zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Máy điện cơ sở - Đại học Bách Khoa Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:170

Báo xấu

38
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Máy điện cơ sở cung cấp kiến thức cơ bản về máy điện (gồm máy biến áp và các loại máy điện quay), giúp sinh viên nhận diện được từng loại máy điện trong thực tế, nắm được các thông số kỹ thuật cơ bản của từng loại máy và các mối quan hệ giữa các thông số đó; hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện; phân tích các quá trình vật lý, các đặc tính tĩnh và động của máy điện ở các chế độ làm việc khác nhau. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Máy điện cơ sở - Đại học Bách Khoa Hà Nội

BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN CƠ SỞ EE3140 MỞ ĐẦU 1 GIỚI THIỆU CHUNG Mô tả học phần Cung cấp kiến thức cơ bản về máy điện (gồm máy biến áp và các loại máy điện quay):  Nhận diện được từng loại máy điện trong thực tế, nắm được các thông số kỹ thuật cơ bản của từng loại máy và các mối quan hệ giữa các thông số đó.  Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện.  Phân tích các quá trình vật lý, các đặc tính tĩnh và động của máy điện ở các chế độ làm việc khác nhau. 2
GIỚI THIỆU CHUNG Thông tin chung về môn học Nhiệm vụ của sinh viên:  Dự lớp đầy đủ theo quy định.  Hoàn thành các bài tập được giao. Đánh giá kết quả:  Điểm quá trình: trọng số 0.30 - Bài tập làm đầy đủ - Làm thí nghiệm đầy đủ, có báo cáo và bảo vệ - Kiểm tra giữa kỳ  Thi cuối kỳ (trắc nghiệm và tự luận): trọng số 0.7 3 GIỚI THIỆU CHUNG Thông tin chung về môn học Tài liệu tham khảo: 1. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện tập 1 & 2, nhà xuất bản KHKT. 2. Stephen J.Chapman, Electric machinery fundamentals, Mc Graw Hill 3. A. E. Fitzgerald, Electric machinery, Mc Graw Hill 4. Ion Boldea, The induction machines design handbook, Mc Graw Hill. 5. D.P. Kothari, Electric machines, Mc Graw Hill 6. Turan Gonen, Electrical machines with Matlab, CRC press 4
MỞ ĐẦU NỘI DUNG 0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN 0.2. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN 0.3. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN 0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN 5 MỞ ĐẦU 0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN  Máy điện là gì?  Máy biến áp là gì?  Động cơ điện là gì?  Máy phát điện là gì?  Máy điện tĩnh là gì?  Máy điện quay là gì?  Tại sao máy điện lại trở nên rộng rãi và phổ biến như vậy?  Về năng lượng  Động cơ điện so với động cơ đốt trong  Về sản xuất năng lượng điện 6
MỞ ĐẦU 0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN Máy điện Máy điện Máy điện tĩnh quay Máy điện Máy điện 1 Máy biến áp xoay chiều chiều Máy điện Cuộn kháng không đồng điện bộ Máy điện đồng bộ 7 MỞ ĐẦU 0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN ● Định luật cảm ứng điện từ +/ Trường hợp từ thông Φ biến thiên xuyên qua vòng dây. Khi từ thông Φ xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động e. Chiều của e xác định theo quy tắc vặn nút chai. Sđđ cảm ứng trong vòng dây được tính theo công thức Maxwell:  d d e  w  e dt dt w Khi mô tả MBA 8
MỞ ĐẦU 0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN ● Định luật cảm ứng điện từ +/ Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường. Khi thanh dẫn chuyển động với vận tốc v vuông góc với đường sức từ trường, trong thanh dẫn cảm ứng sđđ có trị số là: e = B.l.v Trong đó: B : từ cảm. [T] v : vận tốc. [m/s] l : chiều dài thanh dẫn. [m] B b N i A a D + et Rt i c . B d et l Khi mô tả máy điện quay S 9 MỞ ĐẦU 0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN ● Định luật lực điện từ: Thanh dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trường sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số là: F = Bil Trong đó: B : từ cảm. [T] i : dòng điện chạy trong thanh dẫn. [A] l : chiều dài thanh dẫn. [m] F : lực điện từ. [N] Chiều của lực điện từ F được xác định theo qui tắc bàn tay trái Fñt A n1 Y Z n< n1  Khi mô tả máy điện quay C v1 B 10 X
MỞ ĐẦU 0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN ● Định luật toàn dòng điện: Tích phân cường độ từ trường theo một đường khép kín bất kỳ quanh một số mạch điện bằng tổng dòng điện trong w vòng dây của các mạch.  H.dl   i  i.w  F i l (L) w 11 CHƯƠNG O: MỞ ĐẦU 0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ● Vật liệu dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện thường dùng là đồng và nhôm vì chúng có điện trở suất nhỏ, giá cả phải chăng. Đồng có điện trở suất nhỏ ρCU < ρAl , chịu gia công cơ khí nhưng đắt và nặng hơn nhôm. 12
MỞ ĐẦU 0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ● Vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo mạch từ của máy điện. Có nhiều loại vật liệu dẫn từ khác nhau: thép lá kỹ thuật điện, thép đúc, thép rèn…nhưng chủ yếu là thép lá kỹ thuật điện dày 0,27÷0,5 mm có + Độ từ thẩm lớn + Tổn hao công suất nhỏ pha thêm Silic (2 - 4.5%) Để  tổn hao do dòng điện xoáy và từ trễ sơn cách điện Theo cách chế tạo thép kỹ thuật điện gồm 2 loại: + Cán nóng + Cán nguội Thép cán nguội có độ từ thẩm cao hơn và suất tổn hao nhỏ hơn thép cán nóng 13 MỞ ĐẦU 0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ● Vật liệu kết cấu Dùng để chế tạo các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu của máy như: trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy. Người ta thường dùng gang, thép, kim loại màu, hợp kim và các vật liệu bằng chất dẻo. 14
MỞ ĐẦU 0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ● Vật liệu cách điện Để cách điện giữa các phần mang điện với nhau và với các phần không mang điện của máy. Vật liệu cách điện trong máy điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, độ dẫn nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. + Thể rắn: amiăng, mica, sợi thủy tinh... + Thể lỏng: dầu biến áp + Thể khí: không khí 15 MỞ ĐẦU 0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN ● Vật liệu cách điện Vật liệu cách điện được chia ra làm 7 cấp theo nhiệt độ cho phép của chúng: 16
MỞ ĐẦU HỆ THỐNG ĐƠN VỊ VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN Để thuận lợi trong quá trình nghiên cứu, thiết kế, tính toán máy điện người ta dùng hệ đơn vị tương đối. I U P z I*  ; U*  ; P*  ; z*  ;... I đm U đm Pđm z đm 17 MỞ ĐẦU 0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN Việc nghiên cứu máy điện gồm các bước sau: 1. Nghiên cứu các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện. 2. Lập mô hình toán, đó là hệ phương trình toán học mô tả sự làm việc của máy điện. 3. Từ mô hình toán thiết lập mô hình mạch, đó là sơ đồ thay thế của máy điện. 4. Từ mô hình toán và mô hình mạch, tính toán các đặc tính và nghiên cứu máy điện, khai thác sử dụng theo các yêu cầu cụ thể. U% cos2 = 0,8 I1 x 1 r 1 -I'2 r' x' 2 2 2 > 0 U    E  I Z cos2 = 1 1 1 1 1  ' r m U  2   E  2   I  2 2 Z U1 U'2 Z't 0  I  I  (I ) x m 1 0 2 2 < 0 cos2 = 0,8 18
BÀI GIẢNG Máy điện cơ sở EE3140 1 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP NỘI DUNG • VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP • ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP • NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP • CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP • PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP • CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP 2
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP ● Máy biến áp có vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải và phân phối điện năng. Để dẫn điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện. 3 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Hộ tiêu thụ 0,4 – 6 kV MFĐ MBA 35, 110, 220, 500 MBA 3  21 kV tăng áp kV hạ áp Ta có công suất truyền tải trên đường dây: S = U.I Nếu U  thì I   tiết diện dây Sd   tổn thất năng lượng ∆P = I2.R   tổn thất điện áp ∆U = I.R  4
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP ● MBA sử dụng - trong các thiết bị lò nung: MBA lò - trong hầm mỏ: MBA mỏ - trong hàn điện: MBA hàn điện - trong đo lường, thí nghiệm: máy biến điện áp… Mining transformers 5 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để 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. MBA 2 dây quấn ? Dây quấn sơ cấp ? Dây quấn thứ cấp ? Cách ký hiệu các đại lượng, thông số sơ cấp và thứ cấp: - Dây quấn sơ cấp: w1, U1, I1, P1 - Dây quấn thứ cấp: w2, U2, I2, P2 6
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP MBA 3 dây quấn ? Dây quấn thứ 3 với điện áp trung bình Tùy vào số pha của cuộn dây có: - MBA 1 pha - MBA 3 pha MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất. Ngoài ra còn có các loại MBA dùng trong các ngành chuyên môn như: MBA chuyên dùng cho các lò luyện kim, khai khoáng, MBA hàn… Tổng công suất của các máy biến áp trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng? 7 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP Xét 1 MBA một pha hai dây quấn CA và HA có sơ đồ nguyên lý: Đặt điện áp ~u1 vào dây quấn sơ cấp Có dòng điện trong dây quấn sơ cấp? dòng ~ i1 ? Từ thông biến thiên trong mạch từ? Khi nào xuất hiện suất điện động cảm ứng trong dây quấn? e1 và e2 8
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MBA Nếu cuộn thứ cấp nối với tải → i2. i2 → Φ2. → từ thông tổng Φ = Φ1+ Φ2 Nếu u1 là hàm hình sin → Φ cũng sin: Φ = Φm.sint ;  = 2f Từ thông chính khép kín trong mạch từ móc vòng với cả hai dây quấn. Theo định luật cảm ứng điện từ có: d e1   w 1   w 1 .. m . cos t dt    w 1.. m . sin(t  )  2.E1. sin(t  ) 2 2  e2  2.E 2 .sin(t  ) 2 9 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP Trong đó E1, E2 là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn 1 và 2: w 1 .. m 2..f .w 1 . m E1    4,44.f .w 1. m 2 2 E 2  4,44.f .w 2 . m E1 w 1 Lấy E1 chia cho E2 ta được:   k : gọi là hệ số biến áp E2 w2 Nếu bỏ qua điện áp rơi trên các dây quấn ta có : w1 E1 U1 U1 U 2 k     : số vôn_vòng w 2 E2 U2 w1 w 2 Điện áp cảm ứng trên mỗi vòng dây sơ cấp và thứ cấp bằng nhau. Kết luận gì? 10
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP 11 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Dung lượng (công suất định mức): Sđm (VA hay kVA) 2. Điện áp định mức sơ cấp: U1đm = U1 (V, kV) 3. Điện áp định mức thứ cấp: U2đm = U20 (V hay kV) 4. Dòng điện định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm (A hay kA) Sđm S Đối với MBA một pha: I1đm  ; I 2đm  đm U1đm U 2đm Sđm Sđm Đối với MBA ba pha: I1đm  ; I 2 đm  3U1đm 3U 2đm 5. Tần số định mức fđm(Hz). Thường fđm = 50Hz. Ngoài ra trên nhãn MBA còn ghi các số liệu khác như: số pha m, sơ đồ và tổ nối dây, điện áp ngắn mạch un%... 12
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP • Theo kiểu máy biến áp dầu hay khô? Kiểu hở hay kiểu kín? • Theo số pha 1-3 pha? • Theo tần số? • Theo cấp điện áp? • Theo vị trí trong mạng truyền tải hay phân phối? • Theo công dụng? 13 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP Theo công dụng: 1. MBA điện lực: để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực. 2. MBA chuyên dùng: sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn ... 3. MBA tự ngẫu: dùng để mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn. 4. MBA đo lường: dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các đồng hồ đo tiêu chuẩn. 5. MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao. MBA có nhiều cách phân loại và có rất nhiều loại song thực chất hiện tượng xảy ra trong chúng đều giống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các phần sau ta xét MBA điện lực hai dây quấn một pha và ba pha. 14
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP Phần chính trong MBA gồm: phần tác dụng ( lõi thép và dây quấn) và phần kết cấu ( vỏ máy và các chi tiết khác) 15 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Lõi thép: Lõi thép MBA là một mạch từ khép kín dùng để dẫn từ thông, đồng thời là khung để quấn dây quấn. Được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 mm, mặt ngoài các lá thép có sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. 16
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Lõi thép: Lõi thép gồm hai phần: - Phần trụ - Phần gông 17 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Lõi thép: Lõi thép có các loại kết cấu nào? - Kiểu trụ: dây quấn bao quanh trụ thép 18
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Lõi thép: - Kiểu bọc: lõi sắt bọc xung quanh dây quấn 19 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Lõi thép: Các loại kết cấu lõi thép: - Kiểu trụ - bọc: ở các MBA công suất lớn, để giảm chiều cao trụ thép, thuận tiện cho việc vận chuyển, mạch từ của MBA kiểu trụ được phân nhánh sang hai bên nên MBA có kết cấu vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là MBA kiểu trụ bọc. 20
1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Dây quấn Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA. Dây quấn MBA thường làm bằng dây dẫn đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. Xét MBA 2 dây quấn, mỗi pha có 2 dây quấn CA và HA. Hai 21 1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP ● Dây quấn 1. Dây quấn đồng tâm: Có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm: a/ Dây quấn hình trụ: dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp. Với dòng điện nhỏ thì dùng dây tròn quấn thành nhiều lớp, với dòng điện lớn thì dùng dây dẹt quấn thành hai lớp. 22

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2428 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.