đồ án kỹ thuật điện điện tử Giới thiệu chung về máy điện, nguyên lý hoạt động, vật liệu kỹ thuật điện, phát nóng và làm mát máy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (387.12 KB, 37 trang )
MỤC LỤC
PHẦN I:........................................................................................................................ 3
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................ 3
PHẦN II:....................................................................................................................... 5
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN................................................................................... 5
I./ Khái niệm chung về máy điện....................................................................................................................................5
II./ Máy biến áp...............................................................................................................................................................10
III./ Máy điện không đồng bộ........................................................................................................................................13
PHẦN III: ................................................................................................................... 19
NỘI DUNG THỰC TẬP............................................................................................... 19
I./ Bài tập 1: Quấn máy biến áp kiểu tự ngẫu một cuộn dây...................................................................................19
II./ Bài tập 2:Quấn dây cho Stato Động cơ không đồng bộ kiểu dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp 24 rãnh
............................................................................................................................................................................................24
Chú ý:................................................................................................................................................................................29
III./ Bài tập 3:Quấn dây cho Stato Động cơ không đồng bộ kiểu dây quấn đồng tâm tập trung một lớp 36
rãnh...................................................................................................................................................................................31
PHẦN IV:.................................................................................................................... 35
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC............................................................................................... 35
I./ Bài tập 1: Dây quấn máy biến áp tự ngẫu..............................................................................................................35
II./ Bài tập 2: Dây quấn đồng khuôn phân tán một lớp, 24 rãnh...........................................................................36
III./ Bài tập 3: Dây quấn đồng tâm tập trung một lớp, 36 rãnh ..........................................................................36
****************************************************************************
................................................................................................................................... 37
PHẦN V:..................................................................................................................... 38
KẾT LUẬN.................................................................................................................. 38
*************************************************************************
2
****************************************************************************
PHẦN I:
LỜI MỞ ĐẦU
Khi đất nước đang trên con đường phát triển và hội nhập cùng các nước tiên
tiến trên tồn thế giới, sự nghiệp cơng nghiệp hố - hiện đại hố nói chung hay
ngành kĩ thuật điện nói riêng luôn được quan tâm đặc biệt. Nhắc đến ngành điện
chúng ta biết điện năng đã và đang dần dần giải phóng con người khỏi lao động
thủ cơng nặng nhọc và thay vào đó là những máy móc cơng nghiệp với công suất
và hiệu suất cao. Không chỉ vậy, điện năng cịn là một phần khơng thể thiếu trong
nhu cầu sinh hoạt, vui chơi, giải trí… của con người ngày nay. Những kĩ sư tương
lai, những người đã và đang làm việc trong các ngành kĩ thuật liên quan đến năng
lượng điện có trách nhiệm nâng cao dời sống, mơi trường sống hiện đại hơn cho
tất cả mọi người. Chúng ta ngồi trên ghế nhà trường được học tập về lý thuyết,
nhưng giữa lý thuyết và thực hành quả thuật còn khoảng cách khá xa. Ở học kì 6
này, giống như những khố trước, sinh viên Khoa Điện bộ mơn tự động hoá đã
được nhà trường tạo điều kiện thực tập kĩ và sâu sắc hơn về bộ môn máy điện.
Đối với kỹ sư nhất là kỹ sư khoa điện việc nắm vững cấu tạo, phương pháp
vận hành, cách chế tạo những máy điện là hết sức cần thiết trong việc thiết kế
cũng như việc sửa chữa. Do vậy quá trình thực tập có ý nghĩa rất quan trọng đối
với sinh viên. Mỗi sinh viên đều có thể nắm được kĩ thuật quấn máy biến áp công
suất nhỏ, động cơ ba pha rơto lồng sóc và hiểu được ngun lý vận hành cơ bản
của chúng. Những kiến thức đó khơng chỉ bổ sung thêm, minh hoạ cho kiến thức
học trên giảng đường mà cịn giúp chúng em có được nhiều kiến thức thực tiễn.
Nội dung bản Báo cáo sau quá trình thực tập gồm 3 phần chính:
A - Cơ sở lý thuyết:
*************************************************************************
3
****************************************************************************
- Giới thiệu chung về máy điện, nguyên lý hoạt động, vật liệu kỹ thuật điện, phát
nóng và làm mát máy điện.
- Máy biến áp và cơ sở thiết kế máy biến áp.
- Máy điện không đồng bộ và cơ sở thiết kế dây quấn cho động cơ 3 pha.
B - Thực hành:
Các bài tập thực hành về :
- Dây quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ.
- Dây quấn động cơ (đồng tâm tập trung một lớp và đồng khuôn phân tán một lớp)
C - Kết quả:
Là những số liệu yêu cầu đo được, so sánh với số liệu đúng và rút ra kết luận.
*************************************************************************
4
****************************************************************************
PHẦN II:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
( Trong nội dung thực tập )
I./ Khái niệm chung về máy điện
1. Định nghĩa:
Máy điện là thiết bị điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Về
cấu tạo, máy điện gồm mạch từ ( lõi thép ) và mạch điện ( các dây quấn) dùng để
biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng thành điện năng ( máy phát điện)
hoặc ngược lại, biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện ) hoặc dùng để
biến đổi các thơng số điện áp dịng điện, tần số, pha… Ta có thể phân biệt để định
nghĩa như sau:
a, M¸y điện tĩnh
Thờng gặp nhất là máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên định luật cảm
ứng điện từ. Các bộ phận, các quận dây ủa máy biến ap không có chuyển động tơng đối với nhau. Máy điện tĩnh thơng dùng để biến đổi các tham số của điện
năng giúp cho việc truyền tải và cung cấp điện năng.
Máy biến áp có 2 loại: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha.
Ngoài ra theo công dụng có thể phân loại: máy biến áp điện lực dùng để truyền
tải và phân phối công suất trong hệ thống điện; máy biến áp dùng trong công
nghiệp sản xuất nh: luyện kim, hàn...; máy biến áp tự ngẫu; máy biến áp đo lờng...
b, Máy điện quay
Thờng là các loại động cơ điện và máy điện. Máy điện quay làm việc dựa trên
2 định luật: định luật về cảm ứng điện từ và định luật vè cảm ứng lực điên từ.
Tuỳ theo cách tạo ra từ trờng ,kết cấu mạch từ và dây quấn mà ta có 4 loại máy
điện quay cơ bản sau:
- Máy điện không đồng bộ
- Máy ®iÖn ®ång bé
*************************************************************************
5
****************************************************************************
- Máy điện một chiều
- Máy điện xoay chiều có vµnh gãp.
2. Nguyên lý hoạt động:
Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ. Nguyên lý
này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng, dùng để biến đổi
cảm ứng đơn giản, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành
dòng điện xoay chiều có điệp áp khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đúng n
và q 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 có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách khác nhau, phân loại
theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện ( một chiều hoặc
xoay chiều ), theo nguyên lý làm việc. Ở đây ta sẽ phân loại theo nguyờn lý bin
i nng lng.
a, Định luật về cảm ứng điện từ:
e=
Biểu thức:
d
dt
e: suất điện động cảm ứng, e=B.l.v
B: cảm ứng từ
l: chiều dài thanh dẫn trong từ trờng
v: vận tốc chuyển động theo hớng vuông góc thanh dẫn
b, Định luật về lc điện từ:
Biểu thức:
f = B.i.l.sin
f: lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang điện trong từ trờng
B: từ cảm
l: chiều dài đoạn dây
: góc giữa vectơ từ cảm B và dũng điện chạy trong d©y
3. Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện:
*************************************************************************
6
****************************************************************************
Máy điện là một hệ điện từ gồm có 2 phần chính là: mạch từ và mạch điện liên
quan đến nhau.
Các vật liệu dùng để chế tạo có thể chia làm 3 loại:
- Vật liệu tác dụng
- Vật liệu kết cấu
- Vật liệu cách điện
a, Vật liệu tác dụng:
Đây là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. các vậy liệu này được dùng để tạo điều kiện
cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ.
- Vật liệu dẫn từ :
Người ta chủ yếu sử dụng thép lá kỹ thuật điện, có hàm lượng silic khác nhau
nhưng khơng được vượt q 4,5%. Hàm lượng silic này dùng để hạn chế tốn hao
do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao do dịng điện xốy. Lá thép
hay được sử dụng là loại lá thép dày 0,35mm dùng trong máy biến áp và 0,5mm
dùng trong máy điện quay ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao do dòng điện
xoáy gây nên. Tuỳ theo cách chế tạo người ta phân lõi thép kỹ thuật điện ra làm
hai loại: cán nóng và cán nguội.
Loại cán nguội có đặc tính từ tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít
hơn loại cán nóng. Thép lá cán nguội lại chia làm hai loại: đẳng hướng và vô
hướng. Loại đẳng hướng có đặc điểm là dọc theo chiều cản thì tính năng từ tính
tốt hơn hẳn so với ngang chiều cán, do đó thường được sử dụng trong máy biến
áp. Loại vơ hướng thì đặc tính từ theo mọi hướng nên thường được dùng trong
máy điện quay.
- Vật liệu dẫn điện:
Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng
trong máy tốt nhất là đồng vì chúng khơng đắt lắm và có điện trở suất nhỏ. Ngồi
ra, cịn dùng nhơm và các hợp kim khác như đồng thau, đồng phốt pho. Để chế
*************************************************************************
7
****************************************************************************
tạo dây quấn ta thường sử dụng đồng, đôi khi dùng nhôm. Dây đồng và dây nhôm
được chế tạo theo tiết diện trịn hoặc chữ nhật, có bọc cách điện khác nhau như
sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay.
Với các loại máy có cơng suất nhỏ và trung bình, điện áp dưới 700V thường
dùng sơn emay vì lớp cách điện của dây mỏng, đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ
phận khác như vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành trượt, ngồi đồng, nhơm Người
ta cịn dùng các hợp kim của đồng hoặc nhơm hoặc có chỗ dùng cả thép để tăng
độ bền cơ học và giảm kim loại màu.
b, Vật liệu kết cấu:
Vật liệu kết cấu là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết chịu tác động cơ học
như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy, các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết
cấu của máy theo các dạng cần thiết, đảm bảo cho máy điện làm việc bình thường.
Người ta thường dùng gang, thép, các kim loại màu, hợp kim và các vật liệu bằng
chất dẻo.
c, Vật liệu cách điện:
Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy người ta sử dụng vật liệu cách
điện. Trong máy điện,vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu
nhiệt tốt, tán nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bền về nhiệt của chất cách
điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt độ cho phép của dây và do đó quyết định tải
của nó. Nếu tính năng chất cách điện càng cao thì lớp cách điện có thể nóng và
kích thước của máy giảm.
Chất cách điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm :
- Chất hữu cơ thiên nhiên như giấy ,vải lụa
- Chất vô cơ như cimiăng ,mica,sợi thuỷ tinh
- Các chất tổng hợp
- Các loại men,sơn cách điện
*************************************************************************
8
****************************************************************************
Chất cách điện tốt nhất là mica,song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các máy
có điện áp cao,do đó thường dùng các vật liệu có sợi như giấy ,vải ,sợi..Chúng có
độ bền cơ học tố, mềm và rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt kém, hút ẩm, cách điện kém .
Do đó dây dẫn cách điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu
cách điện. Ngồi ra cịn có chất cách điện ở thể khí (khơng khí, hydro, khí nitơ
hoặc thể lỏng (dầu MBA)).
- Vật liệu khí: khơng khí là 1 chất cách điện tốt tuy nhiên để cách điện tốt hơn
người ta thường dùng khí trơ, hydro được sử dụng trong trường hợp cần cách điện
và làm mát bên trong vật liệu.
- Vật liệu lỏng: (dầu máy biến áp) đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng
trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe rất nhỏ và cịn có thể sử dụng để
dập hồ quang.
4. Phát nóng và làm mát máy điện:
Trong q trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao năng lượng trong máy
điện gồm tổn hao sắt từ ( do hiện tượng từ trễ và dịng xốy ) trong thép, tổn hao
đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay ). Tất cả tổn
hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện. Khi đó, do tác
động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hoá khác lớp cách điện sẽ bị lão
hoá, nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ.
Ở nhiệt độ làm việc cho phép tốc độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá
độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của vật liệu cách điện vào khoảng 10
đến 15 năm. Khi máy làm việc quá tải, độ tăng nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ cho
phép. Vì vậy khi sử dụng máy điện cần tránh để máy quá tải làm nhiệt độ tăng
cao trong một thời gian dài.
Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tải nhiệt ra ngồi mơi trường xung
quanh. Sự tải nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của mặt máy mà
còn phụ thuộc vào sự đối lưu của khơng khí xung quanh hoặc của mơi trường làm
*************************************************************************
9
****************************************************************************
mát khác như dầu máy biến áp... Thông thường, vỏ máy điện được cấu tạo có các
cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát .
5. Cỏc thụng s c bn:
Mỗi máy điện có một bộ các thông số định mức để đảm bảo khi vận hành
máy đạt hiệu suất cao nhất, ổn định và an toàn nhất, đảm bảo độ bền và tuổi thọ
máy.Đồng thời qua các thông số định mức để chọn loại máy điện phù hợp với nhu
cầu sử dụng.
Các thông số thờng dùng là: các điện áp định mức,dòng định mức, dung lợng và công suất định mức....
II./ Mỏy bin ỏp
Máy biến áp là bộ phận không thể thiếu trong việc truyền tải năng lợng
điện,biến đổi các thông số của năng lơng điện để phù hợp với các nhu cầu sử dụng
điện năng rất đa dạng trong sản xuất cũng nh trong sinh hoạt.
1. Định nghĩa:
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh,làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện
từ,dùng đẻ biến đổi các thông số(u,i) của dòng điện nhng không thay đổi tần số.
2. Kt cu:
Mỏy bin ỏp có hai bộ phận chính : lõi thép và dây quấn.
*************************************************************************
10
****************************************************************************
a, Lõi thép máy biến áp:
Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn từ thơng chính của máy được chế tạo từ
những vật liệu dẫn từ tốt ( thường là lá thép kỹ thuật điện ). Lõi thép gồm hai bộ
phận:
- Trụ là phần lõi thép có đây quấn.
- Gơng là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín. Mạch từ
được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện mỏng ( 0,35 mm ÷ 0,5 mm ). Hai mặt có
sơn cách điện, có chứa hàm lượng silic từ 1 ÷ 4% nhằm hạn chế tổn hao điện năng
trong mạch từ do tác dụng của dòng điện xốy Phucơ và hiện tượng từ trễ làm
phát nhiệt.
Có hai dạng mạch từ chính:
- Mạch từ kiểu bọc dang E I mạch từ được phân nhánh ra hai biên và bọc
lấy cuộn dây quấn trên cột từ chính, từ đó làm giảm từ thơng tản. Dạng mạch từ
này dùng trong máy biến áp 1 pha công suất nhỏ như MBA gia dụng, MBA cấp
điện trong máy tăng âm thu thanh...
- Mạch từ kiểu trụ hoặc kiểu lõi có dạng U, thường do nhiều lá thép hình
chữ I ghép lại. Dạng mạch từ này được dùng trong các máy biến áp có cơng suất
trung bình trở lên, loại máy biến áp 1 pha và 3 pha như máy hàn điện... nhưng khó
gia cơng, giá thành lại cao.
b, Dây quấn:
Dây quấn máy biến áp có nhiệm vụ tăng, giảm điện áp, gồm có cuộn sơ cấp và
cuộn thứ cấp. Các máy biến áp công suất nhỏ, dây quấn thường dùng dây trịn, có
*************************************************************************
11
****************************************************************************
đường kính khơng q 3mm. Đối với dây chịu tải dịng điện lớn ở Máy biến áp
cơng suất lớn dùng dây dẹp, tiết diện vuông hoặc chữ nhật.
Dây quấn gồm có nhiều vịng dây lồng vào trụ lõi thép, giữa các vịng dây và
giữa các dây quấn có cách điện với nhau và dây quấn có cách điện với lõi thép.
Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều cuộn dây, theo cách sắp xếp dây quấn cao
áp và hạ áp, người ta chia ra làm hai loại quấn dây chính: Dây quấn đồng tâm và
dây quấn xen kẽ.
Để làm mát và tăng cường cách điện cho máy biến áp, người ta thường đặt lõi
thép và dây quấn trong 1 thùng dầu máy biến áp. Đối với máy biến áp công suất
lớn, vỏ thùng dầu có cánh tản nhiệt. Ngồi ra cịn có các sứ xun ra để nối các
đầu dây quấn ra ngoài, bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơle ơi bảo vệ
máy, bình giãn dầu, ống bảo vệ, thiết bị chống ẩm...
3. Nguyên lý hoạt động:
Nguyªn lý làm việc của máy biến áp dựa trên định luật về cảm ứng điện từ:
e=
d
dt
Xét trờng hợp cho máy biến áp có hai dây quấn 1 pha:
Đặt vào 2 đầu dây cuộn W1 điện áp U1 xoay chiều thì trong đó có dòng điện i1
chạy qua. Dòng điện I1 biến thiên sinh ra từ thông biến thiên trong lõi thép, móc
vòng cuộn dây W1 và W2 sinh ra suất điện động cảm ứng e1 và e2.
e1 = - W1.d/dt
e2 = - W2.dΦ/dt
Hệ số biến đổi :
k = e 1 / e2 = W 1 / W2
Nếu không kể điện áp rơi trên các cuộn dây thì :
e1 ≈ U1 ; e2 ≈ U2
Suy ra:
U1/ U2 = k
=>
U2 = U1/k.
*************************************************************************
12
****************************************************************************
Do công suất không đổi :
U1. I1 = U2. I2 => I1/ I2 = U2/ U1 = 1/k
4. Phân loại:
Theo công dụng của chúng:
- Máy biến áp điện lực: truỳên tải và phân phối công suất trong hệ thống điện
lực.
- Máy biến áp chuyên dụng:dùng cho các mục đích cụ thể : lò luyện kim ,hàn...
- Máy biến áp tự ngẫu:Biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn
- Máy biến áp đo lờng: để giảm điện áp giảm dòng điện khi đa vào đồng hồ đo.
- Máy biến áp thí nghiệm: dùng để thí nghiệm điện cao áp.
Theo số pha: có máy biến áp 1 pha và máy biến ¸p 3 pha.
III./ Máy điện không đồng bộ
1. Định nghĩa:
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto tốc độ của máy ‘n’ khác với tốc độ quay
của từ trường ‘n1 ‘
Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn, dây quấn stato ( sơ cấp ) nối với
lưới điện tần số không đổi f1, dây quấn roto ( thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khép
kín trên điện trở. Dịng điện trong dây quấn roto được sinh ra nhờ sức điện dộng
cảm ứng có tần số phụ f2 phụ thuộc vào rơ to nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục
của máy.
Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ có tính thuận
nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng như chế độ máy phát
điện.
*************************************************************************
13
****************************************************************************
2. Kết cấu:
Giống như những máy điện quay khác, máy điện khơng đồng bộ gồm các bộ
phận chính sau đây:
a, Stato:
Stato là phần tĩnh, gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngồi ra cịn
có vỏ máy và nắp máy.
- Lõi thép:
Lõi thép được ép trong vỏ máy, làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ
do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành
các rãnh theo hướng trục. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay lên để
giảm tổn hao, lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dây 0,5 mm ép
lại. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao
tổn do dịng xốy gây nên.
- Dây quấn:
Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và được đặt
trong các rãnh của lỗi thép. Kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí dây quấn sẽ
được trình bày trong phần : "Cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ không đồng
bộ".
- Vỏ máy:
Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc bằng gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn,
cũng như cố định máy trên bệ không dùng để làm mạch dẫn từ. Vỏ máy và nắp
máy cịn dùng để bảo vệ máy.
b, Roto:
Rơ to là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
- Lõi thép:
*************************************************************************
14
****************************************************************************
Nói chung, người ta sử dụng lá thép kỹ thuật điện như stato, lõi thép được ép
trực tiếp lên trục máy hoặc lên 1 giá của ro to của máy. Phía ngồi của lá thép có
xẻ rãnh để đặt dây quấn.
- Dây quấn roto:
Có hai loại chính: Roto lồng sóc và roto dây quấn
+ Loại roto kiểu dây quấn : Roto có dây quấn giống như dây quấn stato. Kết
cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ.
+ Loại roto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác so với dây
quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi thép roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay
nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch
bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc.
c, Khe hở:
Vì roto là một khối trịn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không đồng
bộ rất nhỏ ( 0,2 đến 1 mm trong máy điện cỡ vừa và nhỏ) để hạn chế dịng điện từ
hố lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất máy cao hơn.
3. Nguyên lý hoạt động:
Ta tạo một từ trường quay với tốc độ n1 = 60f/p
Trong đó :
f : tần số dịng điện lưới đưa vào
p: là số đôi cực máy
Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép roto
và cảm ứng trong dây quấn đó suất điện động và dịng điện. Từ thơng do dịng
điện này sinh ra hợp với từ thơng của stato tạo thành từ thơng tổng ở khe hở.
Dịng điện trong dây quấn tác dụng với từ thông khe hở sinh ra momen tác dụng
và có ảnh hưởng tới tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tốc độ khác
nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau :
- Khi roto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ
thì dịng điện sinh ra trong dây quấn roto cùng chiều với suất điện dộng và tác
*************************************************************************
15
****************************************************************************
dụng từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và mômen M kéo rôto quay theo
chiều từ trường quay. Điện năng đưa tới roto 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
quay
- Khi roto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ ( dùng 1 động cơ sơ cấp nào
đó quay roto của máy điện khơng đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n 1. Khi đó
chiều của từ trường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại suất điện động
và dịng điện trong dây dẫn roto cũng đổi chiều nên chiều của từ trường quay
quýet qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại suất điện động và dòng điện trong dây
dẫn roto cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngược chiều quay của n 1,
nghĩa là ngược với với chiều của roto nên đó là mơmen 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 roto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của suất điện động,
dịng điện và mơmen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ điện. Vì mơmen sinh ra
ngược với chiều quay của roto nên vcó tác dụng hãm roto đứng lại. Trong trường
hợp này, máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ
cấp. Chế độ làm việc này được gọi là chế độ hãm điện từ.
4. Phân loại:
Máy điện khơng đồng bộ có nhiều loại, được phân theo nhiều cách khác nhau:
theo kết cấu của vỏ, theo kết cấu của rô to, theo số pha trên dây quấn stato...
- Theo kết cấu của v
- Theo kết cấu của ro to
- Theo số pha trên dây quấn stato
5. Các thông số cơ bản:
*************************************************************************
16
****************************************************************************
p : số đôi cực
T : bước từ
T = Z/2p ( rãnh );
Z : tổng số rãnh được dập trên stato.
M : số pha của động cơ
a : số mạch nhánh song song trong máy.
q : số rãnh tác động lên một cực ( tính từ cạnh thứ nhất đến cạnh tác dụng
thứ hai của cùng một phần tử ). Thường chọn: q = Z/2mp = y/2p.
n : Tốc độ từ trường
n1: Tốc độ đầu cực
6. Nhóm dây quấn và cách phân bố:
a, Nhãm d©y quÊn:
Cã hai nhãm d©y quÊn thờng găp là dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng
khuôn.
- Dây quấn đồng tâm: quấn dây dẫn liên tiếp các dây dẫn theo cùng một chiều
lên bộ khuôn có các khung quấn với nhau kích thớc khác nhau và đặt đồng tâm
trên một trục quấn.
- Dây quấn đồng khuôn : Các quận dây có cùng một kích thớc, đợc bố trí trên
stato ở các rÃnh kế tiếp nhau tạo thành cực từ.
b, Cách bố trí ( phân bố):
*************************************************************************
17
****************************************************************************
Có hai cách bố trí dây đó là : tập trung và phân tán .
- Dây quấn tập trung : Các bối dây cùng một nhóm đợc đặt vào rÃnh sao cho
các cạnh tác dụng thứ nhất của chúng liên tiếp nhau.
- Dây quấn phân tán : Dây quấn đợc đặt đều , cạnh thứ nhất của bối thứ hai
nằm ngay sau cạnh tác dụng thứ hai của bối thứ nhất.
c, Bài tập thực hành :
1.Thành lập sơ đồ dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp :
Z = 24 ;2p = 4 ; y = 5 ; q = 2
2.Thành lập sơ đồ dây quấn đồng tâm tâp trung 1 líp :
Z = 36 ; 2p = 4 ; y = 9 ; q = 3
*************************************************************************
18
****************************************************************************
PHẦN III:
NỘI DUNG THỰC TẬP
I./ Bài tập 1: Quấn máy biến áp kiểu tự ngẫu một cuộn dây
1. Tính tốn số liệu dây quấn máy biến áp:
a, Các thông số:
Q : tiết diện lõi sắt
S : công suất của máy biến áp
W0 : số vòng cho 1 volt
Δi : Mật độ dịng điện máy biến áp 2,5 ÷ 3 A/mm2
d : đường kính dây
b : tiết diện dây
b, Các bước tính số liệu dây quấn MBA một pha:
- Bước 1: Xác định tiết diện Q của lõi thép Q = a.b ( cm2 )
Q = √S (đối với lõi chữ O ).
Q = 0,7 √S (đối với lõi chữ E ).
- Bước 2: Tính số vịng dây của các cuộn dây:
W0 = (45~50)/Q (Vòng/vol ).
Số vòng đây cuộn sơ cấp : w1 = w0. U1 ( vòng).
- Bước 3: Tiết diện dây, đường kính dây sơ cấp và thứ cấp.
Khi tính tiết diện dây dẫn nên căn cứ vào điều kiện làm việc của máy biến áp,
công suất... mà chọn mật độ dòng biến áp Δi cho phù hợp để khi máy biến áp vận
hành định mức, dây dẫn không phát nhiệt quá 80 0C. Nếu máy biến áp làm việc
ngắn hạn 3÷ 5 h, thơng gió tốt , nơi để máy biến áp thì có thể chọn Δ i = 5 (A/mm2)
để tiết kiện khối lượng dây đồng.
*************************************************************************
19
****************************************************************************
Thơng thường ta chọn Δi = 2,5 ÷ 3 (A/mm2)
S
2
- Tiết diện dây sơ cấp, được chọn theo các công thức: S1 = nV ∆
1 i
S1 =
Πd
⇒ d1 =
4
S2 =
I2
⇒ d2 =
∆
4 S1
4S
=
Π
ηΠ V∆
4S 2
=
Π
4I 2
Π∆
Trong đó:
η: hiệu suất máy biến áp ( khoảng 0,85 ÷ 0,90 ).
U1: Nguồn điện áp nguồn.
2. Khn cách điện:
Nhằm mục đích cách điện giữa cuộn dây và mạch từ, đồng thời làm sườn cứng
để định hình cuộn dây. Khn được làm bằng vật liệu catton cứng như giấy cách
điện hoặc làm bằng chất dẻo chịu nhiệt
+ Khuôn không vách chặn, được sử dụng với máy biến áp lớn.
+ Khn có vách chặn thường được dùng trong máy biến áp nhỏ, kích
thước của khn được chọn sao cho không quá hẹp hoặc quá rộng, thuận tiện cho
việc lắp vào mạch từ, không bị chạm mát.
Sau khi lấy mẫu khuôn cuộn dây, thực hiện khuôn lồng cho khít với khn
cách điện.
3. Kỹ thuật quấn dây:
Trước khi quấn dây, ta vẽ sơ đồ bố trí các dây ra ở vị trí thực tế.
- Số vịng dây các mức :
220 ÷ 160 V là 60X 1,2 = 72 vịng
160 ÷ 110 V là 50X 1,2 = 60 vịng
110 ÷ 80 V là 30 X 1,2 = 36 vòng
*************************************************************************
20
****************************************************************************
Giữa các mức có lót cách điện.
- Các nút tinh chỉnh từ 1 - 11, mỗi nút cách nhau 9 vòng dây thực hiện cách
điện rồi đưa các đầu dây ra mỗi nút. Sau khi quấn xong, tháo ra khỏi máy quấn
dây và đóng vào lõi thép.
Đầu ra ở mỗi nấc để dây dài tầm 15cm.
*************************************************************************
21
****************************************************************************
a, Quấn dây:
- Gỡ dây, cuộn vào lõi nhựa
- Vuốt dây thật thẳng
- Lót cách điện các chỗ dây bị xước
- Đặt lớp giấy cách điện 0,3 mm vào trong cung, quấn xung quanh lõi gỗ, sau
đó quấn một lớp cách điện 0,1 mm , gấp mép giấy để giữ dây đồng.
- Quấn dây xung quanh lõi 72 vòng đưa ra một đầu (đưa ra mức 160 V ), Sau
khi quấn hết một lớp xung quanh lõi, ta lót một lớp giấy cách điện 0,1mm rồi tiếp
tục quấn 60 vòng thì đưa ra đầu 110 V, lót cách điện ,quấn tiếp 36 vịng đưa ra
đầu 80 V.
- Sau đó cứ 9 vòng một ta đua đầu dây ra (đầu tinh chỉnh ).
- Khi đưa dây ra ngoài, vặn dây, lồng ống gaine ( nếu có ), đưa ra phía đã đánh
dấu, tránh nhầm vị trí dây để khi lắp vào không bị vắt dây qua gông từ.
Chú ý : Dây bị xước, có mối nối cần lót cách điện 0,1 để không bị chạm dây.
b, Lắp máy,ráp mạch từ :
- Sau khi quấn dây, ta rút lõi gỗ, đút vào gông từ ( lúc này gông từ đã được
tháo bỏ phần trên )
- Vặn gông từ thật chặt
- Đấu các đầu dây vào bộ chuyển mạch.
- Ráp lại lá sắt mạch từ: Tuỳ theo dạng lá sắt ghép thành mạch từ là dạng E,I
hoặc các thanh chũ I mà ghép theo trật tự có tính trước.
Cách ghép mạch từ với lá sắt E, I:
*************************************************************************
22
****************************************************************************
*************************************************************************
23
****************************************************************************
II./ Bài tập 2:Quấn dây cho Stato Động cơ không đồng bộ kiểu dây
quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp 24 rãnh
Đề bài: Quấn dây đồng khuôn phân tán một lớp 24 rãnh, với các thông số kỹ
thuật sau:
Z = 24 ; 2p = 4 ; q = 2 ; y = 5
( thực hiện trong 3 ngày, không bắt buộc chạy lấy kết quả )
1. Thành lập sơ đồ dây quấn:
2. Các thơng số tính tốn dây quấn:
*************************************************************************
24
****************************************************************************
Các thông số cần quan tâm khi thựcu hiên quấn dây cho stato động cơ không
đồng bộ :
- Z : số rÃnh stato và rôto ( có thể là 18,24,36,54 )
- q : sè r·nh t¸c dơng víi mét cùc ( sè bèi d©y cđa mét nhãm bèi )
- 2p :số cực
- p : số đôi cực ( p>= 1)
- y : bớc của dây quấn ( tính từ cạnh tác dụng thứ nhất dến cạnh tác dụng thứ 2
của cïng mét phÇn tư )
- m : sè pha
- f : tần số
- a : số mạch nhánh song song
- n1 : tèc ®é tõ trêng
- n2 : tèc ®é đầu trục
* Các công thức tính toán:
- Số rÃnh tác dơng díi mét cùc :
- Bíc cđa d©y qn : y =
q=
Z
2mp
Z
2p
- Bíc cùc : τ =
Π.d
Z
=
2p 2p
- NÕu y =
: bớc dây quấn đủ
Nếu y <
: bớc dây quấn ngắn
Nếu y >
: bớc dây quấn dài
- Tốc độ từ trêng n1 : n1 = 60.f/p
*************************************************************************
25
