CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN

Chia sẻ: Mr Yo Ko | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

2
216
lượt xem
122
download

CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu chung về máy điện: Cỏc mỏy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại được gọi là mỏy điện. Cỏc mỏy điện biến cơ năng thành điện năng gọi là mỏy phỏt điện và cỏc mỏy điện dung để biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là động cơ.Cỏc mỏy điện đều cú tớnh thuận nghịch, nghĩa là cú thể biến đổI năng lượng theo hai chiều. Mỏy điện là một hệ điện từ gồm cú mạch từ và mạch điện liờn quan với nhau.Mạch từ bao gồm cỏc bộ phận...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN

  1. CƠ SỞ Lí THUYẾT MÁY ĐIỆN I. Giới thiệu chung về máy điện: Cỏc mỏy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại được gọi là mỏy điện. Cỏc mỏy điện biến cơ năng thành điện năng gọi là mỏy phỏt điện và cỏc mỏy điện dung để biến đổi từ điện năng thành cơ năng gọi là động cơ.Cỏc mỏy điện đều cú tớnh thuận nghịch, nghĩa là cú thể biến đổI năng lượng theo hai chiều. Mỏy điện là một hệ điện từ gồm cú mạch từ và mạch điện liờn quan với nhau.Mạch từ bao gồm cỏc bộ phận dẫn từ và cỏc khe hở khụng khớ.Cỏc mạch điện bao gồm hai hoặc nhiều dõy quấn cú thể chuyển động tương đối với nhau cựng với cỏc bộ phận mang chỳng. Sự biến đổi cơ điện trong mỏy điện dựa trờn nguyờn lý về cảm ứng điện từ. Nguyờn lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của cỏc bộ biến đổi cảm ứng. dựng để biến đổi điện năng với cỏc giỏ trị của thụng số này (điện ỏp, dũng điện). Mỏy biến ỏp là một thiết bị biến đổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này, dựng để biến đổi dũng điện xoay chiều từ điện ỏp này sang dũng điện xoay chiều cú điện ỏp khỏc. Cỏc dõy quấn và mạch từ của nú đứng yờn và quỏ trỡnh biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong cỏc dõy quấn được thực hiện bằng phương phỏp điện. Mỏy điện dựng làm mỏy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào. Nú được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp, nụng nghiệp, giao thụng võn tải, và cỏc hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế… Mỏy điện cú nhiều loại, cú thể phõn loại như sau: * Mỏy điện tĩnh: thường gặp là cỏc loại mỏy biến ỏp. Mỏy điện tĩnh làm việc dựa trờn hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiờn từ thụng, giữa cỏc dõy quấn khụng cú sự chuyển động tương đối với nhau. Mỏy điện tĩnh thường dựng để biến đổi thụng số điện năng. Do tớnh chất thuận nghịchcủa cỏc quy luật cảm ứng điện từ nờn quỏ trỡnh biến đổi cú tớnh chất thuận nghịch. Vớ dụ: Mỏy biến ỏp biển đổi điện năng cú cỏc thụng số U1, I1, f1 thành điờn năng cú cỏc thụng số mới U2, I2, f2 hoặc ngược lạibiến đổi hệ thống điện U2, I2, f2 thành hệ thống U1, I1, f1 * Mỏy điện cú phần động (quay hoặc chuyển động thẳng): Tuỳ theo lưới điện cú thể phõn thành mỏy điện xoay chiều và mỏy điện một chiều. Nguyờn lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dũng điện của cỏc quận dõy cú chuyển động tương đối so với nhau gõy ra. Loại mỏy này thường dựng để biến đổi năng lượng. Vớ dụ: biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (mỏy phỏt điện). Quỏ trỡnh biến đổi cú tớnh chất thuận nghịch, nghĩa là mỏy điện cú thể làm việc ở chế độ mỏy phỏt hoặc động cơ điện. 1
  2. U1, I1, f1 Pcơ Sơ đồ phõn loại mỏy điện thụng dụng thường dựng: Mỏy điện Mỏy điện tĩnh Mỏy điện cú phần quay Mỏy điện xoay Mỏy điện một chiều chiều Mỏy điện Mỏy điện khụng đồng bộ đồng bộ Mỏy Động Mỏy Động Mỏy Động Mỏy biến cơ phỏt cơ phỏt cơ phỏt ỏp khụng khụng đồng đồng một một đồng đồng bộ bộ chiều chiều bộ bộ II. Cỏc định luật dựng để nghiờn cứu mỏy điện Trong nghiờn cứu mỏy điện, ta thường sử dụng cỏc định luật sau: 1. Định luật về cảm ứng điện từ. Định luật Faraday: Trong cỏc thiết bị điện từ, định luật này thường được viết dưới dạng phương trỡnh Maxwell: dΦ e=− dt Điều đú núi rằng, một sự biến thiờn của tổng từ thụng múc vũng một mạch điện sẽ tạo ra một sức điện động tỷ lệ với đạo hàm của tổng từ thụng biến thiờn đú. Cũng cú thể viết dưới dạng : e = B.l.v 2
  3. trong đú v là tốc độ chuyển động của một thanh dẫn l nằm trong từ trường cú từ cảm B vuụng gúc với chiều chuyển động của thanh dẫn đú. 2. Định luật toàn dũng điện: Định luật này được diễn tả như sau: φHdl = ∑ iw = F Tớch phõn vũng của cường độ từ trường theo một đường khộp kớn bất kỳ quanh một số mạch điện bằng tổng dũng điện trong w vũng dõy của cỏc mạch. F chỉ giỏ trị của sức từ động tổng tỏc động lờn mạch từ đú. 3. Định luật về lực điện từ. Định luật Laplace: Đõy là định luật cho ta trị số của lực tỏc dụng trờn một đơn vị dũng điện đặt ở điểm M cú từ cảm . Lực này bằng tớch vectơ của vectơ đơn vị dũng điện với vectơ từ cảm: df M = idl .B M Lực tỏc dụng trờn đoạn dõy dẫn mang dũng điện nằm trong một từ trường bằng: 1 f = ∫ Bi sin ϕdl 0 Trong đú ϕ là gúc giữa vectơ từ cảm với vộc tơ dũng điện. Nếu từ trường đều và dõy dẫn thẳng, ta cú: f = Bli sin ϕ 4. Năng lượng trường điện từ: Năng lượng tổng trong một thể tớch từ trường cú khụng đổi bằng: μH 2 1 2 W =∫ dV = Li 2 2 Trong trường hợp này, chỉ từ thụng múc vũng bởi dũng điện và từ cảm của cuộn dõy. Nếu thiết bị điện từ cú hai hay nhiều mạch điện cú hỗ cảm điện từ thỡ năng lượng điện từ của hai mạch điện hỗ cảm bằng: μH 2 L1i12 L2 i2 2 W12 = ∫ dV = + + M 12 i1i2 2 2 2 Cú thể dựng phương phỏp tổng quỏt và thống nhất dựa trờn cơ sở của phộp tớnh tenxơ và ma trận để nghiờn cứu, phõn tớch tất cả cỏc loại mỏy điện. Tất cả cỏc phương trỡnh cõn bằng điện ỏp của cỏc loại mỏy điện được biểu thị theo định luật Kirhụf bằng một phương trỡnh ma trận cú dạng: u = Zi Trong đú u : là vectơ điện ỏp cớ cỏc thành phần bằng cỏc điện ỏp đặt vào cỏc mạch điện tương ứng với cỏc dõy quấn của mạch điện; i : là vectơ dũng điện cú cỏc thành phần dũng điện chạy trong cỏc mạch điện; Z: là ma trận tổng trở. Mụmen điện từ sinh ra trong mỏy điện sẽ bằng: M = k Ψ ×i 3
  4. Trong đú là vec tơ từ thụng múc vũng vú cỏc thành phần bằng từ thụng do cỏc dõy quấn sinh ra, k là một hệ số tỷ lệ. 5. Đơn vị tương đối: Trong nghiờn cứu thiết kế và tớnh toỏn cỏc mỏy điện, để được tiện lợi người ta thường dựng hệ đơn vị tương đối. Trong hệ đơn vị tương đối cỏc đại lượng như điện ỏp, dũng điện, cụng suất, tần số, tần độ gúc, mụmen…đều được biểu thị theo cỏc lượng định mức tương ứng lấy làm cơ sở. Vớ dụ: I U P M z I* = ; U* = ; P* = ; M* = ; z* = I CS U CS PCS M CS z cs Pđm U U trong đú: Ics = Iđm ; Ucs = Uđm ; Pcs = Pđm; Mcs= Mđm = ; z cs = z đm = cs = đm 9.81ω đm I cs I đm III.Tớnh thuận nghịch trong mỏy điện: Tớnh thuận nghịch trong mỏy điện: Mỏy điện cú tớnh thuận nghịch nghĩa là cú thể làm việc ở chế độ mày phỏt điện hoặc động cơ điện. 1. Chế độ mỏy phỏt điện: Cho cơ năng của động cơ điện sơ cấp, thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc v trong từ trường của nam chõm N-S, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng một sức điện động e. - Nếu nối 2 cực của thanh dẫn điện trở R của tải thỡ dũng i chạy trong thanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải. - Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn thỡ điện ỏp đặt vào tải u ≈ e Cụng suất điện mỏy phỏt cung cấp cho tải là p= u.i= e.i Dũng điện i nằm trong từ trường , từ trường sẽ chịu tỏc dụng của lực điện từ Fdt = B.i.l cú chiều như hỡnh vẽ. Khi mỏy quay với tốc độ khụng đổi, lực điện sẽ cõn bằng với lực sơ cấp của động cơ sơ cấp Fcơ = Fdt Fcơ .v = Fdt.v=B.i.l.v=e.i Như vậy cụng suất của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơ. V đó được biến đổi thành cụng suất điện Pđ = ei nghĩa là cơ năng đó được biến đổi thành điện năng. 2. Chế độ động cơ điện: Cung cấp điện cho mỏy điện điện ỏp U của nguồn điện sẽ gõy ra dũng điện i trong thanh dẫn, dưới tỏc dụng của từ trường sẽ cú lực điện từ Fdt = Bil tỏc dụng lờn thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v Cụng suất điện đưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.i.l = Fdt.v Như vậy cụng suất điện P = u.i đưa vào động cơ đó biến thành cụng suất cơ Pcơ = Fdt.v trờn trục động cơ điện năng đó biến thành cơ năng. Ta nhận thấy cựng một thiết bị điện từ tựy vào dạng năng lượng đưa và mà mỏy điện cú thể làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện hoặc đụng cơ điện. Đõy chớnh là tớnh chất thuận nghịch của mọi loại mỏy điện. IV. Sơ lược về cỏc vật liệu chế tạo mỏy điện: 4
  5. Cỏc vật liệu dựng để chế tạo cú thể chia làm 3 loại: - Vật liệu tỏc dụng - Vật liệu kết cấu - Vật liệu cỏch điện 1. Vật liệu tỏc dụng: Đõy là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. cỏc vật liệu này thường dựng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra biến đổi điện từ. a. Vật liệu dẫn từ: Để chế tạo mạch từ của mỏy điện người ta thường dựng cỏc loại thộp khỏc nhau như thộp kỹ thuật điện, thộp lỏ thường, thộp đỳc, thộp rốn. Gang ớt được dựng vỡ dẫn từ khụng tốt lắm. Người ta sử dụng chủ yếu là thộp kỹ thuật điện, cú hàm lượng silic khỏc nhau nhưng khụng được vượt quỏ 4.5%. Hàm lượng silic này dựng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thộp để giảm tổn hao dũng điện xoỏy. Người ta hay sử dụng cỏc lỏ thộp dày 0.35mm dựng trong mỏy biến ỏp và 0.5mm dựng trong mỏy điện quay ghộp lại làm lừi thộp để giảm tổn hao do dũng điện xoay chiều gõy nờn. Tựy theo cỏch chế tạo người ta phõn lừi thộp kỹ thuật điện ra làm 2 loai: cỏn núng và cỏn nguội. Loại cỏc nguội cú đặc tớnh từ tốt hơn như: độ từ thấm cao hơn, tổn hao thộp ớt hơn cỏn núng. Thộp lỏ cỏn nguội lại chia làm 2 loại: đẳng hướng và vụ hướng. Loại đẳng hướng cú đặc điểm là dọc theo chiều cỏn thỡ tớnh năng từ tớnh tốt hơn hẳn so với nganh chiều cỏn, do đú thường được sử dụng trong mỏy biến ỏp. Loại vụ hướng thỡ đặc tớnh từ theo mọi hướng nờn thường được sử dụng trong mỏy điện quay. Vớ dụ: Thộp cỏn núng: Э21; Э31A Thộp cỏn nguội: Э41O Э31O Chữ chỉ thộp kỹ thuật điện Chữ A chỉ tổn hao thấp Chữ O chỉ thộp cỏn nguội Chỉ số thứ nhất chỉ hàm lượng silic. Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riờng của cỏc loại thộp. Ở đoạn mạch từ cú từ thụng biến đổi với tần số 50Hz thường dựng lỏ thộp kỹ thuật điện dõy 0.1- 0.2mm. Ở đoạn mạch từ cú từ thụng trường khụng đổi thường dựng lỏ thộp đỳc, thộp rốn hoặc thộp lỏ. b. Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dẫn điện dựng để chế tạo cỏc bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện tốt nhất dựng trong cỏc mỏy là đồng vỡ chỳng cú điện trở xuất rất nhỏ và khụng đắt lắm. Đồng dựng làm dõy dẫn khụng được cú tạp chất quỏ 0,1%.Điện trở suất của đồng ở 20 °C là ρ =0,0172 Ω.mm 2 / m .Ngoài ra cũn dựng nhụm và cỏc hợp kim khỏc như đồng thau, đồng phospho.Nhụm cú điện trở suất ở 20 °C là ρ =0,0282 Ω.mm 2 / m tức là gấp gần 2 lần đồng.Để chế tạo dõy quấn ta dựng đồng, đụi khi dựng nhụm. Dõy đồng và dõy nhụm được chế tạo theo tiết diện trũn hoặc chữ nhật, 5
  6. cú bọc cỏch điện khỏc nhau như: vải sợi, sợi thủy tinh, giấy, nhựa húa học, sơn emay. Với cỏc loại mỏy cú cụng suất nhỏ và trung bỡnh, điện ỏp dưới 100V thường dựng sơn emay vỡ lớp cỏch điện của dõy mỏng, đạt độ bền yờu cầu. Đối với cỏc bộ phận khỏc như vành đổi chiều, lồng súc hoặc vành trượt, ngoài đồng, nhụm người ta cũn dựng cỏc hợp kim của đồng hoặc nhụm hoặc cú chỗ dựng cả thộp để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. 2. Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu là vật liệu dựng để chế tạo ra cỏc chi tiết chịu tỏc động cơ học như trục, ổ trục, vỏ mỏy, nắp mỏy, cỏc bộ phận và chi tớnh truyền động hoặc kết cấu của mỏy theo cỏc dạng cần thiết đảm bảo cho mỏy điện làm việc bỡnh thường. Người ta dựng gang, thộp, cỏc kim loại màu, hợp kim, và cỏc vật liệu bằng chất dẻo. 3. Vật liệu cỏch điện: Để cỏch điện cỏc bộ phận mang điện trong mỏy người ta sử dụng vật liệu cỏch điện.Những vật liệu này đũi hỏi phải cú độ bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, chịu được hoỏ chất và cú độ bền cơ học nhất định. Độ bền về nhiệt của chất cỏch điện bọc dõy dẫn quyết định nhiệt độ cho phộp của dõy và do đú quyết định tải của nú. Nếu tớnh năng chất cỏch điện càng cao thỡ lớp cỏch điện cú thể mỏng và kớch thước của mỏy giảm. Chất cỏch điện chủ yếu ở thể rắng gồm 4 nhúm: a. Chất hữu cơ thiờn nhiờn: giấy, vải, lụa. b. Chất vụ cơ: xi măng, mica, sợi thuỷ tinh. c. Cỏc chất tổng hợp. d. Cỏc loại men, sơn cỏch điện. Chất cỏch điện tốt nhất là mica, song tuơng đối đắt nờn chỉ dựng trong cỏc mỏy cú điện ỏp cao, do đú thường dựng cỏc vật liệu cú sợi như giấy, vải, sợi.. Chỳng cú độ bền cơ học tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt kộm, hỳt ẩm, cỏch điện kộm. Do đú, dõy dẫn cỏch điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tớnh năng của vật liệu cỏch điện. Ngoài ra cũn cú chất cỏch điện ở thể khớ: khụng khớ, hydro, nito; hoặc thể lỏng: dầu MBA. + Vật liệu khớ: khụng khớ là một chất cỏch điện tốt tuy nhiờn để cỏch điện tốt hơn người ta thường dựng khớ trơ, hydro hoặc sử dụng trong trường hợp cần cỏch điện và làm mỏt bờn trong vật liệu. + Vật liệu lỏng ( đầu mỏy biến ỏp) : đõy là loại vật liệu cỏch điện rất quan trọng trong mỏy điện vỡ nú cú thể len lỏi vào cỏc khe rất nhỏ và cú thể sử dụng để dập hồ quang. Căn cứ vào độ bề nhiệt, vật liệu cỏch điện chia ra làm nhiều loại sau: 6
  7. Cấp Vật liệu Nhiệt độ giới hạn Nhiệt độ giới hạn cỏch cho phộp vật liệu cho phộp dõy cuốn điện ( 0C) ( 0C) A Sợi xeluno, bụng hoặc tơ 105 100 tằm trong vật liệu hữu cơ lỏng. E Vài loại màng tổng hợp. 120 115 B Amiang, sợi thủy tinh cú 130 120 chất kết dớnh vật liệu gốc mica F Amiang, vật liệu gốc mica 15 140 sợi thủy tinh cú chất kết dớnh và tẩm tổng hợp H Vật liệu gốc mica, amiang 180 165 sợi thủy tinh phối hợp chất kết dớnh và tẩm silic hữu cơ. Ngoài ra cũn cú cỏc cấp Y và C với nhiệt độ làm việc cho phộp tương ứng là 90 °C và >180 °C . V. Phỏt núng và làm mỏt mỏy điện: Trong quỏ trỡnh làm việc cú tổn hao cụng suất. Tổn hao năng lượng trong mỏy điện bao gồm: tổn hao sắt từ( do hiện tượng từ trễ và dũng xoỏy) trong thộp, tổn hao đồng trong điện trở dõy quấn, tổn hao do ma sỏt( ở mỏy điện quay). Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm núng mỏy điện. Khi đú do tỏc động của nhiệt độ, chấn động và cỏc tỏc động lớ húa khỏc, lớp cỏch điện sẽ bị lóo húa nghĩa là mất dần cỏc tỡnh bền về điện, cơ. Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng quỏ nhiệt độ cho phộp 8-10 0C thỡ tuổi thọ của vật liệu cỏch điện sẽ giảm đi một nửa. Ở nhiệt độ làm việc cho phộp tốc độ tăng nhiệt của cỏc phần tử khụng vượt quỏ độ tăng nhiệt cho phộp, tuổi thọ trung bỡnh của vật liệu khoảng 10-15 năm. Khi mỏy làm việc quỏ tải, nhiệt độ sẽ vượt quỏ nhiệt độ cho phộp. Vỡ vậy, khi sử dụng mỏy biến thế cần trỏnh để mỏy quỏ tải. Để làm mỏt mỏy điện phải cú biện phỏp tản nhiệt ra ngũai mụi trường xung quanh. Sự tản nhiệt khụng những phị thuộc vào bề mặt làm mỏt của mỏy mà cũn phụ thuộc vào sự đối lưu của khụng khớ xung quanh hoặc của mụi trường làm mỏt khỏc như dầu mỏy biến ỏp… Thường vỏ mỏy điện được cấu tạo cú cỏc cỏnh tản nhiệt và mỏy điện cú hệ thống quạt gớo để làm mỏt. 7
  8. BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP I.Khỏi niệm chung: Để đưa điện từ cỏc trạm tới cỏc hộ tiờu thụ cần phải cú đường dõy tải điện như hỡnh vẽ.Nếu khoảng cỏch giữa nơi sản xuất điện và hộ tiờu thụ lớn thỡ ta cần phải giải quyết một vấn đề quan trọng là:việc truyền tải điện năng đi xa phải đảm bảo tớnh kinh tế cao nhất. Như ta đó biết cựng một cụng suất truyền tải trờn đường dõy nếu điện ỏp dược tăng cao thỡ dũng điện chạy trờn cuộn sẽ giảm xuống, như vậy cú thể giảm tiết diện dõy do đú trọng lưọng và chi phớ dõy dẫn cũng như tổn hao trờn đường dõy dài sẽ giảm xuống.Vỡ thế muốn truyền tải cụng suất đi xa ớt tổn hao và tiết kiệm kim loại màu trờn đường dõy tải điện người ta phải dựng điện ỏp cao ( 35, 110, 220, 500kV ). Trờn thực tế cỏc mỏy phỏt điện khụng cú khả năng tạo ra điện ỏp cao như vậy (thường chỉ từ 3-21kV) do đú phảI cú cỏc thiết bị tăng ỏp ở đầu đường dõy lờn. Mặt khỏc cỏc hộ tiờu thụ thường yờu cầu điện ỏp thấp từ 0,4-0,6 kV do đú tớI đõy phảI cú thiết bị giảm ỏp xuống. Để biến đổI điện ỏp của dũng điện xoay chiều từ điện ỏp cao xuống điện ỏp thấp hoặc ngược lạI ta sử dụng mỏy biến ỏp. Thực tế trong hệ thống điện lực muốn truyền tải và phõn phối cụng suất từ nhà mỏy điện đến tận cỏc hộ tiờu thụ một cỏch hợp lý thưeờng phảI qua 3, 4 lần tăng và giảm điện ỏp như vậy.Do đú tổng cụng suất của cỏc mỏy biến ỏp trong hệ thống điện thường gấp 3, 4 lần cụng suất của trạm phỏt điện.Những mỏy biến ỏp dựng trong hệ thống điện lực gọI là mỏy biến ỏp điện lực hay là mỏy biến ỏp cụng suất. Từ đú rừ mỏy biến ỏp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phõn phối năng lượng, khụng thực hiện việc chuyển hoỏ năng lượng. Ngày nay, do việc sử dụng điện năng phỏt triển rộng rói nờn cú nhiều loạI mỏy biến ỏp khỏc nhau: mỏy biến ỏp 1 pha, mỏy biến ỏp 3 pha 2 dõy quấn, 3 dõy quấn, cỏc mỏy biến ỏp dung trong chuyờn mụn như mỏy biến ỏp chuyờn dung cho cỏc lũ luyện kim, mỏy biến ỏp dung cho đo lường, thớ nghiệm…nhưng chung dựa trờ cựng một nguyờn lý đú là mguyờn lý cảm ứng điện từ. Mỏy biến ỏp là một thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyờn tắc cảm ứng điện từ dung để biến đổi điện ỏp của hệ thống dũng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyờn tần số dũng điện.Hệ thống điện đầu vào của mỏy biến ỏp trước lỳc biến đổi ( sơ cấp ) cú điện ỏp U 1 ,I 1 ,f. Hệ thống điện đầu ra ( thứ cấp ) cú điện ỏp U 1 ,I 1 , f. Nếu điện ỏp thứ cấp lớn hơn điện ỏp sơ cấp gọi là mỏy biến ỏp tăng ỏp.Nếu điện ỏp phớa thứ cấp nhỏ hơn điện ỏp phớa sơ cấp gọi là mỏy biến ỏp hạ ỏp. II. Nguyờn lớ làm việc cơ bản của mỏy biến ỏp: 8
  9. Nguyờn lý làm việc của mỏy biến ỏp dựa trờn cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Ta hóy xột sơ đồ nguyờn lớ của một mỏy biến ỏp Đõy là mỏy biến ỏp một pha hai dõy quấn. Dõy quấn 1 cú w1 vũng dõy và dõy quấn 2 cú w2 vũng dõy được quấn trờn lừi thộp 3. Khi đặt một điện ỏp xoay chiều u1 vào dõy quấn 1, trong đú sẽ cú dũng điện i1. Trong lừi thộp sẽ sinh ra từ thụng Ф múc vũng với cả hay dõy quấn 1 và 2, cảm ứng ra cỏc s.đ.đ e1 và e2. Dõy quấn 2 cú s.đ.đ sẽ sinh ra dũng điện i2 đưa ra tải với điệp ỏp là u2. Như vậy năng lượng của dũng điện xoay chiều đó được truyền từ dõy quấn 1 sang dõy quấn 2. Giải sử điện ỏp xoay chiều đặt vào là một hàm hỡnh sin, thỡ từ thụng do nú sinh ra cựng là một hàm số hỡnh sin: Ф = Фmsin ωt (1-1) Do đú theo định luật cảm ứng điện từ, s.đ.đ cảm ứng trong cỏc dõy quấn 1 và 2 sẽ là: dΦ dΦ m sin ωt π e1 = − w1 = − w1 = − w1ωΦ m cos ωt = 2 E1 sin(ωt − ) (1-2a) dy dt 2 dΦ dΦ m sin ωt π e 2 = − w2 = − w2 = − w2ωΦ m cos ωt = 2 E 2 sin(ωt − ) (1-2b) dy dt 2 Trong đú: ωw1Φ m 2πw1Φ m E1 = = = 4.44 fw1Φ m (1-3a) 2 2 ωw 2 Φ m 2πw2 Φ m E2 = = = 4.44 fw2 Φ m (1-3b) 2 2 là giỏ trị hiệu dụng của cỏc s.đ.đ dõy quấn 1 và dõy quấn 2. Cỏc biểu thức (1-2a,b) cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dõy quấn chậm pha với từ π thụng sinh ra nú một gúc 2 Dựa và cỏc biểu thức(1-3a,b) người ta định nghĩa tỷ số biến đổi của mỏy biến E1 w1 ỏp như sau: k = = (1-4) E 2 w2 Nếu khụng kể điện ỏp rơi trờn cỏc dõy quấn thỡ cú thể coi U 1 ≈ E 1 ; U 2 ≈ E 2 , do đú k được xem như tỷ số điện ỏp giữa dõy quấn 1 và dõy quấn 2: 9
  10. E1 U 1 k= ≈ (1-5) E2 U 2 III. Cỏc loại mỏy biến ỏp chớnh: Theo cụng dụng, mỏy biến ỏp cú thể gồm những loại chớnh sau đõy: - Mỏy biến ỏp điện lực : dựng để truyền tải và phõn phối cụng suất trong hệ thống điện lực. - Mỏy biến ỏp chuyờn dựng : dựng cho cỏc lũ luyện kim, cho cỏc thiết bị chỉnh lưu, mỏy biến ỏp hàn điện,… - Mỏy biến ỏp tự ngẫu : biến đổi điện ỏp trong một phạm vi khụng lớn, dựng để mở mỏy cỏc động cơ điện xoay chiều. - Mỏy biến ỏp đo lường : dựng để giảm cỏc điện ỏp và dũng điện lớn khi đưa vào cỏc đồng hồ đo. - Mỏy biến ỏp thớ nghiệm : dựng để thớ nghiệm cỏc điện ỏp cao. IV.Cấu tạo mỏy biến ỏp: Mỏy biến ỏp cú 3 bộ phận chớnh : lừi thộp, dõy quấn và vỏ mỏy 1-Lừi thộp: Lừi thộp mỏy biến ỏp dung để dẫn từ thụng chớnh của mỏy được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt ( thường là lỏ thộp kỹ thuật điện ). Lừi thộp gồm 2 bộ phận: *Trụ: là phần lừi thộp cú dõy quấn. *Gụng : là phần lừi thộp nối cỏc trụ lại với nhau thành mạch từ kớn.Mạch từ được ghộp từ cỏc lỏ thộp kỹ thuật điện mỏng (0,35-0,5mm) 2 mặt cú sơn cỏch điện, chứa hàm lựơng Silic từ 1-4% nhằm hạn chế tổn hao điện năng trong mạch từ do tỏc dụng của dũng Fucụ và hiện tượng từ trễ. Cú 2 dạng mạch từ chớnh: *Mạch từ kiểu bọc dạng EI, mạch từ được phõn nhỏnh ra 2 biờn và bọc lấy cuộn dõy trờn cột từ chớnh từ đú làm giảm từ tản. Dạng mạch từ này dựng trong mỏy biến ỏp 1 pha cụng suất nhỏ như mỏy biến ỏp gia dụng, mỏy biến ỏp cấp điện trong mỏy tăng õm, thu thanh… *Mạch từ kiểu trụ hoặc kiểu lừi cú dạng U, thường do nhiều lỏ thộp hỡnh chữ I ghộp lại.Dạng mạch từ này được dung trong cỏc mỏy biến ỏp cú cụng suất trung bỡnh trở lờn, loại mỏy biến ỏp 1 pha và 3 pha như mỏy hàn điện… nhưng khú gia cụng, giỏ thành cao. 10
  11. 2-Dõy quấn: Dõy quấn là bộ phận dẫn điện của mỏy biến ỏp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra, gồm cú cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp thường được chế tạo bằng dõy đồng (hoặc dõy nhụm) cú tiết diện trũn hoặc hỡnh chữ nhật bề ngoài cú bọc cỏch điện bằng emay hoặc cotton.Cỏc mỏy biến ỏp cụng suất nhỏ dõy quấn thường dựng dõy trũn cú tiết diện khụng quỏ 3mm. Đối với dõy chịu tải dũng điện lớn ở mỏy biến ỏp cụng suất lớn dung dõy dẹp, tiết diện hỡnh vuụng hoặc hỡnh chữ nhật. Dõy quấn gồm nhiều vũng dõy lồng vào trụ, lừi thộp giữa cỏc vũng dõy và giữa cỏc dõy quấn cú cỏch điện vớI nhau và cỏch điện với lừi thộp.Mỏy biến ỏp thường cú 2 hoặc nhiều dõy quấn.Theo cỏch sắp xếp dõy quấn cao ỏp và hạ ỏp ta cú 2 loại dõy quấn chớnh là: đồng tõm và xen kẽ. *Dõy quấn đồng tõm: cú tiết diện ngang là những vũng trũn đồng tõm.Dõy quấn hạ ỏp phớa trong gần trụ lừi thộp cũn dõy quấn tăng ỏp quấn phớa ngoài bọc lấy dõy quấn hạ ỏp.Với cỏch quấn dõy này cú thể giảm bớt được điều kiện cỏch điện của dõy quấn cao ỏp vỡ giữa dõy quấn cao ỏp và trụ đó cú cỏch điện bản thõn của dõy quấn hạ ỏp.Những kiểu dõy quấn đồng tõm chớnh bao gồm: - Dõy quấn hỡnh trụ: Nếu tiết diện dõy nhỏ thỡ dựng dõy trũn quấn thành nhiều lớp. Nếu tiết diện dõy lớn hơn thỡ dung dõy dẹt và thường quấn thành 2 lớp.Dõy quấn hỡnh trụ, dõy trũn thưưũng lấy làm dõy quấn cao ỏp điện ỏp tới 35kV, dõy quấn hỡnh trụ dõy bẹt chủ yếu làm dõy quấn hạ ỏp vớI điện ỏp từ 6kV trở xuống.Núi chung dõy quấn hỡnh trụ thường dựng cho cỏc mỏy biến ỏp dung lượng 630kVA trở xuống. - Dõy quấn hỡnh xoắn: Gồm nhiều dõy bẹt chập lại quấn theo đường xoắn ốc giữa cỏc vũng dõy cú rónh hở.Kiểu này thường được dựng cho dõy quấn hạ ỏp của mỏy biến ỏp dung lượng trung bỡnh và lớn - Dõy quấn xoắn ốc liờn tục: Làm bằng dõy quấn bẹt và khỏc với dõy quấn hỡnh xoắn ốc, dõy quấn này được quấn thành những bỏnh dõy phẳng cỏch nhau bằng những rónh hở.Bằng cỏch hoỏn vị dặc biệt trong khi quấn cỏc bỏnh dõy được nối tiếp một cỏch liờn tục mà khụng cần mối hàn giữa chỳng.Dõy quấn này chủ yếu làm dõy quấn cao ỏp điện ỏp 35kV trở lờn và dung lượng lớn. *Dõy quấn xen kẽ: Cỏc bỏnh dõy cao ỏp và hạ ỏp lần lượt xen kẽ dọc theo trụ thộp. Để cỏch điện dễ dàng cỏc bỏnh dõy sỏt gong thường thuộc dõy quấn hạ ỏp.Vỡ chế tạo và cỏch điện khú khăn, kộm vững chắc về cơ khớ nờn cỏc mỏy biến ỏp kiểu trụ hầu như khụng dung kiểu dõy quấn xen kẽ mà kiểu dõy quấn này hay dung trong kiểu mỏy biến ỏp bọc. 3-Vỏ mỏy: Bao gồm 2 phần : thựng và nắp thựng. *Thựng mỏy biến ỏp: thựng mỏy làm bằng thộp, thường là hỡnh bầu dục. *Nắp thựng: nắp thựng dựng để đậy thựng và trờn đú đặt một số cỏc chi tiết mỏy quan trọng như cỏc sứ ra của dõy quấn CA và HA; bỡnh gión dầu; ống bảo hiểm;bộ phận truyền động của bộ đốI cỏc đầu điều chỉnh điện ỏp của dõy quấn CA. BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHễNG ĐỒNG BỘ 11
  12. I.Khỏi niờm chung: Mỏy điện khụng đồng bộ là loại mỏy điện xoay chiều làm việc theo nguyờn lý cảm ứng điện từ cú tốc độ quay của roto ( tốc độ của mỏy ) n khỏc với tốc độ quay của từ trường n 1 . Mỏy điện khụng đồng bộ cú 2 dõy quấn, dõy quấn stato (sơ cấp) nối với lưới điện tần số khụng đổi f 1 , dõy quấn roto (thứ cấp) được nối tắt lại hoặc khộp kớn trờn điện trở. Dũng điện trong dõy quấn roto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng cú tần số f 2 phụ thuộc vào roto nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trờn trục của mỏy. II.Phõn loại và kết cấu: 1.Phõn loại: Mỏy điện khụng đồng bộ cú nhiều loại được phõn theo nhiều cỏch khỏc nhau: theo kết cấu vỏ mỏy, theo roto… Theo kết cấu của vỏ, mỏy điện khụng đồng bộ chia thành cỏc kiểu chớnh: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kớn và kiểu phũng nổ. Theo kết cấu của roto, chia làm 2 loại: loại roto kiểu dõy quấn và loại roto kiểu lồng súc. Theo số pha trờn dõy quấn cú 3 loại: 1 pha, 2 pha,3 pha. 2.Kết cấu: Giống như những mỏy điện quay khỏc, mỏy điện khụng đồng bộ gồm cú cỏc phần chớnh sau: 2.1.Stato: Là phần tĩnh gồm 2 bộ phận là lừi thộp và dõy quấn ngoài ra cũn cú vỏ mỏy và nắp mỏy. a, Lừi thộp: Lừi thộp được ộp trong vỏ mỏy làm nhiệm vụ dẫn từ.Lừi thộp stato hỡnh trụ do cỏc lỏ thộp kỹ thuật điện được dập rónh bờn trong ghộp lại với nhau tạo thành cỏc rónh theo hướng trục. Vỡ từ trường đi qua lừi thộp là từ trường quay nờn để giảm tổn hao lừi thộp được làm bằng những lỏ thộp kỹ thuật điện dày 0,5 mm ộp lại. Mỗi lỏ thộp kỹ thuật điện đều phủ sơn cỏch điện trờn bề mặt để giảm tổn hao do dũng xoỏy gõy nờn. b,Dõy quấn: Dõy quấn stato làm bằng dõy dẫn bọc cỏch điện (dõy điện từ) và được đặt trong cỏc rónh của lừi thộp, kiểu dõy quấn hỡnh dạng và cỏch bố trớ sẽ được trỡnh bày trong phần “cơ sở thiết kế dõy quấn stato động cơ khụng động bộ”. c,Vỏ mỏy: Vỏ mỏy làm bằng nhụm hoặc gang, dựng để cố định lừi thộp và dõy quấn cũng như cố định mỏy trờn bệ, khụng dựng để làm mạch dẫn từ. Đối với mỏy cú cụng suất tương đối lớn(1000 kW) thường dựng thộp tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cỏch làm nguội mỏy mà dạng vỏ cũng khỏc nhau: kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kớn hay kiểu vỏ phũng nổ… Hai đầu vỏ cú nắp mỏy và ổ đỡ trục. Vỏ mỏy và nắp mỏy cũn dựng để bảo vệ mỏy. 2.2.Roto: Roto là phần quay gồm cú lừi thộp, dõy quấn. 12
  13. a,Lừi thộp: Núi chung lừi thộp vẫn làm bằng lỏ thộp kỹ thuật điện như lừi thộp ở stato. Lừi thộp được ộp lờn một giỏ của roto của mỏy hoặc ộp trực tiếp lờn trục mỏy. b,Dõy quấn roto: Cú 2 loại chớnh: roto lồng súc và roto dõy quấn. - Loại roto kiểu dõy quấn: roto dõy quấn giống như dõy quấn stato. Trong mỏy cỡ trung bỡnh trở lờn thường dựng dõy quấn kiểu súng 2 lớp vỡ bớt được những đầu nối, kết cấu dõy quấn chặt chẽ. Trong mỏy điện cỡ nhỏ thường dựng dõy quấn đồng tõm một lớp. Dõy quấn 3 pha của roto thường đấu hỡnh sao cũn 3 đầu kia được nối vào 3 vành trượt thường làm bằng đồng cố định ở một đầu trục và thụng qua chổi than cú thể đấu với mạch điện bờn ngoài. Đặc điểm của loại động cơ điện roto kiểu dõy quấn là cú thể thụng qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện roto để cải thiện tớnh năng mở mỏy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số cụng suất của mỏy. Khi mỏy làm việc bỡnh thường dõy quấn roto được nối ngắn mạch. - Loại roto kiểu lồng súc: Kết cấu của loại dõy quấn này rất khỏc so với dõy quấn stato. Trong mỗi rónh của lừi thộp roto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhụm dài ra khỏi lừi thộp và được nối tắt ở 2 đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhụm làm thành cỏc lồng mà người ta gọi là lồng súc. Ở cỏc mỏy cụng suất nhỏ, lồng súc được chế tạo bằng cỏch đỳc nhụm vào cỏc rónh lừi thộp roto tạo thành thanh nhụm, 2 đầu đỳc vũng ngắn mạch và cỏnh quạt làm mỏt. Dõy quấn roto lồng súc khụng cần cỏch điện với lừi thộp. Để cải thiện tớnh năng mở mỏy, trong mỏy cụng suất tương đối lớn, rónh roto cú thể làm thành rónh sõu hoặc làm thành 2 rónh (lồng súc kộp). Trong mỏy điện cỡ nhỏ rónh roto thường làm chộo đi một gúc so với tõm trục. Động cơ lồng súc là loại rất phổ biến do giỏ thành rẻ và làm việc bảo đảm. Động cơ roto dõy quấn cú ưu điểm về mở mỏy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giỏ thành cao và vận hành kộm tin cậy hơn roto lồng súc nờn chỉ được dựng khi động cơ roto lồng súc khụng đỏp ứng được cỏc yờu cầu về truyền động. 2.3.Khe hở: Vỡ roto là một khối trũn nờn khe hở đều, khe hở trong mỏy điện khụng đồng bộ rất nhỏ (0,2 ữ 1 mm trong mỏy điện cỡ nhỏ và vừa) dể hạn chế dũng điện từ hoỏ lấy từ lưới điện và như vậy mới cú thể nõng cao hệ số cụng suõt của mỏy. III.Cỏc chế độ làm việc của mỏy điện khụng đồng bộ: Nguyờn lý làm việc của mỏy điện khụng đồng bộ là tạo ra một từ trường quay với tốc độ n1=60f/p Trong đú: f : tấn số dũng điện lưới đưa vào p : số đuụi cực mỏy thỡ từ trường này quột qua dõy quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trờn lừi thộp roto và cảm ứng trong dõy quấn đú suất điện động và dũng điện. Từ thụng do dũng điện này sinh ra hợp với từ thụng của stato tạo thành từ thụng tổng ở khe hở. Dũng diện trong dõy quấn tỏc dụng với từ thụng khe hở sinh ra momen tỏc dụng do cú tỏc dụng mật thiết với tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tốc độ khỏc nhau thỡ chế độ làm việc của mỏy cũng khỏc nhau. 13
  14. - Khi roto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thỡ dũng điện sinh ra trong dõy quấn roto cựng chiều với suất điện động và tỏc dụng từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và momen M kộo roto quay theo chiều từ trường quay. Điện năng đưa tới roto đó biến thành cơ năng trờn trục nghĩa là mỏy điện làm việc trong chế độ động cơ. Những mỏy chỉ làm việc ở chế độ này khi nn1) khi đú chiều của từ trường quay quột qua dõy dẫn sẽ cú chiều ngược lại suất điện động và dũng điện trong dõy dẫn roto cũng đổi chiều nờn chiều của momen cũng ngược chiều quay của n1 nghĩa là ngược với chiều của roto nờn nú là momen hóm. Mỏy điện đó biến cơ năng tỏc dụng lờn trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kộo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là mỏy điện làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện. - Khi roto quay ngược chiều với từ trường quay thỡ chiều của suất điện động, dũng điện và momen vẫn giống như lỳc ở chế độ động cơ điện. Vỡ momen sinh ra ngược chiều với chiều quay của roto nờn cú tỏc dụng hóm roto đứng lại. Trong trường này mỏy vừa lấy điện năng của lưới vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là chế độ hóm điện từ. IV.Cụng dụng của mỏy điện khụng đồng bộ: Mỏy điện khụng đồng bộ là loại mỏy điện xoay chiều chủ yếu làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn hiệu suất cao, giỏ thành hạ nờn động cơ điện khụng đồng bộ là loại mỏy được dựng rộng rói nhất trong cỏc ngành kinh tế quốc dõn với cụng suất từ vài chục đến vài nghỡn kW. Trong cụng nghiệp thường dựng mỏy điện khụng đồng bộ làm nguồn động lực cho cỏc mỏy cỏn thộp vừa và nhỏ, động lực cho cỏc mỏy cụng cụ ở cỏc nhà mỏy cụng nghiệp nhẹ… Trong cỏc hầm mỏ dựng làm mỏy tời hay quạt giú. Trong nụng nghiệp dựng làm mỏy bơm hay gia cụng nụng sản. Trong đời sống hàng ngày mỏy điện khụng đồng bộ cũng dần chiếm vị trớ quan trọng: quạt giú mỏy quang đĩa, động cơ trong tủ lạnh… Túm lại theo sự phỏt triển của nền điện khớ hoỏ và tự động hoỏ, phạm vi ứng dụng của mỏy điện khụng đồng bộ ngày càng rộng rói. Tuy vậy mỏy điện khụng đồng bộ cũng cú nhược điểm như hệ số cụng suất cosφ của mỏy thường khụng cao, đặc tớnh điều chỉnh tốc độ khụng tốt nờn ứng dụng của mỏy điện khụng đồng bộ cú phần bị hạn chế. Mỏy điện khụng đồng bộ cú thể dựng làm mỏy phỏt điện nhưng đặc tớnh khụng tốt lắm so với mỏy điện đồng bộ nờn chỉ trong một vài trường hợp đặc biệt nào đú (như trong quỏ trỡnh điện khớ hoỏ nụng thụn) cần nguồn điện phụ tạm thời thỡ nú cú ý nghĩa quan trọng. BÀI 4: TÍNH TOÁN SỐ LIỆU DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP I.Cỏc thụng số: 14
  15. Q: Tiết diện lừi sắt S: Cụng suất của mỏy biến ỏp W0:Số vũng cho 1 Volt ∆i: Mật độ dũng điện mỏy biến ỏp 2.5ữ3 A/mm2 d: Đường kớnh dõy b: Tiết diện dõy II.Cỏc bước tớnh số liệu dõy quấn mỏy biến ỏp một pha 1.Bước 1: Xỏc định tiết diện Q của lừi thộp Q=ab (cm2) Q= S Đối với lừi chữ O Q= 0.7 S Đối với lừi chữ E Hỡnh vẽ 2.Bước 2: Tớnh số vũng dõy của cỏc cuộn dõy 45 ÷ 50 W0 = + 5 ÷ 10% Phụ thuộc hàm lượng Silic cú trong thộp Q Số vũng dõy cuộn sơ cấp: W1=W0.U1 (vũng) Số vũng dõy cuộn thứ cấp: W2=W0.(U2+∆U2) (vũng) Khi tớnh số vũng dõy cuộn thứ cấp phải dự trự thờm một số vũng dõy để bự trừ sự sụt ỏp do trở khỏng. Độ dự trữ đú được cho trong bảng sau: S(VA) 100 200 300 500 750 1000 1200 1500 >1500 ∆U2(%) 4.5 4 3.9 3 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 3.Bước 3: Tớnh tiết diện dõy và đường kớnh dõy Việc tớnh toỏn phải dựa vào điều kiện làm việc của mỏy biến ỏp: cụng suất, nơi đặt,…mà chọn mật độ dũng biến ỏp ∆i cho phự hợp để khi mỏy biến ỏp vận hành định mức, dõy dẫn khụng phỏt nhiệt quỏ 80oC Bảng sau cho phộp chọn mật độ dũng ∆i khi mỏy biến ỏp làm việc liờn tục 24/24h S(VA) 0ữ50 50ữ100 100ữ200 200ữ250 500ữ1000 2 ∆i(A/mm ) 4 3.5 3 2.5 2 15
  16. Nếu mỏy biến ỏp làm việc ngắn hạn 3ữ5h thụng giú tốt nơi để mỏy biến ỏp thỡ cú thể chọn ∆i=5(A/mm2) để tiết kiệm khối lượng dõy đồng. Thụng thường ta chọn ∆i=5 A/mm2 Tiết diện dõy sơ cấp được chọn theo cỏc cụng thức: ⎧ S2 ⎪S1 = ηU Δi ⎪ 4.S1 4.S 2 ⎨ 1 ⇒ d1 = = ⎪S = Πd12 Π Π.η .U 1 .Δi ⎪ 1 ⎩ 4 η0: Hiệu suất mỏy biến ỏp U1:Điện ỏp nguồn Tiết diện dõy quấn thứ cấp ⎧ I2 ⎪ S = ⎪ 2 Δi 4.S 2 4.I 2 ⎨ ⇒ d2 = = ⎪ S1 = Π d 2 2 Π Π.Δi ⎪ ⎩ 4 4.Bước 4: Kiểm tra khoảng trống chứa dõy Trước hết, xỏc định cỏch bố trớ dõy quấn sơ cấp, thứ cấp: quấn chồng lờn nhau hay quấn 2 cuộn rời ra. Từ đú chọn chiều dài L của cuộn sơ cấp, thứ cấp rồi quấn dõy trờn khuụn cỏch điện. a.Bề dày cuộn sơ cấp: Số vũng dõy sơ cấp cho một lớp dõy với d1cd=d1+ecd L W1lớp= −1 Với ecd=0.03ữ0.08 (mm) (emay) d1cd Ecd=0.15ữ0.4 (bọc cotton) W1 Số lớp dõy ở cuộn sơ cấp: N1lúp= W1lop Bề dày cuộn sơ cấp: ε1=2d.N2lớp)+ecd(N1lớp-1) b. Bề dày cuộn thứ cấp: ε2=d2d.N2lớp+ecd(N2lớp-1) c.Bề dày của toàn bộ cuộn dõy Tựy theo sự bố trớ dõy quấn sơ cấp và thứ cấp mà tớnh bề dày cuộn dõy. Nếu bề dày cuộn dõy nhỏ hơn bề rộng cửa sổ thỡ vú thể tiến hành quấn dõy. BÀI 5: CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHễNG ĐỒNG BỘ I-Cỏc khỏi niệm và cỏc thụng số cơ bản : 1-Số đụi cực p : Được hỡnh thành bởi một cuộn dõy hay nhúm cuộn dõy và được đấu dõy sao cho khi cú dũng điện đi qua sẽ tạo được cỏc cặp cực N-S xen kẽ kế tiếp trong một pha. Khoảng cỏch từ tõm cực này đến tõm cực kế tiếp được gọi là bước cực từ τ và bằng 1800 điện.Bước từ τ cũn được hiểu là khoảng cỏch nhất định hay gúc độ điện giữa pha A,pha B, pha C. 16
  17. Trong tớnh toỏn τ được tớnh theo đơn vị rónh và xỏc định bằng cụng thức : z τ= 2p Trong đú : z : Tổng số rónh được dập trờn stato 2-Cuộn dõy : Cú thể là một hoặc nhiều vũng,khi cuộn dõy được bố trớ trờn stato thỡ chia làm cỏc cạnh dõy và cỏc đầu dõy (đầu ra và đầu vào ). Bước dõy quấn là khoảng cỏch giữa hai cạnh dõy của cuộn dõy đang được bố trớ trến stato và được tớnh theo đơn vị rónh là y. So sỏnh bước cuộn dõy với bước cực từ ta cú : z -Bước đủ : y = τ = 2p - Bước ngắn : y< τ - Bước dài :y> τ 3-Cỏc thống số khỏc M: Số pha của động cơ a : Số mạch nhỏnh song song trong mỏy z:Tổng số rónh dập trờn stato hoặc roto q:Số rónh tỏc động lờn một cực (tớnh từ cạnh thứ nhất độn cạnh tỏc dụng thứ 2 của cựng 1 phần tử ) Thường chọn : z y q= = 2mp 2 p 4-Nhúm cuộn dõy Quấn dõy trong mỏy điện xoay chiều nhỡn chung cú thể được thực hiện với 2 loại nhúm dõy : - Nhúm dõy cuộn đồng tõm - Nhúm cuộn dõy đồng khuụn a.Nhúm cuộn dõy đồng tõm Nhúm cuộn dõy đồng tõm được hỡnh thành bời nhiều cuộn dõy cú bước cuộn dõy khỏc nhau và được mắc nối tiếp nhau theo cựng một chiều quấn.Cỏc cạnh dõy của mỗi cuộn chiếm cỏc rónh kề cận nhau để tạo thành cực từ. 17
  18. Để tạo thành nhúm cuộn dõy đồng tõm,người ta quấn liờn tiếp cỏc dõy dẫn theo cựng một chiều quấn lờn trờn một bộ khuụn cú kớch thước khỏc nhau và đặt đồng tõm trờn cựng một trục quấn. Ưu điểm của cỏch dõy quấn đồng tõm này là dễ lắp đặt cuộn dõy vào rónh stato nhưng cú nhược điểm là cỏc đầu dõy choỏn chỗ nhiều hơn so với cỏc cỏch quấn dõy khỏcDạng nhúm cuộn dõy đồng tõm thường phổ biến trong cỏc động cơ điện cú cụng suất nhỏ. b.Nhúm cuộn dõy đồng khuụn Nhúm cuộn dõy này cú cỏc bước của dõy đều bằng nhau nờn chỳng cú cựng một khuụn đinh hỡnh.Cỏc cuộn dõy này được bố trớ trờn stato ở cỏc rónh kế tiếp nhau để tạo thành cực từ.Thụng thường bước cuộn dõy trong nhúm cuộn dõy đồng khuụn đều là bước ngắn nờn cú ưu điểm là ớt tốn dõy thu gọn cỏc đầu cuộn dõy.Tuy nhiờn, để đạt yờu cầu thu gọn cỏc đầu cuộn dõy ớt choỏn chỗ thỡ việc lắp đặt bộ dõy quấn dạng này phải khú khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn so với nhúm đồng tõm. II-Cỏch đấu dõy giữa cỏc nhúm cuộn dõy Khi thiết lập sơ đồ bộ dõy quấn trờn động cơ 3 pha cỏc nhúm dõy cú thể đấu dõy để tạo ra cỏc cực từ thậthoặc cỏc cự từ giỏ tuỳ theo sự bố trớ cỏc nhúm cuộn dõy trong cựng một pha. 1.Đấu dõy cỏc nhúm cuộn tạo ra từ cực thật.Trong cỏch đấu này,cỏc nhúm dõy cựng một pha được bố trớ sỏt nhauvà nối dõy giữa cỏc nhúm sao xho dũng điện qua cỏc nhúm tạo thành cỏc cực từ N-S xen kẽ nhau. Đặc điểm cỏch đấu dõy nàycú số nhúm cuộn trong một pha bằng số đụi cực.Khi đấu dõy cú thể ỏp dụng cỏch đấu “ cuối-cuối”,” đầu-đầu”. 2.Đấu dõy cỏc nhúm cuộn tạo thành cỏc cực từ giả 18
  19. Khi muốn đấu dõy tạo thành cỏc từ cực cựng dấu hay cũn gọi là cỏch đấu dõy tạo từ cực giả. Thỡ buộc phải bố trớ cỏc nhúm cuộn dõy trong cựng một pha phải cỏch xa nhau ớt nhất 1 rónh trống.Khi đấu dõy ỏp dụng quy tắc “đầu-cuối” bằng cỏch nối cuối nhúm này vào đầu nhúm kế tiếp thỡ mới tạo thành cỏc cực từ cựng dấu. Đặc điểm của cỏch đấu dõy này chỉ ỏp dụng khi 2p>2 Như ta đó biết chỉ cú thành phần đoạn dõy nằm trong rónh stato mới là cỏc thành phần tỏc dụng để tạo nờn mụ men quay nờn ra cú thể cú khỏi niệm mới về số đụi cực.”Nếu một hoặc nhiều rónh cú chứa dõy dẫn mà cú cựng chiều dũng điện thỡ chỳng hỡnh thành một cặp từ N-S”.Do đú cú thể nối tiếp cỏc cạnh dõy lại theo một trật tự nào đú sao cho thoả món điều kiện khi cú dũng điện đi qua thỡ chỳng cú cựng một chiều. Khi cỏc cụm dõy quấn của cựng 1 pha nằm ở những vựng khỏc nhau trờn thang mỏy thỡ ta gọi đú là dõy quấn tập trung.Nếu ta thử tỏch nhỏ cỏc phần tử dõy quấn tập trung và rải đều trờn thõn mỏy thỡ ta sẽ được dõy quấn phõn tỏn.Nhưng nếu ta thực hiện bằng cỏch tỏch đụi cỏc phần tử về số lượng đặt ở dưới ẵ và trờn ẵ thỡ ta sẽ được dõy quấn hai lớp. III-Cỏch xõy dựng sơ đồ dõy quấn động cơ 3 pha Muốn dựng sơ đồ dõy quấn động cơ ba pha cần phải xỏc định cỏc thụng số sau của stato - Dạng dõy quấn định thiết kế - Tổng số rónh Z trong phần stato - Số đụi cực 2p và cỏch đấu dõy tạo thành cực thật hay cực giả. Cỏc bước tiến hành : z - Xỏc định bước cực từ : τ = 2p - Tớnh số cạnh dõy cho mỗi cực của mỗi pha z Đối với dõy quấn một lớp : q = ( cạnh dõy ) 3.2 p z Đối với dõy quấn hai lớp : q ' = 2q = 2. ( cạnh dõy ) 3.2 p Tuỳ theo cỏch phõn bố trải đều cỏc cạnh dõy ở từ cực mà cú bước cuốn dõy là bước ngắn hay bước đủ. - Tiến hành dựng sơ đồ theo cỏc bước : + Kẻ cỏc đường song song và đỏnh số tương ứng với số rónh stato. +Trải số dõy 1 cực mỗi pha cho phõn bố đều tại cỏc trục cực từ và xỏc định chiều dũng điện theo chiều đầu vào Căn cứ vào dạng dõy quấn định dạng vẽ cỏc đầu cuộn dõy nối liền cỏc cạnh dõy giữa cỏc nhúm cuộn pha sao cho chiều dũng điện của cựng 1 bối trờn cỏc cạnh dõy kế tiếp khụng bị ngược chiều nhau. Dựa vào độ lệch pha đó tớnh,xỏc định rónh khởi đầu của pha B vẽ tương tự. Cuối cựng ta vẽ pha C tương tự như trờn và cỏch pha B cũng bằng độ lệch pha trờn. Xột vớ dụ sau : Thành lập sơ đồ dõy quấn đồng khuụn phõn tỏn một lớp : Z=24; 2p=4; q=2; y=5 19
  20. Thành lập sơ đồ dõy quấn đồng tõm tập trung một lớp : Z=36;2p=4; y=9; q=3 BÀI 6:KỸ THUẬT QUẤN DÂY I.Kỹ thuật quấn dõy mỏy biến ỏp 1.Khuụn cỏch điện: Nhằm mục đớch cỏch điện giữa cuộn dõy và mạch từ,đồng thời làm sườn cứng dễ định hỡnh cuộn dõy,khuụn được làm bằng vật liệu như catton cứng như giấy cỏch điện presspan fibre hoặc bằng chất dẻo chịu nhệt. Khuụn khụng cỏch chặn được sử dụng với mỏy biến ỏp lớn Khuụn cú vỏch ngăn thường được sử dụng trong mỏy biến ỏp nhỏ. Kớch thước khuụn được chọn sao cho khụng hẹp quỏ hoặc rộng quỏ thuận tiện cho việc lắp vào mạch từ, khụng bị cấn, dễ chạm mỏt. Sau khi lấy mẫu khụn cuộn dõy thực hiện khuụn lồng cho khớt với khuụn cỏch điện. 2.Kỹ thuật quấn dõy : Trước khi quấn dõy phải vẽ sơ đồ bố trớ cỏc dõy ra ở vị trớ thực tế để sau khi nối mạch khụng bị vuớng và dễ phõn biệt. Khi quấn dõy cố định đầu dõy khởi đầu (hỡnh trũn) trong lỳc quấn dõy cố gắng quấn dõy cho thẳng và song song hàng với nhau. Cứ hết mỗi lớp dõy phải lút cỏch điện. Đối với dõy quỏ bộ(d

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản