giáo trình máy điện nghề điện công nghiệp và dân dụng trung cấp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.7 MB, 154 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Sà LAO ĐàNG TH¯¡NG BINH VÀ XÃ HàI ĐÀK LÀK

TR¯âNG TRUNG CÂP TR¯âNG S¡N

GIÁO TRÌNH

MƠN HâC/MƠ ĐUN: MÁY ĐIÞN

NGÀNH/NGHÀ: ĐIÞN CƠNG NGHIÞP VÀ DÂN DĀNG TRÌNH ĐÞ: TRUNG CÂP

Ban hành kèm theo Quyết định số: 226 /QĐ-TCTS. ngày 15 tháng 12 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Trung cấp Trường Sơn

Đắk Lắk, năm 2022

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

TUYÊN Bà BÀN QUYÀN

Tài liệu này thuác loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể đ°ợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng vãi mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LâI GIàI THIÞU

Mơn học <Máy điện= là mát trong những mơn học thực hành đ°ợc biên soạn dựa trên ch°¢ng trình khung v chÂng trỡnh chi tit do tròng Trung cp Tròng SÂn ban hnh dnh cho h trung cp ngành điện cơng nghiệp và dân dụng.

Giáo trình đ°ợc biên soạn làm tài liệu học t¿p, giảng dạy nên giáo trình đã đ°ợc xây dựng á māc đá đ¢n giản và dễ hiểu, trong mßi bài đều có các bài t¿p áp dụng để học sinh sinh viên thực hành, luyện t¿p kỹ năng nghề.

Khi biên soạn, tác giả đã dựa trên kinh nghiệm giảng d¿y, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo á nhiều giáo trình hiện đang l°u hành để phù hợp vãi nái dung ch°¢ng trình đào tạo, phù hợp vãi mục tiêu đào tạo và các nái dung thực hành đ°ợc biên soạn gÁn vãi yêu cầu thực tế.

Nái dung cÿa môn học gồm có 4 bài: Bài 1: Máy biến áp

Bài 2: Máy điện không đồng bá Bài 3: Máy điện đồng bá

Bài 4: Máy điện mát chiều

Giáo trình cũng là tài liệu học t¿p, giảng dạy và tham khảo tát cho các ngành thuác lĩnh vực điện dân dụng, v¿n hành nhà máy thÿy điện và các ngành gần vãi ngành điện cơng nghiệp. Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng nh° khoa học và cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thßi gian và bổ sung c¿p nhất các kiến thāc mãi cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tơi có đề ra nái dung thực t¿p cÿa từng bài để ng°ßi học cÿng cá và áp dụng kiến thāc lý thyết đã học phù hợp vãi kỹ năng.

Trong quá trình biên soạn giáo trình, khơng tránh khßi thiếu sót, tác giả rất mong sự đóng góp ý kiến cÿa bạn đọc, để ngày mát hồn thiện h¢n.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

MĀC LĀC

TUYÊN Bà BÀN QUYÀN ... II LâI GIàI THIÞU ... III MĀC LĀC ... IV

GIÁO TRÌNH MƠN HâC ... 1

1.Và TRÍ, TÍNH CHÂT, Ý NGH)A VÀ VAI TRỊ CĂA MƠN HâC: ... 1

2.MĀC TIÊU CĂA MƠN ĐUN: ... 1

BÀI Mä ĐÄU: KHÁI NIÞM CHUNG VÀ MÁY ĐIÞN ... 5

1.MĀC TIÊU: ... 5

2.NÞI DUNG BÀI: ... 5

2.1. Các định luật điện từ dùng trong máy điện. ... 5

2.2. Định nghĩa và phân loại máy điện. ... 9

2.3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện. ... 11

2.4. Sơ lượt về các vật liệu chế tạo máy điện ... 13

2.5. Phát nóng và làm mát máy điện ... 15

BÀI 1: MÁY BI¾N ÁP ... 16

1.MĀC TIÊU CĂA BÀI: ... 16

2.NÞI DUNG BÀI: ... 16

2.1. Khái niệm chung. ... 16

2.2. Cấu tạo của máy biến áp. ... 17

2.3. Các đại lượng định mức của máy biến áp. ... 24

2.4. Nguyên lí làm việc của máy biến áp ... 24

2.5. Mơ hình tốn và sơ đồ thay thế của máy biến áp. ... 26

2.6. Các chế độ làm việc của máy biến áp. ... 30

2.7. Máy biến áp ba pha. ... 39

2.8. Sự làm việc song song của máy biến áp. ... 40

2.9. Các máy biến áp đặc biệt. ... 41

2.10. Quấn máy biến áp 1 pha cỡ nhỏ ... 46

BÀI 2: MÁY ĐIÞN KHƠNG ĐâNG BÞ ... 52

1.MĀC TIÊU CĂA BÀI: ... 52

2.NÞI DUNG BÀI: ... 52

2.1. Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ... 52

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

2.2. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha. ... 54

2.3 Khe hở ... 55

2.3. Từ trường của máy điện không đồng bộ. ... 56

2.4. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện khơng đồng bộ. ... 56

2.5. Mơ hình toán và sơ đồ thay thế của động cơ điện không đồng bộ. ... 58

2.6. Biểu đồ năng lượng và hiệu suất của động cơ không đồng bộ. ... 64

2.7. Mô men quay của động cơ không đồng bộ ba pha. ... 65

2.8. Mở máy động cơ không đồng bộ ba pha. ... 68

2.9. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ. ... 72

2.10. Động cơ không đồng bộ một pha. ... 74

2.11. Sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ. ... 78

2.12. Dấu dây, vận hành động cơ... 87

2.13. Tháo lắp, bảo dưỡng động cơ ... 92

2.14. Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ ... 95

BÀI 3: MÁY ĐIÞN ĐâNG BÞ ... 102

1.MĀC TIÊU CĂA BÀI: ... 102

2.NÞI DUNG BÀI : ... 102

2.1. Định nghĩa và công dụng. ... 102

2.2. Cấu tạo của máy điện đồng bộ. ... 103

2.3. Nguyên lí làm việc của máy phát điện đồng bộ. ... 104

2.4. Phản ứng phần ứng trong máy phát điện đồng bộ... 105

2.5. Các đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ. ... 106

2.6. Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ. ... 109

2.7. Động cơ và máy bù đồng bộ. ... 111

2.8 Sửa chữa, quấn lại bộ dây máy phát đồng bộ ... 112

BÀI 4: MÁY ĐIÞN MÞT CHIÀU ... 122

1.MĀC TIÊU CĂA BÀI: ... 122

2.NÞI DUNG BÀI: ... 122

2.1. Đại cương về máy điện một chiều ... 122

2.2. Cấu tạo của máy điện một chiều ... 122

2.3. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều. ... 125

2.4. Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều. ... 127

2.5. Công suất điện từ và mô-men điện từ của máy điện một chiều ... 128

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2.6. Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục. ... 129

2.7. Máy phát điện một chiều. ... 131

2.8. Động cơ điện một chiều ... 133

2.9. Dây quấn phần ứng máy điện một chiều. ... 136

2.10 Sửa chữa, quấn lại dây quấn máy điện một chiều ... 138

2.11. Kiểm tra định kỳ ... 147

TÀI LIÞU CÄN THAM KHÀO... 148

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

GIÁO TRÌNH MƠN HâC Tên mơn đun: Đißn cơng nghißp và dân dāng

Là mô đun chuyên môn nghề , thuác mô đun đào tạo nghề.

2. Māc tiêu căa môn đun:

- Về kiến thāc:

+ Trình bày đ°ợc cấu tạo, phân tích nguyên lý cÿa các loại máy điện + Mơ tả - Vẽ đ°ợc s¢ đồ khai triển dây quấn máy điện

- Về kỹ năng:

+ Tính tốn đ°ợc các thơng sá kỹ thu¿t trong máy điện.

+ Quấn lại đ°ợc đáng c¢ mát pha, ba pha bị hßng theo sá liệu có sẵn. + Tính tốn đ°ợc quấn máy biến áp cơng suất nhß.

- Về năng lực tự chÿ và trách nhiệm

+ Chÿ đáng l¿p kế hoạch, dự trù đ°ợc v¿t t°, thiết bị.

+ Phát huy tính tích cực, chÿ đáng, sáng tạo và t° duy khoa học trong công việc

Nội dung tổng quát và phân bố thời gian :

Sá

Thãi gian Tổng

sá thuy¿t Lý

Thực hành, thí nghißm, thÁo luận,

bài tập

Kiểm tra*

1 Bài má đầu: Khái niệm chung về máy điện.

1. Các định lu¿t điện từ dùng trong máy điện.

2. Định nghĩa và phân loại máy điện. 3. Nguyên lý máy phát điện và đáng c¢

điện.

4. S¢ l°ợt về các v¿t liệu chế tạo máy

điện

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

5. Phát nóng và làm mát máy điện. 2 Bài 1: Máy biến áp.

1. Khái niệm chung.

2. Cấu tạo cÿa máy biến áp.

3. Các đại l°ợng định māc cÿa máy biến áp.

4. Nguyên lí làm việc cÿa máy biến áp. 5. Mơ hình tốn và s¢ đồ thay thế cÿa máy biến áp.

6. Các chế đá làm việc cÿa máy biến áp. 7. Máy biến áp ba pha.

8. Sự làm việc song song cÿa máy biến áp.

9. Các máy biến áp đặc biệt.

10. Quấn máy biến áp 1 pha cỡ nhß

3 Bài 2: Máy điện khơng đồng bá.

1.Khái niệm chung về máy điện không đồng bá.

2.Cấu tạo cÿa máy điện không đồng bá ba pha.

3.Từ tr°ßng cÿa máy điện không đồng bá.

4.Nguyên lý làm việc c¢ bản cÿa máy điện khơng đồng bá.

5.Mơ hình tốn và s¢ đồ thay thế cÿa đáng c¢ điện khơng đồng bá.

6.Biểu đồ năng l°ợng và hiệu suất cÿa đáng c¢ khơng đồng bá.

7.Mơ men quay cÿa đáng c¢ không đồng bá ba pha.

8.Má máy đáng c¢ khơng đồng bá ba pha.

9.Điều chỉnh tác đá đáng c¢ khơng đồng bá.

10.Đáng c¢ khơng đồng bá mát pha. 11.S¢ đồ dây quấn đáng c¢ không đồng bá.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

12.Dấu dây, v¿n hành đáng c¢ 13.Tháo lÁp, bảo d°ỡng đáng c¢

14.Quấn lại bá dây stato đáng c¢ khơng đồng bá

15. Kiểm tra định kỳ 4 Bài 3: Máy điện đồng bá.

1. Định nghĩa và công dụng. 2. Cấu tạo cÿa máy điện đồng bá.

3. Nguyên lí làm việc cÿa máy phát điện đồng bá.

4. Phản āng phần āng trong máy phát điện đồng bá.

5. Các đ°ßng đặc tính cÿa máy phát điện đồng bá.

6. Sự làm việc song song cÿa máy phát điện đồng bá.

7. Đáng c¢ và máy bù đồng bá.

8 Sửa chữa, quấn lại bá dây máy phát đồng bá

5 Bài 4: Máy điện mát chiều.

1. Đại c°¢ng về máy điện mát chiều 2. Cấu tạo cÿa máy điện mát chiều 3. Nguyên lý làm việc cÂ bn ca mỏy in mỏt chiu.

4. T tròng và sāc điện đáng cÿa máy điện mát chiều.

5. Công suất điện từ và mô-men điện từ cÿa máy điện mát chiều

6. Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khÁc phục.

7. Máy phát điện mát chiều. 8. Đáng c¢ điện mát chiều.

9. Dây quấn phần āng máy điện mát chiều.

10. Sửa chữa, quấn lại dây quấn máy điện mát chiều

11. Kiểm tra định kỳ

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

BÀI Mä ĐÄU: KHÁI NIÞM CHUNG VÀ MÁY ĐIÞN Giái thißu:

Trong tự nhiên ln có sự chuyển hoá năng l°ợng từ dạng này sang dạng khác. Điện năng cũng là mát dạng năng l°ợng rất cần thiết trong sản xuất và giữ vai trò quyết định cho sự phát triển kinh tế trong lĩnh vực điện khí hố, tự đáng hố trong cơng nghiệp& Trong đó máy điện đ°ợc sử dụng ráng rãi biến c¢ năng thành điện năng và ng°ợc lại.

Trong bài đầu tiên này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về khái niệm chung cũng nh° các định lu¿t điện từ dùng trong máy điện.

1. Māc tiêu:

- Phát biểu đ°ợc các định lu¿t điện từ trong máy điện

- Phân tích đ°ợc nguyên lý hoạt đáng cÿa máy phát và đáng c¢ điện - Giải thích đ°ợc q trình phát nóng và làm mát cÿa máy

- Phát huy tính tích cực, chÿ đáng, cऀn th¿n trong cơng việc 2. Nßi dung bài:

2.1. Các đánh luật đißn từ dùng trong máy đißn.

2.1.1. Lực điện từ.

Khi thanh dẫn mang dịng điện đặt thẳng góc vãi đ°ßng sāc từ tr°ßng (đó là tr°ßng hợp th°ßng gặp trong đáng c¢ điện), thanh dẫn sẽ chịu mát lực điện từ tác dụng, có trị sá là:

F = Bil (1-4) Trong đó: B - C°ßng đá từ cảm đo bằng T

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

2.1.2. Hiện tượng cảm ứng điện từ.

2.1.2.1. Trường hợp từ thông  biến thiên xun qua vịng dây

Khi từ thơng  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm āng sāc điện đáng. Nếu chọn chiều sāc điện đáng cảm āng phù hợp vãi chiều quay cÿa từ thơng theo quy tÁc vặn nút chai (hình 17-01-4), sāc điện đáng cảm āng trong mát vòng dây, đ°ợc viết theo công thāc Masxscxoen nh° sau:

de

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Thanh dẫn chuyển đáng thẳng góc vãi đ°ßng sc t tròng (ú l tròng hp thÂng gp trong máy phát điện) trong thanh dẫn sẽ cảm āng sāc điện đáng e, có trị sá là:

e = Blv (1-3) Trong đó:

2.1.3. Sức điện động cảm ứng khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường.

Khi dây dẫn chuyển đáng cÁt các đ°ßng sāc từ thì trong đoạn dây đó xuất hiện suất điện đáng (đóng vai trị nh° nguồn điện). Suất điện đáng trong tr°ßng hợp này cũng gọi là suất điện đáng cảm āng.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

2.1.4. Tự cảm và hổ cảm. 2.1.4.1. Tự cảm

Tự cảm là hiện t°ợng mà cảm āng điện từ trong mát mạch điện sẽ do chính sự biến đổi cÿa dịng điện trong mạch đó gây ra.

Thí nghiệm: Khóa K1 đóng, K2 đóng, K3 má. Khi đóng khóa K, đèn 2 l¿p tāc sáng lên cịn đèn 1 thì lại sáng ch¿m h¢n đèn 2.

Giải thích thí nghiệm: Khi tiến hành đóng khóa K, dịng điện qua áng dây tăng lên mát cách đát ngát trong khoảng thßi gian vơ cùng ngÁn (c°ßng đá dịng điện tăng từ 0 -1) khiến cho từ tr°ßng qua áng dây này tăng lên => từ thơng qua cn dây tăng lên.

Trong khoảng thßi gian mà từ thông đi qua cuán dây biến thiên sinh ra mát dòng điện cảm āng theo định lu¿t Len – x¢, dịng điện cảm āng này có chiều cháng lại sự tăng từ thơng => Làm giảm c°ßng đá dòng điện chạy qua đèn 1, khiến cho đèn 1 sáng ch¿m h¢n đèn 2.

2.1.4.2. Hổ cảm

Hiện tng h cm (ỏ t cm tÂng hò) l s tÂng tỏc ca mỏt cuỏn t tròng trờn mỏt cuỏn dây khác khi nó tạo ra mát điện áp trong cuán dây liền kề.

Trong h°ãng dẫn tr°ãc, chúng ta đã thấy rằng mát cuán cảm tạo ra mát emf cảm āng bên trong chính nó là kết quả cÿa từ tr°ßng thay đổi xung quanh các l°ợt cÿa chính nó. Khi emf này đ°ợc cảm āng trong cùng mát mạnh trong đó dịng điện thay đổi, hiệu āng này gọi là tự cảm āng (L)

Tuy nhiên, khi emf đ°ợc cảm āng thành mát cuán liền kề nằm trong cùng mát từ tr°ßng, emf đ°ợc cho là đ°ợc cảm āng từ, cảm āng hoặc bái Hiện t°ợng hß cảm , ký hiệu (M). Sau đó, khi hai hoặc nhiều cuán dây đ°ợc liên kết từ tính vãi nhau bằng mát từ thơng chung, chúng đ°ợc cho là có tính cht ca cuỏn cm tÂng hò .

Hin tng hò cảm là hiện t°ợng hoạt đáng c¢ bản cÿa máy biến áp, đáng c¢, máy phát điện và bất kỳ thnh phn in no khỏc tÂng tỏc vói t tròng khác. Sau đó, chúng ta có thể định nghĩa cảm ng tÂng hò l dũng in chy

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

trong mát cuán dây tạo ra mát điện áp trong mát cuán dây liền kề.

Nh°ng đá tự cảm tÂng hò cng cú th l mỏt iu ti t vì đá tự cảm cÿa dịng điện từ bá lạc và bá lọc rị rỉ từ cn dây có thể cản trá hoạt đáng cÿa mát thành phần lân c¿n khác bằng ph°¢ng pháp cảm āng điện từ, do đó có thể cần mát sá hình thāc sàng lọc điện đái vãi điện thế mặt đất.

Hiện t°ợng hß cảm hình thành từ liên kết mát cuán dây này vãi mát cuán dây khác phụ thuác rất nhiều vào vị trí t°¢ng đái cÿa hai cn dây. Nếu mát cuán dây đ°ợc đặt bên cạnh cuán dây kia sao cho khoảng cách v¿t lý cÿa chúng nhß, thì gần nh° tồn bá từ thơng do cn thā nhất tạo ra sẽ t°¢ng tác vãi các cuán dây cÿa cuán thā hai tạo ra mát emf t°¢ng đái lãn và do đó tạo ra mát giá trị tự cảm tÂng hò lón.

TÂng t, nu hai cuán dây cách xa nhau hoặc á các góc khác nhau, l°ợng từ thông cảm āng từ cuán thā nhất vào cuán thā hai sẽ yếu h¢n tạo ra mỏt emf cm ng nhò hÂn nhiu v do ú giỏ tr hin tng hò cm nhò hÂn nhiu. Vỡ v¿y, ảnh h°áng cÿa hiện t°ợng hß cảm phụ thuác rất nhiều vào vị trí hoặc khoảng cách t°¢ng đái, (S) cÿa hai cuán dây.

2.2. Đánh ngh*a và phân lo¿i máy đißn.

Mục tiêu:

- Định nghĩa đ°ợc máy điện

- Hiểu đ°ợc s¢ đồ phân loại máy điện

2.2.1. Định nghĩa

Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện t°ợng cảm āng điện từ về cấu tạo gồm mạch từ ( lõi thép ) và mạch điện ( các dây cuán), dùng để biến đổi dạng năng l°ợng nh° c¢ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ng°ợc lại biến đổi điện năng thành c¢ năng ( đáng c¢ điện ), hoặc dùng để biến đổi thông sá điện năng nh° biến đổi điện áp, dòng điện, tần sá, sá pha v.v&

Máy điện là máy th°ßng gặp nhiều trong cơng nghiệp, giao thơng v¿n tải, sản xuất và đßi sáng.

2.2.2. Phân loại

Máy điện có nhiều loại, và có nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân lọai theo cơng suất, theo cấu tạo, theo chāc năng, theo dòng điện (xoay chiều, mát chiều), theo nguyên lý làm việc v.v& Trong giáo trình này ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng luợng nh° sau:

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi hệ tháng điện có thơng sá U1, f thành hệ tháng điện có thông sá U2, f hoặc ng°ợc lại biến đổi hệ tháng điện U2, f thành hệ tháng điện có thơng sá U1, f ( Hình 1-1)

2.2.2.2. Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng)

Nguyên lý làm việc dựa vào hiện t°ợng cảm āng điện từ, lực điện từ, do từ tr°ßng và dịng điện cÿa các cn dây có chuyển đáng t°¢ng đái vãi nhau gây ra. Loại máy điện này th°ßng dùng để biến đổi dạng năng l°ợng, ví dụ biến đổi điện năng thành c¢ năng (đáng c¢ điện) hoặc biến đổi c¢ năng thành điện năng (máy phát điện). Quá trình biến đổi có tính thu¿n nghịch (hình MĐ-17-02) nghĩa là máy điện có thể làm việc á chế đá máy phát điện hc đáng c¢ điện.

Trên hình 15-00-3 vẽ s¢ đồ phõn loi cỏc loi mỏy cÂ in cÂ bn thòng gặp.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

2.3. Nguyên lý máy phát iòn v òng cÂ iòn.

2.3.1. Nguyờn lý mỏy phỏt điện và động cơ điện. 2.3.1.1. Máy phát điện

Nói mát cách đ¢n giản máy phát điện là thiết bị tạo ra điện năng. L°ợng điện năng này chúng ta có thể sử dụng trong việc sản xuất kinh doanh, hoặc các nhu cầu sinh hoạt hằng ngày.

Công dụng chính cÿa máy phát điện là: phát điện, chỉnh l°u, hiệu chỉnh điện áp. Hiện nay, nhu cầu sử dụng điện nhiều, máy phát điện đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong việc dự phòng điện khi xảy ra các sự cá cúp điện, thiếu điện, quá tải...

Nguyên lý hoạt đáng cÿa máy phát điện chính là dựa theo nguyên lý cảm āng điện từ.

Có thể hiểu là khi hoạt đáng tác đáng khiến nam châm hay cn dây quay trịn. Nó sẽ làm tăng giảm luân phiên sá đ°ßng sāc từ nam châm đi qua tiết diện cuán dây. Nếu hiện t°ợng tăng giảm ấy xảy ra thì dịng điện cảm āng trong cn dây cũng xuất hiện. Đồng thßi dịng điện ấy cũng ln phiên đổi chiều.

Ngoài nguyên tÁc cảm āng điện từ thì máy phát điện cịn hoạt đáng dựa vào lực từ tr°ßng khi tác dụng lên dịng điện.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

2.3.1.2. Động cơ điện

Đáng c¢ điện là mát thiết bị có nhiệm vụ chuyển đổi năng l°ợng điện thành năng l°ợng c¢. Bất kỳ thiết bị điện nào, từ lãn đến nhß đều cần sử dụng đến đáng c¢ điện. Mát sá loại thiết bị sử dụng đáng c¢ điện có thể thấy trong đßi sáng hàng ngày nh°: tÿ lạnh, máy giặt, lị n°ãng đến máy móc sản xuất cơng nghiệp.

Nguyờn lý hot òng ca òng cÂ iòn

Nguyờn lý làm việc cÿa đáng c¢ điện là tạo ra từ tr°ßng quay thơng qua dịng điện xoay chiều nhiều pha. Vì v¿y, để đáng c¢ hoạt đáng đ°ợc thì cần phải cung cấp nguồn điện xoay chiều cho stato cÿa đáng c¢. Dịng điện qua các cn dây cÿa stato sẽ tạo ra từ tr°ßng quay. Trong q trình quay, từ tr°ßng sẽ quét qua các thanh cÿa rôto, tạo ra sāc điện đáng cảm āng tạo ra dòng điện trong thanh. V¿t dẫn mang dòng điện nm trong t tròng nờn tÂng tỏc vói nhau, to ra lực điện từ. Các lực này sẽ tạo ra mát mômen quay vãi trục rôto, làm cho rôto quay theo chiu ca t tròng. Hu ht cỏc ỏng cÂ điện đều hoạt đáng dựa trên nguyên lý điện từ. Tuy nhiên, ng°ßi ta vẫn sử dụng đáng c¢ hoạt đáng theo nguyên lý khác nh° tác dụng lực tĩnh điện và hiệu điện thế.

2.3.2. Tính thuận nghịch của máy điện

Mục tiêu:

- Hiểu đ°ợc tính thu¿n nghịch cÿa máy điện

- Phân tích đ°ợc chế đá làm việc cÿa máy phát điện và đáng c¢ điện

Nguyên lý làm việc cÿa các máy điện dựa trên c¢ sá định lu¿t cảm āng điện từ. Sự biến đổi năng l°ợng trong máy điện đ°ợc thực hiện thông qua từ tr°ßng. Để tạo đ°ợc từ tr°ßng mạch và t¿p trung ng°ßi ta dùng v¿t liệu sÁt từ để làm mạch từ.

à các máy biến áp mạch từ là mát lõi thép đāng yên, còn trong các máy điện quay mạch từ gồm hai lõi thép đồng trục: mát quay và mát đāng yên và cách nhau mát khe há. Theo tính chất thu¿n nghịch cÿa định lu¿t cảm āng điện từ máy điện có thể làm việc á chế đá máy phát điện hoặc đáng c¢ điện.

Đ°a c¢ năng vào phần quay cÿa MĐ nó sẽ làm việc á chế đá máy phát:

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Máy gồm mát khung dây abcd hai đầu nái vãi hai phiến góp, khung dây và phiến góp đ°ợc quay quanh trục cÿa nó vãi v¿n tác khơng đổi trong từ tr°ßng cÿa hai cực nam châm vĩnh cửu. Theo định lu¿t cảm āng điện từ trong thanh dẫn sẽ cảm āng lên sāc điện đáng: e = B.l.v (V). (1-11)

Trong đó:

B: Từ cảm n¢i thanh dẫn quét qua (T).

L: Chiều dài cÿa thanh dẫn trong từ tr°ßng (m). V: Tác đá dài cÿa thanh dẫn (m/s).

Nếu mạch ngồi khép kín qua tải thì sāc điện đáng trong khung dây sẽ sinh ra á mạch ngồi mát dịng điện chạy từ A đến B. Máy làm việc á chế đá máy phát điện biến c¢ năng thành điện năng.

Máy làm việc á chế đá đáng c¢ điện:

Nếu ta cho dịng điện mát chiều đi vào khung dây vào chổi than A và ra á B. D°ãi tác dụng cÿa từ tr°ßng sẽ có lực điện từ F = B.i.l tác dụng lên cạnh khung dây. Chiều cÿa lực điện từ đ°ợc xác định bằng qui tÁc bàn tay trái, các lực F tạo thành mô men quay rotor vãi v¿n tác v. Khi rotor quay cÁt các đ°ßng sāc từ sinh ra sāc điện đáng E có chiều ng°ợc vãi chiều dịng điện, máy đã biến điện năng thành c¢ năng.

Hình 15-00-10 Nguyên tÁc cấu tạo và làm việc cÿa ỏng cÂ

2.4. SÂ lt v cỏc vt liòu ch t¿o máy đißn

Mục tiêu:

- Phân loại đ°ợc các v¿t liệu chế tạo máy điện

- Hiểu đ°ợc cấu tạo và cách lựa chọn v¿t liệu chế tạo máy điện

V¿t liệu chế tạo máy điện gồm: v¿t liệu dẫn điện, v¿t liệu dẫn từ, v¿t liệu cách điện, v¿t liệu kết cấu.

2.4.1. Vật liệu dẫn điện.

V¿t liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bá ph¿n dẫn điện. Bá ph¿n dẫn điện dùng trong máy điện tát nhất là đồng vì chúng khơng đÁt lÁm và có điện trá suất nhß. Ngồi ra cịn dùng nhơm và các hợp kim khác nhau nh° đồng thau, đồng

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

phát pho. Để chế tạo dây qun ta thòng dựng ng v th yu hÂn l nhôm. Dây đồng và dây nhôm đ°ợc chế tạo theo tiết diện trịn hoặc chữ nh¿t, có bọc cách điện khác nhau nh° sợi vải, sợi thÿy tinh, giấy, nhựa hóa học, s¢n êmay.

Vãi các máy điện cơng suất nhß và trung bình, điện áp d°ãi 700V th°ßng dùng êmay vì lãp cách điện cÿa dây mßng, đạt đá bền yêu cầu. Đái vãi các bá ph¿n khác nhau nh° vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành tr°ợt, ngồi đồng, nhơm, ng°ßi ta cịn dùng các hợp kim cÿa đồng hoặc nhơm, hoặc có chß cịn dùng cả thép để tăng đá bền c¢ học và giảm kim loại màu.

2.4.2. Vật liệu dẫn từ.

V¿t liệu dẫn từ dùng để chế tạo các bá ph¿n cÿa mạch từ, ng°ßi ta dùng các v¿t liệu sÁt từ để làm mạch từ: thép lá th°ßng, thép đúc, thép rèn. Gang ít khi đ°ợc dùng, vì dẫn từ khơng tát lÁm.

à ngồi mạch từ có từ thơng biến đổi vãi tần sá 50Hz th°ßng dùng thép lá kỹ thu¿t điện dày 0,35 - 0,5mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si (để tăng điện trá cÿa thép, giảm vịng điện xốy). à tần sá cao h¢n, dùng thép lá kỹ thu¿t điện dày 0,1 - 0,2mm. Tổn hao công suất trong thép lá do hiện tr°ßng từ trễ và dịng điện xoáy đ°ợc đặc tr°ng bái suất tổn hao. Thép lá kỹ thu¿t điện đ°ợc chế tạo theo ph°¢ng pháp cán nóng và cán nguái. Hiện nay vãi máy biến áp và máy điện cơng suất lãn th°ßng dùng thép cán ngi vì có đá từ thऀm cao h¢n và cụng sut tn hao nhò hÂn loi cỏn núng.

đoạn mạch từ có từ tr°ßng khơng đổi, th°ßng dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá.

2.4.3. Vật liệu cách điện.

V¿t liệu cách điện dùng để cách ly các bá ph¿n dẫn điện và không dẫn điện, hoặc cách ly các bá ph¿n dẫn điện vãi nhau. Trong máy điện, v¿t liệu cách điện phải có c°ßng đá cách điện cao, chịu nhiệt tát, tản nhiệt tát, cháng ऀm và bền về c¢ học. Đá bền vững về nhiệt cÿa chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt đá cho phép cÿa dây và do đó quyết định tải cÿa nó.

Nếu tính năng chất cách điện cao thì lãp cách điện có thể mßng và kích th°ãc cÿa máy giảm.

Chất cách điện cÿa máy điện chÿ yếu á thể rÁn, gồm 4 nhóm: a) Chất hữu c¢ thiên nhiên nh° giấy, vải lụa.

b) Chất vơ c¢ nh° amiăng, mica, sợi thÿy tinh. c) Các chất tổng hợp.

d) Các loại men, s¢n cách điện.

Chất cách điện tát nhất là mica, song t°¢ng đái đÁt nên chỉ dùng trong các máy điện có điện áp cao.

Thơng th°ßng dùng các v¿t liệu có sợi nh° giấy, vải, sợi v.v. Chúng có đá

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

bền c¢ tát, mềm, rẻ tiền nh°ng dẫn nhiệt xấu, hút ऀm, cách điện kém. Do đó dây dẫn cách điện sợi phải đ°ợc sấy tऀm để cải thiện tính năng cÿa v¿t liệu cách điện.

Căn cā vào đá bền nhiệt, v¿t liệu cách điện đ°ợc chia ra nhiều loại: v¿t liệu cách điện cấp A gồm bơng, t¢, giấy và các chất hữu c¢ t°¢ng tự đ°ợc tऀm dầu và cách điện dây dẫn bằng sợi êmay. Nhiệt đá cho phép cÿa chúng khoảng 90o- 105oC.

V¿t liệu cách điện cấp B gồm các sản phऀm cÿa mica, amiăng, sợi thÿy tinh, nhiệt đá cho phép từ 105o - 140oC. V¿t liệu cách điện cấp E là trung gian giữa cấp A và B. V¿t liệu cách điện cấp E và cấp H là v¿t liệu cách điện chịu nhiệt cao.

Ngồi ra cịn có chất cách điện á thể khí (khơng khí, khinh khí) hoặc thể lßng (dầu máy biến áp).

2.4.4. Vật liệu kết cấu.

V¿t liệu kết cấu là v¿t liệu để chế tạo các chi tiết chịu các tác đáng c¢ học nh° trục, ổ trục, vß máy, lÁp máy. Trong máy điện, các v¿t liệu kết cấu th°ßng là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp kim cÿa chúng, các chất dẻo.

2.5. Phát nóng và làm mát máy đißn

Trong q trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sÁt từ (do hiện t°ợng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong điện trá dây quấn và tổn hao do ma sát (á máy điện quay). Tất cả tổn hao năng l°ợng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện.

Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra mơi tr°ßng xung quanh. Sự tản nhiệt khơng những phụ thuác vào bề mặt làm mát cÿa máy mà cịn phụ thc vào sự đái l°u cÿa khơng khí xung quanh hoặc cÿa mơi tr°ßng làm mát khác nhau nh° dầu máy biến áp v.v. Th°ßng vß máy điện đ°ợc chế tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ tháng quạt gió để làm mát.

Kích th°ãc cÿa máy, ph°¢ng pháp làm mát, phải đ°ợc tính tốn và lựa chọn, để cho đá tăng nhiệt cÿa v¿t liệu cách điện trong máy, không v°ợt quá đá tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho v¿t liệu cách điện làm việc lâu dài, khoảng 20 năm.

Khi máy điện làm việc á chế đá định māc, đá tăng nhiệt cÿa các phần tử không v°ợt quá đá tăng nhiệt cho phép. Khi máy quá tải, đá tăng nhiệt sẽ v°ợt quá nhiệt đá cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

BÀI 1: MÁY BI¾N ÁP Mã bài: 01

Giái thißu:

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến há tiêu thụ cần phải có đ°ßng dây tải điện, nếu khoảng cách giữa n¢i sản xuất điện và há tiêu thụ lãn thì mát vấn đề đặt ra cần đ°ợc giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế h¢n.

Nh° ta đã biết, cùng mát cơng suất truyền tải trên đ°ßng dây nếu điện áp đ°ợc tăng cao thì dịng điện chạy trên đ°ßng dây sẽ giảm xng. Nh° v¿y có thể làm tiết diện dây nhß đi, do đó trọng l°ợng và chi phí sẽ giảm xng đồng thßi tổn hao năng l°ợng cũng giảm xuáng. Do đó phải có thiết bị để tăng điện áp á đầu đ°ßng dây lên và giảm điện áp á các há tiêu thụ. Và các thiết bị nh° v¿y đ°ợc gọi là máy biến áp.

1. Māc tiêu căa bài:

- Mô tả đ°ợc cấu tạo, phân tích đ°ợc nguyên lý làm việc cÿa máy biến áp mát pha và ba pha.

- Xác định đ°ợc cực tính và đấu dây v¿n hành máy biến áp mát pha, ba pha đúng kỹ thu¿t.

- Đấu máy biến áp v¿n hành song song các máy biến áp.

- Tính tốn đ°ợc các thơng sá cÿa máy biến áp á các trạng thái: khơng tải, có tải, ngÁn mạch.

- Quấn lại đ°ợc máy biến áp mát pha cỡ nhß

- Chọn lựa đúng máy biến áp phù hợp vãi mục đích sử dụng. Bảo d°ỡng và sửa chữa máy biến áp theo yêu cầu.

- Rèn luyện tính cऀn th¿n, tỉ mỉ, chính xác, t° duy khoa học và sáng tạo.

2.Nßi dung bài:

2.1. Khái nißm chung.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh làm việc trên nguyên lí cảm āng điện từ, biến

đổi 1 hệ tháng dòng điện xoay chiều á điện áp này thành điện áp khác vãi tần sá không đổi.

2.2. CÃu t¿o căa máy bi¿n áp.

Mục tiêu:

- Hiểu đ°ợc cấu tạo cÿa máy biến áp

- Hiểu đ°ợc chāc năng các bá ph¿n cÿa máy biến áp

Máy biến áp có ba bá ph¿n chính: lõi thép, dây quấn và vß máy.

* Máy biến áp kiểu bọc: Mạch từ đ°ợc phân mạch nhánh ra hai bên và bọc lấy mát phần dây quấn. Loại này dùng trong lị luyện kim, các máy biến áp 1 pha cơng suất nhß dùng trong kĩ tu¿t vơ tuyến điện, truyền thanh.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

à các máy biến áp hiện đại, dung l°ợng mba này lãn và cực lãn (80 đến 100 MVA trên 1 pha), điện áp th¿t cao (từ 220 đến 400 KV) để giảm chiều cao cÿa trụ thép và tiện lợi cho việc v¿n chuyển, mạch từ cÿa mba kiểu trị đ°ợc phân nhánh sang hai bên nên mba hình dáng vừa kiểu bọc vừa kiểu trụ gọi là mba kiểu trụ bọc.

Hình 15-01-4 Máy biến áp kiểu trụ bọc: a. Mát pha; b. Ba pha

(H15-01-4b) Trình bày kiểu mba trụ bọc 3 pha, tr°ßng hợp này có dây quấn ba pha nh°ng có 5 trụ nên gọi là mba 3 pha 5 trụ. Lõi thép mba gồm: 2 phần (Hình 15-01-2) Phần trụ: kí hiệu chữ T. Phần gơng: kí hiệu chữ G. Trụ là phần lõi thép có quấn dây quấn, gơng là phần lõi thép nái các trụ lại vãi nhau thành mạch từ kín có dây quấn.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Do dây quấn th°ßng quấn thành hình trịn nên tiết diện ngang cÿa trụ thép có dạng hình gần trịn. (Hình 15-01-5). Gơng từ vì khơng quấn dây nên để đ¢n giản trong việc chế tạo tiết diện ngang cÿa gơng có thể làm: hình vng, hình chữ nh¿t, hình T. (Hình 15-01-6).

Hiện nay các mba điện lực, ng°ßi ta dùng tiết diện gơng từ hình b¿c thang. Vì lí do an tồn, tồn bá lõi thép đ°ợc nái đất cùng vãi vß máy.

2.2.2. Dây quấn

Dây quấn là bá ph¿n dẫn điện cÿa mba làm nhiệm vụ: thu năng l°ợng vào và truyền năng l°ợng ra. Chúng th°ßng làm bằng Cu (đồng) hoặc Al (nhơm). Theo cách sÁp xếp dây quấn cao áp và hạ áp chia làm hai loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.

2.2.2.1. Dây quấn đồng tâm:

Tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn HA (hạ áp) th°ßng quấn phía trong gần trụ thép còn dây quấn CA ( cao áp) quấn phía ngồi bọc lấy dây quấn HA. Vãi các dây quấn này có thể giảm bãt điều kiện cách điện cÿa dây quấn CA, vì dây quấn HA đ°ợc cách điện dây quấn CA và trụ.

Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

b. Dây quấn hình xoÁn:

Gồm nhiều dây b攃⌀t ch¿p lại vãi nhau quấn theo đ°ßng xoÁn ác, giửa các vịng dây có rãnh há (Hình 15-01-8). Kiểu này th°ßng dùng cho dây quấn HA cÿa mba dung l°ợng trung bình và lãn.

c. Dây quấn xoÁn ác liên tục:

Làm bằng dây b攃⌀t và khác vãi dây quấn hình xoÁn á chß, dây quấn này đ°ợc quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng những rãnh há. (Hình 17-02- 9). Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn dây, các bánh dây đ°ợc nái tiếp mát cách liên tục mà không cần mái hàn giữa chúng nên gọi là xoÁn ác liên tục.

Dây quấn này chÿ yếu dùng cuán CA, điện áp 35 KV trá lên và dung l°ợng lãn.

2.2.2.2. Dây quấn xen kẽ

Các dây quấn CA và HA lần l°ợt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép (Hình17-

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

02-10). Để cách điện dễ dàng, các bánh dây sát gơng th°ßng thuác dây quấn HA. Kiểu dây này th°ßng dùng trong mba kiểu bọc. Vì chế tạo và cách điện khó khăn nên các mba kiểu trụ không dùng dây quấn xen kẽ.

2.2.3. Vỏ máy 2.2.3.1. Thùng mba

Làm bằng thép, hình bầu dục. Khi mba làm việc, mát phần năng l°ợng, bị tiêu hao, thoát ra d°ãi dạng nhiệt đát nóng lõi thép, dây quấn và các bá ph¿n khác làm nhiệt đá cÿa chúng tăng lên. Do đó giữa mba và mơi tr°ßng xung quanh có sự chênh lệch nhiệt đá. Giá trị nhiệt đá v°ợt quá māc qui định làm giảm tuổi thọ hoặc có thể gây ra sự cá cho mba.

Nếu mba v¿n hành vãi tải liên tục thì thßi gian sử dụng từ (15 đến 20 năm) và nó khơng bị sự cá và làm lạnh bằng cách ngâm trong thùng dầu. Nhß sự đái l°u trong dầu nhiệt từ các bá ph¿n bên trong truyền sang dầu rồi qua vách thùng ra mơi tr°ßng xung quanh. Lãp dầu sát vách thùng nguái dần sẽ chuyển xuáng phía d°ãi và lại tiếp tục làm nguái mát cách tuần hồn các bá ph¿n bên trong máy. Dầu cịn làm nhịêm vụ tăng c°ßng cách điện.

2.3.2.2. Nắp thùng

Dùng để đ¿y thùng và trên đó có đặt các chi tiết máy quan trọng nh°: - Các sā ra cÿa dây quấn HA và CA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn vãi vß máy. Tùy theo điện áp mba ng°ßi ta có sā cách điện th°ßng hoặc có dầu. Hình 17-02-11 vẽ mát sā đầu ra 35 KV chāa dầu. Điện áp càng cao thì kích th°ãc và trọng l°ợng sā càng lãn.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

- Bình giãn dầu: là mát thùng hình trụ bằng thép đặt trên nÁp và nái vãi thùng bằng mát áng dẫn dầu (Hình 15-01-12). Dầu trong thùng ln đầy và duy trì á māc nhất định và nó giãn nỡ tự do, áng chỉ māc dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu dùng để theo dõi māc dầu á trong.

- àng bảo hiểm: làm bằng thép hình trụ nghiêng mát đầu nái vãi nÁp thùng, mát đầu bịt bằng đĩa thÿy tinh hoặc màng nhơm mßng (Hình 15-01-13).

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Nếu áp suất trong thùng tăng lên đát ngát thì đĩa thÿy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thốt ra ngồi bảo vệ mba.

1. Thép dẫn từ; 2. Má sÁt ép gông.

3. Dây quấn điện áp thấp (HA). 4. Dây quấn cao áp (CA). 5. àng dẫn dây ra cÿa cao áp. 6. àng dẫn dây ra cÿa hạ áp.

7. Bá chuyển mạch để điều khiển điện áp cÿa dây quấn cao áp. 8. Bá ph¿n truyền đáng cÿa bá chuyển mạch;

9. Sā ra cÿa cao áp; 10. Sā ra cÿa hạ áp. 11. Thùng dầu kiểu áng; 12. àng nh¿p dầu;

13. Quai để nâng ruát máy ra;

14. Mặt bích để nái vãi b¢m chân khơng; 15. àng có màng bảo hiểm;

16. R¢le h¢i; 17. Bình giãn dầu;

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

18. Giá đỡ góc á đáy thùng dầu;

19. Bulơng dọc để bÁt chặt má ép gông; 20. Bánh xe lăn;

2.3.2. Dòng điện định mức

Dòng điện định māc là dịng điện đã quy định cho mßi dây quấn cÿa biến áp, āng vãi công suất định māc và điện áp định māc. Đái vãi máy biến áp mát pha dòng điện định māc là dòng điện pha. Đái vãi máy biến áp ba pha dòng điện định māc là dịng điện dây. Đ¢n vị dịng điện ghi trên máy thòng l A. Dũng in sÂ cp nh mc ký hiệu I1đm, dòng điện thāc cấp định māc ký hiệu I2đm.

2.3.3. Công suất đinh mức

Công suất định māc cÿa máy biến áp là công suất biểu kiến thā cấp á chế đá làm việc đinh māc. Công suất định māc ký hiệu là Sđm, đ¢n vị là kVA. Đái vãi máy biến áp mát pha công suất định māc là:

S ýUI ýUI (2-1) Đái vãi máy biến áp ba pha công suất định māc là :

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Phân tích đ°ợc nguyên lý làm việc cÿa máy biến áp - Biết cơng thāc tính hệ sá máy biến áp

Trên hình 17-02-14 vẽ s¢ đồ ngun lý cÿa máy biến áp mát pha có hai dây quấn W1 và W2. Khi ta nái dây quấn W1 vào nguồn điện xoay chiều có điện áp u1, sẽ có dịng điện s¢ cấp i1 chạy trong dây quấn s¢ cấp W1. Dòng điện i1 sinh ra từ ến thiên chạy trong lõi thép, từ thơng này móc vịng (xun qua) ng thòi vói c hai dõy qun sÂ cp W1 và thā cấp W2, đ°ợc gọi là từ thông chính.

Theo quy lu¿t cảm āng điện từ, sự biến thiên cÿa từ thông  làm cảm āng vào dây quấn s¢ cấp sāc điện đáng là:

Khi máy biến áp có tải, dây quấn thā cấp nái vãi tải có tổng trá tải Z1, d°ãi tác đáng cÿa sāc điện đáng e2, có dịng điện thā cấp i2 cung cấp điện cho tải. Khi ấy từ thơng chính  do ng thòi c hai dũng sÂ cp i1 v thā cấp i2

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Trong đó: E1ý4,44fW1max (2-7) E2ý4,44fW2max (2-8)

Nếu bß qua điện trá dây quấn và từ thơng tản ra ngồi khơng khí, có thể coi gần đúng U1 E1, U1  E1, ta có:

Đái vãi máy giảm áp có: U2 > U1; W2 > W1

Nh° v¿y dây quấn s¢ cấp và thā cấp khơng trực tiếp liên hệ vãi nhau về diện nh°ng nhß có từ thơng tính, năng l°ợng đã đ°ợc truyền từ dây qun sÂ cp sang th cp.

Nu bò qua tn hao trong máy biến áp, có thể coi gần đúng, quan hệ giữa các đại l°ợng s¢ cấp và thā cấp nh° cấp:

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Ngồi từ thơng chính  chạy trong lõi thép nh° đã nói á trên, trong máy biến áp cịn có từ thơng tản. Từ thông tản không chạy trong lõi thép mà chạy tản ra trong khơng khí, các v¿t liệu cách điện v.v... Từ thông tản khép mạch qua các v¿t liệu khơng sÁt từ, có đá dẫn từ kém, do đó từ thơng tản nhß rất nhiều so vãi từ thơng chính. Từ thơng tản chỉ móc vịng riêng rẽ vãi mòi dõy qun. T thụng tn múc vũng sÂ cp ký hiệu là t1- do dịng điện s¢ cấp i1 gây ra. Từ thơng tản móc vịng thā cấp t2 do dịng điện thā cấp i2 gây ra. à ch°¢ng 1 đã biết, từ thông tản đ°ợc đặc tr°ng bằng điện cảm tản.

Điện cảm tản dây quấn s¢ cấp L là:

ý (2-11) Điện cảm tản dây quấn thā cấp L2 là:

ý (2-12)

2.5.2. Phương trình cân bằng điện sơ cấp

Chúng ta hãy xét mạch điện s¢ cấp, gồm nguồn điện áp u1, sāc điện đáng e1, điện trá dây quấn s¢ cấp R1, điện cảm tản s¢ cấp L1. Áp dụng định lu¿t Kiêcháp 2 ta có ph°¢ng trình cân bằng điện sÂ cp vit dói dng tr sỏ tc thòi l:

R iLuedt

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

2.5.3. Phương trình cân bằng điện thứ cấp

Mạch điện thā cấp gồm sāc điện đáng e2, điện trá dây quấn thā cấp R2, điện cảm tản dây quấn thā cấp L2, tổng trá tải Zt . Ph°¢ng trình Kiếcháp 2 viết d°ãi dạng trị sá tāc thßi là:

+ i2w2. Chia 2 về cho w1, ta có:

Trong đó: k=w1/w2 là hệ sá máy biến áp

i0là dịng điện phía s¢ cấp khi máy biến áp á chế đá không tải i2 = i2/k là dịng điện thā cấp đã quy đổi về phía s¢ cấp

V¿y ph°¢ng trình cân bằng từ dạng sá phāc là: I1 = I0 + ( -I2)

Ph°¢ng trình cân bằng từ cho thấy rõ quan hệ giữa mạch điện s¢ cấp và thā cấp Kết lu¿n: Mơ hình toán cÿa máy biến áp d°ãi dạng sá phāc là:

11 21

UZ IEUZ IE

(2.18)

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

2.5.5. Sơ đồ thay thế của máy biến áp

Từ mô hình tốn ta sẽ xây dựng mơ hình mạch điện gọi là s¢ đồ thay thế nh° hình 2.19a, phản ánh đầy đÿ quá trình năng l°ợng trong máy, thu¿n lợi cho việc phân tích, nghiên cāu máy biến áp.

Nhân ph°¢ng trình cân bằng điện áp thā cấp và ph°¢ng trình điện áp thā cấp vãi tỉ sá biến áp k.

k Uk Z Ik Ek Ek Zk

Đặt: E2 = k.E2 = E1 và U2 = k.U2

Z2 = k2.Z2 ; R2 = k2.R2 ; X2 = k2.X2

Zt = k2.Zt ; R2 = k2.Rt ; Xt = k2.XtI2 = I2/k

Khi đó sẽ trá thành

U2 = Et–Z2.I2 (2.21)

Đây là các ph°¢ng trình cân bằng điện phía thā cấp đã quy đổi về s¢ cấp, trong đó các thơng sá, đại l°ợng có mang dấu phऀy phía trên đ°ợc biểu diễn là các thơng sá phía s¢ cấp đã đ°ợc quy đổi về s¢ cấp.

Cơng thāc quy đổi các đại l°ợng phía thā cấp nêu trên cần thßa mãn điều kiện quy đßi là bảo tồn năng l°ợng. Điều kiện đó đã đ°ợc đảm bảo trong quá trình biển đổi á trên. Th¿t v¿y, công suất trên các phần tử tr°ãc và sau khi quy đổi bằng nhau, ví dụ:

' . ' I . ..

IEk EI Ek

Trong đó Z1.I1 là thành phần điện áp trên tổng trá dây quấn s¢ cấp Z1 và thành phần (-E1) là điện áp trên tổng trá Zth đặc tr°ng cho từ thơng chính  và tồn hao sāc từ. Vì từ thơng chính  do dịng khơng tải i0 sinh ra nên ta có thể viết:

(-E1)= (Rth + jXth)I0 = Zth.I0

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Trong đó: Zth = Rth + jXth gọi là tổng trá từ hóa đặc tr°ng cho mạch từ; Rth là điện trá từ hóa đặc tr°ng cho tổn hao sÁt từ ( 2

Thay giá trị (-E1) vào hệ ph°¢ng trình mơ hình tốn, ta có:

thUZ IZ IUZ IZ I

(2.25)

Hệ ph°¢ng trình chính là hai ph°¢ng trình Kirchhoff 2 và mát ph°¢ng trình Kirchhoff 1 viết cho mạch điện, trong đó nhánh có Zth= Rth+ jXthđ°ợc gọi là nhánh từ hóa.

Thơng th°ßng, tổng trá từ hóa Zth= Rth+ jXth rất lãn, dịng rất nhß, do đó có th bò nhỏnh t húa v ta cú sÂ thay thế đ¢n giản nh° hình 2.19b. S¢ đồ thay thế đ¢n giản đ°ợc dùng nhiều trong việc tính tốn gần đúng các đặc tính cÿa máy biến áp.

2.6. Các ch¿ đß làm vißc căa máy bi¿n áp.

Mục tiêu:

- Biết đ°ợc các chế đá làm việc cÿa máy biến áp

- Viết đ°ợc các ph°¢ng trình và vẽ s¢ đồ thay thế máy biến áp trong các chế đá - Biết cách tính các thơng sá cÿa máy biến áp trong các chế đá

2.6.1.Chế độ không tải.

Chế đá khơng tải là chế đá mà phía thā cấp há mạch, phía s¢ cấp đặt vào điện áp.

2.6.1.1. Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp không tải

Khi không tải I2 = 0 ta có:

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

S¢ đồ thay thế cÿa máy biến áp khơng tải vẽ trên hình 15-01-17

Nh° v¿y, hệ ph°¢ng trình cÿa máy biến áp không tải là:

(2.27)

2.6.1.2. Các đặc điểm ở chế độ khơng tải

- Dịng điện khơng tải

- Công suất không tải

à chế đá không tải công suất đ°a ra phía thā cấp bằng khơng, song máy vẫn tiêu thụ công suất P0, công suất P0 gồm công suất tổn hao sÁt từ Pr1 trong lõi thép và công suất tổn hao trên điện trá dây quấn sÂ cpPr1. Vỡ dũng in khụng ti nhò cho nờn có thể bß qua cơng suất tổn hao trên điện trá và coi gần đúng:

0 st

P  P (2-28)

- Hß sá cơng st khơng tÁi

Công xuất phản kháng không tải Q0 rất lãn so vãi công suất tác dụng không tải P0. Hệ sá cơng suất lúc khơng tải thấp.

6.1.1.3. Thí nghiệm không tải của máy biến áp

Để xác định hệ sá biến áp k, tổn hao sÁt từ và các thông sá cÿa máy á chế đá không tải, ta tiến hành thí nghiệm khơng tải. S¢ đồ thí nghiệm khơng tải vẽ trên hình 17-02-18.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Đặt điện áp định māc vào dây quấn s¢ cấp, thā cấp há mạch, các dụng cụ đo cho ta các sá liệu sau:

Oátmét chỉ công suất không tải P0 Pst

Ampemét cho ta dịng điện khơng tải I0

Các vơnmét cho giá trị U1, U20. Từ đó ta tính đ°ợc:

- Hß sá bi¿n áp k.

I (2-29)

01 thR ý RR

Vì rằng: Rth >> R1 nên lấy gần đúng

Rth R0 (2-30)

- Tổng trå không tÁi.

Z0 = 10

I (2-31) Cũng nh° trên tổng trá từ hóa lấy gần đúng là:

Z R (2 – 33) Điện kháng từ hóa lấy gần đúng là

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

cos0,1 0,3.

2.6.2.1. Phương trình và sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch.

S¢ đồ thay thế cÿa máy biến áp ngÁn mạch vẽ trên hình17-02-19. Vì tổng trá z’2 rất nhß so vãi zth, nên coi gần đúng có thể bß nhánh từ hố. Dịng điện s¢ cấp là dịng điện ngÁn mạch In.

Ph°¢ng trình cân bằng điện là:

1 n(2) nn

U ýI Z Z ýI Z (2-36) Trong đó

2.6.2.2. Các đặc điểm ở chế độ ngắn mạch

- Dòng điện ngÁn mạch.

Từ ph°¢ng trình trên ta có dịng điện ngÁn mạch.

ý (2-37)

Vì tổng trá ngÁn mạch rất nhß cho nên dịng điện ngÁn mạch th°ßng lãn bằng 10  25 lần dịng điện định māc, nguy hiểm đái vãi máy biến áp và ảnh h°áng đến các tải dùng điện.

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

- Lúc ngÁn mạch điện áp thā cấp U2 = 0 do đó điện áp ngÁn mạch Un là điện áp r¢i trên tổng trá dây quấn.

Từ các nh¿n xét trên, khi sử dụng máy biến áp cần tránh tình trạng ngÁn mạch.

2.6.2.3. Thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp

Để xác định tổn hao trên điện trá dây quấn và xác định các thơng sá s¢ cấp và thā cấp, ta tiến hành thí nghiệm ngÁn mạch.

S¢ đồ thí nghiệm ngÁn mạch vẽ trên hình 17-02-20

Dây quấn thā cấp nái ngÁn mạch. Dây quấn s¢ cấp nái vãi nguồn qua bá điều chỉnh điện áp. Nhß bá điều chỉnh điện áp ta có thể điều chỉnh điện áp đặt vào dây quấn s¢ cấp bằng Un sao cho dòng điện trong các dây quấn bằng định māc. Un gọi là điện áp ngÁn mạch, thòng c tớnh theo phn trm ca in ỏp sÂ cấp định māc.

Un% =

U = 3  10% (2-38)

Vì điện áp ngÁn mạch nhß, từ thơng  sẽ nhß, có thể bß qua tổn hao sÁt từ. Cơng suất đo đ°ợc trong thí nghiệm ngÁn mạch Pn chính là tổn hao trong điện trá 2 dây quấn. Từ đó ta tính đ°ợc các thơng sá dây quấn trong s¢ đồ thay thế.

- Tổng trå ngắn m¿ch.

ý (2-39) - Đißn trå ngắn m¿ch.

dmP

</div>

giáo trình máy điện nghề điện công nghiệp và dân dụng trung cấp

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về