Báo cáo thực tập xưởng điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội

Báo cáo thực tập xưởng điện
LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật điện là ngành ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến đổi năng
lượng, đo lường, điều khiển tín hiệu bao gồm việc tạo ra, biến đổi và sử
dụng điện năng, tín hiệu điện từ trong các hoạt động thực tế của con người.
Các máy thực hiện biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại gọi là các
máy điện. Các máy biến từ cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát
điện, các máy điện để thực hiện các quá trình ngược lại được gọi là động cơ.
Các máy điện đều có tính chất thuận nghịch tức là đều có khả năng biến đổi
cơ năng thành năng lượng điện và ngược lại. Máy điện gồm hai phần: mạch
điện và mạch từ. Mạch điện được cấu tạo bởi các cuộn dây, còn mạch từ cấu
tạo bởi lõi sắt từ. Máy điện gồm có máy điện tĩnh và máy điện động. Máy
điện tĩnh là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần trong máy là không
thay đổi, còn máy điện động là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần
trong máy điện thay đổi khi máy điện hoạt động. Do có thể biến đổi từ năng
lượng điện thành năng lượng cơ và ngược lại từ năng lượng cơ thành năng
lượng điện nên máy điện được dùng phổ biến trong các nghành công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông vận tải, Do tầm quan trọng của máy điện nên
trong chương trình học tập tại trường ĐHBKHN ngoài việc được học cơ sở
lý thuyết về máy điện trên lớp chúng em còn được đi thực tập xưởng 3 tuần
lễ. Nhờ vậy chúng em hiểu rõ hơn về nguyên lý vận hành của máy điện và
chúng em còn được học kỹ thuật quấn dây của máy biến áp nhỏ, động cơ ba
pha rôto lồng sóc.
Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Điện và các thầy hướng dẫn:
Nguyễn Quang Hùng
Nguyễn Huy Thiện
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để giúp đỡ chúng em hoàn thành đợt thực
tập này.
MỤC LỤC
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 2

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
Bài 1: Cơ sở lý thuyết máy điện
Bài 2: Máy biến áp
Bài 3: Máy điện không đồng bộ
Bài 4: Tính toán số liệu dây quấn máy biến áp
Bài 5: Cơ sở thiết kế bộ dây quấn stato động cơ không đồng bộ
Bài 6: Kỹ thuật quấn dây
PHẦN II: CÔNG NGHỆ QUẤN DÂY VÀ SỐ LIỆU KỸ THUẬT
1
I. Yêu cầu kỹ thuật
II. Công nghệ và số liệu kỹ thuật
1. Bài tập về máy biến áp
2. Bài tập về dây quấn khuôn phân tán 1 lớp
3. Bài tập về dây quấn khuôn đồng tâm tập trung 1 lớp.
PHẦN III: KẾT LUẬN
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 3
§1. Cơ Sở Lý Thuyết Máy Điện
I. Giới thiệu chung về máy điện
Theo quan điểm năng lượng thì trong tất cả các thiết bị điện đều xảy ra quá
trình chuyển động năng lượng điện từ. Quá trình đó được thể hiện qua các
hiện tượng: biến đổi, tích phóng năng lượng và truyền tải năng lượng. Máy
điện là thiết bị điện thực hiện chức năng biến đổi và truyền tải năng lượng
điện từ. Hiện tượng biến đổi và truyền tải năng lượng thông qua sự tồn tại
của điện trường và từ trường trong máy điện. Cấu tạo của máy điện gồm hai
phần cơ bản: mạch điện và mạch từ. Mạch từ gồm bộ phận dẫn từ và khe hở
không khí Mạch điện gồm các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn
điện tạo thành các vòng kín có thể cho dòng điện chạy qua. Tuỳ theo cấu
tạo, nguyên lý làm việc, chức năng mà máy điện được chia ra làm nhiều loại,

nhưng chúng đều có điểm chung sau:
- Cửa vào là cửa đưa năng lượng vào máy.
- Cửa ra là cửa đưa năng lượng ra khỏi máy.
Tuỳ theo chức năng của các loại máy điện mà ta có thể xác định được dạng
năng lượng ở đầu vào và đầu ra của máy điện:
- Nếu đầu vào là năng lượng điện thì máy điện là động cơ điện.
- Nếu đầu và là cơ năng thì máy điện là máy phát điện.
- Nếu đầu vào và đầu ra của máy điện đều là điện năng u,i thì máy điện đóng
vai trò là máy truyền tải điện năng.
Sự biến đổi cơ điện trong máy dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguyên
lý này cũng đặt cơ sở cho các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi năng
lượng điện với những giá trị áp, dòng thành dòng điện với các giá trị áp,
dòng khác. Máy biến áp là thiết bị biến đổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này.
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 cũng được thực hiện bằng
phương pháp điện. Máy điện có nhiều loại, và được phân loại theo nhiều
cách khác nhau, có thể phân loại theo công suất, cấu tạo, chức năng, nguyên
lý làm việc Và ở đây ta chỉ xét máy điện dựa vào nguyên lý biến đổi năng
lượng.
2
a) Máy điện tĩnh
Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, do sự biến đổi
từ thong giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp
Máy điện tĩnh dùng để biến đổi thông số của dòng điện, như máy biến áp để
biến đổi hai thông số của dòng điện là giá trị áp và giá trị dòng.
b) Máy điện động
Nguyên lý làm việc cũng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ,
do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với
nhau gây ra. Loại máy này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng. Đó là

biến đổi năng lượng điện thành cơ năng và ngược lại cơ năng thành điện
năng. Đại diện cho loại máy điện động là động cơ điện ( biến đổi điện năng
thành cơ năng) và máy phát điện ( biến đổi cơ năng thành điện năng).Quá
trình biến đổi có tính thuận nghịch (như sơ đồ hinh dưới) nghĩa là máy điện
có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. Tóm lại ta có thể
tóm lược sự phân loại máy điện thông dụng thường gặp theo sơ đồ sau đây:
Máy điện
Máy điện tĩnh máy diện có phần quay
Máy điện xoay chiều máy điện một chiều
Máy điện Máy điện
Không đồng bộ
đồng bộ
MBA ĐCKĐB MFKĐB ĐCĐB MFĐB động cơ 1 chiều máy phát 1 chiều
II. Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện.
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. Chế độ máy phát điện
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 5
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

3
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 và có chiều như hình vẽ.
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.
2. Chế độ động cơ điện
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 6
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.
III. Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện
Vật liệu chế tạo máy điện có thể chia ra làm 3 loại:
- Vật liệu tác dụng.
- Vật liệu kết cấu.
- Vật liệu cách điện.
1. Vật liệu tác dụng
Đó là vật liệu dẫn điện và dẫn từ. Các vật liệu này được dùng để tạo điều
kiện cần
4
thiết sinh ra các biến đổi điện từ.
a) Vật liệu dẫn từ:
Vật liệu dẫn từ là vật liệu dùng để chế tạo các bộ phận của mạch từ, người ta
dùng
các vật liệu sắt từ để làm mạch từ: thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép
đúc, thép
rèn. Gang ít được dùng vì dẫn từ kém.
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 7
Người ta dùng các loại thép từ tính chất khác nhau nhưng chủ yếu là thép lá
kỹ thuật
điện, có hàm lượng silíc khác nhau nhưng không vựơt quá 4,5%. Hàm lượng
silíc này
dùng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao
dòng điện
xoáy.
Ở mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50hz thường dùng lá thép kỹ thuật
điện có

độ dày 0,35 – 0,5 mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si(để tăng điện trở
của thép, giảm
dòng điện xoáy). Ở tần số cao thì người ta dùng thép có độ dày nhỏ hơn 0,1
– 0,2 mm.
Người ta thường sử dụng lá thép dày 0,35 mm dùng trong máy biến áp và
0,5 mm
dùng trong các máy điện quay ghép lại làm lõi sắt để làm giảm tổn hao do
dòng điện xoáy
tạo nên.
Tuỳ theo cách chế tạo, người ta chia ra làm hai loại: cán nóng, cán nguội.
Loại sau
có những tính năng về từ tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít
hơn. Hiện nay với
những máy biến áp và máy điện công suất lớn thì người ta thường chế tạo
với vật liệu từ là
thép cán nguội.
Thép cán nguội chia làm hai loại: đẳng hướng và vô hướng. Loại đẳng
hướng có đặc
điểm: dọc theo chiều cán thì tính năng từ tốt hơn so với ngang chiều cán, do
đó thường
được dùng trong các máy biến áp, còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo
mọi hướng
5
nên thường dùng trong máy điện quay.
b) Vật liệu dẫn điện
Vật liệu dẫn điện để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện tốt nhất
trong
máy điện là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ( ρ =
0,0172 Ωmm2/m) .
Ngoài ra còn dùng nhôm( ρ = 0,0282 Ωmm2/m) và các hợp kim khác như

đồng thau,
đồng phốt pho. Để chế tạo dây quấn thường người ta dùng đồng, đôi khi là
nhôm. Dây
đồng và nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật, có bọc các loại
cách điện
khác nhau như sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học Với các máy điện
công suất nhỏ
và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng dây emai vì các lớp cách điện
của dây
mỏng đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác như vành đổi chiều,
lồng sóc hay vành
trượt ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng cả thép để tăng cường độ bền cơ
học và giảm
kim loại màu.
2. Vật liệu kết cấu
Là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ
máy, nắp
máy. Vật liệu này thường bằng gang, sắt, thép đúc hoặc thép rèn, kim loại
màu và các hợp
kim của chúng, các chất dẻo.
3. Vật liệu cách điện
Để cách điện các bộ phận mang điện với các bộ phận không mang điện,
người ta
dùng vật liệu cách điện, vì vậy đây là vật liệu quan trọng trong máy điện, nó
quyết định
phần lớn sự làm việc ổn định của máy điện. Do đó, những vật liệu này đòi
hỏi phải có độ
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 8
bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, có độ vững chắc về cơ khí để không bị hỏng

khi lắp ráp và
vận hành máy điện.
6
Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm:
- Chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải, lụa
- Chất vô cơ: amiăng, mica
- Các chất tổng hợp
- Các loại men, sơn cách điện
Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên dùng trong các máy
điện có
điện áp cao. Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải sợi,
Chúng có độ bền
cơ tốt, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm và cách điện kém. Do đó, dây dẫn
cách điện sợi
phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện.
Ngoài ra, còn có chất cách điện ở thể khí( như không khí, hidrô, ) hoặc thể
lỏng
(dầu MBA ).
+ Vật liệu khí: không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách điện
tốt người
ta thường dùng khí trơ; hidro được sử dụng trong trường hợp cần cách điện
và làm mát bên
trong của vật liệu.
+ Vật liệu lỏng ( dầu MBA ) 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 còn có thể sử dụng để dập hồ
quang.
Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra làm nhiều loại,
thường
người ta chia làm 7 cấp:

cho phép(ºC)
Ta có thể tóm tắt cấp cách điện ở bảng dưới đây:
Cấp cách
điện Vật liệu
Nhiệt độ giới hạn cho
phép vật liệu (ºC)
Nhiệt độ trung bình cho phép cấp
dây quấn (ºC)
A
Sợi xenlulô, bông
hoặc tơ tằm trong
vật liệu hữu cơ
lỏng 105 100
7
E
Vài loại màng
tổng hợp 120 115
B
Amiăng, sợi thuỷ
tinh có chất kết 130 120
Cấp cách điện Y A E B F H C
Nhiệt độ làm việc 90 105 120 130 155 180 > 180
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 9
dính vật liệu gốc
mica
F
Amiăng, vật liệu
gốc mica, sợi thuỷ
tinh có chất kết

dính và tơ tổng
hợp 155 140
H
Vật liệu gốc mica,
amiăng, sợi thuỷ
tinh kết hợp chất
kết dính và tấm Si
hữu cơ 180 165
IV. Phát nóng và làm mát máy điện
Trong máy điện xảy ra quá trình biến đổi hoặc truyền tải năng lượng và có
sự tổn
hao năng lượng ΣΔp . Trong máy phát điện tổn hao chủ yếu là trong lõi
thép( do hiện
tượng từ trễ và dòng xoáy), trong điện trở dây quấn máy điện và do ma sát ở
các ổ trục, lực
cản của quạt làm mát máy phát điện tổn hao này làm nóng máy và ảnh
hưởng đến chất
lượng của vật liệu cách điện.
Để làm mát máy điện, nhiệt lượng sinh ra phải được tản ra môi trường xung
quanh
bằng cách tăng diện tích tiếp xúc của máy điện với không khí làm mát, tăng
tốc độ đối lưu
8
của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát. Thường vỏ máy
điện, được chế
tạo có cánh tải nhiệt và đối với máy điện có công suất lớn thường có hệ
thống quạt gió
hoặc bơm nước làm mát.
Kích thước của máy, phương pháp làm mát phải được tính toán và lựa chọn,
để cho

độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho
phép, đảm bảo
cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm.
Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử
không vượt
quá độ tăng nhiệt của các phần tử cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt
sẽ vượt qúa
nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài.
§2. MÁY BIẾN ÁP
I. Khái Niệm Chung
Để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ điện áp cao xuống điện áp
thấp,
hoặc lại từ điện áp thấp lên điện áp cao, ta dùng máy biến áp. Ngày nay do
việc sử dụng
điện năng phát triển rất rộng rãi, nên có những loại máy biến áp khác nhau:
máy biến áp
một pha, ba pha, hai dây quấn, ba dây nhưng chúng dựa trên cùng một
nguyên lý, đó là
nguyên lý cảm ứng điện từ.
1. Định nghĩa
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 10
Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng
điện từ,
dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ
nguyên tần số.
Hệ thống điện đầu vào máy biến áp( trước lúc biến đổi) có: điện áp U1, dòng
điện I1, tần số
f. Hệ thống điện đầu ra của máy biến áp( sau khi biến đổi) có: điện áp U2,
dòng điện I2, tần

số f.
Trong các bản vẽ máy biến áp được kí hiệu:
9
Đầu vào của máy biến áp được nối vào nguồn điện, được coi là sơ cấp. Đầu
ra nối
với tải gọi là thứ cấp. Các đại lượng, các thông số sơ cấp trong ký hiệu có
ghi chỉ số 1: số
vòng dây sơ cấp w1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất sơ cấp
P1. Các đại
lượng và thông số thứ cấp có chỉ số 2: cuộn dây thứ cấp w2, điện áp thứ cấp
U2, dòng điện
thứ cấp I2, công suất thứ cấp P2.
Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn sơ cấp thì máy biến áp là tăng áp, nếu điện áp
thứ cấp
nhỏ hơn điện áp sơ cấp gọi là giảm áp.
2. Các đại lượng định mức
Các đại lượng định mức của máy biến áp do nhà chế tạo máy biến áp quy
định để
cho máy có khả năng làm việc tối ưu. Có 3 đại lượng định mức cơ bản:
a) Điện áp định mức:
Điện áp sơ cấp định mức U1đm là điện áp quy định dây quấn sơ cấp
Điện áp thứ cấp định mức U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn thứ cấp,
khi
dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.
Người ta quy ước, với máy biến áp 1 pha điện áp định mức là điện áp pha,
với máy
biến áp 3 pha thì điện áp định mức là điện áp dây. Đơn vị điện áp ghi trên
máy thường là V
hoặc kV.
b) Dòng điện định mức: là dòng đã quy định cho mỗi dây quấn của máy biến

áp, ứng
với công suất và điện áp định mức.
Đối với máy biến áp 1 pha, dòng điện định mức là dòng 1 pha. Đối với máy
biến áp
3 pha, dòng định mức là dòng điện dây.
Đơn vị ghi trên máy thường là A.
Dòng điện sơ cấp định mức I1đm, dòng điện thứ cấp định mức I2đm.
c) Công suất định mức.
Báo cáo
Thầy giáo
Côn
định mức
Đối
10
Đối
S đm
Ngo
mạch, chế
3. Công d
Máy
phối điện
các trung
truyền tải
cao khả n
chạy trên
biến áp tă
cần đặt trạ
Ngo
trong hàn
II. Cấu Tạ

Máy
1. Lõi thép
Lõi
dây quấn,
Lõi
- T
- Gk
Trụ
Để
thuật điện
nối tiếp ho
thực tập
o hướng dẫ
ng suất địn
ký hiệu S
i với máy b
i với máy b
m = 3 . U2
oài ra, trên
ế độ làm vi
dụng của m
y biến áp
năng. Các
tâm tiêu th
11
điện năng
năng truyền
đường dây
ăng áp. Mặ
ạm giảm áp

oài ra, máy
điện ( máy
ạo Của Má
y biến áp g
p:
i thép máy
được chế
i thép gồm
Trụ: ký hiệ
Gông: ký
không có d
ụ và gông t
giảm tổn h
n, là các lá
oặc xen kẽ
xưởng đi
ẫn: Nguyễ
nh mức củ
đm, đơn vị:
biến áp 1 p
biến áp 3 p
đm.I2đm =
n máy còn
iệc
máy biến áp
có vai trò
nhà máy đ
hụ điện( k
g. Điện áp
n tải và gi

y bằng các
ặt khác điệ
p.
y biến áp c
y biến áp h
12
áy Biến Áp
gồm các bộ
biến áp để
tạo từ nhữ
hai bộ phậ
ệu bằng ch
hiệu G, là
dây quấn.
ạo thành m
hao do dòn
thép được
ẽ.
ện
ễn quang H
ủa máy biế
VA, kVA
pha, công s
pha, công s
3 . U1đm.I1
ghi tần số
p
quan trọn
điện công
khu công n

máy phát
ảm tổn ha
ch nâng ca
ện áp điện
còn được s
hàn), làm n
ộ phận chín
ể dẫn từ th
ững vật liệu
ận:
hữ T, là phầ
phần lõi t
mạch từ kh
ng điện xoá
c chia mỏn
Hùng ,Nguy
13
ến áp là cô
A.
suất định m
suất định m
đm
định mức
ng trong hệ
suất lớn, c
nhiệp, đô th
thường là
ao công su
ao điện áp
áp thường

ử dụng tro
nguồn cho
nh sau: lõi
hông chính
u dẫn từ tốt
ần lõi thép
thép nối cá
ép kín.
áy gây nên
ng và cách
yễn huy Th
ông suất b
mức là: S đm
mức là:
f đm, số ph
ệ thống điệ
các máy điệ
hị ) vì thế
à 6,3; 10,5
ất trên đườ
. Vì vậy ở
g 3 hoặc 6
ong các thi
các thiết b
thép, dây
h của máy,
t, thường là
14
p có quấn d
ác trụ lại v

n, lõi thép đ
điện với n
hiện
iểu kiến đ
m = U2đm.I2
ha, sơ đồ n
ện, dùng đ
ện công su
ế cần xây d
5; 15,75;
ờng dây, p
đầu đườn
kV, vì vậ
ết bị lò nu
ị điện
quấn và vỏ
đồng thời
à thép kỹ t
dây quấn
với nhau th
được ghép
nhau. Trụ v
định mức.
đm = U1đm.I
nối dây, điệ
ể truyền tả
uất lớn th
dựng các đ
38,5(kV)
phải giảm

ng dây phả
ậy ở cuối đ
ung( máy b
ỏ máy.
i làm khun
thuật điện.
hành mạch
p từ những
15
và gông có
11
Công suất
I1đm
ện áp ngắn
ải và phân
hường ở xa
đường dây
). Để nâng
dòng điện
ải đặt máy
đường dây
biến áp lò),
ng để quấn
h từ kín và
lá thép kỹ
ó thể ghép
t
n
n
a

y
g
n
y
y
n
à
ỹ
p
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 12
Ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng xà ép vít chặt lại.
Ghép xen kẽ thì toàn bộ lõi thép phải ghép đồng thời và lớp lá thép được
ghép xen
kẽ với nhau. Sau khi ghép thì lá thép cũng được vít chặt xà ép và bulông.
H1:ghép rời lõi thép MBA a, b,
H2:a,b:ghép xen kẽ lõi MBA
Phương pháp sau tuy phức tạp, nhưng giảm được tổn thất do dòng điện xoáy
gây nên
16
và rất bền về phương pháp điện cơ học, vì thế hầu hết các máy biến áp hiện
nay đều ghép
theo phương pháp này.
Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ thép
thường
làm thành hình bậc thanh gần tròn. Gông vì không quấn dây, do đó để thuận
tiện cho việc
chế tạo, tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản: hình vuông, hình chữ
thập và hình
T. Vì lý do an toàn, toàn bộ lõi thép được nối đất với vỏ máy và vỏ máy phải

được nối đất.
Tuỳ theo hình dáng, người ta chia ra:
- Máy biến áp kiểu lõi( hay kiểu trụ): Dây quấn bao quanh trụ thép. Loại này
hiện
nay rất thông dụng cho các máy biến áp một pha và ba pha có dung lượng
nhỏ và
trung bình.
- Máy biến áp kiểu bọc: Loại này mạch từ được phân nhánh ra 2 bên và bọc
lấy
một phần dây quấn. Loại này chỉ được dùng cho một vài nghành có chuyên
môn
đặc biệt như máy biến áp dùng trong lò điện luyện kim…
- Ở các máy biến áp hiện đại, dung lượng lớn và cực lớn(80-100MVA trên 1
pha),
điện áp thật cao (220 – 400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho
việc
vận chuyển trên đường, mạch từ của máy biến áp kiểu trụ phân nhánh sang
hai
bên nên máy biến áp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là máy
biến
áp kiểu trụ bọc.
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 13
a, b,
H3:máy biến áp kiểu trụ bọc: a. một pha ; b. ba pha
2. Dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng
lượng vào và
nhả năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có
trường hợp dùng

17
nhôm.
Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA người ta chia ra 2 loại chính: dây
quấn đồng
tâm và dây quấn xen kẽ.
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 14
a) Dây quấn đồng tâm
Ở dây quấn đồng tâm, tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây
quấn hạ áp
thường là quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn CA quấn phía ngoài
bọc lấy dây quấn
HA. Với cách điện này có thể giảm bớt được điều kiện cách điện của dây
quấn CA( kích
thước rãnh dầu cách điện, vật liệu cách điện dây quấn CA) bởi vì giữa dây
quấn CA và trụ
đã có cách điện bản thân của dây quấn HA.
Những kiểu dây quấn đồng tâm chính bao gồm:
*) Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện nhỏ thì dùng dây tròn, quấn thành nhiều
lớp, nếu
tiết diện lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp.
Dây quấn hình trụ dày tròn lớn thì dùng làm dây quấn HA với điện áp từ
6kV trở
xuống. Nói chung, dây quấn hình trụ thường dùng cho các máy biến áp dung
lượng
560kVA trở xuống.
*) Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đường xoắn
ốc, giữa
các vòng dây có rãnh hở, kiểu này thường dùng cho dây quấn hạ áp của các
máy biến áp có

dung lượng trung bình và lớn.
*) Dây quấn xoắn ốc liên tục: Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình
xoắn là
dây quấn này được quấn thành những bánh dây phẳng cách nhau bằng
những rãnh hở.
Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây được nối tiếp một
cách liên tục
mà không cần mối hàn giữa chúng, cũng vì thế mà dây quấn gọi là xoắn ốc
liên tục. Dây
quấn này chủ yếu dùng làm cuộn dây cao áp, điện áp 35kV trở lên và dung
lượng lớn.
18
b) Dây quấn xen kẽ
Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. Chú ý
rằng, để
cách điện được dễ dàng, các bánh dây sát gông thuộc dây quấn hạ áp. Kiểu
dây quấn này
hay dùng trong các máy biến áp kiểu bọc. Vì chế tạo và cách điện khó khăn
kém vững chắc
về cơ khí nên các máy biến áp kiểu trụ hầu như không dùng dây quấn xen
kẽ( hình 6).
Lưu ý, dây quấn được quấn theo kiểu nào cũng thành nhiều vòng và lồng
vào trụ lõi
thép. Và giữa các vòng dây, giữa các dây quấn ( CA và HA) có cách điện
với nhau và cách
điện với lõi thép.
3. Vỏ máy : Gồm hai bộ phận là thùng và nắp thùng.
a) Thùng máy biến áp: thường làm bằng thép, thường là hình bầu dục.
Lúc máy biến áp làm việc, một phần năng lượng bị tiêu hao và toả ra dưới
dạng

nhiệt năng làm nóng dây quấn, lõi thép và các bộ phận khác. Do đó, giữa
máy biến áp và
môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ và gọi là độ chênh nhiệt.
Nếu độ chênh
nhiệt đó vượt quá mức quy định sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và gây sự cố
với máy biến
áp. Để đảm bảo cho máy biến áp vận hành với tải liên tục trong thời gian
quy định và
không bị sự cố phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm biến áp trong
thùng dầu. Ngoài
ra, dầu máy biến áp còn làm nhiệm vụ tăng cường cách điện.
b) Nắp thùng: Dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng
như:
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 15
- Các cửa ra của dây quấn CA và HA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn
với vỏ
máy.
- Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ, bằng thép đặt trên nắp và nối với
thùng
bằng một ống dẫn dầu.
19
- Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thường là hình trụ nghiêng. Một đầu nối với
thùng,
một đầu bịt bằng đĩa thuỷ tinh.
§3. Máy Điện Không Đồng Bộ
I.Khái Niệm Chung
1. Phân loại:
Máy điện không đồng bộ có nhiều loại được phân theo thành nhiều cách
khác nhau:

theo kết cấu vỏ máy, rôto…
Theo kết cấu của vỏ: máy điện không đồng bộ chia thành các kiểu chính:
rôto kiểu
dây quấn, rôto kiểu lồng sóc.
Theo số pha trên dây quấn có 3 loại: 1 pha, 2 pha, 3 pha.
2. Kết cấu:
Giống như những máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm những
phần
chính như sau:
a) Stato: là phần tĩnh và gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn,
ngoài ra còn
có vỏ máy và nắp máy.
*) Lõi thép: được ép trong vỏ, làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép Stato hình trụ
do các lá
thép kỹ thuật điện được dập dãnh bên trong ghép lại với nhau thành các rãnh
theo hướng
trục. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên giảm tổn hao lõi
thép.
*) Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây bọc cách điện( dây dẫn điện từ và
được đặt
trong rãnh của lõi thép), kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽ được
trình bày trong
phần cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ không đồng bộ.
*) Vỏ máy: làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn
cũng như
cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công
suất tương đối
lớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cách làm
nguội máy mà
dạng vỏ cũng khác nhau: kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, … Hai đầu vỏ có nắp máy

và ổ đỡ trục.
Vỏ và nắp máy dùng để bảo vệ máy.
20
b) Rôto: là phần quay gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy.
*) Lõi thép: nói chung, lõi thép vẫn làm bằng lá thép kỹ thuật điện như ở
stato. Lõi thép
được ép trực tiếp lên trục máy.
*) Dây quấn rôto: có hai loại chính là rôto lồng sóc và rôto dây quấn.
- Rôto dây quấn: giống như dây quấn Stato. Trong máy điện cỡ trung bình
trở lên
thường dùng làm dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những đầu nối, kết
cấu dây nối
chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng làm dây quấn đồng tâm một
lớp. Dây quấn 3
pha của rôto thường đấu hình sao, còn 3 đầu kia được nối vào 3 rãnh trượt
thường làm
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 16
bằng đồng cố định một đầu ở đầu trục, và thông qua chổi than có thể đấu với
mạch điện
bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ rôto kiểu dây quấn này là: có thể
thông qua chổi
than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải
thiện tính năng mở
máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện công suất của máy. Khi máy làm việc
bình thường
dây quấn rôto được nối ngắn mạch.
- Rôto lồng sóc: Kết cấu của loại dây này rất khác so với dây quấn stato.
Trong mỗi
rãnh của lõi thép, rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi

thép và được
nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm thành cái
lồng, người ta
hay gọi là lồng sóc.
Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào
các rãnh lõi
thép rôto tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt
làm mát. Dây
quấn rôto lồng sóc không cần cách điện với lõi thép. Để cải thiện tính năng
mở máy trong
công suất tương đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành
hai rãnh.
21
Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thưòng làm rãnh chéo đi qua một góc so
với tâm trục.
Động cơ lồng sóc là động cơ rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo
đảm. Động cơ
dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giá
thành cao và vận
hành kém tin cậy hơn rôto lồng sóc nên chỉ được dùng khi động cơ rôto lồng
sóc không
đáp ứng được yêu cầu về truyền động.
b) Khe hở: vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện
không
đồng bộ rất nhỏ( 0,2 – 1mm trong các máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế
dòng
điện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể nâng cao hệ số công suất
của
máy.
III. Công Dụng Của Máy Điện Không Đồng Bộ

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm cơ điện.
Do kết
cấu đơn giản làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ
không đồng bộ là
loại máy được dùng rộng dãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân với
công suất vài
chục đến vài nghìn kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không
đồng bộ làm
nguồn động lực cho các máy cán thép vừa và nhỏ, động lực cho các máy
công cụ ở các nhà
máy công nghiệp nhẹ … Trong các hầm mỏ, dùng làm máy tời hay quạt gió.
Trong nông
nghiệp làm máy bơm hay gia công nông sản. Trong đời sống hàng ngày,
máy điện không
đồng bộ cũng dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa, động cơ
trong tủ lạnh…
Tóm lại, theo sự phát triển của nền điện khí hoá, và tự động hoá, phạm vi
ứng dụng của
máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi.
Tuy vậy, máy điện không đồng bộ cũng có những nhược điểm: hệ số cosϕ
không
22
cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt, nên ứng dụng của nó cũng có hạn
chế.
Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính
không tốt
so với máy phát điện đồng bộ nên chỉ trong một vài trường hợp đặc biết nào
đó( trong quá
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 17

trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ tạm thời thì nó cũng có ý
nghĩa quan
trọng.
IV. Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Điện Không Đồng Bộ
Ta tạo ra một từ trường quay có tốc độ n1 = 60 f
p
,
Trong đó: f là tần số của điện 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
23
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.
BÀI 4 : TÍNH TOÁN SỐ LIỆU DÂY QUẤN MBA
I-Các thông số

Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 18
Q: tiết diện lõi sắt
S: công suất của máy biến áp
Wo: số vòng dùng cho 1 volt
Δi: mật độ dòng điện máy biến áp 2,5÷4 A/mm2
D: đường kính dây
B: tiết diện dây
II-Các bước tính số liệu dây quấn MBA một pha
1.Bước 1 : Xác định tiết diện Q của lõi thép
Q=ab ( cm2)
Q= S (đối với lõi chữ O )
Q= 0,7 S (đối với lõi chữ E )
24
2.Bước 2 : Tính số vòng dây của các cuộn dây
w =45÷50+5÷10% o Q
( phụ thuộc hàm lượng silic có trong thép)
Số vòng dây cuộn sơ cấp : w1=wo.U1 ( vòng)
Báo cáo thực tập xưởng điện
Thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn quang Hùng ,Nguyễn huy Thiện 19
Số vòng dây cuộn thứ cấp : khi tính số vòng dây cuộn thứ cấp phải dự trữ
thêm
một số vòng dây để bù dự trữ sự sụt áp do trở kháng
W2=wo(U2+ ΔU2) ( vòng )
Độ dự trữ điện áp ΔU2 đươc chọn theo bảng sau :
S(VA) 100 200 300 500 750 1000 1200 1500 >1500
ΔU2 4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0
3.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 mát của máy biến áp, công suất, … mà chọn mật

độ dòng biến
áp cho phù hợp để khi máy biến áp vận hành định mức, dây dẫn không phát
nhiệt quá 80º
C
Bảng sau cho phép chọn mật độ dòng điện ΔI khi máy biến áp làm việc liên
tục 24/24
S(VA) 0÷50 50÷100 100÷200 200÷250 500÷1000
Δi(A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2
Nếu máy biến áp làm việc ngắn hạn 3÷5h thông gió tốt thì có thể chọn
Δi= 5(A/mm2) để tiết kiệm dây đồng.
Thông thường ta chọn Δi=2,5÷3 ( A/mm2)
▪Tiết diện dây sơ cấp được chọn theo các công thức:
1 . 2. 4 4 2 4 1 1 . 1. 2
2 1 1
2 4
S S S
U S hU i S d
d U i S
=
η Δ Δ ⇒ = = =
Π Π Π Πη. .Δ
=
Η: hiệu suất máy biến áp( khoảng 0,85÷0,90)
25