Chương 1: Tổng Quan Về Động Cơ Điện

Động cơ điện là thiết bị điện từ, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. 61 trang · Trường ĐH Giao thông vận tải · 2010.

• Tác giả: Đặng Văn Đào
• Trường học: Trường ĐH Giao thông vận tải
• Chuyên ngành: Động cơ điện
• Đề tài: Tổng Quan Về Động Cơ Điện: Khái Niệm, Phân Loại và Nguyên Lý Hoạt Động
• Loại tài liệu: bài giảng
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN
• 1.1. Định nghĩa và phân loại
• 1.1.1. Định luật cảm ứng điện từ
• 1.2. Các định luật điện từ trong máy điện
• 1.3. Các thiết bị đóng cắt mạch
• 1.3.1. Cầu dao, aptomat, nút nhấn
• 1.3.1.1. Cầu dao
• 1.3.1.2. Aptomát
• 1.3.1.3. Khái niệm, công dụng
• 1.4. Các thiết bị bảo vệ mạch
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Động Cơ Điện Khái Niệm Cơ Bản

Động cơ điện là thiết bị điện từ, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Chức năng chính của động cơ điện là biến đổi điện năng thành cơ năng. Động cơ điện có cấu tạo gồm mạch từ và mạch điện. Việc hiểu rõ khái niệm này là bước đầu tiên để nghiên cứu sâu hơn về các loại động cơ điện và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

1.1. Định Nghĩa Động Cơ Điện Cấu Tạo và Chức Năng

Động cơ điện là thiết bị biến đổi điện năng thành cơ năng. Cấu tạo của nó bao gồm mạch từ và mạch điện. Chức năng chính là cung cấp năng lượng cho các thiết bị cơ khí.

1.2. Phân Loại Động Cơ Điện Các Tiêu Chí Phân Loại

Động cơ điện được phân loại theo nhiều tiêu chí như công suất, cấu tạo, và nguyên lý hoạt động. Các loại chính bao gồm động cơ một chiều và động cơ không đồng bộ.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Sử Dụng Động Cơ Điện

Mặc dù động cơ điện mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức trong quá trình sử dụng. Các vấn đề như hiệu suất, bảo trì và an toàn là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Hiệu Suất Động Cơ Điện Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Hiệu suất của động cơ điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thiết kế, vật liệu và điều kiện hoạt động. Việc tối ưu hóa hiệu suất là rất quan trọng để tiết kiệm năng lượng.

2.2. Bảo Trì Động Cơ Điện Các Phương Pháp Bảo Dưỡng

Bảo trì định kỳ là cần thiết để đảm bảo động cơ điện hoạt động hiệu quả. Các phương pháp bảo trì bao gồm kiểm tra, làm sạch và thay thế linh kiện hư hỏng.

III. Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ Điện Cách Thức Hoạt Động

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra từ trường, từ đó sinh ra lực điện từ tác động lên phần quay của động cơ.

3.1. Nguyên Lý Cảm Ứng Điện Từ Cơ Sở Khoa Học

Nguyên lý cảm ứng điện từ được mô tả bởi định luật Faraday. Khi từ thông thay đổi, sức điện động sẽ được cảm ứng trong cuộn dây, tạo ra dòng điện.

3.2. Lực Điện Từ Tác Động Đến Phần Quay

Lực điện từ sinh ra từ từ trường và dòng điện trong cuộn dây sẽ tác động lên phần quay của động cơ, tạo ra chuyển động cơ học.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Động Cơ Điện Lợi Ích và Kết Quả

Động cơ điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, giao thông và sinh hoạt hàng ngày. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

4.1. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Tăng Năng Suất

Trong công nghiệp, động cơ điện được sử dụng để điều khiển máy móc, nâng cao năng suất sản xuất và giảm chi phí vận hành.

4.2. Ứng Dụng Trong Giao Thông Tiện Lợi và An Toàn

Động cơ điện cũng được sử dụng trong các phương tiện giao thông như xe điện, giúp giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.

V. Kết Luận Về Động Cơ Điện Tương Lai và Xu Hướng

Tương lai của động cơ điện hứa hẹn sẽ có nhiều tiến bộ với sự phát triển của công nghệ. Các nghiên cứu mới sẽ giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Động Cơ Điện Công Nghệ Mới

Công nghệ mới như động cơ điện không chổi than và động cơ điện thông minh đang được nghiên cứu và phát triển, hứa hẹn mang lại hiệu suất cao hơn.

5.2. Tác Động Đến Môi Trường Giải Pháp Bền Vững

Việc sử dụng động cơ điện trong các ứng dụng xanh sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường, đồng thời thúc đẩy phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng Quan Học Thuật: Bài Giảng Môn Động Cơ Điện

---

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Học phần Động cơ điện là môn học cơ sở kỹ thuật then chốt trong chương trình đào tạo bậc đại học và cao đẳng thuộc các khối ngành Kỹ thuật Điện, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, và Kỹ thuật Giao thông. Môn học có khối lượng học trình quy định là 02 tín chỉ (tương đương 02 tín chỉ lý thuyết, 0 tín chỉ bài tập thực hành trên lớp).

Mục tiêu học tập (learning outcomes) của giáo trình bao gồm:

• Trang bị hệ thống lý thuyết về hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ và nguyên lý biến đổi năng lượng cơ - điện mang tính chất thuận nghịch.
• Phân loại và phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành của các nhóm máy điện chính: máy điện tĩnh (máy biến áp) và máy điện quay (động cơ điện, máy phát điện).
• Cung cấp kiến thức chuyên sâu về các thiết bị đóng cắt mạch hạ áp (cầu dao, công tắc, công tắc hành trình, nút nhấn, contactor) và thiết bị bảo vệ hệ thống điện (aptomat các loại).
• Phát triển năng lực tính toán thông số định mức, lựa chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ phù hợp với phụ tải của động cơ điện trong mạng lưới công nghiệp.

Cấu trúc giáo trình được tổ chức thành 04 chương logic, đi từ nền tảng hiện tượng học điện từ và khí cụ điều khiển cơ sở đến các dòng máy điện cụ thể (động cơ một chiều, động cơ không đồng bộ ba pha, động cơ đồng bộ). Điểm đặc sắc của tài liệu là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết trường điện từ với cơ chế vận hành vật lý chi tiết của từng loại khí cụ đóng cắt - bảo vệ mạch điện thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

                                           [ Máy phát điện ]             [ Động cơ điện ]
                               [ Chương 2:               [ Chương 3:              [ Chương 4:
                             Động cơ một chiều ]     Đ/c KĐB ba pha ]          Động cơ đồng bộ ]

Các chương và chủ đề chính

• Chương 1: Khái niệm chung về động cơ điện: Trình bày định nghĩa máy điện, phân loại máy điện tĩnh và máy điện có phần quay. Trình bày hai định luật nền tảng: định luật cảm ứng điện từ (theo công thức Maxwell và công thức chuyển động của thanh dẫn) cùng định luật lực điện từ. Phân tích chi tiết nhóm thiết bị đóng cắt (cầu dao, công tắc thường, công tắc hành trình, nút nhấn đơn/kép, contactor) và nhóm thiết bị bảo vệ mạch (aptomat chống quá dòng cực đại, aptomat bảo vệ dòng cực tiểu, aptomat bảo vệ sụt áp).
• Chương 2: Động cơ điện một chiều: Khảo sát cấu tạo mạch từ (lõi thép cực từ, gông từ) và mạch điện (cuộn dây phần ứng, chổi than, vành đổi chiều), nguyên lý sinh mômen quay điện từ, các phương pháp kích từ và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.
• Chương 3: Động cơ không đồng bộ ba pha: Phân tích nguyên lý hình thành từ trường quay của hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha, cấu tạo stato và roto (lồng sóc, dây quấn), khái niệm hệ số trượt và đặc tính vận hành trong truyền động điện công nghiệp.
• Chương 4: Động cơ đồng bộ: Trình bày nguyên lý làm việc đồng tốc giữa roto và từ trường quay stato, cấu tạo cực lồi và cực ẩn, các đặc tính điều chỉnh hệ số công suất của động cơ đồng bộ.

Progression logic của nội dung phát triển tuần tự: thiết lập nền tảng vật lý và hệ thống khí cụ điều khiển - bảo vệ ở Chương 1, từ đó làm tiền đề để phân tích hoạt động của các chủng loại động cơ dòng điện một chiều (Chương 2) và dòng điện xoay chiều (Chương 3, Chương 4).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết cảm ứng điện từ:
  • Khi từ thông $\Phi$ biến thiên qua cuộn dây $w$ vòng: $$e = -w \frac{d\Phi}{dt} = -\frac{d\Psi}{dt}$$ (trong đó $\Psi$ là từ thông móc vòng, đơn vị Weber - Wb; $e$ là sức điện động, đơn vị Volt - V; xác định chiều theo quy tắc vặn nút chai).
  • Khi thanh dẫn chuyển động vuông góc với đường sức từ trường: $$e = B \cdot l \cdot v$$ (trong đó $B$ là từ cảm đo bằng Tesla - T, $l$ là chiều dài thanh dẫn đo bằng mét - m, $v$ là tốc độ đo bằng m/s; xác định chiều bằng quy tắc bàn tay phải).
• Lý thuyết lực điện từ: Thanh dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với từ trường chịu tác dụng lực: $$F = B \cdot i \cdot l$$ (trong đó $i$ là cường độ dòng điện đo bằng Ampe - A; xác định chiều theo quy tắc bàn tay trái).
• Nguyên lý dập hồ quang điện: Ứng dụng cơ cấu lò xo liên kết giữa lưỡi dao chính và lưỡi dao phụ trong cầu dao để gia tăng tốc độ ngắt tiếp điểm, kéo dài và dập tắt nhanh hồ quang điện; buồng dập hồ quang chuyên dụng trong công tắc tơ hạ áp.
• Nguyên lý bảo vệ tự động bằng cơ điện: Cơ chế so sánh lực điện từ $F$ và lực đàn hồi lò xo $F_{\text{loxo}}$ trong khí cụ đóng ngắt tự động (CB):
  • Bảo vệ quá dòng cực đại: Sự cố ngắn mạch hoặc quá tải làm $I$ tăng $\rightarrow F \ge F_{\text{loxo}} \rightarrow$ lõi thép hút phần ứng nhả ngàm giữ $\rightarrow$ lò xo kéo mở tiếp điểm.
  • Bảo vệ dòng cực tiểu: Dòng giảm thấp hơn dòng cắt $\rightarrow$ từ lực không đủ giữ $\rightarrow$ lò xo mở tiếp điểm.
  • Bảo vệ sụt áp: $U_{\text{nguồn}}$ giảm $\rightarrow$ lực từ cuộn dây giảm $\rightarrow$ lò xo nhả ngàm liên động mở 03 tiếp điểm pha.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán sức điện động cảm ứng, lực tác động cơ học trên thanh dẫn; lựa chọn khí cụ đóng cắt và bảo vệ thỏa mãn điều kiện phối hợp lưới điện: $$I_{\text{đm(cầu dao/CB)}} \ge I_{\text{tt}}, \quad U_{\text{đm(cầu dao/CB)}} \ge U_{\text{nguồn}}$$
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Nhận diện và phân tích nguyên lý tác động của tiếp điểm thường đóng (NC), thường mở (NO) trên công tắc hành trình 3 chân (chân nguồn, chân thường đóng, chân thường mở); phân tích sự cố mạch điện thông qua trạng thái ngắt của các khối bảo vệ sụt áp và quá dòng.
• Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Đọc hiểu và phân biệt ký hiệu kỹ thuật của cầu dao có/không có cầu chì bảo vệ ngắn mạch, nút nhấn đơn (ON hoặc OFF), nút nhấn kép liên động; thao tác đóng ngắt dứt khoát khí cụ hạ áp nhằm ngăn ngừa sự cố phóng điện hồ quang.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp sư phạm tiếp cận hệ thống, kết hợp giữa thuyết giảng nguyên lý tĩnh học - động học và phân tích cơ cấu cơ điện thông qua sơ đồ giải phẫu thiết bị.

• Phương pháp sư phạm (Pedagogical approach): Giảng viên phân tích bản chất vật lý từ các phương trình Maxwell và Ampere, sau đó chuyển dịch sang sơ đồ cấu tạo thực tế của khí cụ và máy điện. Lý thuyết đóng cắt được truyền đạt song song với các hiện tượng phát sinh nhiệt và hồ quang.
• Bài tập và phân tích ứng dụng:
  • Bài tập tính toán cảm ứng điện từ: Tính sức điện động $e$ xuất hiện trong khung dây có số vòng $w$ khi từ thông $\Phi$ biến thiên theo thời gian; xác định lực $F$ tác dụng lên thanh dẫn trong từ trường đều.
  • Bài tập tính toán chọn khí cụ: Xác định dòng điện tính toán $I_{\text{tt}}$ của phụ tải để chọn cấp định mức của cầu dao (10A, 15A, 20A, 30A, 60A... đến 1000A) và cấp điện áp (250V, 500V).
  • Phân tích case study về quá trình ngắt tiếp điểm có hỗ trợ lưỡi dao phụ và lò xo bật nhanh nhằm triệt tiêu hồ quang điện.
• Phương pháp đánh giá (Assessment methods):
  • Điểm chuyên cần (10%): Đánh giá mức độ tham gia và kỷ luật học tập trên lớp.
  • Điểm kiểm tra giữa kỳ (20%): Kiểm tra viết tự luận nhằm đánh giá mức độ nắm bắt lý thuyết Chương 1 và Chương 2.
  • Điểm thi kết thúc học phần (70%): Hình thức thi viết tự luận tổng hợp toàn bộ 04 chương.
• Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines): Sinh viên cần tự vẽ lại sơ đồ các trạng thái tiếp điểm của nút nhấn kép và công tắc hành trình; luyện tập xác định chiều vector từ trường, dòng điện, lực điện từ theo quy tắc bàn tay trái và bàn tay phải; đối chiếu thông số thực tế của các thiết bị hạ áp.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Tài liệu được chuẩn hóa dựa trên các công trình giáo trình kỹ thuật điện tiêu biểu trong nước, bao gồm:

• Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh (2010), Kỹ thuật điện, NXB Khoa học kỹ thuật.
• Nguyễn Đức Kỳ (2005), Giáo trình máy điện công nghiệp, NXB Hà Nội.
• Lê Mạnh Việt (2000), Kỹ thuật điện, Trường Đại học Giao thông vận tải.

Nội dung giáo trình thể hiện tính thực tiễn cao thông qua:

• Mô tả tường minh cơ chế triệt tiêu hồ quang cơ học: Phân tích chi tiết chuyển động độc lập giữa lưỡi dao chính và lưỡi dao phụ được liên kết bằng lò xo kéo căng, cho phép ngắt tiếp điểm với vận tốc cao ngay cả khi thao tác tay bị chậm.
• Hệ thống phân loại đa tiêu chí đối với khí cụ hạ áp: Phân loại cầu dao theo số cực (1, 2, 3, 4 cực), theo cấu trúc ngả (1 ngả, 2 ngả dùng đảo nguồn hoặc đảo chiều quay động cơ), theo vật liệu đế cách điện (đế sứ, đế nhựa, đế đá) và trạng thái có/không có nắp bảo vệ.
• Tích hợp ứng dụng điều khiển công nghiệp: Cung cấp thông số vận hành của contactor (điện áp đến 500V, dòng định mức đến 600A) kết hợp với nút nhấn điều khiển từ xa và công tắc hành trình nhằm khống chế chu trình chuyển động của máy móc.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình môn Động cơ điện phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục đại học và kỹ thuật:

• Sinh viên đại học: Tài liệu được biên soạn cho sinh viên năm 2 hoặc năm 3 thuộc các ngành kỹ thuật cơ điện, giao thông vận tải và tự động hóa nhằm hoàn thành học phần Động cơ điện bắt buộc (02 tín chỉ).
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu tốt nội dung, người học cần nắm vững kiến thức Vật lý đại cương (phần điện từ học: từ trường, từ thông, lực từ) và kiến thức cơ bản về giải mạch điện xoay chiều một pha, ba pha.
• Giảng viên: Sử dụng làm đề cương bài giảng chuẩn, hỗ trợ phân bổ thời lượng 02 tín chỉ lý thuyết và biên soạn ngân hàng câu hỏi phục vụ các kỳ thi viết.
• Cán bộ kỹ thuật và tự học: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo để tra cứu nguyên tắc phối hợp dòng định mức của thiết bị đóng cắt hạ áp và nhận diện sơ đồ tiếp điểm trong tủ điều khiển động cơ.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên bậc đại học và cao đẳng khối ngành kỹ thuật công nghệ cần hoàn thành học phần Động cơ điện với thời lượng 02 tín chỉ lý thuyết, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên vận hành lưới điện hạ áp.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Người học cần hoàn thành học phần Vật lý đại cương (phần Điện - Từ học để hiểu các quy tắc vặn nút chai, bàn tay trái, bàn tay phải, định luật Maxwell) và học phần Lý thuyết Mạch điện (để nắm vững các thông số dòng điện, điện áp, tần số, mạch điện 3 pha).

3. Điểm khác biệt về nội dung của giáo trình này là gì?

Tài liệu không chỉ giới thiệu máy điện lý thuyết mà dành dung lượng phân tích cụ thể các thiết bị khí cụ hạ áp thực tế: cấu tạo lưỡi dao phụ dập hồ quang của cầu dao, 03 cơ chế tác động cơ học của Aptomat (quá dòng cực đại, cực tiểu dòng, sụt áp), cấu trúc 3 chân của công tắc hành trình và độ bền đóng cắt của nút nhấn.

4. Làm sao để tự học và ôn tập giáo trình đạt hiệu quả cao?

Người học cần:

1. Ghi nhớ các công thức tính $e = -w \frac{d\Phi}{dt}$, $e = Blv$, $F = Bil$.
2. Vẽ và phân tích sơ đồ cơ chế ngàm giữ tiếp điểm của Aptomat trong 3 trường hợp sự cố.
3. Nắm vững điều kiện chọn lựa khí cụ: $I_{\text{đm}} \ge I_{\text{tt}}$ và $U_{\text{đm}} \ge U_{\text{nguồn}}$.
4. Bám sát hình thức thi viết (chiếm 70% tổng điểm học phần) bằng cách trả lời các câu hỏi tự luận phân tích cấu tạo và nguyên lý.

5. Giáo trình trích dẫn những nguồn tài liệu tham khảo chính thống nào?

Nội dung bài giảng được xây dựng dựa trên 03 tài liệu tham khảo chuẩn:

• Kỹ thuật điện (Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, NXB Khoa học kỹ thuật, 2010).
• Giáo trình máy điện công nghiệp (Nguyễn Đức Kỳ, NXB Hà Nội, 2005).
• Kỹ thuật điện (Lê Mạnh Việt, Trường ĐH Giao thông vận tải, 2000).

---

Kết luận (150 từ)

Bài giảng môn học Động cơ điện cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và có cấu trúc chặt chẽ về máy điện cùng các khí cụ điều khiển, bảo vệ mạch điện công nghiệp. Thông qua 04 chương nội dung, tài liệu thiết lập lộ trình học tập khoa học: bắt đầu từ các định luật điện từ cơ bản và thiết bị đóng cắt - bảo vệ (Chương 1), tiếp nối bằng việc khảo sát chi tiết động cơ điện một chiều (Chương 2), động cơ không đồng bộ ba pha (Chương 3) và động cơ đồng bộ (Chương 4).

Cơ chế đánh giá phân định rõ ràng (10% chuyên cần, 20% giữa kỳ, 70% thi viết) giúp định hướng người học tập trung vào việc hiểu sâu bản chất vật lý và tính toán thông số kỹ thuật. Kết hợp với các tài liệu tham khảo chuẩn mực từ các tác giả Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Nguyễn Đức Kỳ và Lê Mạnh Việt, giáo trình đáp ứng đầy đủ yêu cầu học thuật của học phần 02 tín chỉ trong chương trình đào tạo kỹ thuật điện đại học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 1. Định nghĩa và phân loại • 2. Các định luật điện từ trong máy điện • 3. Các thiết bị đóng cắt mạch • 4.

Các thiết bị bảo vệ mạch • Bài tập 4 5 1. Định nghĩa ➢ Máy điện là thiết bị điện từ, làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. ➢ Cấu tạo: Gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn) ➢ Chức năng: Biến đổi dạng năng lượng như: - Cơ năng thành điện năng (máy phát điện). - Biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) - Biến đổi thông số điện như điện áp, dòng điện, tần số, pha … 6 1.

Phân loại ➢ Có nhiều cách phân loại như: Theo công suất, cấu tạo, chức năng, theo dòng điện, nguyên lý hoạt động, nguyên lý biến đổi năng lượng. Phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng: ✓ Máy điện tĩnh ✓ Máy điện có phần quay 7 1. Máy điện tĩnh ▪ Sự làm việc của máy dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có sự chuyển động tương đối với nhau ▪ Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi của máy cũng có tính chất thuận nghịch 9 1.

Phân loại Ví dụ: Máy biến áp biến đổi hệ thống điện có thông số U1, f thành hệ thống điện có thông số U2, f hoặc ngược lại. Phân loại: Biến áp 11 1. Máy điện có phần động - Thường gọi là máy điện quay - Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. - Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện).

- Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch. Phân loại Động cơ điện 13 1. Phân loại Máy phát điện 14 15 1.1 Định luật cảm ứng điện từ a. Trường hợp từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây.

Từ thông  biến thiên xuyên qua một vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm ứng một sức điện động. Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều của từ thông theo quy tắc vặn nút chai, thì sức điện động cảm ứng trong một vòng dây (theo công thức Mắcxoen): 16 1.1 Định luật cảm ứng điện từ Nếu cuộn dây có w vòng, sức điện động cảm ứng: Trong đó: Là từ thông móc vòng Đơn vị của từ thông là Webe (Wb), và của sức điện động là vôn (V) 17 1.1 Định luật cảm ứng điện từ 18 1.1 Định luật cảm ứng điện từ b. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường - Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e có trị số là: E= Blv - Trong đó: B là từ cảm (T) l là chiều dài của thanh dẫn (m) v là tốc độ của thanh dẫn (m/s) - Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Định luật lực điện từ 2.

Định luật lực điện từ Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường thì thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của một lực điện từ có trị số là: F= Bil Trong đó: B: Từ cảm (T) i : Dòng điện (A) l : Chiều dài thanh dẫn (m) Chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái.4 Các thiết bị đóng cắt mạch điện 1.1 Cầu dao, aptomat, nút nhấn 1.2 Contactor, khởi động từ 21 1. Cầu dao, áp to mát, nút nhấn 1. Cầu dao ➢ Khái niệm: Cầu dao là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện bằng tay, được sử dụng trong các mạch điện có nguồn dưới 500V,dòng điện định mức có thể lên tới vài KA. Cầu dao ➢ Ứng dụng: Thông thường, cầu dao được bố trí đi cùng với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điện.

➢ Chú ý: Khi thao tác đóng ngắt mạch điện ✓ Cần đảm bảo an toàn cho thiết bị dùng điện ✓ Cần có biện pháp dập tắt hồ quang điện, vì vậy khi đóng ngắt mạch điện, cầu dao cần phải thực hiện một cách dứt khoát. Cầu dao ➢ Cấu tạo Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng hộp kim đồng. Lưỡi dao chính. Cầu dao ➢ Nguyên lý hoạt động ✓ Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện được đóng ngắt.

• Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi. • Người sử dụng cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh để dập tắt hồ quang. Cầu dao ✓ Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ. • Khi dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được khép trong ngàm.

• Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn kẹp trong ngàm. Lò xo liên kết giữa hai lưỡi dao được kéo căng ra và tới một mức Cầu dao có cầu dao phụ: 1. Lưỡi dao chính. nào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi 2.

ngàm một cách nhanh chóng. Lưỡi dao phụ. Lò xo bật nhanh. • Do đó, hồ quang được kéo dài nhanh và hồ quang bị dập tắt trong thời gian ngắn.

Cầu dao ➢ Phân loại: Phân loại cầu dao dựa vào các yếu tố sau: ✓ Theo kết cấu: cầu dao được chia làm loại một cực, hai cực, ba cực hoặc bốn cực. ✓ Cầu dao có tay nắm ở giữa hoặc tay ở bên. Ngoài ra còn có cầu dao một ngả, hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ. ✓ Theo điện áp định mức : 250V, 500V.

✓ Theo dòng điện định mức: dòng điện định mức của cầu dao được cho trước bởi nhà sản xuất (thường là các lọai 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A, 100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A…). ✓ Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá. ✓ Theo điều kiện bảo vệ: lọai có nắp và không có nắp (loại không có nắp được đặt trong hộp hay tủ điều khiển). ✓ Theo yêu cầu sử dụng: loại cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch hoặc không có cầu chì bảo vệ.

Cầu dao ➢ Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ: ➢ Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ: 28 1. Cầu dao ➢ Các thông số của cầu dao Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức: Gọi Itt là dòng điện tính toán của mạch điện. Unguồn là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng. Iđm cầu dao ≥ Itt Uđm cầu dao ≥ Unguồn 29 1.

Cầu dao, áptomát, nút nhấn 2. Aptômát ➢ Khái niệm: Aptomat (CB_ Circuit Breaker- là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch. 30 Aptomat bảo vệ quá dòng cực đại 1-Nút nhấn làm việc ( Reset). 2- Ngàm giữ tiếp điểm làm việc.

5- Cuộn dây dòng điện. 6- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm. 7- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm chính Khi gặp sự cố ngắn mạch hay quá tải thì Iđm tăng lên làm cho lực điện từ F sinh ra trên cuộn dây (5) tăng lên và lớn hơn lực đàn hồi lò xo số (6) F>= F(loxo), do đó lõi thép số (4) sẽ hút phần ứng số (3) xuống, dẫn đến ngàm số (2) hở ra, lò xo (7) mang cơ cấu tiếp điểm số (1) kéo tiếp điểm số (1) mở ra, cuối cùng mạch điện sẽ bị ngắt, ngừng toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống. 31 Aptomat bảo vệ dòng cực tiểu ❖ 1- cuộn điện từ ❖ 2- nắp tự động ❖ 3- Lò xo ❖ Bình thường dòng điện làm việc lớn hơn dòng cắt nên cuộn điện từ (1) đủ lực hút để hút nắp tự động (2) kéo đưa tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh và mạch được đóng kín.

❖ Khi dòng giảm thấp hơn dòng cắt thì cuộn (1) không đủ từ lực giữ kính mạch nữa nên bị lò xo (3) kéo nắp từ động (2) ra và tiếp điểm bị mở, dòng điện bị cắt. 32 Aptomat bảo vệ sụt áp 1- Nút nhấn làm việc (reset) 2- Ngàm giữ tiếp điểm làm việc 3- Phần ứng 4- Lõi thép 5- Cuộn dây dòng điện 6- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm 7- Lò xo mang cơ cấu tiếp điểm 33 Aptomat bảo vệ sụt áp Nguyên lý làm việc ❖ Khi ở chế độ U=Uđm lực điện từ sinh ra trên cuộn dây số (5) vừa đủ hút lò xo (6) xuống. ❖ Khi điện áp lưới điện U nguồn đủ định mức thì lực điện từ F sinh ra trên cuộn dây số (6) đủ để cho lõi thép (4) hút phần ứng số (3) xuống, giữ cho ngàm số (2) ở vị trí đúng và các tiếp điểm (1) đều đóng ❖ Khi điện áp lưới giảm (Unguon giảm) nó sẽ kéo theo lực điện từ sinh ra trên cuộn dây giảm (F giảm), lò xo số (6) sẽ kéo ngàm số (2) bật ra, lò xo số (7) sẽ tác động làm cho ba tiếp điểm số (1) sẽ bị mở ra ngắt mạch điện để bảo vệ hệ thống. 34 Aptomát Phân loại, ký hiệu, công dụng của aptomat ➢ Theo kết cấu, người ta chia CB ra ba loại: một cực, hai cực và ba cực.

➢ Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và loại tác động tức thời (nhanh). ➢ Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB ra các loại: CB cực đại theo dòng điện, CB cực tiểu theo điện áp, CB dòng điện ngược v.v… ➢ Việc lựa chọn CB, chủ yếu dựa vào : ▪ Dòng điên tính toán đi trong mạch. ▪ Dòng điện quá tải. ▪ Khi CB thao tác phải có tính chọn lọc.

Cầu dao, áptomát, nút nhấn 3. Khái niệm, công dụng ➢ Công tắc thiết bị dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng điện định mức nhỏ hơn 6A. ➢ Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhỏ hơn hay bằng 500V.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động • Vỏ (1): Thường làm bằng vật liệu cách điện như: nhựa, sứ.