Cơ sở lý thuyết máy điện

Từ nhu cầu tiêu dùng điện năng ngày càng cao nên máy điện ngàycàng được sử dụng nhiều trong cuộc sống, trong các ngành kinh tế như:công nghiệp, nông nghiệp,giao thông vận tải…Chính vì vậ

LỜI MỞ ĐẦU

Năm 1785 Ch.Coulomb nghiên cứu các định luật về tĩnh điện.Năm 1800 A.Volta dựa trên cơ sở phát minh của L.Galvani đã chế tạo rachiếc pin đầu tiên.Năm 1819 C.H.Oersted nghiên cứu tác dụng cư họccủa dòng điện Năm 1820 A.M.Ampere nghiên cứu lực điện động Năm

1826 G.S.Ohm tìm ra quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong mạchkhông phân nhánh Mốc quan trọng nhất phải kể đến là năm 1831M.Faraday phát minh ra định luật cảm ứng điện từ Định luật cảm ứngđiện từ là cơ sở lý luận cho sự xuất hiện của các loại máy điện và cácthiết bị điện

So với các hiện tượng vật lý khác như cơ, nhiệt, quang… hiệntượng điện từ được phát hiện chậm hơn vì các giác quan không cảmnhận được trực tiếp các hiện tượng này Tuy nhiên việc khám phá rahiện tượng điện từ đã thúc đẩy mạnh mé cuộc cách mạng khoa họcchuyển sang lĩnh vực điện khí hóa và tự động hóa Các phát minh sángchế liên tục ra đời thúc đẩy công nghiệp phát triển như vũ bão Hàng lọatcác máy móc, thiết bị điện được sản xuất, chế tạo giúp con người giảiphóng lao động thủ công, chân tay, đưa nền sản xuất đi dần vào tự độnghóa Đồng thời điện năng cũng phục vụ đắc lực cho con người trong sinhhoạt vật chất và tinh thần

Để thực hiện việc biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại,người ta sử dụng các loại máy điện Máy điện là một hệ điện từ gồm cómạch từ và mạch điện liên quan với nhau Mạch từ gồm các bọ phận dẫn

từ và khe hở không khí Các mạch điện gồm hai hay nhiều dây quấn cóthể chuyển động tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng

Từ nhu cầu tiêu dùng điện năng ngày càng cao nên máy điện ngàycàng được sử dụng nhiều trong cuộc sống, trong các ngành kinh tế như:công nghiệp, nông nghiệp,giao thông vận tải…Chính vì vậy trongchương trình học tập của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngoàinhưng buổi học tập về lý thuyết máy điện tất cả các sinh viên khoa điệncòn đươc tham gia vào khóa thực tập thực hành trong 3 tuần về các loạimáy điện như máy biến áp, động cơ điện 3 pha, rô to lống sóc…Nhờ đómỗi người sinh viên chúng em đã có được những kinh nghiệm thực tếquý báu của một người kỹ sư điện như quấn máy biến áp, quấn dây độngcơ…

Có được thời gian thực tập quý báu này em xin chân thành cảm ơnban chủ nhiệm khoa Điện và đặc biệt là các thầy giáo hướng dẫn

Thầy Nguyễn Quang Hùng

Thầy Nguyễn Huy Thiện

Các thầy đã tạo điều kiện cũng như tận tình chỉ bảo giúp đỡ emtrong quá trình thực tập Có thể nói không có sự hương dẫn dạy bảo củacác thầy chúng em có lẽ sẽ khó có thể hoàn thành tốt được bài thực tập

kỹ thuật này Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn

PHẦN MỘT

BÀI 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN

I Giới thiệu chung về máy điện:

Các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngượclại được gọi là máy điện

Các máy điện biến cơ năng thành điện năng gọi là máy phát điện vàcác máy điện dung để biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là độngcơ.Các máy điện đều có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể biến đổI nănglượng theo hai chiều

Máy điện là một hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quanvới nhau.Mạch từ bao gồm các bộ phận dẫn từ và các khe hở khôngkhí.Các mạch điện bao gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển độngtương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng

Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về cảm ứngđiện từ Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biếnđổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với các giá trị của thông số này(điện áp, dòng điện) Máy biến áp là một thiết bị biến đổi cảm ứng đơngiản thuộc loại này, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện ápnày sang dòng điện xoay chiều có điện áp khác Các dây quấn và mạch

từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điệnđộng cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng phương phápđiện

Máy điện dùng làm máy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọngnhất của bất cứ thiết bị điện năng nào Nó được sử dụng rộng rãi trongcông nghiệp, nông nghiệp, giao thông vân tải, và các hệ điều khiển và tựđộng điều chỉnh, khống chế…

Máy điện có nhiều loại, có thể phân loại như sau:

* Máy điện tĩnh: thường gặp là các loại máy biến áp Máy điện tĩnhlàm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông,giữa các dây quấn không có sự chuyển động tương đối với nhau

Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng Dotính chất thuận nghịchcủa các quy luật cảm ứng điện từ nên quá trìnhbiến đổi có tính chất thuận nghịch Ví dụ: Máy biến áp biển đổi điệnnăng có các thông số U1, I1, f1 thành điên năng có các thông số mới U2,

I2, f2 hoặc ngược lạibiến đổi hệ thống điện U2, I2, f2 thành hệ thống U1, I1,

f1

* Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng): Tuỳtheo lưới điện có thể phân thành máy điện xoay chiều và máy điện mộtchiều Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện

từ do từ trường và dòng điện của các quận dây có chuyển động tươngđối so với nhau gây ra Loại máy này thường dùng để biến đổi nănglượng Ví dụ: biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biếnđổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tínhchất thuận nghịch, nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy pháthoặc động cơ điện

U1, I1, f1 Pcơ

Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường dùng:

II Các định luật dùng để nghiên cứu máy điện

Trong nghiên cứu máy điện, ta thường sử dụng các định luật sau:

1 Định luật về cảm ứng điện từ Định luật Faraday:

Trong các thiết bị điện từ, định luật này thường được viết dưới dạngphương trình Maxwell:

Cũng có thể viết dưới dạng :

e = B.l.vtrong đó v là tốc độ chuyển động của một thanh dẫn l nằm trong từtrường có từ cảm B vuông góc với chiều chuyển động của thanh dẫn đó

2 Định luật toàn dòng điện:

Định luật này được diễn tả như sau:

Máy điện đồng bộ

Máy phát không đồng bộ

Máy điện tĩnh

Động

cơ không đồng bộ

Máy phát đồng bộ

Máy phát một chiều

Động

cơ một chiều

Động cơ đồng bộ

3 Định luật về lực điện từ Định luật Laplace:

Đây là định luật cho ta trị số của lực tác dụng trên một đơn vị dòngđiện đặt ở điểm M có từ cảm Lực này bằng tích vectơ của vectơ đơn vịdòng điện với vectơ từ cảm:

0

sin dl Bi

4 Năng lượng trường điện từ:

Năng lượng tổng trong một thể tích từ trường có không đổi bằng:

2 1 1 2

12

2 2

i L i L dV

H

W 

Có thể dùng phương pháp tổng quát và thống nhất dựa trên cơ sở củaphép tính tenxơ và ma trận để nghiên cứu, phân tích tất cả các loại máyđiện

Tất cả các phương trình cân bằng điện áp của các loại máy điện đượcbiểu thị theo định luật Kirhôf bằng một phương trình ma trận có dạng:

i Z

M   

Trong đó là vec tơ từ thông móc vòng vó các thành phần bằng từthông do các dây quấn sinh ra, k là một hệ số tỷ lệ.

5 Đơn vị tương đối:

Trong nghiên cứu thiết kế và tính toán các máy điện, để được tiện lợingười ta thường dùng hệ đơn vị tương đối Trong hệ đơn vị tương đốicác đại lượng như điện áp, dòng điện, công suất, tần số, tần độ góc,mômen…đều được biểu thị theo các lượng định mức tương ứng lấy làm

P



81

U

z

z   

III.Tính thuận nghịch trong máy điện:

Tính thuận nghịch trong máy điện:

Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ màyphát điện hoặc động cơ điện

1 Chế độ máy phát điện:

Cho cơ năng của động cơ điện sơ cấp, thanh dẫn sẽ chuyển động vớivận tốc v trong từ trường của nam châm N-S, trong thanh dẫn sẽ cảmứng một sức điện động e

- Nếu nối 2 cực của thanh dẫn điện trở R của tải thì dòng i chạy trongthanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải

- Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải u  e

Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là p= u.i= e.i

Dòng điện i nằm trong từ trường , từ trường sẽ chịu tác dụng của lựcđiện từ Fdt = B.i.l có chiều như hình vẽ Khi máy quay với tốc độ khôngđổi, lực điện sẽ cân bằng với lực sơ cấp của động cơ sơ cấp

Fcơ = Fdt

Fcơ v = Fdt.v=B.i.l.v=e.i

Như vậy công suất của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơ V đã được biến đổithành công suất điện Pđ = ei nghĩa là cơ năng đã được biến đổi thànhđiện năng

Công suất điện đưa vào động cơ:

P = u.i = e.i = B.i.l = Fdt.vNhư vậy công suất điện P = u.i đưa vào động cơ đã biến thành côngsuất cơ Pcơ = Fdt.v trên trục động cơ điện năng đã biến thành cơ năng

Ta nhận thấy cùng một thiết bị điện từ tùy vào dạng năng lượng đưa

và mà máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc đông cơđiện Đây chính là tính chất thuận nghịch của mọi loại máy điện

IV Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện:

Các vật liệu dùng để chế tạo có thể chia làm 3 loại:

Người ta sử dụng chủ yếu là thép kỹ thuật điện, có hàm lượng silic khácnhau nhưng không được vượt quá 4.5% Hàm lượng silic này dùng đểhạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao dòngđiện xoáy

Người ta hay sử dụng các lá thép dày 0.35mm dùng trong máy biến

áp và 0.5mm dùng trong máy điện quay ghép lại làm lõi thép để giảmtổn hao do dòng điện xoay chiều gây nên

Tùy theo cách chế tạo người ta phân lõi thép kỹ thuật điện ra làm 2loai: cán nóng và cán nguội Loại các nguội có đặc tính từ tốt hơn như:

độ từ thấm cao hơn, tổn hao thép ít hơn cán nóng

Thép lá cán nguội lại chia làm 2 loại: đẳng hướng và vô hướng Loạiđẳng hướng có đặc điểm là dọc theo chiều cán thì tính năng từ tính tốthơn hẳn so với nganh chiều cán, do đó thường được sử dụng trong máybiến áp Loại vô hướng thì đặc tính từ theo mọi hướng nên thường được

sử dụng trong máy điện quay

Ví dụ:

Thép cán nóng: Э21; Э31A

Thép cán nguội: Э41O Э31O

Chữ chỉ thép kỹ thuật điện

Chữ A chỉ tổn hao thấp

Chữ O chỉ thép cán nguội

Chỉ số thứ nhất chỉ hàm lượng silic

Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riêng của các loại thép

Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thường dùng

lá thép kỹ thuật điện dây 0.1- 0.2mm

Ở đoạn mạch từ có từ thông trường không đổi thường dùng lá thépđúc, thép rèn hoặc thép lá

b Vật liệu dẫn điện:

Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện Vật liệu dẫnđiện tốt nhất dùng trong các máy là đồng vì chúng có điện trở xuất rấtnhỏ và không đắt lắm Đồng dùng làm dây dẫn không được có tạp chấtquá 0,1%.Điện trở suất của đồng ở 20C là  =0,0172 mm /2 m.Ngoài

ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau, đồngphospho.Nhôm có điện trở suất ở 20C là  =0,0282 .mm /2 m

 tức là gấpgần 2 lần đồng.Để chế tạo dây quấn ta dùng đồng, đôi khi dùng nhôm.Dây đồng và dây nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật,

có bọc cách điện khác nhau như: vải sợi, sợi thủy tinh, giấy, nhựa hóahọc, sơn emay Với các loại máy có công suất nhỏ và trung bình, điện ápdưới 100V thường dùng sơn emay vì lớp cách điện của dây mỏng, đạt độbền yêu cầu Đối với các bộ phận khác như vành đổi chiều, lồng sóchoặc vành trượt, ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng các hợp kim củađồng hoặc nhôm hoặc có chỗ dùng cả thép để tăng độ bền cơ học vàgiảm kim loại màu

2 Vật liệu kết cấu:

Vật liệu kết cấu là vật liệu dùng để chế tạo ra các chi tiết chịu tácđộng cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy, các bộ phận và chi tínhtruyền động hoặc kết cấu của máy theo các dạng cần thiết đảm bảo chomáy điện làm việc bình thường Người ta dùng gang, thép, các kim loạimàu, hợp kim, và các vật liệu bằng chất dẻo

3 Vật liệu cách điện:

Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy người ta sử dụng vậtliệu cách điện.Những vật liệu này đòi hỏi phải có độ bền điện cao, độdẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, chịu được hoá chất và có độ bền cơ học nhấtđịnh Độ bền về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt

độ cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó Nếu tính năng chấtcách điện càng cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước của máygiảm

Chất cách điện chủ yếu ở thể rắng gồm 4 nhóm:

a Chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải, lụa.

b Chất vô cơ: xi măng, mica, sợi thuỷ tinh

c Các chất tổng hợp

d Các loại men, sơn cách điện

Chất cách điện tốt nhất là mica, song tuơng đối đắt nên chỉ dùng trongcác máy có điện áp cao, do đó thường dùng các vật liệu có sợi như giấy,vải, sợi Chúng có độ bền cơ học tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt kém,hút ẩm, cách điện kém Do đó, dây dẫn cách điện sợi phải được sấy tẩm

để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện

Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí: không khí, hydro, nito; hoặcthể lỏng: dầu MBA

+ Vật liệu khí: không khí là một chất cách điện tốt tuy nhiên để cáchđiện tốt hơn người ta thường dùng khí trơ, hydro hoặc sử dụng trongtrường hợp cần cách điện và làm mát bên trong vật liệu

+ Vật liệu lỏng ( đầu máy biến áp) : đây là loại vật liệu cách điện rấtquan trọng trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe rất nhỏ và cóthể sử dụng để dập hồ quang Căn cứ vào độ bề nhiệt, vật liệu cách điệnchia ra làm nhiều loại sau:

Nhiệt độ giới hạncho phép dâycuốn( 0C)

A Sợi xeluno, bông hoặc tơ

tằm trong vật liệu hữu cơ

mica sợi thủy tinh có

Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho phép 8-10

0C thì tuổi thọ của vật liệu cách điện sẽ giảm đi một nửa

Ở nhiệt độ làm việc cho phép tốc độ tăng nhiệt của các phần tử khôngvượt quá độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của vật liệu khoảng10-15 năm Khi máy làm việc quá tải, nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ chophép Vì vậy, khi sử dụng máy biến thế cần tránh để máy quá tải

Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ra ngòai môi trườngxung quanh Sự tản nhiệt không những phị thuộc vào bề mặt làm mátcủa máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanhhoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp… Thường vỏmáy điện được cấu tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thốngquạt gío để làm mát

BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP

I.Khái niệm chung:

Để đưa điện từ các trạm tới các hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tảiđiện như hình vẽ.Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và hộ tiêu thụ lớnthì ta cần phải giải quyết một vấn đề quan trọng là:việc truyền tải điện năng

đi xa phải đảm bảo tính kinh tế cao nhất

Như ta đã biết cùng một công suất truyền tải trên đường dây nếu điện ápdược tăng cao thì dòng điện chạy trên cuộn sẽ giảm xuống, như vậy có thểgiảm tiết diện dây do đó trọng lưọng và chi phí dây dẫn cũng như tổn haotrên đường dây dài sẽ giảm xuống.Vì thế muốn truyền tải công suất đi xa íttổn hao và tiết kiệm kim loại màu trên đường dây tải điện người ta phảidùng điện áp cao ( 35, 110, 220, 500kV ) Trên thực tế các máy phát điệnkhông có khả năng tạo ra điện áp cao như vậy (thường chỉ từ 3-21kV) do

đó phảI có các thiết bị tăng áp ở đầu đường dây lên Mặt khác các hộ tiêuthụ thường yêu cầu điện áp thấp từ 0,4-0,6 kV do đó tớI đây phảI có thiết bịgiảm áp xuống Để biến đổI điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện ápcao xuống điện áp thấp hoặc ngược lạI ta sử dụng máy biến áp

Thực tế trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phân phối công suất

từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lý thưeờng phảI qua

3, 4 lần tăng và giảm điện áp như vậy.Do đó tổng công suất của các máybiến áp trong hệ thống điện thường gấp 3, 4 lần công suất của trạm phátđiện.Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện lực gọI là máy biến ápđiện lực hay là máy biến áp công suất

Từ đó rõ máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối nănglượng, không thực hiện việc chuyển hoá năng lượng

Ngày nay, do việc sử dụng điện năng phát triển rộng rãi nên có nhiềuloạI máy biến áp khác nhau: máy biến áp 1 pha, máy biến áp 3 pha 2 dâyquấn, 3 dây quấn, các máy biến áp dung trong chuyên môn như máy biến

áp chuyên dung cho các lò luyện kim, máy biến áp dung cho đo lường, thínghiệm…nhưng chung dựa trê cùng một nguyên lý đó là mguyên lý cảmứng điện từ

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên tắc cảmứng điện từ dung để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều

nhưng vẫn giữ nguyên tần số dòng điện.Hệ thống điện đầu vào của máybiến áp trước lúc biến đổi ( sơ cấp ) có điện áp U1 ,I1 ,f Hệ thống điệnđầu ra ( thứ cấp ) có điện áp U1,I1, f.

Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp tăngáp.Nếu điện áp phía thứ cấp nhỏ hơn điện áp phía sơ cấp gọi là máy biến áp

hạ áp

II Nguyên lí làm việc cơ bản của máy biến áp:

Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứngđiện từ

Ta hãy xét sơ đồ nguyên lí của một máy biến áp

Đây là máy biến áp một pha hai dây quấn Dây quấn 1 có w1 vòngdây và dây quấn 2 có w2 vòng dây được quấn trên lõi thép 3 Khi đặtmột điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn 1, trong đó sẽ có dòng điện i1.Trong lõi thép sẽ sinh ra từ thông Ф móc vòng với cả hay dây quấn 1 và

2, cảm ứng ra các s.đ.đ e1 và e2 Dây quấn 2 có s.đ.đ sẽ sinh ra dòng điện

i2 đưa ra tải với điệp áp là u2 Như vậy năng lượng của dòng điện xoaychiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2

Giải sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm hình sin, thì từ thông

2 cos

sin

1 1

1 1

w dy

d w

) 2 sin(

2 cos

sin

2 2

2 2

w dy

d w

Trong đó:

m m





(1-3a)

m m





(1-3b)

là giá trị hiệu dụng của các s.đ.đ dây quấn 1 và dây quấn 2

Các biểu thức (1-2a,b) cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dây quấn chậmpha với từ thông sinh ra nó một góc 2

Dựa và các biểu thức(1-3a,b) người ta định nghĩa tỷ số biến đổi của

máy biến áp như sau:

2

1 2

1

w

w E

E

k   (1-4)Nếu không kể điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi U1  E1 ;

U2  E2 , do đó k được xem như tỷ số điện áp giữa dây quấn 1 và dâyquấn 2:

2

1 2

1

U

U E

E

k   (1-5)

III Các loại máy biến áp chính:

Theo công dụng, máy biến áp có thể gồm những loại chính sau đây:

- Máy biến áp điện lực : dùng để truyền tải và phân phối công suất

trong hệ thống điện lực

- Máy biến áp chuyên dùng : dùng cho các lò luyện kim, cho các

thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện,…

- Máy biến áp tự ngẫu : biến đổi điện áp trong một phạm vi không

lớn, dùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều

- Máy biến áp đo lường : dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo

- Máy biến áp thí nghiệm : dùng để thí nghiệm các điện áp cao

IV.Cấu tạo máy biến áp:

Máy biến áp có 3 bộ phận chính : lõi thép, dây quấn và vỏ máy

1-Lõi thép:

Lõi thép máy biến áp dung để dẫn từ thông chính của máy được chế tạo

từ những vật liệu dẫn từ tốt ( thường là lá thép kỹ thuật điện ) Lõi thépgồm 2 bộ phận:

*Trụ: là phần lõi thép có dây quấn

*Gông : là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín.Mạch

từ được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng (0,35-0,5mm) 2 mặt có sơncách điện, chứa hàm lựơng Silic từ 1-4% nhằm hạn chế tổn hao điện năngtrong mạch từ do tác dụng của dòng Fucô và hiện tượng từ trễ

Có 2 dạng mạch từ chính:

*Mạch từ kiểu bọc dạng EI, mạch từ được phân nhánh ra 2 biên và bọclấy cuộn dây trên cột từ chính từ đó làm giảm từ tản Dạng mạch từ nàydùng trong máy biến áp 1 pha công suất nhỏ như máy biến áp gia dụng,máy biến áp cấp điện trong máy tăng âm, thu thanh…

*Mạch từ kiểu trụ hoặc kiểu lõi có dạng U, thường do nhiều lá thép hìnhchữ I ghép lại.Dạng mạch từ này được dung trong các máy biến áp có côngsuất trung bình trở lên, loại máy biến áp 1 pha và 3 pha như máy hànđiện… nhưng khó gia công, giá thành cao

2-Dây quấn:

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu nănglượng vào và truyền năng lượng ra, gồm có cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấpthường được chế tạo bằng dây đồng (hoặc dây nhôm) có tiết diện tròn hoặchình chữ nhật bề ngoài có bọc cách điện bằng emay hoặc cotton.Các máybiến áp công suất nhỏ dây quấn thường dùng dây tròn có tiết diện khôngquá 3mm Đối với dây chịu tải dòng điện lớn ở máy biến áp công suất lớndung dây dẹp, tiết diện hình vuông hoặc hình chữ nhật

Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ, lõi thép giữa các vòng dây

và giữa các dây quấn có cách điện vớI nhau và cách điện với lõi thép.Máybiến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.Theo cách sắp xếp dây quấn cao

áp và hạ áp ta có 2 loại dây quấn chính là: đồng tâm và xen kẽ

*Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồngtâm.Dây quấn hạ áp phía trong gần trụ lõi thép còn dây quấn tăng áp quấnphía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp.Với cách quấn dây này có thể giảm bớtđược điều kiện cách điện của dây quấn cao áp vì giữa dây quấn cao áp vàtrụ đã có cách điện bản thân của dây quấn hạ áp.Những kiểu dây quấn đồngtâm chính bao gồm:

- Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn quấnthành nhiều lớp Nếu tiết diện dây lớn hơn thì dung dây dẹt và thường quấn

thành 2 lớp.Dây quấn hình trụ, dây tròn thưưòng lấy làm dây quấn cao ápđiện áp tới 35kV, dây quấn hình trụ dây bẹt chủ yếu làm dây quấn hạ ápvớI điện áp từ 6kV trở xuống.Nói chung dây quấn hình trụ thường dùngcho các máy biến áp dung lượng 630kVA trở xuống.

- Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đườngxoắn ốc giữa các vòng dây có rãnh hở.Kiểu này thường được dùng cho dâyquấn hạ áp của máy biến áp dung lượng trung bình và lớn

- Dây quấn xoắn ốc liên tục: Làm bằng dây quấn bẹt và khác với dâyquấn hình xoắn ốc, dây quấn này được quấn thành những bánh dây phẳngcách nhau bằng những rãnh hở.Bằng cách hoán vị dặc biệt trong khi quấncác bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà không cần mối hàn giữachúng.Dây quấn này chủ yếu làm dây quấn cao áp điện áp 35kV trở lên vàdung lượng lớn

*Dây quấn xen kẽ:

Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ dọc theo trụ thép Để cáchđiện dễ dàng các bánh dây sát gong thường thuộc dây quấn hạ áp.Vì chếtạo và cách điện khó khăn, kém vững chắc về cơ khí nên các máy biến ápkiểu trụ hầu như không dung kiểu dây quấn xen kẽ mà kiểu dây quấn nàyhay dung trong kiểu máy biến áp bọc

3-Vỏ máy:

Bao gồm 2 phần : thùng và nắp thùng

*Thùng máy biến áp: thùng máy làm bằng thép, thường là hình bầu dục

*Nắp thùng: nắp thùng dùng để đậy thùng và trên đó đặt một số các chitiết máy quan trọng như các sứ ra của dây quấn CA và HA; bình giãn dầu;ống bảo hiểm;bộ phận truyền động của bộ đốI các đầu điều chỉnh điện ápcủa dây quấn CA

BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I.Khái niêm chung:

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theonguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của roto ( tốc độ của máy ) nkhác với tốc độ quay của từ trường n1

Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn, dây quấn stato (sơ cấp) nốivới lưới điện tần số không đổi f1, dây quấn roto (thứ cấp) được nối tắtlại hoặc khép kín trên điện trở Dòng điện trong dây quấn roto được sinh

ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào roto nghĩa làphụ thuộc vào tải ở trên trục của máy

II.Phân loại và kết cấu:

là từ trường quay nên để giảm tổn hao lõi thép được làm bằng những láthép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều phủsơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng xoáy gây nên

b,Dây quấn:

Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và đượcđặt trong các rãnh của lõi thép, kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽđược trình bày trong phần “cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ khôngđộng bộ”

c,Vỏ máy:

Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dâyquấn cũng như cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ.Đối với máy có công suất tương đối lớn(1000 kW) thường dùng théptấm hàn lại thành vỏ Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũngkhác nhau: kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kín hay kiểu vỏ phòng nổ… Haiđầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệmáy

2.2.Roto:

Roto là phần quay gồm có lõi thép, dây quấn

a,Lõi thép:

Nói chung lõi thép vẫn làm bằng lá thép kỹ thuật điện như lõi thép ởstato Lõi thép được ép lên một giá của roto của máy hoặc ép trực tiếplên trục máy.

b,Dây quấn roto:

Có 2 loại chính: roto lồng sóc và roto dây quấn

- Loại roto kiểu dây quấn: roto dây quấn giống như dây quấn stato.Trong máy cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp

vì bớt được những đầu nối, kết cấu dây quấn chặt chẽ Trong máy điện

cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn 3 pha củaroto thường đấu hình sao còn 3 đầu kia được nối vào 3 vành trượtthường làm bằng đồng cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than cóthể đấu với mạch điện bên ngoài

Đặc điểm của loại động cơ điện roto kiểu dây quấn là có thể thôngqua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điệnroto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ

số công suất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotođược nối ngắn mạch

- Loại roto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác sovới dây quấn stato Trong mỗi rãnh của lõi thép roto đặt vào thanh dẫnbằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt ở 2 đầu bằng 2vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành các lồng mà người tagọi là lồng sóc

Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhômvào các rãnh lõi thép roto tạo thành thanh nhôm, 2 đầu đúc vòng ngắnmạch và cánh quạt làm mát Dây quấn roto lồng sóc không cần cáchđiện với lõi thép Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suấttương đối lớn, rãnh roto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành 2 rãnh(lồng sóc kép) Trong máy điện cỡ nhỏ rãnh roto thường làm chéo đimột góc so với tâm trục

Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảođảm Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độđộng cơ song giá thành cao và vận hành kém tin cậy hơn roto lồng sócnên chỉ được dùng khi động cơ roto lồng sóc không đáp ứng được cácyêu cầu về truyền động

2.3.Khe hở:

Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điệnkhông đồng bộ rất nhỏ (0,2 ÷ 1 mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) dểhạn chế dòng điện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể nângcao hệ số công suât của máy