báo cáo thực tập máy điện

Tuỳ theo chức năng của các loại máy điện mà ta có thể xác định được dạng nănglượng ở đầu vào và đầu ra của máy điện: - Nếu đầu vào là năng lượng điện thì máy điện là động cơ điện.. Và ở

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật điện là ngành ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến đổi năng lượng, đolường, điều khiển tín hiệu bao gồm việc tạo ra, biến đổi và sử dụng điện năng, tín hiệuđiện từ trong các hoạt động thực tế của con người

Các máy thực hiện biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại gọi là các máyđiện Các máy biến từ cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát điện, các máy điện

để thực hiện các quá trình ngược lại được gọi là động cơ Các máy điện đều cĩ tính chấtthuận nghịch tức là đều cĩ khả năng biến đổi cơ năng thành năng lượng điện và ngược lại

Máy điện gồm hai phần: mạch điện và mạch từ Mạch điện được cấu tạo bởi cáccuộn dây, cịn mạch từ cấu tạo bởi lõi sắt từ Máy điện gồm cĩ máy điện tĩnh và máy điệnđộng Máy điện tĩnh là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần trong máy là khơng thayđổi, cịn máy điện động là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần trong máy điện thayđổi khi máy điện hoạt động Do cĩ thể biến đổi từ năng lượng điện thành năng lượng cơ vàngược lại từ năng lượng cơ thành năng lượng điện nên máy điện được dùng phổ biến trongcác nghành cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thơng vận tải,

Do tầm quan trọng của máy điện nên trong chương trình học tập tại trườngĐHBKHN ngồi việc được học cơ sở lý thuyết về máy điện trên lớp chúng em cịn được đithực tập xưởng 3 tuần lễ Nhờ vậy chúng em hiểu rõ hơn về nguyên lý vận hành của máyđiện và chúng em cịn được học kỹ thuật quấn dây của máy biến áp nhỏ, động cơ ba pha rơ

to lồng sĩc

Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Điện và các thầy hướng dẫn:

Nguyễn Quang Hùng

Nguyễn Huy Thiện

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để giúp đỡ chúng em hồn thành đợt thực tập này

MỤC LỤC

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN

Bài 1: Cơ sở lý thuyết máy điện

Bài 2: Máy biến áp

Bài 3: Máy điện không đồng bộ

Bài 4: Tính toán số liệu dây quấn máy biến áp

Bài 5: Cơ sở thiết kế bộ dây quấn stato động cơ không đồng bộ

Bài 6: Kỹ thuật quấn dây

PHẦN II: CÔNG NGHỆ QUẤN DÂY VÀ SỐ LIỆU KỸ THUẬT

I Yêu cầu kỹ thuật

II Công nghệ và số liệu kỹ thuật

1 Bài tập về máy biến áp

2 Bài tập về dây quấn khuôn phân tán 1 lớp

3 Bài tập về dây quấn khuôn đồng tâm tập trung 1 lớp

PHẦN III: KẾT LUẬN

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN

§1 Cơ Sở Lý Thuyết Máy Điện

I Giới thiệu chung về máy điện

Theo quan điểm năng lượng thì trong tất cả các thiết bị điện đều xảy ra quá trìnhchuyển động năng lượng điện từ Quá trình đó được thể hiện qua các hiện tượng: biến đổi,tích phóng năng lượng và truyền tải năng lượng Máy điện là thiết bị điện thực hiện chứcnăng biến đổi và truyền tải năng lượng điện từ Hiện tượng biến đổi và truyền tải nănglượng thông qua sự tồn tại của điện trường và từ trường trong máy điện Cấu tạo của máyđiện gồm hai phần cơ bản: mạch điện và mạch từ

- Cửa vào là cửa đưa năng lượng vào máy

- Cửa ra là cửa đưa năng lượng ra khỏi máy

Tuỳ theo chức năng của các loại máy điện mà ta có thể xác định được dạng nănglượng ở đầu vào và đầu ra của máy điện:

- Nếu đầu vào là năng lượng điện thì máy điện là động cơ điện

- Nếu đầu và là cơ năng thì máy điện là máy phát điện

- Nếu đầu vào và đầu ra của máy điện đều là điện năng u,i thì máy điện đóng vaitrò là máy truyền tải điện năng

Sự biến đổi cơ điện trong máy dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Nguyên lý nàycũng đặt cơ sở cho các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi năng lượng điện với nhữnggiá trị áp, dòng thành dòng điện với các giá trị áp, dòng khác Máy biến áp là thiết bị biếnđổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quátrình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn cũng đượcthực hiện bằng phương pháp điện

Máy điện có nhiều loại, và được phân loại theo nhiều cách khác nhau, có thể phânloại theo công suất, cấu tạo, chức năng, nguyên lý làm việc Và ở đây ta chỉ xét máy điệndựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng.

a) Máy điện tĩnh

Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, do sự biến đổi từ thônggiữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau

Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp

Máy điện tĩnh dùng để biến đổi thông số của dòng điện, như máy biến áp để biến đổihai thông số của dòng điện là giá trị áp và giá trị dòng

tóm lại ta có thể tóm lược sự phân loại máy điện thông dụng thường gặp theo sơ đồsau đây:

Máy điện

Máy điện tĩnh máy diện có phần quay

Máy điện xoay chiều máy điện một chiều

Máy điện Máy điện

Không đồng bộ

đồng bộ

MBA ĐCKĐB MFKĐB ĐCĐB MFĐB động cơ 1 chiều máy phát 1 chiều

II Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện.

Máy điện có tính chất rất quan trọng là tính thuận nghịch, tức là nó vừa có thể là động cơđiện vừa có thể là máy phát điện

1 Chế độ máy phát điện

Giả thiết thanh dẫn có chiều dài l đặt vuông góc với từ trường có độ từ cảm là B( như hình vẽ) Khi tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học Fcơ thanh dẫn sẽ chuyển độngvới vận tốc v trong từ trường của nam châm N_S và trong thanh dẫn sẽ cảm ứng suất điệnđộng e Nếu nối thanh dẫn với tải thì sẽ có dòng điện i chạy trong thanh dẫn Đây lànguyên lý để tạo ra máy phát điện Nếu không tính tới điện trở của thanh dẫn thì u = e vàcông suất máy phát điện cung cấp cho phụ tải là p =u.i

Dòng điện nằm trong thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của từ trường

Fđt = B.i.l và có chiều như hình vẽ

Khi máy quay với tốc độ không đổi, lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ

sơ cấp: Fcơ = F đt và nhân hai vế với v ta được: Fcơ.v = F đt.v = B.i.l.v = e.i và như vậy côngsuất của động cơ sơ cấp: Pcơ = Fcơ.v đã thành công suất điện P điện = e.i nghĩa là cơ năng đãchuyển thành điện năng

2 Chế độ động cơ điện

Cung cấp điện cho máy điện, điện áp u của nguồn điện sẽ gây ra dòng i trong thanhdẫn Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F đt = B.i.l tác dụng lên thanh dẫn làmthanh dẫn chuyển động với vận tốc v ( như hình vẽ)

Khi đó công suất điện đưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.l.v.i = F đt.v

Như vậy, công suất điện từ P đ = u.i đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ Pcơ

= F đt.v trên trục động cơ Điện năng cũng đã biến thành cơ năng

Vậy: một thiết bị điện từ tuỳ năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế

độ động cơ hay máy phát:

- Nếu đưa vào phần quay của máy điện là cơ năng thì nó làm việc ở chế độ máyphát

- Nếu đưa vào phần quay của máy phát là điện năng thì nó sẽ làm việc ở chế độđộng cơ

 Mọi loại máy điện đều có tính chất thuận nghịch

III Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện

Vật liệu chế tạo máy điện có thể chia ra làm 3 loại:

Người ta dùng các loại thép từ tính chất khác nhau nhưng chủ yếu là thép lá kỹ thuậtđiện, có hàm lượng silíc khác nhau nhưng không vựơt quá 4,5% Hàm lượng silíc nàydùng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao dòng điệnxoáy.

Ở mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50hz thường dùng lá thép kỹ thuật điện có

độ dày 0,35 – 0,5 mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si(để tăng điện trở của thép, giảmdòng điện xoáy) Ở tần số cao thì người ta dùng thép có độ dày nhỏ hơn 0,1 – 0,2 mm

Người ta thường sử dụng lá thép dày 0,35 mm dùng trong máy biến áp và 0,5 mmdùng trong các máy điện quay ghép lại làm lõi sắt để làm giảm tổn hao do dòng điện xoáytạo nên

Tuỳ theo cách chế tạo, người ta chia ra làm hai loại: cán nóng, cán nguội Loại sau

có những tính năng về từ tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít hơn Hiện nay vớinhững máy biến áp và máy điện công suất lớn thì người ta thường chế tạo với vật liệu từ làthép cán nguội

Thép cán nguội chia làm hai loại: đẳng hướng và vô hướng Loại đẳng hướng có đặcđiểm: dọc theo chiều cán thì tính năng từ tốt hơn so với ngang chiều cán, do đó thườngđược dùng trong các máy biến áp, còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo mọi hướngnên thường dùng trong máy điện quay

b) Vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện để chế tạo các bộ phận dẫn điện Vật liệu dẫn điện tốt nhất trongmáy điện là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ(  = 0,0172 mm2/m) Ngoài ra còn dùng nhôm(  = 0,0282 mm2/m) và các hợp kim khác như đồng thau,đồng phốt pho Để chế tạo dây quấn thường người ta dùng đồng, đôi khi là nhôm Dâyđồng và nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật, có bọc các loại cách điệnkhác nhau như sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học Với các máy điện công suất nhỏ

và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng dây emai vì các lớp cách điện của dâymỏng đạt độ bền yêu cầu Đối với các bộ phận khác như vành đổi chiều, lồng sóc hay vànhtrượt ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng cả thép để tăng cường độ bền cơ học và giảmkim loại màu

2 Vật liệu kết cấu

Là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắpmáy Vật liệu này thường bằng gang, sắt, thép đúc hoặc thép rèn, kim loại màu và các hợpkim của chúng, các chất dẻo

3 Vật liệu cách điện

Để cách điện các bộ phận mang điện với các bộ phận không mang điện, người tadùng vật liệu cách điện, vì vậy đây là vật liệu quan trọng trong máy điện, nó quyết địnhphần lớn sự làm việc ổn định của máy điện Do đó, những vật liệu này đòi hỏi phải có độ

bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, có độ vững chắc về cơ khí để không bị hỏng khi lắp ráp vàvận hành máy điện.

Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm:

- Chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải, lụa

- Chất vô cơ: amiăng, mica

- Các chất tổng hợp

- Các loại men, sơn cách điện

Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên dùng trong các máy điện cóđiện áp cao Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải sợi, Chúng có độ bền

cơ tốt, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm và cách điện kém Do đó, dây dẫn cách điện sợiphải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện

Ngoài ra, còn có chất cách điện ở thể khí( như không khí, hidrô, ) hoặc thể lỏng(dầu MBA )

+ Vật liệu khí: không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách điện tốt người

ta thường dùng khí trơ; hidro được sử dụng trong trường hợp cần cách điện và làm mát bêntrong của vật liệu

+ Vật liệu lỏng ( dầu MBA ) đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong máyđiện vì nó có thể len lỏi vào các khe rất nhỏ và còn có thể sử dụng để dập hồ quang

Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra làm nhiều loại, thườngngười ta chia làm 7 cấp:

dính vật liệu gốcmica

F

Amiăng, vật liệugốc mica, sợi thuỷtinh có chất kếtdính và tơ tổng

H

Vật liệu gốc mica,amiăng, sợi thuỷtinh kết hợp chấtkết dính và tấm Si

IV Phát nóng và làm mát máy điện

Trong máy điện xảy ra quá trình biến đổi hoặc truyền tải năng lượng và có sự tổnhao năng lượng p Trong máy phát điện tổn hao chủ yếu là trong lõi thép( do hiệntượng từ trễ và dòng xoáy), trong điện trở dây quấn máy điện và do ma sát ở các ổ trục, lựccản của quạt làm mát máy phát điện tổn hao này làm nóng máy và ảnh hưởng đến chấtlượng của vật liệu cách điện

Để làm mát máy điện, nhiệt lượng sinh ra phải được tản ra môi trường xung quanhbằng cách tăng diện tích tiếp xúc của máy điện với không khí làm mát, tăng tốc độ đối lưucủa không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát Thường vỏ máy điện, được chếtạo có cánh tải nhiệt và đối với máy điện có công suất lớn thường có hệ thống quạt gióhoặc bơm nước 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 máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảocho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm

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

§2 MÁY BIẾN ÁP

I Khái Niệm Chung

Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp thấp,hoặc lại từ điện áp thấp lên điện áp cao, ta dùng máy biến áp Ngày nay do việc sử dụngđiện năng phát triển rất rộng rãi, nên có những loại máy biến áp khác nhau: máy biến ápmột pha, ba pha, hai dây quấn, ba dây nhưng chúng dựa trên cùng một nguyên lý, đó lànguyên lý cảm ứng điện từ

1 Định nghĩa

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều 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

Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn sơ cấp thì máy biến áp là tăng áp, nếu điện áp thứ cấpnhỏ hơn điện áp sơ cấp gọi là giảm áp

2 Các đại lượng định mức

Các đại lượng định mức của máy biến áp do nhà chế tạo máy biến áp quy định đểcho máy có khả năng làm việc tối ưu Có 3 đại lượng định mức cơ bản:

a) Điện áp định mức:

Điện áp sơ cấp định mức U1đm là điện áp quy định dây quấn sơ cấp

Điện áp thứ cấp định mức U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp, khi dâyquấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức

Người ta quy ước, với máy biến áp 1 pha điện áp định mức là điện áp pha, với máybiến áp 3 pha thì điện áp định mức là điện áp dây Đơn vị điện áp ghi trên máy thường là Vhoặc kV

b) Dòng điện định mức: là dòng đã quy định cho mỗi dây quấn của máy biến áp, ứngvới công suất và điện áp định mức

Đối với máy biến áp 1 pha, dòng điện định mức là dòng 1 pha Đối với máy biến áp

3 pha, dòng định mức là dòng điện dây

Đơn vị ghi trên máy thường là A

Dòng điện sơ cấp định mức I1đm, dòng điện thứ cấp định mức I2đm

c) Công suất định mức

Công suất định mức của máy biến áp là công suất biểu kiến định mức Công suấtđịnh mức ký hiệu S đm, đơn vị: VA, kVA.

Đối với máy biến áp 1 pha, công suất định mức là: S đm = U2đm.I2đm = U1đm.I1đm

Đối với máy biến áp 3 pha, công suất định mức là:

S đm = 3 U2đm.I2đm = 3 U1đm.I1đm

Ngoài ra, trên máy còn ghi tần số định mức f đm, số pha, sơ đồ nối dây, điện áp ngắnmạch, chế độ làm việc

3 Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải và phânphối điện năng Các nhà máy điện công suất lớn, các máy điện công suất lớn thường ở xacác trung tâm tiêu thụ điện( khu công nhiệp, đô thị ) vì thế cần xây dựng các đường dâytruyền tải điện năng Điện áp máy phát thường là 6,3; 10,5; 15,75; 38,5(kV) Để nângcao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây, phải giảm dòng điệnchạy trên đường dây bằng cách nâng cao điện áp Vì vậy ở đầu đường dây phải đặt máybiến áp tăng áp Mặt khác điện áp điện áp thường 3 hoặc 6 kV, vì vậy ở cuối đường dâycần đặt trạm giảm áp

Ngoài ra, máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung( máy biến áp lò),trong hàn điện ( máy biến áp hàn), làm nguồn cho các thiết bị điện

II Cấu Tạo Của Máy Biến Áp

Máy biến áp gồm các bộ phận chính sau: lõi thép, dây quấn và vỏ máy

1 Lõi thép:

Lõi thép máy biến áp để dẫn từ thông chính của máy, đồng thời làm khung để quấndây quấn, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện

Lõi thép gồm hai bộ phận:

- Trụ: ký hiệu bằng chữ T, là phần lõi thép có quấn dây quấn

- Gông: ký hiệu G, là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín vàkhông có dây quấn

Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín

Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép được ghép từ những lá thép kỹthuật điện, là các lá thép được chia mỏng và cách điện với nhau Trụ và gông có thể ghépnối tiếp hoặc xen kẽ

Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng xà ép vít chặt lại.

Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời và lớp lá thép được ghép xen

kẽ với nhau Sau khi ghép thì lá thép cũng được vít chặt xà ép và bulông

H1:ghép rời lõi thép MBA a, b,

H2:a,b:ghép xen kẽ lõi MBA

Phương pháp sau tuy phức tạp, nhưng giảm được tổn thất do dòng điện xoáy gây nên

và rất bền về phương pháp điện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện nay đều ghéptheo phương pháp này

Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép thườnglàm thành hình bậc thanh gần tròn Gông vì không quấn dây, do đó để thuận tiện cho việcchế tạo, tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản: hình vuông, hình chữ thập và hình

T Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải được nối đất.Tuỳ theo hình dáng, người ta chia ra:

- Máy biến áp kiểu lõi( hay kiểu trụ): Dây quấn bao quanh trụ thép Loại này hiệnnay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượng nhỏ vàtrung bình

- Máy biến áp kiểu bọc: Loại này mạch từ được phân nhánh ra 2 bên và bọc lấymột phần dây quấn Loại này chỉ được dùng cho một vài nghành có chuyên mônđặc biệt như máy biến áp dùng trong lò điện luyện kim…

- Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn(80-100MVA trên 1 pha),điện áp thật cao (220 – 400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việcvận chuyển trên đường, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ phân nhánh sang haibên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là máy biến

áp kiểu trụ bọc

Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA người ta chia ra 2 loại chính: dây quấn đồngtâm và dây quấn xen kẽ.

a) Dây quấn đồng tâm

Ở dây quấn đồng tâm, tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm Dây quấn hạ ápthường là quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn CA quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn

HA Với cách điện này có thể giảm bớt được điều kiện cách điện của dây quấn CA( kíchthước rãnh dầu cách điện, vật liệu cách điện dây quấn CA) bởi vì giữa dây quấn CA và trụ

đã có cách điện bản thân của dây quấn HA

Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:

*) Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện nhỏ thì dùng dây tròn, quấn thành nhiều lớp, nếutiết diện lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp

Dây quấn hình trụ dày tròn lớn thì dùng làm dây quấn HA với điện áp từ 6kV trởxuống Nói chung, dây quấn hình trụ thường dùng cho các máy biến áp dung lượng560kVA trở xuống

*) Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đường xoắn ốc, giữacác vòng dây có rãnh hở, kiểu này thường dùng cho dây quấn hạ áp của các máy biến áp códung lượng trung bình và lớn

*) Dây quấn xoắn ốc liên tục: Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn làdây quấn này được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rãnh hở.Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục

mà không cần mối hàn giữa chúng, cũng vì thế mà dây quấn gọi là xoắn ốc liên tục Dâyquấn này chủ yếu dùng làm cuộn dây cao áp, điện áp 35kV trở lên và dung lượng lớn.b) Dây quấn xen kẽ

Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép Chú ý rằng, đểcách điện được dễ dàng, các bánh dây sát gông thuộc dây quấn hạ áp Kiểu dây quấn nàyhay dùng trong các máy biến áp kiểu bọc Vì chế tạo và cách điện khó khăn kém vững chắc

về cơ khí nên các máy biến áp kiểu trụ hầu như không dùng dây quấn xen kẽ( hình 6)

Lưu ý, dây quấn được quấn theo kiểu nào cũng thành nhiều vòng và lồng vào trụ lõithép Và giữa các vòng dây, giữa các dây quấn ( CA và HA) có cách điện với nhau và cáchđiện với lõi thép

3 Vỏ máy : Gồm hai bộ phận là thùng và nắp thùng

a) Thùng máy biến áp: thường làm bằng thép, thường là hình bầu dục

Lúc máy biến áp làm việc, một phần năng lượng bị tiêu hao và toả ra dưới dạngnhiệt năng làm nóng dây quấn, lõi thép và các bộ phận khác Do đó, giữa máy biến áp vàmôi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ và gọi là độ chênh nhiệt Nếu độ chênhnhiệt đó vượt quá mức quy định sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và gây sự cố với máy biến

áp Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành với tải liên tục trong thời gian quy định vàkhông bị sự cố phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm biến áp trong thùng dầu Ngoài

ra, dầu máy biến áp còn làm nhiệm vụ tăng cường cách điện

b) Nắp thùng: Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như:

- Các cửa ra của dây quấn CA và HA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn với vỏmáy.

- Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ, bằng thép đặt trên nắp và nối với thùngbằng một ống dẫn dầu

- Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thường là hình trụ nghiêng Một đầu nối với thùng,một đầu bịt bằng đĩa thuỷ tinh

§3 Máy Điện Không Đồng Bộ

I.Khái Niệm Chung

*) Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây bọc cách điện( dây dẫn điện từ và được đặttrong rãnh của lõi thép), kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽ được trình bày trongphần cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ không đồng bộ

*) Vỏ máy: làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng như

cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ Đối với máy có công suất tương đốilớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ Tuỳ theo cách làm nguội máy màdạng vỏ cũng khác nhau: kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, … Hai đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục

Vỏ và nắp máy dùng để bảo vệ máy

b) Rôto: là phần quay gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy

*) Lõi thép: nói chung, lõi thép vẫn làm bằng lá thép kỹ thuật điện như ở stato Lõi thépđược ép trực tiếp lên trục máy

*) Dây quấn rôto: có hai loại chính là rôto lồng sóc và rôto dây quấn

- Rôto dây quấn: giống như dây quấn Stato Trong máy điện cỡ trung bình trở lênthường dùng làm dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những đầu nối, kết cấu dây nốichặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng làm dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn 3pha của rôto thường đấu hình sao, còn 3 đầu kia được nối vào 3 rãnh trượt thường làm

bằng đồng cố định một đầu ở đầu trục, và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điệnbên ngoài Đặc điểm của loại động cơ rôto kiểu dây quấn này là: có thể thông qua chổithan đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mởmáy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện công suất của máy Khi máy làm việc bình thườngdây quấn rôto được nối ngắn mạch.

- Rôto lồng sóc: Kết cấu của loại dây này rất khác so với dây quấn stato Trong mỗirãnh của lõi thép, rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và đượcnối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm thành cái lồng, người tahay gọi là lồng sóc

Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõithép rôto tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát Dâyquấn rôto lồng sóc không cần cách điện với lõi thép Để cải thiện tính năng mở máy trongcông suất tương đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh.Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thưòng làm rãnh chéo đi qua một góc so với tâm trục.Động cơ lồng sóc là động cơ rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm Động cơdây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giá thành cao và vậnhành kém tin cậy hơn rôto lồng sóc nên chỉ được dùng khi động cơ rôto lồng sóc khôngđáp ứng được yêu cầu về truyền động

b) Khe hở: vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện khôngđồng bộ rất nhỏ( 0,2 – 1mm trong các máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòngđiện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể nâng cao hệ số công suất củamáy

III Công Dụng Của Máy Điện Không Đồng Bộ

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm cơ điện Do kếtcấu đơn giản làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ làloại máy được dùng rộng dãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân với công suất vàichục đến vài nghìn kW Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làmnguồn động lực cho các máy cán thép vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhàmáy công nghiệp nhẹ … Trong các hầm mỏ, dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nôngnghiệp làm máy bơm hay gia công nông sản Trong đời sống hàng ngày, máy điện khôngđồng bộ cũng dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh…Tóm lại, theo sự phát triển của nền điện khí hoá, và tự động hoá, phạm vi ứng dụng củamáy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi

Tuy vậy, máy điện không đồng bộ cũng có những nhược điểm: hệ số cos không

cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt, nên ứng dụng của nó cũng có hạn chế

Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt

so với máy phát điện đồng bộ nên chỉ trong một vài trường hợp đặc biết nào đó( trong quá

trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ tạm thời thì nó cũng có ý nghĩa quantrọng.

IV Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Điện Không Đồng Bộ

Ta tạo ra một từ trường quay có tốc độ n1 = 60 f p ,

Trong đó: f là tần số của điện áp đưa vào

p là số đôi cặp cực

thì từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép rôto và cảmứng trong dây quấn đó sức điện động và dòng điện Từ thông do dòng điện này sinh ra hợpvới từ thông của stato thành từ thông tổng của khe hở Dòng điện trong dây quấn tác dụngvới từ thông khe hở sinh ra momen tác dụng do có tác dụng mật thiết với tốc độ quay n củarôto Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau

Khi rôto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thìdòng điện sinh ra trong dây quấn rôto cùng chiều với sức điện động và tác dụng của từtrường tổng trong khe hở không khí sinh ra lực F và mômen M kéo rôto quay theo chiều từtrường quay

Điện năng đưa tới rôto đã biến thành cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việctrong chế độ động cơ Những máy chỉ làm việc ở chế độ này khi n < n1 vì khi đó mới cóchuyển động tương đối giữa từ trường và dây quấn rôto như vậy trong dây quấn rôto mới

có dòng điện và mômen kéo rôto quay Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độlàm việc của máy cũng khác nhau

Khi rôto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ( dùng một động cơ sơ cấp nào đóquay rôto của máy điện không vượt quá tốc độ đồng bộ n > n1) Khi đó, chiều của từtrường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại sức điện động và dòng điện trong dâydẫn cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngược chiều quay n1 nghĩa là ngược vớichiều của rôto nên đó là mômen hãm Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơđiện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là máy điện làmviệc ở chế độ máy phát điện

Khi rôto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của sức điện động, dòngđiện và mômen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ Vì mômen sinh ra ngược với chiềuquay của rôto nên có tác dụng hãm rôto dừng lại Trong trường hợp này máy vừa lấy điệnnăng ở lưới vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ thứ cấp Chế độ này được gọi là chế độ hãmđiện từ

BÀI 4 : TÍNH TOÁN SỐ LIỆU DÂY QUẤN MBA

I-Các thông số