Giáo trình Máy điện

MÔ TẢ MÔN HỌC Máy điện là một trong những môn học tiên quyết nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho những ai muốn nghiên cứu sự vận hành của mạng điện dân dụng cũng như trong hệ thống điện. Môn học trang bị những kiến thức cơ sở về các loại máy điện và những ứng dụng của môn học vào chuyên ngành. Từ đó giúp sinh viên hiểu, phân tích và vận hành các mạch điện ứng dụng vào trong thực tiễn. NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 1. Khái niệm chung về máy điện: Bài này giúp học viên nắm được các khái niệm cơ bản về máy điện, phân chia các loại máy điện, quá trình biến đổi năng lượng trong máy điện. Ngoài ra, bài này còn cung cấp một số định luật dùng trong phân tích máy điện. Bài 2. Máy biến áp: Bài này giúp học viên nắm được vai trò của máy biến áp trong thực tế; cấu tạo máy biến áp, nguyên lý làm việc của máy biến áp, quan hệ điện từ trong máy biến áp; các chế độ vận hành máy biến áp; máy biến áp ba pha và tổ nối dây máy biến áp; các chế độ làm việc của máy biến áp; các loại máy biến áp đặc biệt Bài 3: Lý luận chung máy điện quay: Các vấn đề lý luận chung về máy điện quay; dây quấn máy điện quay; S.t.d. của dây quấn máy điện quay xoay chiều; sức điện động của dây quấn máy điện quay xoay chiều..

I H C CÔNG NGH TP.HCM

Biên

I VI

1

1.1 VÀ PHÂN MÁY 1

1

1

1.2 CÁC DÙNG TRONG MÁY 5

5

7

8

11

1.3 NGUYÊN LÝ MÁY PHÁT VÀ 13

14

14

1.4 MÁY 15

15

15

16

17

1.5 PHÁT NÓNG VÀ LÀM MÁY 17

17

17

19

19

21

1.6 LÀM 22

22

22

1.7 CÁC NGHIÊN MÁY 24

CÂU ÔN 25

28

2.1 KHÁI CHUNG MÁY ÁP 28

28

29

2.2 MÁY ÁP 29

p 30

30

31

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM MÁY ÁP 32

2.4 MÔ HÌNH TOÁN MÁY ÁP 34

35

37

2.5 THAY MÁY ÁP 38

38

39

2.6 KHÔNG MÁY ÁP 40

40

41

2.7 MÁY ÁP 42

42

43

2.8 CÓ MÁY B ÁP 45

45

46

2.8.3 48

2.9 MÁY ÁP BA PHA 49

49

50

2.10 MÁY ÁP LÀM SONG SONG 52

BÀI 1: KHI KHÔNG T I 55

BÀI 2: KHI CÓ T I 55

2.11 MÁY ÁP 56

56

56

- Voltage Transformers) 57

- Current Transformers) 60

63

CÂU ÔN 64

71

3.1 CÁC KHÁI 71

3.2 QUÁT MÁY XOAY VÀ MÁY 74

74

81

83

3.3 DÂY 85

86

89

3.4 QUAY TRONG MÁY XOAY 95

96

97

98

100

110

4.1 KHÁI CHUNG 110

4.2 MÁY KHÔNG 112

4.2.1 Stato 112

4.2.2 Rôto 113

4.3 QUAY MÁY KHÔNG 114

114

115

4.4 NGUYÊN LÝ LÀM V MÁY KHÔNG 116

117

118

4.5 MÔ HÌNH TOÁN KHÔNG 118

4.5.1 118

119

120

4.6 THAY KHÔNG 121

4.7 VÀ 123

4.8 MÔMEN QUAY KHÔNG 3 PHA 125

4.9 MÁY KHÔNG 127

127

129

4.10 KHÔNG 129

4.1 130

130

131

131

4.11 CÁC TÍNH MÁY KHÔNG 132

132

132

133

133

4.12 KHÔNG 2 PHA 134

134

ha 134

4.13 KHÔNG 1 PHA 135

CÂU ÔN 136

142

5.1 KHÁI CHUNG 142

142

142

5.2 MÁY 143

5.2.1 Stato 144

5.2.2 Rôto 145

5.3 NGUYÊN LÝ LÀM MÁY PHÁT 146

5.4 MÁY PHÁT 147

5.5 MÔ HÌNH TOÁN MÁY 148

148

150

5.6 CÔNG MÁY PHÁT 151

151

152

152

5.7 CÁC HAO, VÀ CÂN 153

153

153

154

5.8 CÁC TÍNH LÀM 155

155

155

156

156

5.9 MÁY PHÁT LÀM SONG SONG 157

157

158

5.10 MÁY PHÁT LÀM KHÔNG 161

161

162

163

5.11 QUÁ TRÌNH QUÁ TRONG MÁY 165

165

167

5.12 DAO MÁY 175

175

176

177

179

5.13 VÀ MÁY BÙ 180

180

181

CÂU ÔN 182

186

6.1 VAI TRÒ MÁY 186

6.2 MÁY T 187

187

188

189

6.3 NGUYÊN LÝ LÀM 190

190

191

6.4 DÂY 191

191

192

193

193

6.5 E 194

6.6 MÔMEN VÀ CÔNG 195

6.7 QUÁ TRÌNH VÀ CÁC TRÌNH CÂN 197

197

6.7.2 Quá trình 197

6.8 PHÁP KÍCH 198

198

199

6.9 MÁY PHÁT 201

201

201

203

6.10 204

204

205

207

209

CÂU ÔN 210

214

7.1 CÁC MÁY ÁP 214

214

219

222

223

224

7.2 MÁY 225

225

226

227

228

228

229

230

7.3 MÁY 231

232

233

234

237

239

240

TÀI THAM 242

n là m t trong nh ng môn h c tiên quy t nh m cung c p ki n th n

Bài 1 Khái ni m chung v n: Bài này giúp h c viên n c các khái

n Ngoài ra, bài này còn cung c p m t s nh lu t dùng trong

n

Bài 2 Máy bi n áp: Bài này giúp h c viên n c vai trò c a máy bi n áp trong

th c t ; c u t o máy bi n áp, nguyên lý làm vi c c a máy bi n áp, quan h n

t trong máy bi n áp; các ch v n hành máy bi n áp; máy bi n áp ba pha và

t n i dây máy bi n áp; các ch làm vi c c a máy bi n áp; các lo i máy bi n

c bi t

ng b : bài này giúp h c viên hi c vai trò và công

ng b , nguyên lý làm vi c c ng b , quá trình truy ng

n m t chi u: Bài này phân tích cho h c viên hi c vai trò và công d ng c i n m t chi u ng d ng trong dân d ng và trong các

Môn h m:

m quá trình: 30% Hình th c và n i dung do GV quy nh, phù h p v i quy

m thi: 70% Hình th c bài thi t lu n trong 90 phút N i dung g m các bài t p

và lý thuy t thu c bài th n bài th 7

1, I1, f U2, I2

gây ra

áp

Hình 1.4 Thanh d n chuy ng trong t ng

µ µ µ

ï ï

ï ï

(1.8)

1l1 + H2l2

Suy ra I = 1,275A

W1 = 2000 vòng, I1= 0,5A

W2 = 400 vòng, I2= 1A

0ngang S=120cm2

Wb A S

10 120 10 4 1500

10 50

4 7

l R

Fe

Fe

10 100 10 4 1725

10

4 7

2

Wb A S

l

10 100 10 4

10

4 7

R

R

1.4.4

1.5

1.5.1

ch làm vi c c a máy là làm vi c liên t c, ng n h n hay ng n h n l p l i V i m t

dl '

Cg

S

QQ

GC

0 T t

Hình 1.12 Quá trình phát nóng trong máy

T t 0

T t 0

W1=1000vòng, W2=100vòng, W3=500vòng

1 I2+5I3 = 0

Hình 1.17

1

2

thép

2.2.3

g

1 1

1

1, e2

(2.3)

N

0

-Vì

50 / 0 , 1

1

U

U E

E W

/³ ï

² /³ ï /³

ËûË

/³ ï

² /³ ï /³

Ëû

ï Ë × ­·²Ï

trong lõi thép

î î

ỉđđũ

ỉ

ù ĩ ỉ

ĩ

ĩ ĩ

ĩ

/Ỡ

/Ỡ /Ỡ

/Ỡ

Ẻ

ẺẺ

ộẺ

ộẺộẺ

ĩ ỉ

ĩ ỉ

ĩ ỉ

ĩ

ù ĩ ỉ

ẳ

ừẳ

ừ

ẳ

ừưỡ

ưÝẺ

ẺẺ

ĩ ỉ

ừẺ

ũỉđđ

ĩ ỉ

/Ỡ

ỗ

ỗ /Ỡ

ỗ

ỗ /Ỡ

Ẻ

ẳ

ừẳ

ỗ

ỗ /Ỡ

ỗ

ỗ /Ỡ

² /³

²

² /³

ÐÐÐ

ÐÐ

î

/³ /³

×

×

×Ë

×ËÐ

î ï î

ï î ï

î ï î

î î ï

î ï î

î î ï

n

II

3

ïæ

I

ItII

ï ïî

Ë

ËÉ

É

,

100%-100%-100%, 100%-100%-67%, 100%-67%-100%, 100%-67%-67%

-i

' 1

U

U U W W U

U U

W

W I

-*

*

*

*

% ( / ) 100 %

1

1 2 1 2 1

1

' 1

I

I I W W I

I I I

15kV-CT: 3200A

24kV-CT: 2500A

2.11.5

i u ch nh dòng i n hàn thay i s vòng dây th c p máy bi n áp ho c thay i i n kháng cu n K b ng cách thay i khe h không khí lõi thép

=0.5, cos t

=1.0A, I =8.66A, I0=0.11A, cos 0=0.075

Bài 2.17 =3200kVA, 35/6.0 kV, 52.5/307.5A, Y/Y-12, u%=6.94, ur%=1.04, PFe=9.53kW, PCu

Hình 3.1

Hình 3.2

ghép

Hình 3.3

Má

hành

3.1:

3.2 T NG QUÁT V N XOAY CHI U

à (3.10)

Hình 3.10

3.11)

nhau góc 1200

Hình 3.11

Hình 3.12:

a)

-

Commutatorless Synchronous Machines)

3.2.2

Hình 3.14

(Westinghouse Electric Corporation)

Hình 3.15

3.2.3

a)

không khí b)

than

ca Các

cia a

F a1m = kdq = kdq = =2 2 N ph k dq I/P = 0.9IN ph k dq / P (3.8)

-

(3.9)

k r r

cic A vòng

Hình 3.22

)

Hình 3.26: M

Hình 3.27

XOAY CHI U

sin trong không gian

2 /

cos lrd

(3.29)

C a

Ce =

fld

-

-

Hình 3.37

Hình 3.38

Hình 3.39

Hình 3.40

908MVA, 3600

/³ /³

/³ /³

Hình 4.1:

³òµ¹øèïôç

ïÐ

÷

³òÒø

4.2.2 Rôto

a.Lõi thép

ºêð

÷

­ïø

²

­°²êð

î î

÷

­ÈøÎ

ï î

°

ºêð

­

°

ºêð

2 + n = sn1 + n = sn1 + n1(1-s) = n1

Chia (4.26 (4.28)

÷µµ

¶Èµµ

­

Îøµ

×Ûµ

·

î î

ỉđđò

ĩ

ĩ ỉ

ĩ

ĐĐ

ĐĐ

Đ

(4.40)

ũỉđđò

ĩ đ ĩ

ĩ

ỗ

ộĐĐ

ĩòò

ĩ ù ĩ ỉ ĩ

ù ĩ ỉ

ỉ ù

ĩ

ọÈụÈ

ọ

ễ

ĨụĨ

ọĂụ

ựòòòắ

ĩ ù ĩ ỉ ĩ

ù ĩ ỉ

ù ĩ

ĩ ỉ

ÈÈ

ễ

ĨĨ

ễĨẺ

ồ

ù î î

ù î ï

î ï

ù î

÷

ÎỈ

ỈÎ

Î

Ê

÷ø

Ơî

òòí

î ù î ï

î ï ï

î ï

³¿¨

ỈỈÎÎ

òòòí

î ù î ï î ù î ï

ù î

î ï

ÈÈÎ

Î

ÎË

˵

: (4.56)

4.9.2

î ù î ï î ù ù î ï

ï

÷ø

ÎÎ

Hình 4.10:

1

PI

n

M cos

10

0

0

thì

4.11.3

ũỉđđò

ĩ

ĩ ỉ

ĩ

ĐĐ

ĐĐ

1 1

1

Q P

P S

×Õ

4.13

o o

ng

Hình 4.11:

:

: kém

Bài 4.1 ng b rôto dây qu n có m=3, f=50 hz Khi cung c p

a Ch làm vi c c

c nh dòng I2 bên rôto Cho bi t R2=0.1 , X2=0.5

2s =2.2V

c I2 =21.9A

Bài 4.2 ng b có m=3, n i Y, U =380V, f=50hz,

n =1440vg/ph, R1 = 0.2 , R2 = 0.25 , X1 =1 , X2 = 0.95 , Xm =40 , Rm = 0 , xác nh:

n =980vg/ph, P =28kW, cos =0.88, t ng t n hao s t và t ng trên dây

qu n stato là PFe + PCu1 =2.2kW, t P =1.1kW B qua t n hao ph , xác nh:

Bài 4.4 ng b có m=3, 2p =6, f=50hz, công su n tiêu th

=3%

b Công su qua t n hao ph

e Mmax =6436.78N.m

Bài 4.15 ng b ba pha, 230V, 60hz, 100HP (1HP=746W), 6

Hình 5.1:

5.2.1 Stato

Hình 5.2:

°º

²ï êð

Hình 5.5:

¶ÈÈ

×

¶Û

®

×È

×

¶È

×

¶È

×

¶È

×

¶ÛË

÷ø

÷ø

ð ð

î ð

Ë

³È

Û

³ËÐ

³ËÏ

÷ïïøîî

½±­

÷ïïøî

È

³ËÈ

ÛË

³

<

-d = Xq = X :

/¾

³ËÈ

ÛË

³Ï

Hình 5.11:

Ý, Ứ

ể /ể

Hình 5.12:

5.7.3

ũỉđđò

ĩ

ĩ

ĐĐ

Đ

: P2

là:

ũỉđđũ

ỉđđ

/Ỡ

/Ỡ /Ỡ

/Ỡ

Ẻ

ẺỹẺ

ẺẺ

là:

ũỉđđũ

ỉđđ

/Ỡ

/Ỡ /Ỡ

/Ỡ

Ẻ

ẺỹẺ

ẺẺ

/³

ÈÈ

ÈÈ

È

×È

F fL

F fL

ïï

ïïï

î

ïï

ïïï

ËËË

¿

¿

¿

¿ËËË

î î î

ï ï ï ï

ð

ð

Æ

×Ë

Æ

×Ë

Æ

×ËÛ

5.25), (5.26) và (5.27

ð ð î î

î ï ï ð

ð ð î î ï ï ð î

ð ð î î ï ï ð

÷ø

÷ø

Æ

×Æ

×

¿Æ

×Û

¿Ë

Æ

×Æ

×

¿Æ

×Û

¿Ë

Æ

×Æ

×Æ

×ÛË

phát tuabi

5.10.3

ð ð

÷ ï

í

ÆÆÆ

ð ï

ï

î î ï î

÷ î

í

÷ø

ÆÆ

dây

÷ïïøî

÷ïïøîÅ

÷

½±­ø

î

ð ù

ð ù

ùù ð ùù

¨Û

»

¨

¨Û

»

¨

¨Û

·

ñ ùù

ð

ð

ñ ù

ð

ñ ù ùù ð

½±­

î

÷

½±­øÃ

ïî

÷ïïøî

÷ïïøî

ï

rt

ự đỉ ô đ ùù

sau

î ð

ð

î ð

¼

¯ /¾

¼ /¾

ï î

5.12.3

0 = Mtb

ï î

î

÷

ÓÓ

¼¬

¼µ

¬Ó

°

Öµ

=0.9 và khi Pcos

5.13.2

d

Bài 5.7: =220V (pha), I =10A,

d, Xq

d=22.4 , Xq=18.3

Bài 5.8:

=4.5P=26000kW và cos

BÀI 6:

6.1

khác

6.2

stato và rôto

Hình 6.1:

6.2.1

Hình 6.2:

6.2.2

Hình 6.3:

î °Æ

ỉỉẻ

ồ

ỠÙ

ĩỉè

ồ

ỠÙ

ậ

đ đ đ

ìđỉè

ắêđòĩắêđòẳ

ồ

(6.5)

I

/¬ Ð Û × Î × Ë×Ð

6.8.2

kích thích, c

U

Hình 6.13:

-

ũỉẻẻũỉđđò

/Ỡ

/Ỡ /Ỡ

Ẻ

ẺẺ

U I

m

m

Hình 6.15:

Hình 6.16:

t = Udm

t

Vì

ÕÕ

×Õ

î

òò

ÕÕ

ÎÓÕÕ

ËÕ

Ó

ÝÕ

ÕÕ

ÎÓ

ÕÕÕ

ËÕ

ÎÎÓÕÕ

ËÕ

²

»

* º

»

Ó

ò

÷ø

ò

(6.30)

Bài 6.1 = song song Rkt

t kt

Bài 6.6: = 220

ktss + Rnt

BÀI 7:

7.1.1

2 1 2

1 12

U

U w

w

k ;

3 1 3

1 13

U

U w

w

Hình 7.5

12 =

U

U U

1

' 2 1

1

' 3 1

1

' 3

I E

E U

U

1 2 2 1 2 1

'

k I

I I

I

CA HA HA

CA

ta có:

'

11)

(

2 2

k I

U

I U U I

U

I E S

S

CA CA

CA HA CA CA

CA tt

tk

(

2 2

k I

U

I U U I

U

I E S

S

CA CA

HA HA CA CA

CA tt

k S

p S

p

tk tt

-g

U U w

= 0,8 1 Wb) và I0

i

0,2%; 0,5% ; 10% và i

U 2 = (I 2 )

Hình 7.9

7.1.5

Hình 7.10

sin2

U

m = 3 thì U = 0,612U

Hình 7.19 I 1 , U 2 , I 2 = f(n) I 2 = C te

-n

25kW

I U

I U

100kW

-I 2 U , I và ( + ) I 2

8 A.E Fitzgerald (1990) Electric Machinery Mc Graw Hill

9 P.C Krause, O Wasynczuk, S.D Sudhoff (1994) Analysis of Electric

Machinery Inc, New York

10 Electrical Machines, Drives, and Power Systems Hall, Inc