GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN 2

Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề, và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạoMô đun này được thiết kế gồm 4 bài Bài 1: Thí nghiệm máy biến áp.Bài 2: Thí nghiệm máy điện không đồng bộBài 3: Thí nghiệm máy điện một chiềuBài 4: Thí nghiệm máy điện đồng bộ

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25.tháng 02 năm 2013

của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)

Hà Nội, năm 2013

LỜI GIỚI THIỆU

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đuợc phép dùng nguyên bản hoặc trích đúng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Tài liệu Máy điện 2 là kết quả của Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình và giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phòng thực hiện

Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải phòng, cùng với các trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn giáo trình Máy điện 2 phục vụ cho công tác dạy nghề

Chúng tôi xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng, trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, Trường Cao đẳng nghề

cơ điện Hà Nội đã góp nhiều công sức để nội dung giáo trình được hoàn thành

Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề,

và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo

Mô đun này được thiết kế gồm 4 bài

Bài 1: Thí nghiệm máy biến áp

Bài 2: Thí nghiệm máy điện không đồng bộ

Bài 3: Thí nghiệm máy điện một chiều

Bài 4: Thí nghiệm máy điện đồng bộ

Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh Tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tham gia biên soạn

1 Phạm Thị Thanh: Chủ biên

2 Trần Cao Phi

3 Ngô Kim Xoạn

MỤC LỤC

một pha

20

17 5 Thí nghiệm điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở

phụ, số đôi cực p,u1

35

19 1 Đo điện trở một chiều của cuộn dây phần ứng và cuộn dây

kích từ

46

- Vị trí :Mô đun Máy điện 2 được học sau các môn học/ mô đun: An toàn lao động, mạch điện, Đo lường điện, Máy điện1.

- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề

- Vai trò: Cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như các thí nghiệm xác định thông số của máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ và máy điện một chiều Từ đó sẽ tạo điều kiện tiền đề vững chắc cho mô đun truyền động điện, trang bị điện

Mục tiêu của mô đun:

- Đấu dây đúng sơ đồ

- Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo, kiểm tra

- Xác định được đúng các thông số của máy điện

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực hiện bài tập

Nội dung của mô đun:

Số Tên các bài trong mô đun Thời gian( giờ)

Tổng số

Lý thuyết

Thự

c hành

Kiểm tra*

nghiệm

học viên các qui định chung về nội qui phòng thí nghiệm, kiến thức cơ bản về an toàn điện nối riêng, an toàn lao động nói chung

Mục tiêu:

Biết và thực hiện được nội qui ở phòng thí nghiệm

Điều 1:Trước khi đến phòng thí nghiệm sinh viên phải:

1 Nắm vững quy định an toàn của phòng thí nghiệm

2 Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm

3 Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm Sinh viên không làm bài chuẩn bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

4 Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung Muộn 15 phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó

5 Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo

6 Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm

Điều 2: Vào phòng thí nghiệm sinh viên phải:

1 Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào phòng thí nghiệm

2 Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm

3 Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn

4 Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi

5 Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm

6 Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm

Điều 3: Khi tiến hành thí nghiệm sinh viên phải:

1 Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách

2 Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm

3 Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác

4 Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa chữa

5 Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn tốt thiết bị

6 Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi thường cho Nhà trường và sẽ bị trừ điểm thí nghiệm

7 Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn máy, sắp xếp thiết bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách

Điều 4 Qui định về ý thức học tập

1 Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình thu thập được và nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài trước thì không được làm bài kế tiếp

2 Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị cấm thi

3 Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy định của phòng đào tạo

4 Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi để nhận điểm kết thúc môn học

Điều 5:Trách nhiệm của học viên

1 Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này

2 Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh báo, trừ điểm thi Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh viên sẽ bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường

BÀI 1: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP

Mã bài: 18-01 Giới thiệu:

Để truyền tải và phân phối điện năng đi xa phù hợp và kinh tế thì phải có những thiết bị để tăng và giảm áp ở đầu và cuối đường dây Những thiết bị này gọi là máy biến áp Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện lực gọi là máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất Máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng chứ không phải biến hoá năng lượng Các loại máy biến áp như: máy biến áp điện lực, hàn điện, các máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu và đo lường…ngày nay, trong máy biến áp dây nhôm thay thế bằng đồng nhằm giảm kích thước và trọng lượng, tiết kiệm được đồng và giá thành rẻ hơn.

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lí cảm ứng điện

từ, biến đổi 1 hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành điện áp khác

với tần số không đổi

Mục tiêu:

- Đấu dây đúng sơ đồ

- Sử dụng các dụng cụ đo thành thạo

- Xác định được chính xác các thông số máy biến áp

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

1 Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Mục tiêu:

Trình bầy được cấu tạo , nguyên lý hoạt động của máy biến áp

1.1.Cấu tạo máy biến áp( Hình 1-1)

a Máy biến áp một pha ; b Máy biến áp ba pha

Máy biến áp có ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy

Lõi thép

Hình 1-1: Máy biến áp kiểu lõi:

Lõi thép: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn theo hình dáng lõi thép người ta chia ra:

Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ (Hình 1-1): Dây quấn bao quanh lõi

thép Loại này sử dụng rất thông dụng cho máy biến áp 1 pha và 3 pha có dung lượng nhỏ và trung bình

Máy biến áp kiểu bọc (Hình 1-2.): Mạch từ được phân mạch nhánh ra hai

bên và bọc lấy một phần dây quấn Loại này dùng trong lò luyện kim, các máy biến áp 1 pha công suất nhỏ dùng trong kĩ tuật vô tuyến điện, truyền thanh

Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng máy biến áp này lớn và cực lớn (80 đến 100 MVA trên 1 pha), điện áp thật cao (từ 220 đến 400 KV) để giảm chiều cao của trụ thép và tiện lợi cho việc vận chuyển, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên nên máy biến áp hình dáng vừa kiểu bọc vừa kiểu trụ gọi là máy biến áp kiểu trụ bọc

a Máy biến áp một pha ; b Máy biến áp ba pha

(Hình1-3b) Trình bày kiểu máy biến áp trụ bọc 3 pha, trường hợp này có dây

quấn ba pha nhưng có 5 trụ nên gọi là máy biến áp 3 pha 5 trụ Lõi thép máy

Hình 1-2 Máy biến áp kiểu bọc

Hình 1-3 Máy biến áp kiểu trụ bọc

Hình1-4.Tiết điện của trụ

thép

Hình 1-5 Các dạng thiết diện của trụ thép

biến áp gồm: 2 phần (Hình 1-2) Phần trụ: kí hiệu chữ T Phần gông: kí hiệu chữ

a.Không có rãnh dầu (phía trên) và gông từ phía dưới

b Có rãnh dầu

G Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gông là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín có dây quấn

Do dây quấn thường quấn thành hình tròn nên thiết diện ngang của trụ

thép có dạng hình gần tròn (Hình 1-4) Gông từ vì không quấn dây nên để dơn

giản trong việc chế tạo tiết diện ngang của gông có thể làm: hình vuông, hình

Dây quấn đồng tâm.

Tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm Dây quấn HA (hạ áp) thường quấn phía trong gần trụ thép còn dây quấn CA ( cao áp) quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn HA Với các dây quấn này có thể giảm bớt điều kiện cách điện của dây quấn CA, vì dây quấn HA được cách điện dây quấn CA và trụ

Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:

Dây quấn hình trụ.( Hình 1-6)

a Dây quấn bẹt hai lớp; b Dây quấn tròn nhiều

Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp (Hình 1-6a); Nếu tiết diện dây nhỏ thì dung dây tròn quấn thành nhiều lớp (Hình 1-6b)

Dây quấn hình trụ dây tròn thường làm dây quấn CA, điện áp 35 KV còn

dây quấn hình trụ bẹt chủ yếu làm dây quấn HA từ 6 KV trở xuống

Dây quấn hình xoắn:

Gồm nhiều dây bẹt chập lại với nhau quấn theo đường xoắn ốc, giữa các

vòng dây có rãnh hở (Hình 1-7) Kiểu này thường dùng cho dây quấn HA của

máy biến áp dung lượng trung bình và lớn

Dây quấn xoắn ốc liên tục:

Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn ở chổ, dây quấn này được

quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rảnh hở (Hình 1-8)

Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn dây, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng nên gọi là xoắn ốc liên tục Dây quấn này chủ yếu dùng cuôn CA, điện áp 35 KV trở lên và dụng lượng lớn

Hình 1-7 Dây quấn hình xoắn Hình 1-8 Dây quấn hình xoắn ốc

liên tục Hình 1-6 Dây quấn hình trụ

lớp.

Hình 1-9 Dây quấn xen kẽ Dây quấn hạ áp

2 Dây quấn cao áp

Dây quấn xen kẽ

Các dây quấn CA và HA lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép

(Hình1.9) Để cách điện dễ dàng, các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn

HA Kiểu dây này thường dùng trong máy biến áp kiểu bọc Vì chế tạo và cách điện khó khăn nên các máy biến áp kiểu trụ không dùng dây quấn xen kẽ

Vỏ máy

Thùng máy biến áp

Làm bằng thép, hình bầu dục Khi máy biến áp làm việc, một phần năng lượng, bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác làm nhiệt độ của chúng tăng lên Do đó giữa máy biến áp và môi trường xung quanh có sự chênh lệch nhiệt độ Giá trị nhiệt độ vượt quá mức qui định làm giảm tuổi thọ hoặc có thể gây ra sự cố cho máy biến áp

Nếu máy biến áp vận hành

với tải liên tục thì thời gian sử dụng

từ (15 đến 20 năm) và nó không bị

sự cố và làm lạnh bằng cách ngâm

trong thùng dầu Nhờ sự đối lưu

trong dầu nhiệt từ các bộ phận bên

trong truyền sang dầu rồi qua vách

thùng ra môi trường xung quanh

tục làm nguội một cách tuần hoàn các bộ phận bên trong máy Dầu còn làm nhiệm vụ tăng cường cách điện.

Tùy theo dung lượng máy biến áp mà hình dáng mà hình dáng và kết cấu thùng dầu khác nhau Loại thùng đơn giản nhất là thùng dầu phẳng thường dùng cho máy biến áp dung lượng từ 30 KVA trở xuống Loại máy biến áp cỡ lớn và trung bình dùng thùng dầu có ống hoặc thùng có bộ tản nhiệt

Những máy biến áp dung lượng 104 kVA người ta dùng bộ tản nhiệt có thêm

quạt gió để tăng cường làm lạnh (Hình 1-10) Các máy biến áp dùng trong trạm

thủy điện, dầu được bơm qua một hệ thống ống nước để tăng cường làm lạnh

Nắp thùng

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

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

vỏ máy Tùy theo điện áp máy biến áp người ta có sứ cách điện thường hoặc có

dầu.( Hình 1-11) vẽ một sứ đầu ra 35 KV chứa dầu Điện áp càng cao thì kích

thước và trọng lượng sứ càng lớn

Hình 1-11 Sứ 35 kV chứa dầu

Hình 1-12 b) Bình giãn dầu; c) Ống bảo hiểm Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp và nối với

thùng bằng một ống dẫn dầu (Hình 1-12) Dầu trong thùng luôn đầy và duy trì ở

mức nhất định và nó giãn nỡ tự do, ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu dùng để theo dõi mức dầu ở trong

- Ống bảo hiểm: làm bằng thép hình trụ nghiêng một đầu nối với nắp thùng, một đầu bịt bằng đĩa thủy tinh họăc màng nhôm mỏng (Hình 1-12)

Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo

đó thoát ra ngoài bảo vệ máy biến áp

Cấu tạo vỏ ngoài máy biến áp:

1 Thép dẫn từ; 2 Má sắt ép gông 3 Dây quấn điện áp thấp (HA) 4 Dây quấn cao áp (CA) 5 Ống dẫn dây ra của cao áp 6 Ống dẫn dây ra của hạ áp 7 Bộ chuyển mạch để điều khiển điện áp của dây quấn cao áp 8 Bộ phận truyền động của bộ chuyển mạch; 9 Sứ ra của cao áp; 10 Sứ ra của hạ áp 11 Thùng dầu kiểu ống; 12 Ống nhập dầu; 13 Quai để nâng ruột máy ra; 14 Mặt bích để nối với bơm chân không; 15 Ống có màng bảo hiểm; 16 Rơle hơi; 17 Bình giãn dầu; 18 Giá đỡ góc ở đáy thùng dầu; 19 Bulông dọc để bắt chặt má ép gông;

20 Bánh xe lăn; 21 Ống xả dầu ( Hình 1-13)

Hình 1.13 Máy biến áp dầu 3 pha

Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Trên (Hình 1-14) vẽ sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha có hai dây

quấn W1 và W2 Khi ta nối dây quấn W1 vào nguồn điện xoay chiều có điện áp u1, sẽ có dòng điện sơ cấp i1 chạy trong dây quấn sơ cấp W1 Dòng điện i1 sinh ra

từ thông Φ biến thiên chạy trong lõi thép, từ thông này móc vòng (xuyên qua) đồng thời với cả hai dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2, được gọi là từ thông chính

w1 w2

Hình 1-14 :Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp một pha

Theo quy luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông Φ làm cảm ứng vào dây quấn sơ cấp sức điện động là:

trong đó W1, W2 là số vòng của dây quấn sơ cấp và thứ cấp Khi máy biến

áp không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dòng điện thứ cấp I2 = 0, từ thông chính Φ trong lõi thép chỉ do dòng sơ cấp Io sinh ra

Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở tải Z1, dưới tác động của sức điện động e2, có dòng điện thứ cấp i2 cung cấp điện cho tải Khi ấy từ thông chính Φ do đồng thời cả hai dòng sơ cấp i1 và thứ cấp i2 sinh ra

Điện áp u1 hình sin nên từ thông cũng biến thiên hình sin Φ = Φmaxsinωt ta có:

e1 = - W1 d( max sin t)

dt

ω Φ

= 4,44fW2Φmax 2sin(ωt -

2

π

) = E2 2sin(ωt - π2

) (1-4)

E1, E2 là trị số hiệu dụng sức điện động sơ cấp, thứ cấp

Nhìn công thức (1.3) và (1.4) ta thấy: sức điện động thứ cấp và sơ cấp có cùng tần số, nhưng trị số hiệu dụng khác nhau

Nếu chia E1 cho E2 ta có:

2

1 2

1

W

W E

E

k = = (1-7)

k được gọi là tỉ số biến áp

Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí, có thể coi gần đúng U1 ≈ E1, U2 ≈ E2, ta có:

k W

W E

E U

2

1 2

1 2 1

nghĩa là tỷ số điện áp sơ cấp và thứ cấp gần đúng bằng tỷ số vòng dây

Đối với máy tăng áp có: U2 > U1; W2 > W1

Đối với máy giảm áp có: U2 < U1; W2 < W1

Như vậy dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp liên hệ với nhau về điện nhưng nhờ có từ thông chính, năng lượng đã được truyền từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp

Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng quan hệ giữa các đại lượng sơ cấp và thứ cấp như nhau:

U2I2 ≈ U1I1

Hoặc

k I

Yêu cầu báo cáo:

Từ thí nghiệm không tải:

Vẽ quan hệ I0 = f(U1)và tính I0 %

Xác định các tham số không tải Z0, R0, Xo

Xác định tỉ số biến đổi k

Từ các kết quả của thí nghiệm không tải và ngắn mạch vẽ giản đồ thay thế hình

“T” của máy biến áp

Hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm:

- Tìm hiểu cấu tạo của các loại MBA một pha (tự ngẫu, hai dây quấn) Xem xét

và tìm hiểu cách sử dụng các thiết bị, đồng hồ, nguồn điện ở bàn thí nghiệm

- Thí nghiệm

Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ Đặt điện áp vào hai dây quấn sơ cấp và hở mạch hai dây quấn thứ cấp Dùng máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp từ U1= 0.5Uđm Ghi các số liệu đo được vào bảng Lấy khoảng 4 đến 5 điểm tương ứng với U1= 0.5Uđm tính được các tham số không tải.

Bảng 1-1 Kết quả thí nghiệm MBA không tải

0 1

0

0

2 0

2 0 0

2 0

0 0 0

1 0

cos U P I

m

m m

đm

đm

X r

Z X

r I

P r Z

I

U Z

Z0, X0, r0: tổng trở, điện kháng và điện trở của MBA ở chế độ không tải

U1đm: Điện áp định mức của mạch sơ cấp

Zm, Xm, rm: tổng trở, điện kháng và điện trở mạch từ hóa của MBA

P0: tổn hao công suất không tải của máy biến áp

Cosϕ0: hệ số công suất của MBA ở chế độ không tải

Hình 1-15: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp không tải:

- Nếu MBA có dung lượng Sđm=1KVA, điện áp Ucao/Uthấp= 200/100V thì I0 và Unm khoảng bao nhiêu? Từ đó các đồng hồ đo dòng điện không tải có thang đo cho thích hợp.

- Tại sao lúc thí nghiệm không tải lại đặt điện áp vào phía dây quấn hạ áp

3 Thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng 1 pha.

Tính điện áp ngắn mạch phần trăm Un%, Unr%, Unx%

- Từ các kết quả của thí nghiệm không tải và ngắn mạch vẽ giản đồ thay thế hình “T” của máy biến áp ở đây xem rằng R1=R2=Rnm/2 ; X1= X2 =Xnm/2

- Từ thí nghiệm ngắn mạch xác định ∆U% và η% lúc phụ tải định mức (β=1) và cosφ2= 1

Hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm:

a Tìm hiểu cấu tạo của các loại MBA một pha ( tự ngẫu, hai dây quấn ) Xem xét và tìm hiểu cách sử dụng các thiết bị, đồng hồ, nguồn điện ở bàn thí nghiệm

b Thí nghiệm ngắn mạch

Hình 1-16: Thí nghiệm ngắn mạch

Sơ đồ thí nghiệm như (Hình 1-=16) để thuận tiện ngắn mạch dây quấn hạ

áp, đặt điện áp vào dây quấn cao áp Trước hết để đầu ra của máy biến áp tự ngẫu bằng không, đóng mạch và quan sát đồng hồ đo điện Tăng rất chậm điện

áp đặt vào cho tới lúc Inm=Inđm thì thôi Ghi các số liệu đo vào (bảng 1-2)

đm

n nm đm

n

I

P r I

U

Điện áp ngắn mạch tính theo phần trăm:

) ( 10

) ( 100

KVA S

W P U

hay U

R I U

đm

n nr

đm

n đm

A

%

% 100

nx nr

nm đm

n đm

U

X I

c Những điều cần chú ý khi làm thí nghiệm

Lúc thí nghiện ngắn mạch nhớ là trước khi đóng cầu dao phải để đầy ra của máy biến áp tự ngẫu có điện áp bằng không, sau đó khi đóng cầu dao phải tăng điện áp rất chậm, nhì đồng hồ đo dòng điện đến lúc Inm =Iñmthì dừng lại ngay, thí nghiệm cần tiến hành nhanh

Thí nghiệm ngắn mạch vì điện áp đặt vào rất bé nên phải chọn đúng đồng

hồ đo dòng điện cho thích hợp để đọc được rõ ràng

d Câu hỏi gợi ý

Nếu MBA có dung lượng Sñm=1KVA, điện áp Ucao Uthaáp=200100V

thì I 0 và Unm khoảng bao nhiêu? Từ đó các đồng hồ đo dòng điện không tải và

đồng hồ đo điện áp ngắn mạch có thang đo cho thích hợp

Trình tự làm thí nghiệm ngắn mạch.

- Trong thí nghiệm dung Wattmet có cuộn dòng điện chịu được dòng điện là 5A Nhưng khi làm thí nghiệm ngắn mạch cũng như phải tải dòng điện chạy qua dây quấn MBA là Iđm lớn hơn nhiều Muốn dùng Wattmet trên để có công suất phải giảm dòng điện của MBA xuống nhờ máy biến dòng điện Sơ đồ nối dây của Wattmet có qua máy biến dòng điện lúc này như thế nào? Số đọc của Wattmet thay đổi ra sao?

Tại sao lúc thí nghiệm không tải lại đặt điện áp vào phía dây quấn hạ áp, còn thí nghiệm ngắn mạch thì ngược lại?

4.Thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng.

Mục tiêu:

Xác định được chính xác cực tính của máy biến áp cảm ửng

Xác Định Cực Tính Cho MBA trong trường hợp không tháo nắp máy ra,

ta có thể dùng các thí nghiệm đơn giản như sau:

Cách1 :

Đấu nối tiếp cuộn dây đã biết trước cực tính (cuộn 1) vào cuộn dây muốn biết cực tính (cuộn 2)

Cho một điện thế AC vào cuộn 1 (Điện thế xoay chiều mà ta đưa vào thử

nghiệm nên là điện thế thấp 6VAC đến 12VAC ) có thể dùng 1 bộ biến thế hạ thế và cách ly cũng được

Đo điện thế ở mỗi cuộn 1 và 2 và điện thế tổng ở 2 đầu mút

Nếu điện thế tổng lớn hơn điện thế của cuộn 1 và 2( bằng tổng 2 điện thế đó) thì

2 cuộn cùng cực tính Nếu nhỏ hơn ( bằng hiệu hai điện thế) thì ngược cực tính

Nếu 2 cuộn dây có số vòng chênh lệch nhiều quá, thì ta nên xác định cuộn

nào có số vòng cao hơn, để cho điện thế vào Không nên cho điện thế AC vào cuộn có số vòng thấp.

Cắt điện ra khỏi cuộn dây, điện kế sẽ lệch về phía còn lại, rồi lại trở về 0

Lý luận theo nguyên lý cảm ứng điện từ, sẽ biết được cực tính

Nếu thử bằng phương pháp này thì cho điện DC vào cuộn có số vòng thấp hơn

Đóng và ngắt nguồn DC, nên sử dụng CB hoặc công tắc, nút bấm

Không nên làm theo kiểu cầm 2 đầu dây chập vào nhau Điện thế cảm ứng khi ngắt dòng có thể khá lớn nên nếu cần thì nên lắp thêm 1 điện trở hạn dòng

Cách này dùng trong trường hợp không thể cho điện vào bất kỳ cuộn nào, hoặc

số vòng giữa 2 cuộn chênh lệch nhau quá lớn Thí dụ như cần xác định cực tính biến dòng chân sứ của máy biến thế chẳng hạn

Nếu biến thế 3 pha, trong khi ta thí nghiệm bằng điện một pha, thì nếu 2 cuộn dây khác trụ (khác pha nhau) thì phải đánh dấu cực tính ngược lại so với 2 cuộn dây cùng trụ Vì khi đó từ thông là từ thông móc vòng

Trong trường hợp ta thử cực tính của biến dòng bên trong máy biến thế, thì ta phải nối ngắn mạch cuộn dây thứ cấp (nếu biến dòng ở mạch sơ cấp) Nếu không, điện cảm rất lớn của cuộn dây sơ cấp sẽ không cho phép dòng điện thay đổi nhanh, nghiã là đầu ra cảm ứng sẽ rất bé, không đo được Còn thử cực tính biến dòng bên thứ cấp thì phải nối ngắn mạch phía sơ cấp

Đối với MBA, điều quan trọng nhất là xác định chính xác tổ đấu dây Tổ đấu dây đã đúng thì cực tính tất nhiên là đúng

5 Chỉnh lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng

Mục tiêu:

Chỉnh được lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng

Muốn ghép 2 máy biến áp làm việc song song phải kiểm tra các điều kiện về

tỉ số biến đổi k, điện áp ngắn mạch Unm tổ nối dây của từng máy biến áp

Các xác định k va Unm của từng máy biến áp, tiến hành như ở thí nghiệm không tải và ngắn mạch ở trên Việc xác định tổ nối dây của MBA một pha chính là xác định ký hiệu (hay cực tính) đấu dây của các dây quấn thứ cấp và sơ cấp.Phương pháp tiến hành như sau:

Nối 2 đầu dây bất kỳ của hai cuộn sơ cấp và thứ cấp với nhau Đặt điện áp xoay chiều vào một cuộn (khoảng 100V) đo điện áp cuộc kia và điện áp toàn

phần của hai cuộn (Hình 1-17),

Nếu điện áp toàn phần bằng tổng điện áp hai cuộn thì hai đầu nối với nhau khác ký hiệu, nếu bằng hiệu điện áp hai cuộn thì 2 đầu nối với nhau cùng ký hiệu

Hình 1-17 Xác định cực tính máy biến áp

Ghép hai máy biến áp song song cùng ký hiệu đầu dây đã xác định

Cuộn cao áp là dây quấn sơ cấp, cuộn hạ áp là dây quấn htứ cấp Đóng cầu

dao P1, U1 =U1đm =const

Thử lại một lần nữa xem đã nối đúng tổ nối dây hay chưa nhờ Voltmet nối, nếu đúng thì Voltmet đó chỉ số 0 Sau đó đóng P 2 và ghi lại dòng điện cân bằng nếu có

Đóng P 3 và tăng dần phụ tải cho đến lúc một trong hai máy có dòng điện định mức Ghi các số liệu được đặt vào (bảng 1-3 và 1-4)

Bảng 1-3 Kết quả thí nghiệm

1

2 P

P

).1001

2

3

4

5

Bảng 1-4 Kết quả thí nghiệm

6 Thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu

Làm thí nghiệm phụ tải với cos ϕ2 = 1 dùng đèn làm phụ tải.

Thí nghiệm phụ tải trực tiếp vẽ đặc tính ngoài U2 = f ( I2) Cũng từ thí nghiệm

phụ tải trực tiếp này xác định ∆U% và η% lúc tải định mức

Sơ đồ thí nghiệm như (Hình 1-18)

Hình 1-18: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu có tải

phụ tải bằng đèn nên lấy cuộn cao áp làm dây quấn sơ cấp, cuộn hạ áp làm dây quấn thứ cấp dùng máy biến áp tự ngẫu đưa điện áp vào dây quấn sơ cấp

ñm

U

U = 1 Sau đó tăng dần phụ tải

Mỗi lần tăng phụ tải nhớ điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu để cho U = U1ñm

=const trong suốt quá trình thí nghiệm

Các số đo Voltmet, Ampemet và Wattmet ghi vào (bảng 1-5)

7 Thí nghiệm máy biến áp ba pha.

Mục tiêu:

- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp 3 pha

- Xác định các thông số của máy biến áp 3 pha

- Xác định một vài đường đặc tính của máy biến áp

Nội dung thí nghiệm:

Trước khi thực hiện thí nghiệm

- Xem kỹ phần phụ lục để biết được các thiết bị, cách ghép nối, các từ và thuật ngữ mới cần thiết cho bài thí nghiệm

- Xem lại các đặc điểm chính của mạch điện 3 pha

- Tìm hiểu cấu tạo ghi các số liệu định mức của máy biến áp thí nghiệm

- Hiển thị ứng dụng Metering

Đo điện trở một chiều của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp máy biến áp.

Sử dụng nguồn cung cấp là nguồn điện một chiều (DC) điều chỉnh được

từ 0-220V

Chọn đặt File cấu hình ES19-1.cfg Trên cửa sổ Metering chuyển các cửa

sổ đo dòng điện và điện áp sang chế độ đo dòng điện và điện áp DC

Dùng nguồn cung cấp điện một chiều đầu 7-N, Vônkế E1, E2, E3 và Ampekế I1, I2, I3 đấu nối với các cuộn dây của dây quấn sơ cấp như (Hình 1-10)

để đo R1 va sau đó cho dây quấn thứ cấp máy biến áp để đo R2

Bật nguồn, xoay núm điều chỉnh tăng dần điện áp để dòng điện trong

1

2 P

P

).1001

2

3

4

5

Cuộn dây sơ cấp

Cuộn dây thứ cấp

cuộn dây cấp đạt 0,7Iđm (khoảng 12V), còn đối với dây quấn thứ cấp là 8V

Trong quá trình tăng ghi lại các trị số đo được trên các cửa sổ đo E và I vào máy

tính bằng cách đưa con trỏ chuột đến nút record data, nhắp chuột bên trái Sau

khi đo hết các cuộn dây, mở bảng số liệu để in hoặc ghi vào (bảng 1-6) Từ các

số liệu đo được tính điện trở của các cuộn dây theo công thức sau:

1

1 1

E 1

E 2

E 3E

CÂU HỎI ÔN TẬP

1.Trình bầy cấu tạo , nguyên lý hoạt động của máy biến áp ?

2 Trình bầy các bước thực hiện thí nghiệm đặc tính không tải của máy biến áp một pha ?

3.Trình bầy các bước thực hiện thí nghiệm chế độ ngắn mạch của máy biến áp cảm ứng một pha ?

4.Trình bầy các bước thực hiện thí nghiệm xác định cực tính của máy biến áp cảm ứng ?

5.Trình bầy các bước chỉnh lưới điện áp thứ cấp máy biến áp cảm ứng ?

6.Trình bấy các bước thực hiện thí nghiệm máy biến áp tự ngẫu ?

7.Trình bầy các bước thực hiện thí nghiệm máy biến áp ba pha.?

BÀI 2: THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Mã bài:18-02 Giới thiệu:

Máy điện không đồng bộ được ứng dụng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày Vì vậy người thợ điện phải biết rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, nắm được các hiện tượng nguyên nhân gây hư hỏng và cách sửa chữa chúng

Nội dung bài học này cung cấp cho học viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản để sử dụng và sửa chữa động máy điện không đồng bộ

Mục tiêu:

- Đấu dây đúng sơ đồ

- Sử dụng các dụng cụ đo thành thạo

- Xác định được chính xác các thông số kỹ thuật

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

1 Tìm hiểu cấu tạo và ghi các số liệu định mức của động cơ.

Stator gồm có: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy

Lõi thép stator (mạch từ) chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện (thép silic) hình tròn được đập rãnh phía trong theo hướng tâm, sau đó ghép cách điện với nhau tạo thành hình trụ rỗng với các rãnh đặt dây quấn Lõi thép được ép vào trong vỏ máy

Dây quấn: Dây quấn của stator được đặt vào các rãnh của lõi thép và cách điện tốt đối với rãnh

Vỏ máy: Để cố định lõi sắt và dây quấn không dùng làm mạch dẫn từ Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại

Rotor (phần quay)

Gồm có lõi thép, dây quấn

Lõi thép: dùng thép kỹ thuật điện như stator, lõi sắt được ép lên trục quay, phía ngoài có xẻ rãnh đễ đặt dây quấn

Dây quấn: Có hai loại:

Loại rotor kiểu dây quấn: Là rotor có dây quấn giống như dây quấn của sator Dây quấn 3 pha của rotor thường được đấu hình sao, còn ba đầu kia nối vối ba vành trượt đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than đấu với mạch điện bên ngoài Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối

ngắn mạch như (Hình 2-1).

Loại rotor kiểu lồng sóc: Cấu tạo của loại dây quấn này khác với dây quấn stator Trong mỗi rãnh của stator đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc bằng nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng

hoặc bằng nhôm mà người ta thường quen gọi là lồng sóc (Hình 2-2

Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0,2 đến 1 mm trong máy điện cỡ nhỏ và vừa), càng nhỏ càng tốt để hạn chế dòng từ hóa lấy từ lưới điện vào Kết cấu của động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc và rotor dây

quấn được trình bày trên (Hình 2-3, Hình 2-4)

Hình 2-1 Rotor dây quấn của động cơ không đồng bộ

Hình 2-4 Động cơ điện không đồng

bộ rotor dây quấn.

Hình 2-2 Rotor lồng sóc động cơ điện không đồng bộ.

1.2.Các đại lượng định mức:

Máy điện không đồng bộ có các đại lượng định mức đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của máy Các trị số này do nhà máy thiết kế, chế tạo qui định và được ghi trên nhãn máy Máy điện không đồng bộ chủ yếu làm việc ở chế độ động cơ nên trên nhãn máy chỉ ghi các trị số làm việc của chế đô động cơ ứng với tải định mức

Công suất định mức ở đầu trục (công suất đầu ra) Pđm (kW, W) hoặc Hp, 1Cv = 736 W (theo tiêu chuẩn Pháp); 1kW = 1,358 Cv; 1Hp = 746 W (theo tiêu chuẩn Anh)

-Dòng điện dây định mức Iđm (A)

-Điện áp dây định mức Uđm (V)

-Kiểu đấu sao hay tam giác

-Tốc độ quay định mức nđm

-Hiệu suất định mức ηđm

-Hệ số công suất định mức cosϕđm

Công suất định mức mà động cơ điện tiêu thụ:

) ( 975

0 81 , 9

1

KGM ph

vg n

W P P

M

ñm

ñm ñm

Đo đượcchính xác các diện trở một chiều của các cuộn dây

2.1.Nguyên tắc:

- Áp dụng cho động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc hai cấp tốc độ

- Đo điện trở một chiều của các cuộn dây stato với từng tốc độ và nhiệt độ môi trường bằng phương pháp von- ampe

* Sơ đồ nối dây:

Thực hiện được các bước thí nghiệm không tải của động cơ điện

3.1 Sơ đồ nối dây:

Trong đó:

W1, W2: oắt kế một pha( cuộn dòng điện có thang 5A, cuộn điện áp có thang 450V,cuộn điện áp của oắt kế phải có điện áp đúng bằng điện áp mà oắt kế làm việc )

V: vôn kế để thang 450V

A: ampe kế để thang 5A

3.2 Thực hành:

Trước hết ngắn mạch cuộn dây của hai oắt kế W1, W2 và ampe kế A

Dòng trực tiếp stator vào lưới xoay chiều lấy các giá trị: U, I0, P1, P2, n với hai tốc độ ghi trong bảng

nt

nc

Với mỗi tốc độ ta tính lần lượt:

+ Các tổn hao do hiệu ứng Jun:

2

2

3

I R

I J = (R là điện trở giưa các pha)

+ Các tổn hao không đổi:

Pkđ = P0 - PJ+ Độ trượt không tải:

P

f n n

n n

cos

0

0 0

I U

P

= ϕ

Bảng số liệu tính toán được:

Pv( nt)

PG( nc)

3.3.Nhận xét

4 Thí nghiệm ngắn mạch

Mục tiêu:

Thực hiện được các bước thí nghiệm ngắn mạch của động cơ điện

Ngắn mạch động cơ được thực hiện bằng cách giữ chặt rotor, cung cấp điện cho động cơ với một điện áp giảm nhờ máy biến áp tự ngẫu ba pha, công suất đo bằng 2 oắt kế

4.1 Sơ đồ nối dây:

Ing: dòng điện ngắn mạch dưới điện áp định mức

cosφng: hệ số công suất ngắn mạch

3

cos

' ' '

đm ng

ng ng

I U

P

= ϕ

Png: công suất ngắn mạch ứng với điện áp định mức