MÁY ĐIỆN bài tập

Vẽ sơ đồ thay thế 1 pha ?...6Câu 2 : trình bày các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồngsóc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của từng phương pháp...8Máy điện đồng b

Máy điện

Máy biến áp 1

1,Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha vẽ sơ đồ thay thế đầy

đủ , các thông số ghi trên sơ đồ thay thế Ý nghĩa năng lượng ghi trên thông số 1Câu 2 : trình bày thí nghiệm không tải và ngắn mạch của máy biến áp 3

A ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 5

Câu 1: trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của đồng cơ không đồng bộ 3 pha ?Thành lập các phương trình điện tử của động cơ không đồng bộ Vẽ sơ đồ thay thế

1 pha ? 6Câu 2 : trình bày các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồngsóc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của từng phương pháp 8Máy điện đồng bộ 9Câu 1 : trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ 3 pha, vẽ và giải thích các đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát ứng và các phụ tảithuần trở, mang tc điện cảm, mang tc điện dung 9Máy điện 1 chiều 12Câu 1 trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 1 chiều nêu các pp mở máy và điều chỉnh tốc độ đối với động cơ điện 1 chiều , ưu nhược điểm của từng phương pháp 12Câu 2 trình bày cấu tạo của máy phát điện 1 chiều sự thành lập điện áp của máy phát điện 1 chiều kích từ song song Vẽ và giải thích các đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát điện 1 chiều 16câu 3 thế nào là phản ứng phần ứng của máy phát điện 1 chiều , ảnh hưởng của nó đến hoạt động của máy phát như thế nào ? Cách khắc phục ? phân tịch nguyên nhângây ra tia lửa điện trên máy điện 1 chiều và pp khắc phục 18Bài tập 21

1

Máy biến áp

1,Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha vẽ sơ đồ thay thế đầy đủ , các thông số ghi trên sơ đồ thay thế Ý nghĩa năng lượng ghi trên thông số

Định nghĩa:

MBA là thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên lí cảm ứng điện từ để biến đổi điện

áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp có : điện áp U2, dòng điện I2 và tần số f Mba được kí hiệu như hình vẽ

MBA là thiết bị chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều từ mạch điện này sangmạch điện khác theo nguyên lý cảm ứng điện từ

Nguyên lý làm viêc

Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:

- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường

- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (hiện tượng cảm ứng điện từ)

Hình 6 Nguyên lý làm hoạt động của máy biến áp

Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín Đặt một điện áp xoaychiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn N1

và N2 Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2 Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn

3

Câu 2 : trình bày thí nghiệm không tải và ngắn mạch của máy biến áp

A, trình bày thí nghiệm không tải

Để xác định hệ số biến áp k , tổn hao sắt từ và các thông số của máy ở chế độ không tải , ta tiến hành thì nghiệm không tải như hình

Đặt điện áp định mức vào dây quấn sơ cấp , thứ cấp hở mạch , các dụng cụ đo cho ta

số liệu sau : oát kế chỉ công suất không tải P0 Pst Ampe kế cho ta dòng điện không tải I0 Các vôn kế cho giá trị U1 , U20

 Công suất không tải Po : Po = Ro Rth = Pst

 Hệ số công suất cos : cos o = =

 Không nên để máy biến áp hoặc không tải làm việc quá non

B, thí nghiệm chế độ ngắn mạch

Để xác định tốn hao trên điện trở dây quấn và xác định các thông số sơ cấp và thứ cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngắn mạch sơ đò thí nghiệm theo hình sau

4

Dây quấn thứ cấp nối ngắn mạch dây quấn sơ cấp nối nguồn qua bộ điều chỉnh biến

áp nhờ bộ điều chỉnh biến áp ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào đây quấn sơ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong dây quấn đinh mức Un gọi là điện áp ngắn mạch , thường gọi là phần trăm của điện áp sơ cấp định mức

Un %= 100%= 3% / 10%

lúc ngắn mạch điện áp thứ cấp U2 = 0 do đó điện áp ngắn mạch Un là điện áp rơi trêntổng trở dây quấn Vì điện áp ngắn mạch nhỏ , từ thông sẽ nhỏ , có thể bỏ qua tổn hao sắt từ , công suất do được thí ngiệm ngắn mạch Pn là tổn hao trong điện trở 2 dâyquấn , Từ đó ta tính ra các thông số dây quấn trong sơ đồ thay thế

Un% = (3 / 10) => I1n = (10/33)I1đm

 Sự cố nguy hiểm : cháy nổ

 Thiết bị bảo vệ cắt Mba khỏi lưới điện khi có sự cố

A ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

5

Câu 1: trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của đồng cơ không đồng bộ 3 pha ? Thành lập các phương trình điện tử của động cơ không đồng bộ Vẽ sơ

đồ thay thế 1 pha ?

 Cấu tạo của động cơ không đồ bộ 3 pha

Cấu tạo của máy điện kđb gồm 2 bộ phận chủ yếu là stato và roto , ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

+) stato : là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn , ngoái ra còn có

Dòng điện 3 pha chạy trong dây quấn sẽ tạo ra từ trường quay

+ vỏ máy được làm bằng nhôm hoặc gang dùng để giữ chặt lõi thép và cố định máy trên bệ hai đầu vỏ có nắp máy, ổ đỡ trục Vỏ máy và nắp máy dùng để bảo vệ máy+) roto gồm phần quay lõi thép dây quấn và trục máy

+lõi thép gồm các lá thép kĩ thuật điện được rập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo hường trục ở giữa có lỗ để lắp trục

+dây quấn của máy điện không đồng bộ có 2 kiểu : roto ngắn mạch và roto dây quấn Loại roto lồng sóc có công suất trên 100 kW , trong các lõi của thép roto đặt các thanh đồng 2 đầu nối ngắn mạch bằng 2 vòng lồng sóc

Phương trình điện áp 0 = E2 + (R2 + j X2)I2

Nguyên lý làm việc

từ trường quay

n1=

M kéo rotor quay cùng chiều n1 với n < n1

Sơ đồ thay thế 1 pha

Câu 2 : trình bày các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của từng phương pháp

7

 mở máy trực tiếp

đây là pp đơn giản nhất ,chỉ việc đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn , làm tụt điện áp rất nhiều , nếu quán tính của máy lớn , thời gian mở máy rất lâu , có thể làm chảy cầu chì bảo vệ vì thế pp này dừng được khi công suất mạng điện lớn hơn công suất động cơ rất nhiều , việc mở máy sẽ nhanh và đơn giản

 giảm điên áp stato khi mở máy

khi ta mở máy điện áp đặt vào động cơ , để giảm dòng điện mở máy khuyết điểm của pp này là momen mở máy giảm nhiều vì thế nó chỉ sử dụng đối với th không yêu cầu momen mơ máy lớn có các biện pháp giảm điện áp như sau:

+ pp nói sao và tam giác

Đồng cơ điện lồng sóc có ưu điểm là cấu tạo và sử dụng đơn giản , có đặc tính làm việc tốt , nhưng đặc tính mở máy không bằng động cơ roto dây quấn

Để cái tiền đặc tính mở máy của động cơ roto lồng sóc ngta chế tạo động cơ lồng sóc rãnh sâu hoặc hai lồng sóc chúng có đặc tính tương đối tốt

 động cơ điện lồng sóc rãnh sâu

loại động cơ này rãnh roto hẹp và sâu khi có dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn roto , từ thông roto phân bố, Từ thông tản móc vòng với đoạn thanh dưới thanh dẫn dòng điện roto có tần số lớn bằng tần số stato f

Do sự phân bố dòng điện tập trung nhiều vào phía rãnh tiết điện dẫn điện của thanh coi như bị nhỏ đi , điện trở R2 tăng lên sẽ làm tăng momen mở máy khi mở máy xong tần số dòng điện roto nhỏ tắc dụng trên bị yếu đi , điện trở roto giảm xuống nhưbình thường

 động cơ điện lòng sóc kép

roto của động cơ có 2 lồng sóc các thanh dẫn của lồng sóc ngoài có tiết điểm nhỏ và điện trở suất lớn lồng sóc trong tiết điện lớn điện trở nhỏ Khi mở máy dòng điện tập trung ở lòng sóc ngoài có điện trở R2 lớn, momen mở máy lớn khi làm việc bình thường dòng điện lại phân bố đều ở 2 lồng sóc , đt r2 nhỏ xuống

động cơ rãnh sâu và lồng sóc kép có đặc tính mở máy tốt nhưng từ thông tản lớn nên cos ῳ thấp hơn đồng cơ lồng sóc thông thường

8

Máy điện đồng bộ

Câu 1 : trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ 3 pha, vẽ

và giải thích các đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát ứng và các phụ tải thuần trở, mang tc điện cảm, mang tc điện dung.

thành lập phương trình cân bằng điện áp ở dây quấn phần ứng máy phát đồng

+ roto

Roto máy điện đông bộ có các cục từ và dây quấn kích từ dùng để tạo ra từ trường cho máy , đối với máy nhỏ roto là nam châm vĩnh cứu

Có 2 loại : roto cực ẩn và cực lồi

Roto cực lồi dùng ở các máy có tốc độ thấp , có nhiều đôi cực

Roto cực ẩn dùng ở các máy có tốc độ cao 3000vg/p có 1 đôi cực

 Nguyên lý làm việc

Cho dòng điện kích từ vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường roto khi quay roto bằng động cơ sơ cấp , từ trường của roto sẽ cắt dây quấn phản ứng stato và cảm ứng suất điện động xoay chiều hình sin có giá trị hiệu dụng:

Eo= 4,44 f W1 Kdq ϕo

Trong đó Eo , W1 , Kdq , ϕo là sdd pha , số vòng dây 1 pha , hệ số dây quấn , từ thông cực từ roto

Nếu roto có p đôi cực , khi roto quay được 1 vòng , sdd pần ứng sẽ biến thiên p chu

kì do đó tần số f của sdd các pha lệch nhau góc pha 120°

sẽ có dòng điện 3 pha giống máy điện không đồng bộ , dòng điện 3 pha trong 3 dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay vơi tốc độ n1 = 60 f/p đúng tốc độ n của roto do đó loại máy điện này được gọi là máy điện dồng bộ

10

 Đặc tính ngoài là quan hệ điện áp U trên cực máy phát và dòng điện tải

khi tính chất tải không đổi ( cosῳt= const) , tần số và dòng điện kích từ máy phát không đổi Từ pt điện áp ta sẽ được đồ thị vecto máy phản ửng với loại tải khác nhau T a thấy khi tải tăng , đối với tải cảm và trở , điện áp giảm Bằng đồ thị điện

áp máy phát phụ thuộc vào dòng điện và đặc tính của tải

độ iến thiên điện áp khi làm việc đinh mức so với không tải xác định như sau :

Độ biến thiên điện áp ΔU% của máy đồng bộ có thể đath đến vài chục phần trăm vì điện kháng đồng bộ Xđb khá lớn

 Đặc tính điều chỉnh là quan hệ giữa qh dòng điện kích từ và dòng điện khi điện

áp U không đổi bằng định mức Phần lớn các máy điện động bộ có bộ từ động điều chỉnh dòng kích từ cho điện áp không nổi

11

Máy điện 1 chiều

Câu 1 trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 1 chiều nêu các pp mở máy và điều chỉnh tốc độ đối với động cơ điện 1 chiều , ưu nhược điểm của từng phương pháp

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

 Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

 Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

 Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

 Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho cáccuộn dây trên rotor Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trênrotor

Căn cứ vào phương pháp kích từ, có thể chia động cơ điện 1 chiều thành những dòngchính như sau:

Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp

Động cơ điện 1 chiều kích từ song song

Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn được mắcnối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng

Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hoặc nhiều cặp nam châm vĩnh cửu haynam châm điện, rotor gồm có các cuộn dây quấn và được kết nối với nguồn điện mộtchiều Một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều chính là bộ phận chỉnhlưu, bộ phận này làm nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong chuyển động quay của rotor

là liên tục Thông thường, bộ phận này sẽ có 2 thành phần: một bộ cổ góp và một bộchổi than tiếp xúc với cổ góp

Nếu trục của động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài thì động cơ này sẽhoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một xuất điện động cảm ứngElectromotive force Khi vận hành ở chế độ bình thường, rotor khi quay sẽ phát ramột điện áp được gọi là sức phản điện động counter-EMF hoặc sức điện động đốikháng, vì nó đối kháng lại với điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động này

sẽ tương tự như sức điện động được phát ra khi động cơ sử dụng như một máy phátđiện Như vậy điện áp đặt trên động cơ sẽ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động

và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phản ứng Dòng điện chạyqua động cơ sẽ được tính theo công thức sau:

I=(Vnguon-Vphandiendong)/Rphanung

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được sẽ tính bằng:

P=I*Vphandiendong

12

Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều

 Ưu điểm nổi bật của động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, do đó sẽkéo được tải nặng khi khởi động

 Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt

 Tiết kiệm điện năng

 Bền bỉ, tuổi thọ lớn

Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều

 Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quátrình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên

 Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than có thể sẽ gây nguy hiểm, nhất làtrong điều kiện môi trường dễ cháy nổ

 Giá thành đắt mà công suất không cao

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều cũng rất đa dạng trong mọi lĩnh vực của đờisống: trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệttrong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liêntục trong phạm vi lớn

15

Câu 2 trình bày cấu tạo của máy phát điện 1 chiều sự thành lập điện áp của máy phát điện 1 chiều kích từ song song Vẽ và giải thích các đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát điện 1 chiều

Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

 Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

 Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

 Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho các cuộn dây trên rotor Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trên rotor

16

câu 3 thế nào là phản ứng phần ứng của máy phát điện 1 chiều , ảnh hưởng của

nó đến hoạt động của máy phát như thế nào ? Cách khắc phục ? phân tịch nguyên nhân gây ra tia lửa điện trên máy điện 1 chiều và pp khắc phục

18

Bài tập

21