Giáo trình Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha (Nghề: Điện công nghiệp) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

(NB) Giáo trình Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha cung cấp cho người học những kiến thức như: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha. Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ một pha. Lắp đặt máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha và đường dây dự phòng. Điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện đồng bộ một pha trong quá trình vận hành. Bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha. Sửa chữa vành trượt và giá đỡ chổi than của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha. Sửa chữa máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha bị mất từ dư.

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH NỘI BỘ

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

NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐLC ngày tháng năm

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Lào Cai

Lào Cai, tháng 3 năm 2017

LỜI GIỚI THIỆU

Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha được sử dụng nhiều trong các trường hợp dự phòng khi mất điện lưới quốc gia tạm thời Nhu cầu về sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa trong thực tế có rất nhiều Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy mô đun Máy phát điện đồng bộ xoay chiều một pha nghề Điện dân dụng do tổng cục ban hành có rất ít tài liệu chuyên sâu về máy phát điện đồng bộ một pha Đó chính là lý do tôi viết giáo trình lưu hành nội bộ này để làm tài liệu giảng dạy, học tập cho sinh viên và tài liệu tham khảo trong ngành Điện công nghiệp, cơ điện nông thôn

Cấu trúc Giáo trình gồm 7 bài:

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

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

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

4 Bài 4: Điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện đồng bộ một pha trong quá trình vận hành

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

6 Bài 6: Sửa chữa vành trượt và giá đỡ chổi than của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

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

Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn và khiếm khuyết Tôi rất mong nhận được sự góp ý của Quý đồng nghiệp và các bạn Học sinh - Sinh viên trong toàn Trường để Giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về theo địa chỉ: Văn phòng Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào cai; E-mail: Khoadiencdnlc@gmail.com

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, cảm ơn Khoa Điện-Điện tử, Trường Cao đẳng Lào Cai đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi hoàn thành giáo trình này

Lào Cai, ngày 05 tháng 03 năm 2017

BIÊN SOẠN

Chủ biên: Nguyễn Thị Thanh Tú

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 2

LỜI GIỚI THIỆU 3

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Error! Bookmark not defined

1 Khái niệm Error! Bookmark not defined.

2 Cấu tạo Error! Bookmark not defined

3 Nguyên lý làm việc Error! Bookmark not defined

4 Phân loại Error! Bookmark not defined

5 Tháo lắp máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha… .Error! Bookmark not defined

BÀI 2: CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ MỘT PHAError! Bookmark not defined

1 Đặc tính không tải Error! Bookmark not defined

2 Đặc tính ngoài Error! Bookmark not defined

3 Đặc tính điều chỉnh Error! Bookmark not defined

4 Khảo sát và vẽ các đặc tính Error! Bookmark not defined

BÀI 3: LẮP ĐẶT MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA VÀ ĐƯỜNG

DÂY DỰ PHÒNG Error! Bookmark not defined

1 Quy trình lắp đặt máy Error! Bookmark not defined

2 Bản vẽ lắp đặt Error! Bookmark not defined

3 Lắp đặt máy, lắp đặt đường dây, đấu nối, kiểm tra và vận hành thửError! Bookmark not defined

4 Kiểm tra Error! Bookmark not defined

BÀI 4: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP, TẦN SỐ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ MỘT PHA

TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH Error! Bookmark not defined

1 Quy trình vận hành Error! Bookmark not defined

2 Vận hành, điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện đồng bộ một phaError! Bookmark not defined

BÀI 5: BẢO DƯỠNG MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ XOAY CHIỀU MỘT PHAError! Bookmark not defined

1 Quy trình bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ một phaError! Bookmark not defined

2 Bảo dưỡng các bộ phận của máy phát xoay chiều đồng bộ một phaError! Bookmark not defined

BÀI 6: SỬA CHỮA VÀNH TRƯỢT VÀ GIÁ ĐỠ CHỔI THAN CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN

XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA Error! Bookmark not defined

1 Các hiện tượng và nguyên nhân gây hư hỏng vành trượt, chổi thanError! Bookmark not defined

2 Cách khắc phục các hư hỏng của vành trượt và chổi thanError! Bookmark not defined.

3 Kiểm tra, sửa chữa vành trượt và chổi than của máy phát điện đồng bộ xoay chiều

một pha Error! Bookmark not defined

BÀI 7: SỬA CHỮA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA BỊ MẤT

TỪ DƯ……… 55

1 Nguyên lý làm việc của máy phát điện tự kích từ……… 55

2 Điều kiện để có quá trình tự kích trong máy phát điện tự kích từ……… 57

3 Nguyên nhân và cách khắc phục hiện tượng mất từ dư……… 58

4 Phục hồi từ dư cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha………59

5 Kiểm tra

TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

Mã mô đun: MĐ 23

Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, bài tập, thảo

luận: 57 giờ, Kiểm tra: 3 giờ)

I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN

- Vị trí mô đun: Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học/ mô đun: Vật liệu điện; Kỹ thuât điện; Đo lường điện và không điện

- Tính chất của mô đun: Mô đun Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

là một mô đun chuyên môn để hình thành cho người học các kỹ năng về sửa chữa bảo

dưỡng và vận hanh máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

II MỤC TIÊU MÔ ĐUN:

1 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

2 Kỹ năng:

- Tháo lắp, lắp đặt, bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ đúng 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 < 5 kW đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (bao gồm quấn lại các cuộn dây phần cảm, phần ứng )

3 Năng tự chủ và trách nhiệm:

- Nghiêm túc, chủ động trong học tập Ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế

III NỘI DUNG MÔ ĐUN:

1.Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, bài tập, thảo luận

Kiểm tra

1 Bài 1.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của

máy phát điện xoay chiều đồng bộ một

3 Bài 3.Lắp đặt máy phát điện xoay chiều

đồng bộ một pha và đường dây dự

phòng

3 Lắp đặt máy, lắp đặt đường dây, đấu

nối, kiểm tra và vận

hành thử

4 Bài 4.Điều chỉnh điện áp, tần số của

máy phát điện đồng bộ một pha trong

1 Quy trình bảo dưỡng máy phát điện

2 Bảo dưỡng các bộ phận của máy phát

điện xoay chiều đồng bộ

một pha

6 Bài 6.Sửa chữa vành trượt và giá đỡ

chổi than của máy phát điện xoay chiều

đồng bộ một pha

1 Các hiện tượng và nguyên nhân gây hư

2 Cách khắc phục các hư hỏng của vành

3 Kiểm tra, sửa chữa vành trượt, chổi

than của máy phát điện xoay chiều đồng

bộ một pha

7 Bài 7.Sửa chữa máy phát điện xoay

chiều đồng bộ một pha bị mất từ dư 12 4 8 1

1 Nguyên lý làm việc của máy phát điện

2 Nội dung chi tiết:

Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều

đồng bộ một pha Thời gian: 14h Mục tiêu: Học xong bài này học sinh có khả năng

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại được các loại máy phát điện đồng bộ một pha

- Tháo, lắp được máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha đúng trình tự, đúng phương pháp theo cầu kỹ thuật

- Thực hiện đúng nội quy xưởng thực tập, có tác phong công nghiệp và kỷ luật trong thực tập

Nội dung bài:

Bài 2: Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ một pha Thời gian: 10h Mục tiêu: Học xong bài này học sinh có khả năng

- Trình bày được phương pháp khảo sát và vẽ các đặc tính của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Khảo sát và vẽ các đặc tính của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Thực hiện đúng nội quy xưởng thực tập, có tác phong công nghiệp và kỷ luật trong thực tập

Nội dung bài:

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

- 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

- Thực hiện đúng nội quy xưởng thực tập, có tác phong công nghiệp và kỷ luật trong thực tập

Nội dung bài:

- Trình bày được qui trình vận hành máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha có công suất S < 5 kVA

- Vận hành, điều chỉnh điện áp, tần số máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha đúng qui trình, đạt yêu cầu kỹ thuật, và đảm bảo an toàn người và thiết bị

Nội dung bài:

1 Qui trình vận hành

2 Vận hành, điều chỉnh điện áp, tần số của máy phát điện đồng

Nội dung bài:

1 Quy trình bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

2 Bảo dưỡng các bộ phận của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

một pha

2.1 Bảo dưỡng phần cơ

2.2 Bảo dưỡng phần điện

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

Mục tiêu: Học xong bài này học sinh có khả năng

- Trình bày đúng các hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các hư hỏng của vành trượt và chổi than của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Sửa chữa được các hư hỏng: vành trượt, chổi than của máy phát điện đồng bộ một pha đúng tiêu chuẩn sửa chữa

- Thực hiện đúng nội quy xưởng thực tập, có tác phong công nghiệp và kỷ luật trong thực tập

Nội dung bài:

1 Các hiện tượng và nguyên nhân gây hư hỏng vành trựợt, chổi than

2 Cách khắc phục các hư hỏng của vành trượt và chổi than

3 Kiểm tra, sửa chữa vành trượt, 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

Thời gian: 12h Mục tiêu: Học xong bài này học sinh có khả năng

- Trình bày được nguyên lý làm việc của máy phát điện tự kích từ và phương pháp khắc phục hiện tượng mất từ dư

- Phục hồi được từ dư cho máy phát khi bị mất từ dư đạt yêu cầu kỹ thuật, và đảm bảo

an toàn người và thiết bị

- Thực hiện đúng nội quy xưởng thực tập, có tác phong công nghiệp và kỷ luật trong thực tập

Nội dung bài:

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

2 Điều kiện để có quá trình tự kích trong máy phát điện tự kích từ

3 Nguyên nhân và cách khắc phục hiện tượng mất từ dư

4 Phục hồi từ dư cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔ ĐUN

1 Phòng học chuyên môn: Máy điện

2 Trang thiết bị máy móc:

- Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha công suất < 5 kVA

3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu

- Hộp dụng cụ cầm tay nghề điện dân dụng;

- Dụng cụ đo: VOM, am pe kìm, mê gôm mét, pan me, thước cặp;

- Bàn quấn, tủ sấy;

4 Các điều kiện khác

- Yêu cầu về giáo viên giảng dạy theo Thông tư 08/2017/TT-BLĐTBXH ban hành ngày 10 tháng 03 năm 2017 của Bộ Trưởng Bộ Lao động Thương binh và Xã hội quy định chuẩn về chuyên môn, nghiệp vụ của nhà giáo giáo dục nghề nghiệp

- Đề cương, giáo án, bài giảng môn học/mô đun

- Hệ thống câu hỏi, bài tập

- Máy tính, máy chiếu đa năng;

- Hệ thống bảng tranh, bản vẽ các sơ đồ hệ thống điện;

- Máy tính, máy chiếu

V NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ:

1.Nội dung đánh giá:

- Kiến thức:

+ Mức độ tiếp thu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

+ Sự hiểu biết về từ dư, điều kiện tự kích từ của máy phát điện

- Kỹ năng: Mức độ thành thạo, đúng quy trình trong quá trình, bảo dưỡng, sửa chữa các hư hỏng của máy phát điện

+ Năng lực tự chủ và tự chịu trách nhiệm: Có ý thức chấp hành nội quy học tập; Tác phong và trách nhiệm trong công việc

2 Phương pháp:

Đánh giá kết quả học tập thông qua việc kiểm tra nhận thức của người học bằng các hình thức kiểm tra định kỳ, kiểm tra kết thúc môn học theo đúng quy chế thi, kiểm tra và công nhận tốt nghiệp hiện hành

VI HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ ĐUN

1 Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mô đun được sử dụng để giảng dạy cho

trình độ trung cấp điện dân dụng

2 Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học:

* Đối với giáo viên:

- Trước khi giảng dạy, giáo viên cần phải căn cứ vào mục tiêu và nội dung của từng bài học, chọn phương pháp giảng dạy phù hợp, đặc biệt quan tâm phương pháp dạy học tích cực để người học có thể tham gia xây dựng bài học Ngoài phương tiện giảng dạy truyền thống, nếu có điều kiện giáo viên nên sử dụng máy chiếu projector, Laptop,

và các phần mềm minh họa nhằm làm rõ và sinh động nội dung bài học

- Đối với các giờ thực hành, giáo viên cần chuẩn bị điều kiện thực hiện bài tập thực hành đầy đủ cho người học

* Đối với người học: Nên bố trí thời gian chuẩn bị bài học mới

3 Những trọng tâm cần chú ý:

- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha

- Điều kiện tự kích từ của máy phát

- Bảo dưỡng, sửa chữa các hư hỏng của máy phát

4 Tài liệu cần tham khảo:

- A.V Ivanov Smolenski: Dịch Vũ Gia Hạnh, Phan Tử Thu – Máy điện (tập 2) – NXB Khoa học và kỹ thuật – 1992

- Trần Đức Lợi – Động cơ, mạch điều khiển và máy phát điện xoay chiều – NXB thống kê - 2001

- Đặng Văn Đào, Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh – Giáo trình máy điện: Sách

dùng cho các trường đào tạo hệ trung học chuyên nghiệp – NXB Giáo dục - 2002

5 Ghi chú và giải thích:

- Phổ biến nội quy xưởng cho người học trước khi tiến hành thực hành

- Trước khi kết thúc buổi thực hành, phải để dành thời gian phù hợp để người học làm

vệ sinh công nghiệp và bảo bảo dụng cụ, thiết bị

BÀI 1: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY

CHIỀU ĐỒNG BỘ MỘT PHA

1 Khái niệm

Máy phát điện xoay chiều đồng bộ một pha là máy điện xoay chiều có tốc độ rô to

n bằng tốc độ từ trường quay trong máy n1 Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto n luôn không đổi

Máy phát điện đồng bộ xoay chiều một pha là nguồn điện thường dùng dự phòng trong trường hợp lưới điện quốc gia bị cắt tạm thời hoặc dùng ở những nơi lưới điện chính quốc gia chưa cung cấp đến nơi, trong đó động cơ sơ cấp thường là tuabin nước hoặc động cơ sơ cấp là động cơ xăng (động cơ đốt trong) Các máy phát thường có công suất vừa và nhỏ

2 Cấu tạo

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 1.1: 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

- 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 1.2: 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: Hộp 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

+ Bộ tựu động kích từ: Bộ tự động kích từ của ccacs máy phát đồng bộ công suất

bé thường là bo (boad) 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

Hình 1.3 Quạt gió và cửa thoát nhiệt

3 Nguyên lý hoạt động

a Nguyên lý hoạt động máy phát điện 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 1.4: Đồ thị sức điện động e của máy phát đồng bộ

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

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

φ là góc pha ban đầu

ωt + φ là góc pha cho nên sức điện động cảm ứng e = CeΦn cũng có dạng hình sin

e = E sin(ωt + φ)

a Nguyên lý hoạt động máy phát điện không có 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 ao và độ trễ tín hiệu lớn máy phát có chổi than

Hình 1.5 Cấu tạo máy phát không chổi than

4 Phân loại

a 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 1.6 Rô to của máy phát có phần ứng quay và chổi than

b 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

c 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-s).60f/p (vòng/phút) đơn vị tính là vòng/phút, trong đó f là tần số, còn p là số đôi cực

Hình 1.8: Phần cảm của máy phát có 2 đôi cựcHình 1.7 Rô to của máy phát có phần ứng quay

5 Tháo lắp máy phát điện xoay chiều đồng bộ một 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

5.1 Dụng cụ 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

5.2 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 cần thiết

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

Bước 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

Bước 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

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

Bước 4: Dùng chụp 0,512 inchs 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

Bước 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

Bước 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

Bước 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

Bước 8: Dùng tua vít 2 cạnh lớn tháo ốc bắt chổi than ra ngoài, để vào vị trí

đã chuẩn bị sẵn

Bước 9: Có thể dùng tua vít tháo ốc bắt dây tiếp masse (dây mầu sọc xanh

cây-

vàng) để tháo dây ra mới có thể tháo tiếp được

Bước 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

Bước 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 đã 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

Bước 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

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

BÀI 2: CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ MỘT PHA

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 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

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

1.3.2 Thao tác lấy đặc tính

- Tháo dây kích từ của máy phát, dùng băng keo bọc cách điện 2 đầu vừa tháo

ra, đồng thời đánh dấu để lắp lại cho đúng

- Đấu mạch điện mới như hình vẽ 2.1 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, 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

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= 69.1Ω

- 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)

- 1 bộ tải thuần dung (tụ điện) gồm 10 tụ điện chịu được điện áp 400V và điện

dung C = 1/ ( ) (Trong thí dụ trên thì C =1/ω= 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 = 2,4Ω) 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 thể là bộ nguồn 24v, dòng 10 A;

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

Sơ đồ đấu dây:

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