BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH ****** GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCGNB ngày….năm 2021 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, Năm 2021 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 Lời nói đầu Việc tổ chức biên soạn Giáo trình của Nhà trường đã được thực hiện ở khoa Cơ điện nhằm phục vụ cho việc đào tạo các nghề Điện - Điện Lạnh và một số nghề liên quan đang được giảng dạy tại khoa, đồng thời từng bước thống nhất nội dung giảng dạy và học tập các nghề trong Nhà trường. Giáo trình Máy điện được biên soạn theo chương trình dạy nghề Điện Công nghiệp, dùng làm tài liệu giảng dạy cho hệ Cao đẳng và trung cấp.
Nội dung Giáo trình gắn sát với chương trình dạy nghề của Nhà trường kết hợp với những nội dung mới ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức cho người học. Giáo trình Máy điện gồm các nội dung chính: - Bài 1: Máy biến áp. - Bài 2: Động cơ điện xoay chiều 1 pha. - Bài 3: Động cơ điện xoay chiều 3 pha.
- Bài 4: Tính toán, quấn lại động cơ xoay chiều ba pha. - Bài 5: Vận hành máy phát điện. Trong giáo trình Máy điện, nội dung chủ yếu giới thiệu về khái niệm máy điện, các định luật điện từ dùng trong máy điện và nguyên lý hoạt động chung của máy điện. Giới thiệu về máy biến áp, máy điện không đồng bộ và máy phát điện, cấu tạo, nguyên lý làm việc, sơ đồ thay thế và các thông số cơ bản.
Các chế độ làm việc của máy biến áp, các phương pháp mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ, cách đấu máy phát đồng bộ làm việc song song và các chế độ đấu nối dây quấn máy điện một chiều. Về dây quấn máy điện quay, giới thiệu các kiểu dây quấn được sử dụng trong máy điện quay, nêu cụ thể các phương pháp tính toán và thành lập sơ đồ trải dây quấn, thi công quấn lại bộ dây quấn máy điện không đồng bộ 1 pha và 3 pha cũng như dây quấn phần ứng máy biến áp. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã có cố gắng, song không tránh khỏi khiếm khuyết. Rất mong nhận được sự đóng góp của người đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn, đạt chất lượng cao và phù hợp hơn với người học.
Xin chân thành cảm ơn ! GIÁO VIÊN BIÊN SOẠN Nguyễn Văn Hiện 3 BÀI 1 MÁY BIẾN ÁP Mục tiêu của bài: -Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp; - Tính toán thông số và quấn lại được máy biến áp công suất nhỏ; - Có ý thức tiết kiệm vật tư, bảo quản các loại dụng cụ và đảm bảm an toàn trong thực tập. - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY BIẾN ÁP. *Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
Cấu tạo: Máy biến áp bao gồm lõi thép và dây quấn: Hình 1-1 Cấu tạo máy biến áp. - Lõi thép: Dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là các lá thép kỹ thuật điện có bề dầy 0,35 ÷ 0,5mm được sơn cách điện và ghép lại với nhau. 4 Hình 1-2 Lõi thép chữ EI máy biến áp. Hình 1-3 Các hình dạng lõi thép máy biến áp.
- Dây quấn: + Dây quấn MBA thường có hai hoặc nhiều dây quấn được chế tạo bằng dây đồng (hoặc nhôm), có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. + Dây quấn có chức năng nhận và truyền năng lượng, được chế tạo từ dây đồng hoặc nhôm có tiết diện chữ nhật hay tròn được bọc cách điện bên ngoài. Cuộn dây gồm nhiều vòng dây quấn quanh lõi thép, cuộn nối với nguồn điện vào được gọi là cuộn sơ cấp và cuộn nối với nguồn điện ra là cuộn thứ cấp. Những máy biến áp được chế tạo từ dây đồng sẽ truyền dẫn điện nhanh hơn, giảm được hiện tượng oxi hóa và có tuổi thọ cao hơn.
5 Hình 1-4 Dây quấn thép máy biến áp. Nguyên lý làm việc máy biến áp. Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy biến áp. + Dây quấn 1 có N1 vòng dây được nối với nguồn điện áp xoay chiều u1, gọi là dây quấn sơ cấp.
Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn sơ cấp đều có con số 1 kèm theo như u1, i1, e1,. + Dây quấn 2 có N2 vòng dây cung cấp điện cho phụ tải Zt, gọi là dây quấn thứ cấp. Ký hiệu các đại lượng phía dây quấn thứ cấp đều có con số 2 kèm theo như u2, i2, e2,. + Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp sẽ có dòng i1.
Trong lõi thép sẽ có từ thông móc vòng với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp gọi là từ thông chính Φ. Từ thông này cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2. Khi MBA có tải, trong dây quấn thứ cấp sẽ có dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2. 6 Nếu giả thiết MBA đã cho là MBA lý tưởng, nghĩa là bỏ qua sụt áp gây ra do điện trở và từ thông tản của dây quấn thì E1 ≈ U1 và E2 ≈ U2: Tỉ số biến áp k của MBA: U1 I 2 Như vậy, ta có: = =k U 2 I1 Nếu N2 > N1 thì U2 > U1 và I2 < I1: MBA tăng áp.
Nếu N2 < N1 thì U2 < U1 và I2 > I1: MBA giảm áp. TÍNH TOÁN, QUẤN LẠI DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP. Tính toán dây quấn máy biến áp. Quá trình tính toán tiến hành theo các bước như sau: - Bước 1: Đo các kích thước tiêu chuẩn của lá thép E,I.
Khi sử dụng lõi thép E, I; sinh viên cần đo các kích thước sau (xem hình 1- 6) nếu sử dụng lá thép E, I đúng tiêu chuẩn. Ký hiệu và tên gọi các kích thước cơ bản của lõi thép: a : Bề rộng trụ giữa của lõi thép. b : Bề dầy của lõi thép biến áp. c: bề rộng cửa sổ lõi thép.
h: bề cao cửa sổ lõi thép. Các kích thước này khi đo tính theo đơn vị [mm] hay [cm]. Hình 1-6 Kích thước lõi thép máy biến áp. 7 - Bước 2: Tính công suất máy biến áp .I1 cosφ (w) + Công suất nguồn thứ cấp P2 = U 2 I 2 cos ϕ (w) - Bước 3: Tính tiết diện lõi thép máy biến áp.
S LTh = 1,25 PMBA S LTh = a. W =KS (Vòng/vôn) LTh Chọn K(45÷60) mật độ từ thông (hay từ cảm) B dùng tính toán cho lỏi thép. + Tính số vòng cuộn dây sơ cấp(W1). + Đường kính dây trần phía sơ cấp(d1) 8 d 1 = 0,72 I 1 + Đường kính dây trần phía sơ cấp(d2) d 2 = 0,72 I 2 2.
Quấn dây máy biến áp. Kỹ thuật làm khuôn quấn. -Bước 1: Đo thông số kích thước lõi thép máy biến áp. Hình 2-7 Thông số kích thước lõi thép máy biến áp.
-Bước 2: Dàn trải thông số kích thước lõi thép máy biến áp trên bìa giấy cách điện. Hình 2-7 Kích thước khuôn gỗ, khuôn bìa máy biến áp. -Bước 3: Phương pháp gấp khuôn bìa bọc quanh lõi gỗ. 9 Hình 2-8 Gấp khuôn bìa bọc quanh lõi gỗ.
-Bước 4: Gá lắp các chi tiết khuôn máy biến áp trên trục máy quấn. Hình 2-9 Gá lắp khuôn quấn trên trục máy quấn. Kỹ thuật quấn cuộn dây thứ cấp và thứ cấp. Quá trình thực tập tiến hành theo các bước như sau: - Bước 1 : Lắp ráp lõi gỗ và khuôn quấn dây vào bàn quấn.
10 Với các biến áp có công suất nhỏ, đường kính dây quấn nhỏ hơn 0,5mm chúng ta có thể sử dụng các bàn quấn (hay tay quấn dây) có tỉ số truyền động 1/10 hay 1/5. Tỉ số truyền động 1/10 tương ứng với một vòng quay tay bằng 10 vòng quay của trục quấn. Tỉ số biến tốc của trục quay tay so với trục quấn dây càng chênh lệch xa, lực căng dây càng tăng , dây quấn càng sát; tuy nhiên với đường kính dây quá nhỏ có khả năng làm đứt dây tại các thời điểm bắt đầu quay, hay tại các thời điểm ngừng quay đột ngột. Hình 2-10 Lót giấy cách điện cho lớp dây quấn đầu tiên.
-Bước 2: Lót giấy cách điện cho lớp dây quấn đầu tiên. Để đảm bảo an toàn cho máy biến áp làm việc ổn định và lâu dài, tránh trường hợp xước lớp cách điện dây quấn Hình 2-11 Lót giấy cách điện cho lớp dây quấn đầu tiên. - Bước 3 : Giữ các đầu dây ra trước khi bắt đầu quấn dây quấn sơ cấp. + Khóa chặt đầu dây đầu tiên cuộn sơ cấp bằng bìa cách điện gấp đôi lại rồi quấn trồng lên 7 đến 10 vòng.
11 + Thông thường để thuận lợi cho việc xếp dây quấn, chúng ta thường chọn bộ dây có đường kính nhỏ bố trí bên trong, bộ dây có đường kính lớn hơn được bố trí bên ngoài. Thực hiện theo phương pháp này chúng ta tránh gặp hiện tượng làm căng mặt ngoài lớp men cách điện khi dây quấn đi qua các giao tuyến của các mặt phẳng xếp dây; tránh được sự cố làm bong vỡ lớp men cách điện tại các vị trí chuyển hướng trong quá trình chuyển mặt xếp dây quấn. Hình 2-12 Khóa chặt đầu dây đầu tiên cuộn sơ cấp bằng bìa cách điện -Bước 4: Tiến hành quấn cuộn dây sơ cấp, thứ cấp MBA. + Khóa chặt đầu dây đầu tiên cuộn sơ cấp bằng bìa cách điện gấp đôi lại rồi quấn trồng lên 7 đến 10 vòng.
+ Các vòng dây vuông góc với trục máy quấn, các vòng dây sát vào nhau không được chồng chéo dây. Đếm đúng số vòng đã được tính toán trước. + Khóa chặt đầu dây kết thúc cuộn sơ cấp bằng bìa cách điện gấp đôi lại rồi quấn trồng lên 7 đến 10 vòng chờ sẵn, sau đó đưa đầu dây kết thúc qua lòng mép gấp dút sát lại vòng dây liền kề.