zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Giáo trình Máy điện – Trường Trung cấp Kinh tế Kỹ thuật Quận 12

Chia sẻ: Nguyễn Thành Công | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:146

Báo xấu

32
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

"Giáo trình Máy điện" cung cấp đến người học định luật điện từ, máy biến áp, quấn động cơ điện không đồng bộ, động cơ một chiều, được dùng phổng máy điện và dùng phần mềm mô phổng như LVSIM-EMS, LVDAM-EMS để lấy các thông số kỹ thuật cơ bản.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện – Trường Trung cấp Kinh tế Kỹ thuật Quận 12

Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Máy điện là tài liệu dùng để dạy cho học sinh, sinh viên chuyên ngành điện dân dụng và công nghiệp. nhằm hình thành các kiến thức ứng dụng, kỹ năng thực hành nghề và thái độ nghề nghiệp cơ bản ở trình độ trung cấp, cao đẳng trong phạm vi môn học. Ngoài ra, nó có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các kỹ thuật viên, học sinh, sinh viên, công nhân trong các lĩnh vực nghề nghiệp có nội dung thực hành liên quan. Nội dung giáo tình bao gồm các phần: Định luật điện từ, máy biến áp, quấn Động cơ điện không đồng bộ, động cơ một chiều, được dùng phổng máy điện và dùng phần mềm mô phổng như: LVSIMEMS, LVDAMEMS để lấy các thông số kỹ thuật cơ bản. Tài liệu do các giáo viên bộ môn điện dân dụng và công nghiệp, khoa công nghệ điệnđiện lạnh, Trường Trung cấp Kinh Tế Kỹ Thuật Quận 12 thành phố Hồ Chí Minh biên soạn, theo chương trình khung của sở Lao Động Thương Binh Xã Hội. Hy vọng giáo trình này sẽ giúp cho các giáo viên và học sinh, sinh viên trong việc giảng dạy, học tập môn học đạt kết quả tốt, với chất lượng và hiệu quả cao. Với kinh nghiệm và trình độ còn hạn chế, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các chuyên gia, giáo viên, giảng viên, và các bạn đọc quan tâm, để bổ sung điều chỉnh cho giáo trình luôn được cập nhật và hoàn thiện theo hướng cơ bản, hiện đại phù hợp với điều kiện Việt Nam và nhu cầu xã hội. Mọi ý kiến xin gửi về : Khoa Công Nghệ điện – điện lạnh Trường trung cấp kinh tế kỹ thuật Quận 12 Số 36HT11 – Phường Hiệp Thành – Quận 12 Chúng tôi xin chân thành cám ơn các đồng nghiệp trong khoa công nghệ điện – điện lạnh, trường Trung cấp kinh tế Kỹ Thuật Quận 12 đã có những đóng góp quý báu để cuốn giáo trình được hoàn thành. TP.HỒ CHÍ MINH, ngày…..tháng…. năm 2017 Tham gia biên soạn GV. Nguyễn Thành Công Chủ biên . . Trang 1
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 MỤC LỤC TÊN MÔN HỌC: MÁY ĐIỆN Mã môn học: MH13 I. Vị trí, tính chất của môn học: Vị trí: Những kiến thức lý thuyết cơ bản của học phần Máy Điện hỗ trợ đắc lực cho các học phần lý thuyết chuyên ngành như: Trang Bị Điện cho nên môn học Máy Điện được sắp xếp giảng dạy trước. Tính chất: Là môn chuyên ngành thuộc các môn học đào tạo nghề bắt buộc. II. Mục tiêu môn học Về kiến thức: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý, đặc tính và ứng dụng của các loại máy điện thông dụng. Tính toán được các thông số điện cơ bản của các loại máy điện thông dụng. Về kỹ năng: Vẽ được sơ đồ khai triển dây quấn máy điện Tính toán được các thông số kỹ thuật trong máy điện. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chủ động lập kế hoạch, dự trù được vật tư, thiết bị. ́ ́ ực, chu đông, sang tao va t Phat huy tinh tich c ́ ̉ ̣ ́ ̣ ̀ ư duy khoa hoc trong công viêc ̣ ̣ . . Trang 2
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 III. Nội dung môn học: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Thực hành, thí Tên chương Tổng Lý nghiệm, Kiể mục số thuyết thảo m tra luận, bài tập Bài mở đầu: Khái niệm chung về máy 1 4 4 điện. 2 Máy biến áp. 21 20 1 3 Máy điện không đồng bộ. 20 20 4 Máy điện đồng bộ. 15 15 5 Máy điện một chiều. 15 14 1 Cộng: 75 73 2 2. Nội dung chi tiết: . . Trang 3
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu: Phát biểu được các định luật điện từ trong máy điện Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy phát và động cơ điện Giải thích được quá trình phát nóng và làm mát của máy ́ ́ ực, chu đông, cân thân trong công viêc Phat huy tinh tich c ́ ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ Nội dung: 1. Các định luật điện từ dùng trong máy điện. Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở hai định luật cảm ứng điện từ và lực điện từ. Khi tính toán mạch điện từ người ta sử dụng định luật dòng điện toàn phần. 1.1. Định luật cảm ứng điện từ. 1.1.1. Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua 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 . . Trang 4
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 của từ thông theo quy tắc vặn nút chai (hình K4), sức điện động cảm ứng trong một vòng dây, được viết theo công thức Mácxoen như sau: (K1) Dấu trên hình K.4 chỉ chiều đi từ ngoài vào trong giấy. Nếu cuộn dây có w vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây sẽ là: (K.2) Trong đó: = gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây. Trong các công thức (K.1), (K.2) từ thông đo bằng Wb (vebe), sức điện động đo bằng V. 2.1.2 Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường. Khi thanh dẫn chuyển động thẳng vuông góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp thường gặp trong máy phát điện), trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e, có trị số là: e = B.l.v(K.3). Trong đó: B từ cảm đo bằng T(tesla). . . Trang 5
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 l chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (phần thanh dẫn nằm trong từ trường) đo bằng m. v tốc độ thanh dẫn đo bằng m/s. Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình K5). 2.1.3 Định luật lực điện từ: Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp thường gặp trong động cơ điện), thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng vuông góc có trị số là: Fđt = B.i.l (K.4). Trong đó: B từ cảm đo bằng T. i dòng điện đo bằng A (ampe) l chiều dài hiệu dụng thanh dẫn đo bằng m (mét). Fđt – lực điện từ đo bằng N (niutơn). Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình K6). 2. Định nghĩa và phân loại máy điện. 1.1. Định nghĩa Việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên sẽ không thể có được nếu không có sự biến đổi năng lượng, từ dạng này sang dạng khác. Các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc biến đổi ngược lại được gọi là các máy điện. Máy điện dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng được gọi là “máy phát”. Máy điện dùng để biến đổi ngược lại được gọi là “động cơ”. Các máy điện đều có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể biến đổi năng lượng theo cả hai chiều. Nếu đưa cơ năng vào phần quay của máy điện, nó làm việc ở chế độ máy phát điện năng. Nếu đưa điện năng vào máy thì phần quay của nó sẽ sinh ra công cơ học. Máy điện là một hệ điện từ gồm các mạch từ và mạch điện liên quan với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ bằng vật liệu từ và khe không khí không từ tính tách biệt chúng với nhau. Các mạch điện – dưới dạng hai hoặc vài dây quấn – có thể chuyển động tương đối với nhau cùng với các phần dẫn từ mang chúng. . . Trang 6
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Sự biến đổi năng lượng cơ – điện trong các máy điện dựa trên các hiện tượng cảm ứng điện từ. Các máy điện hoạt động dựa trên cơ sở định luật cảm ứng điện từ được gọi là máy kiểu cảm ứng. Máy điện là máy thường gặp nhiều nhất trong các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải … và trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình. 1.2. Phân loại: Máy điện có nhiều loại được phân theo nhiều cách khác nhau, ví dụ phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều), theo nguyên lý làm việc v.v.. Trong giáo trình này ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau: 1.2.1 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 biến đổi co tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi điện năng có thông số: U1, I1, f, U2, I2, f, thành hệ thống điện U1, I1, f, (hình K1). 1.2.2. Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng). Nguyên lý 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, . . Trang 7
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 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 (hình K2) nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. 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. 3.1. Chế độ máy phát điện: . . Trang 8
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Cho cơ năng của động cơ sơ cấp tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học F cơ thanh dẫn sẽ chuyển động với tốc độ v trong từ trường của nam châm NS (hình K7) trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e. Nếu nối vào hai cực của thanh dẫn điện trở R của tải, dòng điện i chạy trong thanh dẫn cung cấp điện cho tải. Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn, điện áp đặt vào tải u = e. Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là P đ = ui = ei. Dòng điện i nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ F đt = Bil có chiều như hình K7. Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp: Fcơ =Fđt . Nhân 2 vế với v ta có: Fcơ v = Fđt v = Bil = ei. Như vậy công suất cơ của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơ v đã được biến đổi thành công suất điện Pđ = ei nghĩa là cơ năng biến thành điện năng. 3.2. Chế độ động cơ điện: Cung cấp điện cho máy phát điện, điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng điện i trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fđt = Bil tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v có chiều như hình K8. Như vậy công suất điện Pđ = ui đưa vào động cơ đã được biến thành công suất cơ Pcơ = Fđt v trên trục động cơ. Điện năng đã được biến đổi thành cơ năng. Ta nhận thấy cùng một thiết bị điện từ tuỳ theo năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ động cơ hoặc máy phát điện. Mọi loại máy điện đều có tính chất thuận nghịch. . . Trang 9
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 4. Sơ lượt về các vật liệu chế tạo máy điện Vật liệu chế tạo máy điện gồm: vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện và vật liệu kết cấu. 4.1. Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng trong máy điện tốt nhất là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ. Ngoài ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau, đồng phốt pho. Để chế tạo dây quấn ta thường dùng đồng, đôi khi nhôm. Dây đồng và dây nhôm như sợi vải, sợi thuỷ tinh giấy nhựa hoá học, sơn êmai. Với các máy điện công suất nhỏ và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng dây êmai vì lớp cách điện mỏng, đạt độ bền yêu cầu đối với các bộ phận khác ngư vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành trượt, ngoài đồng, nhôm, người ta còn dùng cả hợp kim của đồng hoặc nhôm, hoặc có chỗ còn dùng cả thép để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. 4.2. Vật liệu dẫn từ: Vật liệu dẫn từ 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 không tốt lắm. Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thường dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,350,5 mm, trong thành phần thép có từ 25% Si (để tăng điện trở của thép, giảm dòng điện xoáy). Ở tần số cao hơn, dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,10,2 mm. Tổn hao công suất trong thép lá do hiện tượng từ trễ và dòng điện xoáy được đặc trưng bằng suất tổn hao. Thép lá kỹ thuật điện được chế tạo bằng phương pháp cán nóng và cán nguội. Hiện nay với máy biến áp và máy điện thường dùng thép cán nguội vì có độ từ thẩm cao hơn và công suất tổn hao nhỏ hơn loại cán nóng. Ở đoạn mạch từ có từ trường không đổi, thường dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá. 4.3. Vật liệu cách điện: Vật liệu cách điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện hoặc cách ly các bộ phận dẫn điện với nhau. Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện ca, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ . . Trang 10
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 bền vững về nhiệt của các chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt độ cho phép của dây dẫn và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước 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 amiăng, mica, sợi thuỷ tinh. Các chất tổng hợp. Các loại men, sơn cách điện. Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt tiền nên chỉ dùng trong các máy điện có điện áp cao. Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải, sợi v.v.. Chúng có độ bền cơ tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, 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. Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra nhiều loại cấp cách điện sau: C ấ p Nhiệt độ giới hạn Nhiệt độ trung bình cách Vật liệu cho phép vật liệu, cho phép dây quấn , điện (0C) (0C) Sợi xenlulô, bông hoặc tơ tẩm A trong vật liệu hữu cơ lỏng 105 100 Vài loại màng tổng hợp E 120 115 Amiăng, sợi thuỷ tinh có chất B kết dính và vật liệu gốc mica 130 120 Amiăng, vật liệu gốc mica, sợi F thuỷ tinh có chất kết dính và 155 140 tẩm tổng hợp Vật liệu gốc mica, amiăng sợi H thủy tinh phối hợp chất kết dính 180 165 và tẩm silíc hữu cơ Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí, hydro) hoặc thể lỏng (dầu máy biến áp). . . Trang 11
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 4.4. Vật liệu kết cấu Vật liệu kết cấu là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu các tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy. Trong máy điện, các vật liệu kết cấu thường là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp kim của chúng, các chất dẻo. 5. Phát nóng và làm mát máy điện. Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) 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. Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp v.v.. Thường vỏ máy điện được chế tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát. Kích thước của máy, phương pháp làm mát máy, phải được tính toán và lựa chọn để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong 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 cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài. bảng tóm tắt khái niệm chung về máy điện Đại lượng Biểu thức Sức điện động cuộn dây e Từ thông móc vòng =w Sức điện động thanh dẫn e e = Blv Lực điện từ Fđt Fđt = Bil Từ áp Hl Sức từ động wi Định luật mạch từ . . Trang 12
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP Mục tiêu: Mô tả được cấu tạo, phân tích được nguyên lý làm việc của máy biến áp một pha và ba pha. Xác định được cực tính và đấu dây vận hành máy biến áp một pha, ba pha đúng kỹ thuật. . . Trang 13
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Đấu máy biến áp vận hành song song các máy biến áp. Tính toán được các thông số của máy biến áp ở các trạng thái: không tải, có tải, ngắn mạch. Chọn lựa đúng máy biến áp phù hợp với mục đích sử dụng. Bảo dưỡng và sửa chữa máy biến áp theo yêu cầu. ̣ ́ ̉ ̣ ̉ ̉ ́ ư duy khoa hoc va sang tao. Ren luyên tinh cân thân, ti mi, chinh xac, t ̀ ́ ̣ ̀ ́ ̣ Nội dung 1. Khái niệm chung. Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần có đường dây tải điện. Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và hộ tiêu thụ lớn, một vấn đề lớn đặt ra và cần được giải quyết là: việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất. Hình 2.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Như ta đã biết cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí lắp đặt sẽ giảm xuống. Vì thế muốn truyền tải điện năng đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại màu, trên đường dây người ta thường dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 220 và 500KV. Trên thực tế, các máy điện không có khả nắng phát ra những điện áp cao như vậy. Do đó phải có thiết bị tăng điện áp ở đầu đường dây lên. Mặc khác các hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0,4 đến 6KV, do đó tới đây phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện ở đầu ra của máy phát điện và giảm điện áp khi tới các hộ tiêu thụ tức cuối đường dây gọi là các máy biến áp. Những máy biến áp dùng trong hệ thống điện lực gọi là máy biến áp điện lực hay máy biến áp công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không phải là biến hoá năng lượng. Ngoài máy biến áp điện lực ra còn có nhiều loại máy biến áp dùng trong các chuyên ngành như: máy biến áp chuyên dùng cho các lò điện luyện kim, máy biến áp hàn điện, . . Trang 14
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 máy biến áp dùng cho các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp dùng cho đo lường, thí nghiệm … Khuynh hướng phát triển của máy biến áp điện lực hiện nay là thiết kế chế tạo những máy biến áp có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên vật liệu mới để giảm trọng lượng và kích thước máy. Về vật liệu hiện nay đã dùng loại thép cán lạnh không những có từ tính tốt mà tổn hao sắt lại ít, do đó nâng cao được hệ số công suất của máy biến áp. Khuynh hướng dùng dây nhôm thay dây đồng vừa tiết kiệm được đồng vừa giảm được trọng lượng máy cũng đang phát triển. 2. Cấu tạo của máy biến áp Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn, vỏ máy. 2.1. Lõi thép Lõi thép dùng làm mạch từ đồng thời dùng làm khung để quấn dây quấn. Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,3mm đến 0,5mm được phủ một lớp vẹc ni cách điện để tránh dòng Fucô làm tổn hao công suất động cơ khi vận hành máy. Các lá thép được ghép lại thành khối tạo thành mách từ kín. Phần lõi thép có dây quấn gọi là trụ từ, phần lõi thép nối với các trụ từ thành mạch kín gọi là gông từ. Tiết diện trụ từ có thể là hình vuông, hình chữ nhật, hình thập hay hình tròn có có bậc. Loại trụ từ có tiết diện hình tròn có bậc thường được dùng cho các máy biến áp cá công suất lớn. Hình 2.2 Cấu tạo của lõi sắt từ máy điện 2.2. Dây quấn Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng cũng có thể bằng . . Trang 15
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 nhôm nhưng không phổ biến. Theo cách sắp xếp dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp người ta chia ra hai loại dây quấn chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ. Dây quấn đồng tâm: Ở đây dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn hạ áp thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao áp quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp. Với cách quấn này có thể giảm bớt được điều kiện cách điện của dây quấn cao áp bởi vì giữa dây quấn cao áp và trụ đã có cách điện là dây quấn hạ áp. Những kiểu dây quấn chính bao gồm: • Dây quấn hình trụ • Dây quấn hình xoắn. • Dây quấn xoắn liên tục. Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. Cần chú ý rằng, để cách điện được dễ dàng, các bánh dây sát gông thường thuộc dây quấn hạ áp. Kiểu quấn dây này hay dùng trong các máy biến áp kiểu bạo. 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. 2.3. Vỏ máy Vỏ máy gồm hai bộ phận: thùng và nắp thùng. + Thùng máy biến áp: thùng máy làm bằng thép, thường là hình bầu dục. Lúc máy biến áp làm việc, một phần năng lượng bị tiêu hao, thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của chúng tăng lên. Do đó giữa máy biến áp và môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ gọi là độ chênh nhiệt. Để đảm bảo máy biến áp vận hành với tải liên tục trong thời gian qui định (thường là 15 đến 20 năm) và không bị sự cố, phải tăng cường làm lạnh bằng cách ngâm máy biến áp trong thùng dầu. Nhờ sư đối lưu trong dầu, nhiệt truyền từ bộ phận bên trong máy biến áp sang dầu, rồi từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh. + Nắp thùng: dùng để đậy thùng và trên đó đặt các thiết bị quan trọng khác như: Các sứ ra của dây quấn cao áp và hạ áp: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn ra với vỏ máy. . . Trang 16
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Bình giãn dầu: là thùng hình trụ bằng thép đặt trên nắp máy và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu để bao đảm dầu trong thùng luôn luôn đầy, phải duy trì ở một mức nhất định nào đấy. Dầu trong thùng máy biến áp thông qua bình giãn dầu giãn nở tự do. Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thường là hình trụ nghiêng. Một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu vì một lý do nào đó, áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vở, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hư hỏng. Ngoài ra trên máy biến áp còn đặt bộ phận truyền động của cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp. 3. Các đại lượng định mức của máy biến áp Các đại lượng của máy biến áp qui định điều kiện kỹ thuật của máy biến áp. Các lượng này do nhà máy chế tạo qui định và thường ghi trên nhãn máy biến áp. 3.1. Dung lượng hay công suất định mức Sđm. Dung lượng hay công suất định mức là công suất toàn phần (hay biểu kiến) còn gọi là dung lượng máy biến áp, đặc trưng cho khả năng truyền tải năng lượng của máy biến áp và thường được tính tại dây quấn thứ cấp. Đối với máy biến áp một pha Sđm = U2đm. I2đm Đối với máy biến áp ba pha Sđm = U2đm. I2đm 3.2. Điện áp dây sơ cấp định mức U1 đm Là trị số điện áp đặt vào cuộn sơ cấp của máy biến áp khi máy làm việc. Đơn vị là V hay KV. 3.3. Điện áp dây thứ cấp định mức U2 đm Là trị số điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức. Đơn vị là V hay KV. 3.4. Dòng điện dây định mức ở sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm. Là những dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức. Đơn vị A hay KA Đối với máy biến áp một pha I1đm = ; I2đm = . . Trang 17
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Đối với máy biến áp ba pha. I1đm = ; I2đm = 3.5.Tần số định mức fđm (Hz) Là tần số của nguồn điện đặt vào sơ cấp. Thường các máy biến áp điện lực có tần số công nghiệp 50Hz. Ngoài các đại lượng trên ta còn có một số đại lượng khác như: • Số pha m • Tổ đấu dây • Điện áp ngắn mạch phần trăm Un% • Chế độ làm việc… 4. Nguyên lí làm việc của máy biến áp. 4.1 Nguyên lý làm việc máy biến áp một pha. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khảo sát máy biến áp một pha hai dây quấn như hình trên, dây quấn sơ cấp có W 1 vòng dây, dây quấn thứ cấp có W2 vòng dây. Hình 2.3 sơ đồ nguyên lý máy biến áp Đặt vào dây quấn sơ cấp một điện áp xoay chiều u 1, trong đó sẽ có dòng điện i1, dòng điện này sẽ tạo từ thông xoay chiều , từ thông chạy trong mạch từ sẽ móc vòng qua hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đồng thời cảm ứng trong chúng các sức điện động e1, e2. Nếu máy biến áp không tải (không gắn tải) thì điện áp tại thứ cấp bằng sức điện động e2. U20 = e2 (11) . . Trang 18
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 Nếu thứ cấp được nối với phụ tải Zt, trong dây quấn thứ cấp sẽ có dòng điện i2, dòng điện này tạo ra từ thông thứ cấp chạy trong mạch từ, từ thông này có khuynh hướng chống lại từ thông do dòng điện sơ cấp tạo nên, làm cho từ thông thứ cấp (còn gọi là từ thông chính) giảm biên độ. Để giữ cho từ thông chính có biên độ không đổi thì dòng điện sơ cấp phải tăng lên một lượng lớn để bù vào sự giảm do từ thông thứ cấp gây ra. Như vây năng lượng điện đã được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp. Cũng cần lưu ý rằng máy biến áp là một thiết bị truyền tải năng lượng chứ không biến đổi năng lượng. Giả sử điện áp xoay chiếu đặt vào là một hàm hình sin, thì từ thông do nó sinh ra trong mạch từ có dạng là: = m . sin t (12) Theo định luật cảm ứng điện từ sức điện động e1, e2 được xác định: e1 = W1 = W1 = W1 m cos t (13) e1 = W1 m sin( t ) (14) Như vậy sức điện động cảm ứng chậm pha sau từ thông trong mạch một góc /2 (900) Đặt E1m = W1 m = 2 f W1 m Thì E1 = E1 = 4,44 f W1 m (15a) Tương tự E2 = 4,44 f W2 m (15b) Dựa vào các biểu thức (15a,b), người ta định nghĩa tỷ số biến đổi của máy biến áp ( tỷ số biến áp) như sau: Nếu chia E1 cho E2, ta có: (1.6) k: hệ số biến áp Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản, có thể coi gần đúng U 1 E1; U2 E2: Với: k > 1 => U1 > U2 ; W1 > W2: máy biến áp hạ áp k U1
Giáo trình Máy điện Tr ường TC KTKT Q12 4.2 Định nghĩa Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai dây quấn. Dây quấn nối với nguồn để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp. Dây quấn nối với tải để đưa năng lượng ra gọi là dây quấn thứ cấp. Dòng điện, điện áp, công suất... của từng dây quấn sẽ có kèm theo tên gọi sơ cấp và thứ cấp tương ứng (ví dụ dòng điện sơ cấp I1, điện áp thứ cấp U2,...). Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp. Dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp. Nếu điện áp thứ cấp bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp tăng áp 5. Mô hình toán và sơ đồ thay thế của máy biến áp. Theo quy tắc vặn nút chai, chiều fi phù hợp với chiều i1, e1 và i1 cùng chiều . Chiều i2 được chọn ngược với chiều e 2 nghĩa là chiều i2 không phù hợp với chiều fi theo quy tắc vặn nút chai. Trong Máy biến áp còn có từ thông tản fit1 , fit2 ( hình 7.3.a) Từ thông tản được đặc trưng bằng điện cảM tản . Điện cảM tản dây quấn sơ cấp L1 : L1 = fit1 /i1 Điện cảM tản dây quấn thứ cấp L2 : L2= fit2 /i2 Phương trình cân bằng điện áp trên dây quấn sơ cấp Áp dụng định luật Kiếchốp 2 dạng phức cho Mạch điện hình 7.3.b : trong đó X1 = L1 W . . Trang 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.