Giáo trình Máy điện 2

MÔ TẢ MÔN HỌC Máy điện 2 là một trong những môn học tiên quyết nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về các dạng nguồn điện cung cấp cho mạng điện phân phối, nhà máy xí nghiệp, tòa nhà cao tầng,... chẳng hạn như nguồn lưới từ máy biến áp, máy phát điện đồng bộ, hệ thống điện gió, hệ điện mặt trời, hệ thống phát điện Diezen, ATS chuyển mạch nguồn tự động và Bộ lưu điện UPS. NỘI DUNG MÔN HỌC Bài 1. 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 2: Máy điện đồng bộ: Bài này giúp học viên hiểu được vai trò và công dụng của máy phát điện đồng bộ ứng dụng trong dân dụng và trong các nhà máy điện. Ngoài ra còn giới thiệu thêm cho học viên các nội dung: cấu tạo máy phát điện đồng bộ, nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ, quá trình truyền năng lượng trong máy điện đồng bộ, tính toán phân tích máy điện đồng bộ. Bài 3: Hệ thống điện gió: Bài này giúp học viên hiểu lịch sử phát triển điện gió, vài trò và sự phát triển điện gió ở Việt Nam. Đặc điểm cấu trúc chung hệ thống điện gió, nguyên lý làm việc máy phát điện tuabin gió, điều khiển công suất máy phát điện tuabin gió.

2

tailieuhoctap@hutech.edu.vn

-*1.2016.ELE126*

I VI

1

1.1 KHÁI CHUNG MÁY ÁP 1

1

2

1.2 MÁY ÁP 2

3

3

5

1.3 NGUYÊN LÝ LÀM MÁY BI ÁP 5

1.4 MÔ HÌNH TOÁN MÁY ÁP 7

8

10

1.5 THAY MÁY ÁP 11

11

12

1.6 KHÔNG MÁY ÁP 13

13

14

1.7 MÁY ÁP 15

15

16

1.8 CÓ MÁY ÁP 18

18

20

21

1.9 MÁY ÁP BA PHA 22

23

24

1.10 MÁY ÁP LÀM SONG SONG 26

BÀI 1: KHI KHÔNG T I 28

BÀI 2: KHI CÓ T I 28

1.11 MÁY ÁP 29

ây (Three Phases Power Transformers) 29

30

- Voltage Transformers) 30

- Current Transformers) 33

1 35

TÓM 36

CÂU ÔN 36

43

2.1 KHÁI CHUNG 43

43

43

2.2 MÁY 45

2.2.1 Stato 45

2.2.2 Rôto 46

2.3 NGUYÊN LÝ LÀM MÁY PHÁT 47

2.4 MÁY PHÁT 48

2.5 MÔ HÌNH TOÁN MÁY 49

49

51

2.6 CÔNG MÁY PHÁT 52

52

53

53

2.7 CÁC HAO, VÀ CÂN 54

54

54

55

2.8 CÁC TÍNH LÀM 56

56

56

57

57

2.9 MÁY PHÁT LÀM SONG SONG 58

58

59

2.10 MÁY PHÁT LÀM KHÔNG 61

61

63

64

2.11 QUÁ TRÌNH QUÁ TRONG MÁY 67

67

68

2.12 DAO MÁY 78

78

79

82

83

2.13 VÀ MÁY BÙ 84

84

85

TÓM 86

CÂU ÔN 86

GIÓ 91

3.1 PHÁT GIÓ 91

3.2 TRÚC VÀ CHUNG GIÓ 95

96

96

96

3.3 VÀ KHÓ GIÓ 96

96

97

3.4 CÂU TAO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM GIÓ 97

97

99

3.5 TÍNH CHUNG CÁC MÁY PHÁT GIÓ 99

3.5 99

ction generator - SCIG) 100

generator - PMSG) 101

ous generator- EESG) 101

3.6 CÁC MÔ HÌNH TOÁN GIÓ 102

103

3.7 CÔNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ 104

105

106

106

107

107

108

TÓM 112

CÂU ÔN 112

113

4.1 113

113

115

117

4 118

120

4.2 CÔNG 122

122

4.2.2 N 124

4.3 TRÚC CÔNG 124

124

4.3.2 125

-AC (Inverter) 126

126

127

4.4 CÁC TÍNH QUY 127

128

129

131

135

136

141

4.5 PIN 142

143

146

149

152

153

4.6 N CÔNG 525WP 154

154

155

4.6.3 S 156

156

164

TÓM 167

CÂU ÔN 167

S VÀ UPS 168

5.1 VÀ PHÂN 168

168

168

5.2 VÀ MÁY PHÁT DIEZEN 169

5.2.1 N 169

5.2.1.1 169

170

171

171

172

173

5.3 MÁY PHÁT CÁC HÃNG DÙNG 173

173

HUYNDAI 174

175

176

5.4 CÔNG MÁY PHÁT 177

177

179

179

5.5 HÀNH MÁY PHÁT 3 PHA VÀ 1 PHA 180

180

5.5.2 181

5.6 MÁY PHÁT 3 PHA VÀ 1 PHA 183

183

5.6.2 184

5.7 AN TOÀN HÀNH MÁY PHÁT (DIESEL) 186

5.8 AN TOÀN MÁY PHÁT 190

5.9 MÁY PHÁT VÀ HÒA 192

5.9.1 B 192

192

194

5.10 TRÌ MÁY PHÁT 194

5.11 Ý KHI MUA MÁY PHÁT 196

5.12 ATS 197

197

5.12.2 Nguyên lý: 198

199

202

5.13 UPS (UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEM) 203

5.13.1 UPS là gì? 203

Trong Data center: 204

207

5.14 BÁO VÀ NÚT 212

5.15 RÁP VÀ CÀI 212

TÓM 213

CÂU ÔN 213

TÀI THAM 214

MÔ MÔN

Máy n 2 là m t trong nh ng môn h c tiên quy t nh m cung c p ki n th c

b n v các d ng ngu n n cung c p cho m ng n phân ph i, nhà máy xí nghi p, tòa nhà cao t ng, ch ng h n ngu i t máy bi n áp, máy phát n ng

b , h th ng n gió, h n m t tr i, h th ng phát n Diezen, ATS chuy n m ch ngu n t ng và B n UPS

- Bài 1 Máy bi n áp: Bài này giúp h c viên n m 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

áp c bi t

- Bài 2: Máy n ng b : Bài này giúp h c viên hi u c vai trò và công d ng c a máy phát n ng b ng d ng trong dân d ng và trong các nhà máy n Ngoài ra còn gi i thi u thêm cho h c viên các n i dung: c u t o máy phát n

ng b , nguyên lý làm vi c c a máy n ng b , quá trình truy n ng trong máy n ng b , tính toán phân tích máy n ng b

- Bài 3: H th ng n gió: Bài này giúp h c viên hi u l ch s phát tri n n gió, vài trò và s phát tri n n gió Vi t Nam c m c u trúc chung h th ng n gió, nguyên lý làm vi c máy phát n tua-bin gió, u khi n công su t máy phát

n tua-bin gió

- Bài 4: H th ng n m t tr i: Gi i thi u c u trúc h th ng ng m t tr i

c l p công su t nh C u t o, nguyên lý làm vi c, thông s k thu t và cách ghép n i các t m pin m t tr i C u t o, nguyên lý làm vi c và thông s k thu t

c a pin c quy Thi t k h th ng n m t tr i c l p công su t nh

- Bài 5: H th ng máy phát n Diezen, ATS và UPS: Gi i thi u c u t o, nguyên lý làm vi c, thông s k thu t c a máy phát n Diezen Gi i thi u c u t o và

nguyên lý làm vi c c a h th ng ATS trong t ng chuy n m ch ngu n Nguyên

i v i m i bài h c, i h c c c m c tiêu và tóm t t bài h c, sau c

n i dung bài h c K t thúc m i ý c a bài h c, i c tr l i câu h i ôn t p và k t thúc toàn b bài h c, i c làm các bài t p

Môn h c c giá g m:

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

ch t o và tình hình th c t t i t ch c h c t p

- 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 1 n bài th 5

1.1 KHÁI NI M CHUNG V MÁY BI N ÁP

Ta có, dòng trên dây:

Và hao công trên dây:

= R I2 = R P2/(U2cos2 ) (1.2) Trong P là công trên dây; U là áp

R là dây và cos là công còn

là góc pha dòng I và áp U

các công trên cho ta cùng công trên dây,

áp càng cao thì dòng trên dây càng bé, do

xa ít hao và kim màu ta dùng áp cao,

là 35, 110, 220, 500kV Trên các máy phát phát ra áp 3 ÷ 21kV, do có áp dây khác các tiêu

1.2 C U T O C A MÁY BI N ÁP

Máy áp có các chính sau dây: lõi thép, dây và máy

1.2.1 Lõi thép máy bi n áp

Hình 1.2: MBA lõi: a) pha b) ba pha Lõi thép MBA dùng thông, các

là thép có dày 0,35 - 1mm, ngoài các lá thép có cách ghép nhau thành lõi thép Lõi thép hai và Gông (hình 1.2) T là dây còn gông G là các

thành kín

1.2.2 Dây qu n MBA

Hình 1.3: Dây máy áp

MBA làm dây nhôm, tròn hay

bên ngoài dây có cách Dây vòng dây và vào

thép các vòng dây, các dây và dây và lõi thép có cách Máy áp có hai dây Khi các dây trên cùng thì dây áp sát thép còn dây áp cao bên

Dây MBA có hai chính :

1 Dây tâm: dây tâm ngang là vòng tròn

tâm dây tâm chính Dây hình dùng cho dây áp và cao áp; Dây hình dùng cho dây áp

có dây hình xoáy liên dùng cho dây cao áp, dây

2 Dây xen : Các bánh dây cao áp và áp xen nhau theo thép

Hình 1.4: Máy áp ba pha 16000kVA/110kV

thoát ra ngoài MBA không

2 thông trong lõi thép móc vòng hai dây không có thông và không có hao trong lõi thép

3 thép (µ = dòng hoá có sinh ra thông trong lõi thép là không do sinh ra thông trong lõi thép cho không

Hình 2.6 nguyên lý MBA pha hai dây Dây 1 có N1vòng dây áp xoay u1, là dây Ký các phía dây có con 1 kèm theo u1, i1, e1, Dây

2 có N2 vòng dây cung cho Zt, là dây Ký các phía dây có con 2 kèm theo u2, i2 , e2,

áp xoay u1 vào dây trong dây có dòng i1 Trong lõi thép có thông móc vòng hai dây và ra các e1 và e2 Khi MBA có trong dây có dòng i2 ra

áp là u2 thông móc vòng hai dây và là thông chính

áp u1 sin nên thông thiên sin, ta có:

Theo các e1, e2 sinh ra trong dây

và MBA là:

(1.3)

áp k MBA:

MBA lý là qua áp gây ra do và thông dây thì E1 ~ U1 E2 ~ U2:

Hình 1.6 nguyên lý MBA pha hai dây

qua hao trong MBA th:

U1I1 = U2I2

ta có:

1.4 MÔ HÌNH TOÁN C A MÁY BI N ÁP

rõ quá trình trong máy áp, ta hãy xét các quan

trong này

1.4.1 trình cân b ng n áp

Hình 1.7: thông mba pha hai dây Trên hình 1.7 trình bày mba pha hai dây trong dây

có vòng N1, dây có Zt, có vòng N2 Khi áp u1 vào dây trong dây có dòng i1

qua phía có thì trong dây có dòng i2 qua Các dòng i1và i2 nên i1N1và i2N2 thông

do hai i1N1và i2N2sinh ra khép qua lõi thép móc vòng dây

và là thông chính thông chính gây nên trong các dây và e1và e2 sau:

trong 1= N1 và 2= N2 là thông móc vòng dây và

thông chính Ngoài thông chính trong lõi thép, trong mba các i1N1và i2N2còn sinh

ra thông t1và t2 thông không trong lõi thép mà móc vòng

này có bé, do thông so thông chính và thông móc vòng dây sinh ra nó thông t1do dòng

i1 gây ra và thông t2do dòng i2gây ra Các thông t1và t2 thiên theo gian nên trong dây et1và

et2, mà là:

(1.7) Trong t1=N1 t1 là thông móc vòng dây t2=N2 t2 là thông móc vòng dây

Do thông móc vòng không gian không nên dòng sinh ra nó:

t1 = Lt1i1t2 = Lt2i2Trong Lt1 và Lt2

Ta có:

(1.8) trong x

1 =

t1 là kháng dây x

Còn Z I là 1 .1 áp trên dây

e2, dây et2, dây r2, áp hai dây là u2 Áp Kirchhoff 2 ta có trình áp

1 1

Chia hai cho N1 và ta có:

Trong

2 ' 2

I I

k là dòng qui phía còn

1 2

N k

N

Ta dòng

1

I hai thành thành dòng không

I dùng bù dòng

2

I , là cung cho Khi

thì dòng

2

I nên

' 2

I và dòng

1

1 I I

mô hình toán ta xây là thay sao cho

quá trình trong máy áp cho phân tích, nghiên máy áp

Nhân (1.13) k ta

k

I Z k E k I kZ E k U

2 2 2 2

2 2

.

' 2

2 2 2

'

k

I Z k I kZ U k

Trong trình (1.9) áp vào U1 áp trên dây Z 1

và áp trên Zm cho thông chính và hao Vì thông chính do dòng không I0 sinh ra nên ta có:

m là hóa cho hao

m là kháng hóa cho thông chính

Thay E1 vào trình (1.12), (1.13) ta

0 1

1

1 Z I Z I

' 2 2 0 '

2 Z I Z I

' 2 0

1 I I

là máy áp khi không

Hình 1.9: thay khi không

Dòng không là:

2 1

2 1

1 0

1 0

)(

)(R R m X X m

U Z

0 2

0 2 0

0 0

Q P

P X

R

R Cos

Vì khi hành không nên máy làm không non

1.6.2 Thí nghi m không t i

thí không là xác áp k, hao và các thông máy áp không

- áp:

20 1 2 1 2

1

U

U E

E W

Ðݱ­

/³

(1.30)

vào Khi làm có nguyên nhân làm cho máy áp dây

Vì áp thông có qua hao

áp là áp trên dây công

chính là hao trong hai dây các thông dây trong thay

Trong quá trình qua máy áp, tiêu hao

công tác và công kháng Sau ta xét cân công tác và công kháng trong máy áp cân này suy ra

là công tác vào máy áp công này tiêu hao trên dây và trong lõi thép công còn qua phía nên ta có:

công hao trên dây còn là công ra máy áp:

sang dung)

Pcu1 jq

Pcu2 jq

PFe jq

1.8.2 thay i n áp th c p máy bi n áp

Khi máy áp làm thay làm thay áp U2

áp lúc không U 20 và lúc có U 2 khi áp vào

Nhân và áp k ta

/³

/³ /³

/³

Ë

ËË

µË

µËµË

thay là:

Hình 1.15: khi có tính 2, ta lên '

Æ

×Æ

×

Æ

×ßÞ

ßÝË

ËË

/³

²

² /³

²

² /³

Ë

Æ

×Æ

²

² /³

²

² /³

Ë

Æ

×Ë

Vì UnR%, UnX% xác vào các thông máy nên Ë

5

5

ÐÐ

Ð

(1.53)

/³ /³

×

×

×Ë

×ËÐ

PCu là hao trên dây và xác sau:

/³

² Ý« × Î Ð

×

×Î

PFe là hao trong lõi thép do dòng xoáy và gây ra hao không mà vào thông chính (hay áp) và

hao không PFe = PFe = Ð Þ Ù

ÐÐÍ

ÐÐ

² /³

thì các công hao so công nên

trúc máy áp 3 pha 5 trình bày trên hình 1.22 Các dây cao

áp hoa AX, BY, CZ Các dây áp ax, by, cz Phía vào là Phía ra cho là

Hình 1.23: áp pha máy áp 3 pha tùy cách hình Y hay mà góc

Hình 1.25: dây -11

- Hoán các pha 1, 3, 5, 7, 9

1.10 MÁY BI N ÁP LÀM VI C SONG SONG

- Lý do máy áp làm song song:

1 Cung liên cho các

2 hành các mba cách kinh

3 Máy quá thì và

khó

- nào là làm song song?

Dây các mba chung vào

II

3

ItII

Ë

ËÉ

1.11.2 Máy bi n áp t ng u (Auto Power Transformers)

Hình 1.31: Máy áp Máy áp có 1 song song

2 là và ngoài liên còn có liên

áp là:

É

ÉË

Ë

É

ÉËË

(1.61)

Thay 2 2 thay liên

: Lõi thép máy áp có dây nên dây và hao

: an toàn không cao, dòng : Dùng các phòng thí các có áp theo yêu máy xoay

1.11.3 Máy bi n n áp (VT- Voltage Transformers)

Máy áp là máy áp áp, dùng áp cao

-i

' 1

U

U U W W U

U U

ý: Không vì

Mã U (KV) U1BU(KV) U2BU(KV) UCN(KV) S (VA) TL(Kg)

1.11.4 Máy bi n dòng n (CT- Current Transformers)

Máy dòng là máy áp áp, dòng dùng

CT có 3 chính: lõi thép khép kín, dây (có dòng qua), dây (có dòng

là 1A 5A)

Hình 1.35: Nguyên lý làm dòng nguyên lý CT VT và máy áp thông là làm theo nguyên lý Khi có dòng xoay I1 qua, trong lõi thép thông xoay , thông này bên

E2 và dòng I2 Dòng I2 trong dòng I1trong này là dòng KI:

1

2 2

1

W

W I

-*

*

*

*

Sai CT khi dòng là sai dòng bên suy

ra dòng I2 bên và dòng I1 bên Sai này % dòng I1:

1

1 2 1 2 1

1

' 1

I

I I W W I

I I

cho sai CT ta dùng khái chính xác chính xác CT sai dòng CT có chính xác 0,2; 0,5 ; 1; 3; 10 (sai 0,2%, 0,5%, 1%, 3%; 10%)

- chính xác 0,2: dùng trong phòng thí yêu chính xác cao

- chính xác 0,5: dùng máy phát máy áp, các phát

- chính xác 1: dùng công trong các nhà máy

và áp

- chính xác 3: dùng cho các quá dây

tay hay máy

- chính xác 10: dùng cung dòng trong các

tay hay máy cao áp

và cháy dây

Ví 4: CT trung 35kV (IMB-72) hãng ABB có các thông sau:

Hình 1.36: Các CT trung ABB CT: 10,5kV-3200A CT: 15kV-3200A CT: 24kV-3200A CT: 36kV-2500A

Ví 5: CT cao 110kV hãng ABB có các thông sau:

IMB-123 IMB-72

Công danh VA 30 30

áp danh KV 123 38,5 Dòng danh A 800 300

Máy áp có hai chính là và Nguyên lý làm vào

c các giá trên theo

Câu 6: máy áp pha có R1=200 , R2=2 , L1=50mH,

L2=0.5mH, vòng dây W1/ W2=10 máy áp máy phát sin

có f=5000Hz, trong Rtr=1600 , E =100V

R =16

Câu 8: Máy áp ba pha S =160kVA, U =15kV, U =400V, P0=460W,

Pn=2350W, Un%=4%, dây Y/Y-12 Cho R1 R'2, X1 X'2 tính

a vòng dây pha dây cao áp và áp biên trong lõi thép không quá Bm=1.6T

b dây cáo áp và áp dòng không quá 3A/mm2

c và kháng pha dây