CHƯƠNG I: T NG QUAN 1. Máy phát điện Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng chính là biến đổi cơ năng thành điện năng, nghĩa là làm máy phát điện, điện năng ba pha được sử dụng rộng rãi trong nền kinh tế quốc dân và trong đời sống sản suất từ các máy phát điện quay bằng Turbine hơi, Turbine khí hoặc Turbine nước. Máy điện đồng bộ còn được dùng làm động cơ, đặc biệt trong các thiết bị lớn vì khác với các động cơ không đồng bộ, chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng.
Thông thường các máy điện đồng bộ được tính toán sao cho chúng có khả năng phát ra công suất phản kháng bằng công suất tác dụng. Máy phát điện đồng bộ: Máy phát điện đồng bộ thường được kéo bởi các Turbine hơi hoặc Turbine nước. Máy phát Turbine hơi có tốc độ quay cao hơn do đó được chế tạo theo kiểu cực ẩn và có trục máy nằm ngang. Máy phát Turbine nước thường có tốc độ quay thấp nên có kết cấu theo kiểu cực lồi và nói chung trục máy được đặt thẳng đứng.
Trong trường hợp máy phát điện có công suất nhỏ và cần di động thì thường dùng Điêzen thường có cấu tạo cực lồi. Kết cấu: Để thấy rõ đặc điểm về kết cấu của máy điện đồng bộ, ta xét riêng rẽ kết cấu của máy cực ẩn và máy cực lồi. Kết cấu của máy đồng bộ cực ẩn. Roto của máy đồng bộ cực ẩn làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ, sau đó gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ.
Các máy điện đồng bộ hiện đại cực ẩn thường được chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của Rôto là 3000 vòng/ phút và để hạn chế lực li tâm, trong phạm vi an toàn đối với thép hợp kim chế tạo thành lõi thép Roto, đường kính d của Roto Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 8 không quá 1. Để tăng công suất máy, chỉ có thể tăng chiều dài l của Roto. Chiều dài tối đa của Roto vào khoảng 6. Dây quấn kích từ đặt trong rãnh Roto được chế tạo từ dây đồng trần, tiết diện chữ nhật, quấn theo chiều mỏng thành các bối dây đồng tâm.
Các vòng dây của bối dây này được cách điện với nhau bằng một lớp Mica mỏng. Để cố định và ép chặt dây quấn kích từ trong rãnh, miệng rãnh được nêm kín bởi các thanh nêm bằng thép không từ tính. Phần đầu nối (nằm ngoài rãnh) của dây quấn kích từ được đai chặt bằng các ống trụ thép không từ tính. Hai đầu dây quấn kích từ đi luồn trong đầu trục nối với hai vành trượt đặt ở đầu trục thông qua hai chổi điện để nối với dòng kích từ một chiều.
Máy kích từ này thường được nối trục với trục máy đồng bộ hoặc có trục chung với máy đồng bộ. Stato của máy đồng bộ cực ẩn bao gồm lõi thép, trong đó có đặt dây quấn ba pha và thân máy, nắp máy. Lõi thép stato được ép bằng các lá tôn silic dày 0.5mm, hai mặt có phủ sơn cách điện. Dọc chiều dài lõi thép stato cứ cách khoảng 6cm lại có một rãnh thông gió ngang trục, rộng 10mm.
Lõi thép stato được đặt cố định trong thân máy. Trong các máy đồng bộ có công suất trung bình và lớn, thân máy được cấu tạo theo kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép dát dày. Thân máy phải thiết kế và cấu tạo sao cho trong nó hình thành hệ thống đường thông gió làm lạnh máy điện. Nắp máy cũng được chế tạo từ thép tấm hoặc từ gang đúc.
các máy đồng bộ công suất trung bình và lớn, ổ trục không đặt ở nắp máy mà ở giá đỡ, ổ trục đặt cố định trên bệ máy. Kết cấu máy phát điện đồng bộ cực lồi. Máy phát điện đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, vì vậy khác với máy điện đồng bộ cực ẩn, đường kính Rôto d của nó có thể lên tới 15m trong khi chiều dài l lại nhỏ,với tỉ lệ l/d = 0.2 Roto của máy điện cực lồi công suất nhỏ và trung bình có lõi thép được được chế tạo bằng thép đúc và gia công thành khối lăng trụ hoặc khối hình trụ (bánh xe) trên mặt đó đặt các cực từ. các máy lớn lõi thép đó được hình thành bởi các tấm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 9 thép dày 1- 6mm, được dập hoặc đúc định hình sẵn để ghép thành các khối lăng trụ và lõi thép này thường không trực tiếp lồng vào trục máy.
Cực từ đặt trên lõi thép Roto được ghép bằng những lá thép dày 1 – 1. Việc cố định cực từ trên lõi thép được thực hiện nhờ đuôi hình chữ T hoặc bằng các Bulông xuyên qua mặt cực và vít chặt vào lõi thép Roto. Dây quấn kích từ được chế tạo từ dây đồng trần, tiết diện chữ nhật quấn theo chiều mỏng thành từng cuộn dây đồng tâm, cách điện giữa các vòng dây là các lớp Mica hoặc Amiăng. Các cuộn dây sau khi gia công được lồng vào thân cực.
Dây quấn cản (trong máy phát đồng bộ) hoặc dây quấn mở máy được đặt trên đầu các cực. Các dây quấn này giống như dây quấn kiểu lồng sóc của máy điện không đồng bộ, nghĩa là làm bằng các thanh đồng đặt trong rãnh các đầu cực và được nối hai đầu bởi hai vòng ngắn mạch. Dây quấn mở máy chỉ khác dây quấn cản ở chỗ điện trở các thanh dẫn của nó lớn hơn. Stato của máy điện đồng bộ cực lồi có cấu tạo tương tự như máy điện đồng bộ cực ẩn.
Trục máy điện đồng bộ cực lồi có thể đặt nằm ngang như các máy bù đồng bộ, máy phát điện điêzen, máy phát turbine nước công suất nhỏ và tốc độ quay tương đối lớn (khoảng trên 2000 vòng/ phút). đây máy phát Turbine nước công suất lớn tốc độ chậm, trục máy được đặt thẳng đứng. Khi trục máy đặt thẳng đứng, ổ trục đỡ rất quan trọng. Nếu ổ trục đỡ đặt ở trên đầu của trục thì máy thuộc kiểu treo, còn nếu đặt ở đầu dưới của trục thì máy thuộc kiểu dù.
máy turbine nước kiểu treo, xà đỡ trên tựa vào thân máy, do đó tương đối dài và rất khoẻ vì nó chịu toàn bộ trọng lượng của Roto máy phát, Roto Turbine nước và xung lực của nước đi vào Turbine. Như vậy kích thước xà trên đỡ rất lớn, tốn nhiều thép, đồng thời bản thân máy cũng cao lớn do đó tăng thêm chi phí xây dựng buồng đặt máy. các máy phát Turbine nước kiểu dù, ổ đỡ trục trên xà dưới. Xà đỡ dưới được cố định trên nền gian máy, do đó ngắn hơn và ở một số máy, ổ trục đỡ đặt ngay trên nắp của Turbine nước.
Trong cả hai trường hợp đều giảm được vật liệu chế tạo (có thể đến vài trăm tấn đối với các máy lớn) và khiến cho bản thân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 10 máy và buồng đặt máy đều thấp hơn trên cùng trục với máy phát Turbine thường có đặt thêm các máy phụ, máy kích thích, để cung cấp dòng một chiều cho cực từ của máy phát đồng bộ và máy phát điều chỉnh, để làm nguồn cung cấp điện cho bộ điều chỉnh tự động của Turbine. Tổng quan về nhƠ máy thuỷ điện. Tình hình phát triển thuỷ điện. Trong nhiều nước trên thế giới thuỷ điện chiếm tỉ lệ tương đối lớn 25%.
Giá thành sản suất điện năng bằng thuỷ năng rất rẻ so với nhiệt điện do sử dụng nguồn năng lượng tái sinh ít ảnh hưởng xấu đến môi trường. Chính vì vậy ngành thuỷ điện trên thế giới rất phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng. Công suất lớn nhất của một tổ máy thuỷ điện là 750w, hiệu suất tổ máy là 92% - 96%. Công trình có công suất lớn nhất trên thế giới hiện nay là công trình Tam Hiệp (Trung Quốc) N = 18200MW.
Các nước Mỹ, Nga, Pháp, Canada, Nhật Bản, Trung Quốc là nhhững nước có trữ lượng thuỷ điện lớn và có nền thuỷ điện phát trển. Việt nam có 124 hệ thống song với 2860 con sông có chiều dài lớn hơn 10km với trữ lượng thuỷ năng trên lý thuyết là 271.3 tỷ KWh/năm và trữ năng kỹ thuật khoảng 90 tỷ KWh/năm. Hiện nay chúng ta chỉ khai thác 20% trữ lượng dồi dào này. Hiện nay có các nhà máy thuỷ điện Thác Bà công suất 108 MW, Hoà Bình 1920MW, Yaly 720 MW, Trị An 400MW, Thác Mơ 150 MW, ĐaMi 175MW, Hàm Thuận 300MW, Vĩnh Sơn 66MW, Sông Hinh 70 MW.
Nước ta hiện nay thuỷ điện chiếm 60% công suất của hệ thống điện Việt nam, vào những đầu thập niên 21 khi nhu cầu phát triển kinh tế tăng cao đòi hỏi nhiều nguồn năng lượng điện thì thuỷ điện là nguồn năng lượng rẻ tiền nhất cần phải khai thác triệt để nhất khi nguồn than nước ta không nhiều mà chi phí sản suất nhiệt điện lại lớn hơn nhiều so với thuỷ điện. Không những công trình thuỷ điện đóng vai trò quan trọng trong công việc cung cấp năng lượng mà còn là công trình thuỷ lợi tổng hợp và tránh thiên tai. Lợi ích trong phòng chống lũ ở các công trình thuỷ điện trên các hệ thống sông như sông Đà là vô cùng lớn. Sông Đà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn Luận văn tốt nghiệp Cao học 11 cho sản lượng khoảng 31 tỷ KWh và đảm bảo an toàn cho Hà Nội và cho các vùng đồng bằng Bắc bộ.
ớc tính khi mức lũ ở Hà nội vượt quá 13,3 m nếu dùng biện pháp phân lũ và cấp nước cho hạ du sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao và là mục tiêu quan trọng để xây dựng đất nước. Nguyên lý hoạt động chung của nhƠ máy thuỷ điện Nhà máy thuỷ điện là công trình thuỷ điện phát ra năng lượng điện dựa trên nguồn năng lượng cơ năng của dòng nước. Nhà máy thuỷ điện hoạt động dựa trên nguyên lý rất đơn giản nước trên các sông, các suối chảy từ nguồn ra biển, đi từ cao đến thấp mang theo một nguồn năng lượng. Để tập trung nguồn năng lượng người ta dùng hệ thống đập tạo nên cột cao áp tức là độ chênh cột áp trước đập và sau đập.
Đập có hồ nước lớn để điều tiết lưu lượng lòng sông. Do đó nước sẽ chảy từ thượng lưu (trước đập) về hạ lưu (sau đập) rồi chảy vào buồng dẫn Turbine. Nước được buồng dẫn đưa đến bánh xe công tác.
