CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN ( 322) 1. MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU 1.Khái niệm Máy điện xoay chiều là các thiết bị điện hoặc biến đổi điện năng của dòng điện xoay chiều ( điện năng xoay chiều ) thành cơ năng ( động cơ điện ) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng xoay chiều ( máy phát điện ) Máy điện xoay chiều là các thiết bị điện hoặc biến đổi điện năng của dòng điện xoay chiều ( điện năng xoay chiều ) thành cơ năng ( động cơ điện ) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng xoay chiều ( máy phát điện ) - Dựa vào nguyên lí hoạt động, người ta phân chia các loại máy điện thành máy đồng bộ ( là máy mà tộc độ từ trường quay do phần tĩnh (stato) tạo ra luôn luôn bằng tộc độ quay của phần quay (rôto) và máy không đồng bộ ( là máy có tốc độ quay của rôto khác với tốc độ quay của từ trường quay do stato tạo ra. Trong thực tế tất cả các máy phát điện xoay chiều đều là máy đồng bộ.
Căn cứ vào số pha của dòng điện xoay chiều, các loại máy điện lại được phân chia thành máy điện một pha và nhiều pha ( thường là ba pha ). Như vậy ta có các loại máy điện xoay chiều sau đây: Máy phát điện: Thường là máy phát điện đồng bộ một pha hay nhiều pha ( thường là ba pha ). Các máy phát điện không đồng bốit được sử dụng trong thực tế Động cơ điện xoay chiều: Động cơ đồng bộ một pha, ba pha Động cơ không đồng bộ một pha, ba pha Ngoài các động cơ và máy phát điện xoay chiều ta vừa nói phần trước trong thực tế còn có các loại máy điện đặc biệt dùng để biến đổi tần số hoặc số pha của dòng điện xoay chiều. Các máy này nói chung được gọi là các loại máy biến đổi điện.
Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 pha - Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha gồm hai phần chính là: Phần tĩnh 1 ( Stato ) và phần quay 2 ( Rôto ) Hình 1.1: Cấu tạo của động cơ 3 pha 1- Phần tĩnh của máy điện gồm các bộ phận chính là: Vỏ máy, dây quấn Stato và lõi thép Stato Hình1. Phần tĩnh của máy điện a- Lõi thép Stato do nhiều lá thép kĩ thuật điện đã dập sẵn ghép lại với nhau, chiều dày các lá thép thường là 0.5mm, phía trong có các rãnh để đặt dây quấn. b- Dây quấn ba pha của Stato đặt trong các rãnh lõi thép, xung quanh dây có bọc các lớp cách điện để cách điện với lõi thép. c- vỏ máy dùng để bảo vệ và giữ chặt lõi thép Stato.
Vỏ máy được làm bằng nhôm, gang hay thép đúc tùy theo máy lơn hay nhỏ 2- Phần quay Rôto gồm: lõi thép, trục và dây quấn - Lõi thép rôto do các lá thép kĩ thuật điện ghép lại. Mặt ngoài của lõi thép có rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có lỗ để lắp trục. Trục máy gắn với lõi thép, được làm bằng thép tốt và được đỡ trên nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt. Lõi thép Trục Dây quấn Hình 1.
Phần roto quay Dây quấn rôto tùy theo loại động cơ mà có cấu tạo khác nhau. Ở loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, dây quấn là những thanh đồng hay nhôm đặt trên các rãnh lõi thép rôto, hai đầu các thanh dẫn nối với hai vành đồng hay nhôm gọi là vòng ngắn mạch. Như vậy, dây quấn rôto hình thành một cái lồng ( giống như lồng sóc- Hình b ) người ta thường đổ nhôm nóng chảy vào các rãnh lõi thép rôto để chế tạo rôto lồng sóc ( Hình a ) Hình 1. Cấu tạo roto lồng sóc Những bộ phận chính của động cơ không đồng bộ ba pha: 1.
Phần quay roto 3. Quạt thông gió 4. Nắp máy Vá Nắp m¸y máy S Rô t to a Nắp t máy Quạt o thông gió Hình1.Những bộ phận chính của động cơ không đồng bộ 3 pha 1.Những bộ phận chính của động cơ không đồng bộ ba pha 1.1/ Nguyên lí làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha Cho dòng điện ba pha tần số f chạy trong các dây quấn stato để tạo ra từ trường quay có p cặp cực, quay với tốc độ n 1 = 6p0 f Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn rôto và gây ra các suất điện động cảm ứng .Dưới tác động của suất điện động này trong các dây quấn rôto có dòng điện chạy qua. Dòng điện này có cường độ phụ thuộc vào trở kháng và suất điện động cảm ứng tác động trong mỗi dây quấn của rôto; nó tác dụng tương hỗ với từ trường quay tạo ra mômen quay điện từ M.
Theo định luật Lenz, rôto phải quay theo chiều quay của từ trường để cho tốc độ chuyển động tương đối giữa từ trường quay và các thanh dẫn ở dây quấn rôto giảm xuống. Khi mômen quay điện từ cân bằng với mômen cản cơ học trên trục rôto, động cơ ở trạng thái cân bằng và rôto sẽ quay với tốc độ n < n 1 1. Nguyên lí làm việc của máy phát điện không đồng bộ ba pha Ta nối stato của động cơ không đồng bộ ba pha vào lưới điện, trục của động cơ được nối với một động cơ sơ cấp. Dùng động cơ sơ cấp kéo rôto quay cùng chiều n1, nhưng với tốc độ n > n 1 của từ trường quay.
Do rôto quay nhanh hơn từ trường nên dòng điện trong rôto sẽ có chiều ngược với chiều của dòng điện i2 ở trong rôto khi máy điện được dùng làm động cơ, trong khi đó chiều của từ trường quay vẫn như cũ nên điện từ tác dụng lên rôto sẽ đổi chiều và tạo ra mômen quay ngược chiều với chiều quay của rôto, gây ra mômen hãm cân bằng với mômen quay của động cơ sơ cấp. Lúc này máy điện làm việc ở chế độ máy phát, hệ số trượt của máy là: S = n1 - n< 0 n1 Nhờ từ trường quay cơ năng động cơ sơ cấp đặt vào rôto được biến thành điện năng ở stato. Để tạo ra từ trường quay lưới điện phải cung cấp cho máy phát không đồng bộ công suất phản kháng Q; vì vậy hệ số công suất cos của lưới điện giảm xuống. Khi máy phát làm việc độc lập, do hiện tượng từ dư ta có thể dùng tụ điện nối ở đầu cực máy để kích từ cho máy.
Đây là nhược điểm của máy phát không đồng bộ vì thế nó rất ít được sử dụng trong thực tế 1.ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. GIỚI THIỆU Ngày nay mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi, song máy điện một chiều vẫn tồn tại đặc biệt là động cơ một chiều. Động cơ một chiều thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu mômen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng, phạm vi rộng. Trong các thiết bị tự động, ta thấy các máy điện khuyếch đại, các động cơ chấp hành cũng là máy điện một chiều.
Ngoài ra, các máy điện một chiều còn thấy trong các thiết bị điện ôtô, tàu thủy, máy bay… Các máy phát điện một chiều điện áp thấp dùng trong các thiết bị điện hóa, thiết bị hàn điện có chất lượng cao Thiếu sót chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều, cần có nguồn điện một chiều kèm theo (máy phát điện một chiều hay bộ chỉnh lưu). CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Stator Còn gọi là phần cảm, gồm có cực từ chính, cực từ phụ, gông từ nắp máy và cơ cấu chổi điện.1Cực từ chính: Hình 1.
Cực từ chính Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi thép cực từ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện hay thép các bon dày 0,5mm hay 1mm được ép chặt và tán lại. Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bulông.
Dây quấn kích từ được làm bằng đồng bọc cách điện, được quấn thành từng cuộn, mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi lồng vào thân lõi thép cực từ. Các cuộn dây ở các cực từ chính được nối nối tiếp nhau sao cho khi có dòng điện chạy qua chúng thì hình thành các cực từ trái dấu xen kẽ. Cực từ phụ: Cực từ phụ gồm có lõi thép và dây quấn. Lõi thép thường làm bằng thép khối còn dây quấn cực từ phụ có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính.
Cực từ phụ được đặt xen kẽ với cực từ chính và được dùng để cải thiện đổi chiều. Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bu lông.3 Gông từ: Gông từ làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện công suất lớn gông từ làm bằng thép đúc, còn máy điện công suất vừa và nhỏ thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn.
Cơ cấu chổi than: Gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và tỳ chặt lên cổ nhờ lò xo. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì cố định lại bằng vít.
Chổi than làm bằng than hay gra-phít, đôi khi ta trộn thêm bột đồng để làm tăng độ dẫn điện. Chổi than có nhiệm vụ đưa dòng điện từ phần ứng ra ngoài hay ngược lại. Nắp máy: Nắp máy để bảo vệ dây quấn và đảm bảo an toàn cho con người. Đối với các máy điện công suất vừa và nhỏ, nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi và thường làm bằng gang.
Rotor: Còn gọi phần ứng gồm lõi thép, dây quấn phần ứng và cổ góp. Lõi théprotor: Hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật dày 0,5 mm phủ sơn cách điện, ghép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra. Các lá thép được rập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Trong những máy cỡ trung bình trở lên đôi khi còn có lỗ để tạo sự thông gió dọc trục còn ở máy lớn hơn thì lõi sắt được chia thành từng đoạn nhỏ, giữa các đoạn ấy ta để một khe hở để thông gió ngang trục.
