Đề cương Máy điện 1 EPU

Câu 1: Sức điện động trong các thanh dẫn của dây quấn phần ứng: xác định công thức tính; quy tắc xác định chiều sức điện động; đặc điểm: xoay chiều hay một chiều (tại sao ?); vì sao trong khung dây lại là xoay chiều, ở mạch ngoài là một chiều? sức điện động xoay chiều chuyển thành một chiều nhờ hệ thống nào? sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng: e = B.l.v B Cảm ứng từ nơi thanh dẫn quét qua; l Chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trường, v vận tốc quét của thanh dẫn Chiều của s.đ.đ. cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải Dòng điện (hoặc sức điện động) trong khung dây là dòng (điện áp) xoay chiều hình sin

ÔN TẬP 1

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

Câu 1: Sức điện động trong các thanh dẫn của dây quấn phần ứng: xác định công thức tính; quy

tắc xác định chiều sức điện động; đặc điểm: xoay chiều hay một chiều (tại sao ?); vì sao trong khung dây lại là xoay chiều, ở mạch ngoài là một chiều? sức điện động xoay chiều chuyển thành một chiều nhờ hệ thống nào?

- sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng: e = B.l.v B - Cảm ứng từ nơi thanh dẫn quét qua; l - Chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trường, v - vận tốc quét của thanh dẫn

- Chiều của s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải

Dòng điện (hoặc sức điện động) trong khung dây là dòng (điện áp) xoay chiều hình sin

sức điện động xoay chiều chuyển thành một chiều nhờ hệ thống nào: chổi than

Câu 2: Lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn trong máy điện một chiều và Mô men điện từ: xác

định công thức tính; quy tắc xác định chiều;

Công suất điện từ của máy điện một chiều:

P đt = E ư I ư

Thay giá trị Eư ta có:

Mômen điện từ là:

là tần số góc quay của rôto

M đt = k M I ư Φ

Mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư và từ thông  Thay đổi mômen điện từ: Phải thay đổi dòng điện phần ứng Iư hoặc thay đổi dòng điện kích từ Ikt Đổi chiều mômen điện từ: Phải đổi chiều hoặc dòng điện phần ứng hoặc dòng điện kích từ

- Lực điện từ: F  B.l.i

B - cường độ từ cảm đo bằng T l - chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (m) i - dòng điện đo bằng A

F - lực điện từ đo bằng N (Niutơn)

Chiều lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái

Câu 3: Cấu tạo của Máy điện một chiều; nhiệm vụ của từng bộ phận cơ bản; tại sao lõi thép

phần ứng phải làm bằng các tấm thép kĩ thuật điện; tại sao lõi thép cực từ có thể dùng các lá thép các bon dày hoặc thép khối mà không cần dùng thép kỹ thuật điện; tại sao vỏ máy phải dùng thép

mà không dùng gang.

- Cấu tạo của máy điện một chiều

1 Máy điện một chiều gồm:

+ Phần tĩnh (gọi là stato hoặc gọi là phần cảm)

+ Phần động (gọi là roto hoặc gọi là phần ứng)

1.1 Phần tĩnh gồm: cực từ chính, cực từ phụ, gông từ, nắp máy, cơ cấu chổi than

1.1.1.Cực từ chính:

+ Nhiệm vụ: là bộ phận sinh ra từ trường chính trong máy

+ Cấu tạo: Lõi sắt cực từ, dây quấn kích từ

- Lõi sắt cực từ:

 Máy điện lớn hoặc trung bình: Lõi thép cực từ làm bằng các lá thép kĩ thuật điện hay thép các bon dày 0,5 – 1 mm ép lại và tán chặt

 Máy điện nhỏ: Lõi thép cực từ được đúc bằng thép khối

 Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bu lông

- Dây quấn kích từ:

 Dây quấn kích từ làm bằng đồng có bọc cách điện, được quấn thành từng cuộn

 Các cuộn dây được bọc cách điện và tẩm sơn cách điện trước khi đặt vào cực từ

 Các cuộn dây kích từ được nối tiếp với nhau sao cho khi cho dòng điện chạy qua, chúng tạo thành các cực từ trái dấu xen kẽ nhau

1.1.2.Cực từ phụ:

+ Nhiệm vụ: đặt xen kẽ giữa các cực từ chính để cải thiện đổi chiều

+ Cấu tạo: Lõi thép, dây quấn

- Lõi sắt:

 Lõi thép làm bằng thép khối

 Cực từ phụ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bu lông

- Dây quấn:

 Dây quấn có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính

 Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với dây quấn phần ứng

1.1.3.Gông từ:

+ Nhiệm vụ: làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy

+ Cấu tạo:

 Gông từ làm bằng thép đúc (máy công suất lớn)

 Dùng thép tấm cuốn lại và hàn (máy công suất nhỏ và trung bình

) 1.1.4.Cơ cấu chổi than:

+ Nhiệm vụ: Chổi than có nhiệm vụ đưa dòng điện phần ứng ra ngoài và ngược lại

+ Cấu tạo: Chổi than, hộp chổi than, lò xo, giá đỡ, dây dẫn điện, cò mổ

 Chổi than làm bằng than hay graphit, đôi khi trộn thêm bột đồng để tăng độ dẫn điện

 Chổi than đặt trong hộp chổi than

 Lò xo để tì chặt chổi than lên cổ góp

 Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá

 Giá chổi than có thể điều chỉnh để vị trí chổi than được đặt đúng chỗ

1.1.5.Nắp máy:

+ Nhiệm vụ:

 Bảo vệ máy

 Đảm bảo an toàn cho người

 Làm giá đỡ ổ bi (trong máy công suất nhỏ và vừa)

1.2 Phần động gồm: Lõi thép, dây quấn, cổ góp, các bộ phận khác

1.2.1.Lõi thép:

+ Nhiệm vụ: Lõi thép phần ứng dùng để dẫn từ

+ Cấu tạo:

 Được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng điện xoáy

 Được dập đồng dạng rồi ghép lại, xung quanh tạo thành các rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có lỗ bắt trục

 Ở các máy trung bình và lớn còn dập lỗ để thông gió

 Các máy điện lớn, lõi thép được chia thành từng đoạn nhỏ để tạo khe hở thông gió ngang trục 1.2.2.Dây quấn phần ứng:

+ Nhiệm vụ: là phần sinh ra s đ đ cảm ứng và có dòng điện chạy qua

+ Cấu tạo:

 Làm bằng đồng có bọc cách điện

 Tiết diện hình tròn (máy công suất nhỏ) hoặc hình chữ nhật (máy công suất lớn)

 Được quấn thành từng bối dây và đặt trong rãnh của lõi thép, được cách điện cẩn thận với rãnh  Miệng rãnh có nêm chèn để đè chặt dây

 Đầu các bối dây được hàn nối với các phiến góp của cổ góp ở đầu trục rôto

1.2.3.Cổ góp:gọi là vành góp hay vành đổi chiều

+ Nhiệm vụ: chỉnh lưu dòng điện xoay chiều trong dây quấn phần ứng thành dòng điện một chiều ở mạch ngoài

+ Cấu tạo: Được ghép bởi nhiều phiến góp, các phiến góp cách điện với nhau bằng mica mỏng

1.2.4.Các bộ phận khác:

+ Cánh quạt để làm mát máy

+ Trục máy

- Vì lõi thép stato và roto luôn có dòng điện fuco, làm nóng lõi thép Còn các lá thép là các tấm thép mỏng, khi đó dòng điện fuco chỉ làm nóng lõi thép ở nhiệt độ vừa đủ

Câu 4: Sơ đồ nguyên lý các loại Máy điện một chiều; các đặc tính của Máy phát điện một chiều

(quan hệ giữa các đại lượng trong đặc tính); điều kiện tự kích thích của Máy điện một chiều kích thích song song;

-Các đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích độc lập (5 loại)

1 Đặc tính không tải U0= Eư = f(Ikt) khi Iư = 0, n = const

2 Đặc tính ngắn mạch Iư = f(Ikt) khi U = 0, n = const

3 Đặc tính ngoài U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const

4 Đặc tính điều chỉnh Ikt = f (Iư) khi U= const, n=const

5 Đặc tính tải U = f(It) khi Iư = const, n = const

-điều kiện tự kích thích của Máy điện một chiều kích thích song song;

• Máy phải có từ dư Nếu máy mới sử dụng lần đầu hoặc mất từ dư phải dùng nguồn ngoài (acquy, …)

để kích từ lại

• Dòng kích từ phải tạo ra từ trường cùng chiều với từ dư, nếu ngược chiều sẽ khử mất từ dư và máy không thành lập được điện áp Muốn vậy máy phải quay đúng chiều quy định hoặc dây quấn kích thích phải đấu đúng cực tính

• Điện trở mạch kích thích không quá lớn để sự gia tăng của dòng điện kích từ ở mức độ có thể xảy ra quá trình tự kích

Câu 5: Mở máy động cơ điện một chiều: Các yêu cầu khi mở máy động cơ điện; các phương

pháp khi mở máy (Mmm; Imm; từ thông  khi mở máy ?); đặc điểm của các phương pháp mở máy;

So sánh ưu – nhược điểm giữa các phương pháp mở máy;

Mở máy động cơ điện một chiều

1 1.1 Những yêu cầu mở máy ĐCĐ1C:

• Mômen mở máy Mmm phải có trị số lớn nhất để hoàn thành quá trình mở máy trong thời gian nhanh nhất

• Dòng điện mở máy Imm phải được hạn chế đến mức thấp nhất để dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh hưởng xấu đến đổi chiều

• Từ thông cực đại Φmaxđể sau khi đóngđộng cơ vào nguồnđộng cơđược kích thíchđến mức tốiđa, có như vậy thìứng với mỗi trị số của dòngđiện Iư mômen luôn luôn lớn nhất Ngoài ra phảiđảm bảo mạch kích thích không bịđứt vì nếu mạch kích thích hở mạch thìΦ = 0, M = 0, động cơ không quay được, Eư =

0 và Iư = U/Rư có trị số rất lớn làm cháy vành góp và dây quấn

1 1.2 Các phương pháp mở máy động cơ điện một chiều (3 phương pháp)

 Mở máy trực tiếp

 Mở máy bằng điện áp thấp Umm< Uđm

 Mở máy bằng biến trở

Câu 6 : Phương trình cân bằng điện áp và phương trình cân bằng mômen của Máy phát điện,

động cơ điện một chiều.

- phương trình cân bằng mômen của Máy phát điện:

M1= Mdt +Mo

Mo: moment không tải

M1: moment đưa vào trục máy phát điện

Mdt: moment điện từ phát ra của máy phát điện

U= Eư - IưRư

Câu 7: Một máy phát điện một chiều chạy không tải ở tốc độ 1300 vg/ph thì phát ra điện áp bằng

250 V Khi tải định mức, để có điện áp đầu cực máy bằng 220 V thì tốc độ quay của máy phải bằng bao nhiêu? Biết rằng khi đó sụt áp trên mạch phần ứng là IưRư = 10 V và từ thông trong máy không thay đổi.

Câu 8: Một động cơ điện một chiều kích thích song song có các số liệu như sau:Pđm = 100 kW ;

Uđm = 440 V; Iđm = 225 A; Ikt = 5 A; nđm = 500 vg/ph; Rư = 0,078  Hãy tính mômen định mức ở đầu trục M2đm?

MÁY BIẾN ÁP

Câu 9: Các khái niệm về Máy biến áp, định nghĩa, phân loại, cấu tạo các bộ phận cơ bản và công

dụng của các bộ phận đó;

-Định nghĩa về MBA: M.b.a là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, với tần

số không đổi

2.1.2 Cấu tạo của MBA MBA có các bộ phận chính sau:

 Lõi thép

 Dây quấn

 Vỏ máy

1 Lõi thép:

Nhiệm vụ: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn

• Phân loại:

• M.b.a kiểu lõi hay kiểu trụ

• M.b.a kiểu bọc

• M.b.a kiểu lõi hay kiểu trụ:

• Loại này thông dụng cho m.b.a một pha và ba pha công suất nhỏ và trung bình

• Các m.b.a hiện đại dung lượng lớn và cực lớn (80 ÷ 100 MVA/1 pha), điện áp thật cao (≥ 220 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho vận chuyển thì mạch từ của m.b.a kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên và m.b.a có tên là m.b.a kiểu trụ-bọc

• M.b.a kiểu bọc:

• Loại này mạch từ được phân ra hai bên và ôm lấy một phần dây quấn

• M.b.a kiểu bọc thường chỉ dùng trong một vài ngành chuyên môn đặc biệt như m.b.a dùng trong lò luyện kim, m.b.a công suất nhỏ dùng trong kĩ thuật vô tuyến điện, âm thanh,

• Lõi thép gồm 2 phần:

• Trụ

• Gông

• Lõi thép được ghép bằng những lá thép KTĐ dày 0,35 mm có phủ sơn cách điện ở bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy

• Trụ và gông có thể ghép riêng (ghép rời) sau đó dùng xà ép và bulông vít chặt lạ

i • Trụ và gông cũng có thể ghép xen kẽ: các lá thép làm trụ và làm gôngđược ghép đồng thời, xen kẽ nhau lần lượt theo trình tự

a Trụ (T): Nhiệm vụ: phần trên đó có quấn dây Đặc điểm: Tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình bậc thang gần tròn

b Gông:

 Nhiệm vụ: nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín, trên đó không có dây quấn

 Đặc điểm: Tiết Tiết diện ngang của gông làm đơn giản hơn: hình vuông, hình chữ thập hoặc hình chữ T

2 Dây quấn:

Nhiệm vụ: là bộ phận dẫn điện của m.b.a, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra Cấu tạo: Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể bằng nhôm Phân loại:

• Dây quấn đồng tâm

• Dây quấn xen kẽ a) Dây quấn đồng tâm: Tiết diện ngang là những đường tròn đồng tâm Dây quấn CA thường quấn phía trong gần trụ thép, dây quấn HA quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn CA

• Dây quấn đồng tâm có những kiểu chính sau:

 Dây quấn hình trụ

 Dây quấn hình xoắn

 Dây quấn xoáy ốc liên tục

• Dây quấn hình trụ:

 Nếu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn quấn thành nhiều lớp Loại này thường dùng làm dây quấn

CA, điện áp tới 35 kV 16

 Nếu tiết diện dây lớp thì dùng dây bẹt, thường quấn thành hai lớp Loại này chủ yếu dùng làm dây quấn HA với điện áp ≤ 6 kV

 Dây quấn hình trụ thường dùng cho các máy biến áp có S ≤ 560 kVA

• Dây quấn hình xoắn:

 Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo hình xoắn ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở

 Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của các m.b.a có dung lượng trung bình và lớn

• Dây quấn xoáy ốc liên tục:

 Loại này làm bằng dây bẹt, dây quấn được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rãnh hở

 Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn mà các bánh dây được nối tiếp nhau một cách liên tục không cần mối hàn giữa chúng

 Dây quấn này chủ yếu dùng làm cuộn CA có U ≥ 35 kV và dung lượng lớn

b) Dây quấn xen kẽ:

• Các bánh dây CA, HA lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép, trong đó các bánh dây đặt sát gông thường là dây quấn HA

• Kiểu dây quấn này hay dùng trong các m.b.a kiểu bọc Các m.b.a kiểu trụ hầu như không dùng kiểu dây quấn này

3 Vỏ máy: gồm hai bộ phận:

• Thùng

• Nắp thùng

a) Thùng m.b.a

• Thùng máy làm bằng thép, hình dáng và kết cấu của thùng tuỳ thuộc vào công suất của máy

• Khi m.b.a làm việc, một phần năng lượng tiêu hao trong máy và thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác của máy

• Để đảm bảo cho m.b.a vận hành với tải liên tục trong thời gian quy định (15 – 20 năm), không bị sự cố, cần phải tăng cường làm mát cho máy bằng cách ngâm toàn bộ lõi m.b.a trong thùng dầu

• Nhờ sự đối lưu trong dầu mà nhiệt độ được truyền từ các bộ phận bên trong m.b.a ra môi trường xung quanh

• Ngoài ra dầu m.b.a còn có nhiệm vụ tăng cường cách điện

• Tuỳ theo dung lượng của m.b.a mà hình dáng và kết cấu của thùng dầu có khác nhau:

• Loại thùng phẳng

• Loại có bộ tản nhiệt

• Loại có quạt làm mát để tăng cường làm mát cho bộ tản nhiệt

b) Nắp thùng

• Nắp thùng dùng để đậy thùng và lắp đặt một số chi tiết quan trọng như:

• Các sứ ra của dây CA và HA

• Bình dãn dầu

• Ống phòng nổ

• Bộ phận truyền động của bộ điều áp

Câu 10: Tổ nối dây của Máy biến áp ba pha: Các ký hiệu đầu dây, đấu dây; khái niệm tổ nối

dây;

2 Tổ nối dây của MBA

Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp với kiểu đấu dây thứ cấp, nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây của dây quấn sơ cấp và sức điện động dây của dây quấn thứ cấp tương ứng Góc lệch pha này phụ thuộc vào chiều quấn dây, cách ký hiệu đầu dây và kiểu đấu dây quấn của sơ cấp và thứ cấp Mỗi một máy biến áp ba pha có tổ nối dây xác định do nhà sản xuất ghi lại trên nhãn máy

1 Cách ký hiệu các đầu dây

• Mỗi cuộn dây của máy biến áp có hai đầu, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là đầu cuối

• Với máy biến áp ba pha, các đầu đầu và đầu cuối của các pha phải chọn thống nhất Nếu một pha ký hiệu ngược lại thì điện áp dây lấy ra sẽ mất đối xứng

• Dây quấn cao áp (CA) đầu đầu ký hiệu là A, B, C, đầu cuối ký hiệu là X, Y, Z, trung tính kí hiệu là O

• Dây quấn hạ áp (HA) đầu đầu ký hiệu là a, b, c, đầu cuối ký hiệu là x, y, z, trung tính ký hiệu là

o

• Với M.B.A ba dây quấn, ngoài dây quấn cao áp và hạ áp còn có dây quấn điện áp trung gian (gọi là trung áp – TA) Dây quấn này đầu đầu được ký hiệu là Am, Bm, Cm, đầu cuối ký hiệu là

Xm, Ym, Zm, trung tính ký hiệu là Om

Câu 11: Tính góc lệch pha giữa các tổ nối dây; tính dòng điện trong các cuộn dây; tính hệ số

biến đổi điện áp k; tính công suất tải S2

Câu 12: Điều kiện làm việc song song của các máy biến áp; tính phân phối công suất giữa các

Máy biến áp làm việc song song.

Điều kiện làm việc song song của các máy biến áp

1 Điều kiện tỷ số biến đổi bằng nhau

2 Điều kiện cùng tổ nối dây

3 Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau

tính phân phối công suất giữa các Máy biến áp làm việc song song.

un% của các MBA làm việc song song không khác nhau quá 10%

Công suất MBA làm việc song song không quá 3:1

Câu 13: Ưu nhược điểm của Máy biến áp tự ngẫu.

 Ưu điểm của máy biến áp tự ngẫu

- Giá thành rẻ, kích thước khối lượng của máy tự ngẫu nhỏ hơn so với MBA 3 cuộn dây

- ΔQ, ΔU nhỏ nên dễ điều chỉnh điện áp

Nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu

    Do điện kháng XC, XT nhỏ dẫn đến dòng ngắn mạch lớn

    Do phía cap áp và trung áp có sự liên hệ trực tiếp về điện nên sét có thể truyền từ C > T và ngược lại làm hỏng cách điện máy biến áp > tốn chi phí để đặt chống sét van cả hai đầu

     Chỉ được sử dụng trong mạng điện có trung tính nối đất trực tiếp

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Câu 14: Các chế độ làm việc của Máy điện không đồng bộ; phạm vi giá trị của hệ số trượt s ứng

với các chế độ làm việc; xác định các chế độ làm việc theo tốc độ n và n1

Các chế độ làm việc của Máy điện không đồng bộ

Chế độ động cơ điện (0 < n < n1 hay 0 < s < 1)

Chế độ máy phát điện (n > n1 hay s < 0)

Chế độ hãm điện từ (n < 0 hay s > 1)

phạm vi giá trị của hệ số trượt s ứng với các chế độ làm việc

Ở chế độ làm việc định mức, hệ số trượt của động cơ không đồng bộ từ 0,02 ÷ 0,06

Câu 15: So sánh động cơ không đồng bộ roto lồng sóc với động cơ không đồng bộ roto dây

quấn

Câu 16: Vì sao vỏ máy của máy điện không đồng bộ công suất nhỏ và trung bình thường làm

bằng gang mà không dùng thép? Ưu điểm của động cơ không đồng bộ.

Ưu điểm của động cơ không đồng bộ ba

pha

thích nghi cho từng người sử dụng

Vỏ Máy làM bằng nhôM hoặc bằng gang, dùng để giữ chặt lõi thép, cố định Máy trên bệ,  bảo vệ Máy và đỡ trục rôto