Giáo trình Quấn dây, sửa chữa máy điện nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Quấn dây, sửa chữa máy điện nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn nhằm giúp người học vẽ được sơ đồ trải, tính toán được số liệu dây quấn động cơ không đồng bộ 3 pha, dây quấn phần ứng máy phát điện 3 pha; nắm được quy trình vận hành, bảo dưỡng máy phát điện. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Quấn dây, sửa chữa máy điện nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - CĐ Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn

1 UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: QUẤN DÂY, SỬA CHỮA MÁY ĐIỆN NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018
2 UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: QUẤN DÂY, SỬA CHỮA MÁY ĐIỆN NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018
3 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình này được biên soạn bởi giáo viên bộ môn Thiết Bị Điện, Khoa Điện trường cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo và giảng dạy nghề Điện công nghiệp tại trường cao dẳng KTCN Quy Nhơn. Mọi hình thức sao chép, in ấn và đưa lên mạng Internet không được sự cho phép của Hiệu trưởng trường cao đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Quy Nhơn là vi phạm pháp luật.
1 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình quấn dây, sửa chữa máy điện có vai trò quan trọng, nhằm giúp sinh viên ngành điện có tài liệu học tập và tham khảo về việc tính toán, sửa chữa, vận hành động cơ điện và máy phát điện. Hiện nay, tài liệu để giảng dạy và tham khảo về quấn dây, sửa chữa máy điện rất nhiều nhưng chưa sát với chương trình đào tạo trong các trường cao đẳng, nên HSSV khó có thể đọc tham khảo hoặc sử dụng làm tài liệu để học cũng như vận dụng vào thực tế để sản xuất. Chính vì lí do đó ban biên soạn giáo trình khoa Điện trường cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn đã viết giáo trình này nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập cho giáo viên và HSSV trong trường. Trên cơ sở phân tích nêu trên, tài liệu được biên soạn bao gồm các nội dung sau: Bài 1: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu xếp đơn Bài 2: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu xếp kép Bài 3: Vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy phát điện xoay chiều 3 pha Tài liệu bao gồm những vấn đề cơ bản và cần thiết nhất cho người đọc nhằm bổ sung kiến thức và rèn luyện kỹ năng nghề, được biên soạn dựa trên cơ sở các giáo trình dạy nghề của Bộ đã ban hành cùng với những kinh nghiệm giảng dạy của nhiều giáo viên trong trường dạy nghề. Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong độc giả đóng góp ý kiến để tài liệu được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. Bình Định, ngày tháng năm 2018 Tác giả Nguyễn Bình Tài
2 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU 1 MỤC LỤC 2 Bài 1: QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU XẾP ĐƠN 4 1.1. Vẽ sơ đồ dây quấn................................................................................................ 4 1.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép, lót cách điện rãnh, lấy lại số liệu cũ..................... 6 1.3. Quấn các bối dây của từng nhóm......................................................................... 9 1. 4. Lồng dây vào rãnh stato.......................................................................................9 1.5. Lót cách điện đầu nối, hàn dây ra và đai giữ đầu nối......................................... 13 1.6. Lắp ráp và vận hành thử.................................................................................... 14 Bài 2: QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU XẾP KÉP 15 2.1. Vẽ sơ đồ dây quấn.............................................................................................. 15 2.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép, lót cách điện rãnh, lấy lại số liệu cũ................... 17 2.3. Quấn các bối dây của từng nhóm....................................................................... 17 2. 4. Lồng dây vào rãnh stato và lót cách điện giữa các nhóm bối............................18 2.5. Đầu nối, hàn dây ra và đai giữ đầu nối............................................................... 21 2.6. Lắp ráp và vận hành thử (Thực hiện như mục 1.6 của Bài 01).......................... 22 Bài 3: VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA 23 3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều........................... 23 3.1.1. Định nghĩa và công dụng 23 3.1.2. Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ 23 3.1.3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 25 3.2. Các đặc tính của máy phát điện.......................................................................... 25 3.2.1. Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ 25 3.2.2. Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ 26 3.3. Điều chỉnh các thông số của máy phát điện trong quá trình vận hành............... 29 3.3.1. Trước khi vận hành máy phát điện cần xem: 29 3.3.2. Khởi động máy phát và đóng tải - cắt tải 29 3.3.3. Thực hành 30 3.4. Máy phát điện đồng bộ làm việc song song....................................................... 30 3.4.1. Điều kiện làm việc song song 30 3.4.2. Các phương pháp hòa đồng bộ chính xác: 30 3.5. Kiểm tra, bảo dưỡng máy phát điện xoay chiều đồng bộ................................... 32 3.5.1. Điều kiện bảo dưỡng 32 3.5.2. Kiểm tra, bảo dưỡng máy phát điện và động cơ 32 3.5.3. Thực hành 33 3.6. Đấu nối tủ điện ATS với máy phát điện..........................................................33 3.6.1. Giới thiệu về tủ chuyển nguồn tự động - ATS 33 3.6.2. Đấu nối tủ ATS – Máy phát điện 33 3.6.3. Thực hành 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 366
3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Quấn dây, sửa chữa máy điện nâng cao Mã mô đun: MĐ 18 Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 30; Thực hành: 58; kiểm tra 02) Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau mô đun Quấn dây và sửa chữa máy điện. - Tính chất: Đây là mô đun chuyên môn nghề điện công nghiệp; sau khi ra trường có thể hành nghề sửa chữa các loại động cơ điện, máy phát điện; hành nghề quấn các loại động cơ điện dân dụng và công nghiệp. - Ý nghĩa và vai trò: Giáo trình quấn dây, sửa chữa máy điện có vai trò quan trọng, nhằm giúp sinh viên ngành điện có tài liệu học tập và tham khảo về việc tính toán, sửa chữa, vận hành động cơ điện và máy phát điện. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: Vẽ được sơ đồ trải, tính toán được số liệu dây quấn động cơ không đồng bộ 3 pha, dây quấn phần ứng máy phát điện 3 pha; Qui trình vận hành, bảo dưỡng máy phát điện. - Kỹ năng: Quấn lại được bộ dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha, bộ dây phần ứng máy phát điện 3 pha; Vận hành và bảo dưỡng được máy phát điện. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ trong học tập; vận dụng linh hoạt sáng tạo vào thực tế; đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Nội dung mô đun: Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra Bài 1: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu 1 25 3 21 01 xếp đơn Bài 2: Quấn dây động cơ KĐB 3 pha kiểu 2 34 9 24 01 xếp kép Bài 3: Vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa 3 31 18 13 máy phát điện xoay chiều 3 pha Cộng 90 30 58 02
4 Bài 1: QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU XẾP ĐƠN Mã bài: MĐ18 - 01 Thời gian: 25 giờ (LT: 01 giờ, TH: 15 giờ, Tự học: 09 giờ, KT: 0 giờ) Giới thiệu : Dây quấn xếp đơn là kiểu dây quấn thông dụng cho động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất nhỏ, với kiểu quấn đơn giản, tiết kiệm thời gian, làm việc tin cậy nên nên được sử dụng nhiều. Mục tiêu: Quấn lại động cơ ba pha bị hỏng theo số liệu có sẵn, đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Tính toán lại một số thông số cơ bản như tần số, điện áp, phù hợp với đặc tính, trạng thái, điều kiện làm việc của động cơ, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Nội dung chính: Quấn dây động cơ ba pha đồng khuôn một lớp Z = 36; 2p = 4 1.1. Vẽ sơ đồ dây quấn 1.1.1. Kiến thức liên quan - Bước cực từ: τ= Trong đó: Z: là số rãnh của stato; 2p: là số cực từ; τ: là bước cực từ, tính bằng rãnh. - Số rãnh phân bố cho mỗi pha dưới mỗi cực từ: q= Với: m: là số pha của bộ dây quấn, m = 3; q: tính bằng rãnh/ pha/ cực; - Góc lệch độ điện giữa 2 rãnh kề nhau: αđ = = αđ tính bằng độ điện (0điện) - Khoảng cách giữa đầu đầu và đầu cuối các pha: = (tính bằng rãnh) - Quan hệ giữa τ và y: Đối với dây quấn 1 lớp thì y = τ 1.1.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Xác định các số liệu ban đầu: - m=3 - Zs = 36 - 2p = 4 Bước 2: Tính toán số liệu: - Bước cực từ = 9 (rãnh) - Số rãnh mỗi pha dưới mỗi cực: = 3 (rãnh) - Bước quấn dây: y = τ = 9 (rãnh)
5 - Góc lệch pha: = 6 (rãnh) Bước 3: Phân bố rãnh theo q và τ, αđ Bước 4: vẽ sơ đồ dây quấn cho từng pha: Bước 5: vẽ sơ đồ dây quấn cho 3 pha:
6 1.1.3. Thực hành Người học thực hành đúng trình tự các bước vẽ sơ đồ dây quấn như trên. Giáo viên quan sát chỉ dẫn học sinh. 1.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép, lót cách điện rãnh, lấy lại số liệu cũ 1.2.1. Kiến thức liên quan - Xác định kiểu dây quấn bộ dây quấn cũ. - Xác định số nhóm bối dây trong 1 pha. - Đầu dây liên kết giữa các nhóm bối trong 1 pha. - Xác định kiểu dây quấn (tập trung hay phân tán). - Xác định số mạch nhánh song song. - Xác định kiểu đấu dây giữa các pha. - Vẽ lại sơ đồ hoàn chỉnh. - Cách thức làm vệ sinh lõi thép stato - Xác định được kích thước rãnh stato - Xác định được kích thước phim lót rãnh 1.2.2. Trình tự thực hiện Bước 1 : Cắt bỏ dây đai, đầu cuộn dây: Dùng kềm, kéo hoặc đục cắt bỏ một đầu nối của bối dây nhưng chú ý là phải giữ lại vài đoạn để lấy số liệu. Bước 2 : Bẩy các cuộn dây ra khỏi lõi thép stato: Dùng vít dẹp (loại vít đóng) bẩy mạnh ở phần đầu nối kia để tháo bối dây ra ngoài. Có thể chia thành nhiều tao nhỏ để giảm lực thao tác. ● Trường hợp cuộn dây được tẩm vecni quá cứng, không thực hiện như trên được thì tiến hành như sau: - Dùng vít dẹp (vít đóng) hoặc lưỡi cưa sắt phá bỏ nêm tre ở miệng rãnh - Dùng kềm nhọn tháo từng tao dây ra ngoài. - Khi đã tháo được khoảng 1/3 thì có thể bẩy phần đầu nối để lấy toàn bộ phần còn lại ra ngoài. Bước 3 : Lấy lại các số liệu
7 - Số vòng dây, đường kính dây khối lượng dây và kiểu quấn. - Đếm lại chính xác số vòng của mỗi bối dây. - Đo lại đường kính dây quấn bằng panmer. - Ghi các số liệu vừa ghi nhận được lên sơ đồ đã vẽ. Bước 4: Vệ sinh động cơ. - Dùng dao nhọn, lưỡi cưa sắt cạo sạch giấy cách điện, vecni còn bám bên trong rãnh. - Dùng dao bén, dũa mịn, giấy chỉnh sửa miệng rãnh, răng bị trầy xướt. - Cạo sạch lau khô bụi bẩn. Nếu có phương tiện dùng khí nén thổi sạch các vật bẩn đã được cạo ra khỏi rãnh (xem hình 1.5) Bước 5: Đo kích thước rãnh stato: Bước 6 : Xác định kích thước giấy cách điện rãnh. - Với động cơ 1 pha có P < 100W: L1 = (3 → 4)mm. - Với động cơ 1 pha có 100W < P < 500W: L1 = (4 → 5)mm. - Với động cơ 1 pha có 500W < P < 1000W: L1 = (5 → 6)mm. Bước 7: Lót cách điện rãnh stato Sau khi làm sạch rãnh stato chúng ta đo chu vi rãnh và cắt cách điện rãnh. Giấy cách điện rãnh được gấp mí hai đầu Hình 1.9 Lõi thép stato đã lót cách điện hoàn chỉnh 1.2.3. Thực hành HSSV thực hiện tháo bộ dây cũ trên động cơ 3 pha 1KW; Thực hiện vệ sinh và lót cách điện trên lõi thép stato động cơ 3 pha 1KW 1.3. Quấn các bối dây của từng nhóm 1.3.1. Kiến thức liên quan - Xác định chu vi của bối dây: dựa trên lõi thép stato động cơ và bước dây y của sơ đồ dây quấn. - Cách cố định khuôn quấn. - Cách quấn các bối dây và ra dây.
8 1.3.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Cố định bàn quấn dây Bước 2: Lắp khuôn quấn vào bàn quấn Bước 3: Chỉnh kích thước khuôn quấn Bước 4: Quấn dây vào khuôn Bước 5: Tháo khuôn ra dây 1.3.3. Thực hành HSSV thực hiện việc cố định khuôn quấn, chỉnh kích thước khuôn, quấn dây và ra dây. 1. 4. Lồng dây vào rãnh stato 1.4.1. Kiến thức liên quan - Trình tự lồng các nhóm bối dây (kiểu xếp đơn): lồng từ nhóm 1 tới nhóm 6 - Xác định bước dây quấn để dặt bối dây vào 2 rãnh. - Thống nhất chiều lồng dây của các nhóm bối dây - Số cạnh chờ để lồng sau cùng. 1.4.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Chỉnh sửa các bối dây trước khi lồng Uốn nắn các bối dây để cạnh tác dụng thẳng, các góc bo tròn, không bị rối, không chồng chéo và cùng chiều quấn. Bước 2: Đặt stato động cơ và nhóm bối dây để chuẩn bị lồng - Đặt stato động cơ và các bối dây của nhóm bối để chuẩn bị lồng. - Chiều quấn của các bối dây trước khi lồng vào rãnh, các đầu ra dây của các nhóm bối dây đối diện với stato, sau đó xoay 1800 để bỏ vào rãnh. Bước 3: Lồng dây vào rãnh stato (lồng trình tự từ nhóm 1 đến nhóm 6) - Lồng dây cho nhóm 1: + Lồng bối thứ nhất: lồng cạnh sau, chờ cạnh trước + Lót giấy nêm miệng rãnh: sau khi lồng xong cạnh dây vào rãnh, ta cần lót giấy nêm miệng rãnh để giữ cho các vòng dây quấn không thoát ra khỏi rãnh. + Lồng bối thứ hai, bối thứ ba: tương tự như bối 1 - Tiếp tục lồng dây nhóm 2, nhóm 3 Các bối dây của các nhóm này lồng luôn cạnh trước và cạnh sau (không chờ).
9 - Lồng dây cho các nhóm còn lại - Lồng hoàn thiện bộ dây stato 1.4.3. Thực hành HSSV thực hiện việc lồng dây vào lõi thép stato. 1.5. Lót cách điện đầu nối, hàn dây ra và đai giữ đầu nối 1.5.1. Kiến thức liên quan - Các pha được lót cách điện đảm bảo, gọn gàng. - Đấu đầu dây ra chắc chắn tiếp xúc tốt - Đai giữ bộ dây tròn đều, chắc chắn 1.5.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Lót cách điện đầu nối giữa từng nhóm bối dây. Bước 2: Hàn 6 đầu dây ra của bộ dây 3 pha, bọc gen cách điện cho các mối hàn. Bước 3: Nêm giữ chặt dây quấn trong rãnh. Bước 4: Đai dây Công dụng của dây đai là xếp gọn đầu nối, giữ chặt cách điện lớp giữa các nhóm. Phương pháp đai dây phải tạo các gút có tính chất mỹ thuật, thực hiện cho cả hai phía đầu nối. 1.5.3. Thực hành HSSV thực hiện qui trình lót cách điện bộ dây, hàn dây ra và đai giữ đầu nối dây theo các bước như trên. 1.6. Lắp ráp và vận hành thử: (Theo giáo trình quấn dây và sửa chữa máy điện). Sau khi thực hiện xong việc lót pha, đấu, đai dây; Chúng ta lắp ráp hoàn chỉnh động cơ, tiến hành đo liên lạc giữa các pha, đo chạm vỏ với các pha dây quấn, đo cách điện giữa các pha. Nếu cách điện đạt yêu cầu, đấu nối vận hành động cơ và đo dòng điện khởi động và dòng điện không tải. Xác định phần trăm dòng điện không tải. Đo dòng điện không tải trên cả 3 pha để xác định tính đối xứng của cả 3 pha dây quấn. Nếu các bước thử nghiệm trên hoàn tất và đạt yêu cầu, khi thi công thực hiện chúng ta tháo rời stato và rôto sau đó tiến hành qui trình tẩm sấy cách điện cho dây quấn. (Dây quấn sato sau khi hoàn chỉnh). Câu hỏi và bài tập: Bài 1.1: Tính toán các số liệu và vẽ sơ đồ dây quấn động cơ ba pha đồng khuôn một lớp Z = 24; 2p = 4. Bài 1.2: Tính toán các số liệu và vẽ sơ đồ dây quấn động cơ ba pha đồng khuôn một lớp Z = 48; 2p = 4 .
10 Bài 2: QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU XẾP KÉP Mã bài: MĐ18 – 02 Thời gian: 34 giờ (LT: 03 giờ, TH: 17 giờ, Tự học: 14 giờ, KT: 0 giờ) Giới thiệu : Dây quấn xếp kép là kiểu dây quấn thông dụng cho động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất trung bình và lớn; Với kiểu dây quấn bước ngắn sẽ giảm đi khối lượng dây đồng, giảm từ trường tản ở đầu nối dây, từ trường phân bối đều động cơ chạy êm và hiệu suất cao. Mục tiêu: Quấn lại động cơ ba pha bị hỏng theo số liệu có sẵn, đảm bảo hoạt động tốt, đạt các thông số kỹ thuật, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Tính toán lại một số thông số cơ bản như tần số, điện áp, phù hợp với đặc tính, trạng thái, điều kiện làm việc của động cơ, theo tiêu chuẩn kỹ thuật điện. Nội dung chính: Quấn dây động cơ ba pha đồng khuôn hai lớp Z = 36; 2p = 4 2.1. Vẽ sơ đồ dây quấn 2.1.1. Kiến thức liên quan - Bước cực từ: τ= Trong đó: Z: là số rãnh của stato; 2p: là số cực từ; τ: là bước cực từ, tính bằng rãnh. - Số rãnh phân bố cho mỗi pha dưới mỗi cực từ: q= Với: m: là số pha của bộ dây quấn, m = 3; q: tính bằng rãnh/ pha/ cực; - Góc lệch độ điện giữa 2 rãnh kề nhau: αđ = = αđ tính bằng độ điện (0điện) - Khoảng cách giữa đầu đầu và đầu cuối các pha: = (tính bằng rãnh) - Quan hệ giữa τ và y: Đối với dây quấn 2 lớp thì 2τ/3 ≤ y ≤ τ-1 2.1.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Xác định các số liệu ban đầu: - m=3 - Zs = 36 - 2p = 4 Bước 2: Tính toán số liệu: - Bước cực từ = 9 (rãnh) - Số rãnh mỗi pha dưới mỗi cực: = 3 (rãnh)
11 - Góc lệch pha: = 6 (rãnh) - Bước quấn dây: 2τ/3 ≤ y ≤ τ-1 Vậy 6 ≤ y ≤ 8 - Chọn y = 8 Bước 3: Phân bố rãnh theo q và τ, αđ Bước 4: vẽ sơ đồ dây quấn cho từng pha Bước 5: vẽ sơ đồ dây quấn cho 3 pha: 2.1.3. Thực hành Học viên thực hành đúng trình tự các bước vẽ sơ đồ dây quấn như trên 2.2. Tháo dây cũ, vệ sinh lõi thép, lót cách điện rãnh, lấy lại số liệu cũ Tương tự như bài 1.1 2.3. Quấn các bối dây của từng nhóm 2.3.1. Kiến thức liên quan - Xác định chu vi của bối dây: dựa trên lõi thép stato động cơ và bước dây y của sơ đồ dây quấn. - Cách cố định khuôn quấn. - Cách quấn các bối dây và ra dây. 2.3.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Cố định bàn quấn dây Bước 2: Lắp khuôn quấn vào bàn quấn Bước 3: Chỉnh kích thước khuôn quấn Bước 4: Quấn dây vào khuôn Bước 5: Tháo khuôn ra dây 2.3.3. Thực hành HSSV thực hiện việc cố định khuôn quấn, chỉnh kích thước khuôn, quấn dây và ra dây. 2. 4. Lồng dây vào rãnh stato và lót cách điện giữa các nhóm bối 2.4.1. Kiến thức liên quan - Trình tự lồng và lót cách điện giữa các nhóm bối dây (kiểu xếp kép): lồng từ nhóm 1 tới nhóm 12 - Xác định bước dây quấn để đặt bối dây vào 2 rãnh. - Thống nhất chiều lồng dây của các nhóm bối dây - Số cạnh chờ để lồng sau cùng 2.4.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Chỉnh sửa các bối dây trước khi lồng Uốn nắn các bối dây để cạnh tác dụng thẳng, các góc bo tròn, không bị rối, không chồng chéo và cùng chiều quấn. Bước 2: Đặt stato động cơ và nhóm bối dây để chuẩn bị lồng
12 - Đặt stato động cơ và các bối dây của nhóm bối để chuẩn bị lồng. - Chiều quấn của các bối dây trước khi lồng vào rãnh, các đầu ra dây của các nhóm bối dây đối diện với stato, sau đó xoay 1800 để bỏ vào rãnh. Bước 3: Lồng dây vào rãnh stato (lồng trình tự từ nhóm 1 đến nhóm 12) - Lồng dây cho nhóm 1: + Lồng bối thứ nhất: lồng cạnh sau, chờ cạnh trước + Lót giấy nêm miệng rãnh: sau khi lồng xong cạnh dây vào rãnh, ta cần lót giấy nêm miệng rãnh để giữ cho các vòng dây quấn không thoát ra khỏi rãnh. + Lồng bối thứ hai, bối thứ ba: tương tự như bối 1 Lồng nhóm 2: + Lồng như nhóm 1 (lồng cạnh sau chờ cạnh trước). + Lót cách điện giữa nhóm 1 và nhóm 2. - Tiếp tục lồng dây và lót cách điện giữa các nhóm 3, 4, 5, 6...., 12. - Lồng dây cho các cạnh chờ. - Lồng và lót cách điện hoàn thiện bộ dây stato. 2.4.3. Thực hành HSSV thực hiện việc lồng dây vào lõi thép stato. 2.5. Đầu nối, hàn dây ra và đai giữ đầu nối 2.5.1. Kiến thức liên quan - Đấu đầu dây ra tiếp xúc tốt, dẫn điện tốt. - Đai giữ bộ dây tròn đều, chắc chắn. 2.5.2. Trình tự thực hiện Bước 1: Hàn 6 đầu dây ra của bộ dây 3 pha, bọc gen cách điện cho các mối hàn. Bước 2: Nêm giữ chặt dây quấn trong rãnh. Trong quá trình thực hiện cần dùng nêm tre để nêm giữ chặt dây quấn trong rãnh. Nêm tre phải được đóng trên lớp giấy nêm rãnh. Khi nêm rãnh phải đóng nêm cẩn thận để không làm rách giấy cách điện rãnh. Bước 3: Đai dây Công dụng của dây đai là xếp gọn đầu nối, giữ chặt cách điện lớp giữa các nhóm. Phương pháp đai dây phải tạo các gút có tính chất mỹ thuật, thực hiện cho cả hai phía đầu nối.
13 2.5.3. Thực hành HSSV thực hiện qui trình hàn dây ra và đai giữ đầu nối dây theo các bước như trên. 2.6. Lắp ráp và vận hành thử (Thực hiện như mục 1.6 của Bài 01) Chúng ta lắp ráp hoàn chỉnh động cơ tiến hành đo liên lạc giữa các pha, đo chạm vỏ với các pha dây quấn. Đo cách điện giữa các pha. Nếu cách điện đạt yêu cầu, đấu nối vận hành động cơ và đo dòng điện khởi động và dòng điện không tải. Xác định phần trăm dòng điện không tải. Đo dòng điện không tải trên cả 3 pha để xác định tính đối xứng của cả 3 pha dây quấn. Nếu các bước thử nghiệm trên hoàn tất và đạt yêu cầu, khi thi công thực hiện chúng ta tháo rời stato và rôto sau đó tiến hành qui trình tẩm sấy cách điện cho dây quấn. (Dây quấn sato sau khi hoàn chỉnh). Câu hỏi và bài tập: Bài 2.1: Tính toán các số liệu và vẽ sơ đồ dây quấn động cơ ba pha đồng khuôn hai lớp Z = 24; 2p = 4. Bài 2.2: Tính toán các số liệu và vẽ sơ đồ dây quấn động cơ ba pha đồng khuôn hai lớp Z = 48; 2p = 4.
14 Bài 3: VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA Mã bài: MĐ18 – 03 Thời gian: 31 giờ (LT: 06 giờ, TH: 10giờ, Tự học: 15 giờ, KT: 0 giờ) Giới thiệu: Máy phát điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện. Điện xoay chiều 3 pha được sử dụng chủ yếu trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống sinh hoạt. Điện năng được sản xuất từ các máy phát điện bằng Tuabin hơi hoặc khí hay hơi nước. Ngoài ra máy phát điện đồng bộ được quay bằng các kiểu động cơ khác (Diezen, động cơ đốt trong, xy lanh hơi nước …) được chế tạo với công suất vừa và nhỏ nhằm dùng cho các tải địa phương, các nguồn dự phòng, giao thông vận tải v.v… Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy phát điện xoay chiều 3 pha; - Vận hành máy phát điện xoay chiều 3pha đúng quy trình, đảm bảo an toàn; - Bảo dưỡng phần cơ, phần điện cúa máy phát điện xoay chiều 3 pha; - Kiểm tra sửa chữa mạch kích từ máy phát điện xoay chiều pha; - Kiểm tra sửa chữa hệ thống ổn áp máy phát điện xoay chiều 3pha; Nội dung chính: 3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 3.1.1. Định nghĩa và công dụng a) Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng tốc độ quay của từ trường n1, gọi là máy điện đồng bộ, ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. b) Công dụng: Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện rất quan trọng của các lưới điện công nghiệp. Trong đó động cơ cấp là các tuabin hơi hoặc tuabin nước. Công suất mỗi máy có thể đạt đến 500 MW hoặc lớn hơn và chúng thường làm việc song song. Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo bời các động cơ Diezen hoặc các tuabin khí, có thể làm việc riêng lẻ hoặc hai ba máy làm việc song song với nhau. Các máy phát đồng bộ được đặt hầu hết ở các trạm phát điện xoay chiều, chúng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, trong cuộc sống công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các nguồn điện dự phòng, điện năng trên các phương tiện di động… 3.1.2. Cấu tạo của máy phát điện đồng bộ Cấu tạo của máy điện đồng bộ gồm hai bộ phận chính là rôto và stato: a) Stato: Stato của máy điện đồng bộ giống như stato của máy điện không đồng bộ, gồm hai bộ phận chính là lõi thép stato và dây quấn 3 pha stato. Dây quấn stato gọi là dây quấn phần ứng. b) Rôto: Rôto của máy điện đồng bộ có các cực từ và dây quấn kích từ. Có hai loại rôto đó là rôto cực ẩn và rôto cực lồi. Ở rôto lồi dùng cho các máy có tốc độ chậm, có nhiều đôi cực (2p>4) với rôto cực ẩn thường dùng cho các máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có một đôi cực (2p = 2). Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với 2 vành trượt đặt ở đầu trục, thông qua chổi điện để nối với nguồn kích từ.
15 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lí máy phát điện 3.1.3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ Cho dòng điện kích từ (dòng điện một chiều) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường rôto sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng trong dây quấn đó sức điện động xoay chiều hình sin có trị số hiệu dụng là: E0 = 4,44.f.W1 . Kqd φ0 Trong đó: E0 : Sức điện động pha W1 : Số vòng dây 1 pha Kdq: Hệ số dây quấn φ0: Từ thông cực từ rôto f : Tần số của máy phát Nếu rôto có p đôi cực, khi rôto quay được một vòng, sức điện động (sđđ) phần ứng sẽ biến thiên p chu kỳ. Do đó tốc độ quay của rôto tính bằng v/ph thì tần số f là
16 Dây quấn 3 pha stato có trục lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện, cho nên sđđ các pha lệch nhau góc pha 1200. Khi dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn sẽ có dòng điện 3 pha trong 3 dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay, với tốc độ quay là n1 = 60 f/p, đúng bằng tốc độ quay của rôto nên được gọi là máy phát điện đồng bộ. 3.2. Các đặc tính của máy phát điện 3.2.1. Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ Khi máy phát điện làm việc, từ trường của cực từ rôto φ0 cắt dây quấn của stato cảm ứng ra sđđ E0 chậm pha so với từ thông φ0 góc 900. Dây quấn stato nối với tải sẽ tạo nên dòng điện I cung cấp cho tải. Dòng điện I trong dây quấn stato tạo nên từ trường quay gọi là từ trường phần ứng φ quay đồng bộ với từ trường của cực từ φ0 .Góc lệch pha giữa E0 và I do tính chất của tải quyết định. - Trường hợp tải thuần trở, góc lệch pha ψ = 0, E0 và I cùng pha, dòng điện I sinh ra từ trường phản ứng φ cùng pha với dòng điện. Tác dụng của từ trường cực từ, gọi là phản ứng ngang trục. - Trường hợp tải thuần cảm góc lệnh ψ = 900, dòng điện I sinh ra từ trương phần ứng φ ngược chiều với φ0 ta gọi là phản ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng. - Trường hợp tải thuần dung góc lệch ψ = - 900, dòng điện sinh ra từ trường phần ứng φ cùng chiều với φ0 ta gọi là phản ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làm tăng từ trường tổng. - Trường hợp tải bất kỳ, ta phân tích dòng điện I ra thành hai thành phần, thành phần dọc trục Id – I sinψ và thành phần ngang trục Iq = I cosψ, dòng điện sinh ra từ trường phần ứng vừa có tính chất ngang trục vừa có tính chất dọc trục trợ từ hoặc khử từ tùy theo tính chất của tải. 3.2.2. Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ Để làm thí nghiệm lấy các đặc tính của máy phát đồng bộ thì cần phải có sơ đồ nối dây của máy phát điện. Tải của máy phát là tổng trở Z có thể thay đổi. Dòng điện kích thích it của máy điện được lấy từ nguồn điện bên ngoài và điều chỉnh được nhờ biến trở rt. Khi vận hành thường máy phát điện đồng bộ cung cấp cho tải đối xứng. Chế độ này phụ thuộc vào hộ tiêu thụ điện năng nối với máy phát, công suất cấp cho tải không vượt quá định mức mà phải bằng định mức. Mặt khác các đại lượng này thông qua các đại lượng như điện áp, dòng điện, dòng kích từ, hệ số cosφ, tần số f và tốc độ quay n. Để phân tích đặc tính của máy phát điện đồng bộ ta dựa vào 3 đại lượng chủ yếu U, I, If thành lập các đặc tính sau: a) Đặc tính không tải
17 Đặc tính không tải là quan hệ E = U0 = f (it) khi I = 0 và f = fđm. Máy phát điện đồng bộ cực ẩn và cực lồi có dạng đặc tính không tải khác nhau không nhiều và có thể biểu thị theo đơn vị tương đối. Trong đó iiddmo dòng điện không tải khi U = Uđm. Ta chú ý rằng mạch từ của máy phát điện tuabin hơi bão hòa hơn mạch từ của máy phát điện tuabin nước. Khi E = Eđm = 1, đối với máy phát điện tuabin hơi Kμd = Kμ = 1,2; còn đối với máy phát điện tuabin nước Kμd = 1,06. b) Đặc tính ngắn mạch Đặc tính ngắn mạch là quan hệ giữa dòng ngắn mạch và dòng kích từ In = f (it) khi U = 0, Zr = 0 và f = fđm. Khi đó dây quấn phần ứng được nối tắt ngay ở đầu máy. Xét ở trường hợp bỏ qua điện trở dây quấn phần ứng (rư = 0) thì mạch điện dây quấn phần ứng lúc ngắn mạch là thuần cảm (ψ = 900) như vậy Iq = cosφ = 0 và Id = I sinφ = I Đồ thị véctơ của máy phát điện lúc ngắn mạch dựa vào phương trình cân bằng điện áp và sơ đồ thay thế, ta có E = +j.Ixd. Lúc ngắn mạch phản ứng phần ứng là khử từ, mạch từ của máy không bão hòa, vì từ thông khe hở φδ cần thiết để sinh ra Eδ = E – I.Xưd = i.Xδư rất nhỏ. Do đó quan hệ I = f (it) là đường thẳng. c) Đặc tính ngoài và độ thay đổi điện áp ΔUdm của máy phát điện đồng bộ - Đặc tính ngoài là quan hệ điện áp đầu ra của máy phát với dòng điện phần ứng U = f (I) khi dòng điện kích thích, tần số và góc tải không đổi (It = const, f = fđm và φ = const) Nó cho thấy lúc giữ kích thích không đổi, điện áp của máy thay đổi như thế nào theo tải. Khi ấy đặc tính này phải thay đổi tải I sao cho cos φ = const rồi đo U và I ứng với các trị số khác nhau của tải Z. Dạng của các đặc tính ngoài ứng với các tính chất khác nhau của tải được trình bày ở hình 1-11. Trong mọi trường hợp phải điều chỉnh dòng điện kích thích sao cho khi I = Iđm có U = Uđm, cosφđm, f = fđm được gọi là dòng điện từ hóa định mức. Từ hình 1-11 thấy dạng đặc tính ngoài phụ thuộc vào tính chất của tải. Nếu tài có tính cảm khi I tăng, phản ứng khử từ của phần ứng tăng lên, điện áp giảm và đường biểu diễn đi xuống. Ngược lại nếu tải có tính dung khi I tăng, phản ứng phần ứng là trợ từ, điện áp tăng và đường biểu diễn đi lên. Khi tải thuần trở thì đường đặc tính gần song song với trục hoành. - Độ thay đổi điện áp định mức ΔUđm của máy phát điện đồng bộ: Theo định nghĩa đó là sự thay đổi điện áp khi tải thay đỏi từ định mức với cosφ = cosφđm đến không tải, trong điều kiện không thay đổi dòng điện kích thích. Trị số của ΔUđm thường biểu thị theo phần trăm của điện áp định mức, nghĩa là E – Uđm ΔUđm% = .100 Uđm Thông thường ΔUđm% = 25 ÷ 35%