Giáo trình điện kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường trình độ cao đẳng phần 2 cđ gtvt trung ương i

Giáo trình Điện kỹ thuật Phần 2, chuyên ngành Vận hành máy thi công mặt đường, hệ cao đẳng. Tài liệu chính thức của CĐ GTVT Trung ương I.

• Trường học: Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I
• Chuyên ngành: Điện Kỹ Thuật
• Đề tài: Máy Điện
• Loại tài liệu: Giáo trình

Tóm tắt

I. Hướng dẫn tổng quan giáo trình điện kỹ thuật máy thi công

Giáo trình điện kỹ thuật là nền tảng cốt lõi cho nghề vận hành máy thi công mặt đường, đặc biệt ở trình độ cao đẳng. Nội dung chương trình không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết cơ bản mà còn tập trung vào kỹ năng thực tiễn, giúp người học hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện trong máy móc xây dựng. Trọng tâm của học phần này là các loại máy điện, thiết bị đóng vai trò chủ chốt trong cả ba khâu: sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện năng. Việc nắm vững các khái niệm từ giáo trình điện kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường giúp kỹ thuật viên tương lai có khả năng chẩn đoán sự cố, bảo trì và vận hành thiết bị an toàn, hiệu quả. Tài liệu nhấn mạnh, máy điện là một thiết bị điện từ làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (cuộn dây). Chúng thực hiện nhiệm vụ biến đổi năng lượng, chẳng hạn từ cơ năng thành điện năng như máy phát điện, hoặc ngược lại từ điện năng thành cơ năng như động cơ điện. Bên cạnh đó, các loại máy điện tĩnh như máy biến áp lại có vai trò không thể thiếu trong việc biến đổi các thông số điện áp để phù hợp với yêu cầu truyền tải và sử dụng. Hiểu được sự phân loại và chức năng của từng loại máy là bước đầu tiên để làm chủ công nghệ phức tạp trên các dòng máy thi công hiện đại. Giáo trình này được thiết kế để trang bị cho sinh viên những kiến thức thực dụng, từ việc đọc hiểu các thông số kỹ thuật đến việc áp dụng vào sơ đồ lắp đặt thực tế, đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

1.1. Khái niệm và vai trò của máy điện trong thi công

Máy điện được định nghĩa là một thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý nền tảng là cảm ứng điện từ. Cấu tạo chung của chúng bao gồm hai thành phần chính: mạch từ thường làm bằng lõi thép kỹ thuật điện và mạch điện là các cuộn dây đồng hoặc nhôm. Vai trò của máy điện cực kỳ quan trọng, chúng là trung tâm của quá trình chuyển đổi năng lượng. Ví dụ, máy phát điện biến đổi cơ năng (từ động cơ nổ) thành điện năng để cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Ngược lại, động cơ điện nhận điện năng và biến đổi thành cơ năng để thực hiện các công việc như quay, nâng, hạ. Do đó, máy điện đóng vai trò chủ yếu trong cả ba khâu sản xuất, truyền tải và tiêu thụ điện, là trái tim của mọi máy thi công mặt đường.

1.2. Phân loại máy điện cơ bản máy điện tĩnh và máy điện quay

Trong giáo trình điện kỹ thuật, máy điện được phân thành hai loại chính. Loại thứ nhất là máy điện tĩnh, điển hình là máy biến áp. Nhiệm vụ của nó là biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều nhưng giữ nguyên tần số, đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải và phân phối điện năng. Loại thứ hai là máy điện quay, bao gồm máy phát điện và động cơ điện. Máy điện quay có thể tiếp tục được chia thành máy điện một chiều và máy điện xoay chiều. Trong đó, máy điện xoay chiều lại được phân thành hai nhóm nhỏ hơn là máy điện đồng bộ (máy phát đồng bộ, động cơ đồng bộ) và máy điện không đồng bộ (máy phát không đồng bộ, động cơ không đồng bộ). Sự phân loại này giúp người học hệ thống hóa kiến thức và nhận biết chức năng của từng thiết bị cụ thể.

II. Thách thức điện kỹ thuật trong vận hành máy thi công

Việc vận hành máy thi công mặt đường đặt ra nhiều thách thức về điện kỹ thuật, đòi hỏi người điều khiển phải có kiến thức chuyên sâu. Một trong những vấn đề lớn nhất là đảm bảo sự ổn định và phù hợp của nguồn điện cung cấp cho các bộ phận. Điện năng thường cần được biến đổi về điện áp để truyền tải đi xa hoặc để phù hợp với các thiết bị tiêu thụ khác nhau. Đây là lúc vai trò của máy biến áp được thể hiện rõ rệt, nhưng việc lựa chọn và vận hành máy biến áp có công suất lớn, chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt ngoài trời là một bài toán không hề đơn giản. Một thách thức khác đến từ máy phát điện. Theo yêu cầu từ giáo trình điện kỹ thuật, máy phát trên xe máy thi công phải "tự động nạp điện cho ắc quy khi điện áp máy phát lớn hơn điện áp ắc quy và tự động tách ra khỏi ắc quy khi điện áp máy phát nhỏ hơn". Hơn nữa, điện áp sinh ra phải ổn định dù số vòng quay của động cơ thay đổi liên tục. Điều này đòi hỏi hệ thống điều chỉnh tự động phức tạp và đáng tin cậy. Các loại máy điện một chiều, mặc dù nguyên lý đơn giản, lại tồn tại nhiều nhược điểm như khối lượng lớn, làm việc không bền vững, đặc biệt là cụm chổi than và cổ góp điện thường xuyên phát sinh tia lửa điện. Do đó, việc hiểu rõ những hạn chế này để có phương án bảo trì, sửa chữa kịp thời là yêu cầu bắt buộc đối với kỹ thuật viên vận hành máy thi công.

2.1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với máy biến áp công suất lớn

Máy biến áp (MBA) trong hệ thống điện có nhiệm vụ chính là tăng điện áp ở đầu đường dây truyền tải và giảm điện áp ở nơi tiêu thụ. Yêu cầu đối với MBA tăng áp là phải có công suất lớn, điện áp truyền tải cao để giảm tổn hao trên đường dây. Ngược lại, MBA giảm áp cần có dải công suất rộng để đáp ứng nhu cầu đa dạng. Một yêu cầu quan trọng khác là MBA phải có "kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, an toàn khi sử dụng". Đặc biệt với máy thi công, chúng phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ lớn và tác động của môi trường.

2.2. Vấn đề ổn định điện áp với máy phát điện trên công trường

Máy phát điện trên các thiết bị thi công phải đối mặt với một yêu cầu khắt khe: "số vòng quay máy phát thay đổi trong giới hạn lớn nhưng điện áp sinh ra phải ổn định". Điều này là do tốc độ động cơ sơ cấp (động cơ diesel) thay đổi liên tục tùy theo tải trọng công việc. Để giải quyết vấn đề này, các máy phát hiện đại được trang bị bộ điều chỉnh tự động. Ngoài ra, máy phát phải có công suất đủ lớn, tiêu thụ nhiên liệu thấp, và đặc biệt là phải có cơ chế tự động nạp và ngắt khỏi ắc quy một cách thông minh để bảo vệ hệ thống lưu trữ năng lượng.

2.3. Nhược điểm của máy phát điện một chiều cần lưu ý

Mặc dù vẫn được đề cập trong giáo trình, máy phát điện một chiều ngày nay ít được sử dụng do có nhiều nhược điểm cố hữu. Tài liệu gốc chỉ rõ: "có khối lượng lớn, chi phí kim loại màu nhiều, làm việc không bền vững, đặc biệt là chổi than và cổ góp điện, luôn luôn xảy ra tia lửa điện". Nhiệt độ tại cổ góp có thể lên tới 150-180°C, gây mài mòn nhanh và đòi hỏi phải chăm sóc, sửa chữa thường xuyên. Vì những lý do này, máy phát điện xoay chiều với bộ chỉnh lưu đã trở thành lựa chọn ưu việt hơn trong hầu hết các ứng dụng hiện đại.

III. Bí quyết nắm vững cấu tạo và nguyên lý máy biến áp 3 pha

Để vận hành và bảo trì hiệu quả các hệ thống điện trên máy thi công, việc nắm vững cấu tạo và nguyên lý của máy biến áp là yêu cầu tiên quyết. Đây là một trong những nội dung trọng tâm của giáo trình điện kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường. Về cơ bản, một máy biến áp, dù là một pha hay ba pha, đều bao gồm ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Lõi thép được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại, có nhiệm vụ dẫn từ thông chính trong máy. Dây quấn thường làm bằng đồng hoặc nhôm, được bọc cách điện và lồng vào trụ thép. Dây quấn nhận năng lượng vào gọi là sơ cấp, và dây quấn cấp năng lượng ra tải gọi là thứ cấp. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dựa hoàn toàn vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi một điện áp xoay chiều được đặt vào cuộn sơ cấp, nó tạo ra một dòng điện sinh ra từ thông biến thiên trong lõi thép. Từ thông này cảm ứng lên cả cuộn sơ cấp và thứ cấp các suất điện động tương ứng. Năng lượng điện được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp thông qua môi trường từ trường. Tỉ số giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp xấp xỉ bằng tỉ số vòng dây giữa hai cuộn. Đối với máy biến áp ba pha, cấu tạo và nguyên lý cũng tương tự nhưng được áp dụng cho cả ba pha, với các cách đấu dây phức tạp hơn như đấu hình sao (Y) hoặc tam giác (Δ).

3.1. Phân tích cấu tạo máy biến áp lõi thép dây quấn và vỏ

Cấu tạo của máy biến áp gồm ba phần không thể thiếu. Thứ nhất là lõi thép, dùng để dẫn từ thông, được làm từ các lá thép kỹ thuật điện dày 0,3-1mm, có sơn cách điện và ghép lại với nhau để giảm dòng điện Foucault. Lõi thép gồm trụ (nơi đặt dây quấn) và gông (nối các trụ tạo thành mạch từ kín). Thứ hai là dây quấn, làm bằng đồng hoặc nhôm, gồm cuộn sơ cấp và thứ cấp. Để tiết kiệm vật liệu cách điện, dây quấn hạ áp thường được đặt sát trụ thép, còn dây quấn cao áp đặt bên ngoài. Cuối cùng là vỏ máy, chứa lõi thép, dây quấn và dầu biến áp. Dầu vừa có tác dụng cách điện, vừa giúp tản nhiệt ra môi trường.

3.2. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp là ứng dụng trực tiếp của hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi điện áp xoay chiều U₁ được đặt vào cuộn sơ cấp có W₁ vòng dây, một dòng điện i₁ chạy qua tạo ra từ thông biến thiên trong lõi thép. Từ thông này móc vòng qua cả cuộn thứ cấp có W₂ vòng dây và cảm ứng ra suất điện động e₂. Nếu cuộn thứ cấp được nối với tải, sẽ có dòng điện i₂ chạy ra tải với điện áp U₂. Bỏ qua các sụt áp, ta có công thức cơ bản: U₁/U₂ ≈ W₁/W₂ = k, trong đó k là tỉ số biến áp. Nếu k > 1, ta có máy hạ áp. Nếu k < 1, ta có máy tăng áp.

3.3. Các cách đấu dây máy biến áp ba pha thông dụng Y Y Y Δ

Đối với máy biến áp ba pha, cả dây quấn sơ cấp và thứ cấp đều có thể được đấu theo hai kiểu cơ bản: hình sao (Y) hoặc hình tam giác (Δ). Việc kết hợp các cách đấu này tạo ra bốn tổ đấu dây cơ bản, được ký hiệu là: Y/Y, Y/Δ, Δ/Δ, và Δ/Y. Mỗi cách đấu dây có ưu và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến tỉ số biến áp dây và đặc tính làm việc của máy. Ví dụ, đấu Y/Δ có tỉ số biến áp dây là k_d = (√3 * W₁)/W₂, trong khi đấu Δ/Y có tỉ số là k_d = W₁/(√3 * W₂). Việc lựa chọn cách đấu dây phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống điện và loại tải.

IV. Phương pháp vận hành động cơ điện trong máy thi công

Động cơ điện là bộ phận chuyển hóa điện năng thành cơ năng, là nguồn động lực chính cho nhiều cơ cấu chấp hành trên máy thi công mặt đường. Giáo trình điện kỹ thuật cung cấp kiến thức chi tiết về hai loại động cơ phổ biến: động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều, đặc biệt là động cơ không đồng bộ ba pha. Động cơ một chiều có cấu tạo gồm stato (phần tĩnh, là nam châm điện hoặc vĩnh cửu) và rotor (phần quay, hay còn gọi là phần ứng). Nguyên lý làm việc của nó dựa trên lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường. Lực này tạo ra mô-men làm quay rotor. Tuy nhiên, loại động cơ này có nhược điểm về độ bền của cụm chổi than - cổ góp. Ngược lại, động cơ không đồng bộ ba pha lại được sử dụng cực kỳ rộng rãi nhờ cấu tạo đơn giản, bền bỉ và vận hành tin cậy, đặc biệt là loại rotor lồng sóc. Nguyên lý của nó dựa trên việc tạo ra một từ trường quay trong stato khi cấp dòng điện ba pha. Từ trường này quét qua các thanh dẫn của rotor, cảm ứng ra dòng điện. Sự tương tác giữa từ trường quay và dòng điện cảm ứng tạo ra mô-men kéo rotor quay theo chiều từ trường, nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường. Hiểu rõ các nguyên lý này giúp kỹ thuật viên vận hành máy thi công một cách tối ưu và an toàn.

4.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều

Cấu tạo của động cơ điện một chiều bao gồm stato là nam châm điện tạo ra từ trường và rotor (phần ứng) có các cuộn dây. Khi điện áp một chiều được đưa vào qua chổi than và cổ góp điện, dòng điện chạy trong các cuộn dây của rotor. Theo quy tắc bàn tay trái, các thanh dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường của stato sẽ chịu tác dụng của lực điện từ. Các lực này tạo ra một mô-men làm rotor quay. Cổ góp có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong các cuộn dây khi rotor quay qua các vị trí nhất định, đảm bảo mô-men quay luôn tác động theo một chiều, giúp động cơ quay liên tục.

4.2. Tìm hiểu động cơ không đồng bộ ba pha và hệ số trượt

Động cơ không đồng bộ ba pha có cấu tạo gồm stato với ba cuộn dây pha đặt lệch nhau 120 độ và rotor (thường là kiểu lồng sóc). Khi dòng điện ba pha được cấp vào stato, nó sẽ tạo ra một từ trường quay với tốc độ n₁ = 60f/p. Từ trường này quét qua các thanh dẫn của rotor, gây ra suất điện động và dòng điện cảm ứng. Lực điện từ giữa từ trường quay và dòng điện cảm ứng tạo ra mô-men kéo rotor quay cùng chiều với tốc độ n < n₁. Sự chênh lệch tốc độ này được đặc trưng bởi hệ số trượt, tính bằng công thức s = (n₁ - n)/n₁. Khi động cơ làm việc bình thường, hệ số trượt rất nhỏ, thường từ 0,02 đến 0,06.

V. Ứng dụng thực tiễn giáo trình điện kỹ thuật vào lắp đặt

Kiến thức từ giáo trình điện kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường có giá trị ứng dụng thực tiễn rất cao, đặc biệt trong việc đọc hiểu các thông số kỹ thuật và lắp đặt hệ thống điện. Một trong những kỹ năng cơ bản nhất là nhận biết và tuân thủ các đại lượng định mức được ghi trên nhãn máy. Các trị số này, bao gồm công suất định mức (Pđm), điện áp định mức (Uđm), dòng điện định mức (Iđm) và tốc độ định mức (nđm), là tiêu chuẩn do nhà sản xuất quy định để máy điện làm việc an toàn và hiệu quả. Vận hành thiết bị vượt quá các thông số định mức có thể gây hư hỏng và mất an toàn. Đối với người điều khiển, các đại lượng này là "tiêu chuẩn chính để ta theo dõi tình trạng làm việc của máy điện". Bên cạnh đó, khả năng đọc và hiểu sơ đồ lắp đặt máy điện trong hệ thống là cực kỳ quan trọng. Sơ đồ cung cấp cái nhìn tổng quan về cách một máy phát điện được kết nối với lưới điện hoặc cách một động cơ điện được cấp nguồn và điều khiển. Ví dụ, sơ đồ lắp đặt máy phát điện ba pha thường bao gồm các thiết bị đóng cắt như cầu dao hoặc aptomat để chuyển đổi giữa nguồn điện lưới và nguồn điện từ máy phát, đảm bảo cung cấp điện liên tục khi có sự cố. Việc lắp đặt đúng sơ đồ không chỉ giúp hệ thống vận hành trơn tru mà còn là yếu tố cốt lõi để đảm bảo an toàn điện cho người và thiết bị.

5.1. Tầm quan trọng của các trị số định mức trên nhãn máy

Các trị số định mức là những đại lượng đặc trưng cho chế độ làm việc an toàn và hiệu quả do nhà chế tạo quy định. Các thông số quan trọng nhất bao gồm công suất định mức (Pđm), điện áp định mức (Uđm), và dòng điện định mức (Iđm). Đối với máy phát điện, công suất định mức là công suất điện phát ra. Đối với động cơ, đó là công suất cơ trên trục. Việc theo dõi các thông số này trong quá trình vận hành giúp phát hiện sớm các tình trạng quá tải, quá áp, đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của thiết bị.

5.2. Hướng dẫn đọc sơ đồ lắp đặt máy phát và động cơ điện

Sơ đồ lắp đặt điện mô tả cách các thiết bị như máy phát, động cơ được kết nối với nguồn và các khí cụ bảo vệ. Ví dụ, một sơ đồ lắp đặt máy phát điện ba pha dự phòng cho thấy máy phát được nối với hệ thống thông qua một cầu dao hai ngả. Một ngả nối với lưới điện quốc gia (nguồn thường trực), ngả còn lại nối với máy phát. Khi mất điện lưới, người vận hành sẽ khởi động máy phát và gạt cầu dao về phía nguồn dự phòng. Tương tự, sơ đồ lắp đặt động cơ sẽ thể hiện các thiết bị đóng cắt, bảo vệ (aptomat, cầu chì) và các bộ khởi động cần thiết.

VI. Kết luận Tương lai ngành vận hành máy thi công mặt đường

Việc nắm vững kiến thức trong giáo trình điện kỹ thuật nghề vận hành máy thi công mặt đường không chỉ là yêu cầu cơ bản mà còn là chìa khóa mở ra tương lai cho các kỹ thuật viên chuyên nghiệp. Các loại máy móc thi công ngày càng hiện đại, tích hợp nhiều hệ thống điều khiển điện và điện tử phức tạp, đòi hỏi người vận hành phải có một nền tảng kiến thức vững chắc về nguyên lý hoạt động của máy điện, từ máy biến áp, máy phát điện đến các loại động cơ điện. Những kiến thức cốt lõi về cảm ứng điện từ, từ trường quay, hay các đại lượng định mức không chỉ giúp vận hành máy móc một cách chính xác mà còn nâng cao khả năng phán đoán, xử lý sự cố nhanh chóng, giảm thiểu thời gian chết của thiết bị và tăng hiệu quả công việc. Hơn nữa, an toàn điện là yếu tố luôn được đặt lên hàng đầu. Một kỹ thuật viên am hiểu về các sơ đồ lắp đặt, các khí cụ bảo vệ và các quy tắc an toàn sẽ là một tài sản quý giá cho bất kỳ đơn vị thi công nào. Trong bối cảnh tự động hóa và điện hóa ngày càng phát triển, những người làm chủ được công nghệ điện kỹ thuật sẽ có lợi thế cạnh tranh vượt trội, góp phần vào sự thành công của các dự án xây dựng hạ tầng giao thông quan trọng.

6.1. Tổng kết kiến thức cốt lõi về máy điện công nghiệp

Kiến thức cốt lõi của môn học bao gồm việc phân biệt rõ ràng cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của các loại máy điện chính. Người học cần nắm chắc nguyên lý cảm ứng điện từ của máy biến áp, nguyên lý tạo từ trường quay của động cơ không đồng bộ ba pha, và nguyên tắc hoạt động của hệ thống chổi than-cổ góp trong máy điện một chiều. Việc hiểu rõ các đại lượng định mức và đọc được sơ đồ lắp đặt là những kỹ năng thực hành không thể thiếu. Đây là nền tảng để tiếp cận các công nghệ điều khiển và tự động hóa tiên tiến hơn trong tương lai.

6.2. An toàn và bảo trì Yêu cầu bắt buộc cho kỹ thuật viên

Vận hành máy thi công mặt đường luôn tiềm ẩn những rủi ro về điện. Do đó, kiến thức về an toàn điện và quy trình bảo trì là yêu cầu bắt buộc. Kỹ thuật viên phải biết cách sử dụng các khí cụ bảo vệ như aptomat, cầu chì, rơ le nhiệt và hiểu rõ mục đích của chúng trong mạch điện. Công tác bảo trì định kỳ, đặc biệt là kiểm tra các bộ phận dễ mài mòn như chổi than và cổ góp điện, kiểm tra cách điện của dây quấn và tình trạng dầu của máy biến áp, sẽ giúp ngăn ngừa sự cố, đảm bảo an toàn cho con người và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT VÀ NỘI DUNG GIÁO TRÌNH ĐIỆN KỸ THUẬT

Tổng quan về giáo trình

Môn học Điện kỹ thuật giữ vị trí là môn kỹ thuật cơ sở trong chương trình đào tạo các khối ngành kỹ thuật, cơ khí, tự động hóa và công nghệ tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật. Môn học đóng vai trò cầu nối, cung cấp các nguyên lý vật lý và công cụ toán học nền tảng về điện - từ trước khi người học tiếp cận các môn học chuyên ngành như hệ thống cung cấp điện, trang bị điện, máy điện nâng cao hay tự động hóa quá trình sản xuất.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định trên hai phương diện lý thuyết và thực hành:

• Về mặt lý thuyết: Người học nắm vững cơ sở lý luận về mạch điện một chiều, mạch điện xoay chiều một pha và ba pha; hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc và các đặc tính kỹ thuật định mức của máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện không đồng bộ, động cơ một chiều, động cơ đồng bộ; nắm bắt nguyên lý của các khí cụ đóng cắt - bảo vệ và linh kiện bán dẫn trong mạch chỉnh lưu.
• Về mặt kỹ năng: Người học có khả năng tính toán thông số mạch điện, phân tích mô hình thay thế, thực hiện đấu nối nguồn và phụ tải trong hệ thống một pha và ba pha; thực hiện thao tác đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng VOM; thiết kế và lắp ráp các mạch chỉnh lưu nắn dòng điện cơ bản.

Cấu trúc giáo trình bao gồm 8 chương, được tổ chức theo trình tự logic từ giải tích mạch cơ sở, hiện tượng điện từ học, tính chất vật liệu, phương pháp đo lường, cho đến phân tích chuyên sâu các chủng loại máy điện và khí cụ điều khiển - bảo vệ. Điểm đặc sắc của giáo trình là việc kết hợp chặt chẽ giữa mô tả kết cấu cơ - từ thực tế (kết cấu lõi thép kỹ thuật điện, cấu tạo cuộn dây, chổi than, cổ góp) với các phương trình giải tích định lượng và sơ đồ nguyên lý lắp đặt thực tế trong mạng điện.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc xuyên suốt qua 8 chương chuyên đề:

1. Chương 1: Mạch điện một chiều: Khái niệm dòng điện, hiệu điện thế, công suất ($P = EI$, $P = UI$); cấu tạo và phản ứng hóa học nạp/phóng của ắc quy chì; định luật Ôm cho đoạn mạch thuần trở và mạch chứa nguồn ($I = \frac{U + \sum E}{\sum R}$); định luật Kirchoff 1 ($\sum I_{nút} = 0$) và định luật Kirchoff 2 ($\sum RI = \sum E$); các đại lượng đặc trưng $R, L, M, C$; phương pháp thành lập mô hình mạch điện thay thế.
2. Chương 2: Điện từ và cảm ứng điện từ: Từ trường của nam châm vĩnh cửu và dòng điện; các đại lượng từ thông ($\Phi$), độ thẩm từ ($\mu$), cường độ từ trường ($H$), cảm ứng từ ($B$); lực điện từ Lorentz ($F = B.I.L$); định luật cảm ứng điện từ Faraday, định luật Lenz và hiện tượng tự cảm với suất điện động tự cảm $e_L = -L\frac{di}{dt}$.
3. Chương 3: Mạch điện xoay chiều: Dòng điện xoay chiều hình sin, các thông số biên độ ($I_{max}, U_{max}$), chu kỳ ($T$), tần số ($f = 50\text{ Hz}$), tần số góc ($\omega = 2\pi f$); khảo sát mạch thuần trở, thuần cảm, thuần dung; mạch $RLC$ nối tiếp với tổng trở $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$; hệ số công suất và hệ thống điện xoay chiều ba pha.
4. Chương 4: Vật liệu điện: Phân loại và đặc tính của vật liệu dẫn điện (đồng, nhôm) và vật liệu cách điện sử dụng trong chế tạo máy điện và đường dây truyền tải.
5. Chương 5: Dụng cụ và kỹ thuật đo điện: Công dụng, nguyên lý và phương pháp vận hành máy đo vạn năng VOM; kỹ thuật đo dòng điện, điện áp và điện trở mạch.
6. Chương 6: Máy điện: Phân tích toàn diện máy điện tĩnh (máy biến áp một pha, máy biến áp ba pha) và máy điện quay (máy phát điện một chiều, máy phát điện xoay chiều, động cơ điện một chiều, động cơ không đồng bộ một pha/ba pha, máy điện đồng bộ ba pha); các thông số định mức ($U_{đm}, I_{đm}, P_{đm}, n_{đm}$).
7. Chương 7: Khí cụ điều khiển và bảo vệ mạch điện: Khí cụ đóng cắt, điều khiển, rơle bảo vệ mạch điện; sơ đồ mạch điều khiển máy phát điện và động cơ điện.
8. Chương 8: Điện tử công nghiệp: Đặc tính cơ bản của linh kiện bán dẫn (diode, transistor, thyristor) và ứng dụng trong các bộ nắn dòng, mạch chỉnh lưu công nghiệp.

Mạch một chiều & Điện từ (Chương 1, 2)
Mạch xoay chiều 1 pha & 3 pha (Chương 3)
Vật liệu & Đo lường điện (Chương 4, 5)
Máy điện tĩnh & Máy điện quay (Chương 6)
Điều khiển, Bảo vệ & Điện tử công nghiệp (Chương 7, 8)

Progression logic của giáo trình đi từ các quy luật điện từ trường vi mô và mô hình mạch tuyến tính cơ bản, chuyển sang phân tích đặc tính vật liệu và công cụ đo lường, làm tiền đề trực tiếp để giải thích hoạt động của máy điện và hệ thống tự động điều khiển.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Các lý thuyết nền tảng (Fundamental Theories): Lý thuyết điện từ học Maxwell-Faraday về cảm ứng điện từ; nguyên lý từ trường quay sinh ra bởi dòng điện ba pha lệch pha không gian $120^\circ$; lý thuyết biến đổi điện hóa trong nguồn ắc quy chì với phản ứng thuận nghịch: $$\text{PbSO}_4 + \text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{PbO}_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4$$
• Các nguyên lý cốt lõi (Core Principles): Nguyên lý thuận nghịch của máy điện (hoạt động ở chế độ máy phát biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc chế độ động cơ biến đổi điện năng thành cơ năng); nguyên lý biến đổi điện áp giữ nguyên tần số của máy biến áp; nguyên lý tạo mômen quay nhờ lực tương tác điện từ trên thanh dẫn phần ứng: $$M = K_M \Phi I_u$$
• Hệ thống khung phân tích (Essential Frameworks): Phương pháp giải mạch điện bằng hệ phương trình Kirchoff; mô hình hóa phần tử thực tế thành các thông số mạch lý tưởng ($e, J, R, L, M, C$); sơ đồ hình học biểu diễn tỉ số biến áp dây ($a_d$) theo các kiểu đấu dây $Y/Y$, $Y/\Delta$, $\Delta/\Delta$, $\Delta/Y$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán các đại lượng mạch điện xoay chiều một pha và ba pha; xác định tỉ số biến đổi của máy biến áp ($k = U_1/U_2 = W_1/W_2$); tính toán tốc độ từ trường quay: $$n_1 = \frac{60f}{p}$$ và hệ số trượt tốc độ của động cơ không đồng bộ: $$s = \frac{n_1 - n}{n_1}$$ (giá trị vận hành định mức $s = 0,02 \div 0,06$).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Sử dụng quy tắc bàn tay phải để xác định chiều sức điện động cảm ứng; sử dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều lực điện từ tác dụng lên rotor; phân tích nguyên nhân hiện tượng tia lửa điện tại chổi than - cổ góp ở nhiệt độ $150 \div 180^\circ\text{C}$ trong máy điện một chiều.
• Năng lực thực hành (Practical competencies): Khả năng đọc và đấu nối sơ đồ trạm biến áp, sơ đồ chuyển đổi nguồn điện lưới/máy phát qua hệ thống cầu dao đảo pha; thiết lập mạch đo kiểm thông số bằng thiết bị đo VOM; đấu nối hộp cực động cơ theo phương pháp nối sao hoặc nối tam giác.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm kỹ thuật kết hợp giữa thuyết minh giải tích định lượng và mô tả cấu trúc trực quan. Mỗi đối tượng thiết bị (máy biến áp, máy phát, động cơ) đều được trình bày nhất quán theo quy trình 4 bước: (1) Nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật, (2) Phân loại cấu trúc, (3) Cấu tạo chi tiết từng bộ phận cơ - từ - điện, và (4) Nguyên lý vận hành cùng công thức toán học dẫn xuất.

Hệ thống bài tập và ví dụ được xây dựng gắn liền với thực tiễn tính toán kỹ thuật:

• Bài tập giải tích mạch: Ứng dụng hệ phương trình nút và vòng Kirchoff để giải mạch phức hợp chứa nhiều nguồn $E$ và nhánh song song (ví dụ: bài toán xác định $I_1, I_2$ và các sức điện động $E_1, E_2$).
• Bài tập tính toán lực và từ trường: Ứng dụng công thức $F_{đt} = B \cdot I \cdot L$ với các dữ liệu cụ thể (ví dụ: tính lực tác dụng lên thanh dẫn $L = 2\text{ m}$, mang dòng điện $I = 130\text{ mA}$, đặt trong từ trường đều $B = 1,2\text{ T}$).
• Thực hành và thí nghiệm: Hướng dẫn quy trình thao tác trên đồng hồ vạn năng VOM, quy trình đo kiểm nạp điện ắc quy đạt ngưỡng $2,5 \div 2,7\text{ V/ngăn}$ và giới hạn xả không dưới $1,8\text{ V/ngăn}$; sơ đồ lắp đặt động cơ xoay chiều một pha và ba pha qua aptomat và cầu dao tiếp điểm.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập tập trung vào năng lực giải quyết bài toán mạch điện, khả năng giải thích nguyên lý tạo mômen điện từ và kỹ năng nhận diện chính xác các đầu nối cực tính ($AX, BY, CZ$ cho sơ cấp; $ax, by, cz$ cho thứ cấp; các ký hiệu đầu cực máy điện theo tiêu chuẩn Việt Nam, Nga, Mỹ như $FA/A/\text{GEN}$, $KT/\text{IU}/F$, $M/M/\text{GRD}$).

Đối với tự học, giáo trình yêu cầu người học tự thiết lập mô hình thay thế tương đương từ mạch thực tế, đối chiếu các biểu thức toán học với các đồ thị véc-tơ sức điện động và đồ thị tức thời hình sin trước khi thực hiện thao tác trên thiết bị thật.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp và giải quyết các bài toán vận hành thực tế:

Khía cạnh	Nội dung thể hiện trong giáo trình	Ứng dụng kỹ thuật thực tế
Cấu trúc vật liệu lõi từ	Sử dụng các lá thép kỹ thuật điện bề dày $0,3 \div 1,0\text{ mm}$, phủ sơn cách điện ghép cách ly	Giảm thiểu tổn hao dòng điện xoáy (Foucault) trong máy biến áp và máy điện quay
Hệ thống cấp điện áp	Phân loại máy biến áp truyền tải công suất cao theo các cấp điện áp tiêu chuẩn: $35\text{ kV}, 110\text{ kV}, 220\text{ kV}, 500\text{ kV}$	Tối ưu hóa truyền tải điện năng đi xa, giảm tổn hao kim loại màu và sụt áp trên đường dây
Ứng dụng ngành ô tô	Máy phát điện một chiều/xoay chiều tích hợp cơ chế tự động nạp/tách ắc quy theo ngưỡng điện áp	Đảm bảo nguồn nạp ổn định cho phụ tải xe và bảo vệ ắc quy không bị phóng ngược
Hạ tầng phân phối	Sơ đồ lắp đặt trạm biến áp với máy cắt cao thế phía lưới điện quốc gia và máy cắt hạ thế phía phụ tải	Chuẩn hóa quy trình an toàn đóng cắt và bảo vệ mạng lưới phân phối hạ thế
Chủng loại máy công nghiệp	Phân loại động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc và rotor dây quấn; máy biến áp hàn, lò nung, biến áp tự ngẫu	Ứng dụng trực tiếp cho truyền động máy tiện, phay, bào, khoan, máy bơm nước và thiết bị nhiệt luyện

Giáo trình tích hợp sự so sánh chi tiết về mặt cơ khí và vận hành giữa các hệ thống: chỉ ra nhược điểm của cổ góp và chổi than ở máy điện một chiều (dễ phát sinh tia lửa điện ở $150 \div 180^\circ\text{C}$, nhanh mòn, chi phí bảo dưỡng cao) so với ưu điểm kết cấu bền vững, vận hành ổn định của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai thuộc các ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử, Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa tại các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức Vật lý đại cương (phần Điện học, Từ học, định luật cảm ứng điện từ) và Toán học cao cấp (phương pháp giải hệ phương trình đại số tuyến tính, số phức, đạo hàm vi phân và giải tích hàm điều hòa hình sin).
• Giảng viên và công tác giảng dạy: Giảng viên sử dụng giáo trình làm khung bài giảng chuẩn cho môn Điện kỹ thuật (thời lượng phân bổ từ 45 đến 60 tiết lý thuyết và bài tập). Các hình vẽ cấu tạo chi tiết (mặt cắt rãnh stator, cấu trúc thùng dầu máy biến áp, sơ đồ 4 tổ đấu dây ba pha) được dùng làm tài liệu trực quan trên lớp học.
• Tự học và tham khảo kỹ thuật: Kỹ thuật viên, cán bộ bảo trì trạm biến áp, thợ điện công nghiệp sử dụng tài liệu để tra cứu các quy chuẩn ký hiệu đầu dây, công thức tính toán dòng điện định mức, kiểm tra thông số máy phát và quy trình nạp/bảo dưỡng ắc quy chì.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với chương trình đào tạo nào?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho môn học Điện kỹ thuật – môn kỹ thuật cơ sở bắt buộc trong chương trình đào tạo kỹ sư và cử nhân kỹ thuật các ngành Cơ khí, Động lực, Chế tạo máy, Tự động hóa và Điện tử công nghiệp.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần nắm vững các định luật vật lý cơ bản (định luật Coulomb, định luật Biot-Savart, định luật cảm ứng Faraday), kỹ năng giải hệ phương trình bậc nhất nhiều ẩn và các phép toán giải tích trên số phức dùng để biểu diễn đại lượng xoay chiều hình sin: $$\dot{E} = E \angle \psi$$

3. Điểm khác biệt về mặt cấu trúc so với các tài liệu thuần lý thuyết mạch là gì?

Tài liệu không chỉ dừng lại ở các mô hình mạch trừu tượng mà phân tích chi tiết kết cấu vật lý của thiết bị: từ cấu tạo lá thép dập rãnh, dây dẫn bọc cách điện, thùng dầu tản nhiệt của máy biến áp cho đến cơ chế chuyển mạch của chổi than đồng-grafit trên vành góp động cơ một chiều.

4. Phương pháp nào giúp tự học và ghi nhớ các công thức máy điện hiệu quả?

Người học nên bám sát hai quy tắc cơ bản: quy tắc bàn tay phải (cho hiện tượng cảm ứng sinh ra sức điện động trong máy phát) và quy tắc bàn tay trái (cho lực điện từ tạo mômen quay trong động cơ). Đồng thời, việc đối chiếu liên tục giữa sơ đồ nguyên lý và công thức giải tích ($M = K_M \Phi I_u$, $n_1 = \frac{60f}{p}$, $s = \frac{n_1 - n}{n_1}$) sẽ giúp nắm vững bản chất vật lý của thiết bị.

5. Giáo trình có đề cập đến các phương pháp đo lường và kiểm tra mạch không?

Có. Chương 5 của giáo trình trình bày chi tiết công dụng, phương pháp sử dụng đồng hồ vạn năng VOM và quy trình đo dòng điện, điện áp, kiểm tra tính liên tục của mạch và kiểm tra tình trạng làm việc của thiết bị.

---

Kết luận

Giáo trình Điện kỹ thuật cung cấp hệ thống tri thức hoàn chỉnh từ nền tảng điện từ học, giải tích mạch một chiều/xoay chiều đến nguyên lý vận hành của các thiết bị máy điện và khí cụ công nghiệp. Lộ trình học tập khuyến nghị đi tuần tự từ phân tích lý thuyết mạch tại Chương 1, 2, 3 $\rightarrow$ nghiên cứu công cụ đo và vật liệu tại Chương 4, 5 $\rightarrow$ làm chủ cấu tạo, nguyên lý vận hành máy điện tại Chương 6 $\rightarrow$ triển khai mạch điều khiển, bảo vệ và mạch chỉnh lưu tại Chương 7, 8. Nguồn tài liệu này đóng vai trò cơ sở học thuật vững chắc cho việc tiếp cận các chuyên ngành kỹ thuật ứng dụng tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1. Khi máy phát làm việc, ta cấp dòng điện một chiều vào quận dây kích thích stator, tạo ra từ trường xuyên qua các khung dây của rotor. Khi puli kéo rotor quay các khung dây quay trong từ trường của stator và các khung dây sẽ cảm ứng ra suất điện động. Nhờ chỗi than ở cổ góp đứng yên, nên các khung dây quay đến vị trí các chổi than dương và chỗi thân âm có cùng một chiều, nên điện áp và dòng điện lấy ra mạch ngoài là dòng điện một chiều.Các chí số định mức của máy điện một chiều Chế độ làm việc định mức của máy điện, là chế độ làm việc trong những điều kiện mà nhà chế tao quy định.

Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy, gọi là những đại lượng định mức. Công suất định mức: Pạ„, (đơn vị KW hay W) 2. Điện áp định mức: Uạ, (V) 3. Dòng điện định mức: lạm (A) 4.

Tốc độ định mức: nạ„ ( vòng/ph) Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng kích thích,. Công suất định mức chỉ công suất đưa ra của máy điện. Đối với máy phát điện đó là công suất đưa ra ở đầu cực máy phát, còn đối với động cơ đó là công suất đưa ra trên đầu trục động cơ. Nhược điểm của máy phát điện một chiều: - Có khối lượng lớn, chỉ phí kim loại màu nhiều, làm việc không bền vững, đặc biệt là chéi than và cổ góp điện, luôn luôn xảy ra tia lửa điện nhiệt độ cô góp điện 150 -180°C 6.

Câu tạo và nguyên lý làm việc máy phát điện xoay chiều a. Cấu tạo (hình 2.1a) 1 - Vỏ máy phát 2 - Ma cuc stator 3 - Cuc tir rotor 4 - Truc rotor 5 - Quan day rotor (phan cam) 6 - Quan day stator (phan ứng) 7 - Dây nối với ắc qui 8 - Chéi than 9 - Vòng trượt Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều, gồm có: Stator ( phần tĩnh): gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép vào nhau, tạo thành các má cực hoặc xẻ các rãnh để cuốn ba quận dây pha có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 120” trong không gian. Roto: Là một nam châm điện -S) có cuộn dây kích thích 5, hai đầu Hình 2.1: Cấu tạo máy phát điện dây nối với hai vòng trượt 9, được hai xoay chiều ba pha chôi than 8 luôn tỳ vào vòng trượt để a. Cuộn dây rotor 70 cấp điện cho cu6n day (hinh 2.

Khi ta cấp điện một chiều vào cuộn dây kích thích làm rô to biến thành nam châm điện có cực N-S. Khi rotor quay từ trường sẽ lần lượt quét qua các quận dây của stator. Nam cham điện mạnh hay yếu phụ thuộc vào dòng điện kích thích lớn hay nhỏ.Nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều Khi rotor quay từ trường nam châm điện sẽ lần lượt quét qua các quận dây pha A-X, B-Y, C-Z cia stator, lam trong dây cuốn của stator suất hiện sức điện động cảm ứng, sức điện động này có dạng hình sin cùng biên độ, cùng tần số góc œ và lệch pha nhau một góc 120” ( 2⁄3). Nếu chọn pha đầu có sức điện động là eA của của dây cuốn A-X bằng không thì biểu thức sức điện động của các pha là: Sức điện động pha A: eA= E42 sin @f Sức điện động pha B: eg = Ev2 sin (at - 27/3) Sức điện động pha C: ec= E2 sin (@t - 43) = E42 sin (@t + 27/3) Hoặc biểu điễn bằng số phức: EA=E.2a: Vẽ đồ thị tức thời hình sin và hình 2.2 b: vẽ đồ thị véctœ_ của sức điện động ba pha.

Đồ thị trị số tức thời; b Đồ thị véc tơ của sức điện động 3 pha 71 6. Sơ đồ lắp đặt máy phát điện trong hệ thống điện Nội dung Sơ đồ lắp đặt máy phát điện xoay chiều Bình thường có điện lưới quốc gia, đóng cầu dao K; lên phía trên và đóng cầu dao K, dé ding lưới điện quốc gia. Khi mất điện quốc gia, dùng điện máy phát điện ba pha. khởi động động cơ sơ cấp kéo máy phát điện ba pha hoạt động.

Đóng K¿ và dong Ky xuống phía đưới nối với máy phát điện.3: Nguồn thường trực ( lưới điện quốc gia) Ap tômát Kj (hoặc câu dao) Câu dao ba pha 2 negngả K, 2 Ap témat K,! (hoặc câu dao) i Dong co so cap May phat dién ba pha Hình 2.3: Lắp máy phát điện ba pha trong hệ thống điện 72 6. Động cơ điện không đồng bộ 6. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại động cơ điện a.Nhiệm vụ Động cơ điện dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng, được sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống như động cơ dùng trong các máy công cụ như máy tiện, phay, bào, khoan, máy bơm nước, quạt điện,. Yêu cầu - Động cơ điện có công suất rộng rãi tir vai watt dén vai nghìn klôwatt đáp ứng nhu cầu sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống.

- Động cơ điện có các chỉ số định mức kỹ thuật phù hợp với lưới điện quốc gia như: điện áp định mức, tần số, tốc độ,. - Điều chỉnh được các thông số phù hợp với tải trọng, phù hợp với yêu cầu sản xuất. - Chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao, không cần bảo trì. Phân loạ Động cơ điện | Động cơ điện xoay chiều | Động cơ điện một chiều | 4 ‡ ‡ 4 t Dong Dong Kich Kich Kich co co thich thich thich dién dién độc song nối đồng không lập song tiếp bộ đồng bộ 6.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều a. Cấu tạo Cấu tạo động cơ điện một chiều như hình vẽ 3. Cuộn day stator (nam châm điện): được cuộn trên các cực từ được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện. Rotor (phần ứng): gồm có lõi thép, dây quấn, cô góp và trục.

Dây quấn gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp với nhau, đặt trong các rãnh của phần ứng tạo thành một hoặc 73 nhiều vòng kín. Phần tử của dây quần là một bối dây gồm một hoặc nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp của vành góp. Vỏ: thường được đúc bằng găng hoặc thép. Lõi thép phần ứng: là trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, phủ sơ cách điện ghép lại, có rãnh dé quan day cuốn.

Trục: cách điện với cỗổ góp và cuộn dây rotor.1: Cấu tạo động cơ điện một chiều b. Nguyên lý làm việc Trên hình 3.2a khi cho điện áp một chiều U vào hai chỗi than trong dây quan phần ứng có dòng điện lư. Các thanh dẫn ab va cd mang dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng tương hỗ lên nhau tạo nên mô men tác dụng lên rotor làm rotor quay (chiều Hình 3.2: Nguyên lý làm việc lực tác dụng xác định bằng của máy điện 1 chiều quy tắc bàn tay trái). Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí thanh dan ab va cd đổi chỗ cho nhau, nhờ chỗi than dương và âm đứng yên nên dòng điện trên thanh ab và cd đổi chiều (hình 3,2b), giữ cho chiều lực tác dụng không, đổi, do đó lực tác dụng lên rotor cũng theo một chiều nhất định, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi.Các trị số định mức của động cơ điện 1 chiều Chế độ làm việc của động cơ điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà nhà chế tạo quy định.

Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lương ghi trong nhãn máy, gọi là những đại lượng định mức. Công suất định mức: Pạm (KW hay W) 2. Điện áp đinh mức: Uạm (V) 3. Dòng điện định mức: lạm (A) 74 4.

Tốc độ dinh mirc: ngn (vong/ phit) Ngoai ra con ghi kiéu máy, phương pháp kích thích, dòng điện kích từ. Công suất định mức là công suất trên đầu trục động cơ. Mô men điện từ và công suất điện từ của động cơ điện một chiều Khi động cơ điện làm việc trong dây quấn phần ứng sẽ có dong điện chạy qua. Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mô men điện từ trên trục máy.

Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn: f=Bm.LI¿ trong đó: Brg = ®/rÍ từ cảm trung bình trong khe hở ®: là từ thông khe hở dưới mỗi cực từ +: là bước cực 1: Chiều dài thanh dẫn Nếu tổng số thanh dẫn của dây cuốn phần ứng là N và dòng điện trong mạch nhánh là: i¿=l,/2a thì mô men điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng: M=Bm. : Trong đó: I„: dòng điện phần ứng a: số đôi mạch nhánh song song D: đường kính ngoài phần ứng I: chiều dài tác dụng thanh dẫn Do: D=2P1m tacó: M = =~Ta I, =Ky ®1,(Nm) (3-1) Từ công thức 3-lta thấy, muốn thay đổi mô men dién tir, ta phai thay déi dòng điện phần ứng 1, hoặc thay đổi dòng điện kích từ I. Mô men điện từ là mô men cùng chiều quay với đông cơ. Công suất điện từbằng: Pạ =OM (3-2) trong đó: M là mô men điện từ.

Pa = QM = mạn ®ly=Eulụ Chiều lực điện tử a (3-3) Từ công thức (3-3) \ / Từ thông quan hệ giữa công suất điện từ \ stato với mô men điện từ và sự trao / đổi năng lượng trong máy =— 7 điện. Công suât điện từ đã U. chuyển công suất điện thành công suất cơ.3:Từ thông và lực tác dụng lên rotor động cơ không đồng bộ một pha 75 6. Cấu tao và nguyên lý làm việc động cơ điện xoay chiều 6.

Động cơ không đồng bộ một pha Động cơ không đồng bộ một pha được sử dụng rộng rãi trong dân dụng như: máy gặt, tủ lạnh, máy bơm, quạt, các dụng cụ cam tay,.Là các động cơ công suất nhỏ khoảng đến 7,5KW, chúng đựoc cấp điện 110V và 220V.Sơ đồ cấu tạo Cấu tạo stator giống động cơ không đồng bộ ba pha, nhưng trên đó ta đặt dây cuốn một pha và được cung cấp bởi nguồn điện xoay chiều một pha, còn rotor thường là rotor lồng sóc (hình 3. Nguyên lý hoạt động Khi cho dòng điện hình sin Chiều lực điện tử chạy qua đây cuốn stator, thì từ trường stator có phương không \ (i © đổi nhưng có độ lớn thay đổi | / Từ thông hình sin theo thời gian, gọi là từ / & ô ) | \ stato trường đập mạch (hình 3. cosa m— Am Từ trường này sinh ra dòng điện U- cảm ứng trong các thanh dẫn Hình 3.