tài liệu máy điện 1

Các đại lượng định mức của MĐMC 1.1.4 Phân loại MĐMC 1.2 Biểu thức sức điện động phần ứng 1.3 Biểu thức mô men điện từ và công suất điện từ, 1.4 Phương trình cân bằng điện áp của máy phá

Next

Néi dung Back

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn 1

M¸y ®iÖn mét chiÒu Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn

Chương 1: Tổng quan về máy điện một chiều

1.1 Đại cương về máy điện một chiều

1.1.1 Nguyên lý làm việc cơ bản của MĐMC

1.1.2 Cấu tạo của MĐMC

1.1.3 Các đại lượng định mức của MĐMC

1.1.4 Phân loại MĐMC

1.2 Biểu thức sức điện động phần ứng

1.3 Biểu thức mô men điện từ và công suất điện từ,

1.4 Phương trình cân bằng điện áp của máy phát và động cơ điện một chiều

1.5 Các đặc tính của Máy phát điện một chiều

1.6 Mở máy và điều chỉnh tốc độ Động cơ điện một chiều

1.6.1 Mở máy ĐCĐMC

1.6.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐMC

máy điện một chiều

Phần động : Gồm khung dây abcd

Trong đó: B là trị số cảm ứng từ ở nơi dây dẫn quét qua

l là chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trờng.

v là vận tốc dài của thanh dẫn.

t

Khi mạch ngoài có tải thì ta có: U = E - IR

Trong đó: E là sức điện động của máy phát.

IR là sụt áp trên khung dây abcd

U là điện áp giữa 2 đầu cực Khi đó vòng dây sẽ chịu 1 lực tác dụng gọi là lực từ:

Fđt = B.I.l

T ương ứng ta sẽ có mô men điện từ: Mđt = Fđt.D/2.= B.I.l.D/2

Từ hình vẽ ta thấy ở chế độ máy phát Mđt ngợc với chiều quay phần động nên nó đợc gọi là M hãm.

máy điện một chiều

Sức điện động và dòng xoay chiều cảm ứng

trong thanh dẫn đã đợc chỉnh lu thành sức

điện động và dòng 1 chiều nhờ hệ thống

vành góp chổi than.Ta có thể biểu diễn sức

điện động và dòng điện trong thanh dẫn và ở

mạch ngoài nh hình vẽ:

N

S

F, Mđtn

Nh vậy: ở chế độ động cơ thì U > E còn ở chế độ máy phát

thì U < E

Next

Back

máy điện một chiều

ở chế độ động cơ Mđt cùng chiều với chiều

quay phần động gọi là mômen quay.

Nếu điện áp đặt vào động cơ là U thì ta có:

 1.2: CÊu t¹o cña m¸y ®iÖn mét chiÒu

N¾p m¸y: B¶o vÖ an toµn cho ngêi vµ thiÕt bÞ.

C¬ cÊu chæi than: §a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra m¹ch ngoµi.

PhÇn I: m¸y ®iÖn mét chiÒu

Cùc tõ chÝnhD©y quÊn cùc tõ phôD©y quÊn cùc tõ chÝnh

Cùc tõ phô

Back

m¸y ®iÖn mét chiÒu

phần cảm động cơ điện một chiều

Bu lông cực từ

cuộn dây

vỏ

2 Phần ứng (Rôto):

a) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ.

+) Với các máy công suất vừa và lớn người ta dập lỗ

thông gió dọc trục

+) Với các máy điện công suất lớn còn xẻ rãnh thông

gió ngang trục.

b) Dây quấn phần ứng : Là phần sinh ra sức

điện động và có dòng điện chạy qua.

+) Dây quấn th ường làm bằng đồng có bọc

cách điện Để tránh khi quay dây quấn bị

văng ra miệng rãnh th ường được nêm chặt

bằng tre, gỗ phíp và đầu dây quấn thường

đ-ược đai chặt.

+) Với các MĐ công suất nhỏ dây quấn có

tiết diện tròn, còn máy có công suất vừa và

lớn dây quấn có tiết diện hình chữ nhật.

Nêm

Cách

điện rãnh

Dây quấn

Phần ứng động cơ điện một chiều

Cổ góp

cuộn dây lõi thép

trục

 1.4: Sức điện động dây quấn phần ứng

Sức điện động trung bình cảm ứng trong 1 thanh dẫn có chiều dài l, chuyển động với vận tốc v trong từ trờng bằng: etb = Btb.l.v

2 60

n

D

.

. -

2 

60

n p

N

n a

60

pN



a 60 pN.etb= Hay E = Ce..n (V)

máy điện một chiều

 1.5 Mô men điện từ - công suất điện từ

1 Mômen điện từ:

Khi MĐ làm việc trong dây quấn phần ứng

sẽ có dòng điện chạy qua Tác dụng của từ

trờng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua sẽ

sinh ra mômen điện từ trên trục máy.

- Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn:

f = Btb.l.i

M = Btb l.N

a 2

l





M = l.N = ..I = CM .I (Nm)

l





a 2

I

-

 2

p

2

 a 2 pN

Gọi N là tổng số thanh dẫn của dây quấn và dòng trong mạch nhánh là: iư = Iư/2a thì mômen điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng là:

Trong đó: CM = là hệ số phụ thuộc kết cấu máy.

 a 2

B B

tb



 a 2

pN

60

n 2

a 60 pN

- Trong chế độ máy phát: M ngợc chiều quay với phần ứng nên

đóng vai trò là mômen hãm Máy chuyển công suất cơ (M.) thành công suất điện (EI).

- Trong chế độ động cơ: M có tác dụng làm quay phần ứng → cùng chiều với chiều quay phần ứng Máy chuyển công suất điện (EI) thành công suất cơ (M.)

 1.6: PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

I-1 Phân loại MPĐ: Tuỳ theo phơng pháp kích thích cực từ chính MFMC đợc phân thành 2 loại:

a) Máy phát điện một chiều kích từ độc lập:

➢Trong mọi trờng hợp công suất kích thích chiếm 0,3 → 0,5% Pđm.

+ Máy phát một chiều kích thích song song: I = I + Ikt (hình a) + Máy phát một chiều kích thích nối tiếp: I = Ikt = I (hình b) + Máy phát một chiều kích thích hỗn hợp: I = I + Iktss (hình c).

I

IU

Next

Back

m¸y ®iÖn mét chiÒu

1 §Æc tÝnh kh«ng t¶i: U = f(Ikt) khi I = 0, n = const.

2 Đặc tính ngắn mạch: In = f(Ikt) Khi U = 0, n = const

(2): Máy ch ưa được khử từ dư.

- Do U = 0 ta có E = IR nghĩa là toàn

bộ sức điện động sinh ra để bù đắp cho

sụt áp trên mạch phần ứng.

- Mặt khác: dòng ngắn mạch đợc hạn chế bằng (1,25  1,5)Iđm và R rất nhỏ vì vậy E nhỏ → Ikt tơng ứng nhỏ → mạch từ không bão hoà Do E tỷ lệ tuyến tính với Ikt nên I cũng tỷ lệ với Ikt→ đặc tính

3 §Æc tÝnh phô t¶i: U = f(Ikt) khi I = const, n = const.

m¸y ®iÖn mét chiÒu

4 Đặc tính ngoài: U = f(I)

Khi Ikt = const, n = const.

Uđm = U0 - Uđm với điều kiện Ikt =Iktđm

gọi là độ biến đổi điện áp định mức:

( 5 15 ) %

%

100 U

Iđm/2

máy điện một chiều

0

I

5 Đặc tính điều chỉnh:

Ikt = f(I) Khi U = const, n = const

✓Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần phải

điều chỉnh dòng kích thích nh thế nào để

giữ cho điện áp đầu ra của máy phát

không thay đổi khi tải thay đổi.

Nextmáy điện một chiều

1 Điều kiện tự kích của máy:

 1.8: Máy phát một chiều kích từ song song

✓Để đảm bảo máy tự kích đợc cần có các điều kiện sau:

- Trong máy phải tồn tại 1 lợng từ d d = (2  3)% đm

- Cuộn dây kích thích phải đấu đúng chiều hoặc máy quay đúng chiều

để sinh ra dòng ikt > 0

- Nếu tốc độ quay bằng hằng số thì điện trở mạch kích thích phải nhỏ hơn 1 điện trở tới hạn nào đó Hoặc nếu điện trở mạch kích thích bằng hằng số thì tốc độ quay phải lớn hơn 1 tốc độ tới hạn nào đó.

U rth

A

máy điện một chiều

(1): Đặc tính ngoài của MF kích từ độc lập.

(2): Đặc tính ngoài của MF kích từ song song.

máy điện một chiều

Ikt = f(I) khi U = const, n = const

(1): cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song

1 Yêu cầu khi mở máy:

2 Các phương pháp mở máy:

- Khi mở máy trong mọi trờng hợp đều phải đảm bảo có max nghĩa

là trớc khi đóng động cơ vào nguồn điện, biến trở điều chỉnh dòng kích thích phải đặt ở vị trí sao cho điện trở kích thích nhỏ nhất để mômen đạt giá trị lớn nhất ứng với mọi giá trị của dòng phần ứng.

máy điện một chiều

b Mở máy nhờ biến trở:

ĐCU

rmm

- Khi mở máy nhờ biến trở dòng đợc tính:

mmi -

i -

R R

E

U I

máy điện một chiều

- Biến trở mở máy đợc tính sao cho: Imm

= (1,4  1,7)Iđm đối với các động cơ công suất lớn Imm =

(2  2,5)Iđm với động cơ công suất nhỏ.

➢Quá trình mở máy đợc biểu diễn nh hình vẽ:

n

McMI

R I U C

E n

2 M

e

R M C

U n





=

Với điều kiện: U = const, Ikt = const khi M

(hoặc I) thay đổi thì từ thông  cũng hầu nh

M n

2 Điều chỉnh tốc độ: 2

M e

-e C C

R.MC

Un

b Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:

.

M n

n 0 - + f

−

=

máy điện một chiều

c) Phơng pháp thay đổi điện áp:

U<UđmU=Uđm

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP

Next

Néi dung Back

m¸y biÕn ¸p

2.1 Đại cương về MBA

2.1.1 Nguyên lý làm việc của MBA

2.1.2 Cấu tạo của MBA

2.1.3 Các đại lượng định mức của MBA

2.2 Máy biến áp ba pha

2.2.1 Các dạng mạch từ của MBA

2.2.2 Tổ nối dây của MBA

2.2.3 MBA làm việc song song

2.3 Các loại MBA khác

2.3.1 MBA ba dây quấn

2.3.2 MBA tự ngẫu

 2.1.1 : Nguyên lý làm việc

1 Nguyên lý làm việc:

Cuộn dây (1) có số vòng W1, đặt vào lới có

điện áp u1 gọi là cuộn dây sơ cấp

Cuộn dây (2) có số vòng W2 là cuộn dây

thứ cấp

Hai cuộn dây cùng đợc quấn trên lõi sắt (3)

Zt là phụ tải của biến áp

Đặt điện áp hình sin u1 vào dây quấn sơ cấp thì từ thông do nó sinh

ra cũng là hình sin:  = m.sint Theo định luật cảm ứng điện từ sức điện động cảm ứng trong dây quấn (1) và (2) sẽ là:

2 1 sin

Với: E1 = = 4,44.W1.f.m (2)

2

W f

2 2

T¬ng tù: (3)

dt

d W

E

m 1

2

1

W

W

f W 44 , 4

f W 44 , 4 E

1

I

I U

Phân loại máy biến áp

lu, máy biến áp cao tần

➢ Máy biến áp đo lờng: Dùng để giảm áp và dòng điện lớn đa vào dụng cụ đo.

➢ Máy biến áp thí nghiệm: Dùng để thí nghiệm điện áp cao.

Nextmáy biến áp

- Ph©n lo¹i theo ph¬ng ph¸p lµm m¸t:

➢ M¸y biÕn ¸p kiÓu lâi: Cã d©y quÊn bao quanh lâi thÐp.

➢ M¸y biÕn ¸p kiÓu vá (bäc): Cã 1 phÇn m¹ch tõ bao quanh 1 phÇn d©y quÊn.

➢ M¸y biÕn ¸p dÇu: Lµm m¸t b»ng dÇu.

➢ M¸y biÕn ¸p kh«: Lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ

- Ph©n lo¹i theo sè pha vµ sè trô:

➢ M¸y biÕn ¸p 1 pha, 3 pha, nhiÒu pha.

➢ M¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, 3 pha 5 trô.

➢ M¸y biÕn ¸p 2 d©y quÊn, 3 d©y quÊn, nhiÒu d©y quÊn

Next

Back

m¸y biÕn ¸p

2.1.2 : CÊu t¹o m¸y biÕn ¸p

Next

Back

M¸y biÕn ¸p trung thÕ

m¸y biÕn ¸p

CÊu t¹o MBA lùc 3 pha

c¸ch ®iÖn víi nhau.

✓ §Ó h×nh thµnh khung tõ cña m¸y biÕn ¸p ta cã 2 kiÓu ghÐp nh sau:

TG

G

GG

M¸y biÕn ¸p kiÓu bäc 1 pha vµ 3 pha

➢ TiÕt diÖn trô s¾t thêng lµ h×nh bËc thang

➢ TiÕt diÖn cña g«ng cã

m¸y biÕn ¸p

Sè bËc ®a gi¸c n: Dn ≤ 100mm → n = 4

Dn ≥ (100 ≥ 500) mm → n = 5 ; 6

Dn ≥ 1000 mm → n = 9 ;10

Theo cách bố trí dây

quấn cao áp (CA) và hạ

áp (HA) ta chia thành

dây quấn đồng tâm (a) và

dây quấn xen kẽ (b).

HACA

Dây quấn hình trụ: Tiết diện dây tròn

nhỏ thờng làm dây quấn CA và quấn

nhiều lớp Nếu tiết diện dây lớn dùng

dây dẫn bẹt quấn 2 lớp (thờng quấn

ghép 2 hoặc nhiều sợi) chủ yếu dùng

làm dây quấn HA ( 6KV).

Next

Back

máy biến áp

Dây quấn xoắn ốc liên tục: Dây

quấn này chủ yếu dùng làm cuộn

• Dây quấn hình xoắn (dây

quấn ghép): Kiểu này thờng dùng

cho máy biến áp trung bình và lớn.

Nếu tiết diện lớn để dễ gia công có

thể ghép kép dây quấn bẹt.

Ghép đơn

Ghép kép

2.3 : Máy biến áp đặc biệt

Next

Back

2.3.1: Máy biến áp ba dây quấn

2.3.2: Máy biến áp tự ngẫu

máy biến áp

 2.3.1: Máy biến áp ba dây quấn

1 Cấu tạo:

Gồm 1 dây quấn sơ cấp và 2 dây quấn thứ

cấp Dùng để cung cấp điện cho các lới điện

có điện áp khác nhau, ứng với các tỷ số

biến đổi:

3

1 3

1 13

2

1 2

1 12

U

U W

W K

; U

U W

W

Các tổ nối dây tiêu chuẩn: Y0/Y0/-12-11 và Y0//-11-11

2 Phơng trình cơ bản, mạch điện thay thế và đồ thị véc tơ của máy

biến áp 3 dây quấn:

0 I

I I

' 3

' 2

' 2

' 2 1



3 1 2

máy biến áp

−

' 2

I

−

' 3

'

U − 

−

✓Các tham số của mạch điện thay thế của

máy biến áp 3 dây quấn đợc xác định từ 3 thí

I

−

' 2

'

3x I

j 

1

1x I

j 

1

1r I

' 2

'

2x I

j 

' 2

'

2r I

' 3

'

3rI

máy biến áp

3 1

2 1

' 2 1

12 n 12

n

' 2 1

' 3 1

13 n 13

n

' 3 1

' 3

' 2 23

n 23

n

' 3

' 2 23

r

r2' n12 + n23 − n13

=

r r

x

x'2 = n12 + n23 − n13

2

x x

x

x'3 = n13 + n23 − n12

Back

m¸y biÕn ¸p

3 Độ thay đổi điện áp của máy biến áp 3 dây quấn:

Trong đó:

dm 1

' 2 12 n 12

' 2 12 n 12

' 3 1 )

3 ( nr

' 3 1 )

3 ( nx

' 2 dm

1 12

' 3 dm

1 13

' 3 13 n 13

' 3 13 n 13

' 2 1 )

2 ( nr

' 2 1 )

2 ( nx

 2.3.2: M¸y biÕn ¸p tù ngÉu

✓XÐt m¸y biÕn ¸p tù ngÉu 1 pha:

2

1 1 T

W

W e

W

e

W

- NÕu bá qua c¸c tæn hao

2 2 1

1 2

p

K

1 1

.

I I

I 1

I

m¸y biÕn ¸p

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn

Chương 3: Tổng quan về máy điện không đồng bộ

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

Mô phỏng động cơ không đồng bộ

ba pha lồng sóc

3.1 Đại cương về máy điện không đồng bộ

Cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào dây quấn 3 pha

của stato máy điện, trong lõi thép stato sẽ hình

thành một từ trường quay quay với tốc độ:

trong đó: f 1 - tần số của dòng xoay chiều 3 pha;

p - số đôi cực của máy.

Từ trường quay của stato quét qua các thanh

dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng nên trong dây

quấn rôto sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng E Chiều

s.đ.đ cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn tay

Vì dây quấn rôto luôn kín mạch nên trong nó có dòng điện i R Dòng i R lại sinh

ra từ trường, từ trường rôto kết hợp với từ trường quay của stato tạo thành từ trường trong khe hở giữa stato và rôto.

Tác dụng giữa từ trường khe hở với dòng điện trong dây quấn rôto sinh ra lực điện từ F đt , chiều của lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp các lực điện từ tác dụng lên các thanh dẫn của rôto tạo ra mômen làm cho rôto quay theo chiều từ trường quay (hình 8-1)

Tốc độ của rôto n luôn luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay n 1 (n < n 1 ), vì vậy gọi là động cơ không đồng bộ.

Nếu n = n 1 thì giữa rôto và từ trường quay không có chuyển động tương đối, do

đó trong dây quấn rôto không có s.đ.đ và dòng điện cảm ứng, vì vậy không tạo ra mômen để kéo rôto quay.

Sự khác nhau giữa tốc độ rôto và tốc độ từ trường quay được biểu hiện ở hệ số trượt s:

hay :

Ở chế độ làm việc định mức, hệ số trượt của động cơ không đồng

bộ từ 0,02 ÷ 0,06.

Từ biểu thức của hệ số trượt ta có:

Vì số đôi cực p luôn là số nguyên (p = 1, 2, 3, 4,…) nên với tần số

f = 50 Hz, tốc độ động cơ không đồng bộ chỉ có thể xấp xỉ với các số

3000, 1500, 1000, 750, … chứ không thể có giá trị bất kì và không bao giờ vượt quá 3000 vòng/phút.

100

.(

60 )

n

n = − = − (3-3)

Công dụng của máy điện không đồng bộ

➢ Máy điện không đồng bộ chủ yếu dùng làm động cơ điện.

➢ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, vì vậy động cơ KĐB là loại máy được dùng rộng rãi nhất trong các ngành của nền kinh tế quốc dân.

➢ Nhược điểm: hệ số cos của máy thường không cao lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt lắm nên ứng dụng của may điện KĐB có phần hạn chế.

➢ Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính không tốt như máy điện đồng bộ nên chỉ sử dụng trong những trường hợp cần nguồn điện phụ hay tạm thời không đòi hỏi chất lượng điện năng cao (như điện khí hoá nông thôn vùng sâu, vùng xa).

Máy điện không đồng bộ

3.1.2 Phân loại và kết cấu của máy điện không đồng bộ

Theo số pha: loại một pha, hai pha và loại 3 pha.

2 Kết cấu của máy điện KĐB

Máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau:

stato.

2. 1 Phần tĩnh (stato)

Phần tĩnh gồm lõi sắt, dây quấn và vỏ máy.

a Lõi sắt : là phần dẫn từ.

Lõi sắt được làm bằng những lá thép kĩ thuật điện dày 0,35 ÷ 0,5 mm, bề mặt có phủ sơn cách điện để chống tổn hao do dòng điện xoáy.

Khi đường kính máy nhỏ, các lá thép được dập theo hình tròn như ở hình 8-2a Khi đường kính ngoài lõi thép lớn (trên 990 mm) các lá thép được dập thành hình rẻ quạt (hình 8-2b).

Các lá thép ghép lại với nhau rồi ép chặt tạo thành hình trụ rỗng, bên trong hình thành các rãnh để đặt dây quấn như ở hình 8-2c.

Nếu lõi thép dài quá thì các lá thép được ghép thành từng thếp dày 6 ÷ 8 cm, các thếp đặt cách nhau 1 cm để tạo đường thông gió hướng tâm.

b) Dây quấn: là phần dẫn điện, được làm bằng dây đồng

có bọc cách điện

Dây quấn stato của máy điện không đồng bộ 3 pha gồm

ba dây quấn pha đặt lệch nhau trong không gian 1200 điện, mỗi pha gồm nhiều bối dây, mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây (hình 8-3a) Các bối dây được đặt vào rãnh của lõi thép stato (hình 8-3b) và được nối với nhau theo một quy luật nhất định.

Hình 8-2 Lõi thép stato máy điện không đồng bộ a) Hình vành khăn; b) Hình rẻ quạt; c) Mạch từ stato

Hình 8-3 Dây quấn stato

c) Vỏmáy : gồm thân máy, nắp máy và chân đế.

Vỏ dùng để cố định lõi thép và dây quấn, đồng thời bảo vệ an toàn cho người khỏi chạm vào dây quấn (hình 8-4).

Vỏ không làm nhiệm vụ dẫn từ, thường đúc bằng gang Vơi các máy công suất tương đối lớn (1000 kw) thường dùng thép tấm cuốn lại

và hàn thành vỏ.

1 2

3

4

Hình 8-4 Stato của máy điện không đồng bộ

1 Mạch từ; 2 Vỏ máy; 3 Dây quấn; 4 Chân đế

Trên thực tế, tổn hao sắt ở lõi thép rôto khi máy làm việc là rất nhỏ nên không cần dùng thép kĩ thuật điện Nhưng để lợi dụng phần thép kĩ thuật điện sau khi dập lõi sắt stato, người ta dùng để ép lõi thép rô to luôn (hình 8-5b).

Hình 8-5 Lá thép rôto của máy điện không đồng bộ