TÀI LIỆU HƯỚNG dẫn THÍ NGHIỆM tên học PHẦN máy điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THỦY

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM
TÊN HỌC PHẦN: MÁY ĐIỆN
MÃ HỌC PHẦN: 13101
HỆ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC, CAO ĐẲNG CHÍNH QUY

Hải Phòng, ngày 15 tháng 01 năm 2016
TRƯỞNG KHOA

TRƯỞNG BỘ MÔN

GV BIÊN SOẠN

Trần Anh Dũng

Vương Đức Phúc

Đỗ Văn A

1


1. Yêu cầu đối với bài báo cáo thí nghiệm
a. Viết và trình bày trên khổ giấy A4, viền bao quanh, viết bằng tay.
b. Trang bìa theo mẫu quy định với đầy đủ thông tin cá nhân (xem dạng mẫu sau)
c. Phải đảm bảo nắm rõ thông tin về đối tượng nghiên cứu
d. Nắm rõ mục đích bài thí nghiệm (để làm rõ vấn đề gì, phục vụ cho cái gì..)
2. Mỗi bài báo cáo gồm:

a. Chuẩn bị tài liệu liên quan
b. Nêu mục đích:
c. Giới thiệu đối tượng thí nghiệm và thiết bị hỗ trợ, phục vụ thí nghiệm
d. Nội dung:
Mỗi nội dung bài thí nghiệm bao gồm:

-

Sơ đồ tổng quát
Đấu dây hệ thống
Các bước tiến hành
Bảng ghi kết quả đo, vẽ đồ thị, đặc tính..
Đóng góp ý kiến xây dựng bài thí nghiệm khi kết quả đo có sai số hoặc chưa sát lý thuyết
(nếu có thể)

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THỦY

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
HỌC PHẦN: MÁY ĐIỆN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐỖ VĂN A
SINH VIÊN:………………..
MSV:………..
NHÓM HỌC N0…..TH:………..
ĐIỂM ĐÁNH GIÁ:………..
HẢI PHÒNG, THÁNG …..NĂM 2015

2

Mục lục

Bài 1. MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA
1.1. Mục đích
- Làm quen máy biến áp một pha
- Xác định tính năng của máy
- Dựng các đường đặc tính công tác của máy
- Xác định các thông số cơ bản, lập được sơ đồ thay thế
- Biết xây dựng bài thí nghiệm
1.2. Công tác chuẩn bị của sinh viên
- Về lý thuyết: Hiểu rõ nguyên lý và cấu tạo của máy điện, đồng thời nắm bắt rõ các chế độ
hoạt động và đặc tính công tác của máy điện trong các chế độ đó.
- SV chuẩn bị bài thí nghiệm trước, các biểu mẫu theo yêu cầu.
- Trước thi thực thi phải kiểm tra tính nắm bắt của từng SV, học viên.
1.3. Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm
- Máy BA 1 pha 500VA, 380V/ 2*110V
- Bộ tạo nguồn chuẩn DL 1013M1
- Bộ đo thông số điện: DL 1031
- Bộ đo thông số điện: DL 10065
1.4. Nội dung thí nghiệm
1. Xác định hệ số truyền đạt
2. Thí nghiệm không tải
3. Thí nghiệm ngắn mạch
4. Tính toán các thông số và lập sơ đồ tương
1.4.1. Xác định hệ số truyền đạt
Việc xác định hệ số truyền đạt của máy biến áp được tiến hành theo 2 phương pháp sau.
+ Phương pháp điện thế: phương pháp này dùng cầu vôn kế đặc biệt, thiết bị này đo hệ số truyền
đạt của máy biến áp thông qua việc so sánh điện áp cuộn thứ cấp và một phần cuộn sơ cấp, nó không
những đo được hệ số truyền đạt của máy biến áp mà còn xác định được cực tính của các cuộn dây.
+ Phương pháp trực tiếp: Dùng đồng hồ Volmetter đo điện áp cuộn sơ cấp và thứ cấp ở chế độ

không tải, phương pháp này thường dùng và áp dụng cho bài thí nghiệm.
1. Sơ đồ tổng quát.

3


Hình 1.1
2. Sơ đồ đấu dây

Hình 1.2
3. Tiến hành thí nghiệm
Lựa chọn thiết bị, nối dây treo sơ đồ trên hình 1.2 và thực hiện theo qui trình sau
B1. Trên bộ tạo nguồn chuẩn, đặt núm điều chỉnh điện áp nguồn ở vị trí nhỏ nhất(0%).
B2. Nối dây cấp nguồn với cuộn sơ cấp
B3. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘ON’
B4. Điều chỉnh điện áp của bộ tạo nguồn chuẩn, mỗi lần đọc giá trị điện áp bộ tạo nguồn chuẩn(U1)
lại đọc giá trị điện áp cuộn thứ cấp và ghi thông số vào bảng.
B5. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘OFF’, tháo dây đấu nối và kết thúc TN

• Bảng ghi các thông số
STT

Điện áp sơ cấp
U1(V)

Điện áp thứ cấp
U2(V)

4

Ki

Km

Ghi chú


1
2
3

Cuộn thứ cấp
nối nối tiếp

4

Hệ số truyền đạt của máy biến áp được tính theo công thức sau:
n

Ki =

U1i
U 2i

Km=
và

∑K

i

i=1

n

Với:

i - Thứ tự phép đo; n – Số lần đo

• Xây dựng đồ thị mối quan hệ giữa Điện áp thứ cấp (U2), Hệ số truyền đạt (m) với Điện áp
sơ cấp (U1) như sau:

Hình 1.3
1.4.2. Thí nghiệm không tải
1. Sơ đồ tổng quát

Hình 1.4
2. Sơ đồ đấu dây

5


Hình 1.5

3. Tiến hành thí nghiệm.
Lựa chọn thiết bị, nối dây treo sơ đồ trên hình 1.5 và thực hiện theo qui trình sau
B1. Trên bộ tạo nguồn chuẩn, đặt núm điều chỉnh điện áp nguồn ở vị trí nhỏ nhất(0%).
B2. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘ON’
B4. Điều chỉnh điện áp của bộ tạo nguồn chuẩn, mỗi lần đọc giá trị điện áp bộ tạo nguồn chuẩn(U1)
lại đọc giá trị dòng điện đầu vào, công suất và ghi thông số vào bảng.

B5. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘OFF’, tháo dây đấu nối và kết thúc TN

• Bảng các thông số
Stt
1

U 0 (V)

I 0 (A)

P 0 (W)

2
3
4
5
6

Trong đó Cosφ 0 ( hệ số công suất ) được tính theo công thức sau.
P 0i
U 0i * I 0i

Cosφ 0i =

i: Lần đo thứ i của biến áp

• Xây dựng các đặc tính ở chế độ không tải như sau:

6

Cosφ 0


1.4.3. Thí nghiệm ngắn mạch
1. Sơ đồ tổng quát

Hình 1.6

2. Sơ đồ đấu dây

Hình 1.7

3. Tiến hành thí nghiệm.
Lựa chọn thiết bị, nối dây treo sơ đồ trên hình 1.7 và thực hiện theo qui trình sau
B1. Trên bộ tạo nguồn chuẩn, đặt núm điều chỉnh điện áp nguồn ở vị trí nhỏ nhất(0%).

7


B2. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘ON’
B4. Điều chỉnh điện áp của bộ tạo nguồn chuẩn, mỗi lần đọc dòng điện đầu vào bộ tạo nguồn
chuẩn(U1) lại đọc giá trị giá trị điện áp đầu vào, công suất và ghi thông số vào bảng.
Lưu ý:
Phải tiến hành nhanh và bắt đầu từ giá trị dòng lớn để tránh quá nhiệt cuộn dây và không ảnh
hưởng sai số phép đo. Điện áp nguồn ≤ 25V để đảm bảo an toàn thiết bị.
B5. Bật công tắc nguồn của Module nguồn tới vị trí ‘OFF’, tháo dây đấu nối và kết thúc TN

• Bảng ghi các thông số
STT
1

Psc (W)

I1sc (A)

Usc (V)

I2sc (A)

2
3
4
5
6

Trong đó hệ số công suất ngắn mạch được tính theo công thức sau:

CosφSC =

PSC
USC .ISC

• Xây dựng các đặc tính ở chế độ ngắn mạch như sau:

1.4.4. Tính toán các thông số và lập sơ đồ tương
1. Sơ đồ tương đương:

8

Cosφsc

Ghi chú


2. Tính toán các thông số:
P0 =ΔPFe = I02 .rm ⇒ rm =

P0
I02

- Chế độ không tải:
z 0 = rm2 +x 2m =

U1
⇒ x m = z 20 - rm2
I0

2
2
znm = rnm
+ xnm
=

-

U nm
I dm

Chế độ ngắn mạch:
rnm = r1 + r2, =

P
Pnm
= sc
Idm
I dm

2
2
xnm = x1 + x2, = znm
− rnm

r1 ≈ r2, =

-

Gần đúng:

rnm
x
; x1 ≈ x2, = nm ;
2
2

r2 =
và

r2,
x ,2
;

x
=
2
K2
K2

Bài 2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN KĐB ROTOR DÂY QUẤN
2.1. Mục đích
- Làm quen thiết bị thí nghiệm và thiết bị phục vụ bài thí nghiệm
- Biết cách đọc các thông số định mức của đối tượng nghiên cứu
- Biết xây dựng sơ đồ đấu dây các bài thí nghiệm liên quan
- Biết xây dựng các đặc tính của đối tượng thí nghiệm
2.2. Công tác chuẩn bị của sinh viên
- Nắm vững kiến thức máy điện liên quan đến bài thí nghiệm

9


- Đọc kỹ tài liệu liên quan phục vụ bài thí nghiệm
- Chuẩn bị bài, biểu đồ, bảng ghi các thông số bài thí nghiệm
2.3. Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm
- Động cơ điện KĐB rotor dây quấn : DL 1022 3 pha; ∆/Υ - 220/380 - 4.3/2.9A
Tốc độ định mức: 2800 RPM

-

Bộ tạo nguồn chuẩn khả trình: DL 1013M1
Bộ tạo nguồn chuẩn khả trình: DL 1067
Đầu ra 0 ÷ 210VDC / 2A

-

Bộ đo thông số dạng cơ: DL 10055
Đo tốc độ: 0 ÷ 6000RPM ∼ 0 ÷ 6VDC; Đo mômen cản trên trục động cơ

-

Bộ đo thông số điện: DL 1031
Bộ đo thông số điện: DL 10065
Bộ tải ma sát - phanh điện từ dòng xoáy DL 1019M
Load cell DL 2006D-E-F

-

Bộ chuyển đổi tốc độ DL 2031M

2.4. Nội dung thí nghiệm
1. Xác định hệ số truyền đạt
2. Thí nghiệm không tải
3. Thí nghiệm ngắn mạch
4. Thí nghiệm với tải là phanh điện từ dòng xoáy
2.4.1. Xác định hệ số truyền đạt
1. Sơ đồ tổng quát

Hình 2.1
2. Sơ đồ đấu dây

10

Hình 2.2

4. Tiến hành thí nghiệm
B1. Đấu dây theo hình 2.2, bật nguồn chính của Module tạo nguồn DL 1013M1,
B2. Điều chỉnh nguồn cấp cho động cơ bằng giá trị định mức và ghi giá trị đầu tiên vào bảng
B3. Ta lại giảm điện áp đặt vào động cơ và mỗi lần giảm 10% Un và ghi thông số vào bảng, quá
trình lặp lại.
Thí nghiệm với các thông số:
U1 =

•

1.0Un

0.8Un

0.7Un

0.6Un

Bảng ghi kết quả đo:
STT

U1(V)

U2(V)

1
2
3

4
Trong đó:

U1i
U 2i

Ki =
và
n

K m=

∑K

i

i=1

n

11

Ki

Km


• Xây dựng đặc tính như sau:

2.4.2. Thí nghiệm không tải

1. Sơ đồ tổng quát

Hình 2.3

2. Sơ đồ nối dây

Hình 2.4

3. Tiến hành thí nghiệm
12


B1. Đấu dây theo hình 2.4, bật nguồn chính của Module tạo nguồn DL 1013M1
B2. Khởi động động cơ KĐB bằng tăng điện áp đặt vào dây quấn stato động cơ
B3.Tại giá trị định mức, tiến hành đo các thông số của động cơ và ghi vào bảng sau. Sau đó giảm
điện áp đặt vào động cơ, tại đây ta tiến hành đo thông số và quá trình lặp lại theo trình tự giảm điện áp
dưới đây.
Thí nghiệm với các thông số (Un – Điện áp định mức)
1.0Un 0.9Un 0.8Un 0.7Un 0.6Un 0.5Un 0.4Un 0.3Un 0.2Un 0.1Un

•

Ghi lại các thông số liên quan vào bảng sau:
STT

U (V)

I 0( A)

P (W)

n (RPM)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

• Xây dựng các đặc tính của động cơ KĐB có dạng như sau:

2.4.3. Thí nghiệm ngắn mạch
Thí nghiệm ngắn mạch của động cơ nhằm xác định hiệu suất của động cơ

13

Cosφ0


1. Sơ đồ tổng quát

Hình 2.5

2. Sơ đồ nối dây

Hình 2.6

3. Tiến hành thí nghiệm
B1. Đấu dây theo hình 2.6, bật nguồn chính của Module tạo nguồn DL 1013M1,
B2. Tăng dần điện áp đặt vào động cơ và quan sát chỉ số dòng điện của nó, tại giá trị ban đầu đảm
bảo dòng điện ≤ In . Ghi lại giá trị các thông số của động cơ sau đó giảm điện áp đặt vào động cơ và
luôn quan sát chỉ số dòng điện, mỗi lần giảm 10% In và tiếp tục ghi thông số vào bảng, quá trình lặp lại
cho đến khi giá trị I = 0;
Thí nghiệm với các thông số ( In – Dòng định mức)
1.0In 0.9In 0.8In 0.7In 0.6In 0.5In 0.4In 0.3In 0.2In 0.1In

•

Bảng ghi kết quả đo

14


STT

U1sc(V)

I1sc(A)

I2sc (A)

Psc(W)

Cosφsc

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

• Tính toán và xây dựng các đặc tính của động cơ KĐB như sau

Một số công thức liên quan:

U1sc = Ucc; Psc = Pcc; Cosφsc = Cosфcc; Isc = Icc

2.4.4. Thí nghiệm với tải là phanh dòng xoáy
Thí nghiệm này nhằm xác định các điểm công tác của động cơ ứng mỗi giá trị tải khác nhau

1. Sơ đồ tổng quát

Hình 2.7

2. Sơ đồ nối dây

15


Hình 2.8

3. Tiến hành thí nghiệm
B1. Đấu dây theo hình 2.8, bật nguồn chính của Module tạo nguồn DL 1013M1,
B2. Điều chỉnh nguồn cấp cho động cơ bằng giá trị định mức
B3. Điều chỉnh nguồn điện một chiều cấp vào cuộn phanh với một giá trị tải nhất định, đo các
thông số động cơ, mỗi lần lại ghi thông số mới vào bảng và lặp lại với các giá trị ở bảng dưới đây

•

Bảng ghi kết quả đo:
Uph(V)

0

30

60

80

I1(A)
n(vg/ph)
Pđiện(W)
Pcơ(W)
M(Nm)
cos φ

• Tính toán và xây dựng các đặc tính có dạng như sau:

16

100

120

135


Cosφ=

Pđ
3U1I1

17


Bài 3. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ
3.1. Mục đích
- Làm quen thiết bị thí nghiệm và thiết bị phục vụ bài thí nghiệm
- Biết cách đọc các thông số định mức của đối tượng nghiên cứu
- Biết xây dựng sơ đồ đấu dây các bài thí nghiệm liên quan
- Biết xây dựng các đặc tính của đối tượng thí nghiệm
3.2. Công tác chuẩn bị của sinh viên
- Nắm vững kiến thức máy điện liên quan đến bài thí nghiệm
- Đọc kỹ tài liệu liên quan phục vụ bài thí nghiệm
- Chuẩn bị bài, biểu đồ, bảng ghi các thông số bài thí nghiệm
3.3. Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm
- Máy phát điện đồng bộ: Module 1026A 3 pha ; ∆/Υ - 220/380 - 2.9/ 1.7A
Điện áp/dòng điện kích từ: 160V / 0.49A; Tốc độ định mức: 3000 RPM

-

Động cơ không đồng bộ lồng sóc: DL 1021; ∆/Υ - 220/ 380V - 4.7/ 2.7A
Tốc độ định mức: 2820 RPM; Công suất: 1.1kW

-

Bộ tạo nguồn chuẩn khả trình: DL 1013M1 và DL 1067
Đầu vào 220VAC; Đầu ra 0 ÷ 210VDC / 2A

-

Bộ đo thông số dạng cơ: DL 10055
Đo tốc độ: 0 ÷ 6000RPM ∼ 0 ÷ 6VDC; Đo mômen cản trên trục động cơ

-

Bộ đo thông số điện: DL 1031 và DL 10065

-

Bộ tải R, L và C: DL 1017 và Dây dẫn chuyên dụng

3.4. Nội dung thí nghiệm
- Lấy đặc tính không tải
- Lấy đặc tính ngoài (với tải R,L,C)
- Lấy đặc tính điều chỉnh(với tải R,L,C)
3.4.1. Thí nghiệm không tải
Thí nghiệm không tải để lấy thông số để xây dựng đặc tính không tải của máy phát, đó là mối quan
hệ giữa điện áp máy phát (U) và dòng kích từ (I exc) khi tốc độ không đổi. Biểu diễn như sau:

U = f (I exc) Khi I F = 0 và n = const

1. Sơ đồ tổng quát

18


Hình 3.1

2. Sơ đồ nối dây

Hình 3.2

3. Tiến hành thí nghiệm
B1. Đấu dây theo hình 3.2, bật nguồn cung cấp cho các thiết bị đo.
B2. Khởi động động cơ M cho đến khi đạt tốc độ không đổi 3000 vg/ph - Động cơ không đồng bộ
ba pha được cung cấp bằng biến tần.
B3. Bật công tắc cấp nguồn một chiều cho mạch kích từ, chỉnh điện áp nguồn cấp vào cuộn kích từ
tăng dần đến bằng giá trị định mức và sau đó giảm dần về không. Quan sát các thông số cần đo ghi vào
bảng sau. Thí nghiệm với sự thay đổi dòng kích từ như bảng sau ( Ien – Dòng kích từ định mức).
0.0Ie

0.1Ie

0.3Ie

0.5Ie

19

0.7Ie

0.9Ie

1.1 Ie


1.1 Ie

•

1.0 Ie

0.8 Ie

0.6 Ie

0.4 Ie

0.2 Ie

Bảng ghi kết quả đo
STT
1

Ie(A)

U(V)

2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

•

0.0 Ie

Xây dựng đặc tính( dạng cơ bản)

3.4.2. Thí nghiệm có tải
Thí nghiêm có tải để xây dựng đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh.

1. Sơ đồ tổng quát

20

GHI CHÚ


Hình 3.3

2. Sơ đồ nối dây

Hình 3.4

3. Tiến hành thí nghiệm
a. Đặc tính ngoài. Là mối quan hệ giữa Điện áp máy phát (U) và Dòng điện tải (I ) khi tốc độ, dòng kích
từ và tính chất tải không đổi: U = f ( I ) Khi n = const; I exc = Const; Cos φ = Const
• Tiến hành:
B1. B2: tương tự như thí nghiệm không tải
B3. Bật nguồn kích từ, chỉnh điện áp kích từ bằng giá trị định mức và quan sát điện áp máy phát
phát ra bằng giá trị định mức

21


B4. Ghi giá trị đầu tiên khi chưa cấp tải vào bảng
B5. Bật công tắc cấp nguồn cho phụ tải, mỗi lần lại ghi thông số mới vào bảng và lặp lại cho đến
khi toàn bộ phụ tải đưa hết vào

•
STT
1

Bảng ghi kết quả đo
Loại tải

I exc( A)

I ( A)

U( V)

P( W)

cos φ

n (RPM)

2
3
4
5

3000
R

6
7
1
2
3
4

L

3000

C

3000

5
6
7
1
2
3
4
5
6
7

•

Xây dựng các đặc tính có dạng cơ bản của đặc tính như sau:

Lưu ý: Trong qua trình thao tác đảm bảo tốc độ và kích từ không đổi

b. Đặc tính điều chỉnh: Là mối quan hệ giữa dòng điện kích từ (I exc) và dòng điện tải (I ) khi tốc độ, điện
áp và tính chất tải không đổi. I exc = f (I ) khi n = const;U = Const; Cos φ = Const
B1. B2: tương tự thí nghiệm không tải
B3. Bật nguồn kích từ, chỉnh điện áp kích từ bằng giá trị định mức
B4. Ghi giá trị đầu tiên khi chưa cấp tải vào bảng
B5. Bật công tắc cấp phụ tải, mỗi lần lại ghi thông số mới vào bảng và lặp lại cho đến khi toàn
bộ phụ tải đã đưa hết vào

22

•

Bảng ghi kết quả đo

STT

Loại tải

I exc(A)

I (A)

P(W)

cos φ

U(V)

n (RPM)

1
2
3
4

R

3000

L

3000

C

3000

5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7

•

Xây dựng các đặc tính có dạng cơ bản của đặc tính như sau:

Lưu ý: Trong qua trình thao tác đảm bảo tốc độ và điện áp không đổi

23


Bài 4. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
4.1. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU
4.1.1. Mục đích
- Làm quen thiết bị thí nghiệm và thiết bị phục vụ bài thí nghiệm
- Biết cách đọc các thông số định mức của đối tượng nghiên cứu
- Biết xây dựng sơ đồ đấu dây các bài thí nghiệm liên quan
- Biết xây dựng các đặc tính của đối tượng thí nghiệm
4.1.2. Công tác chuẩn bị của sinh viên
- Nắm vững kiến thức máy điện liên quan đến bài thí nghiệm
- Đọc kỹ tài liệu liên quan phục vụ bài thí nghiệm
- Chuẩn bị bài, biểu đồ, bảng ghi các thông số bài thí nghiệm
4.1.3. Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm
-

Máy phát điện một chiều

-

Động cơ điện KĐB ba pha: Module 1023P; ∆/Υ - 220/ 380V - 2.9/ 1.7A
Bộ tạo nguồn chuẩn khả trình: Module DL 1013M1 và Module DL 1067
Bộ đo thông số dạng cơ: Module DL 10055
Đo tốc độ: 0 ÷ 6000RPM ∼ 0 ÷ 6VDC; Đo mômen; Đo lực; Tạo nguồn phanh
Bộ đo thông số điện: Module DL 1031 và Module DL 10065
Bộ tải R, L và C: Module DL 1017 và Dây dẫn

-

4.1.4. Nội dung thí nghiệm
- Lấy đặc tính từ không tải
- Lấy đặc tính ngoài với tải
- Lấy đặc tính điều chỉnh với tải
.1. Đặc tính không tải:
Đặc tính không tải là mối quan hệ giữa Điện áp máy phát (U) và Dòng kích từ (I exc) khi tốc độ
không đổi. Ta có thể biểu diễn như sau: E0 = U = f (I exc) khi nF = const
a. Sơ đồ tổng quát

24


Hình 4.1
b. Sơ đồ nối dây

25