Tài liệu Thực Tập Xưởng Điện_2010 doc

Do tầm quan trọng của máy điện nên trong chương trình học tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội ,ngoài việc học cơ sở lý thuyết máy điện trên lớp chúng em còn được đi thực tập xưởng điện t

Mục Lục

I Lời nói đầu

II Nội Dung

Phần 1:Lí Thuyết

1.Cơ sở lý thuyết máy điện

2.Nghiên cứu về máy điện không đồng bộ

3.Cơ Sở Thiết Kế Dây Quấn Cho Động Cơ không Đồng Bộ 3 Pha: 4.Kĩ thuật quấn dây stator động cơ không đồng bộ

Phần 2: Bài Tập Thực Hành Trên Động Cơ

1.Thực hiện dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp

2.Thực hiện dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp

III.Kết Luận

I.Lời nói đầu

Xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng điện ngày càng lớn.Máy điện là thiết bị được sử dụng nhiều nhất trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế,vì vậy việc tìm hiểu,nghiên cứu để có những kiến thức cơ bản trong việc thiết

kế ,sử dụng,vận hành và khai thác máy điện là vấn đề được nhiều

người ,nhiều ngành quan tâm

Do tầm quan trọng của máy điện nên trong chương trình học tại trường đại học Bách Khoa Hà Nội ,ngoài việc học cơ sở lý thuyết máy điện trên lớp chúng em còn được đi thực tập xưởng điện trong 3 tuần lễ.Nhờ đó,chúng em hiểu rõ hơn về nguyên lý vận hành của máy điện và chúng em còn được học

kỹ thuật quấn dây của động cơ roto lồng sóc.Sau đợt thực tập này chúng em

sẽ đỡ bỡ ngỡ hơn khi làm việc trong thực tế, đáp ứng tốt hơn những đòi hỏi của công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa điện và các thầy cô hướng dẫn tại xưởng điện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất,cũng như sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô để chúng em hoàn thành đợt thực tập này

Hà Nội,ngày 28-3-2010

Sinh viên

Đào Việt Anh

II.Nội Dung

Phần 1:Lí Thuyết

1.Cơ sở lý thuyết máy điện.

1.1.Giới thiệu chung về máy điện

Máy điện là thiết bị thực hiện chức năng biến đổi và truyền tải năng lượng điện từ.Hiện tượng biến đổi và truyền tả năng lượng thông qua sự tồn tại của điện trường và từ trường trong máy điện

Các máy thực hiện biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại gọi

là các máy phát điện và các máy điện dùng để biến đổi ngược lại được gọi

là động cơ điện.Các máy điện đều có tính chất thuận nghịch,nghĩa là có thể biến đổi năng lượng theo hai chiều

Máy điện là một hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quan với nhau.Mạch từ bao gồm các bộ phận dẫn từ và các khe hở không khí.Các mạch điện bao gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng

Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về cảm ứng điện từ Nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với các giá trị của thông số này (điện áp, dòng điện) Máy biến áp là một thiết bị biến đổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này sang dòng điện xoay chiều có điện áp khác Các dây quấn và mạch từ của

nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng phương pháp điện

Máy điện dùng làm máy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông

nghiệp, giao thông vân tải, và các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế…

Máy điện có nhiều loại, có thể phân loại như sau:

* Máy điện tĩnh: thường gặp là các loại máy biến áp Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông, giữa các dây quấn không có sự chuyển động tương đối với nhau

Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng Do tính chất thuận nghịchcủa các quy luật cảm ứng điện từ nên quá trình biến đổi có

tính chất thuận nghịch Ví dụ: Máy biến áp biển đổi điện năng có các

thông số U1, I1, f1 thành điên năng có các thông số mới U2, I2, f2 hoặc

ngược lạibiến đổi hệ thống điện U2, I2, f2 thành hệ thống U1, I1, f1

* Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng): Tuỳ theo lưới

điện có thể phân thành máy điện xoay chiều và máy điện một chiều Nguyên

lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường

và dòng điện của các quận dây có chuyển động tương đối so với nhau

gây ra Loại máy này thường dùng để biến đổi năng lượng Ví dụ: biến

đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành

điện năng (máy phát điện) Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch,

nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ điện

Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng:

1.2 Nguyên lý làm v i ệ c c ủ a máy phát đ iện và động c ơ đ iệ n

Máy điện có tính chất rất quan trọng là tính thuận nghịch, tức là nó vừa

có thể là động cơ điện vừa có thể là máy phát điện

1.2.1 Ch ế độ máy phát đ iện

Máy điện không đồng bộ

Máy điện đồng bộ

Động

cơ không đồng bộ

Máy phát không đồng bộ

Động

cơ đồng bộ

Máy phát đồng bộ

Máy

biến

áp

Động

cơ 1 chiều

Máy phát 1 chiều

Máy điện tĩnh

Máy Điện

Máy điện có phần quay

Máy điện 1 chiều Máy điện xoay chiều

Giả thiết thanh dẫn có chiều dài l đặt vuông góc với từ trường có

độ từ cảm là B ( như hình vẽ) Khi tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học

Fcơ thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc v trong từ trường của nam châm N_S và trong thanh dẫn sẽ cảm ứng suất điện động e Nếu nối thanh dẫn với tải thì sẽ có dòng điện i chạy trong thanh dẫn Đây là nguyên lý để tạo ra máy phát điện Nếu không tính tới điện trở của thanh dẫn thì u = e và công suất máy phát điện cung cấp cho phụ tải là p =u.i Dòng điện nằm trong thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của từ trường Fđt = B.i.l Khi máy quay với tốc độ không đổi, lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp: Fcơ = F đt và nhân hai vế với v ta được: Fcơ.v = F đt.v = B.i.l.v = e.i và như vậy công suất của động cơ sơ cấp: Pcơ = Fcơ.v đã thành công suất điện P điện = e.i nghĩa là cơ năng đã chuyển thành điện năng

1.2.2.Chế độ động cơ điện

Cung cấp điện cho máy điện, điện áp u của nguồn điện sẽ gây ra dòng i trong thanh dẫn Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F đt = B.i.l tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với vận tốc v ( như hình vẽ)

Khi đó công suất điện đưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.l.v.i = F đt.v

Như vậy, công suất điện từ P đ = u.i đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ Pcơ

= F đt.v trên trục động cơ Điện năng cũng đã biến thành cơ năng

Vậy: một thiết bị điện từ tuỳ năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ động cơ hay máy phát:

-Nếu đưa vào phần quay của máy điện là cơ năng thì nó làm việc ở chế

độ máy phát

-Nếu đưa vào phần quay của máy phát là điện năng thì nó sẽ làm việc ở chế độ động cơ

⇒ Mọi loại máy điện đều có tính chất thuận nghịch

1.3.Vật liệu dùng trong máy điện:

a>Vật liệu kết cấu: là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết chịu tác động

cơ học

-Thép khối :Vỏ cực từ của máy 1 chiều ,các lõi thép cuộn hút 1 chiều

-Gang,nhôm :Vỏ nắp của máy các loại động cơ máy phát xoay chiều

Cả thép và gang đều là vật liệu cách từ yếu

b>Vật liệu tác dụng: Gồm có 2 loại

Vật liệu dẫn từ: dùng để tạo ra các mạch từ trong máy điện Đối với động

cơ và máy phát xoay chiều người ta dùng thép kỹ thuật điện dày 0.33- 0.5

mm dạng lá ghép sát vào nhau mục đích là chống dòng fucô, giảm tổn hao trong lõi thép

-Thép kỹ thuật điện gồm có hai loại:

+Cán nóng(màu lửa)

+Cán lạnh(màu cánh gián)

vi dụ:

Cán nóng :  21;  31(A)

Cán lạnh :  410; 310

Chữ  chỉ thép kỹ thuật điện

Chữ A chỉ tổn hao thấp (coi như không đáng kể)

Chữ O chỉ thép cán lạnh

Chỉ số thứ nhất : chỉ hàm lượng Sililc

Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riêng của các loại thép

Vật liệu dẫn điện

Dây dẫn: Dùng đồng đỏ hoặc hợp kim của đồngđỏ là chủ yếu ngoài ra còn dùng bằng nhôm Lý do vì đồng đỏ dẻo, dẫn điện tốt nên đa số dây quấn đều dùng là đồng đỏ Còn những bộ phận chịu lực thì dùng hợp kim của đồng

c>Vật liệu cách điện

Dùng cách điện giữa các vật dẫn điện với nhau và với chính vỏ máy Các lọai vật liệu cách điện(Rắn, Lỏng, Khí)

-Vật liệu khí: Cácvật liệu xó nguồn gốc từ Xenlulô, các vật chất cô cơ, hữu cơ, vật liệu tổng hợp Tuy nhiên để tạo vật liệu tốt hơn người ta dùng khí trơ

Vật liệu lỏng: Rất quan trọng trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe nhỏ Nó còn sử dụng để dập hồ quang(như đầu máy biến áp )

=>Tuỳ theo loại chịu được cường độ cách điện người ra chia vật liệu cách

điện ra thành 7 cấp như sau:

2.Nghiên cứu về máy điện không đồng bộ.

2.1.Máy Điện Không Đồng Bộ:

Là máy điện có vận tốc quay của rotô khác với vận tốc của từ trường

quay

Máy điện không đồng bộ thường được phân thành nhiều loại dựa vào kết cấu, nguyên tắc hoạt động…có hai loại chính là máy điện roto lồng sóc và roto kiểu dây quấn

2.2.Cấu tạo của máy điện không đồng bộ:

gồm có các phần chính là:

a stato : là phần tĩnh và gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

Lõi thép được ép trong vỏ nhằm mục đích dẫn từ.lõi thép stato hình trụ

do các lá thép kĩ thuật điện ghép với nhau thành các rãnh theo hướng của trục vì từ trương qua lõi thép là từ trường quay nên giảm được tổn hao trong lõi thép

Dây quấn : dây quấn stato làm bằng dây bọc cách điện.( thường là các dây đồng được sơn cách điện)

Vỏ máy thường làm bằng nhôm hoạc gang Dùng để cố định lõi thép và dây quấn, cũng như để cố định máy trên bệ.và không dùng vỏ máy làm mạch dẫn từ

b roto : là phần quay gồm lõi thép và dây quấn ,trục máy

Lõi thép cũng được làm từ các lá thép kĩ thuật điện như lõi thép của stato Lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy

Dây quấn roro: giống như dây quấn stato ở máy điện cỡ trung bình thường làm kiểu sóng 2 lớp để bớt được những đầu nối và cho kết cấu dây nối chặt chẽ Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm 1 lớp Roto lồng sóc: kết cấu của loại dây này rất khác so với dây quấn stato ở mỗi rãnh của lõi thép roto được đặt vào các thanh dẫn thường bằng đồng hay nhôm và được nối tắt ở 2 đầu bằng 2 vành ngắn mạch , kiểu roto này gọi là roto lồng sóc

Động cơ lồng sóc có giá thành rẻ, làm việc lại đảm bảo nên được dùng rộng rãi.nhưng khi không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động điện thì phải dùng động cơ roto dây quấn do có tính chất mở máy và điều chỉnh tốc

độ tốt hơn

c khe hở không khí:

vì roto là 1 khối tròn nên khe hở đều.và khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ Khoảng 0.2-1 mm trong các loại máy cỡ nhỏ.để hạn chế từ hóa lấy từ lưới điện nhằm mục đích nâng cao hiệu suất

2.3 Nguyên lí làm việc:

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Ta tạo ra một từ trường quay có tốc độ n1 = 60 f ,

p

Trong đó: f là tần số củađiện áp đưa vào

p là số đôi cặp cực

thì từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép rôto và cảm

ứng trong dây quấn đó sức điện động và dòng điện Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stato thành từ thông tổng của khe hở Dòng điện trong dây quấn tác dụng với từ thông khe hở sinh ra momen tác

dụng do có tác dụng mật thiết với tốc độ quay n của rôto Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau

Khi rôto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc

độ đồng bộ thì dòng điện sinh ra trong dây quấn rôto cùng chiều với sức điện động và tác dụng của từ

trường tổng trong khe hở không khí sinh ra lực F và mômen M kéo rôto quay theo chiều từ trường quay

Điện năng đưa tới rôto đã biến thành cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việc trong chế độ động cơ Những máy chỉ làm việc ở chế độ này khi n < n1 vì khi đó mới có chuyển động tương đối giữa từ trường và dây quấn rôto như vậy trong dây quấn rôto mới có dòng điện và mômen kéo rôto quay Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau

Khi rôto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ( dùng một động

cơ sơ cấp nào đó quay rôto của máy điện không vượt quá tốc độ đồng

bộ n > n1) Khi đó, chiều của từ trường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại sức điện động và dòng điện trong dây dẫn cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngược chiều quay n1 nghĩa là ngược với chiều của rôto nên đó là mômen hãm Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện

Khi rôto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của sức điện động, dòng điện và mômen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ Vì mômen sinh ra ngược với chiều quay của rôto nên có tác dụng hãm rôto dừng lại Trong trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ thứ cấp Chế độ này được gọi là chế độ hãm điện từ

3.Cơ Sở Thiết Kế Dây Quấn Cho Động Cơ không Đồng Bộ 3 Pha:

3.1 Các khái niệm và thông số cơ bản:

 số đôi cực: được hình thành bởi 1 cuộn dây hay nhóm cuộn dây và được đấu sao cho khi có dòng điện đi qua sẽ tạo thành được các cặp cực N-S xen kẽ nối tiếp nhau trong 1 pha

Khoảng cách từ tâm cực này đến tâm cực từ kế tiếp gọi là bước cực từ T và bằng 180 độ điện bước cực từ còn được hiểu là khoảng cách nhất định hay góc độ điện giữa pha A,B,C

Trong tính toán T= Z/ (2*P) với Z: tổng số rãnh được dập trên stato

 Cuộn dây: có thể là 1 hoạc nhiều vòng Khi cuộn dây được bố trí trên stato thì chia làm các cạnh dây và các đầu dây ( đầu ra, đầu vào)

Bước dây quấn là khoảng cách giữa 2 cuộn dây đang được bố trí trên stato Và được tính theo đơn vị rãnh Kí hiệu là Y

Bước đủ : Y=T= Z/ (2*P)

Bước ngắn: Y< T

Bước dài: Y> T

 Một số thông số khác:

M: số pha của động cơ

A: số mạch nhánh song song trong máy

Z: tổng số rãnh dập trên stato hay roto

q: số rãnh tác động lên 1 cực

chọn q= Z/(2*m*p)

3.2.Một số kiểu dây quấn cơ bản

Trong máy điện xoay chiều có 2 loại dây quấn:Dây quấn 1lớp và dây quấn 2 lớp:

3.2.1Dây quấn 1 lớp: có 2 kiểu

+Dây quấn tập trung: nằm ở những vùng khác nhau trên thân máy

+Dây quấn phân tán: là trường hợp đặc biệt của dây quấn tập trung Trên cơ

sở dây quấn tập trung muốn có mô men khoẻ hơn với cùng công suất ấy thì người ta đưa ra kiểu dây quấn phân tán Cách thực hiện: tách nhỏ các phần tử để dải đều trên thân máy

Ưu điểm:Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt và sửa chữa

Nhược điểm:Không tạo được mômen khoẻ lên chỉ dùng cho loại động cơ có công suất P  7 Kw

Dây quấn 1 lớp có nhiều loại, người ta chia thành các loại sau:

*Dây quấn đồng khuôn,phân tán

Dây có hình dáng và kích thước giống nhau nằm so le với nhau và có chiều đi của dòng điện trong dây theo đúng cực tính

*Dây quấn đồng tâm:Khác nhau về kích thước và bối nhỏ nằm trong bối lớn