BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU

Trên lõi của cực chính có quấn các cuộn dây kích thích để cho dòng điện một chiều đi qua với những máy có công suất lớn H5.. Cực phụ cũng được quấn các cuộn dây kích thích để cho dòng m

BÀI 1 CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

khác

II Nội dung thí nghiệm.

1 Hình dạng bên ngoài của máy điện một chiều :

hình dáng khác nhau

chơi của trẻ em, hoặc động cơ trong máy caset, thiết bị làm mát trong các thiết bị khác,…

điện dân dụng Ví dụ như : máy phát điện một chiều, động cơ đề trong các xe có sử dụng

bộ đề nổ, …

dùng Tuabin, thường là nhừng máy phát điện còn nhu cầu dùng những động cơ điện cực lớn thì it hơn rất nhiều

H1 Máy loại nhỏ H2 Máy loại lớn H3 Máy loại rất lớn.

2 Cấu tạo của phần cảm (stato) : vỏ máy, cực chính, cuộn dây cực chính, mặt

- Vỏ máy : thường được làm bằng Gang

hoặc thép, miễn sao đảm bảo độ cứng khi va

đập Đối với những loại máy nhỏ thì người ta

không cần quan tâm tới tản nhiệt, tuy nhiên với

những máy công suất lớn vỏ máy được chế tạo

có nhiều rãnh trên bề mặt để giúp tản nhiệt được

tốt hơn Vỏ thường được đúc liền với các bộ

phận nhằm cố định máy khỏi rung và xê dịch

khi hoạt động

H4 Vỏ của một máy, mặt bích của một máy điện loại nhỏ vừa.

- Cực chính (cực phụ ): là bộ

phận để tạo ra từ thông chính của máy,

gồm các lá thép kỹ thuật mỏng ghép

lại với nhau bằng đinh tán Phía quay

vào phần ứng có bề mặt trải rộng hơn

nhằm giúp cho từ thông đi vào khe hở

không khí dễ dàng hơn Trên lõi của

cực chính có quấn các cuộn dây kích

thích để cho dòng điện một chiều đi

qua ( với những máy có công suất lớn

H5 Một máy điện có 4 cực chính

người ta thường làm các rãnh để đặt thêm các cuộn bù) .

- Cực phụ cũng tương tự như cực chính nhưng nhỏ hơn và phần đầu quay vào phần

ứng thì để nhọn Cực phụ cũng được quấn các cuộn dây kích thích để cho dòng một chiều

đi qua Cực chính được đặt xen kẽ váo giữa các cực chính

- Cuộn dây cực chính được làm băng đồng, có nhiều tiết diện khác nhua tuỳ thuộc

vào loại máy điện sử dụng Các sợi dây này cũng được sơn cách điện bề mặt để khi quấn tránh hiện tượng ngắn mạch Trên H5 cuộn dây cực chính đã được bọc lớp vỏ bảo vệ

- Mặt bích: Thường là bộ phận

bảo vệ phía sau của máy, mặt bích có

thể tháo lắp dễ dàng khi cần sửa

chữa, bảo dưỡng ( trên hình H4 có cả

mặt bích ở phía sau) Với những máy

3 Hộp đầu cực : các đầu đấu dây, tụ điện.

thông thường ở hộp đấu cực có mắc

thêm các tụ điện thích hợp

H7 Hộp đấu cực của máy điện

4 Cấu tạo phần ứng (Rôto) : lõi thép, cuộn dây phần ứng

- Lõi thép của phần

ứng được ghép từ các lá

thép kỹ thuật điện, chúng

được sơn cách điện với

nhau, dùng giấy cách điện

hay dùng một lớp ôxy hoá

Phần ứng quay liên H8 Lõi thép của máy điện một chiều

tục với vận tốc rất lớn sẽ rất nóng, các rãnh thông gió này có tác dụng làm mát lõi thép phần ứng

bằng đồng trên những khuôn đặc biệt và

được đặt vào các rãnh của lõi thép phần

ứng, chúng đựơc nối với nhau theo nhiều

cách khác nhau

H9 cuộn dây phần ứng

5 Cấu tạo cổ góp và chổi than :

- Cổ góp được chế tạo từ phiến đồng, được cách điện với nhau và cách điện với trục.

- Chổi than dùng để đưa điện ra mạch ngoài hoặc là dẫn điện vào máy Chổi than

được làm từ bột grafit trộn với bột đồng và ép lại thành khuôn Chổi than có độ cứng vừa phải để khi bị ép vào cổ góp, chổi than sẽ bị mòn dần theo thời gian làm việc của máy

H10 Cổ góp H11 Chổi than

6 Các thông số hộ chiếu của Máy điện một chiều.

- Mỗi mộit thiết bị nói chung, nột máy điện nói riêng đều có các thông số đặc trưng gọi là thông số hộ chiếu

các thông số sẽ cung cấp cho người sử dụng biết được khả năng làm việc của máy : Côngsuất, tốc độ Đặc biệt là biết được các giá trị định mức của áp và dòng để từ đó có cách sửdụng an toàn hiệu quả

U = 220V  Điện áp định mức

I = 13.7A  Dòng điện định mức

P = 2,3KW  Công suất định mức

n = 1500 vòng / phút  Tốc độ quay định mức

III Nhận xét kết quả thí nghiệm.

dạng và nguyên lý hoạt động

BÀI 2 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

I Mục đích, yêu cầu.

II Nội dung thí nghiệm.

1 Tìm hiểu hình dạng bên ngoài , vỏ máy, nắp máy.

- Máy biến áp có rất nhiều loại với nhiều kích cỡ khác nhau Từ loại rất nhỏ như trongmột số cục sạc Pin điện thoại, cục nắn dòng trong các chiếc Radio cho đến những loại rất lớn với công suất lên đến hằng trăm KVA

nhiệm vụ bảo vệ trống va đập

- Tuy nhiên với những máy công suất loại lớn thì vỏ ngoài lại giữ vai trò hết sức quan trọng, nó làm nhiệm vụ bảo vệ khỏi va đập, còn là vỏ của thùng dầu bảo vệ cho máy và cách điện

tản nhiệt cho máy biến áp

-H11 Một số loại hình dạng máy biến áp khác nhau

2 Các loại thùng dầu, sứ vào, sứ ra và các bộ phận chính trên nắp thùng dầu.

 Thùng dầu thực chất là bộ phận vỏ của máy biến áp.

ống dầu có đường kính khoảng 50 mm gắn vào vách thùng dầu

và được làm lạnh tự nhiên Bộ tản nhiệt gồm có 2 ống góp trên và dưới được gắn vào vách thùng dầu, các ống góp có thể gồm nhiều hàng ống nhỏ song song nhau, các ống nhỏ này có kích thước vào khoảng 50mm Trong lòng các hàng ống có đặt quạt gió làm

bộ phận tạo mát cho các ống dầu và làm mát thùng dầu

giúp làm mát cho vỏ máy biến áp

quai móc Trên thùng cũng có gắn các ống giúp cho việc đổ dầu và thay dấu định kì đượcthuận tiện

đập thông thường, nếu không có thể dẫn đến nổ, vỡ hay dạn nứt thùng dầu

 Nắp thùng dầu : là bộ phận quan trọng của thùng dầu, trên nắp thùng dầu có đặt

các sứ ra và sứ vào của dây quấn cao áp và hạ áp Những máy biến áp trên 100KVA có đặt bình dãn dầu, còn những máy trên 1000KVA thì có đặt các ống có màng bảo vệ trên nắp thùng dầu

- Bình dãn dầu là một thùng hình trụ, được nối với thùng dầu bằng dẫn dầu Bình

dãn dầu dùng để kiểm tra dầu trong thùng và giúp dầu có thể dãn nở khi nhiệt độ thay đổi

- Ống có màng bảo vệ có tác dụng bảo vệ thùng dầu khỏi bị hư hỏng khi có sự tăng

áp suất bên trong thùng dầu do máy biến áp xảy ra ngắn mạch Ống này là một ống thép, một đầu được gắn kín bằng một đĩa thuỷ tinh, một đầu được nối với thùng dầu Khi áp suất quá lớn đĩa thuỷ tinh sẽ bị phà vỡ để đẩy dầu ra ngoài, tránh làm hư hỏng các thiệt bịbên trong

- Rơle hơi là thiết bị kiểm soát một cách tự động điều kiện làm việc cơ học của thùng

dầu nhằm đảm bảo an toàn

- Mặt bích dùng để nối với máy bơm chân không.

- Sứ cách điện : Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, thuận tiện cho việc lấy điện

áp ra hoặc đưa áp vào, trên máy biến áp có làm các sứ ra và sứ vào Đó là loại sứ cách điện bên trong để rỗng có để các lõi thép làm chức năng dẫn điện Với cả cao áp và hạ áp đều phải dùng sứ ra hoặc sứ vào để đưa điện sứ cách điện còn là bộ phận làm hạn chế các tác động của thiên nhiên như sấm sét

H12 Sứ cách điện vào ra.

 Dầu máy biến áp : Dùng để làm cách điện và làm nguội lõi thép và dây quấn

( phần tác dụng ) của máy biến áp được tốt hơn, dầu được sử dụng thường là dầu mỏ ( My – piranol, Nga – xaptol), là loại dầu không cháy và không nổ

3 Tìm hiểu về cấu tạo phần lõi thép của máy biến áp.

- Lõi thép của máy biến áp được ghép từ các lá thép máy biến áp(đặc biệt), só độ dày

0.35 – 0.5mm Có 2 loại thép máy biến áp, đó là thép dát nóng và thép dát nguội( thép dát

lớp sơn cách điện, đôi khi người ta dùng chính lớp ôxy hoá để làm cách điện với những máy có công suất thấp.

thép khác nhau, đó là : lõi thép kiểu vỏ và máy biến áp kiểu lõi

+ Máy biến áp kiểu lõi : có các dây quấn bọc phần lá thép.

+ Máy biến áp kiểu vỏ : máy có một phần lá thép bao bọc dây quấn.

H13a Máy biến áp kiểu lõi H13b Máy biến áp kiểu vỏ

4 Cấu tạo dây quấn của máy biến áp.

- Dây quấn cũng là bộ phận rất quan trọng của máy biến áp, tuỳ theo kích thước

dây quấn và cách quấn dây người ta chế tạo ra các máy biến có công suất và công dụng khác nhau

+ Dây quấn phải đảm bảo tính kinh tế nhưng vẫn đạt hiệu suất cao khi sử dụng

+ Tình trạng nhiệt của dấy quấn phải đảm bảo các điều kiện tiêu chuẩn và hiệu suất khi

sử dụng

+ Dây quấn phải có tính ổn định về mặt cơ học khi sử dụng

+ Dây quấn phải đảm bảo ổn định điện khi xảy ra quá điện áp

tâm và dây quấn xen kẽ:

+ Dây quấn đồng tâm : dây quấn có mỗi tiết diện là những vòng tròn đồng tâm

+ Dây quấn xen kẽ là dây quấn có cao áp và hạ áp quấn đan xen vào nhau

quấn xoắn ốc; Dây quấn liên tục

+ Dây quấn xen kẽ: Các cuộn dây cao áp và hạ áp xếp xen kẽ nhau theo dọc trục của

MBA.

H13a Dây quấn đồng tâm H13b Dây quấn xen kẽ

5 Thông số hộ chiếu của Máy biến áp.

hộ chiếu : Dòng, áp, Công suất, tần số,…

các thông số này mày người sử dụng biết cách khai thác máy một cách có hiệu quả và an toàn

Mã hiệu : SE 2662-4Q Đây là máy hạ áp nên :

U = 115V ; I = 2,6A  Là điện áp và dòng đầu ra định mức

U = 230V ; I = 1,3A  Áp và dòng đầu vào định mức

f = 30 -: 60Hz  Khoảng tần số làm việc của máy

IV. Nhận xét kết quả thí nghiệm.

MBA, biết phân biệt hình dạng của MBA với một số loại máy điện khác

bảo dưỡng các MBA trong đời sống

hưởng của trạm biến áp đối với con người cũng như góp phần bảo quản tốt tài sản

BÀI 3 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH ĐỘC LẬP

 Rơ le bảo vệ.

III Nội dung thí nghiệm.

Sơ đồ thí nghiệm

1 Đường đặc tính không tải.

0

giá trị ikt và Uo tương ứng , theo bảng sau:

- Với đặc tính không tải ta thấy rằng : Khi dòng kích từ = 0, I = 0 nhưng trong máy vẫn tồn tại một lượng hiệu điện thế là 5V ( với nhánh tăng) hoặc 8.27V ( nhánh giảm )

Sở dĩ có điều này là do trong máy có tồn tại từ thông dư, đây chính là nguyên nhân xuất hiện Uo khi I = 0 và được gọi là Điện áp dư Theo lý thuyết thì giá trị này nằm trong khoảng 2 – 3%, đối chiếu với số liệu thu được thì có thể thấy nó hoàn toàn hợp lý

từ chưa bão hoà

cao hơn đường đặc tính của nhánh tăng, hoàn toàn giống với lý thuyết về máy phát điện một chiều kích thích độc lập

2 Đặc tính phụ tải U = f(i kt ) Khi cho n = n đm = const , I = const.

phát đạt giá trị định mức

- Giảm dần R3 với các giá trị khác nhau ,ta thu được cá giá trị của điện áp U và dòng kích từ ikt Theo bảng số liệu sau :

Bảng 3.2

Nhận xét :

- Khi dòng kích từ bằng không( máy chạy không tải) thì điện áp đạt giá trị rất thấp, sở

dĩ có điều này là do 2 nguyên nhân chính sau :

+ Do điện áp rơi : U = Ea – Ia.Ra Với : Ia.Ra = Ia.Rđ + Uch

Ia.Ra - tổn hao phần ứng

Ia.Rđ - tổn hao dây đồng

Uch - tổn hao trên chổi than

+ Do phản ứng phần ứng

thẳng Về sau khi dòng trong máy đã bão hoà thì quan hệ không còn là tuyến tính nữa màtrở thành đường cong

của máy Thể hiện là càng về sau thì đường đặc tính giảm dần độ dốc, như thế điện áp màmáy phát tạo ra sẽ không cao

3 Đặc tính ngoài U = f(I), khi n = n đm = const.

phát đạt định mức  đó chính là điểm đầu tiên của đặc tính ngoài

- Giảm dần R1 , Rkt giữ nguyên Ta thu được các giá trị của U, I theo bảng số liệu sau:

Đường đặc tính ngoài, U = f(I)

0 50 100 150 200 250

phát điện là một đường cong trơn

- Thể hiện về mặt lý thuyết thì : U = E – I.Ra do vậy mà khi I tăng thì U phải giảm

- Mặt khác khi I tăng thì độ dốc càng lớn, do khi I tăng thì làm tăng theo phản ứng phần ngang trong máy

4 Đặc tính điều chỉnh : i kt = f(U) , khi n = n đm = const , U = const.

- Quay máy phát chạy không tải, áptômát để mở , ghi lại các giá trị của ikt khi I = 0

Đường đặc tính điều chỉnh, i_kt = f(I)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

- Ta có : U = E – Ia.R nên khi khi I tăng thì U sẽ giảm, do điện áp rơi trong mạch

độ rơi điện áp và phản ứng phần ứng

5 Đặc tính ngắn mạch : I nm = f(i kt ) khi n = n đm = const, U = 0.

150V) để đảm bảo an toàn cho máy phát

- Điều chỉnh Rkt , ghi lại các số liệu của I và ikt vào Bảng 3.5 như sau :

Đường đặc tính ngắn mạch, I_nm = f(i_kt)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

không bão hoà dẫn đến quan hệ giữa chúng là tuyến tính

- Do trong máy có từ dư nên khi ikt = 0 thì Inm lại khác 0

- Trong thực tế hiện tượng ngắn mạch là một sự cố Nhận thấy rắng quan hệ giữa ikt vàInm là tuyến tính nên dòng Inm sẽ tăng nhanh, nếu sự cố kéo dài sẽ làm nóng và có thể hổng máy phát

IV Nhận xét bài thí nghiệm :

Sau khi làm xong bài thí nghiệm có thể rút ra một số nhận xét tổng thể :

 Qua thí nghiệm ta có thể kiểm định lại lý thuyết thông qua việc xác định và đánh giá các đường đường đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích độc lập Từ đó nắm vững về nguyên lí làm việc, cũng như cấu tạo của máy phát điện một chiều kích thích độclập

 Kết quả thí nghiệm thu được so với lí thuyết là tương đối giống nhau Một vài đường đặc tính có độ chính xác chưa cao có thể là do phép đo, do chủ quan khi lấy số liệu, cũng

có thể do dụng cụ thí nghiệm có sự sai lệch

 Sau khi hoàn tất bài thí nghiệm có thể dựa vào đường đặc tính để tìm các biện pháp khắc phục, giảm thiểu tác hại của hiện tượng ngắn mạch gây ra

BÀI 4 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH SONG SONG VÀ HỖN HỢP

hợp

song song và hỗn hợp

II Dụng cụ đo, thiết bị thí nghiệm.

1 Dụng cụ đo.

1 Đồng hồ đo tương tự - số vạn năng AD( Analog – Digital ) SO 5127-1Z 02

2 Thiết bị thí nghiệm.

 Biến trở :

1 Máy phát điện một chiều kích thích song song.

a Điều kiện tự kích của máy phát điện tự kích thích

- Ứng với n đã cho : R < Rtn hoặc với R đã cho n > nth

b Đặc tính ngoài : U = f(I) khi n = n đm = const, R kt = const.

Đồ thị 4.1

Đường đặc tính ngoài, U = f(I).

0 50 100 150 200 250

2 Do điện áp rơi I.Ra trong mạch

3 Do dòng kích thích giảm khi U giảm

- Khi dòng phụ tải tăng tới một giá trị tới hạn ( theo Bảng là Ith = 0.22A) thì mạch từ không bão hoà nữa, lúc này các điện áp rơi đóng vai trò quyết định nên I giảm

- Khi điện trở tải Ro = 0 thì dòng đạt I = 0.1A hoàn toàn là do từ thông dư của máy sinh ra

c Đặc tính điều chỉnh : i kt = f(I) khi n = n đm = const; U = const.

tiếp tục đièu chỉnh Rkt để cho U = hằng số

- Với những giá trị của R hác nhau ta thu được các giá trị của dòng tải và dòng kích thích ikt theo bảng số liệu sau :

Đường đặc tính điều chỉnh, i_kt = f(I).

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

Mà Ukt = U = E – I.Ra  khi U giảm dẫn đến Ukt cũng giảm  ikt

Để cho U = const thì phải điều chỉnh Rkt

 ikt = (E – I.Ra) / Rkt  khi I tăng lên nhiều nhưng ikt tăng chậm dẫn đến đường đặc tính là đường cong

d Lấy và dựng các đường đặc tính U, I, P 2 = f(Ra)

mức

thu được giá trị của U, I và P :

Đồ thị 4.3.1

Đường đặc tính áp, U = f(Ra)

0 20 40 60 80 100 120 140

- Quan hệ không phải là tuyến tính, do : I = U / Ra

dần

 Đặc tính công suất, P = f(Ra).

Đồ thị 4.3.3

Đường đặc tính công suất, P = f(Ra)

0 5 10 15 20 25

đặc tính của P theo Ra là đường cong

2 Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp:

- Thay đổi sơ đồ nối từ kích thích song song sang kích thích nối tiếp bằng cách nối thêm cuộn kích thích D1- D3.

nối ngược

a. Đặc tính ngoài :

U = f(I) khi n = nđm = hằng số; Rkt = hằng số

b. Đặc tính điều chỉnh :

ikt = f(I) khi n = nđm = const ; U = const

Các số liệu thu được theo Bảng số liệu sau :

Bảng 4.4

Nối thuận Đặc tính

Đặc tính điều chỉnh

Đồ thị 4.4.1 Nhánh ngược

Đường đặc tính ngoài, U = f(I)

0 50 100 150 200 250

- Từ đồ thị ta nhận thấy : khi dòng điện ( phụ tải) tăng lên thì điện áp lại giảm xuống

Do các nguyên nhân sau :

+ Do phản ứng phần ngang

+ Do điện áp rơi trong mạch : I.Ra

+ Do dòng kích thích giảm khi U giảm

- Do ikt = Ukt / Rkt , mà Ukt = U nên đường đặc tính của máy phát kích thích hỗn hợp là đường cong

- Khi I tăng lên thì điện áp U giảm làm cho ikt giảm theo, mặt khác ikt giảm lại làm cho

U giảm tiếp cứ như vậy nó sinh ra một điện áp rơi phụ so với máy điện kích thích độc lập

- Khi dòng điện phụ tải tăng lên đến một giá trị tới hạn thì đường đặc tính lại có dạng giống như máy điện trong trường hợp kích thích độc lập