Bài giảng máy điện cao đẳng đại học

Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, pha

Trang 1

Ch ơng 5: Máy điện một chiều

Ch ơng 6: Máy điện đặc biệt

Trang 2

1.1 M¸y ®iÖn nh×n theo quan ®iÓm

Trang 3

Ch ơng 1: khái niệm chung về máy biến áp

1.1 Máy điện nhìn theo quan điểm năng l ợng

Các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ng ợc lại gọi là máy điện

Máy điện là thiết bị điện từ làm việc dựa trên nguyên

lý cảm ứng điện từ

Phân loại máy điện:

+ Máy điện tĩnh+ Máy điện quay

Trang 4

Ch ơng 1: khái niệm chung về máy biến áp

1.2 Các vật liệu cấu tạo nên máy điện

a Vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện Vật liệu dẫn điện để chế tạo máy điện tốt nhất là đồng

b Vật liệu dẫn từ

Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo các bộ phận của mạch từ Vật liệu dẫn từ trong máy

điện là các vật liệu sắt từ nh thép kỹ thuật

điện, gang, thép đúc, thép rèn

c Vật liệu cách điện

Vật liệu cách điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện với nhau

Trang 5

Ch ơng I: khái niệm chung về máy biến áp

d Vật liệu kết cấu

Vật liệu kết cấu dùng để chế tạo các chi tiết có tác dụng cơ học nh ổ trục, vỏ máy,

nắp máy

Trang 6

Ch ơng 2: máy biến áp

2.1 Khái niệm chung về máy biến áp

2.2 Máy biến áp 1 pha 2.3 Máy biến áp 3 pha 2.4 Các trạng thái làm việc của MBA 2.5 Một số máy biến áp đặc biệt

Trang 7

2.1 Khái niệm chung về máy biến áp

2.1.1 Định nghĩa

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh dùng

để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần

Trang 8

2.1.3 Công dụng

CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP

Trang 9

2.1.3 Công dụng

- Dùng để truyền tải, phân phối điện năng

- Dùng trong các thiết bị nh lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn)

- Làm nguồn cho các thiết bị điện, điện

tử cần nhiều cấp điện áp khác nhau

- Trong lĩnh vực đo l ờng (máy biến điện

áp TU, máy biến dòng TI) v.v

Ch ơng II: Máy biến áp

Trang 12

2.2 M¸y biÕn ¸p mét pha.

2.2.1 CÊu t¹o

a Lâi thÐp

Ch ¬ng 2: M¸y biÕn ¸p

Trang 13

2.2 Máy biến áp một pha.

-Lõi thép gồm hai phần:

+ Trụ từ: Để đặt dây quấn + Gông từ: Để khép kín mạch từ

Ch ơng 2: Máy biến áp

Trang 14

b Dây quấn:

Dây quấn th ờng làm bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép Giữa các vòng dây, giữa các lớp dây có cách điện với nhau và các cuộn dây đ ợc cách

điện rất tốt với lõi thép

- Dây quấn đ ợc chia ra dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp (Dây quấn sơ cấp để nối với nguồn điện vào, dây quấn thứ cấp nối với tải

Trang 20

Khi đặt điện áp xoay chiều u1 lên dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp có dòng

điện i1

i1 sinh ra từ thông  biến thiên móc vòng với cả 2 dây quấn cảm ứng ra các sức điện

động e1 và e2

Nối dây quấn thứ cấp với tải, sức điên

động E2 sinh ra dòng điện i2 đ a ra tải với điện

áp U2 Nh vậy năng l ợng của nguồn điện xoay chiều đã đ ợc truyền từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp

Nếu W2 ch a nối tải thì U2 = E2 ; I2 = 0

2.2.2 Nguyên lý làm việc.

b Nguyên lý làm việc

Trang 21

44 ,

4

W

W f

W

f

W E

E K

1

U

U E

E

K  

1

2 2

1

2 2 1

1 2

I

I U

U K

I U I

U P

Trang 22

2.2.4 Tính toán máy biến áp 1 pha công suất nhỏ

a.Tớnh cụng suất của mỏy biến ỏp:

P = U.I.cos; cos = 1  P = U.I Trong đó:

U: là điện áp đăt vào cuộn sơ cấp

I: Là dòng điện cho phép đặt vào cuộn sơ cấp

b Tớnh tiết diện lừi thộp của trụ quấn dõy

)(

32,

1 P cm2

+ Tiết diện đo (Sđ): Là tích số giữa chiều rộng

e của lá sắt với tổng bề dày l của các lá thép sử dụng

+ Tiết diện thực (St): Là tích số giữa chiều rộng

e của lá sắt với tổng bề dày l của các lá thép sử dụng nh ng trừ bớt khe hở của các lá thép

Trang 24

d Tính số vòng dây

Số vòng dây trên 1 vôn:

N = Trong đó:

Trang 25

e.Tính tiết diện dây

S = I/J (mm2) Trong đó :

S: Tiết diện dây (mm2) I: Cường độ dòng điện (A)J: Mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)Khi biết tiết diện dây ta có thể tính được đường kính dây theo công thức:

( ) 0,785

S

Trang 26

2.3 M¸y biÕn ¸p ba pha

Trang 28

Mét sè h×nh ¶nh cña biÕn ¸p ba pha

3 trô:

Trang 29

* Quy ớc: Đầu các cuộn dây sơ cấp ký hiệu

là chữ in hoa: A; B; C cuối các cuộn dây là X; Y;

Z

Đầu các cuộn dây thứ cấp ký hiệu là chữ in

th ờng: a; b; c cuối các cuộn dây là x; y; z

Dây quấn sơ cấp và thứ cấp có thể nối sao hoặc tam giác Ví dụ:

-Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu sao thì ký hiệu: Y/Y

-Sơ cấp đấu sao, thứ cấp đấu tam giác thì

Trang 31

2.3 M¸y biÕn ¸p ba pha

Trang 32

a.Định nghĩa:

Tổ nối dây của máy biến áp đ ợc hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha giữa các vectơ sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp cùng tên của máy biến áp

2.3 Máy biến áp ba pha.

2.3.3 Tổ đấu dây máy biến áp ba.

Tổ đấu dây máy biến áp phụ thuộc vào 3 yếu tố:

- Chiều quấn dây

- Cách ký hiệu các đầu dây

- Kiểu đấu dây quấn bên sơ cấp và thứ cấp

Trang 33

* Cách xác định tổ nối dây:

Ta vẽ vectơ sức điện động dây bên phía sơ cấp và

cho chỉ vào số 12 của

đồng hồ

Tiếp theo, xác định vectơ sức điện động dây thứ

2.3 Máy biến áp ba pha.

2.3.3 Tổ đấu dây máy biến áp ba.

Trang 39

2.4 Các trạng thái làm việc của máy biến áp

* Sơ đồ thay thế MBA

r 1 x

1

Z ’ 2

x ’ 2

r ’ 2

Trang 40

2.4.1 Trạng thái làm việc có tải

Chế độ có tải của máy biến áp là chế độ mà

dây quấn sơ cấp nối với nguồn điện áp định

mức, dây quấn thứ cấp nối với tải Để dánh giá

mức độ tải của máy, ng ời ta đ a ra hệ số tải Kt:

- Khi Kt =1: máy có tải định mức

- Khi Kt <1: máy non tải

- Khi Kt >1: máy quá tải

Trang 41

2.4.2 Trạng thái làm việc không tải

a Ph ơng trình và sơ đồ thay thế

r1

Trang 42

• Trạng thái không tải:

Là trạng thái mà cuộn sơ cấp đ ợc nối với nguồn còn cuộn thứ cấp để hở mạch Lúc này máy biến áp coi nh một cuộn dây điện cảm, lõi thép có tổng trở Z rất lớn, vì vậy dòng không tải bên phía sơ cấp I10 rất nhỏ:

I10 = (310)%I1đmKhi máy biến áp làm việc không tải do thành phần điện cảm lớn nên làm hệ số công suất cos giảm thấp ảnh h ởng không tốt đến l

ới điện

Trang 44

Trạng thái ngắn mạch:

Là trạng thái mà cuộn sơ cấp đ ợc đặt

điện áp định mức nh ng phía thứ cấp bị nối tắt

Trong thực tế có nhiều nguyên nhân gây

ra sự cố này Khi đó dòng ngắn mạch rất lớn:

In = (1020)IđmDòng lớn có thể sinh ra nhiệt đốt cháy dây quấn, làm sôi dầu và nổ máy biến áp, biến dạng lõi thép và cuộn dây

Trang 45

2.4.3 Chế độ ngắn mạch của máy biến áp

Trang 47

2.4.4 §iÒu kiÖn lµm viÖc song song cña m¸y biÕn ¸p

Trang 48

* Tû sè biÕn ¸p ph¶i b»ng nhau: K 1 = K 2 = …

= K n

Cã nghÜa lµ: U 21 = U 22 = = U 2n

Gi¶ sö cã 2 m¸y biÕn ¸p lµm viÖc song song

nh ng K1>K2 → U22>U21 VËy cã sù chªnh lÖch ®iÖn

¸p phÝa thø cÊp cña hai m¸y

U2 = U22 - U21

Sù chªnh lÖch nµy lµm xuÊt hiÖn dßng c©n b»ng ch¹y quÈn trong d©y quÊn thø cÊp cña hai m¸y

2.4.4 §iÒu kiÖn lµm viÖc song song cña m¸y biÕn ¸p

c C¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc song song cña

MBA

Trang 49

A X

a x

2.4.4 Sù lµm viÖc song song cña m¸y biÕn

¸p

c C¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc song song cña

MBA

Trang 50

I21=I21®m th× dßng ë m¸y 2 lµ I22 V× hai m¸y lµm viÖc song song nªn:

Trang 51

30 0

* Cùng tổ đấu dây

Giả sử BA1 có tổ đấu dây là Y/-3; BA2 có

tổ đấu dâyY/Y-4 thì véc tơ điện áp thứ cấp của 2 máy lệch nhau 300

Trang 52

Zt

W1

A

2.5 Một số máy biến áp đặc biệt

2.5.1 MBA đo l ờng

a Máy biến dòng điện TI

Trang 53

Zt

A

a Máy biến dòng điện TI

Trang 54

V

a Máy biến điện áp TU

Trang 55

Trang 56

2.5.3 MBA hàn hồ quang (loại có cuộn

kháng riêng)

Vật hàn

Que hàn

Khe hở không khí

U 1

Trang 57

Ch ơng 3: máy điện

không đồng bộ

3.1 Khái niệm chung về máy điện KĐB 3 pha 3.2.Cấu tạo máy điện xoay chiều KĐB 3 pha 3.3 Từ tr ờng quay của máy điện KĐB 3 pha

3.4 Động cơ không đồng bộ 3 pha 3.5 Động cơ không đồng bộ 1 pha

Trang 58

3.1 Khái niệm chung về máy điện không

đồng bộ 3.1.1.Định nghĩa

Ch ơng 3: máy điện không đồng bộ

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng

điện từ, có tốc độ quay của rôto (n) khác với tốc

độ từ tr ờng quay (n1) Máy điện không đồng bộ

có thể làm việc ở hai chế độ động cơ và máy phát

- Theo kết cấu của rôto

- Theo số pha trên dây quấn stato

Trang 59

3.2 Cấu tạo máy điện xoay chiều không

đồng bộ 3 pha

Trang 61

ba pha

Trang 62

- Rô to lồng sóc

Trang 63

- Rô to dây quấn

Trang 64

Vành tr ợt

Chổi than Cuộn dây rôto

Trang 68

3.2.3 Bộ dây quấn

c Trình tự tính toán

d.Trải dây

Ví dụ: Tính toán và trải bộ dây quấn máy

điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha có số liệu:

Z =36, 2p = 4, m = 3 theo kiểu đồng tâm

Trang 75

Dây quấn stato đấu sao

C B

A

Trang 76

Dây quấn stato đấu tam

giác

C B

A

Trang 77

3.3 Từ tr ờng quay của máy điện không

đồng bộ 3 pha

Quy ớc:

Tại thời điểm khảo sát, ở pha nào dòng điện có trị

số d ơng thì dòng điện qua các cuộn dây pha có chiều

đi từ “đầu” đến “cuối” pha, đầu đ ợc ký hiệu (+), cuối

đ ợc ký hiệu (.); ở pha nào dòng điện có trị số âm thì dòng điện qua các cuộn dây pha có chiều đi từ “cuối”

đến “đầu” pha, cuối ký hiệu (+), đầu ký hiệu (.)

Trang 78

i

t 0

i A i B i C

1/3 T

T 2/3

Trang 79

c y

B

t = 0

Đ a thứ tự hệ thống dòng 3 pha:

iA vào cuộn dây AX, iB vào cuộn dây BY, iC vào

cuộn dây CZ của Stato động cơ

c y

a x

b z

c y

a B

BA

BC

1/3 T

2/3 T

Trang 80

2/3 T

Trang 81

2/3 T

Trang 82

2/3 T

iA vào cuộn dây AX, iB vào cuộn dây BY, iC vào

Trang 84

0 t

1/3 T

T 2/3

T

iA iB iC

1/3 T

T 2/3

iA vào cuộn dây AX, iC vào cuộn dây BY, iB vào

Ch ơng 3: máy điện XC không đồng bộ

Trang 85

0 t

1/3 T

T 2/3

T

iA iB iC

1/3 T

T 2/3

iA vào cuộn dây AX, iC vào cuộn dây BY, iB vào

Trang 86

3.4.1 Nguyên lý làm việc của động cơ KĐB

Trang 87

Z

X B

b Hoạt động

3.4 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha

Trang 88

Z

X B

Trang 89

e 2

Trang 90

Z

X B

F

i2

e 2

i2

e 2

Trang 91

Z

X B

Trang 92

A

B C

Tõ tr êng quay cña stato

Z Y

R«to

Stat o

Trang 93

c Đảo chiều quay

Trang 94

Trang 95

Trang 96

Trang 97

r 1 r 2 ’ /

s r

Trang 98

- Mômen mở máy Mmm phải lớn để thích ứng với đặc tính tải.

- Dòng mở máy phải nhỏ để khỏi ảnh h ởng đến các phụ tải khác

- Thời gian mở máy ngắn để máy có thể làm việc đ ợc ngay

- Thiết bị mở máy đơn giản, rẻ tiền, tin cậy và ít tốn năng l ợng

* Yêu cầu kỹ thuật khi mở

máy

3.4.3 Mở máy động cơ không đồng bộ 3

pha

Trang 99

a Mở máy động cơ KĐB rôto dây quấn

K1 và K2 giảm dần

địên trở phụ về không

pha

Trang 100

pha

Trang 101

* Më m¸y dïng ®iÖn kh¸ng nèi tiÕp vµo m¹ch stato

Trang 102

* Më m¸y dïng biÕn ¸p tù ngÉu

Trang 104

WB CK

CD CC

A O

3.5 Động cơ không đồng bộ một pha

3.5.1 Cấu tạo, phân loại

Trang 105

3.5.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha

a Động cơ 1 pha dùng tụ điện

Trang 106

X

BY

Trang 110

Bt2

Trang 112

Ch ơng 4: máy điện đồng bộ

4.1 Khái niệm chung 4.2 Cấu tạo và phân loại 4.3 Máy phát điện đồng bộ 4.4 Động cơ điện đồng bộ

Trang 113

Máy điện đồng bộ là máy điện quay có tốc độ quay của rôto (n) bằng tốc độ từ tr ờng quay (n1).

4.2 Cấu tạo và phân loại

4.2.1 Phân loại

- Theo kết cấu:

+ Máy điện đồng bộ Rôto cực ẩn

+ Máy điện đồng bộ Rôto cực lồi

Trang 114

Lõi thép stato

Dây quấn stato

4.2.2 Cấu tạo

Trang 115

Rôto cực ẩn:

4.2.2 Cấu tạo

Trang 116

Rôto cực lồi:

4.2.2 Cấu tạo

Trang 119

+ +

N

S

4.3.1 Nguyên lý làm việc

Trang 120

+ +

N

+ _

Trang 121

4.3.2 Các đặc tính làm việc của máy phát

điện đồng bộ

a Đặc tính ngoài

Đặc tính ngoài thể thiện mối quan hệ: UF

= f(It), cost = const; Ikt = const; f =fđm

Để xây dựng đặc tính ngoài ta điều chỉnh dòng kích từ của máy phát sao cho Ikt =

Iđm; UF= Uđm sau đó giữ nguyên dòng kích từ

và thay đổi tải

- Nếu tải mang tính cảm, khi tải tăng → phản ứng khử từ của phần ứng tăng → điện áp

đầu cực máy phát giảm

- Nếu tải mang tính dung, khi tải tăng → phản ứng trợ từ của phần ứng tăng → điện áp

đầu cực máy phát tăng

Trang 122

Tải L

a đặc tính ngoài

Trang 123

b Đặc tính điều chỉnh

Đặc tính điều chỉnh thể thiện mối quan hệ: Ikt = f(It), cost = const; U = const; f =fđm Nó cho biết h ớng điều chỉnh dòng kích từ để giữ cho điện áp ở đầu cực của máy phát không

đổi

- Với tải cảm, khi It tăng → UF giảm Để giữ

UF không đổi ta phải tăng Ikt

- Với tải dung, khi It tăng → UF tăng Để giữ

UF không đổi ta phải giảm Ikt

4.3.2 Các đặc tính của máy phát điện

đồng bộ

Trang 124

Ikt

It

T¶i R- C T¶i R- L

Trang 125

4.3.3 Khái niệm về hoà đồng bộ các máy phát điện đồng bộ

Tr ớc khi đ a một máy phát vào làm việc cùng với l ới điện tức là hoà đồng bộ phải kiểm tra các điều kiện sau :

- Điện áp của máy phát phải bằng điện áp của l ới điện

- Tần số của máy phát phải bằng tần số của l ới điện

- Điện áp của máy phát và điện áp của l ới

điện phải trùng nhau

- Thứ tự pha của máy phát phải giống thứ

tự pha của l ới điện

Việc ghép song song máy phát điện vào

hệ thống điện lực theo các điều kiện trên gọi

là hoà đồng bộ chính xác

Trang 126

4.4.1 Nguyờn lý làm việc

4.4 Động cơ điện đồng bộ

Trang 127

+

+ _

_

_ _

+ +

Trang 128

+

+ _

_

_ _

+ +

Trang 129

vũng ngắn mạch Thanh dẫn mở mỏy

4.4.2 Các ph ơng pháp mở máy

Trang 130

- Động cơ điện đồng bộ th ờng đ ợc chế tạo theo kiểu cực lồi.

b Công dụng

- Máy điện đồng bộ đ ợc sử dụng chủ yếu làm máy phát trong các nhà máy điện Đôi khi dùng làm động cơ trong những truyền động không có yêu cầu về điều chỉnh tốc độ

- Động cơ điện đồng bộ đ ợc sử dụng để kéo tải không đòi hỏi phải thay đổi tốc độ với công suất chủ yếu từ 200 KW trở lên

Định dạng
Số trang	175
Dung lượng	9,8 MB