Chương 1 : Tổng quan chung về hệ thống cách điện trong dây quấn máy điện quay Chương 2 : Nguyên nhân gây ra sự cố hỏng hóc trong dây quấn stator máy điện quay và cách khắc phục Chương 3 : Nguyên nhân gây ra sự cố hỏng hóc trong dây quấn rotor máy điện quay và cách khắc phục Trang 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Trang Hình 1.1 Rotor đưa vào stator của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc 12 Hình 1.2 Rotor cực ẩn loại nhỏ. Các vòng hãm ở mỗi đầu của thân rotor 13 Hình 1.3 Rotor cực lồi cho động cơ loại lớn, tốc độ thấp 15 Hình 1.4 Sơ đồ mạch 3 pha , cuộn dây stator đấu sao, với mạch 2 đường song 17 song mỗi pha Hình 1.5 Phần đầu nối dây quấn và rãnh stator dây quấn mềm 19 Hình 1.6 (a) Động cơ dây quấn stator cứng. 21 (b) Một cuộn dây cứng đã được đặt trong hai rãnh Hình 1.7 Dây quấn stator máy phát điện tuabin dùng thanh dẫn Roebel 21 Hình 1.8 Tiết diện ngang của rãnh stator dây quấn mềm 22 Hình 1.9 Tiết diện ngang của rãnh chứa cuộn dây cứng nhiều vòng (a) và thanh 23 dẫn làm mát trực tiếp Roebel (b) Hình 1.10 Tiết diện ngang cuộn dây nhiều vòng, với 3 vòng và 3 bối dây mỗi vòng 24 Hình 1.11 Hình chiếu cạnh của máy phát cho thấy đường sức hướng kính trong 24 khe hở không khí và đường sức vòng ở cuối lõi, kết quả tạo ra từ thông hướng trục Hình 1.12 Tiết diện ngang của cuộn dây mà cách điện vòng dây và cách điện bối 26 dây là một Hình 1.13 (a) Tiết diện ngang của một cuộn dây với rỗ khí cạnh cách điện vòng 30 dây. (b) Mạch điện tương đương Hình 1.14 (a) Mặt cắt ngang của một cuộn dây trong một rãnh nơi phóng điện cục 33 bộ có thể xảy ra trên bề mặt của cuộn dây.
(b) Các mạch điện tương đương.15 Hình chiếu cạnh của một nêm hai phần, trong đó một thanh dẫn trượt 35 vát được đặt dưới nêm để tăng áp lực hướng kính trên các cuộn dây.16 Vật liệu lò xo bán dẫn gợn sóng nằm phía trên đỉnh của vật liệu lò xo 36 không dẫn điện gợn sóng Hình 1.17 (a) : Sơ đồ mô tả các lực cơ cảm ứng từ xảy ra giữa lớp trên và dưới của 38 cuộn dây trong phần đầu nối dây quấn. (b) : Giữa những cuộn dây liền kề Hình 2.1 Mặt cắt ngang của một thanh dẫn stator trong đó các lực của chu trình 51 nhiệt làm cho vách ngăn rơi ra khỏi dây dẫn đồng. Khoảng hở màu đen xung quanh đồng là sự vỡ xảy ra Hình 2.2 Tiết diện của cuộn dây 12 vòng từ stator động cơ 6.6kV sử dụng quá 54 trình ngâm tẩm chân không toàn phần. Rỗ khí đen gần dây dẫn đồng là kết quả của từ việc nhúng tẩm với epoxy kém, chỉ ở ngoài rãnh.3 Cạnh của cuộn dây bị mài mòn phần cách điện do cuộn dây bị lỏng.
58 Mài mòn xảy ra dọc theo chiều dài cuộn dây vì cuộn dây không được lắp đặt chắc chắn. Gờ dọc là nơi rãnh thông gió xảy ra trong lõi sắt stator.4 Thanh dẫn stator được tháo ra từ stator lớn được làm mát bằng hydr. 59 Các vòng cung màu sáng là nơi mà lò xo gợn sóng cạnh mài mòn cách điện vách Hình 2.5 Hai rãnh stator lấy ra từ trục của một máy điện làm mát bằng không khí. 62 Các thanh dẫn nêm stator đã được tháo ra, để lộ phía trên 2 cuộn dây.
Lớp phủ bán dẫn trên cuộn dây được kết nối với đầu cực pha đã biến mất Hình 2.6 Phần đầu nối dây quấn của máy phát thuỷ điện. Vệt trắng xung quanh 65 một vài cuộn dây ở ngoài rãnh cho biết lớp phủ phần gối nhau đã bị thoái hoá Hình 2.7 Mặt cắt của 2 cuộn dây kề nhau khác pha nhau ở phần đầu nối dây quấn 71 cùng với 1 mạch tương đương thể hiện dòng điện rò nhỏ chạy như thế nào Trang 8 Hình 2.8 Hình ảnh của vệt đen bị carbon hoá trên một khối chêm giữa 2 cuộn dây 72 khác pha nhau Hình 2.9 Mặt cắt của 2 cuộn dây kề nhau trong phần đầu nối dây quấn nơi phóng 81 điện cục bộ xảy ra nếu khoảng cách giữa các cuộn dây quá nhỏ Hình 2.10 Phóng điện cục bộ giữa 2 cuộn dây kề nhau của các pha khác nhau sinh 83 ra bột trắng trên bề mặt các cuộn dây Hình 3.1 Lỗ mài xuyên cách điện vách từ một lớp lót rãnh gần đầu rãnh rotor.2 Các lực cơ khí khác nhau xảy ra trong một rotor cảm ứng lồng sóc 121 Hình 3.3 Biến dạng thanh dẫn rotor bên ngoài rãnh bởi lực cơ lúc 121 khởi động động cơ Hình 3.4 Vòng hãm trên một vành ngắn mạch. 122 Trang 9 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu, chữ viết tắt Nội dung IFD Inverter-fed drive : thiết bị biến tần VPI Vacuum pressure impregnation : ngâm tẩm áp suất chân không DC Direct current : Dòng điện một chiều AC Alternative current : Dòng điện xoay chiều RTD Resistance-temperature detector : máy đo điện trở - nhiệt độ TC Thermocouple – cặp nhiệt độ PET Polyethylene terephthalate : nhựa nhiệt dẻo PEN Polyethylene naphthalate : nhựa dẻo nóng PWM Pulse width modulation : Điều chỉnh độ rộng xung HP Horse power : Sức ngựa RPM Vòng/phút National Electrical Manufacturers Association : Hội liên hiệp NEMA các nhà sản xuất điện quốc gia SCR Thyristor – silicon controlled rectifier : chỉnh lưu silic có điều khiển. GTO Gate turn – off switch : công tắc chuyển đóng sang cắt RMS Root mean square : giá trị hiệu dụng Insulated Gate Bipolar Transistor : Transistor có cực điều khiển IGBT cách ly MW Megawatt : Mega oat NDT Non-destructive evaluation : đánh giá không phá huỷ Ppm Part per million : một phần triệu Ppb Part per billion : một phần tỉ Vòng sắp xếp công tắc có thể bao gồm bốn, sáu, hoặc nhiều bộ ring bus ngắt kết nối trong một vòng khép kín, với cùng số điểm kết nối.
Trang 10 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG CÁCH ĐIỆN TRONG DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN QUAY 1.1 Các loại máy điện và cấu tạo dây quấn 1.1 Các loại máy điện quay. Các máy điện quay loại từ 1HP hoặc 1KW trở lên được phân thành 2 loại lớn : (1) động cơ điện-biến đổi điện năng thành cơ năng (thường là mômen quay) và (2) máy phát- biến cơ năng thành điện năng. Ngoài ra, còn có những máy đặc biệt khác như máy bù đồng bộ. Động cơ và máy phát có thể là một chiều hoặc xoay chiều, chúng có thể sử dụng hay sinh ra dòng điện một chiều hoặc xoay chiều.
Trong động cơ, máy điện một chiều có thể dễ dàng thay đổi vận tốc quay. Do vậy, trước đây, động cơ và máy phát một chiều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Tuy nhiên, ngày nay thật dễ dàng để tạo ra động cơ với tốc độ thay đổi bằng việc kết hợp một động cơ xoay chiều với một thiết bị biến tần (IFD), nên động cơ một chiều loại hàng trăm kW trở lên ít phổ biến hơn. Máy điện còn được phân loại theo cách sử dụng bộ làm mát.
Chúng có thể được làm mát trực tiếp hoặc gián tiếp bằng không khí, khí hydro hoặc nước như một chất làm mát trung gian. Động cơ xoay chiều Gần như các động cơ xoay chiều có dây quấn stator một pha (cho động cơ dưới 1KW) hoặc ba pha mà dòng điện đầu vào chạy qua. Với động cơ xoay chiều, stator còn được gọi là phần ứng. Động cơ xoay chiều thường được phân loại dựa vào dây quấn rotor.
Dây quấn rotor cũng được biết như cuộn dây kích từ trong hầu hết các loại máy điện. Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc (Hình 1. Rotor tạo ra một từ trường bằng cách biến đổi cảm ứng xoay chiều từ cuộn dây stator (phần ứng). Đến nay, đây là loại phổ biến nhất của động cơ AC được chế tạo.
Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có thể nằm trong dải công suất từ 1 HP (<1kw) đến hàng chục ngàn HP (>30MW). Ưu thế của động cơ này là sự đơn giản của rotor. Trong động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc tốc độ của rotor Trang 11 thường bằng 100% hoặc thấp hơn tốc độ ―đồng bộ‖ của từ trường quay trong khe hở không khí do cuộn dây stator tạo ra. Vì vậy tốc độ trượt của rotor thường chậm sau tốc độ của tốc độ từ thông khe hở [1,2].
Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc thường được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực bao gồm động cơ bơm, quạt, máy mài, máy trộn và trong hầu hết các máy công cụ.1 Rotor đưa vào stator của động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc Động cơ không đồng bộ rotor dây quấn. Rotor được quấn bằng dây cách điện và các đầu dây được đưa ra khỏi rotor qua các vòng tiếp điện. Khi hoạt động, dòng điện được cảm ứng vào trong rotor từ stator, như động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Tuy nhiên, trong máy điện rotor dây quấn thì dòng điện có thể bị hạn chế trong dây quấn rotor nhờ vào điện trở ngoài hoặc hệ thống bù năng lượng hao hụt.
Điều này cho phép điều chỉnh được tốc độ của động cơ. Động cơ rotor dây quấn thường ít được sử dụng do yêu cầu về bảo dưỡng thêm phần vòng tiếp điện. Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc có bộ biến tần thường đáng tin cậy hơn và rẻ hơn. Động cơ đồng bộ.
Động cơ này có dòng một chiều chạy trong dây quấn rotor. Dòng điện một chiều này tạo ra một từ trường một chiều tương tác qua lại với từ trường quay trong dây quấn stator, làm cho rotor quay. Tốc độ của rotor có quan hệ với tần số của dòng xoay chiều được cấp tới cuộn dây stator (50 hoặc 60 hz). Tốc độ rotor phụ thuộc vào số đôi cực từ (một đôi cực bao gồm một cực bắc và một cực nam).
Có 2 cách để tạo ra dòng điện Trang 12 một chiều trong rotor. Cách xưa nhất, vẫn phổ biến là cung cấp dòng điện một chiều trên rotor bằng hai vành trượt (một âm, một dương). Cách khác, phương pháp ―không chổi than‖, sử dụng dây quấn một chiều gắn trên stator để để phát ra dòng xoay chiều trên dây quấn ba pha được gắn trên rotor, sau đó được chỉnh lưu thành dòng một chiều. Động cơ đồng bộ đòi hỏi phải có một ―động cơ phụ‖ để chạy rotor đến gần tốc độ đồng bộ.
Ngoài ra, có thể sử dụng loại động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc dây quấn trên rotor để tăng tốc độ động cơ trước khi dòng một chiều được phép chạy qua cuộn dây chính rotor. Cuộn dây này như một thiết bị chống rung hoặc bộ giảm xóc.