Giáo trình Máy điện 1 - Nghề: Điện công nghiệp - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO TRÌNH
MÁY ĐIỆN 1
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: 01/QĐ­CĐN, ngày 04 tháng 01 năm  
2016  của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu

1


Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

2


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể 
được 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 với mục đích 
kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

3


LỜI GIỚI THIỆU

Máy điện 1  là một trong những mô đun chuyên ngành được biên 

soạn dựa trên chương trình khung và chương trình chi tiết của trường Cao 
Đẳng Nghề  tỉnh  Bà Rịa­Vũng Tàu ban hành năm 2015 dành cho hệ  Cao 
Đẳng Nghề Điện công nghiệp.
Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo 
trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất. 
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy,  
tham khảo đồng nghiệp và tham khảo  ở  nhiều giáo trình hiện có để  phù 
hợp với nội dung chương trình đào tạo của nhà trường và phù hợp với 
mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với  
nhu cầu thực tế.
Nội dung của mô đun gồm có 25 bài: 
Bài 1
Bài 2
Bài 3
Bài 4
Bài 5
Bài 6
Bài 7
Bài 8
Bài 9

Khái niệm chung về máy điện
Khái niệm chung về máy biến áp
Cấu tạọ và nguyên lý làm việc của máy biến áp.
Các chế độ làm việc của máy biến áp. 
Máy biến áp ba pha. 
Quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ.
Máy điện một chiều 
Máy điện đồng bộ 
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 

pha
Bài 10 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha
Bài 11 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=24, 2p=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.
Bài 12 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=24, 2p=2 dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp.
Bài 13 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp.
4


Bài 14 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng tâm phân tán 1 lớp.
Bài 15 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=24, 2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp. 
Bài 16 Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha  
có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp. 
Bài 17 Bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ.
Bài 18 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=24; 
2P=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.
Bài 19 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=36; 
2P=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp.
Bài 20 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có Z=36; 
2P=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp.
Bài 21 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 
pha. 
Bài 22 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha rô to lồng 
sóc có Z=24; 2P=2
Bài 23 Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha rô to lồng 

sóc có Z=36; 2P=4
Bài 24 Sửa chữa quạt trần.
Bài 25 Sửa chữa quạt bàn.
Giáo trình cũng là tài liệu giảng day và tham kh
̣
ảo tốt cho các ngành 
thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán 
bộ vận hành sửa chữa máy điện.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa  
học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những  
kiên th
́ ức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đưa ra nội dung  
lý thuyết gắn liền với thực tập của từng bài để người học cung c
̉
ố và áp 
dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. 
Mặc dù đã cố  gắng tổ  chức biên soạn để  đáp  ứng được mục tiêu 
đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận  

5


được đóng góp ý kiến của quí Thầy, Cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn 
sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. 
                                            Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 02 tháng 01 năm 2016
                                                     Biên soạn
                                                                           1.Võ  Văn Giang – Chủ biên
                       2.Nguyễn Xuân Cường
                       

6


MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN.................................................................... 3
LỜI GIỚI THIỆU.................................................................................. 4
MỤC LỤC............................................................................................ 7
MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 1..................................................................... 12
BÀI 1.................................................................................................. 15
KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN.................................................. 15
1.1 Định nghĩa và phân loại........................................................... 15
1.2. Các định luật điện từ trong máy điện...................................... 17
1.3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện..............................24
1.4. Các vật liệu chế tạo máy điện................................................. 28
1.5. Phát nóng và làm mát máy điện ............................................ 31
BÀI 2.................................................................................................. 33
KHÁI NIỆM CHUNG MÁY BIẾN ÁP.................................................. 33
2.1. Định nghĩa.............................................................................. 33
2.2. Các đại lượng định mức......................................................... 34
2.3. Công dụng của máy biến áp................................................... 36
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP.............37
3.1. Cấu tạo của máy biến áp........................................................ 37
3.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp...................................... 40
BÀI 4.................................................................................................. 43
CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP..................................43
4.1.Sơ đồ thay thế máy biến áp một pha....................................... 43
4.2. Chế độ không tải .................................................................... 45
4.3. Chế độ có tải........................................................................... 46
BÀI 5.................................................................................................. 57
MÁY BIẾN ÁP BA PHA..................................................................... 57

5.1. Nhiệm vụ ................................................................................ 57
5.2. Cấu tạo................................................................................... 57
5.3. Tổ nối dây của máy biến áp.................................................... 59
5.4 . Sự làm việc song song của mba........................................... 61
5.5. Các máy biến áp đặc biệt
.............................................. 63
BÀI 6.................................................................................................. 67
QUẤN DÂY BIẾN ÁP MỘT PHA CÁCH LY CÔNG SUẤT NHỎ.......67
6.1. Tính toán số liệu quấn dây máy biến áp 1 pha .......................67
6.2. Thi công quấn bộ dây biến áp 1 pha ..................................... 94
6.3. Kiểm tra,vận hành................................................................. 102
BÀI 7................................................................................................ 107
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU.................................................................. 107
7.1. Cấu tạo của máy điện một chiều.......................................... 107
7.2. Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều.........................112
7.3. Máy phát điện một chiều....................................................... 115
7.4. Động cơ điện một chiều........................................................ 120

7


7.5. Những hư hỏng thường gặp ở máy điện một chiều và biện
pháp khắc phục (phần tham khảo thêm)..................................... 125
MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ..................................................................... 132
8.1. Định nghĩa và công dụng......................................................... 132
8.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ .....133
8.3. Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ .............138
8.4. Bảo dưỡng, vận hành máy phát điện xoay chiều.................138
8.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ ........142
8.6. Ứng dụng................................................................................. 146

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ................149
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA.............................................................. 149
9.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 pha. ........................150
9.2. Từ trường quay của dây quấn 3 pha. ..................................156
9.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha ........158
BÀI 10.............................................................................................. 161
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA....161
10.1. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số. .............................162
10. 2. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi số đôi cực. .....................164
10.3. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp.............................167
10.4. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch rôto của động
cơ rô to dây quấn......................................................................... 169
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ ....................171
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=24, 2P=4 DÂY QUẤN................171
ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP................................................... 171
11.1.Khái niệm chung về dây quấn............................................. 171
11. 2.Những cơ sở để vẽ sơ đồ dây quấn...................................172
11.3.Phân loại dây quấn:............................................................. 177
BÀI 12.............................................................................................. 184
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ ....................184
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=24, 2P=2 DÂY QUẤN ...............184
ĐỒNG KHUÔN PHÂN TÁN 1 LỚP................................................. 184
12.1.Xác định số liệu ban đầu..................................................... 184
12.2.Tính toán số liệu.................................................................. 185
12.3.Vẽ sơ đồ.............................................................................. 185
BÀI 13.............................................................................................. 188
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ 3 PHA CÓ Z=36, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN TẬP
TRUNG 1 LỚP............................................................................ 188
13.1.Xác định số liệu ban đầu..................................................... 188

13.2.Tính toán số liệu.................................................................. 189
13.3.Vẽ sơ đồ.............................................................................. 189
có z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp. .....................190
BÀI 14.............................................................................................. 192
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ ....................192
KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=36, 2P=4 ...................................192
8


DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM PHÂN TÁN 1 LỚP...................................192
14.1.Xác định số liệu ban đầu..................................................... 192
14.2.Tính toán số liệu.................................................................. 193
14.3.Vẽ sơ đồ.............................................................................. 194
BÀI 15.............................................................................................. 199
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ 3 PHA CÓ Z=24, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN 2 LỚP. 199
15.1. Khái niệm về dây quấn 2 lớp:............................................. 199
15.2.Xác định số liệu ban đầu..................................................... 200
15.3.Tính toán số liệu.................................................................. 200
15.4.Vẽ sơ đồ.............................................................................. 201
BÀI 16.............................................................................................. 208
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG
BỘ 3 PHA CÓ Z=36, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN 2 LỚP. 208
16.1.Xác định số liệu ban đầu..................................................... 208
16.2.Tính toán số liệu.................................................................. 209
16.3.Vẽ sơ đồ.............................................................................. 209
BÀI 17.............................................................................................. 215
BẢO DƯỠNG, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ...........215
17.1. Xác định hư hỏng trước khi tháo động cơ..........................215
17.2.Tháo lắp động cơ: ............................................................... 216

17.3. Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa............................217
17.4. Vận hành động cơ:............................................................. 235
BÀI 18.............................................................................................. 251
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
CÓ Z=24; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP.. 251
18.1.Tháo, vệ sinh động cơ:........................................................ 251
18.2.Phân tích sơ đồ dây quấn:................................................... 254
18.3. Lót cách điện rãnh: ............................................................ 256
18.4.Đo làm khuôn quấn dây:...................................................... 259
18.6.Lồng dây vào rãnh stato:..................................................... 263
18.7. Hoàn tất bộ dây:................................................................. 269
18.8. Vận hành thử:..................................................................... 273
18.9.Tẩm sấy bộ dây: ................................................................. 276
BÀI 19.............................................................................................. 278
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
CÓ Z=36; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 1 LỚP.
..................................................................................................... 278
19.1.Tháo, vệ sinh động cơ:........................................................ 278
19.2. Phân tích sơ đồ dây quấn: ................................................. 278
19.3. Lót cách điện rãnh: ............................................................ 280
19.4.Đo làm khuôn quấn dây:...................................................... 280
19.6.Lồng dây vào rãnh stato:..................................................... 281
19.7. Hoàn tất bộ dây:................................................................. 281
19.8. Vận hành thử:..................................................................... 281
9


19.9.Tẩm sấy bộ dây:.................................................................. 282
BÀI 20.............................................................................................. 283
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

CÓ Z=36; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN 2 LỚP...................283
20.1.Tháo, vệ sinh động cơ:........................................................ 283
20.2.Phân tích sơ đồ dây quấn: .................................................. 283
20.3. Lót cách điện rãnh: ............................................................ 285
20.4.Đo làm khuôn quấn dây:...................................................... 285
20.5. Quấn dây: .......................................................................... 286
20.6.Lồng dây vào rãnh stato:..................................................... 286
20.7. Hoàn tất bộ dây: ................................................................ 287
20.8. Vận hành thử:..................................................................... 287
20.9.Tẩm sấy bộ dây: ................................................................. 287
BÀI 21.............................................................................................. 288
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ................288
KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA............................................................. 288
21.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 pha. ......................288
21.2.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha. .....291
BÀI 22.............................................................................................. 299
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ ......................................... 299
KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA CÓ Z=24; 2P=2....................................299
22.1.Tháo, vệ sinh động cơ......................................................... 299
22.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn.......................................... 300
22.3. Lót cách điện rãnh: ............................................................ 306
22.4.Đo khuôn:............................................................................ 306
22.5. Quấn dây:........................................................................... 306
22.6.Lồng dây vào rãnh stato:..................................................... 307
22.7. Hoàn tất bộ dây:................................................................. 307
22.8. Vận hành thử:..................................................................... 307
22.9.Tẩm sấy bộ dây: ................................................................. 308
BÀI 23.............................................................................................. 309
QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA
CÓ Z=36; 2P=4............................................................................ 309

23.1.Tháo, vệ sinh động cơ......................................................... 309
23.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn.......................................... 309
23.3. Lót cách điện rãnh: ............................................................ 315
23.4.Đo khuôn:............................................................................ 315
23.5. Quấn dây:........................................................................... 315
23.6.Lồng dây vào rãnh stato:..................................................... 316
23.7. Hoàn tất bộ dây:................................................................. 316
23.8. Vận hành thử:..................................................................... 316
23.9.Tẩm sấy bộ dây: ................................................................. 317
BÀI 24.............................................................................................. 318
SỬA CHỮA QUẠT BÀN.................................................................. 318
24.1.Tháo, vệ sinh quạt............................................................... 318
10


24.2.Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa.............................320
24.3.Phân tích sơ đồ dây quấn quạt bàn.....................................325
24.4.Xác định các đầu dây quạt bàn: ......................................... 327
24.5. Lắp ráp, vận hành............................................................... 328
BÀI 25.............................................................................................. 329
SỬA CHỮA QUẠT TRẦN............................................................... 329
25.1.Tháo, vệ sinh quạt............................................................... 329
25.2.Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa.............................332
25.3.Phân tích sơ đồ dây quấn quạt trần:................................... 335
25.4.Xác định các đầu dây quạt trần........................................... 337
25.5. Lắp ráp, vận hành............................................................... 338

11

MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 1

Mã mô đun: MĐ18
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: 
­ Vị trí: Mô đun này học sau các môn học An toàn điện, Mạch điện, 
Vẽ điện, Khí cụ điện và mô đun Đo lường điện.
­ Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề, thuộc mô đun đào tạo 
nghề bắt buộc. 

Mục tiêu của mô đun: 
Sau khi học xong mô đun này, học sinh – sinh viên có khả năng:
­ Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp, máy điện  
một chiều, máy điện đồng bộ, máy điện không đồng bộ thông dụng trong 
thực tiễn. 
­ Tính toán được số  liệu và quấn dây máy biến áp thông dụng có 
công suất nhỏ.
­ Vẽ được sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng bộ 3 pha,  
1 pha.
­ Bảo dưỡng, sửa chữa, vận hành được động cơ  không đồng bộ  3  
pha, 1 pha. 
­ Quấn lại được bộ  dây quấn stato của động cơ  không đồng bộ  3 
pha, 1 pha bị hỏng theo số liệu có sẵn đúng yêu cầu kỹ thuật, an toàn.
­ Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chinh xac, sáng t
́
́
ạo và koa học.
Nội dung của môn học: 

Số 
TT

Tên các bài trong mô đun

Thời 
gian 

Hình 
thức 
dạy
12


1
2
3
4
5
6
 

Khái niệm chung về máy điện
Khái niệm chung về máy biến áp
Cấu tạọ và nguyên lý làm việc của máy biến áp.
Các chế độ làm việc của máy biến áp. 
Máy biến áp ba pha. 
Quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ.
Kiểm tra (bài 1­6)

10
1

2
2
2
24

LT
LT
LT
LT
LT
Tích hợp

5
10
15

Tích hợp
LT
Tích hợp

7
8
9

Máy điện một chiều 
Máy điện đồng bộ 
Cấu   tạo   và   nguyên   lý   làm   việc   của   động   cơ   không 

10
11

đồng bộ 3 pha
Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha
Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 

5
5

LT
LT

5

Tích hợp

3

Tích hợp

2

Tích hợp

14

lớp.
Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 

2

Tích hợp

15

3 pha có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng tâm phân tán 1 lớp.
Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 

3

Tích hợp

16

3 pha có Z=24, 2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp. 
Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 

 
17

3 pha có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp. 
Kiểm tra (bài 7­16)
Bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ.

3
5

Tích hợp
Tích hợp

10

Tích hợp

18

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có  
20

Tích hợp

19

Z=24; 2P=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp.
Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có  
Z=36; 2P=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 lớp.

25

Tích hợp

3 pha có Z=24, 2p=4 dây quấn đồng tâm tập trung 1  
12

lớp.
Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 
3 pha có Z=24, 2p=2 dây quấn đồng khuôn phân tán 1  

13

lớp.

Xây dựng sơ đồ dây quấn stato động cơ không đồng bộ 
3 pha có Z=36, 2p=4 dây quấn đồng khuôn tập trung 1 

13


20

Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha có  
20
5

Tích hợp
Tích hợp

21

Z=36; 2P=4 dây quấn đồng khuôn 2 lớp.
Kiểm tra (bài 18­20)
Cấu   tạo   và   nguyên   lý   làm   việc   của   động   cơ   không 

1

LT

22

đồng bộ 1 pha. 
Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha rô 

20

Tích hợp

23

to lồng sóc có Z=24; 2P=2
Quấn lại bộ dây stato động cơ không đồng bộ 1 pha rô 
to lồng sóc có Z=36; 2P=4
Sửa chữa quạt trần.
Sửa chữa quạt bàn.

20
5
5

Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp

Kiểm tra (bài 21­25)
Tổng 

5
240

Tích hợp
 

 

24
25
 
 

14


BÀI 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN

Giới thiệu:
Trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày chúng ta tiếp xúc 
và làm việc với nhi ều lo ại máy điện như  máy phát điện, độ ng cơ  điện 
(máy   bơm,   máy   quạt,   máy   khoan...)   để   hiểu   biết,   vận   hành   và   sửa 
chữa, cải tiến nó ta sẽ  nghiên cứu về  máy điện, bài này sẽ  trình bày 
các khái niệm chung, tính chất chung và phân loại máy điện.
Mục tiêu:
­ Trình bày được định nghĩa và phân loại về máy điện.
­ Mô tả được các loại vật liệu sử dụng trong chế tạo máy điện.
­ Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy phát và động cơ điện.
­ Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chinh xac, sáng t
́
́
ạo và khoa học.
Nội dung chính:
1.1 Định nghĩa và phân loại
1.1.1 Định nghĩa.
Máy điện là thiết bị  điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiên tượng  

cảm ứng điện từ. Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ  (lõi thép) và mạch  
điện (các dây quấn), dùng để  biến đổi dạng năng lượng 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 thông số  điện như  biến  
đổi điện áp, dòng điện,...
1.1.2 Phân loại.
Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau, ví 
dụ phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức nâng, theo loại dòng 
điện (xoay chiều, một chiều), theo nguyên lí làm việc vv…Trong giáo 
trình này ta phân loại đựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau:
15


a. Máy điện tĩnh
Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa 
trên hiện tượng cảm  ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn  
dây không có chuyển động tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường dùng để  biến đổi thông số  điện năng. Do tính 
chất thuận nghịch của các quy luật cảm  ứng điện từ, quá trình biến đổi 
có tính thuận nghịch, ví đụ  máy biến áp biến đổi điện năng có thông số: 
U 1 , Il, f, thành điện năng có thông sô' U 2 , I2, f, hoặc ngược lại biến đổi hệ 
thống điện U 2 , I2, f, thành hệ thống điện U 1 , Il, f. 
b. Máy điện quay 
Máy điện quay làm việc 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 điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ 
biến đổi điện năng thành cơ  năng (động cơ  điện) hoặc biến đổi cơ  năng 
thành điện năng (máy phát điện).
 Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, nghĩa là máy điện có thể làm  

việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.
1.2.3  Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp:

16


Hình 1­1. Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp
1.2. Các định luật điện từ trong máy điện
1.2.1 Lực từ 
Khi đặt một dây dẫn mang dòng điện vuông góc với đường sức của từ 
trường đều B,  dây dẫn sẽ  chịu tác dụng bởi một lực gọi là lực điện từ 
(hình 1.2a). Ký hiệu là F.
F
F

l

I

Bt

B

B
Bn

2a

2b

2c
17


Hình 1­2.Chiều lực điện từ trong dây dẫn mang dòng điện
­ Trị số lực điện từ được xác định theo biểu thức:
F = B.I.l      (N)
Trong đó: I : Cường độ  dòng điện (A) ; B: Cảm  ứng từ  (T) ; l: Chiều 
dài tác dụng (m), là chiều dài phần dây dẫn đặt trong từ trường.
Phương và chiều được xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 1­2c):  
Đặt bàn tay trái cho đường sức từ (cảm ứng từ B) xuyên qua lòng bàn tay, 
bốn ngón tay duỗi thẳng theo chiều dòng điện, ngón tay cái choãi ra vuông 
góc chỉ chiều lực điện từ.
* Trường hợp dây dẫn đặt không vuông góc với véc tơ cảm ứng từ B 
mà lệch nhau 1 góc     90o (hình 1­2b). Phân tích véc tơ B thành hai thành 
phần:

B Bt Bn
Thành phần tiếp tuyến Bt  song song với dây dẫn, thành phần pháp 
tuyến Bn vuông  góc với dây dẫn, chỉ có thành phần pháp tuyến Bn gây nên 
lực điện từ. Lực điện từ được tính:
F = Bn.I.l = BI.l.sin
Phương và chiều được xác định theo qui tắc bàn tay trái đối với Bn.
Trong kỹ  thuật lực điện từ  được  ứng dụng rất rộng rãi, là cơ  sở  để 
chế tạo máy điện, thiết bị điện.
1.2.2  Hiện tượng cảm ứng điện từ :
a. Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Năm 1831, nhà vật lý học người Anh Maicơn Faraday phát hiện ra  
hiện tượng cảm ứng điện từ, một hiện tượng cơ bản của kỹ thuật điện. 

18


Nội dung của hiện tượng đó là: Khi từ  thông biến thiên bao giờ  cũng  
kèm theo sự xuất hiện một sức điện động gọi là sức điện động cảm ứng. 

b. Định luật cảm ứng điện từ.
Năm 1833, nhà vật lý học người Nga là Lenxơ đã phát hiện ra qui luật 
về chiều của sức điện động cảm  ứng. Do đó định luật cảm  ứng điện từ 
được phát biểu như sau:
e

Hình 1­3. Chiểu sức điện động trong vòng dây.

­ Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ 
cảm  ứng sức điện động. Nếu chọn chiều sức điện động cảm  ứng phù 
hợp với chiều của từ thông theo quy tắc vặn nút chai như hình vẽ 1­3, sức 
điện động cảm  ứng trong 1 vòng dây được viết theo công thức Macxoen 
như sau.
e

d
(V)
dt

Dấu     trên hình vẽ  1­3 chỉ  chiều từ  thông đi từ  ngoài vào trong ( từ 
người đọc vào trang giấy),Nếu cuộn dây có W vòng thì sức điện động 
cảm ứng trong cuộn dây sẽ là:

e

Trong đó 

W .

d
dt

d
(V)
dt

W .  gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây.

19


­ Nội dung định luật: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên sẽ làm 
xuất hiện một sức điện động trong vòng dây, gọi là sức điện động cảm 
ứng. Sức điện động này có chiều sao cho dòng điện do nó sinh ra tạo 
thành từ thông có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra 
nó.
c.  Sức điện động cảm ứng khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường : 
Giả  sử  có một dây dẫn thẳng có chiều dài L, chuyển động trong từ 
trường  đều có  cường  độ  từ  cảm B, với vận tốc V và vuông góc với 
đường sức từ (hình  1­4a) thì trong dây dẫn sẽ xuất  hiện 1 sức điện động  
cảm ứng.
Trị số sức điện động cảm ứng là: e =  B.L.V  
e : Sức điện động cảm ứng (V) 
B : Cường độ từ cảm (T) 

L : Chiều dài dây dẫn (m)
V : Vận tốc chuyển động của dây dẫn (m/s) 
Chiều sức điện động xác định bằng quy tắc bàn tay phải: 
Đặt bàn tay phải cho các đường sức từ  xuyên qua lòng bàn tay, ngón 
tay cái choãi ra theo chiều chuyển động của dây dẫn thì chiều 4 ngón tay 
còn lại chỉ chiều của sức điện động cảm ứng .

e

e

α

v

l

B
vt

B
B
v

vn

         
a)

b)

20


c)
Hình 1­4. Xác định chiều sức điện động cảm ứng
khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường.

 Trường hợp dây dẫn chuyển động xiên 1 góc α ≠ 900 so với đường sức từ 
(hình 1­4b) ta phân tích V thành 2 thành phần 
Thành phần tiếp tuyến Vt// B
Thành phần pháp tuyến Vn   vuông góc với B
Chỉ có Vn  làm xuất  hiện sức điện động cảm ứng: 
e = B.L.Vn =B.L.V. sin α
1.2.3 Tự cảm vả hỗ cảm 
* Sức điện động tự cảm  (tự cảm)
­ Khi có dòng điện qua cuộn dây sẽ  tạo ra từ  trường , từ  thông phần  
lớn bao quanh các vòng dây gọi là từ thông móc vòng Ψ hay gọi là từ thông 
tự cảm.
Theo quy tắc cái đinh ốc xác định chiều đường sức từ.
­ Quay cái  ốc (mở  nút chai) theo chiều của dòng điện thì chiều tiến  
của nó là chiều đường sức từ .
21


­ Giả sử từ thông qua 1 vòng dây là Ф 
­  Từ thông móc vòng qua cuộn dây có W vòng là Ψ = Ф.W 
Nếu dòng điện qua cuộn dây biến thiên thì từ thông Ψ cũng biến thiên, 
do đó trong cuộn dây sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng gọi là sức điện 
động tự cảm 
­ Sức điện động tự  cảm là sức điện động cảm  ứng trong dây dẫn do  

chính dòng điện trong dây dẫn biến thiên tạo nên
Vậy sức điện động  tự cảm  tỷ lệ với hệ số tự cảm , với tốc độ  biến 
thiên của dòng điện  nhưng ngược dấu.

e

L

d
dt

dLi
dt

L

di
dt

w

I
Hình 1­ 6.Sức điện động tự cảm trong vòng 
dây
*  Sức điện động hỗ cảm 
Cho  2 cuộn dây có W1 và W2  vòng dây đặt gần nhau

W

1

W

1

2

2

12

21

I

2

22
Hình 1­7 Sức điện động hỗ cảm trong vòng dây


­ Cho dòng điện i1 vào cuộn dây W1 sẽ xuất hiện từ thông tự cảm 
từ thông hỗ cảm 

12

12

I1

và 

 ( móc vòng qua cuộn dây W2)

Khi i1 thay đổi thì 
M 12

1

12

cũng thay đổi. 

 là hệ số hỗ cảm từ cuộn W1 sang W2

­Khi cho i2   vào W2 sẽ  có từ  thông tự  cảm 

2

và từ  thông hỗ  cảm 

21

 

(móc vòng sang cuộn dây  w1 ).
M 21

21

I2

 hệ số hỗ cảm từ W2 à W1

Nếu khoảng cách 2 cuộn dây không đổi 
M

M 12

21

M 21

I2

12

I1

(H

henry )

M: hệ số hỗ cảm giữa hai cuộn dây
M phụ  thuộc vào kết cấu hai cuộn dây ( kích thước , số  vòng , tiết 
diện) , phụ thuộc vào môi trường đặt hai cuộn dây, khoảng cách hai cuộn  
dây.
­ Sức điện động hỗ cảm.
Nếu dòng điện i1 biến thiên thì 

12

 cũng biến thiên làm xuất hiện sức 

điện động cảm ứng ở cuộn dây W2 gọi  là sức điện động hỗ cảm
eM 2

Nếu i2 biến thiên thì 

21

d

12

dt

di1
(V )
dt

 cũng biến thiên làm xuất hiện sức điện động 

hỗ cảm ở cuộn W1

23


eM 1

d

21

dt

M

di2
(V )
dt

Vậy sức điện động hỗ  cảm là sức điện động   xuất hiện trong cuộn 
dây do sự  biến thiên của dòng điện  trong cuộn dây có quan hệ  hỗ  cảm  
với nó

1.3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện.
Máy điện có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy 
phát điện hoặc động cơ điện.
1.3.1 Nguyên lý máy phát điện
N
I
e

F

đt

F co

R

B

S
Hình 1­8.Nguyên lý máy phát điện

24


Cho cơ năng của động cơ  sơ  cấp tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ 
học Fcơ, thanh dẫn sẽ  chuyển động với vận tốc V trong từ  trường nam  
châm N­S, trong thanh dẫn sẽ  cảm  ứng sức điện động e. Nếu nối vào 2 
cực của thanh dẫn điện trở R của tải.
 Dòng điện i chạy trong thanh dẫn cung cấp cho tải. nếu bỏ qua điện  
trở của thanh dẫn. điện áp đặt vào u =e .
Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là P = u.I = e.I , dòng điện I 
nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ F đt =B.L.I 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 = Fđt 
Fcơ .V = Fđt . V = B.L.I.
Như vậy công suất cơ của động cơ sơ cấp Pcơ   = Fcơ .V đã được biến 
thành công suất điện Pđ = e .I  nghĩa là cơ năng biến thành điện năng
1.3.2. Nguyên lý làm việc động cơ điện 

25