Giáo trình Máy điện (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

Nguyên tắc cấu tạo và làm việc của máy phát điện Đưa cơ năng vào phần quay của MĐ nó sẽ làm việc ở chế độ máy phát: Máy gồm một khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung dây v

NGUYỄN VĂN SÁU (Chủ biên) NGUYỄN THỊ YẾN– TRẦN THỊ HƯƠNG GIANG

GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN

Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

Trình độ: Cao đẳng

(Lưu hành nội bộ)

Hà Nội - Năm 2021

Hà Nội đã chỉnh sửa, biên soạn cuốn giáo trình “Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Đây là môn học kỹ thuật chuyên ngành trong chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí trình độ Cao đẳng

Nhóm biên soạn đã tham khảo các tài liệu: “Máy điện” dùng cho sinh viên các Trường Cao đẳng, Đại học kỹ thuật của tác giả Trần Hữu Quế và Nguyễn Văn Tuấn năm 2006, Tài liệu “Máy điện 1” biên dịch của Trần Hữu Quế và Nguyễn Văn Tuấn năm 2005 và nhiều tài liệu khác

Mặc dù nhóm biên soạn đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh được những thiếu sót Rất mong đồng nghiệp và độc giả góp ý kiến để giáo trình hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021

Chủ biên:

Bài 1 Khái niệm chung về máy điện 9

1.1 Định nghĩa và phân loại 9

1.3 Phát nóng và làm mát máy điện 12

Bài 2 Máy biến áp 13

2.1 Cấu tạo và công dụng của máy biến áp 13

2.2 Các đại lượng định mức của MBA 15

2.3 Nguyên lý làm việc của máy biến áp 15

2.4 Các chế độ làm việc của MBA 16

2.6 Máy biến áp ba pha 22

2.7 Sự làm việc song song của MBA 23

2.8 Các máy biến áp đặc biệt 24

2.9 Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp 26

Bài 3 Máy điện không đồng bộ 46

3.1 Khái niệm chung về máy điện KĐB 46

3.3 Từ trường của máy điện không đồng bộ 50

3.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện KĐB 55

3.5 Mô hình toán và sơ đồ thay thế của động cơ KĐB 56

3.6 Biểu đồ năng lượng và hiệu suất của động cơ KĐB 57

3.7 Mô men quay của động cơ KĐB 3 pha 59

3.8 Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha 60

3.9 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 64

3.10 Động cơ không đồng bộ 1 pha 68

3.11 Sử dụng động cơ điện ba pha vào lưới điện một pha 70

3.12 Dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha 74

3.13 Dây quấn động cơ không đồng bộ một pha 83

3.14 Bảo dưỡng và sửa chữa động cơ điện xoay chiều 88

4.3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 93

4.4 Phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ 94

4.5 Các đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ 95

4.6 Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ 98

4.7 Động cơ và máy bù đồng bộ 103

Bài 5 Máy điện một chiều 105

5.1 Đại cương về máy điện một chiều 105

5.2 Cấu tạo của máy điện một chiều 105

5.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều 108

5.4 Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều 110

5.5 Công suất và mô men điện tử 111

5.6 Các máy phát điện một chiều 113

5.6.2 Các đặc tính cơ bản của các MFĐDC 114

5.7 Động cơ điện một chiều 131

5.8 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều 148

5.9 Bảo dưỡng và sửa chữa máy điện một chiều 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 161

PHỤ LỤC 162

Hướng dẫn thí nghiệm MÔ HÌNH MÁY ĐIỆN 162

Chương 1 Tổng số ED-5300 163

1 Tài sản của ED-5300 163

2 Cấu hình của ED-5300 163

3 Lưu ý cho người 165

Chương 2 Động cơ điện 166

2.1 Nguyên tắc phát điện 166

2.2 Máy phát điện DC 169

2.3 Đồng bộ Máy phát điện 177

3.3 Thí nghiệm DC Máy phát điện dùng châm vĩnh viễn 191

3.4 Thí nghiệm DC riêng Kích thích Điện trở Sun Máy phát điện Sử dụng Dòng Coil 196

3.5 Thí nghiệm DC Tự Kích thích Điện trở Sun Máy phát điện Sử dụng Dòng Coil 202

3.6 Thí nghiệm Không-Load Saturation của Điện trở Sun Máy phát điện 207

3.7 Thí nghiệm 3 Tải Đặc điểm của DC riêng Kích thích Điện trở Sun Máy phát điện 211

3.8 Thí nghiệm quay kiểu trường một pha động cơ AC Điện trở Sun 216

3.9 Thí nghiệm tải Đặc tính của AC Máy phát điện 221

3.10.Nguyên tắc 3 pha Máy phát điện 226

3.11 Thí nghiệm quay Dòng 3 pha AC Máy phát điện 230

3.12 quay phần ứng 3 pha AC Generator 236

3.13 Rotary Chuyển đổi 241

Thời gian mô đun: 45 giờ (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm,

thảo luận, bài tập: 12 giờ; kiểm tra: 03 giờ)

I Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị trí: Môn học này học sau các môn học An toàn lao động, mô đun Đo lường điện lạnh, cơ sở kỹ thuật nhiệt – lạnh và ĐHKK và một số mô đun khác…

- Tính chất: Là môn học cơ sở , thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc

II Mục tiêu môn học:

- Về kiến thức:

Phân tích được cấu tạo, nguyên lý của các loại máy điện thông dụng như: máy biến áp, động cơ, máy phát điện

- Về kỹ năng:

+ Vận hành được các loại máy điện thông dụng

+ Kiểm tra, bảo dưỡng được các hư hỏng ở phần điện và phần cơ của các loại máy điện

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và tư duy khoa học trong công việc

III Nội dung môn học:

1 Nội dung tổng quát và phân bố thời gian :

1 Bài 1: Khái niệm chung về máy điện 2 2

1.1 Định nghĩa và phân loại 0.5

1.2 Tính thuận nghịch của máy điện 1

1.3 Phát nóng và làm mát của MĐ 0.5

2.1 Cấu tạo và công dụng của máy

2.4 Các chế độ làm việc của máy biến

2.5 Tổn hao năng lượng và hiệu suất

2.7 Đấu song song các máy biến áp 1

2.8 Các máy biến áp đặc biệt 1

2.9 Bảo dưỡng và sửa chữa các máy

3.1 Khái niệm chung về máy điện

3.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của

3.5 Mô hình toán của động cơ không

3.6 Sơ đồ thay thế động cơ điện không

3.7 Biểu đồ năng lượng và hiệu suất

3.8 Momen quay của động cơ không

3.13 Dây quấn động cơ không đồng bộ

4.2 Cấu tạo của máy điện đồng bộ 1

4.3 Nguyên lý làm việc của máy phát

5.1 Đại cương về máy điện một chiều 0.5

5.2 Cấu tạo của máy điện một chiều 0.5

5.3 Nguyên lý làm việc của máy điện

5.4 Từ trường và sức điện động của

5.5 Công suất và mônmen điện từ của

5.6 Tia lử điện trên cổ góp và biện

5.7 Máy phát điện một chiều 0.5

5.10 Bảo dưỡng và sửa chữa máy điện

- Hiểu được nội dung các định luật điện từ dùng trong máy điện

- Vận dụng các định luật vào phân tích nguyên lý hoạt động của máy điện

1.1 Định nghĩa và phân loại

a Máy điện tĩnh

- Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp (MBA)

- Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên

từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối

- Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi điện năng

1.2 Tính thuận nghịch của máy điện

Nguyên lý làm việc của các máy điện dựa trên cơ sở định luật cảm ứng điện từ Sự biến đổi năng lượng trong máy điện được thực hiện thông qua từ trường Để tạo được từ trường mạch và tập trung người ta dùng vật liệu sắt từ để làm mạch từ

Hình 1.1 Nguyên tắc cấu tạo và làm việc của máy phát điện

Đưa cơ năng vào phần quay của MĐ nó sẽ làm việc ở chế độ máy phát:

Máy gồm một khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung dây

và phiến góp được quay quanh trục của nó với vận tốc không đổi trong từ trường của hai cực nam châm vĩnh cửu Theo định luật cảm ứng điện từ trong thanh dẫn

sẽ cảm ứng lên sức điện động: e = B.l.v (V) (1-11)

Trong đó:

B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua (T)

L: Chiều dài của thanh dẫn trong từ trường (m)

V: Tốc độ dài của thanh dẫn (m/s)

Nếu mạch ngoài khép kín qua tải thì sức điện động trong khung dây sẽ sinh ra ở mạch ngoài một dòng điện chạy từ A đến B Máy làm việc ở chế độ máy phát điện biến cơ năng thành điện năng

Máy làm việc ở chế độ động cơ điện:

Nếu ta cho dòng điện một chiều đi vào khung dây vào chổi than A và ra ở

B Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F = B.i.l tác dụng lên cạnh khung dây Chiều của lực điện từ được xác định bằng qui tắc bàn tay trái, các lực F tạo thành mô men quay rotor với vận tốc v Khi rotor quay cắt các đường sức từ sinh ra sức điện động E có chiều ngược với chiều dòng điện, máy đã biến điện năng thành cơ năng

đề đặt ra cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh

tế hơn

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống Như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí sẽ giảm xuống đồng thời tổn hao năng lượng cũng giảm xuống Do đó phải có thiết bị để tăng điện áp ở đầu đường dây lên và giảm điện áp ở các hộ tiêu thụ Và các thiết bị như vậy được gọi là máy biến áp

Trong bài số 2 này sẽ cung cấp cho người học các kiến thức cơ bản nhất về máy biến áp Qua đó sẽ giúp chúng ta có khả năng:

- Mô tả cấu tạo, phân tích nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha và

ba pha

- Xác định cực tính và đấu dây vận hành máy biến áp một pha, ba pha đúng kỹ thuật

- Đấu máy biến áp vận hành song song các máy biến áp

- Tính toán các thông số của máy biến áp ở trạng thái: không tải, có tải, ngắn mạch

- Quấn máy biến áp một pha theo các thông số kỹ thuật

- Chọn lựa máy biến áp phù hợp với mục đích sử dụng

- Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp theo yêu cầu

hao năng lượng đều biến thành nhiệt làm cho máy điện nóng lên

Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp Thường vỏ máy điện có các cánh tản nhiệt để làm mát và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát

Kích thước của máy, phương pháp làm mát phải được tính toán và lựa chọn để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài, tuổi thọ của máy khoảng 20 năm

Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép Khi máy quá tải độ tăng nhiệt của máy sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép máy làm việc quá tải lâu dài

2.1.1 Cấu tạo MBA

Lõi thép gồm hai bộ phận chính:

Trụ là nơi để đặt dây quấn

Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ

- Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín

Theo hình dáng lõi thép, máy biến áp thường chia ra làm 2 loại:

+) Kiểu trụ (hình2.1a): Gồm các lá thép UI Trong kiểu này biến áp được quấn thành 2 ống dây lồng vào hai trụ đứng Để nâng cao chất lượng truyền dẫn, cuộn sơ và cuộn thứ thường được chia làm hai nửa đặt ở hai trụ Hai nửa của từng cuộn dây phải được nối sao cho từ thông do chúng tạo ra trong mạch từ là cùng chiều

+ Kiểu bọc (hình 2.1b): Gồm các lá thép EI Trong kiểu này cuộn sơ cấp

và thứ cấp được quấn chồng lên nhau thành một ống rồi lồng vào trụ giữa của chữ E Hai trụ bên có tiết diện bằng nửa trụ giữa tạo thành 2 mạch từ nhánh đối xứng, mỗi nhánh dẫn một nửa từ thông chính

a) Kiểu trụ b) Kiểu bọc Hình 2.1 Cấu tạo máy biến áp 1 pha

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ lõi thép Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn có cách điện với nhau và các dây quấn cách điện với lõi thép Thông thường dây quấn máy biến áp có 2 cuộn:

- Cuộn sơ cấp (W1): Là cuộn nối với nguồn

- Cuộn thứ cấp (W2): Là cuộn nối với tải, cung cấp điện cho phụ tải

Hình 2.2 Dây quấn máy biến áp

- Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyện lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay nhưng vẫn giữ nguyên tần số

Hệ thống điện đầu vào máy biến áp (trước lúc biến đổi) có: điện áp U1, dòng điện I1, tần số f Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp (sau khi biến đổi) có: điện áp U2, dòng điện I2, tần số f

2.1.2 Công dụng và nhiệm vụ của MBA

- MBA đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện

- Dùng để truyền tải và phân phối điện năng

MBA còn dùng để nâng cao điện áp hoặc giảm điện áp

MBA còn được sử dụng trong các lò nung, lò hàn điện và làm nguồn cho các thiết bị điện

- U2đm là điện áp định mức qui định cho dây quấn thứ cấp

- Khi dây quấn thứ cấp hở mạch thì điện áp đặt vào sơ cấp là định mức

- Với MBA 1 pha thì điện áp định mức là điện áp pha (Uđm = Upha), với MBA 3 pha thì điện áp định mức là điện áp dây (Uđm = Udây),(V hoặc KV)

2.2.2 Dòng điện định mức: (I1đm; I2đm)

- Đối với MBA 1 pha thì dòng điện định mức là dòng điện pha (Iđm = Ipha), với MBA 3 pha thì dòng điện định mức là dòng điện dây (Iđm = Idây)

- Dòng điện sơ cấp định mức là I1đm và dòng điện thứ cấp định mức là I2đm , đơn vị đo là A

2.3 Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Máy biến áp làm việc trên hiện tượng cảm ứng điện từ

cũng sinh ra trong cuộn sơ cấp một sức điện động tự cảm ứng E1 tỉ lệ với số vòng W1

Tỷ số biến áp:

K W

W E

E U

2

1 2

1 2 1

K: tỉ số máy biến áp

Nếu K > 1 (U1 > U2): Máy biến áp giảm áp

Nếu K < 1 (U1 < U2): máy biến áp tăng áp

2.4 Các chế độ làm việc của MBA

2.4.1 Chế độ làm việc không tải

a Phương trình và sơ đồ thay thế

Chế độ không tải là chế độ mà phía thứ cấp hở mạch, phía sơ cấp đặt vào điện áp Khi không tải I2 = 0; ta có U1 = I0Z0 (Z0= Zl + Zth là tổng trở không tải của MBA), ta có sơ đồ thay thế:

Hình 2.4 Sơ đồ thay thế MBA khi không tải

b Các đặc điểm của chế độ không tải

* I không tải:

Từ phương trình U1= I0Z0= I0= 0

0

Z U

Mà Z0 thường rất lớn nên I không tải nhỏ bằng 2 - 10% Iđm

* Hệ số công suất không tải

Công suất phản kháng không tải Q0 rất lớn so với công suất tác dụng không tải nên hệ số công suất lúc không tải thấp

c Thí nghiệm về không tải (hình 2.5)

Hình 2.5 Sơ đồ thí nghiệm không tải

* Để xác định hệ số MBA (k), tổn hao sắt từ P và các thông số của máy

ở chế độ không tải ta tiến hành thí nghiệm:

- Đặt Uđm vào W1, thứ cấp hở mạch, các dụng cụ trên sơ đồ cho ta các thông số:

+ Oát kế chỉ công suất không tải P0 = Pst

+ Ampe kế chỉ dòng không tải I0

+Các vôn kế chỉ giá trị U1, U20

 Hệ số biến áp (k), dòng điện không tải %, R không tải, Z không tải, điện kháng không tải X0, hệ số công suất không tải(cos)

2.4.2 Chế độ có tải của MBA

a Giản đồ năng lượng của MBA

* Chế độ có tải là chế độ trong W1 nối với Uđm, W2 nối với tải

- Gọi công suất đưa vào MBA là P1 =U1I1cos1, một phần công suất này

bị tiêu hao trên R của dây dẫn là: P cu1 R1I12 , và tổn hao trong lõi thép P fe R m I02,

phần còn lạilà: 2'

'

2I E

P ât  cos2 truyền sang phía thứ cấp

một phần để tạo từ trường tản của W1: q1 X1I12và từ trường trong lõi thép

* Giản đồ năng lượng của MBA

Hình 2.6 Sơ đồ thay thế MBA Hình 2.7 Giản đồ năng lượng MBA

b Sự thay đổi của điện áp phía thứ cấp

* MBA có tải và có sự thay đổi ở tải gây nên sự biến thiên của U2

- Khi U1 định mức  biến thiên của U2 là: U2 = U2đm-U2

- Độ biến thiên của U2 được tính theo % là: U2% = âm

âm

U

U U

- Từ đồ thị ta thấy khi tải dung tăng  U2 tăng, khi tải cảm tăng  U2 giảm

- Để điều chỉnh được U2 đạt giá trị mong muốn ta thay đổi số vòng đay trong khoảng 5%

2.4.3 Chế độ ngắn mạch

a Phương trình và sơ đồ thay thế

- Chế độ ngắn mạch là chế độ thứ cấp bị nối tắt lại, sơ cấp vẫn đặt vào điện áp:

c Thí ngiệm ngắn mạch MBA

Hình 2.9 Thí nghiệm ngắn mạch MBA

Để xác định tổn hao trên R dây quấn và xác định các thông số sơ cấp và thứ cấp ta tiến hành thí nghiêm ngắn mạch

- Dây quấn W2 nối ngắn mạch, W2 nối với nguồn qua bộ điều chỉnh điện

áp, nhờ bộ điều chỉnh điện áp ta có thể thay đổi điện áp đặt vào W1 =Un sao cho

Khi ngắn mạch U2 = 0 Un là điện áp rơi trên tổng trở dây quấn

- Công suất đo được trong thí nghiệm ngắn mạch chính là tổn hao trong R hai dây quấn, từ đó ta tính được các thông số trong sơ đồ thay thế

+ Điện kháng ngắn mạch Xn = Z  n2 R n2

+ Điện áp ngắn mạch phản kháng % UnX% = âm

âm n

U

I X

1

1

100% = Un%sinn

+ Điện áp ngắn mạch tác dụng % UnR% = âm

âm n

U

I R

1

1

100% = Un%cosn

2.5 Tổn hao và hiệu suất máy biến áp

Khi máy biến áp làm việc có các tổn hao sau:

- Tổn hao trên điện trở dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là tổn hao đồng Pđ Tổn hao đồng phụ thuộc vào dòng điện tải

n dm t n

d I R I R I R R I R k I R

1 2 2

1 2 1

2 1 2

2 2 1

- Tổn hao sắt từ Pst trong lõi thép, do dòng điện xoáy và từ trễ gây ra Tổn hao sắt từ không phụ thuộc tải mà phụ thuộc vào từ thông chính, nghĩa là phụ thuộc vào điện áp Tổn hao sắt từ bằng công suất đo được khí thí nghiệm không tải

Pst = P0 (2-57) Hiệu suất máy biến áp là:

 = PP2

1 = P2

P2+Pst+Pđ = ktSđmcost

ktSđmcost + P0 + kt2Pn (2-58) Trong đó P2 là công suất tác dụng ở đầu ra (tải tiêu thụ)

P2 = S2cost = ktSđmcost

kt = II2

2đm  SS2

đm Nếu cost không đổi, hiệu suất cực đại khi:

n

kt = 0 Sau khi tính, ta có hiệu suất cực đại khi tổn hao đồng bằng tổn hao sắt từ

Đường đặc tính hiệu suất vẽ trên hình 2.10

Hình 2.10 đặc tính hiệu suất

2.6 Máy biến áp ba pha

Để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện 3 pha, ta có thể dùng 3 máy biến áp một pha hình 2.12 a hoặc dùng máy biến áp 3 pha (Hình 2.11 a)

Về cấu tạo lõi thép của máy biến áp 3 pha gồm 3 trụ (Hình 2.12) Dây quấn sơ cấp ký hiệu bằng chữ cái in hoa Pha A ký hiệu là AX, pha B ký hiệu là

BY, pha C ký hiệu là CZ Dây quấn thứ cấp ký hiệu bằng chữ thường: pha a là

ax, pha b là by, pha c là cz Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối 2 hình sao hoặc hình tam giác Nếu sơ cấp nối hình tam giác, thứ cấp nối hình sao có dây trung tính ta ký hiệu là Y/YN

Hình 2.13 Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn

2.7 Sự làm việc song song của MBA 2.7.1 Điều kiện làm việc song song của MBA

* Trong hệ thống điện, trong các lưới điện các MBA làm việc song song

và để làm việc được phải thuộc vào các điều kiện:

- Uđm sơ cấp và thứ cấp phải bằng nhau tương ứng nghĩa là tỷ số biến đổi của MBA phải bằng nhau

- Các MBA phải có cùng tổ nối dây nghĩa là điện áp thứ cấp của các máy trùng trùng pha nhau

- Điện áp các mạch của các máy phải bằng nhau

2.7.2 Sơ đồ đấu dây làm việc song song của MBA

Hình 2.14 vẽ 2 MBA 3 pha làm việc song song

Dòng điện máy II do nhỏ hơn định mức, vậy máy II đang non tải, trong khi máy I đã định mức Nếu máy II tải định mức thì máy I sẽ quá tải Trong thực

tế cho phép điện áp ngắn mạch của các máy sai khác 10%

Hình 2.14 MBA làm việc song song

2.8 Các máy biến áp đặc biệt 2.8.1 MBA ba dây quấn

- Là nâng cao được tiêu chuẩn kinh tế và kỹ thuật của trạm BA

- MBA ba dây quấn được chế tạo theo kiểu MBA ba pha hoặc máy BA ba trụ với các tổ nối dây Y0/ Y0/ 12-11; Y0/  / 11-11

- Dây quấn sơ cấp có công suất bao nhiêu thì công suất của MBA ba dây quấn bấy nhiêu (công suất lớn nhất)

b Độ thay đổi điện áp

- Cũng như MBA 2 dây quấn thì U đầu ra của MBA 3 dây quấn biến thiên theo trị số và tính chất của các dòng điện tải I2, I3

- Khi thay đổi tải của W2 thì sẽ ảnh hưởng đến cả U của W2 kia do U rơi I1Z1 trong W1 thay đổi

b Độ thay đổi dòng điện trong BMA tự ngẫu

- Xét một MBA tự ngẫu có số vòng dây quấn sơ cấp là WAX và điện áp đặt vào U1 = UAX , dây quấn thứ cấp có số vòng dây Wax là một phần của dây quấn sơ cấp

+ Khi không tải: U1 = E1, U2 = E2 + Khi có tải nếu bỏ qua tổn thất thì: U1I1 = U2I2

* Trong MBA áp giảm áp thì Iax (dòng điện trong phần dây quấn chung)

có cùng chiều với dòng I2 và ngược chiều với I1, còn đối với MBA tăng áp thì ngược lại

2.8.3 MBA hàn hồ quang

Là loại máy biến áp đặc biệt dùng để hàn bằng phương pháp hồ quang điện Máy được chế tạo có điện kháng tản lớn và cuộn dây thứ cấp nối với điện kháng ngoài K để hạn chế dòng điện hàn Vì thế đường đặc tính hàn rất dốc, phù hợp với yêu cầu hàn điện

- Cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, cuộn dây thứ cấp một đầu nối với cuộn điện kháng K rồi nối tới que hàn, còn đầu kia nối với tấm kim loại cần hàn Máy biến áp làm việc ở chế độ ngắn mạch ngắn hạn dây quấn thứ cấp Điện áp thứ cấp định mức của máy biến áp hàn thường là 60 - 70V Khi dí que hàn vào tấm kim loại, sẽ có dòng điện lớn chạy qua làm nóng chỗ tiếp xúc

Khi nhấc que hàn cách tấm kim lọai một khoảng nhỏ, vì cường độ điện trường lớn làm ion hóa chất khí, sinh hồ quang và tỏa nhiệt lượng lớn làm nóng chảy chỗ hàn

Để điều chỉnh dòng điện hàn, có thể thay đổi số vòng dây của dây quấn thứ cấp máy biến áp hàn hoặc thay đổi điện kháng ngoài bằng cách thay đổi khe

hở không khí của lõi thép K

Hình 2.16: Sơ đồ MBA hàn hồ quang

2.9 Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp 2.9.1 Pan chạm masse

Trường hợp này gây hiện tượng điện giật, nếu kèm sự nổ cầu chì, bốc khói nhẹ thì do sự chạm masse đã làm chập mạch cuộn dây

Có thể do bị chạm giữa các cọc nối với vỏ sắt hoặc có sự cố nối tắt giữa các cọc nối ở các đảo diện Dùng đèn thử hoặc ôm kế kiểm tra các điểm cần lưu ý để xác định nơi bị chạm, chập mạch sau đó sửa chữa lại cho hết bị chạm masse

Nếu máy biến áp vẫn vận hành bình thường, thì nơi bị chạm chỉ có 1 chỗ,

có thể đường dây ra cọc nối bị tróc lớp cách điện chạm vào vỏ bọc máy biến áp hoặc cọc nối bị lỏng lẻo chạm bỏ bọc hoặc chạm masse ở lớp dây tiếp cận với mạch từ Trường hợp sau cùng này, nếu quan sát không thấy được chỗ chạm masse

Nếu máy biến áp vẫn vận hành bình thường mà gây sự giật nhẹ Trường hợp này máy biến áp không bị chạm masse mà do máy biến áp bị ẩm, điện trở cách điện bị suy giảm (nếu dùng bút thử điện thấy cách điện bằng Mê-gôm kế sao cho trên 1 M là tốt Nếu khong đạt, lớp cách điện bị lão hoá cần phải quấn lại toàn bộ

2.9.2 Máy biến áp đang vận hành bị nổ cầu chì

Hình 2.17 Các sự cố đối với máy biến áp nạp ắc quy

Nếu máy biến áp bị phát nhiệt thái quá, có thể là do mạch tiêu thụ quá lớn Thay lại dây chì đúng cở và cho máy biến áp vận hành không tải, nếu vẫn bình thường chứng tỏ lúc trước máy biến áp làm việc quá tải

Nếu máy biến áp vận hành không tải mà cầu chì vẫn nỗ thì chắc chắn máy biến áp chập vòng trong cuộn dây, phải quấn dây lại

Đối với máy biến áp có công suất nhỏ thì sự chập vòng khó làm cầu chì nổ ngay nhưng có sự phát nhiệt rất nhanh

Đối với máy biến áp nạp ắc quy, chỉnh lưu toàn kỳ, lưu ý diode bị hỏng nối tắt Hoặc mắc nhầm 2 cọc (+) và cọc (-) vào bình ắc quy (hình 2.17)

Nếu máy biến áp bị phát nhiệt thái quá, có thể là do mạch tiêu thụ

2.9.3 Máy biến áp vận hành bị rung lên, kèm sự phát nhiệt

Do dòng điện tiêu thụ quá lớn, quá công suất của máy nên máy biến áp rung lên phát tiếng rè, để lâu phát nhiệt nhanh, chóng cháy máy biến áp Để khắc phục cần giảm bớt tải

Do mắc không đúng với điện áp nguồn, nhầm vào nguồn có điện áp cao

Do mạch từ ghép không chặt Phải siết chặt lại các bulong ép giữa các lá sắt của mạch từ và tẩm verni vào cuộn dây và vào các khe hở để chèn cứng các

lá sắt lại, dính chặt hơn

Do bản chất lá sắt của mạch từ kém phẩm chất, quá rỉ sét hoặc quấn thiếu vòng dây

2.9.4 Máy biến áp không vận hành

Nếu đèn báo không sáng hoặc không cảm thấy máy biến áp rung nhè nhẹ

do có dòng điện vào, thì lưu ý đường dây vào bị hở mạch, cọc nối dây vào không tiếp điện, hoặc tiếp xúc xấu ở đảo điện

Nếu đèn báo sáng, vôn kế hoạt động mà điện áp lấy ra không có, phải xem lại cọc nối dây ra bị tiếp điện xấu, đứt dây ra Dùng vôn kế hoặc bút thử điện

dò tìm để xác định chỗ pan để khắc phục

Nếu bị hở mạch ở bên trong cuộn dây, có thể do mối nối dây cẩu thả, không hàn chì nên tiếp điện xấu sau một thời gian sử dụng, hoặc dây quấn bị gảy đứt Trường hợp này phải tháo ra quấn lại

Đối với nạp ắc quy, có thể diode chỉnh lưu bị hỏng đứt mạch Trường hợp này dễ phát hiện khi dùng vôn kế đo có điện áp xoay chiều U2, nhưng không có điện áp ra UDC chỉ cần thay mới diode mà thôi

2.9.5 Máy biến áp lúc vận hành, lúc không

Nhìn chung do nguồn điện cung cấp vào máy biến áp lúc có, lúc không hoặc điện áp ra bị đứt quảng, chính là do tiếp xúc xấu Nên kiểm tra lại từ nguồn điện cung cấp đến máy biến áp và từ máy biến áp đến mạch tiêu thụ Lưu ý nơi cầu dao chính, xiết lại các ốc vít xiết dây chì cho chặt, cạo sạch nơi tiếp điện hết ten đồng tại cầu dao chính, các cọc nối ở máy biến áp

2.9.6 Một số pan trong máy biến áp gia dụng

Ngoài số pan nêu trên đối với máy biến áp gia dụng cò có một số pan như sau: Chuông báo sớm nhưng điện áp ra vẫn không cao do tắc te điều khiển chuông bị hỏng, nên thay cái mới

Chuông không báo, mặc dù điện áp ra quá điện áp định mức Do tắc te bị hỏng làm hở mạch chuông, cuộn dây chuông bị cháy

Đèn báo không sáng nhưng máy biến áp vẫn hoạt động bình thường Do bị đứt bóng, mạch đèn bị hở mạch

Vôn kế chỉ sai trị số điện áp Hiệu chỉnh lại và đối chiếu với vôn kế chuẩn hoặc thay vôn kế mới

Không tăng được điện áp ra đến điện áp định mức Do điện áp nguồn xuống quá thấp ngoài khoảng cho phép của máy biến áp hoặc do quá tải (máy biến áp rung rần lên) Trường hợp này do sự thiết kế máy biến áp, cuộn sơ cấp quấn dư vòng nên có trở kháng lớn gây sự sụt áp lớn bên trong cuộn dây Vì thế không thể nâng điện áp lên được, khi điện áp nguồn bị suy giảm thái quá

2.9.7 Một số pan trong máy biến áp nạp ắc quy

Ngoài số pan nói chung, còn riêng đối với máy biến áp xạc ắc quy có các trường hợp sau:

Máy biến áp phát nhiệt thái quá, nổ cầu chì hoặc công tắc bảo vệ quá tải (OVERLOAD) của máy xạc cắt mạch Cần phải xem lại bình ắc quy có bị chạm nối tắt không Hoặc diode chỉnh lưu toàn kỳ bị nối ngắn mạch

Máy biến áp mới vận hành đã phát tiếng rung rè và phát nhiệt Cần cắt mạch ngay, vì do nối nhầm các cọc (+) và cọc (-) vào bình ắc quy, gây ra dòng điện nạp lớn trong máy biến áp Nếu để lâu có thể làm hỏng diode, cháy máy biến áp (trường hợp không có công tắc bảo vệ quá tải)

Máy biến áp nạp bình yếu Do điện áp xạc bình thấp hơn điện áp của ắc quy Lưu ý 1 diode bị hỏng đứt (chỉnh lưu cầu 4 diode), không xạc bình được (chỉnh lưu bán kỳ)

Quy trình sản xuất máy biến áp

(A) Kích thước của trung tâm lõi (b) Kích thước khung gỗ

A: Lõi khu vực trung tâm A1 = A + 2mm

B: Cán lõi B1 = b + 2mm C: Chiều dài trung tâm lõi C1 = C + 2mm Chất liệu của mô hình bằng gỗ: cây thông Hình 2.18 kích thước mô hình bằng gỗ

a Khu vực giấy cách điện:

Giấy cách điện được làm phù hợp với khung hình bằng gỗ như Hình 2.18

Hình 2.19 Kích thước củ akhu vực để giấy cách điện

(3) Xác định khung bằng gỗ trên giấy thủ công (4) Quấn một giấy thủ công ccó bề dày 0.12mm trên khung như Hình 2.19,

và sau đó sửa băng

Hình 2.20 Phương pháp gia cố cách điện giữa lõi và cuộn dây

(5) Quấn dây : Đầu tiên, cuốn dây cuộn sơ cấp và cách nhiệt nó, và sau đó cuốn cuộn thứ cấp

(6) Sau khi loại bỏ mô hình bằng gỗ, lắp ráp một lõi

Cả hai bên của cuộn dây, được chọn ra từ mô hình bằng gỗ, chèn xen kẽ lõi E Sau đó chèn lõi I giữa chúng Cuối cùng, đặt vít vào lỗ của lõi và sau

đó hoàn chỉnh thắt chặt

(7) Điện trở cách điện cách và đo dòng điện kích thích:

Sử dụng máy để đo sức kháng của máy phát điện, đo điện trở cách điện giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, lõi sắt và dây quấn Nếu sau khi kết nối cuộn thứ cấp đến sơ cấp, và các ampe kế áp dụng điện áp định mức dòng điện kích thích là 1/10 dòng điện định mức thì nó đã được thiết kế tốt về cuộn dây và lắp ráp

b Phương pháp nối dây biến áp:

(1) Biến áp 1 pha:

Phương

1φ 3W sử dụngg

22.9kV 110V

220-(a) 100kVA dưới (b) 150~500kVA

(2) Biến áp ba pha:

Cách kết nối ba pha thường là Y (ngôi sao) hoặc Δ (delta) Công kết hợp của phía cao áp và phía điện áp thấp của máy biến áp có 4 loại như dưới đây Nó được chia theo năng lực hoặc sử dụng

Véc tơ

Ký hiệu vector

Sơ đồ kết nối Ứng dụng Liên quan

Hệ thống

sơ cấp

Hệ thống thứ cấp

Yyo

50kVA Một lượng nhỏ liên quan

Hệ thống thứ cấp và sơ cấp

0 °

Yd11

75 to 5 kva Công suất 1 nửa

Dây chì thứ cấp và sơ cấp hơn 30 °

Ddo

Công suất lớn, hơn 501 kva

Cuôn sơ cấp

và thứ cấp hơn 0°

Dy11

Áp suất thấp trung bình với mặt đất là hơn

75 kva

Thứ cấp sơ cấp hơn 30°

4-3 Bài tập:

Bài 1-8 Sản xuất động cơ cảm ứng 4 cực 3 pha (24 khe)

(1)

Thời gian

8 Mục tiêu Hoạt động của động cơ cảm ứng 4 cực 3 pha được đúng

chuẩn

Số lượng Chú ý và an toàn Kết nối

Máy quay Sắt điện Máy đo mạch Mũi dài Thước sắt Kiềm

Đo Máy đo điện trở cách điện

Búa cao su

Cuộn sắt lõi Phần ứng Giấy sợi Giấy thủ công Giấy thủ công Ống cách nhiệt Con dấu Hàn Dây dẫn

24 khe φ0.5mm 0.8tx200x250mm 0.25tx200x1000m 0.12tx200x1000m φ2, φ3, φ5mm hạt cô tông φ2mm φ1.0mm SN(60%) 0.18x50 dây đỏ, đen

1 2Kg

1

1

1 0.5m 4m 0.3m 2m

1 Trong trạng thái này, cung cấp điện vào mạch không nên có bất kỳ kết nối nào

2 Tránh mất bất kỳ cuộn dây nào khi thực hành

3 Hãy kiểm tra chắc chắn vật liệu cách nhiệt

4 Các hoạt động kiểm tra phải được thực hiện dưới

sự hướng dẫn của giáo viên

1 Máy biến áp tự động được sử dụng như một máy tăng thế để tăng điện

áp Động cơ điện sử dụng để hạn chế dòng điện khởi động Nó được sử dụng cho cơ cấu bù khởi động hoặc máy biến áp dạng nhỏ cung cấp thả áp

2 Ưu điểm của biến áp tự động:

(1) Bạn có thể nâng hoặc giảm khả năng chịu tải

(2) Các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được sử dụng đồng thời, nên ít có hao hụt đồng

(3) Thông lượng rò rỉ, điện kháng rò rỉ và điều chỉnh điện áp nhỏ

3 Bất lợi của biến áp tự động là khó khăn để ngăn cách các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp vì có chung

4 điện dung của biến áp tự động = khả năng chịu tải ⨯ nâng điện áp ÷ điện áp cao bên áp lực nặng

Tự dung của biến áp tự động= V_2 I_2 × (V_2-V_1) / V_2

3 Kiểm tra vật liệu

(1) Kiểm tra liệu các tiêu chuẩn của vật liệu sử dụng có khiếm khuyết hay không (2) Kiểm tra các tiêu chuẩn của dây đồng tráng men bằng danh sách tiêu chuẩn (3) Kiểm tra số lượng của lõi hình EL

(4) Kiểm tra các giấy cách điện và ấn cách điện

4 Thực hiện một khuôn gỗ:

(1) Khi bạn xác định kích thước của mô hình khuôn gỗ, xác định 2 (mm) lớn hơn nhiều so với phần kích thước ngang của lõi Sau đó, cắt nó bằng cách sử dụng cưa (hoặc cưa điện)

(2) Các mô hình khuôn gỗ được cắt cọ xát với giấy nhám

(3) Khoan lỗ khoảng ∅10 (mm) ở trục xoay của máy để ở chèn khuôn gỗ mẫu

5 Quấn giấy cách điện ở mô hình khuôn gỗ

(1) Sử dụng giấy ban để định hình hộp và sau đó quấn11

4 lần Cuối cùng, sửa cho thích hợp bằng cách sử dụng băng nhựa dẻo

(2) Sử dụng giấy cách điện quấn trên khuôn hộp hai lần và sau đó sửa cho thích hợp bằng cách sử dụng băng nhựa dẻo

Đ

ầu vào

P

ha tới pha

X oay

6 Sau khi chèn một ống cách nhiệt, quấn một cuộn dây

(1) Cắt ống cách nhiệt lớn hơn so với chiều rộng giấy cách điện khoảng 15 (mm) (2) Phù hợp với dây đồng tráng men ra khoảng 60 (mm) so với ống cách nhiệt (3) Uốn vuông góc với dòng bắt đầu của cuộn dây và đặt giấy biến mất

(4) Sau khi nó được cố định như băng nhựa dẻo, chèn giấy cách điện gấp 1 nửa với chiều rộng khoảng 6mm

(5) Sau khi đặt một bên giấy cách điện, quấn 10 lần Sau cho, vượt qua dải giấy cách điện

(6) Quấn 10 lần trong tình trạng đó Quấn liên tục trong tình trạng giấy cách điện rũ xuống

(7) Nếu bạn gió một cuộn 1 tầng để kết thúc, gió một cuộn dây khoảng 1times bằng giấy cách điện

(8) Lắp đai giấy cách điện, và sau đó quấn tầng 2 tầng như tầng 1

7 Làm một ổ cắm

(1) Nếu bạn quấn cuộn dây cần số lượt quanh co, làm theo ② bằng cách sản xuất vòng lặp

(2) Sau khi đưa giấy cách điện vào nơi thực hiện một ổ cắm, bạn nhét giấy biến mất đã gấp vào

(3) Làm hệt (1), (2) cho đến ổ cắm ⑥

(4) Nếu bạn quấn ổ ⑥, chèn giấy cách điện 15 ~ 20 (mm) khi quấn trước 5 lần (5) Đưa đầu của cuộn dây ở giữa giấy cách điện cuối cùng, và sau đó sửa chữa giấy cách điện bằng cách kéo bên trong

(6) Cuối tuyến của cuộn dây được đưa vào ống cách điện và sau đó đặt vuông góc Sau khi cách điện bằng giấy biến mất-đóng, sửa chữa các cuộn dây bằng cuộn băng nhựa dẻo ở hai bên Cuối cùng, quấn giấy cách điện hai lần, và sau đó cố định bằng băng nhựa dẻo

8 Kéo ra mô hình gỗ và lõi pilethe (1) Điều chỉnh khoảng thời gian chống đỡ để buộc giấy các tông quấn tại

mô hình bằng gỗ Chọn ra mô hình bằng gỗ qua khai thác búa cao su

(2) Cách nhiệt cả hai mặt của cuộn dây quấn bằng tấm các tông.Quấn băng trên đó

(3) Cuộn dây hình E được dát mỏng xen

(4) Khi cuộn dây hình E xong ép, chèn lõi hình I ngay ngắn vào

(5) Khi cuộn dây hình E kết thúc ép, đặt khuôn gỗ trên lõi và cắt để tránh khẩu độ bằng cách khai thác với một cái búa cao su

(6) Lắp chốt vào lỗ và thắt chặt lại

(7) Sắp xếp các ổ cắm theo trật tự và tháo lớp vỏ

9 Kiểm tra đoản mạch và kiểm tra cách điện

(1) Kiểm tra điện trở dây quấn bằng máy đo mạch

(2) Kiểm tra điện trở cách điện giữa các cuộn dây và lõi bằng cách sử dụng máy để đo sức kháng của máy phát điện

l

õi

10 Phủ vecni và cách ẩm

(1) Trong khi sản xuất máy biến áp, sấy khô nước bằng máy ở nhiệt độ 70

~ 95 C Sấy khô trong 5 tiếng (2) Sau khi khô, thấm cho đến khi không còn bọt nữa

(3) Sau khi khô ở nơi thoáng gió, mất nước đặt trong một lò nướng điện

11 Kết nối các thiết bị và kiểm tra tải và không tải

(1) Kết nối vôn kế và ampe kế và làm tải thử nghiệm

(2) Kiểm tra không tải

(3) Sau khi tất cả các bài kiểm tra kết thúc, ghi lại biến áp điện và bảng thử nghiệm

Ngày sản xuất (), Ngày thử nghiệm (), xét nghiệm ()

Bảng ký lục kiểm tra tải

Dòng điện

sơ cấp

Dòng điện thứ cấp

Điện áp thứ cấp

T

ải

Bài tập

Bài 1-12 Quấn động cơ tự động 1 pha (500 V)

Cân: NS Yêu cầu

a Cách điện phải được chính xác

b Bằng cách thay đổi điện áp, tìm hiểu sự thay đổi của các trung áp

c Hãy chắc chắn rằng EI lõi được đưa vào tốt

Tên người đánh giá:

Ngày đánh giá lần 1 : Ngày đánh giá lần 2 : Ngày đánh giá lần 3 : Các mục đánh giá Hài lòng Trung bình Không hài lòng

1 Kiểm tra hoạt động

2 Kiểm tra kế hoạch

3 Kiểm tra vật liệu

4 Quấn giấy cách điện

Bài 1-13 Quay động cơ 1 pha (500W hạ)

Thời gian

8 Mục đích Động cớ 1 pha có thể quay đúng

liệu Tiêu chuẩn

Số lượng Chú ý và An toàn Máy quay tay

Kiềm Kiềm cắt Mũi dài Megger

Đo mạch Thước sắt Cưa Voltmeter, ammeter

Lõi (loại T)

Dây đồng tráng man Giấy cách điện Giấy các tông Nút Volt ống cách điện giấy cát băng nhựa dẻo

0.5mm

⨯135mm

∅1.5mm

∅1.1mm 0.13⨯100⨯

800 1⨯70⨯300 135⨯80mm

∅2, ∅3mm

#150 19mm⨯1000m

140 0.7kg 0.7kg

3

1

4 Mỗi 1m

1

1

1 Khi cuộn dây, dây đồng tráng men không nên tước

2 Khi quấn cuộn dây, phải chính xác số lượng

3 Các vật liệu cách nhiệt phải an toàn

4 Hướng quay của biến

sẽ tiếp tục được theo cùng một hướng