CHƯƠNG 1 Câu 1: Em hãy trình bày nhiệm vụ, cấu tạo các bộ phận của máy biến áp 1 pha kiểu cảm ứng? Câu 2: Em hãy trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha kiểu cảm ứng? Máy biến áp có làm việc được ở nguồn điện 1 chiều hay không? Tại sao? Câu 3: Em hãy trình bày công dụng, đặc điểm, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến dòng điện? 19 Chương 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ A. Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ; - Đấu dây và vận hành động cơ không đồng bộ 1 pha và 3 pha đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng động cơ không đồng bộ 1 pha và 3 pha đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo. Nội dung chính: 1.
Khái niệm chung. Định nghĩa: Máy điện KĐB là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rô to khác với tốc độ quay của từ trường trong máy. Phân loại: Tùy vào các đặc điểm khác nhau mà có thể chia máy điện không đồng bộ thành nhiều loại. - Theo kết cấu vỏ máy: máy điện kiểu kín, kiểu hở và kiểu bảo vệ - Theo số pha: máy phát điện không đồng bộ 3 pha, 2 pha và 1 pha.
- Theo kiểu dây quấn roto: máy điện không đồng bộ roto dây quấn hoặc roto lồng sóc.3 Đặc điểm:Máy điện KĐB có tính thuận nghịch, có thể làm việc ở chế độ động cơ điện hoặc chế độ máy phát điện.4 Công dụng: - Máy phát điện không đồng bộ 3 pha thường ít được sử dụng trong đời sống hằng ngày. Nguyên nhân là do đặc tính làm việc của máy không tốt. - Động cơ KĐB do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên được dùng rộng rãi nhất trong công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt - Động cơ không đồng bộ đáp ứng được tối đa yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Dãy công suất của chúng khá rộng, trải dài từ vài W đến hàng trăm KW.
Động cơ không đồng bộ ba pha. Cấu tạo động cơ KĐB 3 pha.1: Cấu tạo động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc 20 Gồm có 2 phần cơ bản : - Phần tĩnh (Stato) - Phần động (Rôto) a. Phần tĩnh (Stato): Phần tĩnh gồm các bộ phận chính là lõi thép, dây quấn, ngoài ra còn có vỏ và nắp máy.2: Phần tĩnh (stato) của động cơ * Lõi thép: Là phần mạch từ hình trụ tròn rỗng được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện và các lá thép đó được cách điện với nhau bằng sơn cách điện. Chiều dày của các lá thép từ (0,35 0,5) mm.
Phía trong các lá thép được dập rãnh khi ghép tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép được ép vào phía mặt trong của vỏ máy .3: Lõi thép stato của động cơ * Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng đồng có bọc cách điện (gọi là dây điện từ). Được đặt rải đều trong các rãnh của lõi thép. Dây quấn có ba cuộn dây giống hệt nhau, được đặt lệch nhau 1200 trong không gian.
Khi quấn dây phải phân bố đều hết diện tích bề mặt trong của stato. Các cuộn dây được nối hình sao hoặc tam giác và nối với nguồn điện xoay chiều 3 pha. Các đầu dây được đưa ra hộp hộp cực ở vỏ động cơ. Các vòng dây của cuộn dây được cách điện với nhau và cách điện với lõi thép bằng lớp bìa cách điện.
21 * Vỏ máy: Dùng để bảo vệ, định vị lõi thép stato và cố định máy trên bệ.Vỏ máy gồm có thân máy và hai nắp máy. Với động cơ có công suất nhỏ vỏ máy thường làm bằng hợp kim nhôm. Với động cơ có công suất trung bình và lớn vỏ máy thường làm bằng gang. Phần quay (rô to): Phần quay gồm có lõi thép, dây quấn và trục.
* Lõi thép: Được ghép bằng các lá thép KTĐ tạo thành hình trụ tròn, mặt ngoài dập rãnh để đặt dây quấn rô to ở giữa có dập lỗ để lắp trục. * Trục: làm bằng thép tốt và gắn chặt với lõi thép rô to. Trục được đỡ trên nắp máy nhờ ổ đỡ. Hình 2-4: Rô to của động cơ * Dây quấn: - Dây quấn rô to lồng sóc hay dây quấn ngắn mạch: Trong các rãnh của lõi thép rô to có đặt các thanh dẫn, hai đầu nối vào hai vòng ngắn mạch tạo thành bộ dây có dạng như lồng sóc (hình vẽ).
Đối với động cơ có công suất từ 100 kw trở xuống, dây quấn lồng sóc được đúc bằng nhôm, còn các động cơ có công suất lớn hơn thì làm bằng đồng. Khi đúc vòng ngắn mạch, thường đúc các cánh quạt gắn ở vòng ngắn mạch để làm mát động cơ. + Động cơ điện có rôto lồng sóc gọi là động cơ KĐB lồng sóc được ký hiệu như sau: 22 - Dây quấn rô to dây quấn( hay còn gọi dây quấn pha): Gồm 3 cuộn dây có cấu tạo giống nhau, trục đặt lệch nhau 1200 trong không gian và phân bố đều trong rãnh lõi thép rô to. Ba cuộn dây được nối hình sao 3 đầu ra được nối với 3 vành trượt làm bằng đồng lắp cố định trên trục.
Nhờ 3 chổi than tiếp xúc với 3 vành trượt, dây quấn rô to được nối với bộ biến trở 3 pha đặt ở ngoài để phục vụ cho việc mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ. động cơ KĐB rô to dây quấn có ưu điểm về mở máy và chỉnh tốc độ, song giá thành đắt và vận hành kém tin cậy hơn động cơ rô to lồng sóc. Động cơ rô to dây quấn chỉ được dùng khi loại động cơ lồng sóc không đáp ứng được các yêu cầu về truyền động.trong thực tế động cơ KĐB rô to lồng sóc là loại được sử dụng phổ biến nhất. (sơ đồ nguyên lý như hình vẽ) Hình 2-3 : Dây quấn rô to dây quấn 2.
Từ trường quay động cơ KĐB 3 pha. Nguyên lý tạo ra từ trường quay : - Nếu có các dòng điện lệch pha nhau về thời gian, chạy vào các cuộn dây lệch nhau trong không gian những góc tương ứng thì từ trường tổng hợp sẽ là từ trường quay. 23 - Tốc độ quay của từ trường phụ thuộc vào tần số dòng điện và số cực từ trường bằng biểu thức : n1 = 60f/p Trong đó : n1 là tốc độ quay của từ trường, p là số đôi cực, f là tần số của lưới điện. Sự tạo thành từ trường quay : - Giả sử xét động cơ điện không đồng bộ ba pha, ba dây quấn là AX, BY và CZ.
với A,B,C là ba đầu đầu của ba cuộn dây pha, X,Y,Z là ba đầu cuối của ba cuộn dây pha. Ba cuộn dây đặt cách đều nhau 1200 điện trong không gian, cho dòng điện ba pha có tần số f = 50Hz (Sơ đồ như hình vẽ). Ta có : iA = Imax sin t. iB = Imax sin( t - 1200).
iC = Imax sin( t - 2400). - Quy ước : Tại thời điểm xét nếu dòng điện pha nào có giá trị dương thì chiều dòng điện đi từ đầu đầu (+) đến đầu cuối (-) cuộn dây và ngược lại dòng điện pha nào có giá trị âm thì chiều dòng điện đi từ đầu cuối (+) đến đầu đầu (-) cuộn dây. - Ta xét trong một chu kỳ: * Tại thời điểm a ( t=900): - Dòng điện trong cuộn dây AX là cực đại và dương, dòng điện trong cuộn BY, CZ là âm, bằng nhau và bằng nữa trị số dòng điện cuộn AX. Vì vậy dòng điện trong cuộn AX đi từ đầu đầu đến đầu cuối, còn trong cuộn dây BY và CZ dòng điện đi từ đầu cuối đến đầu đầu.
24 Hình 2-4 : Cách xác định từ trường quay của động cơ - Dùng qui tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ trường do các dòng điện sinh ra, từ trường tổng có một cực S và một cực N được gọi là từ trường một đôi cực (p=1), trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha A là pha có dòng điện cực đại. * Tương tự tại thời điểm b và c ta có: - Tại thời điểm b ( t=900+1200) là thời điểm sau thời gian đã xét ở trên là một phần ba chu kỳ T/3. ở thời điểm này dòng điện pha B là cực đại và dương, dòng điện và pha A và C là âm. Vì vậy dòng điện trong cuộn BY đi từ đầu đầu đến đầu cuối, còn trong cuộn dây AX và CZ dòng điện đi từ đầu cuối đến đầu đầu.
Dùng qui tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ trường do các dòng điện sinh ra, từ trường tổng đã quay đi một góc là 120 0 so với thời điểm trước, trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha B là pha có dòng điện cực đại. - Tại thời điểm c ( t=900+2400) là thời điểm chậm sau thời gian đầu là một phần ba chu kỳ T/3. Lúc này dòng điện pha C là cực đại và dương, dòng điện và pha A và B là âm. Vì vậy dòng điện trong cuộn CZ đi từ đầu đầu đến đầu cuối, còn trong cuộn dây AX và BY dòng điện đi từ đầu cuối đến đầu đầu.
Dùng qui tắc vặn nút chai xác định chiều đường sức từ trường do các dòng điện sinh ra, từ trường tổng đã quay đi một góc là 240 0 so với thời điểm đầu, trục của từ trường tổng trùng với trục dây quấn pha C là pha có dòng điện cực đại. Nhận xét: - Qua sự phân tích ở các thời điểm ta nhận thấy từ trường tổng của dòng điện ba pha là từ trường quay. Từ trường quay móc vòng với cả hai dây quấn stato và rôto, hay nói một cách khác là trong một chu kỳ từ trường quay được một vòng nên từ trường dây quấn ba pha gọi là từ trường quay, nhờ từ trường quay mà trục của động cơ có thể quay tròn khi đưa dòng điện ba pha vao dây quấn stato. - Tốc độ từ trường quay: Tốc độ từ trường quay phụ thuộc vào tần số dòng điện stato f và số đôi cực p.
Khi dòng điện biến thiên một chu kỳ, từ trường quay được một vòng, trong một giây dòng điện stato biến thiên chu kỳ f, do đó trong một phút dòng điện stato biến thiên chu kỳ 60f và từ trường quay được 60f vòng. Khi từ trường có một đôi cực p = 1 thì tốc độ từ trường quay là n1 = 60f vòng/phút.