Bài giảng Máy điện Trịnh Hoàng Hơn ĐH Bách Khoa Tp HCM

* Xác định chiều dài trung bình của đường sức từ trong các đoạn mạch từ và của khe hở không khí.. 1đ * Biết rằng, từ trở tổng của các khe hở không khí lớn hơn từ trở tổng của các đoạn sắ

Trang 1

Presenter: Trịnh Hoàng Hơn

Industrial and Civil Automation Lab

Tel: 0903767041 trinhhoanghon09@gmail.com

CHƯƠNG 1

NGUYÊN LÝ BIẾN ĐỔI NĂNG

LƯỢNG ĐiỆN CƠ

05/09/2016 7:57 CH

Trang 3

Chương I: Khái Niệm Chung Về Mạch Điện

* Nguồn Điện: Phát (Cung Cấp) Điện Năng

* Đường Dây: Dẫn (Truyền) Điện Năng.

* Thiết Bị Biến Đổi: Biến Đổi Áp, Dòng, Tần Số…

* Tải Điện: Nhận (Tiêu Thụ) Điện Năng.

Trang 4

Tại sao Fe dẫn từ - đường cong từ hóa

* Tại sao Fe lại dẫn từ?

* Đường cong từ hóa

Sự bão hòa

Vòng từ trễ  tổn hao từ trễ

Từ dư  lợi và hại của từ dư

Nam châm vĩnh cửu

Trang 6

Trường hợp dòng điện phân bố trong các dây dẫn

Trang 7

Trong mạch từ và dây quấn tập trung

05/09/2016 7:57 CH Trịnh Hoàng Hơn

Trang 8

Định luật ohm trong mạch từ

Trang 9

Tương quan giữa mạch điện và mạch từ

Trang 10

Định luật cảm ứng điện từ

B v

l





Trang 11

Định luật về lực điện từ (ĐL Laplace)

B i

l





Trang 12

* Cho một nam chăm điện kiểu

hút chập, có kích thước mạch

từ như hình vẽ Lõi thép có tiết

diện đồng nhất a×b Cuộn dây

N vòng mang dòng điện I một

chiều để tạo ra từ trường trong

mạch từ có độ cảm ứng từ B

Bỏ qua từ thông tản và từ

thông rò và xem như khe hở

không khí là vô cùng bé so với

chiều dài trung bình của mạch

từ, tính:

Trang 13

* Xác định chiều dài trung bình của đường sức

từ trong các đoạn mạch từ và của khe hở

không khí (1đ)

* Biết rằng, từ trở tổng của các khe hở không

khí lớn hơn từ trở tổng của các đoạn sắt từ là

10 lần Xãy tính từ thẩm tương đối của vật liệu sắt từ (1đ)

Trang 14

* Xác định từ trở của các khe hở không khí và từ

trở của các đoạn mạch từ Từ đó hãy vẽ sơ đồ

tương đương của mạch từ (1đ)

* Từ thông chạy trong mạch từ (1đ)

* Xác định giá trị của dòng điện I, và sức từ động

do cuộn dây tạo ra (1đ)

* Tính lực từ tại khe hở không khí và lực từ tác

dụng lên nắp mạch từ (1đ)

* Biết các thông số như sau: a=12mm, b=20mm,

h=105mm, r=50mm, =1mm, B=1.5T, N=525 vòng.

Trang 15

Xác định chiều dài trung bình của đường sức

từ trong các đoạn mạch từ và của khe hở

không khí (1đ)

Biết rằng, từ trở tổng của các khe hở không

khí lớn hơn từ trở tổng của các đoạn sắt từ là

10 lần Xãy tính từ thẩm tương đối của vật liệu

sắt từ (1đ)

Trang 16

Bài 2

Trang 17

Bài 3

Trang 18

Bài 4

Trang 19

Chương: 2

MÁY BIẾN ÁP

05/09/2016 7:57 CH

Trang 20

Nội dung

* Giới thiệu về máy biến áp

* Điều kiện không tải

* Ảnh hưởng của dòng sơ cấp: MBA lý tưởng

* Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương

* Các yếu tố kỹ thuật trong phân tích MBA

* MBA từ ngẫu: Máy biến áp nhiều cuộn dây

* Máy biến áp ba pha

* Máy biến điện áp và máy biến dòng

Trang 21

Chú ý quan trọng

* Trong phần định lượng, Slides

Chủ yếu đưa ra công thức của máy một pha

Máy ba pha sẽ được ghi trên bảng, trong lúc

giảng bài, nên SV buộc phải đi học và ghi chép thêm

Tương tự, việc chứng minh các công thức cũng được giảng giải trên giờ học

Trang 22

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Trang 23

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Trang 24

Các Pt cơ bản – mô hình toán học

2 2

Trang 25

Sơ đồ tương đương - Mô hình vật lý

Trang 26

2

2 2

2

' '

E

X jk

R

k k

I U

k E

k

jX R

I U

Trang 28

Mạch tương đương chính xác quy về sơ cấp

Trang 29

Mạch tương đương gần đúng quy về sơ cấp

Trang 30

Thí nghiệm không tải

* Chú ý :

Dòng không tải I10.

Tổn hao không tải Po

•Công suất tiêu thụ biến áp lúc không tải.

HSCS không tải coso

Trang 31

Thí nghiệm không tải

 1

m

j.X c

R

m I

 c

I



dm V

 1

O I

 1

m

j.X c

R

m I

 c

Trang 32

Giản đồ vector phase – TN không tải

dm

V

 1 C



1

m

j.X c

R

m I

 c

I



dm C

o

V R

P



2 1

d m C

C

V I

m

V X

I

 1

Trang 33

Trình tự thí nghiệm không tải

Trang 34

Trình tự thí nghiệm không tải

* Tại sao phải thí nghiệm không tải

Tỉ số biến áp.

I10, I10%;

Tổn hao thép

Hệ số công suất không tải.

Các thông số mạch tương đương : RC và Xm

* Đo R1 bằng các phương pháp:

Ohm kế,

Cầu đo Wheatsone

Trang 35

Ví dụ 01

* Cho máy biến áp 1 pha: 10 KVA, 2400 V / 240

V – 50 Hz Và hệ số tải Kt

* Xác định dòng điện sơ cấp và thứ cấp:

Máy biến áp non tải (under load)

Máy biến áp đầy tải (hay tải định mức – full load)

Máy biến áp quá tải (over load)

Máy biến áp đang mang nửa tải

Máy biến áp đang mang 36,5% tải

* Giải lại nếu MBA trên là 3 pha

Trang 36

độ không tải xác định các thông số RC và Xm.

* Giải lại nếu MBA trên là 3 pha sơ cấp đấu Y

Trang 38

I '

 2

dm

I

 1

I

 10

Trang 39

P R

I



2 1

X  Z2  R2

Trang 40

Ví dụ 04

* Cho MBA một pha 500 KVA ; 2300 V / 230 V

Khi thực hiện thí nghiệm ngắn mạch với các

thiết bị lắp ở sơ cấp, số liệu đo được gồm : V1n

= 94,5 V ; Pnm = 8220 W ; I1n = 217 A

* Xác định các thành phần Rn và Xn của tổng trở ngắn mạch

* Giải lại nếu MBA trên là 3 pha sơ cấp đấu Y

Trang 41

* Xác định các thông số của mạch tương

đương dạng gần đúng qui thứ về sơ cấp

Trang 42

Đáp số

Trang 43

Năng lượng và hiệu suất

Trang 44

Trang 45

Trang 46

* Hiệu suất:

 1 2  0

2 2

cos

P P

P S

đm

n t

đm t

K

P P

K S

S

P P

K S

K

S K

0 2

2

2 2

0

2 2

2

2 2

cos

coscos

Trang 48

' 2

U



sin

' 2

U

2

' 2

2 ' 2

' 2

1 U cos R I U sin X I

U   n   n

Tải cảm (dòng trễ pha)

o

A

B

Trang 49

Độ sụt áp

' 2

U

' 2

I

' 2

I

R n

' 2

2 ' 2

' 2

U



sin

' 2

U

o

A B

Trang 50

* BÀI TẬP 4.1

* Cho máy biến áp : 5KVA, 500V / 100V được thử và cho kết quả sau:

* Hiệu suất cực đại khi máy phát 3KVA

* Khi đưa điện áp 100V vào phía hạ áp và hở

mạch phía cao áp thì máy tiêu thụ 100W và lấy dòng điện 3A

* Tính hiệu suất khi máy mang tải định mức với hệ số công suất 0,8 trễ

Trang 53

Bài tập 4.4

* Khi máy biến áp cho trong bài 4.3 phát tải

định mức với hệ số công suất tải là cos = 1 Tính hiệu suất của máy biến áp theo các

Trang 54

* BÀI TẬP 4.5

* Một máy biến áp 120V – 50Hz tiêu thụ

75W và 1,5 A lúc không tải Cho điện trở dây

quấn sơ cấp là 0,4 Xác định:

* Tổn hao lỏi thép

* Hệ số công suất lúc không tải

Trang 55

* BÀI TẬP 4.6

* Cho thông số của mạch tương đương

chính xác của máy biến áp 150 KVA, 2400 V /

240 V là : R1= 0,2 ; R’2 = 0,2 ; Xt1 = 0,45 ;

X’t2 = 0,45; RC = 10K; Xm = 1,55K Máy

phát công suất định mức cho tải có hệ số

công suất cos = 1 Xác định:

* Phần trăm sụt áp

* Hiệu suất của máy biến áp

Trang 56

* BÀI TẬP 4.7

*

* Tính lại bài 4.6 khi dùng mạch tương

đương gần đúng cho máy biến áp

* So sánh kết quả nhận được với các kết quả

đã tính toán trong bài 4.6

Trang 57

* BÀI TẬP 4.8

* Cho máy biến áp: 100 KVA; 2200 V / 220 V –

50Hz được thiết kế để làm việc với từ cảm cực đại là B = 1,2 T Biết sức điện động cảm ứng

15 V / 1 vòng dây Hãy xác định:

* Số vòng dây quấn sơ cấp; thứ cấp

* Tiết diện lỏi thép (mạch từ) của máy biến áp

Trang 58

* BÀI TẬP 4 9 Cho biến áp: 10KVA; 220 V /110 V – 50Hz được thử với các dụng cụ đo lắp ở

Trang 59

* BÀI TẬP 4.10

* Số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp của một máy biến áp lần lượt là 100 vòng và 80

vòng Tiết diện lỏi thép là 32 cm2

* Lỏi thép bị bão hòa nếu trị số hiệu dụng của từ cảm sin vượt quá 1,4 T

* Với nguồn áp sin có tần số 50Hz có điện

áp tối đa bao nhiêu để biến áp không bão hòa, xác định áp thứ cấp lúc đó

Trang 60

 1

1 1

1 U I cos 

P 

2 1 1

1 R I

2 2 2

 2

2 2

2 1

1I R I R

 2

2 2

2 U I cos 

P 

Trang 61

Trang 62

Máy Biến áp 3 pha

Chú ý:

cấu trúc phẳng, không gian của mạch từ

Vị trí tương đối của dây quấn thứ -sơ

Trang 63

Máy Biến áp 3 pha

* Các công thức

* Các cách ra dây

Trang 64

MBA – tổ đấu dây

Trang 65

Góc giờ - tổ đấu dây

Trang 66

Cực tính của dây quấn

* Để xđ tổ đấu dây  xác định cực tính

Phụ thuộc vào chiều quấn dây

Phức tạp

•Giả sử sơ cấp – thứ cấp quấn cùng chiều

•Đầu mở đầu: đầu “ĐẦU” – ký hiệu

•Đầu ra: đầu “CUỐI”

Trang 68

Tổ đấu dây

* Tổ đấu dây của MBA:

Sơ đồ đấu nối các cuộn dây

•Sơ cấp

•Thứ cấp

•Theo trật tự nhất định

* Góc giờ của tổ đấu dây

Độ lệch pha (điện áp dây) giữa

•Sơ cấp và thứ cấp

Trang 69

•Chọn 2 vector điện áp dây (sơ – thứ) tương ứng

•Đọc độ lệch pha theo phương thức đồng hồ

–Kim dài (sơ cấp) –Kim ngắn (thứ cấp)

Trang 70

Sơ đồ đấu nối

Trang 71

Sơ đồ đấu nối

Trang 72

Y/Y12

Trang 73

Trang 74

Y/Y12

Trang 75

Trang 76

Y/Y6

Trang 77

Trang 78

Y/Y6

Trang 79

Trang 80

/  - 12

Trang 81

/  - 12

Trang 82

/  - 12

Trang 83

/  - 12

Trang 84

/ Y-5

Trang 85

/ Y-5

Trang 86

/ Y-5

Trang 87

/ Y-5

Trang 88

Y/Yz-2 (Zigzag)

Trang 89

Y/Y- Zigzag

Trang 90

Y/Yz-2

Trang 91

Trang 93

Chương: 3

MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ

05/09/2016 7:57 CH

Trang 94

Nội dung

* Khái niệm

* Cấu tạo

* Nguyên lý hoạt động

* Sơ đồ tương đương

So sánh với MBA

Trang 97

Dây quấn stator

* Sơ bộ  chi tiết (phụ lục, hoặc tự đọc)

Trang 98

Dây quấn stator

Trang 99

»Số cực phải phù hợp

»Vành trượt

Trang 101

Từ trường dây quấn stator

5

6 7

8 9

10 11

12

Trang 102

Cực từ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Trang 104

Cực từ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Trang 105

Cực từ

Trang 106

Từ trường đập mạch

* Xét từ trường của một pha

Có phương không

đổi trong không gian

•Trùng với trục cuộn dây

•Độ lớn tỉ lệ với dòng điện

•Nếu I hình sine

– Từ trường biến thiên hình sine gọi từ trường đập mạch

NI F

B ~  ~ 

Trang 107

Từ trường đập mạch

Có thể vận hành được động cơ

không?

(thêm hình ảnh quạt công nghiệp vào)

Trang 108

Từ trường quay

* Stator: 2 cực, 2 pha

90 độ điện thời gian,

90 độ điện không gian

Module bằng nhau

•Từ trường tổng quay:

•Cùng biên độ với từ thông pha

•Tròn

•Đều:

p f

n  60

Trang 109

Từ trường quay

Không chuẩn về thời gian

ellipse

Trang 110

Từ trường quay

90 độ điện thời gian

Không chuẩn về không gian

ellipse

Trang 111

Từ trường quay

90 độ điện thời gian

Module không bằng nhau

ellipse

Trang 112

Từ trường quay

Không chuẩn về thời gian

Không chuẩn về không gian

Module không bằng nhau

ellipse

Trang 113

n  60

Trang 114

Nguyên lý làm việc

B i

l F

e i

B v

l e

Rotor quay cùng chiều

với từ trường quay stator

Trang 117

Quy đổi về rotor đứng yên

Quy đổi về sơ cấp

Trang 118

Tính gần đúng

Trang 119

Đặc tính cơ

Trang 120

VD

Trang 121

Trang 122

Chú ý: tổn hao đồng trong bài là tổn hao đồng phía rotor

Trang 123

Trang 125

Trang 126

Chương: IV

MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ

Trang 127

Khái niệm

* Thường:

Máy phát đầu nguồn

•Công suất lớn

Khả năng vận hành song song

•Các máy phát với nhau

•Máy phát với lưới

Dùng làm động cơ bù đồng bộ

•Đặc tính giống như một tụ điện

Trang 128

Cấu tạo

* 3 phần: stator, rotor, hệ thống kích từ

* Stator: giống MĐ KĐB

Trang 132

Rotor cực ẩn – dây quấn

Trang 134

Stator (phần ứng)

Trang 136

Rotor máy

phát chính

Stator máy phát điện chính

trục

Stator máy phát điện đầu

Trang 138

Nguyên lý hoạt động

Trang 140

Sơ đồ tương đương

* Tải bất kỳ:  dọc & ngang trục, ảnh hưởng:

I



Trang 141

Sơ đồ tương đương

Trang 142

Độ thay đổi điện áp

Trang 143

Độ thay đổi điện áp – tải cảm

Trang 144

Độ thay đổi điện áp – tính dung

Trang 145

Các thông số định mức

* Công suất biểu kiến định mức: Sđm

* Điện áp định mức : Udây-đm

Tính tại tải

 Luôn được giữ không đổi

* Dòng điện định mức : Idây-đm khi:

S= Sđm

U= Udây-đm

Trang 146

VD 1

* Cho máy phát đồng bộ 3 pha:

Sđm =30 kVA ; 220 V , dây quấn stator đấu Y

Biết tổng trở đồng bộ một pha của máy phát là:

* Tính U Khi máy phát đầy tải, với điện áp cấp đến tải bằng định mức Biết

Trang 148

Các đặc tuyến làm việc

* Ba đặc tuyến làm việc chính:

Đặc tuyến không tải.

Đặc tuyến ngoài hay còn gọi là đặc tuyến tải.

Đặc tuyến điều chỉnh

Trang 149

Đặc tuyến không tải

L3 N

Trang 152

Đặc tuyến công suất – góc của MPĐB

Epha

U

IphaXsO

Trang 153

Trang 154

* Trong trường hợp hòa lưới: U=const

Trang 155

Đặc tuyến ngắn mạch

* Đặc tuyến khe hở

 Đi qua gốc tọa độ

 Tiếp xúc với đặc tuyến

không tải

Trang 157

Quá trình tự kích của MPĐB

Trang 158

Quá trình tự kích của MPĐB

V  (R  VR).I

Trang 160

Hiệu suất và biểu đồ năng lượng

* P1 Công suất cơ của động cơ sơ cấp

% P 100%

P



Trang 161

Máy phát đồng bộ làm việc song song

Trang 162

Cho máy phát điện đồng bộ 3 pha S = 500 KVA, 2300 V (áp dây)

Dây quấn stator đấu Y.

Tiến hành các phép thử máy phát và ghi nhận các kết quả như sau:

Cấp nguồn áp một chiều 8V vào 2 đầu bộ dây đấu Y stator, dòng

một chiều ghi nhận là 10A.

Biết điện trở xoay chiều bằng 1,25 lần điện trở một chiều Xác định:

a Sức điện động pha của dây quấn phần ứng khi máy phát tải định

mức, cho hệ số công suất tải là

b Suy ra độ thay đổi điện áp khi máy phát đầy tải ,

Trang 163

Trang 164

tt

Trang 165

Trang 166

Bài tập

;

Trang 167

Bài tập

;

Trang 168

•Hổ cảm giữa dây quấn rotor và stator (khi quay)

•Công suất tiêu thụ của động cơ

Giả sư P và V không đổi, HSCS=1

•Góc công suất, dòng kích từ

2

f dq

L I

Trang 169

Động cơ điện trên đem vận hành như một máy phát Cấp cho tải: 60Hz, 460V, 85kW,0.95(sớm)

Trang 170

Chương: IV

ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ

(BÙ ĐỒNG BỘ)

Trang 171

Khái niệm

* Máy điện đồng bộ có tính thuận nghịch

Cơ - điện: máy phát

Điện- cơ: máy bù đồng bộ

* Như đã khảo sát,

Giả sử máy đồng bộ

•Nối vào lưới điện công suất vô cùng lớn

– U=const – f=const

Trang 173

Mạch tương đương và giản đồ vector

* Công suất cơ: P2

* Công suất điện:

* Giả sử

Hiệu suất không đổi

P2 không đổi (không tải)

•Tổn hao ma sát cơ, quạt

Trang 174

Mạch tương đương và giản đồ vector

•P1=const

– Icos=const – Esin=const

Trang 176

Đường công hình V: cos - Ikt

IktSớm Trễ

Trang 177

Tổn hao và hiệu suất

* P1: công suất điện đưa vào

* P2: công suất cơ ngõ ra

Trang 178

* ĐCĐB3pha: 2200V, Y, Xs=2.6 Ohm/pha

Điện trở phần ứng không đáng kể

Công suất vào: 820kW

Dòng kích từ được điều chỉnh: E=2800V

Tính:

•Góc moment (góc công suất)

•Dòng điện dây

•HSCS

Trang 180

Chương: V

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

Trang 183

Trang 185

Trang 186

Mạch nhánh song song

10

Trang 187

Mạch nhánh song song

Trang 188

T: ‘Trong’, bối dây ở

đáy rãnh

N: ‘Ngoài’, bối dây ở

miệng rãnh

Trang 189

Công thức sđđ

* N là tổng số thanh dẫn phần ứng,

* 2a số mạch nhánh song song trên phần ứng

* Số thanh dẫn trên mỗi mạch nhánh song song là:

* Sức điện động dây quấn phần ứng:

2

N a

Trang 191

Công thức sđđ

* Tóm lại

Trang 192

Phân loại máy phát điện DC

Trang 194

Các đặc tuyến không tải (giống máy đồng bộ)

Trang 195

VD 1: đặc tuyến không tải

* Cho máy phát điện DC kích từ độc lập, có sức

điện động E = 151V khi vận tốc động cơ sơ cấp

kéo máy phát là n = 1450 vòng/phút và dòng kích thích bằng 2,8A Nếu mạch từ chưa bảo hòa,

Định dạng
Số trang	251
Dung lượng	12,55 MB