạch điện theo sơ đồ hình 1.5

- Để công tắc nguồn ở trạng thái tắt (CB ờ vị trí OFF)

- Vặn núm điều chỉnh điện áp về vị trí “0”