19-2. Phân loại, kết cấu của máy điện đồng bộ

Kết cấu của máy điện đồng bộ cực ẩn Lõi thép rôto làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần không ph

19-2 PHÂN LOẠI, KẾT CẤU

CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

19-2 PHÂN LOẠI, KẾT CẤU

CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

19.2.1 Phân loại

 Theo k ết cấu, máy điện đồng bộ được chia thành hai loại sau:

- Máy điện đồng bộ cực ẩn: tốc độ cao, số cực 2p = 2.

- M áy điện đồng bộ cực lồi: tốc độ quay thấp, số cực 2p ≥ 4.

 Theo chức năng, máy điện đồng bộ được chia thành các loại sau:

- Máy phát điện đồng bộ: biến cơ năng thành điện năng.

- Động cơ điện đồng bộ: biến điện năng thành cơ năng.

- Máy bù đồng bộ: bù công suất phản kháng, cải thiện hệ số công suất cosφ cho lưới điện.

 Ngoài ra còn có các máy điện đồng bộ đặc biệt như: máy biến đổi một phần ứng, máy đồng bộ tần số cao, các máy điện đồng bộ công suất nhỏ dùng trong tự động hoá như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, động cơ đồng bộ phản kháng, động cơ đồng bộ từ trễ…

19.2.2 Kết cấu của máy điện đồng bộ

1 Kết cấu của máy điện đồng bộ cực ẩn

Lõi thép rôto làm bằng thép hợp kim chất

lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau

đó gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích

từ, phần không phay rãnh làm thành mặt

cực từ.

Mặt cắt ngang của lõi thép rôto như ở hình

19-3.

Các máy điện đồng bộ cực ẩn hiện đại

thường chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay

của rôto là 3000 vg/ph.

Để hạn chế lực ly tâm, đường kính D của

rôto không vượt quá 1,1 ÷ 1,15 m Để tăng

công suất, người ta tăng chiều dài l của rôto

Chiều dài tối đa của rôto vào khoảng 6,5 m.

Hình 19-3 Mặt cắt ngang trục

của lõi thép rôto

• Dây quấn kích từ đặt trong rãnh rôto

(hình 19-4), được chế tạo từ dây đồng

trần tiết diện hình chữ nhật, quấn theo

chiều mỏng thành các bối dây đồng

tâm Các vòng dây được cách điện với

• Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn

trong trục và nối với hai vòng trượt ở

đầu trục, thông qua hai chổi điện để

đưa dòng kích từ vào

• Dòng kích từ là dòng một chiều, được

cung cấp từ hệ thống kích thích.

Đường sức từ Dây quấn kích từ Lõi thép rôto Dây quấn stato Vòng trượt Lõi thép stato Dây quấn kích từ

Hình 19-4 Mặt cắt ngang của máy điện đồng bộ cực ẩn

Nguyên lý của hệ thống kích thích

cấp kéo, còn phải có dòng điện kích từ Dòng điện kích từ là một dòng điện một chiều, được đưa vào Rô to của máy phát để kích thích từ trường của Rô to máy phát.

• Hệ thống thiết bị tạo ra dòng điện một chiều này gọi chung là hệ thống

kích thích máy phát Dòng điện kích thích máy phát, ngoài việc tạo từ trường cho rôto, còn có thể dùng để điều chỉnh điện áp máy phát Ngoài ra, dòng điện này còn điều chỉnh công suất vô công của máy phát khi máy phát nối vào lưới.

1 Hệ thống máy kích thích một chiều: Đây là hệ thống kích thích

sử dụng máy phát điện một chiều.

Dòng điện kích từ của máy điện đồng bộ được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp ra của máy kích thích một chiều.

Máy điện một chiều này được kéo trực tiếp cùng trục với hệ thống Tua bin - máy phát hoặc qua bộ giảm tốc đối với các máy có dung lượng nhỏ và trung bình.

Đối với các máy lớn hơn, sẽ được kéo bằng một động cơ riêng biệt.

thích gọi là máy kích thích xoay

chiều, bao gồm một máy phát điện

đồng bộ có phần cảm là phần tĩnh,

phần ứng là phần quay, kết hợp với

bộ chỉnh lưu quay lắp đặt ngay trên

trục Do đó, dòng điện kích thích sẽ

đi trực tiếp từ phần ứng của máy

kích từ, qua bộ chỉnh lưu, vào thẳng

Rotor, mà không qua bất kỳ mối

tiếp xúc của vòng nhận điện với

chổi than nào

• Hệ thống này thường được gọi là hệ

thống kích thích không chổi than Hệ thống kích thích xoay chiều

Máy phát Máy kích thích AC Máy kích thích phụ

• Hệ thống kích thích tĩnh : Hệ thống này nói đến loại máy kích thích có sử dụng

phối hợp biến áp kích thích và bộ chỉnh lưu.

• Đối với loại máy kích thích có sử dụng Thyristor cho mạch chỉnh lưu gọi là hệ

• Stato của máy điện đồng bộ cực ẩn gồm lõi thép, dây quấn ba pha,

thân máy và nắp máy.

• Lõi thép stato được ép bằng các lá tôn silic dầy 0,5 mm, hai mặt có

phủ sơn cách điện Dọc chiều dài lõi thép cứ khoảng 3 ÷ 6 cm lại

có một rãnh thông gió ngang trục rộng 10 mm.

• Lõi thép stato được cố định trong thân máy Thân máy được chế

tạo theo kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dày, trong thân máy hình thành hệ thống đường thông gió làm mát máy.

• Nắp máy được chế tạo từ thép tấm hoặc gang đúc Ở các máy

công suất trung bình và lớn, ổ trục đặt ở giá đỡ ổ trục riêng cố định trên bệ máy.

Máy phát điện tuabin hơi Rôto của một máy phát

điện tuabin hơi (cực ẩn)

Kết cấu của một máy phát điện tuabin hơi (cực ẩn)

5 Rôto

2 Kết cấu của máy điện đồng bộ cực lồi

• Máy điện đồng bộ cực lồi

• Lõi thép rôto của máy điện đồng bộ công suất nhỏ và trung bình được

chế tạo bằng thép đúc, được gia công thành khối hình lăng trụ hoặc hình trụ, trên mặt có đặt các cực từ.

• Ở các máy công suất lớn, lõi thép được chế tạo từ các tấm thép dày 1 ÷

6mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành khối hình lăng trụ Lõi thép không trực tiếp lồng vào trục mà được đặt trên giá đỡ của rôto, giá này lồng vào trục máy.

• Cực từ được ghép bởi các lá thép dày 1 ÷ 1,5 mm Cực từ cố định trên

lõi thép nhờ các đuôi hình T hoặc bằng bulông xuyên từ mặt cực bắt chặt vào lõi thép (hình 19-7).

• Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần tiết diện hình chữ

nhật, quấn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây Cách điện giữa các vòng dây bằng mica hoặc amiăng Các cuộn dây được lồng vào thân cực từ.

• Trên mặt cực từ có đặt dây quấn cản (với máy phát điện) hoặc dây

quấn mở máy (với động cơ điện) Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ (hình 19-8).

• Điện trở của các thanh dẫn của dây quấn mở máy lớn hơn so với dây

1 2 5

4 3

Hình 19-7 Cực từ của máy điện đồng bộ cực lồi 1- lõi thép cực từ; 2- Dây quấn kích từ; 3- Đuôi hình T; 4- Nêm; 5- Lõi thép rôto

Hình 19-8

Mặt cắt ngang của máy điện đồng bộ cực lồi 4 cực như ở hình 19-9.

Hình 19-9 Mặt cắt ngang của máy điện đồng bộ cực lồi có 2p = 4

Dây quấn stato Lõi thép stato Dây quấn kích từ Mặt cực từ

Trục Giá đỡ rôto

Mặt trong stato

Mặt cực từ

Lồng sóc khuyết Dây quấn kích từ

• Trục của máy điện đồng bộ cực lồi có thể đặt nằm ngang (động cơ

đồng bộ, máy bù đồng bộ, máy phát điezen hoặc máy phát điện tuabin nước công suất nhỏ…) hoặc đặt thẳng đứng (máy phát tuabin nước công suất lớn, tốc độ chậm).

• Khi trục máy đặt thẳng đứng, ổ đỡ trục có thể đặt ở đầu trên của trục

(máy kiểu treo), có thể đặt ở đầu dưới của trục (máy kiểu dù) như ở hình 19-10.

5 6

7

• Trên cùng trục với máy phát, tuabin, người ta thường đặt thêm máy

phát phụ (máy kích thích) để cung cấp dòng một chiều cho cực từ của máy phát điện và máy phát điều chỉnh.

• Kết cấu của máy phát điện đồng bộ cực lồi được trình bày trên hình

Rôto của MFĐ nhà máy thuỷ điện ĐAMI Stato của MFĐ nhà máy thuỷ điện ĐAMI