Giáo trình máy điện nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí trung cấp phần 1 trường cao đẳng cơ điện xây dựng việt xô

Giáo trình máy điện nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí trung cấp phần 1 cung cấp kiến thức chuyên sâu cho sinh viên ngành cơ điện.

• Tác giả: Nguyễn Thị Dịu
• Trường học: Trường Cao Đẳng Cơ Điện Xây Dựng Việt Xô
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Máy Lạnh
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Máy Lạnh Trung Cấp Phần 1
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Ninh Bình

Mục lục chi tiết

• TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN
• 1.1. Định nghĩa và phân loại máy điện
• 1.2. Các định luật điện từ dùng trong máy điện
• 1.3. Sơ lược về vật liệu chế tạo máy điện
• 1.4. Phát nóng và làm mát máy điện
• 2. BÀI 1: MÁY BIẾN ÁP
• 2.1. Khái niệm chung
• 2.2. Cấu tạo máy biến áp
• 2.2.1. Lõi thép
• 2.2.2. Mba kiểu lõi hay kiểu trụ
• 2.2.3. Mba kiểu bọc
• 2.2.4. Mba kiểu trụ bọc
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình kỹ thuật máy lạnh trung cấp phần 1

Giáo trình kỹ thuật máy lạnh trung cấp phần 1 cung cấp những kiến thức cơ bản và cần thiết cho người học trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh. Tài liệu này được biên soạn nhằm phục vụ cho việc giảng dạy và học tập tại các cơ sở đào tạo nghề. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của hệ thống điều hòa không khí. Đặc biệt, giáo trình còn đề cập đến các loại máy lạnh phổ biến và cách thức bảo trì, sửa chữa chúng.

1.1. Mục tiêu và đối tượng của giáo trình

Giáo trình này hướng đến đối tượng là sinh viên cao đẳng nghề và những người làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh trung cấp. Mục tiêu chính là cung cấp kiến thức vững chắc về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các phương pháp bảo trì máy lạnh.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Nội dung giáo trình được chia thành nhiều chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của kỹ thuật máy lạnh. Các chương bao gồm lý thuyết cơ bản, thực hành và các bài tập ứng dụng thực tế.

II. Các thách thức trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh trung cấp

Trong quá trình học tập và làm việc với kỹ thuật máy lạnh, người học sẽ gặp phải nhiều thách thức. Những thách thức này không chỉ đến từ việc nắm bắt lý thuyết mà còn từ việc áp dụng vào thực tiễn. Các vấn đề như bảo trì máy lạnh, sửa chữa máy lạnh và nguyên lý hoạt động của máy lạnh là những điểm cần chú ý.

2.1. Khó khăn trong việc bảo trì máy lạnh

Bảo trì máy lạnh là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhưng cũng đầy thách thức. Người kỹ thuật viên cần phải nắm vững các quy trình bảo trì và sửa chữa để đảm bảo máy lạnh hoạt động hiệu quả và bền bỉ.

2.2. Vấn đề trong việc sửa chữa máy lạnh

Sửa chữa máy lạnh đòi hỏi kỹ năng và kiến thức chuyên sâu về các linh kiện và hệ thống điều hòa. Việc xác định nguyên nhân hỏng hóc và đưa ra giải pháp sửa chữa kịp thời là rất quan trọng.

III. Phương pháp học tập hiệu quả trong giáo trình kỹ thuật máy lạnh

Để đạt được hiệu quả cao trong việc học tập giáo trình kỹ thuật máy lạnh trung cấp, người học cần áp dụng các phương pháp học tập phù hợp. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp người học nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Việc thực hành là rất quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh. Người học nên tham gia vào các buổi thực hành để áp dụng lý thuyết vào thực tế, từ đó nâng cao kỹ năng và hiểu biết.

3.2. Tìm hiểu qua các dự án thực tế

Tham gia vào các dự án thực tế sẽ giúp người học có cái nhìn sâu sắc hơn về hệ thống điều hòa không khí. Điều này không chỉ giúp củng cố kiến thức mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề.

IV. Ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật máy lạnh trong đời sống

Kỹ thuật máy lạnh không chỉ có vai trò quan trọng trong công nghiệp mà còn ảnh hưởng lớn đến đời sống hàng ngày. Các ứng dụng của hệ thống điều hòa không khí ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, kỹ thuật máy lạnh được sử dụng để duy trì nhiệt độ ổn định cho các quy trình sản xuất. Điều này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí.

4.2. Ứng dụng trong đời sống hàng ngày

Trong đời sống hàng ngày, hệ thống điều hòa không khí giúp cải thiện chất lượng cuộc sống. Việc sử dụng máy lạnh trong các hộ gia đình và văn phòng ngày càng trở nên phổ biến.

V. Kết luận và tương lai của kỹ thuật máy lạnh trung cấp

Kỹ thuật máy lạnh trung cấp đang ngày càng phát triển và mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cho người học. Việc nắm vững kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực này sẽ giúp người học tự tin hơn trong công việc.

5.1. Tương lai nghề nghiệp trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, nhu cầu về kỹ thuật viên kỹ thuật máy lạnh sẽ ngày càng tăng. Người học cần chuẩn bị tốt để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.

5.2. Xu hướng phát triển công nghệ máy lạnh

Công nghệ máy lạnh đang có xu hướng phát triển theo hướng tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Người học cần cập nhật thường xuyên các công nghệ mới để không bị lạc hậu.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn đun Máy điện (mã số: MĐ13) được biên soạn bởi tập thể giảng viên Khoa Điện - Điện Tự động hóa thuộc Trường Cao đẳng Cơ Điện Xây dựng Việt Xô (Chủ biên: Nguyễn Thị Dịu, cùng các tác giả Nguyễn Huy Hoàng và Trần Đức Thiện), với sự phối hợp chuyên môn từ Trường Cao đẳng Nghề Công nghiệp Hải Phòng. Tài liệu được thiết kế giảng dạy chính thức cho người học nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí ở trình độ trung cấp và cao đẳng nghề, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho các khóa bồi dưỡng kỹ thuật viên chuyên ngành điện.

Trong chương trình đào tạo kỹ thuật điện - điện lạnh, Máy điện là mô đun chuyên ngành cơ sở, được bố trí giảng dạy nối tiếp sau các môn học điều kiện gồm An toàn lao động, Mạch điện và Đo lường điện. Kiến thức và kỹ năng trong giáo trình này cung cấp cơ sở điện từ học nền tảng nhằm phục vụ cho các học phần nâng cao tiếp theo như Máy điện 2, Truyền động điện và Trang bị điện.

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng tới việc chuẩn hóa kiến thức và kỹ năng thao tác:

• Về kiến thức: Phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành, hệ phương trình cân bằng điện từ và các chế độ làm việc của máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ và máy điện một chiều.
• Về kỹ năng: Tính toán thông số kỹ thuật, lập sơ đồ khai triển dây quấn, thực hiện các công đoạn quấn mới/phục hồi bộ dây máy biến áp và động cơ không đồng bộ, kết nối mạch vận hành, đo kiểm thử nghiệm và xử lý sự cố kỹ thuật.
• Về thái độ: Tuân thủ quy định an toàn lao động, quy trình kỹ thuật tại xưởng thực hành và phòng thí nghiệm máy điện.

Giáo trình tiếp cận theo phương pháp kết hợp giữa lý thuyết mạch từ - trường điện từ kinh điển với quy trình công nghệ gia công quấn dây cơ điện thực tế tại xưởng. Điểm đặc trưng của tài liệu là cung cấp chi tiết các bước tính toán thiết kế máy biến áp mất mẫu số liệu, kỹ thuật thi công bối dây thực hành và bảng quy trình chẩn đoán các dạng sự cố (pan bệnh) thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình phân bổ theo tiến trình logic từ các nguyên lý điện từ học tổng quát đến các thiết bị điện từ tĩnh và máy điện quay:

1. Bài mở đầu: Khái niệm chung về máy điện

   • Phân loại máy điện: Máy điện tĩnh (máy biến áp) và máy điện có phần động (máy phát điện, động cơ điện) dựa trên nguyên lý biến đổi năng lượng.
   • Cơ sở các định luật điện từ: Hiện tượng cảm ứng điện từ theo định luật Maxwell ($e = -d\Phi/dt$ và $e = -w \cdot d\Phi/dt$), thanh dẫn chuyển động trong từ trường ($e = B \cdot l \cdot v$), lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn ($F = B \cdot i \cdot l$), quy tắc vặn nút chai, quy tắc bàn tay phải và bàn tay trái.
   • Nhóm vật liệu chế tạo máy điện: Vật liệu dẫn điện (đồng, nhôm, dây bọc sợi hoặc men êmay); vật liệu dẫn từ (thép lá kỹ thuật điện dày 0,35–0,5 mm có pha 2–5% Silic đối với tần số 50 Hz, thép cán nóng và cán nguội); vật liệu cách điện (phân cấp chịu nhiệt A: 90–105°C, B: 105–140°C, E, H; chất cách điện rắn, lỏng, khí); vật liệu kết cấu (gang, thép, kim loại màu, chất dẻo).
   • Quá trình phát nóng và làm mát: Tổn hao sắt từ ($P_{st}$ do từ trễ và dòng điện xoáy), tổn hao đồng ($P_{Cu}$) và tổn hao cơ học; cấu trúc cánh tản nhiệt và chu trình đối lưu dầu làm mát.

2. Bài 1: Máy biến áp (Mã bài: MĐ 15-01)

   • Cấu tạo: Mạch từ lõi thép (kiểu lõi, kiểu bọc, kiểu trụ bọc 3 pha 5 trụ; phân tách phần Trụ T và Gông G); kết cấu dây quấn (dây quấn đồng tâm gồm dạng hình trụ tròn/bẹt, dây quấn xoắn, xoắn ốc liên tục; dây quấn xen kẽ); thùng dầu, bình giãn dầu, nắp thùng, ống bảo hiểm đĩa thủy tinh và hệ thống sứ xuyên cách điện (như sứ 35 kV chứa dầu).
   • Nguyên lý và quan hệ điện từ: Sức điện động cảm ứng $E_1 = 4,44 f W_1 \Phi_{max}$, $E_2 = 4,44 f W_2 \Phi_{max}$, hệ số biến áp $k = E_1/E_2 = W_1/W_2 \approx U_1/U_2 \approx I_2/I_1$.
   • Các đại lượng định mức: $U_{1đm}, U_{2đm}, I_{1đm}, I_{2đm}, S_{đm}$ (với $S_{đm} = U_{2đm} I_{2đm}$ cho 1 pha và $S_{đm} = \sqrt{3} U_{2đm} I_{2đm}$ cho 3 pha).
   • Chế độ làm việc và thí nghiệm: Chế độ không tải ($I_0 = 3% \div 10% I_{1đm}$, hệ số công suất $\cos\varphi_0 \approx 0,1 \div 0,3$, xác định tổn hao thép $P_0 \approx P_{st}$); chế độ ngắn mạch ($I_n = 10 \div 25 I_{đm}$, điện áp ngắn mạch $U_n% = 3% \div 10%$, xác định tổn hao đồng $P_n$); chế độ có tải và độ biến thiên điện áp $\Delta U_2%$.
   • Kỹ thuật tính toán và quấn dây máy biến áp 1 pha cỡ nhỏ: Tính tiết diện lõi $A_t \approx 1,423 \sqrt{S_2} / (K_{hd} B)$, khối lượng thép $W_{thép} = 7,8 \cdot b (a+c+h)$, số vòng trên vôn $n_v = 1 / (4,44 f B A_t)$, đường kính dây dẫn $d = 1,128 \sqrt{I/J}$ (với mật độ dòng $J = 3 \div 5 \text{ A/mm}^2$), kỹ thuật chập sợi khi $d > 1,4 \text{ mm}$, kiểm tra hệ số lấp đầy $k_{lđ}$, gia công khuôn nòng gỗ, quấn cách điện từng lớp, ghép lá thép EI/chữ I, tẩm sấy và chẩn đoán sự cố chạm vỏ (masse), chập vòng, đứt mạch hoặc sự cố bộ nạp ắc quy.

3. Bài 2: Máy điện không đồng bộ

   • Cấu tạo động cơ 3 pha và 1 pha; nguyên lý từ trường đập mạch, từ trường quay 3 pha, 2 pha và từ thông tản.
   • Sơ đồ khai triển dây quấn và phương pháp thi công bộ dây stato: Các dạng quấn đồng khuôn 1 lớp, đồng tâm 1 lớp (3 mặt phẳng với bước cực $2p=4, 2p=2$), đồng khuôn 2 lớp vành rế.
   • Quy trình quấn bối mềm qua 5 công đoạn: Chuẩn bị, làm cách điện, quấn bối dây, lồng dây và đấu nối.
   • Phương pháp mở máy (mở máy trực tiếp, giảm áp stato, thêm điện trở phụ mạch rôto) và điều chỉnh tốc độ (thay đổi tần số $f$, thay đổi số đôi cực $p$, điều chỉnh điện áp stator hoặc điện trở rôto).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết trường điện từ và mạch từ: Mối liên hệ định lượng giữa từ trường, từ thông biến thiên, sức điện động cảm ứng và lực điện từ trong môi trường sắt từ có tính bão hòa.
• Mô hình mạch điện tương đương: Xây dựng sơ đồ thay thế tương đương của máy biến áp ở trạng thái hở mạch và ngắn mạch; giải thuật xác định các tham số trở kháng nhánh từ hóa ($R_{th}, X_{th}, Z_{th}$) và trở kháng ngắn mạch ($R_n, X_n, Z_n$).
• Đặc tính năng lượng và biến đổi công suất: Biểu đồ dòng năng lượng, các dạng tổn hao trong lõi thép (từ trễ, dòng xoáy Foucault) và tổn hao Jun trên điện trở dây quấn, đường cong đặc tính ngoài $U_2 = f(I_2)$ theo hệ số công suất tải.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán thiết kế kỹ thuật: Tính toán tham số hình học mạch từ, số vòng dây, đường kính tiết diện dây quấn và khối lượng vật liệu cho máy biến áp một pha.
• Kỹ năng gia công và quấn dây cơ điện: Chế tạo cốt khuôn cách điện (giấy presspahn, mica, phíp), vận hành máy quấn dây, lót cách điện lớp, lồng dây bối mềm vào rãnh stato động cơ và ghép chặt các lá thép kỹ thuật điện EI.
• Kỹ năng thí nghiệm và đo lường: Vận hành sơ đồ thí nghiệm không tải và ngắn mạch; sử dụng ôm kế, mê-gôm kế (Megohmmeter) để kiểm tra độ thông mạch và điện trở cách điện (yêu cầu đạt trên $1 \text{ M}\Omega$).
• Kỹ năng chẩn đoán và khắc phục sự cố: Dò tìm vị trí rò điện ra vỏ máy, xử lý hiện tượng máy rung rè phát nhiệt do lỏng gông từ, sửa chữa chập vòng cuộn dây, khắc phục hỏng hóc tiếp điểm đảo điện và linh kiện diode chỉnh lưu trong máy nạp ắc quy.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm tích hợp module hóa (competency-based training), kết nối trực tiếp bài giảng lý thuyết phân tích với thực hành gia công tại xưởng:

• Phương pháp tiếp cận theo quy trình kỹ thuật: Toàn bộ nội dung thực hành được chuẩn hóa thành chuỗi các công đoạn nối tiếp có tiêu chí kiểm tra rõ ràng:

  1. Công đoạn 1 (Chuẩn bị): Lấy số liệu, lựa chọn dụng cụ, chuẩn bị vật liệu cách điện và dây điện từ.
  2. Công đoạn 2 (Làm cách điện): Cắt gấp bìa cách điện, làm khuôn nòng gỗ theo kích thước hình học $a_k, b_k, c_k, h_k$ chuẩn xác.
  3. Công đoạn 3 (Quấn bối dây): Quấn dây thẳng hàng, lót cách điện xen kẽ các lớp dây, luồn ống gen chịu nhiệt tại các đầu ra.
  4. Công đoạn 4 (Lồng dây / Ghép mạch từ): Ghép xen kẽ các lá thép EI/chữ I đúng chiều, gõ ép chặt tránh khe hở không khí.
  5. Công đoạn 5 (Đấu nối, tẩm sấy và kiểm nghiệm): Đo điện trở cách điện bằng Mê-gôm kế, nhúng tẩm sơn biến tính cách điện, sấy nhiệt và chạy thử tải.

• Bài tập tình huống và phân tích sự cố (Pan-hunting): Giáo trình cung cấp hệ thống phân tích các dạng lỗi điển hình trong thực tế vận hành:

  • Sự cố chạm vỏ (chạm masse gây giật hoặc đứt cầu chì).
  • Máy phát nhiệt và phát tiếng rung rè (do hở mạch từ, lỏng bulông ép gông, quá tải hoặc quấn thiếu vòng dây).
  • Sự cố đứt mạch ngầm, cháy cuộn dây, hư hỏng bộ chỉnh lưu bán dẫn trong máy nạp điện.

• Phương pháp đánh giá kết quả học tập:

  • Đánh giá lý thuyết: Trả lời câu hỏi phân tích nguyên lý, viết phương trình cân bằng điện từ, tính toán thiết kế số liệu dây quấn và giải thích đồ thị vectơ.
  • Đánh giá kỹ năng thực hành: Chấm điểm sản phẩm quấn dây dựa trên độ chính xác kích thước khuôn, độ chặt của mạch từ, thông số điện áp ngõ ra $U_2$ và độ an toàn điện trở cách điện ($> 1 \text{ M}\Omega$).
  • Đánh giá thái độ: Ý thức thực hiện an toàn điện, an toàn cháy nổ và vệ sinh xưởng cơ điện.

• Hướng dẫn tự học: Sinh viên sử dụng tài liệu để tự lập bảng tính toán thông số dây quấn máy biến áp, tra cứu quy chuẩn cấp cách điện (A, B, E, H) và nghiên cứu sơ đồ trải dây trước các buổi thực hành xưởng.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Gắn liền với thực tiễn ngành Điện lạnh và Điện công nghiệp: Nội dung tập trung trực tiếp vào các kết cấu máy điện và máy biến áp thường gặp trong hệ thống cơ điện lạnh, máy nén, quạt công nghiệp và thiết bị điều khiển cấp nguồn.
• Cập nhật tiêu chuẩn vật liệu chế tạo: Giáo trình phân tích ứng dụng của thép lá kỹ thuật điện cán nguội có tổn hao thấp hơn thép cán nóng, phân loại chi tiết các vật liệu cách điện hiện đại (men êmay, mica, sợi thủy tinh, amiăng, giấy presspahn) và ứng dụng dầu biến áp làm mát đối lưu tuần hoàn.
• Kỹ thuật xử lý công nghệ thực tế: Tài liệu hướng dẫn phương pháp giải quyết vấn đề kỹ thuật khi đường kính dây lớn ($d > 1,4 \text{ mm}$) khó thi công uốn nắn bằng cách phân tách thành nhiều sợi nhỏ có tiết diện tương đương ($S_c = S_m$), đảm bảo hệ số lấp đầy rãnh $k_{lđ}$.
• Hệ thống hóa chẩn đoán lỗi chuyên sâu: Đưa vào quy trình khắc phục chi tiết các sự cố của thiết bị dân dụng và máy sạc ắc quy (như lệch pha, chập ngược cực, hỏng diode chỉnh lưu, hỏng công tắc bảo vệ quá tải OVERLOAD), giúp nâng cao năng lực sửa chữa thực tế cho người học.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và học viên:
  • Học sinh, sinh viên trình độ trung cấp và cao đẳng nghề chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí.
  • Sinh viên các ngành Điện công nghiệp, Điện tử công nghiệp, Tự động hóa công nghiệp có nhu cầu học phần máy điện căn bản.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần An toàn lao động, Mạch điện (mạch một chiều, xoay chiều 1 pha, 3 pha) và Kỹ thuật đo lường điện.
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy lý thuyết, khung bài tập thực hành xưởng và định mức tiêu chí đánh giá kỹ năng nghề.
• Công nhân và kỹ thuật viên: Dùng làm tài liệu tra cứu kỹ thuật, tài liệu ôn tập nâng bậc thợ hoặc tham khảo quy trình bảo trì, sửa chữa máy điện tại các xưởng cơ điện.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ người học trình độ trung cấp và cao đẳng chuyên ngành Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, đồng thời phù hợp làm tài liệu tự học và bồi dưỡng kỹ thuật cho thợ điện công nghiệp và kỹ thuật viên bảo dưỡng cơ điện.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức từ các môn học tiên quyết bao gồm: An toàn lao động, Lý thuyết mạch điện (dòng điện xoay chiều, công suất tác dụng, công suất phản kháng, hệ thống 3 pha) và Kỹ thuật đo lường các đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở cách điện).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các giáo trình lý thuyết máy điện khác là gì?

Khác với các tài liệu thuần túy nghiên cứu giải tích, giáo trình tích hợp sâu phần kỹ nghệ xưởng: cung cấp toàn bộ công thức tính toán thực nghiệm thi công máy biến áp mất mẫu, chi tiết 5 công đoạn quấn bối dây, kỹ thuật ghép lá thép EI và bảng hướng dẫn xử lý các dạng sự cố (pan bệnh) thực tế.

4. Làm sao để tự học và nắm vững nội dung giáo trình hiệu quả?

Người học nên kết hợp đọc lý thuyết nguyên lý với việc tự giải các bài tập tính toán thiết kế thông số dây quấn ($W_1, W_2, d_1, d_2, k_{lđ}$), vẽ thành thạo các sơ đồ khai triển dây quấn và đối chiếu lý thuyết với các thao tác kiểm tra đo đạc thông mạch, cách điện trên thiết bị thực.

5. Giáo trình có những tài liệu và chỉ dẫn kỹ thuật nào kèm theo?

Giáo trình cung cấp các sơ đồ nguyên lý, hình vẽ mặt cắt kết cấu máy điện, sơ đồ khai triển dây quấn ($2p=2, 2p=4$), bảng biểu công thức tính toán tiết diện lõi thép/dây quấn và danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành tiêu chuẩn trong hệ thống đào tạo nghề.

---

Kết luận

Giáo trình mô đun Máy điện (MĐ13) do Trường Cao đẳng Cơ Điện Xây dựng Việt Xô biên soạn là tài liệu học thuật cơ sở, chuẩn hóa toàn diện từ nguyên lý điện từ học, cấu tạo cơ khí - mạch từ đến kỹ năng thi công quấn dây và xử lý sự cố thiết bị điện.

Việc hoàn thành mô đun này thiết lập nền tảng kỹ thuật để người học tiếp tục tiếp cận các học phần nâng cao gồm Máy điện 2, Truyền động điện và Trang bị điện trong hệ thống kỹ thuật điều hòa không khí và tự động hóa công nghiệp. Người học có thể tham khảo thêm các tài liệu kỹ thuật liên quan đến tiêu chuẩn đo lường an toàn điện để hoàn thiện năng lực thực hành nghề nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu: - Phát biểu được các định luật điện từ trong máy điện - Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy điện - Giải thích được các quy trình phát nóng và làm mát của máy - Phát huy tính tích cực, chủ động trong công việc Nội dung: Trong tự nhiên luôn có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Điện năng cũng là một dạng năng lượng rất cần thiết trong sản xuất và giữ vai trò quyết định cho sự phát triển kinh tế trong lĩnh vực điện khí hoá, tự động hoá trong công nghiệp… Trong đó máy điện được sử dụng rộng rãi biến cơ năng thành điện năng và ngược lại. Trong bài đầu tiên này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về khái niệm chung cũng như các định luật điện từ dùng trong máy điện Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Phân biệt về sự khác nhau của các loại máy điện hiện đang hoạt động theo cấu tạo, theo nguyên lý hoạt động, theo loại dòng điện … - Giải thích quá trình phát nóng và làm mát của máy điện theo nguyên tắc hoạt động và định luật về điện. - Phát biểu được các định luật điện từ dùng trong máy điện.

Định nghĩa và phân loại máy điện 1. Định nghĩa Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ về cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây cuốn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi thông số điện năng như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha v.v… Máy điện là máy thường gặp nhiều trong công nghiệp, giao thông vận tải, sản xuất và đời sống. Máy điện có nhiều loại, và có nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân lọai theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (xoay chiều, một chiều), theo nguyên lý làm việc v.v… Trong giáo trình này ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng luợng như sau: 1. Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.

Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi hệ thống điện có thông số U1, f thành hệ thống điện có thông số U2, f hoặc ngược lại biến đổi hệ thống điện U2, f thành hệ thống điện có thông số U1, f (Hình 1-1) U1,f BA U2,f ~ ~ Hình 18-01-1 1. Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng) Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện).

Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch (hình MĐ-18-02) nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoắc động cơ điện. 11 Hình 18-01-2 Trên Hình 18-01-3 vẽ sơ đồ phân loại các loại máy cơ điện cơ bản thường gặp. Hình 18-01-3 Sơ đồ phân loại các máy điện 12 2. Các định luật điện từ dùng trong máy điện 2.

Hiện tượng cảm ứng điện từ 2. Trường hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động. Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều quay của từ thông theo quy tắc vặn nút chai (Hình 18-01-4), sức điện động cảm ứng trong một vòng dây, được viết theo công thức Masxscxoen như sau: d e=- (1-1) dt 2 Hình 18-01-4 Dấu  trên Hình 18-01-4 chỉ chiều  đi từ độc giả vào trong giấy. Nếu cuộn dây có w vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây sẽ là: wd  d e=- =- (1-2) dt dt Trong đó  = w  gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây.

Trong các công thức (1- 1), (1-2) từ thông đó bằng Wb (Webe), sức điện động đo bằng V. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường. Thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp thương gặp trong máy phát điện) trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e, có trị số là: e = Blv (1-3) Trong đó: 13 B: Cường độ từ cảm đo bằng T (Tesla). l: Chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (phần thanh dẫn nằm trong từ trường) đo bằng m v: Tốc độ thanh dẫn đo bằng m/s.

Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn tay phải (Hình 18-01-5). Hình 18-01-5 Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở hai định luật cảm ứng điện từ và lực điện từ. Khi tính toán mạch từ người ta sử dụng định luật dòng điện toàn phần. Các định luật này đã được trình bày trong giáo trình vật lý, ở đây chỉ nêu lại những điểm cần thiết, áp dụng cho nghiên cứu máy điện 2.

Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường (đó là trường hợp thường gặp trong động cơ điện), thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng, có trị số là: F = Bil (1-4) Trong đó: B - Cường độ từ cảm đo bằng T i- Dòng điện đo bằng A l- Chiều dài hiệu dụng thanh dẫn đo bằng m F- Lực điện từ đo bằng N (Niutơn) 14 Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (Hình 18-01-6). Sơ lược về vật liệu chế tạo máy điện 3. Vật liệu dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện.

Bộ phận dẫn điện dùng trong máy điện tốt nhất là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ. Ngoài ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác nhau như đồng thau, đồng phốt pho. Để chế tạo dây quấn ta thường dùng đồng và thứ yếu hơn là nhôm. Dây đồng và dây nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật, có bọc cách điện khác nhau như sợi vải, sợi thủy tinh, giấy, nhựa hóa học, sơn êmay.

Với các máy điện công suất nhỏ và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng êmay vì lớp cách điện của dây mỏng, đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác nhau như vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành trượt, ngoài đồng, nhôm, người ta còn dùng các hợp kim của đồng hoặc nhôm, hoặc có chỗ còn dùng cả thép để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. Vật liệu dẫn từ. Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo các bộ phận của mạch từ, người ta dùng các vật liệu sắt từ để làm mạch từ: thép lá thường, thép đúc, thép rèn.

Gang ít khi được dùng, vì dẫn từ không tốt lắm. 15 Ở ngoài mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50H z thường dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,35 - 0,5mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si (để tăng điện trở của thép, giảm vòng điện xoáy). Ở tần số cao hơn, dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,1 - 0,2mm. Tổn hao công suất trong thép lá do hiện trường từ trễ và dòng điện xoáy được đặc trưng bởi suất tổn hao.

Thép lá kỹ thuật điện được chế tạo theo phương pháp cán nóng và cán nguội. Hiện nay với máy biến áp và máy điện công suất lớn thường dùng thép cán nguội vì có độ từ thẩm cao hơn và công suất tổn hao nhỏ hơn loại cán nóng. Ở đoạn mạch từ có từ trường không đổi, thường dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá. Vật liệu cách điện.

Vật liệu cách điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện, hoặc cách ly các bộ phận dẫn điện với nhau. Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt độ cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng chất cách điện cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước của máy giảm.

Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm: a) Chất hữu cơ thiên nhiên như giấy, vải lụa. b) Chất vô cơ như amiăng, mica, sợi thủy tinh. c) Các chất tổng hợp. d) Các loại men, sơn cách điện.

Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các máy điện có điện áp cao. Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải, sợi v. Chúng có độ bền cơ tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm, cách điện kém. Do đó dây dẫn cách điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện.

16 Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra nhiều loại: vật liệu cách điện cấp A gồm bông, tơ, giấy và các chất hữu cơ tương tự được tẩm dầu và cách điện dây dẫn bằng sợi êmay. Nhiệt độ cho phép của chúng khoảng 90o - 105oC. Vật liệu cách điện cấp B gồm các sản phẩm của mica, amiăng, sợi thủy tinh, nhiệt độ cho phép từ 105o - 140oC. Vật liệu cách điện cấp E là trung gian giữa cấp A và B.

Vật liệu cách điện cấp E và cấp H là vật liệu cách điện chịu nhiệt cao. Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí, khinh khí) hoặc thể lỏng (dầu máy biến áp). Vật liệu kết cấu. Vật liệu kết cấu là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu các tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, lắp máy.

Trong máy điện, các vật liệu kết cấu thường là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp kim của chúng, các chất dẻo. Phát nóng và làm mát máy điện Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay). Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện.

Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh.