BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN (IUH)

ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI TT SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI CÁC MÁY ĐIỆN THƯỜNG GẶP Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN... Định luật cảm ứng điện từ a Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng d

Trang 2

1 Mục tiêu của môn học:

Sau khi hoàn tất học phần sinh viên nắm được những kiến thức lý thuyết máy điện

2 Nội dung môn học:

Trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản về:

 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy điện

 Các quá trình biến đổi năng lượng xảy ra trong các loại máy điện

 Tính toán các thông số đặc trưng của máy điện

TỔNG QUAN

Trang 3

3 Tài liệu học tập:

Giáo trình “Lý thuyết máy điện”- Trường Đại học công nghiệp TP.HCM

4 Tài liệu tham khảo:

[1] Trần Thế San, Nguyễn Trọng Thắng, Máy điện và mạch điều khiển, NXB KHKT, 2000

[2] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1,2, NXB Hà Nội, 2000

[3] Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Công nghệ chế tạo và tính toán sửa chữa máy điện, NXB KHKT, 2000

[4] Eugenec Lister, Electric Circuits and machines, Mc.Graw Hill, 1992.

TỔNG QUAN

Trang 4

5 Nhiệm vụ của sinh viên:

Tham dự học, thảo luận, kiểm tra, thi theo qui chế 04/1999/QĐ-BGD&ĐT, qui định 25/2006/QĐ-BGD&ĐT và qui chế học vụ hiện hành của nhà

trường

- Dự lớp: trên 75%

- Bài tập: trên lớp và ở nhà

TỔNG QUAN

Trang 5

NỘI DUNG

Chương 1 Khái niệm chung về máy điện 3 tiết

45t

C.1 C.2 C.3 C.4 C5

Trang 6

1 Định nghĩa và phân loại

2 Các định luật cơ bản dùng trong máy điện

3 Mạch từ

4 Các vật liệu chế tạo máy điện

5 Các đại lượng định mức trong máy điện

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN

Trang 7

1.1 Định nghĩa và phân loại

1.2 Các định luật cơ bản dùng trong máy điện

1.3 Mạch từ

1.4 Các vật liệu chế tạo máy điện

1.5 Các đại lượng định mức trong máy điện

Trang 8

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

1 Định nghĩa

Máy điện là thiết bị điện từ làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, về cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi dạng năng lượng

2 Phân loại

a) Máy điện tĩnh

b) Máy điện có phần động quay hoặc chuyển động

thẳng

Trang 9

1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI (TT)

SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI CÁC MÁY ĐIỆN THƯỜNG GẶP

Trang 10

1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN

1 Định luật cảm ứng điện từ

a) Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây

Khi từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn,

trong vòng dây sẽ cảm ứng sđđ Nếu chọn chiều

sđđ cảm ứng phù hợp với chiều của từ thông theo

quy tắc vặn nút chai

Nếu cuộn dây có W vòng thì sđđ cảm ứng của cuộn dây:

Đơn vị: Wb (Vêbe)

Trang 11

1 Định luật cảm ứng điện từ

b) Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường

 Khi thanh dẫn chuyển động thẳng

góc với đường sức từ trường, trong

thanh dẫn sẽ cảm ứng sđđ e, có trị

số là:

B:Là cường độ từ cảm, tính bằng T (Tesla)

l: là chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn,

tính bằng m (mét);

v: là tốc độ thanh dẫn, tính bằng m/s

(mét/giây)

định theo quy tắc bàn tay phải

Trang 12

2 Định luật lực điện từ

điện đặt thẳng góc với đường

sức từ trường, thanh dẫn sẽ

chịu một lực điện từ tác dụng,

có trị số là:

B: là cường độ từ cảm, tính bằng Tesla (T);

I: là cường độ dòng điện, tính bằng Ampe (A)

L: chiều dài tác dụng của thanh dẫn, tính

bằng mét (m);

F: là lực điện từ, tính bằng Niutơn (N)

 Chiều của lực điện từ được xác

định theo quy tắc bàn tay trái

Trang 13

1.3 CÁC VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN

1.3.1 Vật liệu dẫn điện

1.3.2 Vật liệu dẫn từ

1.3.3 Vật liệu cách điện

Trang 14

1.3.1 Vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện để chế tạo máy điện tốt nhất là đờng, ngồi ra cịn dùng nhơm và các hợp kim khác như đờng thau

Câu hỏi: Hãy nêu các loại máy điện được sử dụng tại gia đình bạn, phân tích các bộ phận và chỉ ra bộ phận nào cĩ điện chạy qua?

Trang 15

Trang 16

 Chất hữu cơ thiên nhiên như giấy, lụa

 Chất vơ cơ như amicang, mica, sợi thủy tinh

 Các chất tổng hợp

 Các loại men và sơn cách điện

Câu hỏi: Hãy nêu các loại máy điện được sử dụng tại gia đình bạn, phân tích các bợ phận và chỉ ra bợ phận nào được chế tạo bằng vật liệu cách điện?

Trang 17

1.4 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC TRONG MÁY ĐIỆN

Câu hỏi: Các đại lượng chính trong máy điện?

Trang 18

TỔNG KẾT

1.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

1.4 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC TRONG MÁY ĐIỆN

Trang 19

2.1 Khái niệm chung và phân loại máy biến áp

2.2 Máy biến áp một pha

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha

2.2.2 Sơ đồ thay thế của máy biến áp một pha

2.2.3 Tính toán các thông số trên sơ đồ thay thế máy biến áp một pha

2.2.4 Độ biến thiên điện áp khi có tải của máy biến áp một pha

2.2.5 Hiệu suất của máy biến áp một pha

Chương 02: MÁY BIẾN ÁP (MBA)

Trang 20

2.3 Máy biến áp ba pha

2.3.4 Hiệu suất của máy biến áp ba pha

2.3.5 Ý nghĩa của tổ đấu dây máy biến áp ba pha

2.3.6 Điều kiện máy biến áp ba pha làm việc song song

Chương 02: MÁY BIẾN ÁP (MBA)

Trang 21

2.1.1 Khái niệm chung

Chương 02: MÁY BIẾN ÁP (MBA)

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi điện áp của mạng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số 2.1 Khái niệm chung và phân loại máy biến áp một pha

Trang 22

Hình 1 : Máy biến áp ba pha gồm ba máy một pha

2.1 Khái niệm chung và phân loại máy biến áp

Trang 23

Hình 2 : Trạm máy biến áp

2.1 Khái niệm chung và phân loại máy biến áp

Trang 24

Hình 3: Máy biến áp một pha

2.1 Khái niệm chung và phân loại máy biến áp

Trang 25

2.1.2 P hân loại máy biến áp

 Máy biến áp một pha

 Máy biến áp ba pha

Trang 26

a Máy biến áp 3 pha mạch từ riêng

Hình 17: Đấu ba máy biến áp một pha thành tổ biến

áp ba pha

Trang 27

b Máy biến áp 3 pha mạch từ chung

Hình :Máy biến áp điều khiển ba pha

loại trụ

Hình 18: Máy biến áp điều khiển ba pha 3 trụ

o Ưu:

+ Mạch từ chung có kết cấu gọn,

+ Sử dụng khối lượng mạch từ ít hơn so với MBA mạch từ riêng cùng công suất

o Nhược:

+ Lắp đặt, sửa chữa phải tiến hành trên toàn bộ máy

Trang 28

o Ống bảo hiểm: khi có sự cố xảy ra thì nó sẽ phá mảnh thủy tinh phun ra ngoài mà không phá vỡ vỏ máy

o Dầu máy biến áp: giải nhiệt và cách điện

o Ống dầu: tăng cường giải nhiệt

o Sứ cách điện: dùng đưa nguồn vào máy biến áp và đưa nguồn từ máy biến áp ra

o Bộ chuyển mạch: dùng điều chỉnh điện áp của máy biến áp

Ngoài hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn còn có:

b Máy biến áp 3 pha mạch từ chung

Trang 29

Các kiểu kết nối ba pha:

Hình 12: Nối D/d Hình 13: Nối tam giác hở

o Sử dụng cho điện áp trung

bình như trong công nghiệp

o Nếu một máy biến áp bị hư thì

hai máy biến áp còn lại có thể

được vận hành theo kiểu đấu tam

giác hở

Công suất của MBA lúc này giảm xuống và bằng khoảng 58% công suất khi còn đủ ba máy biến áp

Có bốn kiểu đấu dây:

Trang 30

Hình 14: Nối D/d Hình 15: Nối tam giác hở

o Sử dụng cho điện áp trung

bình như trong công nghiệp và

thương mại

o Sử dụng cho giảm áp

Chương 02: MÁY BIẾN ÁP (MBA) 2.1.2 P hân loại máy biến áp

Trang 31

Hình 16: Nối y/y

o Ít được sử dụng vì vấn đề điều hoà và cân bằng

Trang 32

MBA truyền tải điện năng, phía cao áp thường đấu Y và phía hạ áp thường đấu 

vì:

3

d p

U U

Y: : Cách điện trong máy giảm, chi phí giảm

 :

3

d p

I

I : Đường kính dây dẫn sẽ giảm nhỏ, thuận

tiện cho việc chế tạo

MBA phân phối thường phía hạ áp đấu y0 để cung cấp cho phụ tải hỗn hợp: vừa cần điện áp dây, vừa cần điện áp pha

Trang 33

U1đm (V, KV):Điện áp dây định mức sơ cấp

U2đm(V, KV) Điện áp dây thứ cấp định mức._ là điện áp dây bên thứ cấp của MBA khi không tải và điện áp đặt vào sơ cấp là định mức

2.1.3 Các đại lượng định mức

Sđm (VA, KVA), Cơng suất định mức là cơng suất biểu kiến phía thứ cấp của máy biến áp: đặc trưng cho khả năng chuyển tải năng lượng của máy

đm

S I

1

3

đm đm

đm

S I

đm đm

đm

S I

đm đm

đm

S I

U

Trang 34

*Tần số định mức: fđm(Hz) tần số nguồn điện đặt vào sơ cấp

*Điện áp ngắn mạch phần trăm: Un%

*Tổ nối dây của máy biến áp: cho biết kiểu nối dây sơ cấp

và thứ cấp, đồng thời cho biết góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp

* Hệ số công suất của tải

* Hiệu suất

2.1.3 Các đại lượng định mức

Trang 35

2.2.1.1 Cấu tạo

Gồm có 3 phần chính:

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha 2.2 Máy biến áp một pha

Trang 36

Lõi thép cĩ 2 loại:

+ Loại trụ + Loại bọc

Hình 4 :Lõi thép một pha loại trụ Hình 5 :Lõi thép một pha loại bọc

Phần lõi thép cĩ quấn dây gọi là trụ từ, phần lõi thép nới các

trụ từ thành mạch kín gọi là gơng từ

2.2.1.1 Cấu tạo

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha

2.2 Máy biến áp một pha

Trang 37

Hình 6 Hình dạng MBA 1 pha loại trụ Hình 7 MBA 1 pha loại trụ

Hình 8 Hình dạng MBA 1 pha loại bọc Hình 9 MBA 1 pha loại bọc

2.2.1.1 Cấu tạo

Trang 38

• Dây quấn máy biến áp được chế tạo bằng dây đồng hoặc nhôm

• Đối với dây quấn có dòng điện lớn, sử dụng các sợi dây dẫn được mắc song song để giảm tổn thất do dòng điện xoáy trong dây dẫn

• Bên ngoài dây quấn được bọc cách điện

• Dây quấn được tạo thành các bánh dây

(gồm nhiều lớp) đặt vào trong trụ của lõi

thép

Hình 10 Lắp ráp MBA

2.2.1.1 Cấu tạo

Trang 39

2.2.1.2 Nguyên lý làm việc của MBA 1 pha

Máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

Hình 11 Nguyên lý làm việc cơ bản của MBA

Trang 40

 U1 có dạng sin => m sin t

 Theo đluật Lenzt: 1 1 1 .cos 1 .sin ( )

(Biểu thức sđđ trên cuộn sơ cấp)

Trang 41

 Sức điện động tạo nên bởi từ thông tản trên cuộn sơ cấp:

 Viết dưới dạng số phức:

Trang 42

• Mạch điện tương đương của máy biến áp:

2.2.2 Sơ đồ thay thế máy biến áp một pha

Trang 43

• Mạch điện tương đương của máy biến áp:

E' 2 : sức điện động thứ cấp đã qui đổi về sơ cấp

r' 2 : điện trở thứ cấp qui đổi về sơ cấp

x' 2 : điện kháng thứ cấp qui đổi về sơ cấp

Z m = r m +jx m : tổng trở mạch từ hóa

r m : điện trở mạch từ hóa đặc trưng cho tổn hao sắt từ

x m : điện kháng mạch từ hóa đặc trưng cho hỗ cảm giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp của từ thông 

Trang 44

• Qui đổi các đại lượng từ thứ cấp về sơ cấp:

2

2 2

2 2 2

2

'

( '

'

I

I r

r r

I r

Trang 45

2.2.3 Tính toán các thông số trên sơ đồ thay thế MBA 1P

2.2.3.1 Tính toán trong chế độ không tải

Trong thí nghiệm ta có: I 0 , P 0 , U 1 đm , U 20

P 0 : tổn hao thép P Fe

Dựa vào định luật Jun, xác định điện trở không tải?

Trang 46

2.2.3.1 Tính toán trong chế độ không tải

1 0

0

dmp p

U Z

0 0 0

dm

U E

Trang 47

Điều chỉnh MBA tự ngẫu từ 0V tăng dần lên đến khi dòng điện In = I1đmp

Un (V): điện áp ngắn mạch

2.2.3.2 Tính toán trong chế độ ngắn mạch

Áp dụng định luật Ohm, xác định tổng trở ngắn mạch

và điện trở ngắn mạch, trên cơ sở đó, xác định điện kháng ngắn mạch?

Trang 48

1

n n

đm

U Z

rn = r1 + r'2 : điện trở ngắn mạch

xn = x1 + x'2 : điện kháng ngắn mạch

Un% =

1

100

n đm

U

U  = (510)% U1đm

2.2.3 Tính tốn các thơng số trên sơ đồ thay thế MBA 1P

2.2.3.2 Tính toán trong chế độ ngắn mạch

Trang 49

1.4.1 Phương trình cân bằng điện áp

- Sự liên hệ giữa dòng điện và điện áp trong dây quấn máy biến áp được đặc trưng bởi phương trình cân bằng điện áp

1.4 Quá trình điện từ trong máy biến áp

Trang 50

1.4.2 Phương trình cân bằng sức từ động:

 Khi không tải (I2 = 0): F0 = N1I0

 Khi có tải:

Với: N1: số vòng dây cuộn sơ cấp

I0 : dòng điện sơ cấp khi không tải

I'2: thành phần để bù tác dụng khử từ của dòng thứ cấp để giữ từ

thông = const

1.4 Quá trình điện từ trong máy biến áp (tt)

Trang 51

1.6 Tổn hao và hiệu suất máy biến áp

 Tổn hao trên dây quấn SC và thứ cấp gọi là tổn hao đồng:

 Tổn hao sắt từ Pst trong lõi thép, do dòng điện

xoáy và từ trễ gây ra:

2

0 ;

Định dạng
Số trang	151
Dung lượng	2,76 MB