Bài giảng Máy điện 1: Chương 2 - TS. Trần Tuấn Vũ

Bài giảng Máy điện 1: Chương 2 Lý thuyết cở bản về máy điện quay cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguyên lý biến đổi cơ điện; Dây quấn máy điện xoay chiều; Suất điện động của dây quấn máy điện xoay chiều; Sức từ động của dây quấn máy điện xoay chiều. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

12/2015 1

Đ HBK HN / Vi ệ n Đ i ệ n / BM TB Đ - Đ T / TTV

Lý thuyết cở bản về máy điện quay

TS Tr ầ n Tu ấ n V ũ

BM Thi ế t B ị Đ i ệ n - Đ i ệ n T ử

Vi ệ n Đ i ệ n / C3-106

vu.trantuan@hust.edu.vn / 0906 298 290

T ổ ng k k ế ế t t

Các m ụ c chính đ ã

h ọ c

Ch ươ ng 1 – Máy bi ế n áp

1 KHÁI NI Ệ M CHUNG V Ề MBA

2 QUAN H Ệ Đ I Ệ N T Ừ TRONG MBA

3 CÁC CH Ế ĐỘ LÀM VI Ệ C C Ủ A MBA

4 MÁY BI Ế N ÁP 3 PHA

Bu ổ i h ọ c t ớ i Chương 2 – Những vấnđềchung vềMĐquay

Các m ụ c s ẽ h ọ c

1 NGUYÊN LÝ BI Ế N ĐỔ I C Ơ Đ I Ệ N

2 DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 S ĐĐ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

4 ST Đ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

Chương 2 – LÝ THUYẾT CỞ BẢN VỀ MÁY ĐIỆN QUAY

Trang 2

1

1 Nguyên Nguyên lý lý bi bi ế ế n n đổ đổ i i đ đ i i ệ ệ n n c c ơ ơ (1/11)

1.1 Tổng quan về máy điện quay và phân loại

Máy điện

1

1 Nguyên Nguyên lý lý bi bi ế ế n n đổ đổ i i đ đ i i ệ ệ n n c c ơ ơ (2/11)

1.2 Biến đổi điện cơ và cấu tạo

C ấ u t ạ o

STATOR

V ỏ máy đ i ệ n ROTOR

Khe h ở không khí

Rãnh stator/rotor

Dây qu ấ n

Tr ụ c

Trang 3

2

2 Dây Dây qu qu ấ ấ n n máy máy đ đ i i ệ ệ n n xoay xoay chi chi ề ề u u (3/11) (3/11)

2.1 Khái niệm chung

Vai trò của

dây quấn

Tạo ra sức điện động nhất định cho máy

Tạo ra một từ trường cần thiết cho quá trình biến đổi

năng lượng trong máy

Yêu cầu đối

với dây quấn

Có độ bền nhất định về cơ, điện, nhiệt

Chế tạo đơn giản, dễ lắp ráp, giá thành rẻ

Các loại dây

quấn

2 pha (nguồn 1 pha)

3 pha (nguồn 3 pha)

2 lớp

dây quấn sóng

Theo số

2mp

Z

( Z: số rãnh; p : số đôi cực; m: số pha; q : số rãnh của 1 pha dưới 1 cực.)

2

2.2 Dây quấn máy điện xoay chiều

Sơ đồ triển khải dây quấn máy điện xoay chiều 3 pha:

Z = 24; 2.p = 4 (24 rãnh stator; 4 cực)

Dây trung tính nối Y

Trang 4

2

2.2.1 Dây quấy 1 lớp

Mỗi rãnh chỉ đặt 1 cạnh tác dụng của 1 phần tử (gồm 2 cạnh tác dụng)

Ví dụ: Dây quấn stato ĐCKĐB.

Es– sđđ của 1 phần tử

Etd’, Etd’’ – sđđ của thanh dẫn

' td

E &

'' td

E &

'' td ' td

s E - E

E & = & &

2

*Một số khái niệm về cực trong dây quấn

- Số cực 2p: số cực N, S do từ trường dây quấn stator tạo ra.

- Số đôi cực p: số cặp cực NS

- Bước cực τ (tô): khoảng cách giữa hai cực NS dọc theo khe

hở không khí giữa stator và rotor

Ví dụ: Xét chiều dòng điện trong các thanh dẫn vào thời điểm

iA= Imax

Trang 5

2

Ví dụ: Phân tích và vẽ sơ đồ khai triển dây quấn một lớp, ba pha: Z = 24; 2p = 4;

2

Sự phối hợp các thanh dẫn, phần tử tạo nên dây

quấn pha stator

Quy ước: lấy số thứ tự rãnh trong đó đặt cạnh tác

dụng thứ nhất của một phần tử gọi tên phần tử.

Trang 6

2

Sơ đồ triển khải dây quấn máy điện xoay chiều 3 pha:

Z = 24; 2.p = 4 (24 rãnh stator; 4 cực)

Dây trung tính nối Y

2

Định nghĩa Mỗi rãnh đặt 2 cạnh tác dụng của 2 phần tử khác nhau

Mỗi phần tử có 1 cạnh tác dụng nằm ở lớp trên của 1

rãnh và 1 cạnh nằm ở lớp dưới của rãnh khác

Đặc điểm Số phần tử S = số rãnh Z

Ưu điểm Có thể thực hiện được bước ngắn để cải

thiện được dạng sóng của sức điện động

Nhược

điểm

Lồng dây quấn vào rãnh cũng như sửa chữa khó khăn hơn

Phân loại dây

quấn theo

bước

y - khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng

y = βτ

β > 1 dây quấn bước dài

β = 1 dây quấn bước đủ

β < 1 dây quấn bước ngắn

Phân loại dây

quấn theo

cách đặt

dây quấn xếp

dây quấn sóng

dây quấn xếp

dây quấn sóng

y

dây quấn 2 lớp

Trang 7

2

Dây qu ấ n 1 l ớ p

Dây qu ấ n 2 l ớ p

h ọ c

Ch ươ ng 2 – Lý thuy ế t c ơ b ả n máy đ i ệ n quay

1 NGUYÊN LÝ BI Ế N ĐỔ I C Ơ Đ I Ệ N

2 DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 S ĐĐ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 ST Đ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

Bu ổ i h ọ c t ớ i Chương 2 – Lý thuyết cơbản vềMĐquay

Các m ụ c s ẽ h ọ c

1 NGUYÊN LÝ BI Ế N ĐỔ I C Ơ Đ I Ệ N

2 DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 S ĐĐ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

4 ST Đ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

Trang 8

3 S ĐĐ dây dây qu qu ấ ấ n n máy máy đ đ i i ệ ệ n n xoay xoay chi chi ề ề u u (1/10) (1/10)

3.1 SĐĐ dây quấn máy điện xoay chiều

• Thanh dẫn đặt trong từ trường biến thiên hoặc chuyển động tương đối so với từ trường sẽ được cảm

ứng sức điện động.

• Xét một máy cụ thể là máy phát điện đồng bộ rotor cực lồi.

Từ cảm B dọc theo khe hở không khí giữa stator và rotor có dạng hình thang cong có thể phân tích thành dãy Fourier:

3.1.1 SĐĐ trong dây quấn do từ trường bậc 1 (cơ bản)

a SĐĐ của 1 thanh dẫn

t

Trang 9

3.1.1 SĐĐ trong dây quấn do từ trường bậc 1

b Sức điện động của 1 vòng dây hoặc 1 bối dây

β π

' td

E &

'' td

E &

'' td ' td

v E E

E & = & − &

'' td

E

- &

đặt trong 1 rãnh:

E s = w s E v = 4,44.Φ.f.k n .w s

c Sức điện động của 1 nhóm bối dây Eq

• Xét 1 nhóm bối dây có q bối dây (q phần tử) mắc

nối tiếp và đặt trong một số rãnh liên tiếp.

• Góc điện giữa 2 rãnh liên tiếp:

p Z 2π

α =

• Vùng pha γ = q α

• Sức điện động các phần tử lệch nhau góc α

• Hệ số quấn rải:

2

α qsin 2 qα sin E so dai Σ E hoc hinh tong k

q q

r Σ =

Eq= q.Es.kr

Eq= q.4,44 Φ f.kn.ws.kr

E q = 4,44.Φ.f.q.k dq .w s

Hệ số dây quấn k dq = k n .k r;

Trang 10

d Sức điện động của một pha dây quấn: E f

có thể cộng số học:

E f = n.E q = n.4,44.Φ.f.q.k dq .w s = 4,44.Φ.f.k dq .w

3.1.2 SĐĐ trong dây quấn do từ trường bậc cao (B 3 , B 5 , …Bν)

Trang 11

3.2 Các phương pháp cải thiện dạng sóng SĐĐ

Cần phải cải thiện dạng sóng của từ cảm khe hở không khí và SĐĐ để nó có dạng gần hình sin (giảm tổn hao do sóng hài)

3.2.1 Chọn độ cong mặt cực một cách thích hợp

π τ

x cos

δ

δx=

3.2.2 Rút ngắn bước dây quấn

Trang 12

3.2.3 Quấn rải

Bằng cách tăng số nhóm bối dây

Hệ số quấn rải:

2

να

sin q 2

νqα

sin

krν=

Quấn rải q > 1 → krν< kr1→ E3, E5, E7bị suy yếu.

Ví dụ: Tesla (q = 5), Zóe Renault (q = 4)

3.2.4 Rãnh chéo

- Rotor rãnh thẳng, stato rãnh chéo (rãnh nghiêng) với

độ chéo bcbằng một bước răng rôto

- Stato rãnh thẳng, rotor rãnh chéo (rãnh nghiêng) với

độ chéo bcbằng một bước răng stato.

Rãnh thẳng Rãnh chéo

bc

Trang 13

4

4 ST ST Đ Đ dây dây qu qu ấ ấ n n máy máy đ đ i i ệ ệ n n xoay xoay chi chi ề ề u u (1/6) (1/6)

4.1 Khái niệm chung

stator và rotor

quấn (1, 2, 3 pha) mà sức từ động F có thể là STĐ đập

mạch hoặc STĐ quay.

Sức từ động (STĐ):

F

φ

φ = f(F)

4

4.2 STĐ của dây quấn 1 pha

F đm = F m sinωtsinα

Sức từ động tại một vị trí trong khe hở

không khí giữa stato và rotor biến thiên

theo thời gian

Sức từ động tại một thời điểm bất kỳ biến thiên theo vị trí trong khe hở không khí giữa stato và rotor

Trang 14

4

F quay ngược = F m sin( ω t + α )

4

Trang 15

4

4 ST ST Đ Đ dây dây qu qu ấ ấ n n máy máy đ đ i i ệ ệ n n xoay xoay chi chi ề ề u u ((5 5/6) /6)

iA= Isin ω t

iB= Isin( ω t - 120 0 )

iC= Isin( ω t - 240 0 )

B

F

&

B

F &

C

F

&

∑

F

&

3 2

A

F &

A

F &

B

F

&

∑

F &

4

Trang 16

h ọ c

1 NGUYÊN LÝ BI Ế N ĐỔ I C Ơ Đ I Ệ N

2 DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 S ĐĐ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

3 ST Đ C Ủ A DÂY QU Ấ N MÁY Đ I Ệ N XOAY CHI Ề U

Bu ổ i h ọ c t ớ i Chương 3 – Máyđiện KhôngĐồng Bộ(KĐB)

Các m ụ c s ẽ h ọ c

1 KHÁI NI Ệ M CHUNG V Ề MÁY Đ I Ệ N K Đ B

2 QUAN H Ệ Đ I Ệ N T Ừ TRONG MÁY Đ I Ệ N K Đ B

3 M Ở MÁY VÀ Đ I Ề U CH Ỉ NH T Ố C ĐỘ ĐỘ NG C Ơ K Đ B

4 ĐỘ NG C Ơ K Đ B 1 PHA

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	1,46 MB