Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng hệ thống các bài thí nghiệm kỹ thuật điện cho trường cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp, bình xuyên, vĩnh phúc

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Chủ trương của Đảng và nhà nước về phát triển giáo dục và đào tạo Ngày nay, đất nước đang trên đà đổi mới, hội nhập nền kinh tế quốc tế. Bước vào thời kỳ hội nhập này, xã hội đòi hỏi cần có những con người lao động có phẩm chất đạo đức, sức khoẻ, năng lực, trí tuệ, biết vận dụng linh hoạt và thích ứng với phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội. Sự thách thức trước nguy cơ tụt hậu bằng cạnh tranh trí tuệ đòi hỏi giáo dục và đào tạo cũng cần phải đổi mới toàn diện, mạnh mẽ về mục tiêu, nội dung chương trình, phương thức đào tạo và đặc biệt là về phương pháp dạy và học. Trong văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng Cộng Sản Việt Nam (tháng 04 năm 2001) đã nêu rõ nhiệm vụ của ngành giáo dục và đào tạo là “Đào tạo lớp người lao động có kiến thức cơ bản, làm chủ kỹ năng nghề nghiệp, quan tâm hiệu quả thiết thực, nhạy cảm với cái mới, có ý thức vươn lên về khoa học và công nghệ” và cần phải “ Đổi mới phương pháp dạy và học, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành, thực nghiệm, ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay” (Trích văn kiện đại hội đại biểu toàn quốc của Đảng lần IX). 2. Yêu cầu đổi mới của nền giáo dục Để chuẩn bị được nguồn nhân lực đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế trí thức và xu thế toàn cầu hoá mạnh mẽ, cùng với nhiều quốc gia trên thế giới và khu vực, Việt Nam cũng đã và đang rà soát đổi mới chương trình giáo dục theo bốn trụ cột của giáo dục thế kỷ XXI do UNESCO đề xướng là: “ học để biết, học để làm, học để chung sống và học để tự khẳng định mình”. Do vậy, trong luật giáo dục – 2005 nêu rõ: “ Mục tiêu giáo dục là đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khoẻ, thẩm mỹ và nghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hình thành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc” và “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. (Luật giáo dục 2005 trang 24,25). 3. Chiến lược đổi mới công tác đào tạo của Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp(CKNN) nằm trên địa bàn của tỉnh Vĩnh Phúc, một trong những tỉnh có số lượng các cơ sở dạy nghề nhiều nhất đất nước. Để cạnh tranh và phát triển được Ban lãnh đạo nhà trường đã có nhiều đổi mới tích cực về mọi hoạt động của nhà trường trong đó đổi mới phương pháp dạy và học, tạo hứng thú học tập cho học sinh sinh viên là vấn đề được nhà trường rất quan tâm và đang triển khai thực hiện.Là một Trường Cao đẳng nghề nên nhà trường rất chú trọng vào công tác giảng dạy thực hành nhằm trang bị cho người học kỹ năng thực hành. Do vậy nhà trường đã và đang xây dựng các phòng thực hành các môn học nhằm đạo điều kiện cho hoc sinh sinh viên được học đi đôi với hành để các em học sinhsinh viên có hứng thú trong học tập, tiếp thu kiến thức tốt hơn, rèn luyện được kỹ năng thực hành. 4. Đặc điểm của môn học Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở đặc biệt quan trọng trong đào tạo nhân lực ngành Điện. Học tốt môn học Kỹ thuật điện sẽ tạo điều kiện cho học sinh sinh viên dễ dàng tiếp nhận kiến thức của các môn học chuyên ngành tiếp theo. Ngoài việc chứa đựng khối lượng kiến thức lớn, môn học này còn đòi hỏi người học phải liên hệ được với thực tế kỹ thuật (Mạch điện, Máy điện, Thiết bị điện,…). Để thực hiện tốt mục tiêu đào tạo của môn học, ngoài yếu tố người dạy, người học, chương trình đào tạo thì yếu tố cơ sở vật chất (hệ thống các bài thí nghiệm của môn học) cũng cần được đáp ứng. Qua các bài thí nghiệm, các kiến thức lý thuyết sẽ được kiểm chứng bằng thực nghiệm (thực hành) tạo cơ sở cho người học chủ động thu nhận kiến thức khi học môn học. Xuất phát từ những phân tích về lý luận và thực tiễn trên, tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu:“Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng hệ thống các bài thí nghiệm Kỹ thuật điện cho Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp, Bình Xuyên, Vĩnh Phúc”

MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1 Chủ trương của Đảng và nhà nước về phát triển giáo dục và đào tạo

Ngày nay, đất nước đang trên đà đổi mới, hội nhập nền kinh tế quốc tế Bướcvào thời kỳ hội nhập này, xã hội đòi hỏi cần có những con người lao động có phẩmchất đạo đức, sức khoẻ, năng lực, trí tuệ, biết vận dụng linh hoạt và thích ứng vớiphát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, kinh tế xã hội Sự thách thức trước nguy cơtụt hậu bằng cạnh tranh trí tuệ đòi hỏi giáo dục và đào tạo cũng cần phải đổi mớitoàn diện, mạnh mẽ về mục tiêu, nội dung chương trình, phương thức đào tạo vàđặc biệt là về phương pháp dạy và học

Trong văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng Cộng Sản ViệtNam (tháng 04 năm 2001) đã nêu rõ nhiệm vụ của ngành giáo dục và đào tạo là

“Đào tạo lớp người lao động có kiến thức cơ bản, làm chủ kỹ năng nghề nghiệp,quan tâm hiệu quả thiết thực, nhạy cảm với cái mới, có ý thức vươn lên về khoa học

và công nghệ” và cần phải “ Đổi mới phương pháp dạy và học, phát huy tư duysáng tạo và năng lực tự đào tạo của người học, coi trọng thực hành, thực nghiệm,ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chay” (Trích văn kiệnđại hội đại biểu toàn quốc của Đảng lần IX)

2 Yêu cầu đổi mới của nền giáo dục

Để chuẩn bị được nguồn nhân lực đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế tríthức và xu thế toàn cầu hoá mạnh mẽ, cùng với nhiều quốc gia trên thế giới và khuvực, Việt Nam cũng đã và đang rà soát đổi mới chương trình giáo dục theo bốn trụcột của giáo dục thế kỷ XXI do UNESCO đề xướng là: “ học để biết, học để làm,học để chung sống và học để tự khẳng định mình”

Do vậy, trong luật giáo dục – 2005 nêu rõ: “ Mục tiêu giáo dục là đào tạo conngười Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khoẻ, thẩm mỹ vànghề nghiệp, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hìnhthành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực của công dân, đáp ứng yêucầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc” và “Phương pháp giáo dục phải

phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡngcho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chívươn lên” (Luật giáo dục 2005 trang 24,25).

3 Chiến lược đổi mới công tác đào tạo của Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp

Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp(CKNN) nằm trên địa bàn của tỉnhVĩnh Phúc, một trong những tỉnh có số lượng các cơ sở dạy nghề nhiều nhất đấtnước Để cạnh tranh và phát triển được Ban lãnh đạo nhà trường đã có nhiều đổimới tích cực về mọi hoạt động của nhà trường trong đó đổi mới phương pháp dạy

và học, tạo hứng thú học tập cho học sinh- sinh viên là vấn đề được nhà trường rấtquan tâm và đang triển khai thực hiện.Là một Trường Cao đẳng nghề nên nhàtrường rất chú trọng vào công tác giảng dạy thực hành nhằm trang bị cho người học

kỹ năng thực hành Do vậy nhà trường đã và đang xây dựng các phòng thực hànhcác môn học nhằm đạo điều kiện cho hoc sinh- sinh viên được học đi đôi với hành

để các em học sinh-sinh viên có hứng thú trong học tập, tiếp thu kiến thức tốt hơn,rèn luyện được kỹ năng thực hành

4 Đặc điểm của môn học

Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở đặc biệt quan trọng trong đào tạo nhân lựcngành Điện Học tốt môn học Kỹ thuật điện sẽ tạo điều kiện cho học sinh - sinh viên

dễ dàng tiếp nhận kiến thức của các môn học chuyên ngành tiếp theo Ngoài việcchứa đựng khối lượng kiến thức lớn, môn học này còn đòi hỏi người học phải liên

hệ được với thực tế kỹ thuật (Mạch điện, Máy điện, Thiết bị điện,…) Để thực hiệntốt mục tiêu đào tạo của môn học, ngoài yếu tố người dạy, người học, chương trìnhđào tạo thì yếu tố cơ sở vật chất (hệ thống các bài thí nghiệm của môn học) cũngcần được đáp ứng Qua các bài thí nghiệm, các kiến thức lý thuyết sẽ được kiểmchứng bằng thực nghiệm (thực hành) tạo cơ sở cho người học chủ động thu nhậnkiến thức khi học môn học

Xuất phát từ những phân tích về lý luận và thực tiễn trên, tác giả đã chọn đề

tài nghiên cứu:“Nghiên cứu xây dựng và mô phỏng hệ thống các bài thí nghiệm

Kỹ thuật điện cho Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp, Bình Xuyên, Vĩnh Phúc”

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, nghiên cứu hệ thống các bài thí nghiệmcho môn học Kỹ thuật điện với các mục đích:

 Xây dựng các bàn thí nghiệm điển hình

 Mô phỏng các thí nghiệm điển hình

III ĐỐI TƯỢNG, KHÁCH THỂ VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

1 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống các bài thí nghiệm của môn học Kỹ thuật điện dùng cho học sinh,sinh viên Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp Vĩnh Phúc

2 Phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống kiến thức về môn học Kỹ thuật điện

- Xây dựng hệ thống thí nghiệm hợp chuẩn cho môn học

- Các phần mềm mô phỏng thích hợp

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Các giả thiết khoa học đã đề cập khi học môn học Kỹ thuật điện

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu xây dựng hệ thống các bài thí nghiệm môn học Kỹ thuật điệncho phòng Thí nghiệm

- Mô phỏng các bài thí nghiệm trên máy tính

- Tổng kết, đánh giá các kết quả nghiên cứu

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phân tích dự án phòng thí nghiệm của Trường CĐ nghề CKNN

- Nghiên cứu lý thuyết hệ thống kiến thức môn học Kỹ thuật điện cần thiết chođối tượng theo học trình độ Trung cấp, Cao đẳng ngành Điện của Trường Cao đẳngnghề Cơ khí nông nghiệp

- Mô phỏng các thí nghiệm bằng phần mềm Multisim.

- Tổng hợp, đánh giá kết quả các bài thí nghiệm đã xây dựng

VII CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn được trình bày trong 3 chương, phần mở đầu và kết luận, danh mụctài liệu tham khảo Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của:

Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới:

PGS.TS Lê Công Thành người trực tiếp hướng dẫn khoa học, các tập thể, cá nhân đã có những đóng góp

trong quá trình thực hiện đề tài

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VAI TRÒ CỦA THỰC NGHIỆM TRONG ĐÀO TẠO

NHÂN LỰC NGÀNH ĐIỆN 1.1 VAI TRÒ CỦA THỰC NGHIỆM

1.1.1 Vai trò của thực nghiệm trong đào tạo nhân lực ngành Điện.

Trong giáo dục và đào tạo, thực nghiệm hay thực hành có vai trò rất quantrọng

Đối với thí nghiệm để nghiên cứu bài mới: Nếu thí nghiệm biểu diễn của

giáo viên, học viên chỉ được nghiên cứu bằng thị giác và thính giác thì thí nghiệmnghiên cứu bài mới của học viên giúp học viên được trao dụng cụ tận tay và được tựlàm thí nghiệm, việc làm quen với các thiết bị thật sẽ cụ thể và đầy đủ hơn Ở đâyhọc sinh được tự tay liên kết mạch, thao tác vận hành các thiết bị nên có sự phốihợp giữa họat động trí óc với hoạt động tay chân trong quá trình nhận thức của họcviên giúp học viên tích cực tham gia xây dựng bài, hình thành các kiến thức, kháiniệm một cách chủ động, kích thích hứng thú của học viên vì thí nghiệm rèn luyệncho học viên nhận thức, phân tích những dấu hiệu, hiện tượng cụ thể bằng kinhnghiệm riêng của chính mình, thu hút mọi khả năng của học viên vào nhận thức đốitượng

Thí nghiệm thực hành của học viên: Loại thí nghiệm này phù hợp với loại

bài ôn tập, củng cố kiến thức đã học, qua đó rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho họcviên

Ngoài ra do đặc thù của lý thuyết trong lĩnh vực điện năng là khá trừu tượngnên những bài thực hành hay thí nghiệm càng đóng vai trò rất quan trọng trong việctiếp thu kiến thức cuả học viên, đồng thời giúp họ được tiếp cận với các thiết bịtrong thực tế giúp cho công việc sau này dễ dàng hơn

1.1.2 Vai trò của thực nghiệm trong đào tạo nhân lực ngành Điện ở Trường CĐ nghề CKNN.

Trường Cao đẳng nghề CKNN là một trường cao đẳng không đi theo xuhướng hàn lâm mà đây là một trường đào tạo kỹ năng nghề từ trình độ sơ cấp nghề

đến trình độ cao đẳng nghề Do vậy nhà trường rất chú trọng đến việc đào tạo kỹnăng thực tế cho học viên Bên cạnh yêu cầu về tay nghề đối với đội ngũ giáo viênthì nhà trường đã không ngừng phát triển hệ thống các phòng dạy thực hành để họcviên được củng cố về mặt kiến thức, thực hành các kỹ năng chuyên môn của ngànhhọc của mình nằm giúp học viên có một tay nghề vững vàng cho công việc sau này.Đối với việc đào tạo nhân lực ngành Điện của trường, nhà trường đã trang bịnhiều phòng thực hành của các môn học như : Khí cụ điện, Trang bị điện, Khí nén -Điện khí nén, Thuỷ lực-Điện thuỷ lực….Tuy nhiên phòng thực hành của môn học

Kỹ thuật điện lại chưa có Điều này đặt ra một yêu cầu là cần phải có một phòng thínghiệm môn học Kỹ thuật điện, vì đây là một môn học cơ sở đặc biệt quan trọngtrong việc đào tạo nhân lực ngành Điện

1.2 HỆ THỐNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐIỆN

1.2.1 Yêu cầu, phương pháp, nguyên tắc.

Môn học Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở trong đào tạo nhân lực ngànhĐiện Bất cứ chuyên ngành nào có liên quan đến điện hay tự động hoá thì học viênđều phải học qua môn Kỹ thuật điện Do đây là một môn học cơ sở nên nội dungcủa nó khá nặng về phần lý thuyết, tính toán của các môn học chuyên ngành nhưMáy điện, Mạch điện, Điện tử nên gây khó khăn cho người học trong việc lĩnh hộikiến thức Tuy vậy đây lại là một môn học cơ sở rất quan trọng trong việc học cácmôn chuyên ngành nên muốn tiếp thu có hiệu quả hơn các môn chuyên ngành thìviệc học tốt môn học Kỹ thuật điện sẽ là một điều kiện quan trọng Muốn vậy thìngoài sự tận tâm và phương pháp truyền đạt của giáo viên, sự cố gắng của ngườihọc thì việc được thực nghiệm những kiến thức đã được lĩnh hội đã được học trongphòng thí nghiệm là một điều rất quan trọng Qua các bài thí nghiệm (thực nghiệm)người học sẽ được kiểm nghiệm lại kiến thức trong lý thuyết, được trực quan cáchiện tượng, tác dụng của dòng điện vốn rất trừu tượng mà nếu chỉ được mô tả đơnthuần trong các bài giảng lý thuyết thì người học rất khó để hình dung được Như đãnói ở trên, do đây là một môn học cơ sở trong đó nội dung gồm các kiến thức cơ sở

về mạch điện, máy điện, điện tử nên các bài thí nghiệm của môn học này cũng phải

có các nội dung của 3 môn học này

Ngoài yêu cầu về nội dung, việc xây dựng hệ thống các bài thí nghiệm Kỹthuật điện phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

- Đảm bảo an toàn thí nghiệm:

Do đây là thí nghiệm liên quan đến điện nên yếu tố an toàn phải được đặt lênhàng đầu Ngoài việc giám sát và hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn, sự tuân thủcác quy định an toàn của học viên thì về kết cấu, độ cách điện của các Modul thínghiệm, các thiết bị rời phải đảm bảo việc tiến hành thí nghiệm diễn ra với độ antoàn cao cho cả thiết bị lẫn người thao tác.Các thiết bị được tính toán và thiết kếkhoa học, tạo điều kiện cho người làm thí nghiệm có thể dễ dàng thao tác trong quatrính làm thí nghiệm

- Đảm bảo chất lượng cao về khoa học và về mặt giáo dục:

Nghĩa là đảm bảo truyền thụ cho học sinh những kiến thức cơ bản vững chắc,chính xác khoa học hiện đại gắn chặt với thực tiễn.Các bài thí nghiệm phải có cácbài tập ứng dụng gắn với những nội dung lý thuyết cơ bản nhất của môn học

- Đảm bảo cung cấp cho học viên tiềm lực để phát triển toàn diện:

Các bài thí nghiệm phải giúp học viên biết vận dụng lý thuyết vào thực hành,

và từ thực nghiệm vận dụng vào thực tiễn đời sống, trên cơ sở đó giúp học viên pháttriển tư duy logic, trí thông minh, tự lực làm việc

- Đảm bảo truyền đạt cho học viên theo những qui tắc sư phạm tiên tiến nhất Một khối lượng kiến thức kỹ năng, kỹ xảo nhất định trong một thời gian hạn chế vớinhững chất lượng cao nhất

- Nội dung các bài thí nghiệm trên một Module nên vừa phải, không nên quá phức tạp nhằm giúp cho học viên lựa chọn, thực hiện thí nghiệm dễ thực hiện

- Kết hợp chặt chẽ thí nghiệm với lời giảng của giáo viên: Lúc này lời giảng của giáo viên không phải là nguồn thông tin mà là sự hướng dẫn quan sát, chỉ đạo

sự suy nghĩ của học viên để học viên thao tác chính xác, kết luận đúng đắn, hợp lí,

để qua đó các em lĩnh hội được kiến thức mới

- Các Module làm thí nghiệm phải được thiết kế khoa học về mặt kết cấu, kích thước để có thể dễ dàng lắp đặt các Module rời trong quá trình thí nghiệm, dễ dàng thay thế trong trường hợp xẩy ra hư hỏng Điều này rất quan trọng trong tình hình

số lượng thiết bị và thời gian thực hành bị hạn chế

1.2.2 Hệ thống các bài thí nghiệm Kỹ thuật điện.

Môn học Kỹ thuật điện là một môn học cơ sở có nội dung lý thuyết gồmnhững kiến thức nền tảng cho các môn học như : Mạch điện, Cung cấp điện, Máyđiện, Điện tử nên các bài thì nghiệm của môn Kỹ thuật điện cũng phải có nội dung

cơ bản nhất của những môn học trên thì mới phát huy được hiệu quả

Trong môn Mạch điện thì mạch điện R-L-C mắc nối tiếp là mạch điện cơ bảnnhất do vậy bài thí nghiệm R-L-C là rất cần thiết cho học viên

Đối với mạch điện 3 pha với 2 cách nối dây là Y và  nên cũng cần có cácbài thí nghiệm về cách nối mạch 3 pha theo Y và với trường hợp tải đối xứng vàkhông đối xứng

Về nội dung phần Máy điện thì các bài thí nghiệm về máy biến áp 1 pha, động

cơ điện 3 pha và động cơ điện 1 pha là những bài thí thí nghiệm quan trọng vì đây

là những thiết bị mà học viên sẽ được học sâu hơn trong môn học Máy điện, đượcthực tập sửa chữa trong trong nội dung thực hành môn học Máy điện và đồng thờiđây cũng là những thiết bị mà các em sẽ có thể tiếp xúc rất nhiều trong công việcsau khi ra trường

Trong phần nội dung về Điện tử thì cần có phần thí nghiệm về mạch chỉnh lưu

vì nội dung lý thuyết phần điện tử thì học viên mới chỉ được học cấu tạo và nguyên

lý hoạt động của các linh kiện điện tử, nguyên lý hoạt động của một số mạch chỉnhlưu Còn các nội dung phức tạp hơn thì học viên sẽ được thực hành trong nội dungmôn học Điện tử cơ bản (Đối với đối tượng Trung cấp nghề), Điện tử công suất(Đối với đối tượng Cao đẳng nghề)

1.2.3 So sánh thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo.

Để tiến hành thí nghiệm củng cố kiến thức thì có hai hình thức tiến hành thí nghiệm Đó là thí nghiệm trên thiết bị thật trong các phòng thí nghiệm, tức

thí nghiệm thật Một hình thức thứ hai để tiến hành thí nghiệm đó là thí nghiệm ảo.

Thí nghiệm ảo: Là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thứcđối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinhhọc xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năngtượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng nhữngquá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòngthí nghiệm Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp dothiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợpvới tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại Thí nghiệm ảo cũnggiống với bài giảng điện tử, ngoài ra, một ưu điểm của thí nghiệm ảo trên máy tính

là có thể giả lập những tình huống, điều kiện tới hạn, khó xảy ra trong thế giới thựcgiúp người học nắm được bản chất của vấn đề Tuy nhiên, thí nghiệm ảo không thểthay thế được kinh nghiệm thực tiễn, hãy thử tưởng tượng phi công lái máy bay hạcánh khi chỉ toàn thực tập trên mô hình ảo, hay một bác sĩ phẫu thuật mổ tim trongkhi lại chỉ toàn kinh nghiệm với dao mổ ảo trên máy tính Đối với đặc thù đào tạonhân lực cho ngành Điện thì nếu tiến hành thí nghiệm ảo thì học viên không thể làmquen với việc thao tác vận hành các trang thiết bị, không thể rèn luyện kỹ năngchuyên môn và công tác đảm bảo an toàn cho người và thiết bị, một yếu tố đặc biệtquan trọng đối với ngành Điện

1.2.4 Dự án phòng thí nghiệm của Trường Cao đẳng nghề CKNN

Trường Cao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp là trường trực thuộc Bộ Nôngnghiệp và Phát triển nông thôn Trường có nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lưc phục

vụ công nghiệp hoá-hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn và các ngành kinh tế khác,

cụ thể là đào tạo nghề theo 3 cấp độ: Cao đẳng nghề, Trung cấp nghề và Sơ cấpnghề theo quy định Bồi dưỡng nâng cao trình độ kỹ năng nghề cho người lao độngtheo yêu cầu của cơ sở sản xuất, kinh doanh và người lao động Tham gia phổ cậpnghề cho người lao động, dạy kỹ thuật và hướng nghiệp cho học sinh phổ thông Trường đã trải qua quá trình phát triển gấn nửa thế kỷ, đã xây dựng được truyền

thống quý báu và đội ngũ giáo viên có trình độ cao, giàu tâm huyết Tuy nhiên, cơ

sở vật chất và thiết bị dạy học của nhà trường còn thiếu và chưa đồng bộ, cần đượcquan tâm đầu tư để đáp ứng với nhiệm vụ mới Trong chiến lược phát triển Trườngcao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp giai đoạn 2009-2015 đã được Bộ nông nghiệp vàPhát triển nông thôn thông qua, một trong những mục tiêu trọng tâm đó là nâng cấp

và xây mới các hệ thống phòng học thực hành cho học sinh – sinh viên nhằm gópphần nâng cao chất lượng đào tạo đặc biệt là kỹ năng thực hành cho học sinh- sinhviên để phù hợp với yêu cầu, xu thế đào tạo nhân lực hiện nay Hiện nay nhà trường

đã và đang tiến hành xây dựng và bổ sung các phòng học thực hành phục vụ đào tạo

kỹ năng nghề cho học sinh- sinh viên Với yêu cầu của môn học và với chiến lượcphát triển nhà trường thì việc xây dựng một phòng thí nghiệm môn học Kỹ thuậtđiện là điều rất cần thiết và phù hợp

1.3 KẾT LUẬN

Trong giáo dục và đào tạo nghề, thực hành có vai trò đặc biệt quan trọng trongviệc củng cố kiến thức lý thuyết, đồng thời rèn luyện kỹ năng về tay nghề cho ngườihọc Đối với việc đào tạo nhân lực ngành Điện thì điều này cũng không ngoại lệ.Không những vậy, do đặc thù của những kiến thức lý thuyết có tính chất trừu tượngcủa những môn học thuộc ngành Điện thì các bài thực hành(thí nghiệm) là vô cùngquan trọng.Với sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện nay thì người học cóthể tiến hành thí nghiệm ảo trên máy tính cá nhân của mình, tuy nhiên thí nghiệm ảocũng chỉ là một giải pháp giúp nâng cao tiếp thu của những bài giảng lý thuyết chứkhông thể thay thế hoàn toàn được các bài thí nghiệm thật trên các dụng cụ, thiết bịthật trong phòng thí nghiệm Do vậy vai trò của các phòng thí nghiệm là rất quantrọng trong giáo dục đào tạo, đặc biệt là đối với một cơ sở đào tạo nghề như TrườngCao đẳng nghề Cơ khí nông nghiệp Đối với môn học Kỹ thuật điện của nhà trườngthì việc xây dựng hệ thống bài thí nghiệm gồm những kiến thức cơ bản của các môn: Mạch điện, Máy điện, Điện tử là rất cần thiết với đặc thù của môn học, với mụctiêu đào tạo của nhà trường nhằm đào tạo ra những người lao động nắm vững lýthuyết cơ bản, có kỹ năng tay nghề tốt để phục vụ cho các doanh nghiệp

Chương 2 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

KỸ THUẬT ĐIỆN CHO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CKNN

2.1 YÊU CẦU CHUNG

2.1.1 An toàn.

Do đây là các thí nghiệm liên quan đến nguồn điện nên yếu tố an toàn chongười và thiết bị phải được đặt lên hàng đầu Muốn đảm bảo được mức an toàn caothì các trang thiết bị phải có những yêu cầu sau:

- Các Module cấp nguồn phải được trang bị Aptômát có chức năng bảo vệ ròđiện

- Khu vực làm thí nghiệm phải có thảm cách điện dưới sàn nhà

- Các thiết bị, Module, dây liên kết làm thí nghiệm có độ cách điện cao, có các

ký hiệu, chỉ dẫn rõ ràng, dễ quan sát để việc tiến hành thí nghiệm diễn ra thuận lợi,đạt độ an toàn cao

- Điện áp thí nghiệm, nếu có thể nên dùng điện áp thấp

2.1.2 Linh hoạt, khoa học.

- Bàn thí nghiệm, các Module được thiết kế đồng bộ để dễ dàng tháo lắp trongquá trình làm thí nghiệm cũng như khi sửa chữa lúc xảy ra hỏng hóc

- Bàn thí nghiệm, các Module có kích thước theo tiêu chuẩn để thuận lợi, tiếtkiệm chi phí trong việc đặt hàng khi cần thay thế

2.1.3 Thiết kế bàn thí nghiệm.

+ Bàn thực hành:

- Khung bàn làm bằng thép hộp 40x40mm sơn tĩnh điện

- Mặt bàn làm bằng đá granit hoặc gỗ công nghiệp Kích thước bàn1500x850x850mm Bàn có ngăn kéo, chân đế gắn bánh xe có chốt hãm(tuỳyêu cầu)

+ Bộ khung gá lắp các Module thí nghiệm:

- Chiều cao tiêu chuẩn A4.Kiểu 2 tầng Kích thước (1500 x 91)mm

- Chất liệu: Hợp kim nhôm( hoặc thép) dày 1.5-2 mm, kết cấu chuyêndụng có rãnh để dễ dàng tháo lắp các Modul.

+ Module thiết bị:

- Mặt Module làm bằng vật liệu compozit, in sơ đồ thiết bị, sơ đồ đấudây của thiết bị điện, sơ đồ các chân cắm, jack nối thiết bị

+ Dây liên kết mạch: Loại Jack 4mm chống giật theo tiêu chuẩn EC

Minh hoạ dây liên kết ở ảnh dưới

Hình minh hoạ bàn thí nghiệm ở trang bên

Hình minh hoạ bàn thí nghiệm

2.2 BÀI THÍ NGHIỆM VỀ MẠCH DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA

2.2.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.

2.2.1.1 Mục đích thí nghiệm:

1 Bằng thực nghiệm, kiểm tra định luật Ohm trên mạch R-L-C nối tiếp.Nắm vững sự phân bố điện áp trên các phần tử khi thay đổi các thông số củamạch

2 Xây dựng đồ thị véctơ

3 Xác định các thông số của mạch R, L, C, XL, XC, RC bằng các số liệuthí nghiệm

4 Khảo sát hiện tượng cộng hưởng điện áp

5 Biết cách nâng cao hệ số công suất cos bằng tụ điện

Trong đó: I: Giá trị hiệu dụng của dòng điện

U: Giá trị hiệu dụng của điện áp đặtvào 2 đầu đoạn mạch

Z: Tổng trở đoạn mạch

 2

C L

XL   là cảm kháng

fC 2

1

XC



 là dung kháng

- Công suất tác dụng toàn mạch điện: P = UI cos (2.3)

- Trong đó hệ số công suất  2

C L

R

R cos

1 f

2.2.2 Các thiết bị và dụng cụ làm thí nghiệm

Bảng 2.1

2 Máy biến áp tự ngẫu BATN In 220V/Outmax 250V 1

8 Module tụ điện có điều chỉnh C 0-30F (250V) 1

2.2.3 Nội dung và trình tự tiến hành thí nghiệm.

2.2.3.1 Làm quen với các thiết bị thí nghiệm và cách sử dụng đồng hồ đo.

Trên bàn thí nghiệm có các mô đun phần tử R, L, C; các loại dụng cụ đo nhưampe mét, vôn mét, oát mét và máy biến áp tự ngẫu Sinh viên làm quen với cácthiết bị, dụng cụ trên để tiện việc nối dây làm thí nghiệm

+ Chú ý rằng trước khi đóng điện phải để biến áp tự ngẫu ở vị trí 0 Các dụng

cụ đo để ở thang đo lớn nhất, sau đó tăng dần biến áp tự ngẫu lên đến 100V Điều

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm mạch R-L-C mắc nối tiếp

chỉnh thang đo các dụng cụ đo đến thang vừa đủ để đọc kết quả Trường hợp lấy giátrị điện áp dùng vôn mét để đo.

+ Điều chỉnh tụ C để mạch có tính chất điện cảm nghĩa là U  L U C Đọc cácchỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.2

+ Điều chỉnh tụ C để mạch có tính chất điện dung nghĩa là U  L U C Đọc cácchỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.2

+ Điều chỉnh tụ C để mạch cộng hưởng nghĩa là tương ứng với I  I maxvà mộtcách lý tưởng có thể coi U  L U C ghi kết quả đo vào bảng 2.2

2.2.3.4 Tính toán các thông số của mạch.

Từ kết quả đo được tính toán các thông số của mạch điện như sau:

X   ;RL R  R;

f 2

X X

C

X

1 C





Vẽ đường đặc tính UC = f(C) khi L = const cần thay đổi C để lấy thêm ít nhất

2 trị số nữa Nối các điểm trên lại

Vẽ đồ thị véctơ thực nghiệm cho 3 trường hợp: Mạch có tính điện cảm, điệndung và cộng hưởng, so sánh với đồ thị véctơ đã học trong lý thuyết và nhận xét

2.2.3.5 Nâng cao cos bằng tụ điện (bù bằng tụ điện tĩnh)

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.2

Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm mạch bù bằng tụ điện

Khi chưa bù nghĩa là chưa mắc tụ C vào mạch, tăng điện áp U2 lên 100V.Đọc các chỉ số trên dụng cụ đo ghi vào bảng 2.3 Khi bù nghĩa là mắc tụ C vàomạch, điều chỉnh tụ C sao cho dòng điện chạy qua A1 nhỏ hơn khi chưa bù.Ghi kết quả vào bảng 2.3 Điều chỉnh lấy vài trị số của C.

Từ kết quả đo tính được:

UI

P cos   ;

' I ' U

' P ' cos   ; tg tg '

2 Cách xác định các thông số của mạch điện bằng thí nghiệm

3 Thế nào là mạch có tính điện cảm, điện dung, cộng hưởng

4 Nhận xét đường đặc tính UC = f(C) khi L = const Nhận xét đường đặc tính I = f(C) và suy ra các đường đặc tính UR, UL, UC,  = f(C)

5 Phương pháp nâng cao hệ số công suất cos

2.3 BÀI THÍ NGHIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA

2.3.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.

2.3.1.1 Mục đích thí nghiệm.

1.Biết cách nối 3 pha của phụ tải thành hình Y và

2.Nghiệm lại quan hệ dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng nối hình Y và



C

3.Làm quen với các chế độ phụ tải 3 pha không đối xứng Khảo sát vaitrò của dây trung tính trong mạch 3 pha không đối xứng.

4.Biết cách đo công suất tác dụng trong mạch điện 3 pha

5.Biết cách xây dựng đồ thị véctơ trong mạch đối xứng và không đốixứng khi tải đấu hình Y và 

2.3.1.2 Cơ sở lý thuyết.

Tập hợp của 3 dòng điện xoay chiều 1 pha cùng tần số, cùng biên độ, lệchpha nhau một góc 1200 được gọi là dòng điện 3 pha Nếu hệ thống điện 3 pha cócùng trị số sức điện động, cùng tần số, lệch pha nhau một góc 1200, tổng trở của cácpha như nhau gọi là hệ thống điện 3 pha đối xứng, biểu thức trị số tức thời là:

t sin E

+ Khi hệ thống nối Y đối xứng :

Ud = 3Up,Id = Ip (2.7)Trong đó: Ud là điện áp dây

B

A

0

B

A

+ Công suất tác dụng trong mạch 3 pha không đối xứng :

P3pha = Pp1 + Pp2 + Pp3 (2.12)

Đo công suất mạch 3 pha

Đo công suất mạch 3 pha đối xứng có dây trung tính

Như đã biết, mạch ba pha đối xứng thì dòng điện, điện áp các pha đều bằngnhau Vì vậy để đo công suất mạch ba pha đối xứng có dây trung tính ta chỉ cần đotrên một pha rồi nhân ba Hình 2.3 là sơ đồ nối dây đo công suất tác dụng trên mộtpha

Đo công suất mạch ba pha không đối xứng có dây trung tính

Muốn đo công suất mạch ba pha không đối xứng có dây trung tính, về nguyêntắc có thể đo công suất của từng pha rồi cộng lại Sơ đồ nối dây đo công suất từngpha ở hình 2.4

Tải

ba pha đối xứng

ABC

PAW

Như vậy công suất ba pha:

P = PA + PB + PC

Đo công suất mạch ba pha không đối xứng

Trường hợp mạch ba pha không đối xứng có dây trung tính, để đo công suất

ba pha ta đo từng pha rồi cộng lại Đối với mạch ba pha không đối xứng hay đốixứng ta có thể dùng hai oát mét để đo theo sơ đồ nối dây hình 2.5

Thật vậy, ta thấy hệ thống diện áp bằng hai nguồn suất điện động tương đương

1 Module nguồn điện áp 3 pha 4 dây 380V~ Up/Ud-220/380V~ 1

Tải nối Y hay

ABC

P1W

7 Vôn kế V0 0-150V 1

2.3.3 Nội dung và trình tự tiến hành thí nghiệm.

2.3.3.1 Nghiệm lại quan hệ dây và pha trong mạch 3 pha đối xứng Y

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.6

Tải là các bóng đèn tròn công suất 25W

- Trình tự tiến hành thí nghiệm: Điều chỉnh tải bằng cách bật công tắc, để có:

IA = IB = IC

Đọc chỉ số trên dụng cụ đo rồi ghi vào bảng 2.5

- Sau khi đo được ta tính trị số trung bình:

3

U U U

2.3.3.2 Mạch ba pha không đối xứng nối Y

Sơ đồ thí nghiệm được nối như hình 2.7

+Trường hợp khoá K mở:

Điều chỉnh tải để có dòng IA = IB = IC và ghi kết quả vào bảng 2.6

- Sau khi điều chỉnh tải của một pha nào đó (chẳng hạn pha A) từ 0 đến cực đại

để có chế độ không đối xứng Ghi chỉ số trên bảng đo vào bảng 2.6

- Từ số liệu đo vẽ đồ thị véctơ điện áp Từ đồ thị xác định được trị số U0 Sosánh điện áp U0 đo được trong bảng với U0 trên đồ thị véctơ Xét quan hệgiữa U0, R (tải pha A) và cho nhận xét.

- Vẽ đồ thị véctơ Cho nhận xét quan hệ U0 và I0 với điện trở R1

- So sánh kết quả hai trường hợp K đóng và K mở

2.3.3.3 Nghiệm lại quan hệ dây và pha trong mạch ba pha đối xứng nối 

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.8

Điều chỉnh tải (dòng pha) để IAB = IBC = ICA Ghi kết quả vào bảng 2.8

Đo dòng điện dây IA, IB , IC Tính trị số trung bình của dòng điện dây:

3

I I I

X

*

*Máy

biến

áp tự ngẫu380V/ 220V

0

PAW

Ở đây tải bóng đèn có điện áp 220V, nên khi nối tam giác thì điện áp dây đặtvào cũng phải bằng 220V Vì vậy khi tải nối tam giác ta phải nối tải qua máy biến

áp tự ngẫu 3 pha để lấy điện áp dây 220V nối vào tải

Điện áp UAB, UBC, UAC ghi vào bảng 2.8 là điện áp đặt trên tải

Bảng 2.8

UAB UBC UCA IA IB IC PA IAB IBC ICA Id 3 I p 3 U d I d

.cos

2.3.4 Câu hỏi kiểm tra.

1.Trong mạch ba pha đối xứng, điện áp các pha lệch nhau như thế nào.2.Trong mạch ba pha đối xứng, dòng điện trong dây trung tính bằng bao nhiêu?Nếu trong thí nghiệm đo được dòng điện trong dây trung tính khác không thì hãy tìm ra nguyên nhân gây ra hiện tượng đó

3 Nêu vai trò của dây trung tính trong mạch điện ba pha nối Y

2.4 BÀI THÍ NGHIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA

2.4.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.

Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tảiđiện Thông thường khoảng cách từ nơi sản suất điện năng đến hộ tiêu thụ lớn, mộtvấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho đảm bảo chất lượng điện

áp và kinh tế nhất, ta sử dụng máy biến áp (hình 2.9) Máy biến áp là thiết bị điện từtĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòngđiện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện ápkhác, với tần số không thay đổi Về cấu tạo máy biến áp gồm có hai phần chính làlõi thép và hai dây quấn Dây quấn nối với nguồn gọi là dây quấn sơ cấp và dâyquấn nối với tải gọi là dây quấn thứ cấp Máy biến áp sử dụng trong lưới điện côngnghiệp thường là máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha

Đối với máy biến áp thì có 3 chế độ cần phải khảo sát là chế độ không tải, chế

độ ngắn mạch và chế độ có tải

+ Chế độ không tải của máy biến áp một pha là chế độ làm việc của máy biến

áp khi dây quấn sơ cấp được nối vào lưới điện có điện áp bằng định mức, còn dâyquấn thứ cấp thì để hở mạch Như vậy, điện áp ở hai đầu cuộn sơ cấp là u1đm- Điện

áp nguồn, dòng điện cuộn thứ cấp bằng không Dưới tác dụng của điện áp u1đm,trong dây quấn sơ cấp có dòng điện không tải i0, tạo nên sức điện động i0.W1, với

W1 là số vòng dây cuộn sơ cấp Khi không tải thì tổn hao chủ yếu của máy biến áp

là tổn hao trong lõi thép pt Ngoài ra còn có tổn hao đồng ∆pd1( trong dây quấn sơcấp) và tổi hao phụ pf (tổn hao do lá thép bị biến dạng, tổn hao ở chỗ nối, tổn haotrong cách điện )

P0 là công suất máy biến áp tiêu thụ khi không tải: P0 = pt + pd1+ pf

Máy phát điện Máy biến áp

tăng áp

Đường dây tải điện

Máy biến áp giảm áp

Hộ tiêu thụ điện

~

Hình 2.9: Sơ đồ cung cấp điện đơn giản

+ Chế độ ngắn mạch :Ngắn mạch của máy biến áp là trạng thái làm việc giớihạn của máy biến áp khi cuộn dây sơ cấp nối và lưới điện còn cuộn dây thứ cấp bịnối tắt.Điện áp trên các đầu cực cuộn thứ cấp, u2 = 0.

Khi ngắn mạch, nếu đặt vào 2 đầu cuộn dây sơ cấp một điện áp định mức hoặcgần định mức thì dòng điện trong cuộn dây thứ cấp sẽ lớn hơn định mức từ 10- 20lần, vì tổng trở dây quấn tương đối nhỏ Sự ngắn mạch như vậy có thể xẩy ra trongkhi vận hành máy biến áp, gọi là ngắn mạch vận hành, rất nguy hiểm cho máy biếnáp.Vì vậy, trong sơ đồ nối dây máy biến áp cần có bộ phận bảo vệ có thể cắt máybiến áp ra khỏi lưới trong thời gian rất ngắn khi xẩy ra sự cố ngắn mạch.Còn thínghiệm ngắn mạch của máy biến áp là một kiểu ngắn mạch đã được tiến hành vớiđiện áp ngắn mạch đã được hạ thấp, mục đích để tìm được các số liệu ngắn mạchnhư : Điện áp ngắn mạch, công suất tổn hao khi ngắn mạch

2.4.2 Các thiết bị và dụng cụ làm thí nghiệm.

Bảng 2.9

2 Máy biến áp cách ly một pha BA 110/220V/1kW 1

2.4.3 Nội dung và trính tự tiến hành thí nghiệm.

2.4.3.1 Tìm hiểu cấu tạo và ghi các số liệu định mức của máy biến áp thí nghiệm

Về cấu tạo: Ở đây máy biến áp có dây quấn sơ cấp, dây quấn thứ cấp và lõithép Còn các đại lượng định mức xem trên nhãn máy biến áp

2.4.3.2 Đo điện trở của dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp.

Dùng đồng hồ vạn năng số để đo điện trở một chiều của dây quấn sơ cấp vàdây quấn thứ cấp Trị số đo được ghi vào bảng 2.10.

2.4.3.3 Đo điện trở cách điện của máy biến áp.

Dùng đồng hồ MêgaOhm kiểm tra điện trở cách điện của máy biến áp một phakiểu cách ly:

- Kiểm tra cách điện giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp

- Kiểm tra cách điện giữa cuộn dây sơ cấp với lõi thép(hoặc vỏ)

- Kiểm tra cách điện giữa cuộn dây thứ cấp với lõi thép(hoặc vỏ)

Trị số đo được ghi vào bảng 2.10

Bảng 2.10

Điện trở cuộn dây() Điện trở cách điện(M)

Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn sơ

cấp-Vỏ Cuộn thứ cấp- Vỏ Cuộn sơ cấp- Cuộn thứ cấp

2.4.3.4 Khảo sát chế độ không tải của máy biến áp.

Mắc mạch điện cho máy biến áp ở chế độ không tải.(Hình 2.10)

- Điều chỉnh núm vặn cho BATN về vị trí 0(ngược chiều kim đồng hồ)

- Đóng áptômát cấp nguồn cho BATN

- Chỉnh núm vặn BATN theo chiều kim đồng hồ để có điện áp ra là 110V.(Chỉ số của V1)

- Đọc chỉ số của Oát kế để biết công suất tiêu thụ khi không tải P0 của máy biến áp Đọc chỉ số dòng không tải I0 trên A0

BATN

V 2

*

Hình 2.10: Sơ đồ thí nghiệm chế độ không tải máy biến áp

dm 1 0

0 0

X0  02 02

-Tính tỉ số biến áp K =

20

dm 1

U U

-Hệ số cos

0 dm 1

0 0

I U

- Xoay núm vặn của máy biến áp tự ngẫu về 0

- Kiểm tra mạch điện, đóng áptômát AT cấp nguồn cho hệ thống

- Xoay núm vặn của BATN để tăng điện áp đầu ra sao cho dòng điện trongdây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp cách ly đạt giá trị định mức(Các giátrị này đọc trên đồng hồ A1 và A2)

Đo các số liệu rồi ghi vào bảng 2.12.

Dựa vào kết qủa đo, tính các thông số ngắn mạch rồi ghi vào bảng 2.12

ng

; Rng=

ng 1 2

2.4.3.6 Thí nghiệm máy biến áp ở chế độ mang tải.

-Mắc sơ đồ mạch điện máy biến áp ở chế độ có tải như hình 2.12

- Xoay núm BATN về vị trí 0

- Kiểm tra mạch, đóng áptômát AT cấp nguồn cho BATN

- Chỉnh núm vặn BATN sao cho số chỉ V2 = 220V

- Thay đổi tải bằng cách thay đổi số lượng bóng đèn(Đóng khoá K)

- Các số liệu đo được ghi vào bảng 2.13

-Dựa vào kết quả đo được tính các thông số liên quan rồi ghi vào bảng 2.13-Công thức tính toán các thông số có tải:

P2= U2.I2.cos

220V~

A1

V 1

P1= U1.I1.cos

 100 % P

Theo kết quả ở bảng 2.13, học viên phải dựng đặc tính ngoài của máy biến áp,

U2 = f(I2), từ đó nhận xét về chất lượng của máy biến áp

2.4.4 Câu hỏi kiểm tra.

1 Mục đích thí nghiệm

2 Phân biệt thí nghiệm ngắn mạch với chế độ ngắn mạch sự cố

3.Ý nghĩa và đường đặc tính ngoài của biến áp

4 Cách xác định thông số máy biến áp

2.5 BÀI THÍ NGHIỆM VÊ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

RÔTO LỒNG SÓC 2.5.1 Mục đích thí nghiệm và cơ sở lý thuyết.

2.5.1.1 Mục đích thí nghiệm.

1 Tìm hiểu cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

2 Kiểm tra sơ bộ chất lượng động cơ, xác định các đầu dây ra để biết cách đấunối vào nguồn điện.

3 Tập đấu dây, khởi động và đổi chiều quay động cơ

2.5.1.2 Cơ sở lý thuyết.

Máy điện không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảmứng điện từ, có tốc độ của rôto n khác với tốc độ từ trường quay trong máy n1 Máyđiện không đồng bộ có thể làm việc ở hai chế độ: động cơ và máy phát Máy phátđiện không đồng bộ ít dùng vì có đặc tính làm việc không tốt, nên trong thí nghiệmnày ta chỉ xét động cơ không đồng bộ động cơ không đồng bộ được sử dụng nhiềutrong sản suất và trong sinh hoạt vì chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao,vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không bảo trì Về cấu tạo của máy điệnkhông đồng bộ được trình bày trên hình 2.13, gồm hai bộ phận chủ yếu là stato vàrôto, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy Trục làm bằng thép, trên đó gắnrôto, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục Hầu hếtđộng cơ không đồng bộ là động cơ ba pha, có một số động cơ công suất nhỏ là mộtpha

Về nguyên lý động cơ điện không đồng bộ: Khi đặt điện áp xoay chiều ba pha

có tần số f1 vào dây quấn stato sẽ có hệ thống dòng ba pha chạy qua, dòng điện này

sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ n1 = 60f1/p Từ trường quay cắtcác thanh dẫn của dây quấn rôto và cảm ứng trong đó các suất điện động e2 Vì dâyquấn rôto ngắn mạch, nên suất điện động cảm ứng e2 sẽ sinh ra dòng điện i2 trongcác thanh dẫn rôto Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanhdẫn mang dòng điện rôto i2 kéo rôto quay theo chiều của từ trường quay với tốc độ

n nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1

Độ chênh lệch về tốc độ giữa n1 so với n được gọi là hệ số trượt hay độ trượt,

ký hiệu là s

s = 100 % n

n n

1

1 

Các động cơ không đồng bộ thông thường trong điều kiện làm việc định mức

có hệ số trượt từ 0,01-0,06 tức là từ 1-6%

1.Lõi thép Stator ; 2.Dây quấn Stator ; 3.Nắp máy ; 4 ổ bi; 5.Trục máy;

6 Hộp đầu cực; 7.Lõi thép Rotor; 8.Thân máy; 9.Quạt gió làm mát; 10.Hộp quạt

2.5.2 Các thiết bị và dụng cụ làm thí nghiệm.

Bảng 2.14

1 Module nguồn 3 pha 380V~ Ud/Up- 380/220V 1

Hình 2.13:Cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ

3 Động cơ không đồng bộ 3 pha ĐC -380V/0.18kW 1

11 Biến áp tự ngẫu một pha BATN In 220/250V outmax 1

2.5.3 Nội dung và trình tự tiến hành thí nghiệm.

2.5.3.1 Tìm hiểu các thông số kỹ thuật, cấu tạo động cơ.

1 Xác định công suất động cơ, điện áp định mức, dòng điện định mức, tốc độđịnh mức, hiệu suất qua quan sát nhãn máy

2 Mở nắp động cơ xem cấu tạo dây quấn của stato và rôto lồng sóc

2.5.3.2 Kiểm tra cơ khí.

Dùng tay quay trục động cơ xem nó kẹt trục, ổ bi có bị rơ, mòn hay không?

2.5.3.3 Đo điện trở ba cuộn dây stato.

Dùng đồng hồ VOM để ở thang đo điện trở để đo điện trở ba cuộn dây AX,BY,CZ.Ghi các giá trị điện trở của 3 cuộn dây :RAX, RBY , RCZ

Nếu RAX RBY RCZ thì tốt

Nếu RAX RBYRCZ khoảng 10% trở lên thì dây quấn bị chạm, có sự cố, phảisửa chữa

Chú ý: Hai đầu dây của một cuộn dây có một giá trị điện trở nào đó(khoảng vài Ôm

đến vài chục Ôm, vài trăm Ôm tuỳ thuộc vào công suất của động cơ, động cơ côngsuất càng lớn thì giá trị điện trở của cuộn dây càng nhỏ) còn 2 đầu dây khác cuộndây có điện trở bằng vô cùng

Ghi các giá trị điện trở các cuộn dây vào bảng 2.15

Bảng 2.15

R AX () R BY () R CZ ()

2.5.3.4 Kiểm tra điện trở cách điện của dây quấn

Dùng đồng hồ MegaOhm đo điện trở cách điện(Rcđ) giữa các cuộn dây stato với vỏ máy; giữa các cuộn dây stato với nhau:

- Rcđ cuộn dây AX- Vỏ

- Rcđ cuộn dây BY- Vỏ

- Rcđ cuộn dây CZ- Vỏ

- Rcđ cuộn dây AX- cuộn dây BY

- Rcđ cuộn dây AX- cuộn dây CZ

- Rcđ cuộn dây BY-cuộn dây CZ

Nếu điện trở cách điện giữa các cuộn dây stato với nhau và với vỏ động cơ

Vỏ

BY-Vỏ

CZ-BY

CZ

AX-CZ

BY-2.5.3.5 Xác định các đầu đầu A,B,C và các đầu cuối X,Y,Z của ba cuộn dây stato.

Mắc sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ

Khi đặt vào 2 đầu cuộn dây stato của động cơ một điện áp Uđm mà rôto đứngyên thì tương đương với hiện tượng ngắn mạch trong động cơ, dòng điện trong dây

220V~

A

VA

Y

XB

C

ZAT

BATN

quấn sẽ rất lớn làm cháy động cơ, do đó phải hạn chế điện áp đặt vào động cơ saocho dòng điện I qua động cơ là Iđm.

Sau khi giáo viên kiểm tra mạch điện, xoay núm vặn của BATN về 0

- Đóng áptômát AT cung cấp cho BATN

- Chỉnh núm vặn BATN theo chiều kim đồng hồ sao cho dòng điện qua ampe

Đóng các áptômát cấp nguồn cho hệ thống, điều

chỉnh BATN sao cho Vôn kế chỉ 380V Ấn nút

khởi động động cơ theo chế độ , dùng ampe kìm

đo dòng khởi động và dòng điện không tải IA, IB, IC

ghi vảo bảng 2.17

220V~

A

VA

Z

XC

B

YAT

A B C

ZYX380V~

Nếu IA= IB= IC và động cơ vận hành êm, không có tiếng ù là tốt.

Chỉ cho phép IA, IB, IC lệch nhau không quá 15% và nằm trong giới hạn chophép

Dòng điện không tải % cho phép phụ thuộc vào Pđm và tốc độ đồng bộ n1

I0% = 100 I

I

dm o

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.15.(Mạch điều

khiển đã được nối sẵn)

- Đóng các áptômát cấp nguồn cho hệ thống,

điều chỉnh BATN để Vôn kế chỉ giá trị điện áp

U =380V

- Ấn nút khởi động động cơ theo chế độ Y, dùng

đồng hồ Ampe kìm đo nhanh dòng khởi động và

dòng không tải.Ghi các giá trị đo được vào bảng 2.19

- Dừng động cơ, sau đó ấn nút khởi động động

cơ theo chế độ .Dùng đồng hồ Ampe kìm đo dòng

khởi động và dòng điện không tải.Ghi vào bảng 2.19

380V~

So sánh dòng điện Ikđ nối Y và Ikđ nối .

Bảng 2.19

Y



3 Mở máy bằng biến áp tự ngẫu:

Sơ đồ thí nghiệm như hình 2.16 (Mạch điều

khiển đã được nối sẵn)

Trình tự tiến hành thí nghiệm như sau:

- Điều chỉnh biến áp tự ngẫu về 0

- Đóng áptômát một pha cấp nguồn cho mạch

điều khiển, nối động cơ theo chế độ

- Đóng áptômát 3 pha cấp nguồn cho BATN 3

pha Điều chỉnh BATN tăng dần điện áp để khởi động

động cơ Quan sát dòng điện và điện áp lúc động cơ

khởi động Sau đó tăng dần điện áp đến Uđm của động

cơ Ghi các số liệu vào bảng 2.20

A B C

ZYX380V~