CHƯƠNG 1 11 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 1.1 Tính ưu việt của năng lượng điện 11 1.2 Sản xuất điện năng 12 1.3 Trạm phân phối năng lượng điện 22 CHƯƠNG 2 27 TRUYỂN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG 2.1 Hệ thống điện năng 27 2.2 Phân loại mạng điện 28 2.3 Các phần tử chính của đường dây 31 2.4 Sự tiếp đất 38 2.5 Mạng điện phân phối điện áp thấp 40 CHƯƠNG 3 44 NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN 3.2 Phân loại máy điện 46 3.3 Các định luật cơ bản dùng trong máy điện 48 3.4 Tính chất thuận nghịch của máy phátvà động 51 cơ điện 3.5 Vật liệu dùng trong máy điện 53 3.6 Các tình trạng làm việc và nhữnglượng định 56 mức của máy điện 5 CHƯƠNG 4 58 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỂU 4.1 Cấu tạo máy điện một chiều 58 4.2 Dây quấn phần ứng máy điện một chiểu 61 4.3 Phân loại máy điện một chiều theo phương 65 pháp kích thích 4.4 Nguyên lý làm việc của máy điện một chiểu 67 CHƯƠNG 5 73 MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỔNG BỘ 5.1 Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ ba pha 74 5.2 Dây quấn của động cơ điện không đổng bộ 78 5.3 Mở máy và đổi chiều quay động cơ điện không 84 đổng bộ 5.4 Động cơ điện lồng sóc có đặc tính mỏ máy tốt 91 5.5 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ 93 5.6 Các đường đặc tính làm việc của động cơ điện 95 không đồng bộ 5.7 Các tình trạng đặc biệt của động cơ 98 5.8 Động cơ điện không đồng bộ một pha 99 CHƯƠNG 6 105 MẠCH DÒNG ĐIỆN HÌNH SIN BA PHA 6.1 Khái niệm về mạch dòng điện ba pha 105 6 6.2 Cách nối hình sao (Y) 109 6.3 Cách nối hình tam giác (A) 111 6.4 Công suất mạch điện ba pha 113 6.5 ứng dụng cách nối hình sao vàhình tam giác 115 6.6 Cách đấu dây nối tiếp hoặcsong song vàđổi 117 tốc độ CHƯƠNG 7 123 CHỌN ĐỘNG Cơ ĐIỆN 7.1 Quá trình phát nóng và làm lạnhđộng cơ điện 124 7.2 Các chế độ làm việc của động cơ điện 126 7.3 Chọn loại và kiểu động cơ điện 129 7.4 Chọn công suất động cơ ở chế độ làm việc dài 132 hạn 7.5 Chọn công suất động cơ ở chế độ làm việc 144 ngắn hạn 7.6 Chọn công suất động cơ ở chế độ làm việc 145 ngắn hạn lặp lại 7.7 Chọn điện áp của động cơ diện 150 CHƯƠNG 8 152 MÁY ĐIỆN ĐỔNG BỘ 8.1 Cấu tạo máy điện đồng bộ 153 8.2 Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ 156 8.3 Phản ứng phần ứng và điện kháng đồng bộ 161 7 8.4 Phương trình cân bằng điện áp và đồ thị véctơ 164 của mạch điện phần ứng máy điện đổng bộ 8.5 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ 165 8.6 Hòa đồng bộ các máy phát điện đồng bộ 168 8.7 Công suất và mômen điện từ của máy điện 171 đồng bộ 8.8 Mở máy động cơ đồng bộ 176 8.9 Ảnh hưởng của sự biến thiên dòng điện kích 179 thích động cơ điện đồng bộ - Máy bù đồng bộ 8.10 So sánh giữa động cơ đồng bộ và động cơ 181 không đồng bộ CHƯƠNG 9 183 MẤY BIẾN ÁP 9.1 Những khái niệm chung 183 9.2 Cấu tạo máy biến áp 186 9.3 Nguyên lý làm việc của máy biến áp 189 9.4 Từ trường thứ cấp và các điện kháng tản của 192 dây quấn máy biến áp 9.5 Các phương trình đặc trưng cho máy biến áp 194 9.6 Đồ thị véctơ của máy biến áp khi mang tải 196 9.7 Sơ đồ thay thế của máy biến áp 199 9.8 Xác định các thông số và hiệu suất máy biếr 203 áp bằng thí nghiệm 8 9.9 Sự biến thiên điện áp thứ cấp máy biến áp - 208 đường đặc tính ngoài 9.10 Chế độ khống tải và ngắn mạch của máy biến 212 áp 9.11 Máy biến áp ba pha 213 9.12 Sự làm việc song song của nhiều máy biến áp 218 9.13 Một số máy biến áp đặc biệt 222 CHƯƠNG 10 227 MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT 10.1 Khuếch đại từ 227 10.2 Máy khuếch đại điện từ 229 10.3 Máy biến đổi một phần ứng 233 10.4 Máy phát điện hàn một chiều 236 10.5 Hệ thống xen - xin 238 10.6 Máy phát điện đồng bộ tần số cao 240 10.7 Máy biến đổi tần số 242 10.8 Động cơ xoay chiểu ba pha có vành góp 244 10.9 Động cơ điện xoay chiều một phacó vành góp 249 kích thích nối tiếp 9 © M ế ỡ lN © 9 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NĂNG LƯƠNG ĐIÊN 1.1 TÍNH ưu VIỆT CỦA NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với việc tìm ra những nguồn năng lượng mới. Ngày nay, điện năng đã trở thành nguồn động lực chính của nền công nghiệp sản xuất đại qui mô, cơ khí hóa và tự động hóa. Sở dĩ như vậy là vì nó có những ưu điểm dặc biệt sau : Một là, chúng ta có thể biến dổi dễ dàng các dạng năng lưỢmg khác nhau sang điện năng; do đó tận dụng được các nguồn năng lượng rất lớn và rẻ tiền. Ví dụ, ta có thể biến nhiệt năng của than cám, than bùn, thế năng của các dòng sông, thác nước, thành điện năng, vả lại, ta còn dùng dầu, khí đốt hoặc năng lượng nguyên tử.
Hai là, năng lượng điện rất dễ dàng truyền tải đi xa và phân phối đến các nơi tiêu thụ. về mặt này thì không có một dạng năng lượng nào có thể sánh kịp. Điện năng có thể dưa di xa Ihàng nghìn cây số, nhờ những đường dây dẫn điện bằng dồng hoặc nhôm rất nhẹ, đơn giản, tổn thất diện năng dọc đường rất ít. Thường các nguồn năng IƯỢng như thác nước, mỏ than, mỏ dầu.
ở xa các khu công nghiệp. Việc biến các nguồn 11 năng lượng này thành điện năng và truyền tải đi xa tới các nơi tiêu thụ đã giải quyết được khó khăn lớn trong việc phân phối, điểu hòa năng lượng đi các nơi. Điện năng đưa về nông thôn sẽ là yếu tố quan trọng để xóa bỏ sự cách biệt giữa thành thị và nông thôn. Cuối cùng, điện năng biến đổi được dễ dàng sang các dạng năng lượng khác như nhiệt, cơ, quang, hóa.
Các thiết bị để biến đổi điện năng sang các dạng năng lượng khác có cấu tạo đơn giản, gọn, nhẹ. Vì vậy, điện năng được dùng ở hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải. Hơn nữa, tốc độ truyền điện rất nhanh (300.000 km/s) nên điện năng còn dược dùng trong các ngành thông tin, liên lạc và là cơ sở của việc khống chế, diều khiển từ xa, tự dộng hóa các quá trình sản xuất. Điện năng dùng trong sinh hoạt, trong khoa học công nghệ làm nâng cao dời sống vật chất và tinh thần của con người.2 SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG Điện năng dược sản xuất tập trung trong các nhà máy điện.
Hiện nay, các nhà máy điện lớn đểu phát ra năng lượng dòng điện xoay chiều ba pha, rất ít có nhà máy phát ra năng lượng dòng diện một chiều nên người ta thường dùng chỉnh lưu để biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành một chiều. Nói chung, ỏ các nhà máy điện, các dạng năng lượng khác nhau muốn biến thành diện năng đều phải biến đổi qua một dạng trung gian là cơ năng trên dộng cơ sơ cấp, truyền qua máy phát điện để biến thành điện năng. 12 Nguồn năng lượng thường dùng trong trong tuyệt đại đa số các nhà rnáy điện hiện nay vẫn là năng lượng các chất dốt và năng lượng nước. Từ năm 1954, 0 một số nước tiên tiến đã bắt dầu xây dựng một số nhà máy điện dùng năng lượng nguyên tử.
Sau đây trình bày quá trình làm việc của ba loại nhà máy diện tương ứng với ba nguồn năng lượng kể trên là nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện và nhà máy điện nguyên tử. Nhà máy nhiệt điện Trong các nhà máy nhiệt diện, động cợ sơ cấp của máy phát điện có thể là turbine hơi, máy hơi nước hoặc động cơ diesel, nhưng ỏ các nhà máy diện lớn thì động cơ sơ cấp đều là turbine hơi. Như vậy, nhà máy cần có các lò hơi để cung cấp hơi cho turbine. Nhiên liệu dùng cho các lò hơi thường là than đá xấu, than cám, than bùn và nhiên liệu lỏng như dầu mazüt hoặc các khí đốt tự nhiên, khí than cốc.
ổ những nước có nhiều dầu mỏ, việc khai thác dầu lửa phát triển, hoặc có nhiều khí tự nhiên, khí than cốc thu dược ở các xưởng luyện kim. thì nhà máy diện dùng nguyên liệu mazút hoặc khí đốt có hiệu quả kinh tế cao hơn nhà máy diện dùng nguyên liệu là than, ỏ nước ta hiện nay, các nhà máy nhiệt điện đều dùng các loại nguyên liệu kể trên. Các lò hơi dùng nhiên liệu than có thể là lò ghi xích hoặc lò than phun, ở lò ghi xích, than đưa vào lò là than cục và cháy thành một lớp ỏ trong lò. Ở lò than phun, than dược nghiền nhỏ mịn như bột, rồi dùng quạt gió quạt mạnh theo những dường ống phun vào lò.
Nhà máy nhiệt điện dùng lò than phun có hiệu suất cao hơn dùng lò ghi xích nên các lò ghi xích chỉ dùng trong 13 những trường hợp công suất lò tương đối nhỏ, các thông số (áp lực, nhiệt độ) của lò hơi không cao.1 vẽ sơ đổ trình bày quá trình làm việc của nhà máy nhiệt điện dùng iò ghi xích. Đầu tiên than dược vận chuyển theo băng tải tới phễu chứa (1), rồi đưa vào lò (2) nhờ hệ thống ghi xích luôn luôn chuyển động (3). Trong lò là các dàn ống (4) chứa đầy nước đã được lọc và xử lý hóa học để không bị ăn mòn. Nhờ nhiệt độ cao trong lò, nước trong dàn ống bốc hơi bay lên bình chứa (5) (balon).
Hơi bão hòa trong balon đi qua dàn ống quá nhiệt (6). ỏ đây hơi nước dược sấy khô thành hơi quá nhiệt theo dường ống dẫn vào turbine (7). Hơi quá nhiệt đập vào cắc cánh turbine làm nó quay kéo theo rotor máy phát diện (14) quay. Máy phát điện sẽ biến dổi cơ năng thành diện năng.
Hơi quá nhiệt sau khi qua turbine sẽ xuống bình ngúng (8), ỏ dây nó được làm lạnh và ngưng tụ lại nhờ hệ thống tuần hoàn (9) dưa nước lạnh ở hồ ao, liên tục chạy qua các ống trong bình ngưng. Nước ngưng ỏ bình ngưng sẽ do bơm (10) đưa về bể lắng lọc (11), rồi lại dược bơm (12) dưa qua dàn ống sấy (13) dể gia nhiệt thành nước nóng đưa vào lò. Như vậy, ta thấy ở nhà máy nhiệt điện có hai gian chính là gian lò và gian máy.