Giáo trình Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha - Nghề: Điện dân dụng - Trình độ: Trung cấp nghề (Tổng cục Dạy nghề)

(NB) Giáo trình Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha này hướng dẫn cách sử dung, lắp đặt đúng kỹ thuật và cách khắc phục các hỏng hóc thông thường, sửa chữa toàn bộ phần điện của loại máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha này.

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng 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

MỤC LỤC

TIÊU

Đ

Ề

Vị trí , tính chất, ý nghĩa, vai trò của mô đun 3

Bài 1 Cấu tạo , nguyên lý hoạt động của máy phát điện

xoay chiều đồng bộ một pha

7

1 Khái niệm chung và các kiến thức cơ bản 7

4 Tháo lắp máy phát điện xoay chiều đồng bộ 15

Bài 2 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ một pha 19

4 Câu hỏi tự kiểm tra

Bài 3 Lắp đặt máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha và đường dây dự phòng

Bài 4 Điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện

Bài 5 Bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ

một pha

39

2 Bảo dưỡng các bộ phận của máy phát đồng bộ 40

Bài 6 Sửa chữa vành trượt và giá đỡ chổi than của máy

phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

Bài 7 Sửa chữa máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha mất từ dư

47

1 Nguyên lý làm việc của máy phát điện tự kích từ 47

Bài 8 Sửa chữa mạch tự động kích từ máy phát điện 53

1 Sơ đồ khối và nguyên lý làm việc của mạch tự động

Bài 9 Quấn lại bộ dây quấn phần cảm của máy phát

điện xoay chiều một pha kiểu phần cảm quay

61

1 Phương pháp quấn bộ dây phần cảm của máy phát

điện xoay chiều 1 pha

61

4 Quấn lại bộ dây phần cảm của hãng HOA MỸ 65

70

1 Phương pháp quấn bộ dây phần ứng của máy phát

điện xoay chiều 1 pha

75

LỜI GIỚI THIỆU

Việt nam cũng như nhiều nước đang phát triển trên thế giới đều có hệ thống điện công nghiệp 3 pha 4 dây đi khắp mọi miền đất nước Nhờ thế mà điện được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt và đời sống hàng ngày, nhà nghèo thì chiếu sáng, quat, TV; người khá giả hơn thì dùng nồi cơm điện, lò vi sóng, điều hòa nhiệt độ, Song, hầu như các quốc gia đều có hệ thống điện không theo kịp với nhu cầu của con người, cho nên phải cắt điện luân phiên hoặc sự cố kỹ thuât dẫn đến mất điện Hậu quả của việc mất điện thật khôn lường Vì thế, trên thị trường và trong nhân dân có rất nhiều máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha để dự phòng lúc mất điện Thiết bị này có thể khởi động tự động hoặc bằng tay

Sử dụng các máy phát điện đồng bộ một pha làm máy phát dự phòng không khó, nhưng thao tác đúng kỹ thuật để an toàn và tăng tuổi thọ cho thiết

bị cũng như khắc phục các hỏng hóc một cách đúng kỹ thuật, hiệu quả và an toàn là điều không phải ai cũng làm được

Giáo trình này hướng dẫn cách sử dung, lắp đặt đúng kỹ thuật và cách khắc phục các hỏng hóc thông thường, sửa chữa toàn bộ phần điện của loại máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha này

Do thời lượng có hạn mà kiến thức quá nhiều, nên giáo trình được viết cho phần cơ bản, các mở rộng sẽ in cỡ chữ bé hơn, dành cho các sinh viên khá, thích tìm hiểu sâu vấn đề

Giáo trình có 11 bài, trình bày các vấn đề khác nhau, cuối mỗi chương có câu hỏi tự kiểm tra và các bài tập Bài giải các bài tập đặt ở cuối tài liệu:

- Bài 1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

một pha

- Bài 2 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ một pha

- Bài 3 Lắp đặt máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha và đường dây dự

phòng

- Bài 4 Điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện đồng bộ một pha

- Bài 5 Bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Bài 6 Sửa chữa vành trượt và giá đỡ chổi than của máy phát điện xoay

chiều đồng bộ một pha

- Bài 7 Sửa chữa máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha bị mất từ dư

- Bài 8 Sửa chữa mạch tự động kích từ máy phát điện

- Bài 9 Quấn lại bộ dây quấn phần cảm của máy phát điện xoay chiều một pha

Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm khuyết; rất mong các thày cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan tâm đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của Mô đun nói riêng và ngành điện dân dụng cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:

Trường Cao đẳng nghề Bách Nghệ Hải Phòng

Khoa Điện – Điện tử

Số 196/143 Đường Trường Chinh - Quận Kiến An - TP Hải Phòng

TÊN MÔ ĐUN: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA

Mã mô đun: MĐ23

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: An toàn lao động; Mạch điện; Vẽ điện; Vật liệu điện; Kỹ thuật điện tử cơ bản; Khí cụ điện hạ thế; Đo lường điện và không điện; Nguội cơ bản

- Tính chất của mô đun: Là mô đun nghề chuyên môn

Mục tiêu của mô đun:

*Về kiến thức:

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc, các đặc tính, phương pháp lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

*Về kỹ năng:

- Tháo lắp, lắp đặt, bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ đung trình

tự, đúng kỹ thuật và an toàn cho thiết bị

- Sửa chữa được các hư hỏng thông thường của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha P < 7 kW đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (bao gồm quấn lại các cuộn dây phần cảm, phần ứng )

*Về thái độ:

- Tuân thủ các quy tắc an toàn khi lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Có tính tỷ mỉ, cẩn thận, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp

Nội dung của mô đun:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra*

1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy

phát điện xoay chiều đồng bộ một pha 4 3 1 0

2 Các đặc tính của máy phát điện đồng

3

Lắp đặt máy phát điện xoay chiều

đồng bộ một pha và đường dây dự

Sửa chữa vành trượt và giá đỡ chổi

than của máy phát điện xoay chiều

Quấn lại bộ dây quấn phần cảm của

máy phát điện xoay chiều một pha kiểu

phần cảm quay

10

Quấn lại bộ dây quấn phần cảm của

máy phát điện xoay chiều một pha kiểu

phần ứng quay

11

Quấn lại bộ dây quấn phần ứng của

máy phát điện xoay chiều một pha kiểu

phần ứng quay

BÀI MỞ ĐẦU KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN TỪ

Mã bài: MĐ 23.00

Trong Giáo trình này, chúng ta phải nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha, sau đó ta nghiên cứu bộ tự động kích từ (còn gọi là bộ tự động điều chỉnh điện áp) để giữ nguyên điện áp của máy phát khi nhận tải khác nhau (tải thuần trở, tải cảm kháng và tải dung kháng) với mức độ khác nhau Trên cơ sở đó, ta khai thác, chỉnh định và sửa chữa chúng

Để tạo điều kiện cho sinh viên nắm tốt vấn đề này, ta bổ sung các kiến thức sau đây:

1 Mạch từ :

1.1 Khi cho dòng điện cường độ I chạy trong một dây dẫn thẳng, thì xung quanh dây dẫn đó xuất hiện một từ trường mà dường sức của nó là các vòng tròn đồng tâm Chiều đường sức theo quy tắc đinh ốc thuận (vặn nút chai)

Ta có thể thấy các đường sức bằng thí nghiệm cho dây dẫn xuyên qua một tờ bìa cứng rồi cho dòng điện đi qua dây dẫn và rắc bột sắt lên tấm bìa

Hình 0.1: Đường sức từ trường của thanh nam châm nhìn qua

các mạt sắt và từ trường của cuộn dây có lõi thép

1.2 Theo nguyên lý đó, nếu ta cho dây dẫn cuộn lại thành vòng dây thì các đường sức vẫn tuân theo quy luật trên, nên chúng xoay thành đường sức của nam châm vĩnh cửu, ta nói rằng cuộn dây trở thành nam châm điện.Người ta đánh giá một từ trường mạnh hay yếu bằng số đường sức đi qua diện tích sử dụng Nếu ta gọi w (wind) là số vòng dây, còn I là cường độ dòng điện (tính bằng ampe), l là chiều dài trung bình của đường sức từ, thì ta có các định nghĩa sau:

- Iw là sức từ động hay “từ áp” của đoạn mạch từ Đơn vị là A (Ampe)

- là cường độ từ trường H Đơn vị là A/m (Ampe trên mét)

- Từ trường trong trường hợp này rất yếu, nếu ta cho thêm các chất trợ từ như sắt, thép, ferrit vào phía trong cuộn dây, ta thấy cường độ từ trường H mạnh lên rõ rệt, nhờ có sự hưởng ứng của chất trợ từ Để đánh giá sự hưởng ứng này,

ta đem ra hệ số “độ thẩm từ µ” Đơn vị là H/m (Henry trên mét) Độ thẩm từ µ

cho biết mức độ tăng giảm cường độ từ trường so với cuộn dây có lõi chân không Độ thẩm từ tuyệt đối của chân không ký hiệu là = 4 10 , của sắt khoảng 105 Lúc đó, số đường sức trên 1 đơn vị diện tích được gọi là “cảm ứng

dòng điện một chiều ổn định Đại lượng “điện cảm L” đặc trưng cho khả năng

cản trở này: L= Từ đây suy ra L = Điều này có nghĩa là điện cảm của cuộn dây phụ thuộc vào nhiều đại lượng, đặc biệt là số vòng dây w và chất liệu làm lõi Đơn vị đo là H (Henry)

1.4 Sự cản trở dòng điện xoay chiều gọi là “cảm kháng X”, giá trị X

phụ thuộc vào điện cảm L và tần số của dòng điện xoay chiều; X = ωL Đơn vị tính là Ôm

1.5 Nếu cuộn dây có cả điện trở thuần R thì “tổng trở Z” của cuộn dây

tính theo biểu thức: = √ + Đơn vị tính cũng là Ôm

Trên đây là một số dẫn giải về điện từ, có thể không nhớ định lượng nhưng phải nhớ định tính mới có thể suy đoán trong khi khắc phục các sự cố trong máy phát đồng bộ một pha và các thiết bị điện từ khác

2 Linh kiện điện tử cơ bản:

Ngày nay, nhờ công nghệ phát triển nên điện tử không còn xa lạ nữa mà đã thâm nhập vào mọi thiết bị dân dụng trong gia đình

2.1 Điện trở: Điện trở dùng để ngăn cản dòng điện trong mạch, ký hiệu là

r, đơn vị tính là Ω (đọc là ôm) Theo định luật Ôm, trong mạch điện thì dòng

điện và điện trở tỷ lệ nghịch với nhau i = Giá trị điện trở ghi rõ trên mình điện

trở bằng con số hoặc bằng ký hiệu

2.2 Tụ điện: Tụ điện là kho chứa các điện tích, nên có cô khả năng làm trễ tín hiệu và san bằng tín hiệu Đơn vị tính là F (đọc là Fa ra), song vì đơn vị này quá lớn, nên hay dùng đơn vị bé hơn 1 phần triệu gọi là Tụ điện có nhiều loại, sử dụng khác nhau theo mạch và điện áp

2.3 Đi ốt: Đi ốt là một linh kiện điện tử tích cực, có 2 chân là A nốt và Ka tốt, chân ka tốt có vạch mầu để dễ phân biệt Đi ốt có khả năng dẫn điện một chiều từ a nốt đến ka tốt nên dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều và bảo vệ chống ngược Đi ốt có nhiều loại, sử dụng theo mạch và điện áp

2.4 Transitor: Transitor là một linh kiện điện tử tích cực, có 3 chân là B (base), C (collector) và E (emitor) Hiện nay có 2 loại transitor là loại lưỡng cực (bipolar) và loại trường (FET)

Loại transitor lưỡng cực dùng để khuyếch đại dòng điện chạy trong 2 cực

EB thành dòng chạy trong 2 cực EC lên lần, nên phải có công suất đầu vào tối thiểu, vì vây các tín hiệu yếu và quá yếu không khuyếch đại dược Khắc phục nhược điểm này, người ta chế ra transitor hiệu ứng trường, đặc biệt là IGFET, chỉ dùng áp mà không dùng dòng EB nữa

2.5 IC (Intergrated circuit): Tuy vẫn gọi IC là linh kiện điện tử, nhưng thực

ra đây là một mạch điện lớn chứa rất nhiều transitor, diod, điện trở để phục vụ một ý đồ nhất định

3 Câu hỏi kiểm tra kiến thức:

1 Sự khác nhau giữ nam châm điện và nam châm vĩnh cửu

2 Trình bày định tính các khái niệm:

- Cường độ từ trường

- Cảm ứng từ

- Từ thông

- Điện cảm của cuộn dây

- Trở kháng của cuộn dây

- Hoạt động của các phần tử điện tử

BÀI 1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA

- Có tính tư duy, sáng tạo trong quá trình học tập

Nội dung chi tiết:

1 Khái niệm chung và các kiến thức cơ bản:

1.1 Khái niệm chung về máy phát điện

Máy phát điện đồng bộ là thiết bị biến cơ năng dưới dạng mô men quay thành điện năng nhờ định luật cảm ứng điện từ Hiện nay có hai loại máy phát điện, đó là máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều, Đối với máy phát điện xoay chiều, dòng điện phát ra dưới dạng điện xoay chiều hình sin Kỹ thuật điện đã chứng minh được tính ưu việt của dòng điện hình sin này

Hình 1.1: Bàn tay phải và các véc tơ của định luật cảm ứng điện từ

- Khi áp dụng cho máy phát điện, véc tơ cảm ứng từ B, các thanh dẫn và vân tốc v đã thẳng góc với nhau từng cặp nên phép nhân véc tơ trở thành nhân thường: e = Blv, hơn nữa thanh dẫn l đã biến dạng thành bối dây có w vòng dây, nên chiều dài l có thể tăng lên theo ý muốn Bằng cách tạo ra nam châm mạnh, tốc độ dài v lớn, số vòng dây nhiều, các máy phát điện hiện nay có thể tạo ra điện áp đến hàng ngàn vôn Chính vì thế, trong lý thuyết về máy phát điện, người ta thay Φ là từ thông cho cảm ứng từ B, thay n là vận tốc góc (tính bằng vòng phút) cho vận tốc dài v, các thành phần còn lại và các thừa số do chuyển đổi mà thành sẽ gộp vào một hệ số gọi là Ce Lúc đó trong máy phát điện người

ta dùng công thức:

e = Ce Φn (1.1) Công thức đơn giản này cho thấy điện áp của máy phát điện đồng bộ chỉ phụ thuộc vào từ thông chính Φ và tốc độ quay n của động cơ sơ cấp

- Xem mô phỏng Generator

Mô phỏng này cho ta thấy nguyên lý của máy phát điện đồng bộ

- Thí nghiệm về máy phát điện Thí nghiệm này tùy theo khả năng của cơ

sở đào tạo, giáo viên có thể làm lấy máy phát điện đồng bộ sao cho sinh viên có thể thấy được phần cực từ (phần cảm), phần cuộn dây (phần ứng), hai phần này

có thể quay trơn tru với nhau; nếu không chế tạo được thì lấy dinamo xe đạp, cắt

bỏ phần đuôi để có thể rút phần cảm ra cho sinh viên thấy rõ 2 phần cơ bản của máy phát điện đồng bộ một pha Ta thêm một đồng hồ Vôn hay một bóng đèn pin là có thể thí nghiệm phát điện dược Bánh xe đạp là động cơ sơ cấp Thầy giáo cũng cho các em thấy một máy phát 1 pha công suất bé để có sự so sánh và liên tưởng các vấn đề lại với nhau

2 Phân loại:

Cũng theo nguyên lý cảm ứng điện từ, song suy nghĩ khác nhau và điều kiện khác nhau, nên có nhiều kiểu máy phát điện, ta có thể chia ra như sau: 2.1 Máy phát điện một pha có phần cảm quay

Với các máy bé, dùng nam châm vĩnh cửu (như máy phát của xe đạp hoặc

xe máy) thì nhất định chế tạo theo kiểu này Các máy lớn hơn, người ta dùng nam châm điện, lúc đó ta phải đưa dòng kích từ vào một vật đang quay, nên cần

bộ vành trượt-chổi than Vành trượt là 1 vành khăn bằng chất dẫn điện tốt, đặt cách điện và đồng tâm với trục rô to, vành trượt thường bằng hợp kim đồng, còn chổi than tỳ vào vành trượt và có lò xo ép chặt vào để truyền điện tốt, chổi than thường bằng đồng-graphít điện luyện Rô to là phần cảm có ưu điểm là kích thước vảnh trượt chổi than bé, vừa tiết kiệm vừa ít tia lửa điện lúc hoạt động

Hình 1.2: Rô to của máy phát có phần ứng quay và chổi than

2.2 Máy phát điện một pha có phần ứng quay

Loại máy này, phần kích từ nằm ở stato, phần phát điện lại nằm ở roto, loại này phải dùng bộ vành trượt – chổi than lớn hơn

Hình 1.3: Rô to của máy phát có phần ứng quay

2.3 Máy có một đôi cực và máy có nhiều đôi cực

Số đôi cực của máy phát quyết định tốc độ của động cơ sơ cấp Với tần số công nghiệp (50Hz với Việt nam, Trung quốc, Liên xô cũ, và 60Hz với Nhật Bản, Mỹ, Đài Loan, ) thì máy có 1 đôi cực phải quay với tốc độ 3000v/p hoặc 3600v/p; còn máy có 2 đôi cực phải quay 1500v/p hoặc 1600v/p Số đôi cực và tốc đô động cơ sơ cấp có công thức liên hệ:

n = (1.2) đơn vị tính là vòng/phút, trong đó f là tần số, còn p là số đôi cực

Hình 1.4: Phần cảm của máy phát có 2 đôi cực

2.4 Máy phát không chổi than

Đã từ lâu người ta thấy phần lớn các hỏng hóc của máy phát điện đồng bộ đều nằm ở cặp vành trượt-chổi than, và người ta đã nghĩ ra được phương pháp loại bỏ chúng, nhưng phải chờ đến khi công nghệ điện tử chế được bộ chỉnh lưu

có độ bền cơ học và ổn định cao mới có thể thực hiện được Về nguyên lý, nó gồm 2 máy phát đồng bộ bình thường đặt ngược nhau ở trong cùng một vỏ, trên stato có phần cảm máy 1 và phần ứng máy 2, còn trên roto có phần ứng máy 1

và phần cảm máy 2, bộ chỉnh lưu có tác dung chỉnh lưu điện phát ra của máy 1 thành dòng điện một chiều rồi cung cấp dòng kích từ cho phần cảm máy 2

Hình 1.5: Rô to của máy phát không chổi than

2.5 Xem vật thật

Vật thật gồm 3 loại máy phát điện đã nêu trên, giáo viên nên tháo sẵn để cho sinh viên xem khi phân loại Chú ý so sánh kích thước cặp vành trượt-chổi than vể kích thước và về độ bào mòn Giáo viên cũng cho sinh viên thấy rõ quan

hê giữa p và n trên biển thông số máy phát

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

3.1 Cấu tạo cơ bản

Máy phát đồng bộ một pha có 2 phần cơ bản là phần cảm và phần ứng;

- Phần cảm: gồm các lá thép kỹ thuật điên có bề dày từ 0,35mm đến 0,5mm, dập định hình rồi ép chặt với nhau thành một khối để lộ ra các cực từ Dây đồng dạng tròn hoặc chử nhật có bọc sơn cách điện (ê-may) quấn lên các cực từ theo chiều thích hợp để tạo ra các cực từ mong muốn Loại phần cảm nằm trên stator thường dùng loại cực ẩn, không thấy cực rõ ràng; còn loại phần cảm nằm trên roto lại thường là cực lồi Nguyên nhân là dung hòa giữa giữa kích thước bé và độ bền cơ học của vật quay Hình 1.6

Hình 1.6: Phần cảm quay dùng thép ghép và thép khối

- Phần ứng: cũng gồm các lá thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35mm đến 0,5mm dập định hình rồi ép chặt với nhau thành một khối để lộ ra các rãnh để quấn dây Dây đồng dạng tròn hoặc chử nhật có bọc sơn cách điện (ê-may) quấn thành các bối rồi đặt vào các rãnh thích hợp để tạo ra các thanh dẫn mong muốn Tùy theo điện áp và công suất, các bối dây này đấu lại với nhau, nối tiếp hoặc song song để tạo ra điện áp thích hợp Các bối đấu nối tiếp sẽ cho máy phát

có điện áp cao, còn nếu đấu song song sẽ cho dòng tải lớn Bên cạnh là ảnh các bối dây và các lá thép dập định hình

1.12 Các bộ phận khác:

Để máy phát có thể phát điện được, phần cảm và phần ứng phải quay tương đối với nhau, nên cần có thêm các bộ phận khác như:

- Bộ vành trượt-chổi than: Bộ này có chức năng dẫn dòng điện một chiều vào phần cảm (dòng kích từ) để tạo ra nam châm điện Vành trượt là 2 vành xuyến bằng hợp kim đồng có khả năng dẫn điện tốt, chịu mài mòn và ma sát trượt nhỏ Chổi than là các-bon chế tạo đặc biệt, cũng có khả năng dẫn điện tốt

và chịu mài mòn, thường là đồng-graphit điện luyện Chổi than nằm trong hốc chổi than và luôn luôn có lò xo ép chặt chổi vào vành trượt

Hình 1.7: Lõi thép và các bối dây phần ứng của máy phát đồng bộ 1 pha

- Vỏ máy: Vỏ máy thường bằng gang đúc hoặc nhôm đúc, thậm chí chỉ gồm 1 là thép mỏng cuộn lại, có hình dạng giống với một hình tru tròn xoay Chức năng chính của vỏ máy là tạo ra các rãnh thông gió cho tỏa nhiệt sau này, nếu vỏ máy cứng thì dùng làm chỗ dựa cho 2 bệ đỡ đầu trục, nếu yếu thì bệ đỡ đầu trục dựa vào các lá thép stator Trên vỏ máy có 3 cửa sổ thoáng: một cho ra dây điện , 2 cửa còn lại dành cho quạt gió làm mát máy

- Bệ đỡ kèm theo nắp máy: Nắp máy có dạng dĩa tròn, ở giữa lắp vòng bi, còn xung quanh có các gờ định vị để đảm bảo khi lắp chặt nắp máy vào vỏ sẽ đảm bảo chắc chắn roto đồng tâm với stato, đồng thời các bối dây khi chuyển động không xát vào bất kỳ một bộ phận nào còn lại Trong trường hợp vòng bi thiết kế hở còn có thêm các nắp mỡ để đề phòng mỡ bắn vào cuộn dây

- Quạt gió: Quạt gió thường có cánh hướng tâm, gắn chặt trên trục roto, khi roto quay, quạt gió tự nó hoạt động Luồng gió từ cửa sổ được cánh quạt đẩy qua kẻ hở roto-stato và rãnh dọc giữa stato-vỏ máy rồi thoát ra ngoài

- Hộp đấu dây: Hôp đấu dây nằm ngay trên vỏ máy, phía trong có các trụ cách điện để dẫn điện vào và ra cho máy phát Do xung quanh máy phát còn có nhiều bộ phận khác, nên cũng có hãng không làm hộp đấu dây mà đấu trực tiếp với bên ngoài

- Còn lại là các ốc vít, cố định nắp máy với vỏ máy, trụ đấu dây, v.v

- Bộ tự động kích từ: Bộ tự động kích từ của các máy phát đồng bộ công

suất bé thường là bo (board) mạch điện tử, có 2 chức năng là ổn định điện áp và

hỗ trợ tự kích, đặt bên ngoài máy phát điện, nếu không có bộ này, hầu như máy phát không hoạt động được Ta sẽ xem xét bộ tự động kích từ thành một chương riêng sau này

3.2 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện đồng bộ một pha có chổi than

Trên cơ sở cấu tạo như đã mô tả ở trên, khi động cơ sơ cấp hoạt động, từ thông dư Φdư của phần cảm nằm trong lõi sắt của cuộn kích từ quét lên các cuộn dây phần ứng tạo nên một sức điện động dư khoảng vài chục vôn, gọi là edư Bộ

tự động kích từ biến edư thành dòng một chiều quay trở lại kích từ để cộng thêm vào từ thông Φdư của phần cảm thành từ thông Φ lớn hơn, quét lên các thanh dẫn (đã biến dạng thành các bối dây) để tạo ra sức điện động cảm ứng lớn hơn; vòng lặp này lặp lại nhiều lần, để cuối cùng thành sức điện động như ý muốn để đem

ra ngoài sử dụng

Nhờ công nghệ mặt cực hoặc nhờ kỹ thuật quấn dây phần cảm, từ thông của phần cảm quét lên các bối dây phần ứng theo quy luật hình sin theo thời gian

Hình 1.8: Đồ thị sức điện động e của máy phát đồng bộ

Hình 1.7 Quạt gió và cửa thoát nhiệt

Φ = Φ sin ( + ) Trong đó: Φ là giá tri cực đại hay biên độ của từ thông

là tần số góc, = 2 với f là tần số dòng điện phát ra

là góc pha ban đầu + là góc pha cho nên sức điện động cảm ứng e = Ce Φn cũng có dạng hình sin

e = E sin ( + )

và đồ thị của sức điện động này như hình 1.8

3.3 Nguyên lý hoạt động của máy phát đồng bộ không chổi than

Như đã nói ở trên, máy phát không chổi than gồm 2 máy phát đồng bộ có chổi than đặt chung trong một vỏ, trong đó máy phát thứ nhất có phần ứng nằm

ở roto, cho nên khi động cơ sơ cấp quay thì máy phát thứ nhất phát ra dòng điện xoay chiều, dòng điện được bộ chỉnh lưu quay biến thành dòng điện một chiều, cấp dòng kích từ cho phần cảm máy phát thứ 2 cũng nằm trong roto, nhờ thế tránh được chổi than Máy phát không chổi than có nhiều ưu điểm, trước hết là không còn chổi than, sau đó là có hệ số khuyếch đại công suất lớn (từ 100 đến

400 lần), ưu điểm này giúp ta giảm nhẹ bộ tự động kích từ so với máy phát có chổi than Nhược điểm lớn nhất của máy phát không chổi than là giá thành hơi cao và độ trễ tín hiệu lớn máy phát có chổi than

Hình 1.9: Cấu tạo máy phát không chổi than

3.4 Xem mô phỏng “Generator”

Mô phỏng này thuyết minh bằng tiếng Anh, cho nên giáo viên cần phải xem trước để nắm được ý của mô phỏng mà thuyết minh lại cho sinh viên khi trình chiếu mô phỏng Sợ rằng sinh viên không thể nghe tốt lời thuyết minh trong mô phỏng

4 Tháo lắp máy phát điện xoay chiều đồng bộ 1 pha

Tuy nguyên lý của các máy phát đồng bộ một pha đều giống nhau nhưng khi chế tạo lại phụ thuộc vào công nghệ và ý tưởng của nhà sản xuất nên mới nhìn có hình dạng và cách bố trí các chi tiết rất khác nhau, do đó không thể có một chỉ dẫn cụ thể về cách tháo lắp nhất định

Hơn nữa, về nguyên tắc ốc (dùng dụng cụ có đầu lõm để vặn vào ra) vít (dùng dụng cụ có đầu lồi để vặn vào ra) chỉ để ghép nối các phần tử lại với nhau, mũ và thân của nó chỉ cần đủ độ bền cơ học và thích hợp là được, nhưng trong thực tế chúng lại rất đa dạng Sự đa dạng không chỉ ở kích thước và mà ở dạng mũ của nó: Về kích thước , nó có nhiếu kích thước to nhỏ khác nhau đã đành, nó còn theo hệ “inh” và hệ “mét”, dụng cụ đồ nghề theo hệ inh không dùng tốt cho hệ mét được và ngược lại Về hình dáng, dạng mũ của ốc vít chỉ để tạo lực cho dụng cụ tháo lắp, nhưng trong thực tế, các hãng sản xuất lại dùng mũ

ốc vít để gây khó khăn cho nhau Đầu tiên là vít 2 cạnh, và 4 cạnh chữ v, bây giờ

đã có thêm: vít 3 cạnh thẳng, 4 cạnh thẳng, 6 cạnh thẳng (hexagen), hoa khế 5 cánh, hoa khế 6 cánh, Về ốc, đầu tiên là ốc 3 cạnh lồi, 6 cạnh lồi, bây giờ lại

có ốc 6 cạnh chìm, thật là đa dạng không cần thiết

Sau đây là các nguyên tắc chính để tháo lắp các máy phát điện đồng bộ một pha

4.1 Dụng cu đồ nghề

Thông thường, mỗi thiết bị khi xuất xưởng đều có bộ dụng cụ tháo lắp đi kèm, bộ dụng cụ này giúp chủ sở hữu thực hiện các sửa chữa nhỏ Tuy nhiên với thợ sửa chữa, phải có bộ dụng cụ đồ nghề đầy đủ của riêng mình để tháo lắp máy phát đồng bộ một pha của các nước khác nhau trên thế giới Trong bộ dụng

cụ này có đầy đủ các loại cả hệ inh lẫn hệ mét và có thể có cả cờ lê miệng mở (open end spanner) và mỏ lết (adjustable spanner), hai dụng cụ này chỉ được dùng trong trường hợp không thể sử dụng cờ lê chòng (ring end spanner) hoặc chụp (socket spanner) để tháo lắp ốc vít, hoặc sử dụng khi ốc vít đã được nới lỏng

Hình 1.10: Các hộp dụng cụ đồ nghề của người thợ sửa chữa

Khi giáo viên giảng phần này, cần chuẩn bị sẵn bộ đồ nghề hệ inh và hệ mét và một ít bu lông cả hai hệ để cho sinh viên thấy rõ chúng không thể sử dụng lẫn đồ nghề được

4.2 Quy trình tháo lắp

Trước khi tháo lắp, ta cần chuẩn bị địa điểm đủ rộng, tốt nhất là bàn rộng, sạch sẽ Chuẩn bị sẵn đồ nghề thích hợp Tháo dần từng bộ phận cần thiết theo yêu cầu sửa chữa, xếp theo thứ tự từ xa đến gần, có dành lại diện tích cần thiết

để thao tác sửa chữa

Sau khi sửa chữa xong, lắp trở lại theo nguyên tắc “tháo trước lắp sau”, trước khi lắp phải vệ sinh sạch sẽ và bôi đủ dầu mỡ càn thiết

4.3 Thực hành tháo lắp máy phát đồng bộ một pha của hãng HOA MỸ

- Giáo viên làm trước, miệng nói tay làm Có thể công việc đã được quay thành clip, chiếu cho sinh viên xem trước khi làm thật

- Chia nhóm sinh viên để thực hành Nhóm này làm, nhóm kia nhận xét để tăng mức độ chủ động của sinh viện

Thời lượng cho 1 nhóm tháo lắp từ 30 đến 40 phút tùy theo khả năng sinh viên, nên mỗi máy chỉ được 2 nhóm Nếu số sinh viên động cần

Công việc cụ thể:

Chuẩn bị dụng cụ đồ nghề: Máy phát này chế tạo theo tiêu chuẩn Anh nên phải chọ bộ dụng cụ theo hệ Anh Vì máy phát công suất bé nên chỉ dùng các chụp từ 0,55 inchs (≈ 14 mm) trở xuống đến chụp 0,31 inchs (≈ 8 ) mà thôi, kèm theo một tua vít 2 cạnh có đầu làm việc rộng từ 7mm đến 10mm là được Một bàn làm việc đủ rộng và đủ cứng để thao tác

Hình 1.11 Sau khi tháo bình xăng (có ốc ở 4 góc), các bộ phận hiện rõ

1 Tháo hết xăng thừa ra ngoài, dùng kìm bấm nới lỏng lò xo kẹp để tháo ống dẫn xăng ra khỏi bình xăng Chú ý không để xăng rơi ra ngoài, nếu bị rơi ra phải dùng dẻ lau kỹ

2 Dùng chụp 0,47 inchs (≈ 12 mm) mở 4 ốc bình xăng, đưa bình xăng ra ngoài, để vào vị trí đã chuẩn bị sẵn Hình 1.11

Dựng máy phát lên sao cho máy nổ nằm dưới, máy phát nằm phía trên

3 Dùng chụp 0,31 inchs (≈ 8 ) mở 4 ốc tấm chắn ống xả kiêm bầu giảm thanh, để vào vị trí dã chuẩn bị sẵn

4 Dùng chụp 0,512 inchs (≈ 13 ) mở 4 ốc bầu giảm thanh, để vào vị trí

đã chuẩn bị sẵn Thao tác không có cũng được, nhưng chật chội khó tháo lắp máy phát điện hơn

Dùng dẻ lau, chổi lông vệ sinh mặt ngoài máy phát sạch sẽ, để lúc tháo bụi bẩn không rơi vào các bộ phận khác

5 Dùng tua vít 2 cạnh lớn (có thể dùng loại 4 cạnh, nhưng không tốt bằng loại 2 cạnh) mở 2 ốc bắt tấm chắn đầu máy rồi bẩy nhẹ tháo tấm chắn ra, để vào

vị trí dã chuẩn bị sẵn Hình 1.12

6 Dùng tua vít 2 cạnh lớn, tháo 2 ốc cố định bộ tự động điều chỉnh điện áp

ra ngoài, rồi rút các jắc cắm dây Nhớ jắc cắm có mấu chống tháo, phải đẩy vào mấu mới rút ra được, để vào vị trí dã chuẩn bị sẵn

7 Dùng mê-gôm kế (loai 500v đến 1000v là cùng) đo cách điện cuộn dây phần cảm và phần ứng (thao tác này chỉ được làm sau khi tháo dây bộ tự động điều chỉnh điện áp ra ngoài, chắc chắn nó không còn liên hệ gì về điện với máy phát nữa, nếu không chắc chắn sẽ bị hỏng bộ tự động này) Khi đo, đầu âm cặp vào bệ máy (đã vệ sinh sạch để dẫn điện tốt), đầu que đo cắm vào lỗ jắc dây phần ứng (dây màu nào cũng được) để đo cách điện phần ứng; vẫn để đầu cặp vào vỏ máy, đầu que đo đặt vào vành trượt (hoặc vào đầu cắm dây kích từ nằm trên chổi than cũng được, nhưng không chính xác bằng ở vành trượt vì đo thêm

cả chổi than) Khi rút jắc chổi than nhớ ghi rõ đầu thấp (dây xanh) đầu cao (dây vàng) để khi lắp lại cho đúng

8 Dùng tua vít 2 cạnh lớn tháo ốc bắt chổi than ra ngoài, để vào vị trí dã chuẩn bị sẵn

9 Có thể dùng tua vít tháo ốc bắt dây tiếp masse (dây mầu sọc xanh vàng) để tháo dây ra mới có thể tháo tiếp được

cây-10 Dùng chụp 0,4 inchs (≈ 10mm) tháo 4 bu-lông bắt bệ đỡ đầu trục, rồi dùng gỗ đóng nhẹ để tháo bệ đỡ đầu trục ra, để vào vị trí dã chuẩn bị sẵn Bây giờ, rô to, stato đều lộ rõ ra

11 Cẩn thận, dùng tua vít 2 cạnh lớn, tỳ vào bệ máy, bẩy nhẹ các phía để stator tách ra khỏi bệ máy, sau đó nhẹ nhàng bưng ra ngoài, để vào vị trí dã

chuẩn bị sẵn Khi đặt vào vị trí, nhớ đặt cạnh vát nhỏ xuống dưới để tránh dập dây (nếu đặt cạnh vát lớn xuống dưới có thể bị dập dây vì ở cạnh này dây thò ra ngoài lõi thép) Sau khi đặt vào vị trí, nhớ dùng dẻ sạch phủ lên để chống bụi hoặc các chất bẩn khác bắn vào

12 Tháo ốc đầu trục để rút rô to ra Muốn tháo ốc đầu trục, ta dùng một chụp 0,47 inchs (≈ 12 mm) có cánh tay đòn dài, dùng xung lực tác động vào mút cánh tay đòn theo chiều tháo ra (cùng chiều với chiều quay của máy phát, các nhà thiết kế đã tính đến điều này để chống tự tháo cho ốc đầu trục), trong trường hợp này, ta tác động lực ngược chiều kim đồng hồ Lực tác động càng mạnh và càng nhanh (như búa đóng) thì xung lực càng lớn Nếu có bạn hỗ trợ bằng cách lấy tay (có găng tay hoặc dẻ sạch bọc lại) ôm chặt lấy rô to thì tháo càng dễ

13 Tháo vòng bi và vành trượt phải dùng “cẩu” hay a-ráp loại bé mới được HÌnh 1.12

Hình 1.12: Các kiểu a-ráp để cẩu vòng bi ra khỏi trục

Đến đây, công việc tháo rời từng bộ phận điện coi như đã hoàn chỉnh, nếu lắp lại máy có thể hoạt động bình thường được Chỉ có sửa chữa mới tiến hành tháo thêm như bối dây phần cảm hoặc phần ứng

5, Câu hỏi tự kiểm tra kiến thức

1 Cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của máy phát điện đồng bộ một pha có chổi than

2 Cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của máy phát điện đồng bộ một pha không chổi than

3 Khi tháo lắp máy phát điện nói riêng và tháo lắp cơ khí nói chung cần phải sử dụng đồ nghề như thế nào

BÀI 2:

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ MỘT PHA

Mã bài: MĐ 23.02 Giới thiệu:

Đặc tính của máy phát đồng bộ là các quan hệ giữa các thông số với nhau, khi các thông số còn lại giữ không đổi Các quan hệ này rất cần thiết cho việc sửa chữa và chỉnh định khi lắp mới, đặc biệt là đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh Bài này giúp các sinh viên lấy đặc tính khi cần thiết

- Điện áp kích từ Ukt(V)

- Dòng kích từ Ikt(A)

- Điện trở cuộn dây kích từ Rckt(Ω)

Giá trị này có thể suy ra khi đo được điện áp và dòng kích từ theo định luật Ohm Tuy nhiên đo được giá trị này sẽ kiểm chứng được độ chính xác của phép

đo trên

b) Căn cứ vào giá trị đo được, chuẩn bị:

- 1 bộ nguồn DC có điện áp và dòng điện lớn hơn giá trị vừa đo được

- 1 chiết áp có giá trị bằng 10xRckt(Ω) và có thể chịu được dòng Ikt

- 1 đồng hồ Ampe có thang đo lớn hơn Ikt

- 1 đồng hồ V xoay chiều, đo được điện áp máy phát

- 1 đồng hồ vạn năng để kiểm tra lúc cần

Đấu điện theo sơ đồ như hình 2.1, rồi:

Hình 2.1 Sơ đồ đấu dây lấy đặc tính không tải

- Xác định điện áp dư làm điểm xuất phát trên trục tung

- Bật công tắc CT và chỉnh dòng kích từ từng nấc bằng 1/10 Ikt (chỉ thị trên đồng hồ Ampe) và đọc giá trị trên đồng hồ Vôn rồi ghi vào bảng

và âm đã đánh dấu rõ trên đồng hồ

- Cho động cơ sơ cấp hoạt động, chờ tốc độ ổn định ở lần lượt các tốc

độ 0,5nđm, 0,7nđm, 0,9nđm, và 1,1nđm để lấy họ đặc tính không tải phụ thuộc vào tốc độ

1.4 Ý nghĩa của đặc tính không tải

Đặc tính không tải là quy luật hình thành điện áp trên cực của máy phát

điện khi khởi động động cơ lai máy phát điện Theo luật E = C e n nên đặc tính không tải rất giống với đường cong từ hóa B = f(H)

Sự hình thành điện áp phụ thuộc rất lớn vào điện trở mạch kích từ Rkt, nếu điện trở này nhỏ, tổn hao IktRkt nhỏ, thì năng lượng kích từ sẽ biến thành từ thông để hình thành điện áp trên đầu cực, cho nên đến một lúc nào đó giá trị sức điện động sẽ xác định, ta nói máy phát đã lên điện như hình 2.1.4.a Thông thường, ở các máy phát trong thực tế có đặc tính không tải không trơn tru như đường cong từ hóa như hình 2.1.4.b vì nguồn kích từ lại do máy phát cung cấp

và tính phi tuyến của điện trở mạch kích từ

Hình 2.2 a) Đặc tính không tải lý thuyết và mối quan hệ với R kt

b) Đặc tính không tải với máy phát thực tế

2 Đặc tính ngoài

2.1 Định nghĩa

Đặc tính ngoài của máy phát điện là quan hệ điện áp U trên cực máy phát

và dòng điện tải It khi tính chất tải không đổi (cos = const), tần số và dòng điện kích từ máy phát không đổi

2.2 Cách vẽ đặc tính ngoài

2.2.1 Chuẩn bị

a) Giả sử lấy đặc tính ngoài của máy phát đồng bộ một pha có công suất S =7kVA; Điện áp U = 220v, Hệ số công suất cos = 0,80, tần số 50Hz, Điện áp kích từ đo được khi tải định mức là Ukt = 20v, Dòng kích từ định mức

đo được Ikt = 10A) cần phải chuẩn bị:

- 1 bộ tải thuần trở, gồm 10 điện trở công suất Ptt = S/10(W), và giá trị

R = ∗ (Ω) (Cụ thể ở thí dụ trên có điện trở có trị số bằng R =

∗

(Ω) = ∗ = 69,1(Ω).; và công suất tiêu tán P tt = S/10

= 7.000/10 =700(W);

- 1 bộ tải thuần cảm (cuộn kháng) gồm 10 cuộn kháng có điện cảm L

bằng R/2πf (Henry), chịu được dòng điện I = U/2πfL (A) (Cụ thểở thí dụ trên có điện cảm L = = 69,1

100∗3,14 = 0,22 và dòng điện chịu đựng là I =

, = 3,18A)

- 1 bộ tải thuần dung (tụ điện) gồm 10 tụ điện chịu được điện âp 400v

và điện dung C = 1/ ( ) (Trong thí dụ trên thì C = 1/(314*69,1) = 0.0000460635F = 46uF)

- Điện áp kích từ Ukt(V) (Cụ thể trong ví dụ trên là 24v)

- Dòng kích từ Ikt(A) (Cụ thể trong ví dụ trên là 10A)

- Điện trở cuộn dây kích từ Rckt(Ω) Giá trị này có thể suy ra khi đo

được điện áp và dòng kích từ theo định luật Ohm (Cụ thể trong ví dụ trên là 24v/10A = 2,4 Ω) Tuy nhiên đo được giá trị này sẽ kiểm

chứng được độ chính xác của phép đo trên

b) Căn cứ vào giá trị đo được, chuẩn bị:

- 1 bộ nguồn DC có điện áp và dòng điện lớn giá trị vừa đo được (Cụ

- 1 đồng hồ V, đo được điện áp máy phát (Cụ thể trong ví dụ trên là

đồng hồ xoay chiều đo được đến 250v)

- 1 đồng hồ vạn năng để kiểm tra lúc cần

Hình 2.2 Cách đấu dây để lấy đặc tính ngoài cho máy 1 pha

Để vẽ đường đặc tính ngoài cần phải đấu điện theo sơ đồ như hình 2.2 rồi:

- Xác định điện áp không tải làm điểm xuất phát trên trục tung bằng cách bật công tắc CT và chỉnh dòng kích từ bằng cách chỉnh chiết

áp VR (chỉ thị trên đồng hồ Ampe A1) rồi cố định dòng kích từ này lại Aptomat máy phát chưa đóng

- Bật Aptomat máy phát và lần lượt bật các công tắc CT1, CT2 để thêm tải từng nấc bằng 1/10 Sđm, đọc giá trị trên đồng hồ Vôn, đồng

hồ Ampe Ghi vào bảng 2.2

Làm 3 lần, lấy trung bình cộng (đại số) từng điểm, rồi vẽ lên giấy

- Đấu mạch điện mới như hình vẽ 2.2.b Khi đấu nhớ cực tính J là dương kích từ, K là âm kích từ, đồng hồ Ampe cũng có đầu dương

và âm đã đánh dấu rõ trên đồng hồ

- Cho động cơ sơ cấp hoạt động, cho động cơ sơ cấp ổn định ở tốc độ 0,7nđm, 0,9nđm, nđm, và 1,1nđm để lấy họ đặc tính ngoài phụ thuộc tốc

độ động cơ sơ cấp

Bảng lấy số liệu 2.2:

Không tải

Đóng CT1

Đóng CT2

Đóng CT3

Đóng

Lần 1

Điện áp Dòng điện

Lần 2

Điện áp Dòng điện

Lần 3

Điện áp Dòng điện

Lấy trung bình cộng của 3 lần ta sẽ có số liệu để vẽ đường cong ứng với

1 tốc độ động cơ sơ cấp Với nhiều đường cong ta sẽ được họ đường đặc tính ngoài phụ thuộc tốc độ động cơ sơ cấp,

- Tương tự ta có thể vẽ họ đường đặc tính ngoài phụ thuộc vào dòng kích

từ

2.2.4 Đặc tính ngoài trong thực tế và ý nghĩa của chúng

Trong thực tế, tất cả các máy phát điện xoay chiều đều có bộ tự động điều chỉnh điện áp, mạch này bù ngược phản ứng phần ứng một cách hợp lý, nghĩa là máy phát tự thay đổi kích từ nên điện áp máy phát gần như cố định so với điện

áp lúc không tải Như thế dòng kích từ thực tế đã bị thay đổi, không còn đúng theo định nghĩa lý thuyết nữa

Tuy nhiên việc nghiên cứu đặc tính ngoài rất cần thiết để chế tao các bộ ổn định điện áp sau này

3.2 Cách vẽ đặc tính điều chỉnh

* Chuẩn bị như chuẩn bị lấy đặc tính ngoài

** Sử dụng lại hình vẽ 2.2 rồi thay đổi phương pháp đo như sau:

- Đấu tải điện trở (điện cảm hoặc điện dung) sẵn sàng vào các mạch

- Cho máy phát lên điện, các giá tri E = U0, tốc độ động cơ sơ cấp n bằng định mức

- Lấy giá trị Ikt0 nằm trên trục hoành, làm điểm xuất phát

- Lần lượt đóng tải, mỗi lần đóng thêm tải, ghi giá trị Ikt và It vào bảng

* Lấy giá trị 3 lần cho 1 loại tải và bộ hằng số U0 và n, để lấy trung bình cộng kiểu đại số để cho vào bảng

* Lần lượt thay đổi U0 (vẫn cố định tốc độ n), 2 lần lớn hơn, 2 lần nhỏ hơn

và âm đã đánh dấu rõ trên đồng hồ

- Cho động cơ sơ cấp hoạt động, cho động cơ sơ cấp ổn định ở tốc độ 0,7nđm, 0,9nđm, nđm, và 1,1nđm để lấy họ đặc tính điều chỉnh

Bảng lấy số liệu 2.3:

tải CT1 CT2 CT3 CT4

Lần 1

Dòng kích

từ Dòng tải

Lần 2

Dòng kích

từ Dòng tải

Lần 3

Dòng kích

từ Dòng tải

Sau kho đo lần 1, ta vẽđường cong 1, làm như thế cho lần 2 và 3 rồi lấy trung bình cộng (hình học) của 3 đường cong để được đường cong kết quả

3.4 Ý nghĩa của đặc tính điều chỉnh

Đặc tính điều chỉnh cho ta biết thông số E dư của máy phát, và tốc

độ tăng kích từ cần thiết khi gia tăng dòng tải, trên cơ sở đó ta thiết kế được bộ

tự động điều chỉnh điện áp thích hợp Ngoài ra, khi kết hợp với đặc tính ngoài

U = f(It), ta có thể vẽ được đặc tính tải, mối quan hệ giữa điện áp và dòng kích

từ ứng với các dòng tải khác nhau

4 Câu hỏi tự kiểm tra kiến thức:

1 Đặc tính không tải là gì, nó cho ta biết điều gì Cách lấy đặc tính không tải

2 Đặc tính ngoài là gì, Ý ngĩa và tầm quan trọng của đặc tính ngoài của máy phát đồng bộ Cách lấy đặc tính ngoài

3 Đặc tính điều chỉnh là gì, tầm quan trọng của nó đối với người chỉnh sửa

bộ tự động kích từ Cách lấy đặc tính điều chỉnh

BÀI 3:

LẮP ĐẶT MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ

MỘT PHA VÀ ĐƯỜNG DÂY DỰ PHÒNG

Mã bài: MĐ 23.03 Mục tiêu:

- Trình bày được qui trình lắp đặt máy phát điện đồng bộ một pha và đường dây dự phòng

- Phân tích được bản vẽ lắp đặt máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Lắp đặt được các loại máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha và đường dây dự phòng có công suất S < 5 kVA đúng quy trình kỹ thuật

- Có tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp

- Nhận yêu cầu lắp đặt máy phát tự động khởi động và dừng hay bằng tay

- Khảo sát thực địa để chọn vị trí đặt máy tổt nhất có thể theo nguyên tắc chung

- Thiết kế chi tiết

- Thi công theo bản vẽ

- Thử nghiệm và chỉnh đinh

- Bàn giao và hướng dẫn sử dụng

2, Bản vẽ lắp đặt;

2.1 Bản vẽ lắp đặt phần cơ khí

Đối với việc lắp đặt máy phát điện công suất bé vì quá đơn giản nên có thể

bỏ qua và thay thế vào đó bà bản phác thảo các vị trí như đặt máy, lỗ ra của ống

xả trên tường, lỗ chui dây từ buồng đặt máy đến cầu dao tổng cấp điện cho hộ tiêu thụ là được Cẩn thận hơn là biễu diễn tất cả ý đồ đó lên thành một bản vẽ 2.2 Bản vẽ lắp đặt phần điện

Các máy phát hiện nay có 2 loại: Loại khởi động bằng cách giật nổ, loại này khó có thể tự động khởi động; loại thứ hai khởi động bằng điện, loại này đã

có sẵn ắc quy và hệ thống bánh răng truyền động, chỉ cần ấn nút là khởi động được, loại này có thể thiết kế thêm mạch để tự động khởi động khi mất điện, và

tự động tắt máy khi điện lưới trở lại

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thông thường, thao tác bằng tay

a) Giới thiệu phần tử: Trong sơ đồ này chỉ cần dùng 1 cầu dao 2 ngả hoặc

2 aptomat Dòng định mức của cầu dao hay aptomat xác định theo biểu thức sau:

≥ á á

đ (3.1) Dây dẫn nên chọ loai có cách điện tốt và có ít nhất 2 lớp cách điện Tiết diện dây tùy theo hoàn cảnh (đi bó, chui ống, qua vùng có nhiệt độ cao, ) mà gia giảm cho thích hợp, tuy nhiên với dây dự phòng thường lấy mật độ dòng điện là 5A/mm2

b) Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.2: Sơđồ nguyên lý cho hoạt động bằng tay

Trong sơ đồ bằng tay, chỉ cần đóng hoặc cắt cầu dao hợp lý (có điện lưới thì cắt cầu dao dự phòng rối mới đóng cầu dao lưới; khi mất điện lưới thì chờ đã lên điện dự phòng mới cắt cầu dao điện lưới rồi đóng đóng cầu dao dự phòng) là được

Sơ đồ tự động cũng thực hiện các thao tác bằng tay (mà không có sự yham gia của con người mà thôi) Ta cụ thể hóa sự thể hiện theo thuật toán bằng lời:

- Lúc có điện lưới chính thì không đóng cầu dao điện dự phòng (cho dù

Sau này khi các bạn đã hiểu rõ thì có thể dịch (translate) sơ đồ dạng rơ le

ra dạng transitor hay IC hay vi xử lý thì tùy (xem phụ lục nâng cao)

Sơ đồ nguyên lý hoạt đông tự động như sau:

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý cho hoạt động tự động

* Chức năng các phần tử:

- Công tắc tơ KM1 đóng và cắt lưới chính ra khỏi hộ tiêu thụ

- Công tắc tơ KM2 sẽ đóng điện dự phòng cho hộ tiêu thụ

- Rơ le KM3 phát hiện lưới chính có điện hay mất điện: khi mất điện lưới,

nó đóng tiếp điểm cấp điện cho nhóm rơ le tạo nhịp khởi động (chạy 3sec, nghỉ 10sec cho đến khi động cơ điện khởi động xong) và tạo tín hiệu cho đường dây

dự phòng cấpđiện (có trễ) cho hộ tiêu thụ

- Rơ le KM4 dùng để chờ cho máy phát dự phòng đủ điện mới cấp cho lưới tiêu thụ

- Rơ le KM5, KM6 tạo nhịp khởi động Nếu không tạo nhịp sẽ làm giảm tuổi thọ của ác quy khởi động

- Công tắc tơ KM7 cấp điện từng nhịp cho động cơ khởi động

* Thuyết minh hoạt động:

Bình thường, lưới chính có điện,

- công tắc tơ KM1 cấp điện cho hộ tiêu thụ, qua tiếp điểm động lực thường

mở KM1

- đồng thời rơ le KM3 ngăn không cho KM2 hoạt động nhờ tiếp điểm thường đóng KM2, cho nên dù máy phát dự phòng chạy và lên điện vẫn không cấp điện cho hộ tiêu thụ

Khi lưới chính mất điện,

- Công tắc tơ KM1 mở tiếp điểm thường mở KM1 để cắt cầu dao chính,

- Rơ le KM3 cấp điện cho bộ khởi động hoạt động

- đồng thời rơ le KM3 đóng tiếp điểm thời gian thường mở, mở nhanh đóng chậm KM3 để chờ cấp điện cho công tắc tơ KM2; (thông thường máy không thể lên điện ngay được nên công tắc tơ KM2 bao giờ cũng đóng điện sau khi KM1 cắt điện, nhưng đặt KM3 trễ 3sec để dự phòng việc đang thử máy dự phòng thì mất điện chính)

- Rơ le KM4 là rơ le kiểm tra điện áp máy dự pòng, khi đã đủ điện áp cuộn dây KM4 làm việc, chờ têm 3sec cho điện ổn định, rồi đóng điện cho KM2 để cấp điện dự phòng cho lưới tiêu thụ

- Rơ le KM4 cắt tiếp điểm thường đóng KM4 để dừng khởi động

Khi lưới chính có điện trở lai,

- KM3 cắt ngay cầu dao dự phòng KM2

- Tiếp điểm thường đóng mở nhanh đóng châm KM2 đóng lại cho KM1 đóng điện chính vào lưới,

- Tiếp điểm thường đóng KM3 mở ra, cắt van điện từ cấp dầu SOLđể tắt máy dự phòng

c) Sơđồ lắp ráp: Sơ đồ lắp ráp hiện nay lại chính là sơ đồ nguyên lý ở trên nhưng đã xác định sẵn lắp thiết bị gì, của hãng nào, ký mã hiệu cụ thể, đầu dây

số boa nhiêu sẽ đấu vào số nào của thiết bị Như thế, người lắp ráp không cần hiểu biết nhiều về mạch điện, chỉ cần rèn luyện một kỹ năng đấu đúng mạch điện là được Sự phân công lao động như thế, cho một hiệu suất rất cao khi sử dụng con người

3 Lắp đặt máy, lắp đặt đường dây bổ sung, đấu nối, kiểm tra, vận hành thử, bàn giao

Trong trường hợp tổ hợp chưa có đế thì cần có những kỹ năng lắp đăt, cần thiết nhất là sự đồng trục tuyệt đối giữa trục động cơ lai và trục máy phát Thứ

tự công việc như sau:

- Gia công một bệ máy bằng gỗ tốt hay sắt (theo bản vẽ nếu có) có thể đặt được động cơ lai và máy phát điện

Hình 3.4: Sơ đồ lắp ráp cho hoạt động tự động (nếu các bạn có phần mềm “SCHEMAPLIC” sơ đồ này có thề chạy mô phỏng, các rơ le hoạt động đúng như thuật toán bằng lời)

- Lắp động cơ sơ cấp lên trước, bắt bu lông chắc chắn rồi cho chay thử để kiểm tra tính chịu lực và tính ổn định của bệ, nếu bị rung thì phải gia cố thêm

- Đặt máy phát trên phần bệ còn lạiđểước lượng các miếng lót bằng gỗ tốt hay sắt (nếu dày thì nên chọn gỗ, nếu mỏng thì chọn sắt, còn nếu rất mỏng thì chọn đồng lá)

- Bắt máy phát vào bệ, vừa xiết chặt bu lông vừa căn chỉnh, khi thấy đã gần đồng trục thì bắt chặt khớp nối “động cơ lai-máy phát” để tiếp tục cân chỉnh chính xác Khi các bu lông của đông cơ lai và máy phát đều đã vặn chặt mà dùng tay đặt vào khớp nối xoay thất nhẹ đều ở tất cả các góc là được (lúc thao tác nhớ phải mở “biệt xả” để động cơ sơ cấp không nén gió trong chu kỳ làm việc của nó)

- Chạy thử động cơ sơ cấp ở các tốcđộ khác nhau kiểm tra độ rung, nếu còn rung là còn lệch trục, cần phải căn chỉnh lại

Trong các thao tác lắp đặt này thì căn chỉnh là khó nhất, người thợ cần có kinh nghiệm và có bàn tay nhạy cảm phân biệt được từng 1/10mm (dem) kích thường và từng Gam lực một

tự động cấp lại nguồn chính rồi tắt máy khi có điện lưới trở lại Bao gồm

* Công tắc tơ xoay chiều thay cho aptomat (KM1 và KM2), dòng của công tắc tơ bằng dòng của aptomat, điện áp cuộn dây bằng điện áp định mức của máy phát Dùng công tắc tơ rẻ hơn, còn loại aptomat đóng cắt bằng điện cũng có nhưng dòng qua lớn, không phù hợp Số lượng 2 chiếc

* Rơ le “lên điện” (built up) là rơ le thời gian bình thường, điện áp cuộn dây bằng điện áp máy phát, tiếp điểm chịu được 1A trở lên (KM3 và KM4) Số lượng 2 chiếc Nhiệm vụ của rơ le này là phát hiện có điện và xác minh điện này

đã xấp xỉ điện áp định mức hay chưa

* Công tắc tơ một chiều cấp điện ắc quy cho động cơ khởi động (KM7) Dòng định mức từ 20A trở lên tùy theo dòng khởi động của động cơ điện, điện

áp cuộn dây bằng điện áp ắc quy

* Rơ le thời gian (KM5 và KM6) điện áp bằng điện áp ác quy

( Chú ý, nếu mua hàng của khối EU thì có khối thời gian riêng, khối này cài lên rơ le thông thường để thành rơ le thời gian)

* Dây dẫn và các phụ kiện như đã nói ở trên

b) Thi công : Thi công phần điện gồm 2 phần

- Thi công hộp điện điều khiển:Hộp điều khiển của ta có 3 công tắc tơ và

5 rơ le, ta quyết định lối ra vào dây phía dưới vàở chính giữa Ngoài ra nên có 1 aptomat từ nguồn chính cấp điện để bảo vệ ngắn mạch và phục vụ sửa chữa lúc cần Vì thế ta chia hộp điện ra 2 phần: Phần trên đặt 2 công tắc tơ vả 1 aptomat, phần dưới đặt 5 rơ le, tất cả nằm trên 2 thanh ray Dưới 2 thanh ray và bên phải

là máng cáp Như thế toàn bộ dây đều nằm trong máng cáp, chỉ có đầu dây đánh

số là ở ngoài, cạnh ốc đấu dây Cũng nên dùng mầu dây để dễ kiểm tra, ví dụ dây pha điện lưới dùng mầu đỏ (red), dây pha điện dự phòng dùng mầu nước

biển (blue), dây trung tính điện lưới dùng mầu đen (black), còn dây trung tính điện dự phòng dùng mấu nâu (brown) chẳng hạn Chiều dài từng sợi dây nên cho hơi dài hơn 1 chút, phần thừa sẽ nằm trong máng cáp Kỹ năng cắt dây cho vừa để tránh lãng phí sẽ tạo thành khi thực hành nhiều

Chú ý khi vặn ốc vít phải đúng đồ nghề, nếu dùng sai đồ nghề có thể bị hiện tượng “chờn ren” vì mô men men xoắn quá lớn (do dùng tua vít quá lớn) hoặc “chưa chặt” vì mô men xoắn quá nhỏ (do dùng tua vit quá nhỏ) Kỹ năng “vừa tay” dần dần sẽ tạo nên khi thực hành nhiều

Thời gian chờ đặt bao nhiêu cũng được, nhưng để tránh “sốt ruột”, nên

để 1sec, (thực ra với sơ đồ đã thiết kế ở trên không cần rơ le thời gian cũng được) nhằm chống ngắn mạch nguồn

-Thi công đường dây: Lúc thi công đường dây ta phải lắp máng cáp trước, nếu có đoạn dây phải đi ngoài trời, ta phải chọn loại dây có cách điện tốt hơn, ở hai đầu trước lúc vào nhà phải có đoạn võng xuống tránh nước mưa theo dây vào nhà Lỗ ra vào dây của hộp điều khiển ở phía dưới cũng nhằm mụcđích này Ngoài ra phải chú ý hai điểm: Một là phải dùng mầu dây để phân biệt pha

và trung tính (tránh phải dùng đồng hồ mất thì giờ) Hai là không được uốn qua cong làm gẫy dây

3.3 Hoàn chỉnh hồ sơ (bản vẽ hoàn công) và bàn giao

- Bản vẽ hoàn công: Các bản thiết kế đều đã được suy nghĩ và tính toán cẩn thận, tuy nhiên đến lúc thi công và thử nghiệm mới thấy có điều bất hợp lý, lúc đó phải sửa lại thiết kế cho đúng kỹ thuật, cũng có thể bản thiết kế đã lâu, bây giờ không còn phần tử đó nữa, phải thay phần tử khác, nên mạch điện phải đổi đi chút ít Bản vẽ sau khi sửa lại cho đúng với mạch điện đang có, gọi là bản

vẽ hoàn công

- Hướng dẫn sử dụng: Nên có văn bản hướng dẫn sử dụng thiết bị cho người dùng Bản này hướng dẫn các thao tác vận hành, bảo dưỡng, phòng tránh

sự cố đi kèm theo bản vẽ nguyên lý và lắp ráp

4 Câu hỏi tự kiểm tra:

1 Quy trình lắp đăt máy phát điện dự phòng

2 Sơ đồ nguyên lý ( phần điện) hoat động bằng tay

2 Sơ đồ nguyên lý ( phần điện) hoat động bằng tay

3 Sơ đồ nguyên lý ( phần điện) hoat động tự động

4 Khi thi công hộp điều khiển ta làm như thế nào và phải chú ý gì

5 Khi đi dây, ta làm như thế nào và phải chú ý gì