Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

Chia sẻ: Chuheo Dethuong25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Máy điện 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Định nghĩa và công dụng máy điện đồng bộ; Cấu tạo của máy điện đồng bộ; Đại cương về máy điện một chiều; Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH NỘI BỘ TÊN MÔN HỌC/MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 2 SỐ GIỜ: 60 H NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Tú Lào Cai, tháng 01 năm 2017 -1-
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Máy điện 2 được biên soạn trên cơ sở chương trình khung của nghề điện Công Nghiệp, đối tượng đào tạo hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề. Chương trình khung đào tào nghề Điện Công Nghiệp năm 2017 được TCĐ Lào Cai xây dựng, ban hành và sử dụng. Giáo trình Máy điện 2 là giáo trình chuyên môn nghề quan trọng trong chương trình đào tạo hệ Cao đẳng nghề và trung cấp nghề. Vì vậy tập bài giảng đã bám sát chương trình khung của nghề nhằm đạt mục tiêu đào tạo của nghề đồng thời tạo điều kiện cho người sử dụng tài liệu tốt và hiệu quả. Nội dung của giáo trình Máy điện được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu bổ xung nhiều kiến thức, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu, nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước. Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho các giáo viên và học sinh hệ cao đẳng nghề và trung cấp nghề điện Công Nghiệp. Đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho các giaó viên và học sinh ngành điện giảng dạy và học tập các hệ đào tạo ngắn hạn và dài hạn khác ở trong trường. Tuy tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc không tránh khỏi những khiếm khuyết hy vọng nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của độc giả. Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ được hiệu chỉnh để trở thành giáo trình chính thức trong hệ thống đào tạo của trường Trung cấp nghề Lào Cai. -2-
MỤC LỤC Trang Bìa 1 Lời nói đầu 2 Mục lục 2 Giới thiệu môn học 4 Tài liệu tham khảo 5 Bài 1: Máy điện đồng bộ 1 Định nghĩa và công dụng 2 Cấu tạo của máy điện đồng bộ 3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 4 Phản ứng phần ứng trong máy phát điện đồng bộ 5 Các đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ 6 Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ 7 Động cơ và máy bù đồng bộ 8 Sửa chữa, quấn lại bộ dây máy phát đồng bộ Bài 2: Máy điện một chiều 1 Đại cương về máy điện một chiều 2 Cấu tạo của máy điện một chiều 3 Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều 4 Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều 5 Công suất điện từ và mô men điện từ của máy điện một chiều. 6 Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục. 7 Máy phát điện một chiều 8 Động cơ điện một chiều 9 Dây quấn phần ứng máy điện một chiều 10 Sửa chữa, quấn lại dây quấn máy điện một chiều -3-
GIỚI THIỆU MÔN HỌC Máy điện có mặt hầu hết các ngành sản xuất dùng điện, trong sinh hoạt, sản xuất. Vì vậy đối với người thợ cũng như cán bộ quản lý kỹ thuật cần có kiến thức cơ bản về kết cấu nguyên lý làm việc của máy điện cụ thể là máy điện đồng bộ và máy điện một chiều đó cũng là nội dung tài liệu này cung cấp. Từ đó đưa ra phương pháp vận hành sửa chữa hợp lý. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, máy điện nói chung ngày càng cải tiến hiện đại, phức tạp hơn và đa dạng hơn…Do đó khi biên soạn giáo trình này chúng tôi cân nhắc đến đặc điểm của ngành nghề, thời gian đào tạo. Môn học máy điện không chỉ trang bị cho học viên những kiến thức về kết cấu nguyên lý làm việc và kỹ năng vận hành sửa chữa, mà còn trang bị cho học viện kỹ năng tính toán phân tích các thông số của mạch điện, để tìm ra phương án sửa chữa vận hành hợp lý nhất. Môn học máy điện cần sử dụng kiến thức các môn học cơ bản như mạch điện, vật liệu điện, an toàn điện, nó được bố trí học trước các môn học chuyên ngành làm kiến thức cơ sở tiếp thu các môn học khác. Tài liệu tham khảo 1. Công nghệ chế tạo Máy điện và Máy biến áp, Nguyễn Đức Sĩ, NXB Giáo dục, Hà Nội 1995. 2. Máy điện 1, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001. 3. Máy điện 2, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001. 4. Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp, Động cơ điện, Máy phát điện công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, Hà Nội 1994. 5. Tính toán cung cấp và lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Công Hiền, NXB Giáo dục, Hà Nội 1998. 6. Kỹ thuật điện, Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1999. 7. Các sách báo và tạp chí về điện. Bài 1: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I. Mục tiêu, yêu cầu chuẩn đầu ra. -4-
Học xong bài này học sinh đạt được: - Nhận biết được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ. Ứng dụng của phản ứng phần ứng, các đường đặc tính làm việc trong sửa chữa, vận hành máy. Mục đích của các máy phát đồng bộ làm việc song song, điều kiện làm việc song song và các phương pháp hoà đồng bộ của các máy phát đồng bộ. - Thực hiện thí nghiệm không tải, có tải máy phát điện đồng bộ một pha, 3 pha; hoà đồng bộ 2 máy phát điện đồng bộ bằng phương pháp đèn tắt, đèn quay trên mô hình hoà đồng bộ. Sửa chữa, quấn lại được bộ dây máy phát điện đồng bộ. - Rèn luyện tác phong công nghiệp. Tự học, tự nghiên cứu mở rộng và nâng cao kiến thức, kỹ năng về máy điện đồng bộ. II. Nội dung A. Kiến thức lý thuyết liên quan 1. Định nghĩa và công dụng: 1.1. Định nghĩa: Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng với tốc độ quay của từ trường n1 gọi là máy điện đồng bộ. Máy điện đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato nối với lưới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto được kích thích bằng dòng điện 1 chiều. Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. 1.2 Công dụng của máy điện đồng bộ Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của các lưới điện quốc gia, trong đó động cơ sơ cấp là các tua bin nước, tua bin khí, tua bin hơi nước... Công suất của các máy phát có thể đạt đến 600 MVA hoặc lớn hơn và chúng thường làm việc song song. Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi các động cơ diezen hoặc các tua bin khí, có thể làm việc đơn lẻ hoặc hai ba máy làm việc song song. Động cơ đồng bộ được sử dụng khi truyền động công suất lớn, có thể đạt đến vài chục MW. Trong công nghiệp luyện kim, khai thác mỏ, thiết bị lạnh, động cơ đồng bộ được sử dụng để truyền động các máy bơm, nén khí, quạt gió... với tốc độ không đổi. Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được được sử dụng trong các thiết bị như đồng hồ điện, dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trình, thiết bị điện sinh hoạt ... Máy bù đồng bộ dùng để phát công suất phản kháng cho lưới điện để bù hệ số công suất và ổn định điện áp. 2. Cấu tạo máy điện đồng bộ. Cấu tạo máy điện đồng bộ gồm 2 bộ phận chính là stato và rôto. Trên hình 1-1 vẽ mặt cắt ngang trục máy trong đó 1 : lá thép stato ; 2 : dây quấn stato ; 3 : lá thép rôto ; 4 : dây quấn rôto. -5-
Hình 1-1. Mặt cắt ngang trục máy Hình 3-2. a) Rôto cực ẩn b) Rôto cực lồi 2.1 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 ba pha stato. Dây quấn stato gọi là dây quấn phần ứng. 2.2 Rôto Rôto máy điện đồng bộ có các cực từ và dây quấn kích từ dùng để tạo ra từ trường cho máy, đối với máy công suất nhỏ rôto là nam châm vĩnh cửu. -6-
Có hai loại : rôto cực ẩn và rôto cực lồi. Hình 1-2a vẽ rôto cực ẩn, hình 1- 2b vẽ rôto cực lồi. Rôto cực lồi dùng ở các máy có tốc độ thấp, có nhiều đôi cực. Rôto cực ẩn thường dùng ở máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có một đôi cực. Để có sđđ sin, từ trường của cực từ rôto phải phân bố hình sin dọc theo khe hở không khí giữa stato và rôto, ở đỉnh các cực từ có từ cảm cực đại. Đối với rôto cực ẩn, dây quấn kích từ được đặt trong các rãnh. Đối với rôto cực lồi dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ. Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vòng trượt đặt ở đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ (hình 1-3). 3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ. Cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường rôto khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là: E0 = 4,44fw1kdq 0 (1.1) Trong đó: Eo, wl, kdq, Ф0 là sđđ pha, số vòng dây một pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ rôto. Nếu rôto có p đôi cực, khi rôto quay được một vòng, sđđ phần ứng sẽ biến thiên p chu kì. Do đó tần số f của sđđ các pha lệch nhau góc pha 1200. F = pn , n đo bằng vg/s (1.2a) hoặc f = , n đo bằng vòng /phút (1.2b) Dây quấn ba pha stato có trục lệch nhau trong không gian một góc 120 0 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 ba pha giống như ở máy điện không đồng bộ, dòng diện ba pha trong ba dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay, với tốc độ là n1 = 60 f/p, đúng bằng tốc độ n của rôto. Do đó loại máy điện này được gọi là máy điện đồng bộ. 4. Phản ứng phần ứng trong máy phát điện đồng bộ. Khi máy điện làm việc, từ thông của cực từ rôto Ф0 cắt dây quấn stato cảm ứng ra sđđ Eo chậm pha so với từ thông Ф0 góc 900 (hình 1-4a). 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 phần ứng. Từ trường phần ứng quay đồng bộ với từ trường của cực từ Ф0 .Góc lệch pha giữa Eo và I do tính chất của tải quyết định. Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi là phản ứng phần ứng. Trường hợp tải thuần trở (hình 1-4a) góc lệch pha ψ = 0, E0 và I cùng -7-
pha. Dòng điện I sinh ra từ thông phần ứng cùng pha với dòng diện. Từ trường phần ứng theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi là phản ứng phần ứng ngang trục. Hình 3-4. Phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ Trường hợp tải thuần cảm (hình 1-4b) góc lệch pha ψ = 900 dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng Ф ngược chiều với Ф0 ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ, có tác dụng làm giảm từ trường tổng. Trường hợp tải thuần dung ψ = -900 (hình 1-4c) dòng điện sinh ra từ trường phần ứng Ф cùng chiều với Ф0 , ta gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ, có tác dụng làm tăng từ trường tổng. Trường hợp tải bất kỳ (hình 1-4d) ta phân tích dòng điện I thành hai thành phần: thành phần dọc trục Id = Isinψ và thành phần ngang trục Iq = Icosψ, dòng điện I sinh ra từ trường phần ứng vừa có tính chất ngang trục, vừa có tính chất dọc trục khử từ hoặc trợ từ tuỳ theo tính chất của tải (tính chất điện cảm hoặc tính chất điện dung). 5. Các đường đặc tính 5.1. Đặc tính ngoài (đặc tính có tải) của máy phát điện đồng bộ: Đặc tính ngoài của máy phát là quan hệ điện áp U trên cực máy phát và dòng điện tải I khi tính chất tải không đổi (Cosφt = Const), tần số và dòng điện kích từ máy phát không đổi. Từ phương trình điện áp:   E  j X  j .X U 0 d d q q -8-
Ta vẽ đồ thị véctơ ứng với loại tải khác nhau. Ta thấy khi tải tăng, đối với tải cảm và trở điện áp giảm (tải cảm điện áp giảm nhiều hơn), đối với tải dung điện áp tăng. Bằng đồ thị, ta thấy rằng, điện áp máy phát phụ thuộc vào dòng điện và đặc tính của tải. Hình 1.8a vẽ đặc tính ngoài của máy phát khi  ;  kt  const (E0  const ) và cos  t không  kt U0 U0 cos   1 Uñm cos   1 cos   0  ñm  ñm Hình 4.8 Các dạng đường đặc tính của máy phát điện đồng bộ đổi ứng với các tải khác nhau. Khi tất cả có tính chất cảm phản ứng phần ứng dọc trục khử từ làm từ thông tổng giảm do đó đặc tính ngoài dốc hơn tải điện trở. Để giữ điện áp U bằng định mức, phải thay đổi E0 bằng cách điều chỉnh kích từ sao cho    ñm có   vẽ trên hình 4.8b. Độ biến thiên điện áp đầu cực của máy phát khi làm việc định mức so với không tải xác định như sau: U0  Uñm E  Uñm U%  100%  0 100% Uñm Uñm Độ biến htiên điện áp U% của máy có thể đạt đến vài chục phần trăm và điện kháng đồng bộ Xñb khá lớn. 5.2. Đặc tính điều chỉnh Đường đặc tính điều chỉnh là quan hệ giữa dòng điện kích từ và dòng điện tải khi điên áp U không đổi bằng định mức. Hình 4.8c vẽ đường đặc tính điều chỉnh của máy phát đồng bộ với các hệ số công suất khác nhau. Phần lớn các máy phát điện đồng bộ có bộ tự động điều chỉnh dòng kích từ giữ cho điện áp không đổi. 6. Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ. Khi ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song trong hệ thống điện lực với một máy phát điện đồng bộ khác, để tránh dòng điện xung và các Mđt có trị số rất lớn có thể gây ra sự cố hỏng máy và các thiết bị khác trong hệ thống thì phải đảm bảo các điều kiện sau: - Điện áp của máy phát phải trùng pha với điện áp của lưới (cực tính của máy phát cần ghép song song phải giống cực tính của lưới): UF = UL -9-
- Tần số các hệ thống ghép vào nhau phải bằng nhau (quay cùng tốc độ n): fF = fL - Đối với máy phát điện ba pha cần thêm điều kiện thứ 3: Cùng thứ tự pha. Khi ghép song song việc điều chỉnh điện áp U F của máy phát điện được thực hiện bằng cách thay đổi dòng điện kích thích của máy. Tần số fF của máy được điều chỉnh bằng cách thay đổi momen hoặc tốc độ quay của động cơ sơ cấp kéo máy phát. Sự trùng pha giữa điện áp của máy phát điện và của lưới điện kiểm tra bằng đèn, vôn mét chỉ không hoặc dụng cụ đo đồng bộ. Thứ tự pha của máy phát điện đồng bộ thường chỉ được kiểm tra một lần sau khi lắp ráp máy và hoà đồng bộ với lưới điện lần đầu. Việc ghép song song các máy phát điện vào hệ thống điện theo các điều kiện trên gọi là hoà đồng bộ chính xác máy phát điện. Trong một số trường hợp có thể dùng phương pháp hoà đồng bộ không chính xác nghĩa là không phải so sánh tần số, trị số góc pha và các điện áp của máy phát điện cần được ghép song song và của lưới điện, phương pháp này gọi là phương pháp tự đồng bộ. 7. Động cơ và máy bù đồng bộ. 7.1 Động cơ điện đồng bộ. 7.1.1 Khái quát về động cơ điện đồng bộ. Các động cơ điện xoay chiều dùng nhiều trong sản xuất thường là những động cơ điện không đồng bộ, vì loại động cơ điện này có những đặc điểm như cấu tạo đơn giản, làm việc chắc chắn, bảo quản dễ dàng và giá thành hạ. Tuy nhiên các động cơ điện đồng bộ do có những ưu điểm nhất định nên trong thời gian gần đây đó được sử dụng rộng rãi hơn và có thể so sánh được với động cơ không đồng bộ trong lĩnh vực truyền động điện. Về ưu điểm, trước hết phải nói là động cơ điện đồng bộ do được kích thích bằng dòng điện một chiều nên có thể làm việc với cos = 1 và không cần lấy công suất phản kháng từ lưới điện, kết quả là hệ số công suất của lưới điện được nâng cao, làm giảm được điện áp rơi và tổn hao công suất trên đuờng dây. Ngoài ưu điểm chính đó, động cơ điện đồng bộ cũng ít chịu ảnh huởng đối với sự thay đổi điện áp của lưới điện do mômen của động cơ điện đồng bộ chỉ tỉ lệ với U trong khi mô men của động cơ không đồng bộ tỉ lệ với U2. Vì vậy khi điện áp của lưới sụt thấp do sự cố, khả năng giữ tải của động cơ điện đồng bộ lớn hơn; trong trường hợp đó nếu tăng kích thích, động cơ điện đồng bộ có thể làm việc an toàn và cải thiện được điều kiện làm việc của cả lưới điện. Cũng phải nói thêm rằng, hiệu suất động cơ điện đồng bộ thường cao hơn hiẹu suất của động cơ không đồng bộ vỡ động cơ đồng bộ có khe hở tương đối lớn khiến cho tổn hao sắt phụ nhỏ hơn. Nhược điểm của động cơ đồng bộ so với động cơ không đồng bộ ở chỗ cấu tạo phức tạp, đòi hỏi phải có máy kích từ hoặc nguồn cung cấp dòng điện một chiều khiến cho giá thành cao. Hơn nữa việc mở máy động cơ đồng bộ cũng phức tạp hơn và việc - 10 -
điều chỉnh tốc độ của nó chỉ có thể thực hiện được bằng cách thay đổi tần số của nguồn điện. Việc so sánh động cơ đồng bộ với động cơ không đồng bộ có phối hợp với tụ điện cải thiện cos về giá thành và tổn hao năng lượng dẫn đến kết luận là khi Pđm > 200  300 kW, nên dùng động cơ đồng bộ ở những nơi nào không cần thường xuyên mở máy và điều chỉnh tốc độ. Khi Pđm > 300 kW dùng động cơ đồng bộ với cosđm = 0,9 và khi Pđm > 1000 kW dùng động cơ đồng bộ với cosđm = 0,8 là có lợi hơn dùng động cơ không đồng bộ. 7.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ. Nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ như sau: Khi ta cho dòng điện ba pha iA, iB, iC vào ba dây quấn stato, tương tự như động cơ điện không đồng bộ, dòng điện ba pha ở stato sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ n1= 60f p . Ta hình dung từ trường quay stato như một nam châm quay tưởng tượng, vẽ bằng nét đứt trên hình 3-8. Khi cho dòng điện một chiều vào dây quấn rôto, rôto biến thành một nam châm điện. Tác dụng hỗ trợ giữa từ trường stato và từ trường rôto sẽ có lực tác dụng lên rôto. Khi từ trường stato quay với tốc độ n1 lực tác dụng ấy sẽ kéo rôto quay với tốc độ n= n1 .Ví dụ 60f với tần số f = 50Hz và số đôi cực p = 1, tốc độ rôto là n = p = 3000vg/ph. Nếu trục của rôto nối với một máy nào đó thì động cơ điện sẽ kéo máy quay với tốc độ n không đổi. Hình 3-8 7.1.3 Máy bù đồng bộ - 11 -
Máy bù đồng bộ thực chất là động cơ điện đồng bộ làm việc không tải với dòng điện kích từ được điều chỉnh để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng, do đó duy trì được điện áp qui định của lưới điện ở khu vực tập trung hộ dùng diện. Chế độ làm việc bình thường của máy bù đồng bộ là chế độ quá kích thích phát công suất điện cảm vào lưới điện hay nói khác đi, tiêu thụ công suất điện dung của lưới điện. Ở trường hơp này, máy bù đồng bộ có tác dụng như một bộ tụ điện và được gọi là máy phát công suất phản kháng. Khi tải của các hộ dùng điện giảm, ví dụ về đêm hoặc vào những không giờ cao điểm, điện áp của lưới tăng thì máy bù đồng bộ làm việc ở chế độ thiếu kích thích, tiêu thụ cụng suất phản kháng (điện cảm) của lưới điện và gây thêm điện áp rơi trên đường dây để duy trì điện áp khỏi tăng quá mức qui định. Việc điều chỉnh dòng điện kích thích it để duy trì điện áp của lưới (ở đầu cực của máy bù đồng bộ) không đổi thường được tiến hành tự động. Máy bù đồng bộ tiêu thụ rất ít công suất tác dụng vì công suất đó chỉ dùng để bù vào các tổn hao trong nó. Máy bù đồng bộ thường có cấu tạo theo kiểu cực lồi. Để dễ mở máy, mặt cực được chế tạo bằng thép nguyên khối trên có đặt dây quấn mở máy. Trong trường hợp mở máy trực tiếp gặp khó khăn thì phải hạ dòng điện mở máy, hoặc dùng động cơ không đồng bộ rotor dây quấn để kéo máy bù đồng bộ đến tốc độ đồng bộ. Trục của máy bù đồng bộ có thể nhỏ vỡ khụng kéo tải cơ. Cũng như do moment cản trên trục nhỏ (chủ yếu do ma sát của ổ trục và quạt gió) nên yêu cầu làm việc ổn định với lưới điện không bức thiết, do đó có thể thiết kế cho xd lớn nghĩa là khe hở có thể nhỏ, kết quả là có thể giảm s.t.đ và dây quấn kích từ khiến cho kích thích máy nhỏ hơn. * Thực hành: Máy điện đồng bộ - Giúp học sinh củng cố lí thuyết về máy điện đồng bộ. - Tham quan máy điện ở dưới xưởng thực tập. 8. Sửa chữa bộ dây stator máy phát điện BẢNG QUY TRÌNH SỬA CHỮA BỘ DÂY STATO MÁY PHÁT ĐIỆN TT Tên bước Dụng cụ, thiết bị, Yêu cầu kĩ thuật Ghi vật tư chú Kiểm tra bộ dây, Kìm bằng, búa, tuốc Thao tác chính Bước lấy thông số kĩ nơ vít, vam, cờ lê xác, sử dụng đúng 1 thuật của máy. (bộ), VOM, MΩ dụng cụ, ghi đầy - 12 -
đủ và đúng thông số trên nhãn máy. Bước Tính toán, vẽ sơ đồ Bút, thước, giấy, Vẽ đúng sơ đồ 2 trải máy tính của động cơ Bước Lót cách điện rãnh Kéo, bìa cách điện, Lót đảm bảo kỹ 3 thước thuật, mỹ thuật Bước Quấn dây lên Dây ê may Փ 0.65, Dây quấn trên 4 khuôn máy quấn, kìm cắt khuôn sóng, đều, sang bối không được quá dài hay quá ngắn Bước Đặt các bối dây vào Sơ đồ trải, dao trải Các bối dây đặt 5 rãnh stator dây, nắp đậy đúng sơ đồ trải, dây sóng đều, các bối dây đều. Bước Lót giấy cách điện Bìa cách điện, kéo Phần cách điện 6 giữa các nhóm bối đảm bảo kỹ thuật, dây mỹ thuật, không quá dài Bước Đấu dây Dây điện, kìm, ống Đúng sơ đồ trải, 7 ghen (các loại), kéo, mối nối đảm bảo sơ đồ trải, VOM. kỹ thuật, mỹ thuật, các đầu ra dây phải đưa ra hộp đấu dây Bước Nêm, đai dây Tre khô, dao dựa, Nêm chặt, vừa, 8 dây đai động cơ, đai đúng kỹ thuật, - 13 -
kéo, búa cao su mỹ thuật Bước Kiểm tra bộ dây VOM, MΩ Kiểm tra thông 9 mạch tốt, cách điện pha – pha; pha – vỏ Bước Lắp máy Búa, kìm, vam Lắp đúng trình tự, 10 lực tác động vừa phải, đều tay Bước Kiểm tra, chạy thử VOM, tuốc nơ vít, Thao tác đóng cắt 11 không tải, có tải. nguồn 3 pha, am pe nguồn dứt khoát, kìm nhanh, đo được dòng lúc mở máy và dòng lúc không tải. Quan sát tình trạng máy Bước 1: Đo kiểm tra, lấy thông số kỹ thuật của bộ dây - Số rãnh stator Z = 36 - n = 1840 vòng/phút→2p =4 - m=3 - a=1 - Y/Δ - 380/220V - Dây quấn xếp đơn 1 lớp, đồng khuôn - Փ = 0.65 - Số vòng/bối = 60 vòng/bối Bước 2: Tính toán, vẽ sơ đồ trải - Tính toán: - 14 -
Tính số rãnh q của một pha trên một bước cực từ   = Z/2p = 36/4 = 9 Số cạnh tác dụng 1 pha/1 cực từ q = /m = 9/3 = 3 (rãnh) Tính góc lệch sức điện động giữa hai rãnh liên tiếp đ = 180°/ = 180°/9 = 20° Tính khoảng cách giữa các pha A/B/C A-B-C = 120°/đ = 120°/30° = 4 (rãnh) - Sơ đồ trải bộ dây quấn: Hình 2.1 Sơ đồ trải bộ dây stato máy phát 3 pha Z =36 2p = 4 m=3 a =1 Bước 3: Lót cách điện rãnh Khi lót cách điện rãnh phải đảm bảo cách điện tốt, đảm bảo kỹ thuật mỹ thuật. Thường dùng bìa bề dày khoảng 2mm, nên cắt theo chiều dọc thớ, đảm bảo bao kín rãnh. - 15 -
Hình 2.2 Lót cách điện rãnh Bước 4: Quấn dây lên khuôn Việc quấn dây lên khuôn phải đảm bảo người quấn có kỹ thuật cao, có sự tỉ mỉ và cẩn thận: + Quấn thử một bối dây, tiến hành lồng bối dây vào rãnh stato rồi điều chỉnh cho phù hợp với khuôn đã tạo. + Tiến hành quấn các bối dây còn lại. + Quấn các vòng dây song song và đều nhau, không chồng chéo lên nhau. + Nếu phải nối dây thì phải đảm bảo các mối nối được đặt ở vị trí đầu dây. Mối nối phải được hàn chì cố định và cách điện và bằng ống gen. B5: Đặt các bối dây vào rãnh stator - Đặt dây gọn trong rãnh cách điện với lõi thép qua lớp giấy cách điện. - Giữ các cạnh cho thẳng rồi dùng dao đẩy từ từ từng sợi dây vào rãnh Stato. - 16 -
- Dùng tay đẩy cách điện miệng rãnh vào rãnh. - Nắn hai đầu của bối dây để tạo không gian rộng cho việc lồng các bối dây còn lại. Hình 2.4 Đặt các bối dây vào rãnh stato Bước 6: Đấu dây Đấu liên kết các nhóm bối dây, tại chỗ nối liên kết phải được lồng ống gen cách điện. Dùng dây điện mềm nhiều sợi có 2 màu khác nhau để nối các đầu dây ra. Hình 2.5 Đấu dây - 17 -
Bước 7: Lót cách điện giữa các nhóm bối dây Cắt và lót giấy cách điện giữa các nhóm bối dây phía ngoài rãnh để phân lớp các nhóm bối dây giữa các pha với nhau. Bước 8: Nêm và đai dây - Hai đầu dây Stato được nắn tròn đều và đủ rộng để đưa roto vào dễ dàng. Tiến hành đai dây tại các vị trí đai dây tại các vị trí giao nhau của hai nhóm bối dây. Hình 2.6 Nêm và đai dây Bước 9: Kiểm tra bộ dây - Đây là bước cuối cùng trong quá trình quấn dây của máy phát điện 3 pha để đảm bảo độ an toàn và vận hành đúng nguyên lý hoạt động của nó. + Kiểm tra thông mạch + Kiểm tra cách điện pha – pha; pha – vỏ * Kiểm tra cách điện + Dùng Mega ôm để thang 500V đối với động cơ đã qua sử dụng, thang đo 1000v nếu là động cơ mới. + Kiểm tra đo các pha với vỏ động cơ + Kiểm tra các pha với nhau + Tiêu chuẩn đạt từ 0.5 Mega ôm trở lên đối với động cơ hạ thế là có thể chạy được - Nhưng động cơ có cách điện tốt, không có bụi bám trong cuộn dây đo thực tế thường từ 20 Mega ôm đến vô cực + Nếu chỉ số đo được dưới 0.3 Mega ôm là động cơ bị ẩm hoặc bị quá nhiều bụi - 18 -
bẩn dẫn điện không đạt yêu cầu kĩ thuật phải làm sạch, sấy khô... + Đồng hồ vọt lên chỉ số bằng 0 thì động cơ đã bị hỏng phải tháo ra sửa hoặc quấn lại. B10: Lắp máy - Lắp roto - Đậy nắp máy phát - Dùng MΩ đo cách điện Bước 11: Kiểm tra khi chạy thử không tải bằng Ampe kìm + Cho chạy không tải trước + Dòng không tải 3 pha phải bằng nhau, dòng điện không được vượt quá quy định Bài tập 2: Quấn lại bộ dây quấn stato máy phát điện đồng bộ 3 pha công suất nhỏ có Z1 = 24; 2p = 4; m = 3; a = 1; dây quấn kiểu đồng khuôn 2 lớp, bước đủ (xếp kép). - 19 -
CÂU HỎI ÔN TẬP 1, Trình bày khái niệm và công dụng của máy điện đồng bộ? 2, Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ? 3, Trình bày phản ứng phần ứng của máy phát điện đồng bộ? 4, Trình bày đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát điện đồng bộ? 5, Trình bày lý do và điều kiện làm việc song song của máy phát điện đồng bộ? 6, Tính toán và vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn stato máy phát điện đồng bộ 3 pha công suất nhỏ có Z1 = 24; 2p = 4; m = 3; a = 1; dây quấn kiểu đồng khuôn 1 lớp (xếp đơn). 7, Tính toán và vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn stato máy phát điện đồng bộ 3 pha công suất nhỏ có Z1 = 24; 2p = 4; m = 3; a = 1; dây quấn kiểu đồng tâm 1 lớp. 8, Tính toán và vẽ sơ đồ trải bộ dây quấn stato máy phát điện đồng bộ 3 pha công suất nhỏ có Z1 = 24; 2p = 4; m = 3; a = 1; dây quấn kiểu đồng khuôn 2 lớp, bước đủ (xếp kép). - 20 -