Xem mẫu

tr-êng §¹i häc s- ph¹m kü thuËt h-ng yªn
khoa c¬ khÝ ®éng lùc

Bµi gi¶ng dïng chung

M¸Y ®iÖn TRONG C¤NG NGHIÖP
(Dïng cho hÖ §¹i häc ngµnh C«ng nghÖ Kü thuËt C¬ ®iÖn – B¶o tr×)
¸p dông cho Ch-¬ng tr×nh tÝn chØ

Biªn so¹n:

NguyÔn h¶i hµ, Lª ngäc tróc,
lª trÝ quang

Bé m«n: c«ng nghÖ c¬ ®iÖn L¹NH & §HKK

H-ng yªn, 2015

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:MÁY BIẾN ÁP
1.1 Đại cương về máy biến áp
1.1.1 Vai trò và công dụng
1.1.2 Định nghĩa
1.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp lý tưởng
1.3 Cấu tạo của máy biến áp
1.3.1 Lõi thép MBA
1.3.2 Dây quấn máy biến áp
1.3.3 Vỏ máy biến áp
1.4 Các đại lượng định mức của MBA
1.5 Tổ nối dây máy biến áp
1.5.1 Cách ký hiệu các đầu dây
1.5.2 Các kiểu đấu dây quấn
1.5.3 Tổ nối dây của MBA
1.6 Mạch từ Máy biến áp
1.6.1 Các dạng mạch từ máy biến áp
1.6.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa MBA
1.7 Các phương trình cân bằng của máy biến áp
1.7.1 Phương trình cân bằng điện áp
1.7.2 Phương trình cân bằng dòng điện
1.8 Mạch điện thay thế của máy biến áp
1.8.1 Quy đổi các đại lượng thứ cấp về sơ cấp
1.8.2 Mạch điện thay thế chính xác của máy biến áp
1.8.3 Mạch điện thay thế gần đúng của máy biến áp
1.9 Xác định các tham số của máy biến áp
1.9.1 Xác định các tham số bằng thí nghiệm
1.9.2 Xác định các tham số bằng tính toán
1.10 Máy biến áp đặc biệt
1.10.1 Máy biến áp tự ngẫu
1.10.2 Máy biến áp đo lường
1.10.3 Máy biến áp hàn hồ quang
CHƯƠNG 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ
2.1 Đại cương về máy điện không đồng bộ
2.1.1 Khái niệm chung
2.1.2 Cấu tạo máy điện không đồng bộ
2.1.3 Nguyên lý làm việc máy điện không đồng bộ
2.1.4 Phân loại máy điện không đồng bộ
2.1.5 Các đại lượng định mức máy điện không đồng bộ
2.2 Quan hệ điện từ trong máy điện không đồng bộ
2.2.1 Đại cương
2.2.2 Máy điện không đồng bộ làm việc khi roto đứng yên
2.2.3 Máy điện không đồng bộ làm việc khi roto quay
2.2.4 Các chế độ làm việc, giản đồ năng lượng và đồ thị véc tơ máy điện không đồng bộ
2.3 Mô men điện từ của máy điện không đồng bộ
2.3.1 Tìm mô men cực đại Mmax
2.3.2 Mô men khởi động
2.3.3 Đặc tính cơ của động cơ điện
2.3.4 Mô men phụ của máy điện không đồng bộ
2.4 Khởi động và điều chỉnh tốc động động cơ điện không đồng bộ
2.4.1 Khởi động động cơ không đồng bộ

Trang
1
1
1
2
2
3
3
4
5
6
8
8
9
10
12
12
13
17
17
19
20
21
21
22
23
23
27
30
30
32
34
35
35
35
35
39
40
41
42
42
42
45
50
52
54
55
55
56
57
57

2.4.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
2.5 Động cơ điện không đồng bộ 1 pha
2.5.1 Phạm vi áp dụng, cấu tạo và nguyên lý làm việc
2.5.2 Phương trình cơ bản và sơ đồ thay thế
2.5.3 Mở máy động cơ không đồng bộ một pha
CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
3.1 Đại cương về máy điện đồng bộ
3.1.1 Phân loại và kết cấu máy điện đồng bộ
3.1.2 Hệ thống kích từ
3.1.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện đồng bộ
3.1.4 Các trị số định mức
3.2 Từ trường trong máy điện đồng bộ
3.2.1 Đại cương
3.2.2 Từ trường của dây quấn kích thích
3.2.3 Từ trường phần ứng
3.2.4 Quy đổi các sức từ động trong máy điện đồng bộ
3.3 Quan hệ điện từ trong máy điện đồng bộ
3.3.1 Đại cương
3.3.2 Phương trình điện áp và đồ thị véc tơ
3.3.3 Giản đồ năng lượng của máy điện đồng bộ
3.4 Máy phát điện đồng bộ làm việc với tải đối xứng
3.4.1 Đại cương
3.4.2 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ
3.4.3 Cách xác định tham số của máy phát điện đồng bộ
3.5 Máy phat điện đồng bộ làm việc với tải không đối xứng
3.5.1 Đại cương
3.5.2 Các tham số của máy phát điện đồng bộ khi làm việc ở tải không đối xứng
3.5.3 Ảnh hưởng của tải không đối xứng đối với máy phát điện đồng bộ
3.5.4 Ngắn mạch không đối xứng
CHƯƠNG 4: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
4.1 Đại cương về máy điện một chiều
4.1.1 Cấu tạo của máy điện một chiều
4.1.2 Các trị số định mức
4.1.3 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều
4.2 Quá trình điện từ trong máy điện một chiều
4.2.1 Sức điện động, mô men và công suất điện từ
4.2.2 Quá trình năng lượng và các phương trình cân bằng
4.3 Đổi chiều dòng điện trong máy điện một chiều
4.3.1 Đại cương
4.3.2 Quá trình đổi chiều
4.3.3 Nguyên nhân sinh ra tia lửa điện và biện pháp khắc phục
4.4 Máy phát điện một chiều
4.4.1 Đại cương
4.4.2 Các đặc tính của máy phát điện một chiều
4.5 Động cơ điện một chiều
4.5.1 Đại cương
4.5.2 Mở máy động cơ điện một chiều
4.5.3 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
4.5.4 Các đặc tính làm việc của động cơ điện một chiều
4.6 Máy điện một chiều đặc biệt
4.6.1 Sức điện động biến áp và sức điện động quay
4.6.2 Động cơ nối tiếp một pha
4.6.3 Động cơ đẩy điện

60
65
65
67
71
74
74
74
75
77
77
78
78
78
80
83
84
84
84
86
87
87
87
90
91
91
91
93
94
95
95
95
97
98
99
99
100
102
102
102
104
105
105
105
109
109
109
110
113
115
115
116
118

ö

CHÖÔNG 1:

MAÏY BIÃÚN AÏP

1.1 ÑAÏI CÖÔNG VEÀ MAÙY BIEÁN AÙP
1.1.1. Vai troì vaì cäng duûng.

Âãø dáùn âiãûn tæì nhaì maïy phaït âiãûn âãún häü tiãu thuû cáön phaíi coï âæåìng dáy taíi
âiãûn (hçnh 1.1). Nãúu khoaíng caïch tæì nåi saín xuáút âiãûn âãún häü tiãu thuû låïn, mäüt váún
âãö âàût ra laì viãûc truyãön taíi âiãûn nàng âi xa laìm sao cho kinh tãú nháút.
Maïy phaït âiãûn

MBA
tàng aïp

MBA
gèam aïp
 Z taíi âiãûn



Häü tiãu
thuû âiãûn

Hçnh 1.1 Så âäö cung cáúp âiãûn âån giaín

Ta coï, doìng âiãûn truyãön taíi trãn âæåìng dáy:
I = P/(Ucosϕ)
Vaì täøn hao cäng suáút trãn âæåìng dáy:
ΔP = Râ I2 = RdP2/(U2cos2ϕ)
Trong âoï: P laì cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng dáy; U laì âiãûn aïp truyãön taíi cuía læåïi
âiãûn; Rd laì âiãûn tråí âæåìng dáy taíi âiãûn vaì cosϕ laì hãû säú cäng suáút cuía læåïi âiãûn,
coìn ϕ laì goïc lãûch pha giæîa doìng âiãûn I vaì âiãûn aïp U.
Tæì caïc cäng thæïc trãn cho ta tháúy, cuìng mäüt cäng suáút truyãön taíi trãn âæåìng
dáy, nãúu âiãûn aïp truyãön taíi caìng cao thç doìng âiãûn chaûy trãn âæåìng dáy seî caìng beï,
do âoï troüng læåüng vaì chi phê dáy dáùn seî giaím xuäúng, tiãút kiãûm âæåüc kim loaûi maìu,
âäöng thåìi täøn hao nàng læåüng trãn âæåìng dáy seî giaím xuäúng. Vç thãú, muäún truyãön

1

taíi cäng suáút låïn âi xa êt täøn hao vaì tiãút kiãûm kim loaûi maìu ngæåìi ta phaíi duìng âiãûn
aïp cao, thæåìng laì 35, 110, 220, 500kV. Trãn thæûc tãú caïc maïy phaït âiãûn chè phaït ra
âiãûn aïp tæì 3 ÷ 21kV, do âoï phaíi coï thiãút bë tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy. Màût khaïc
caïc häü tiãu thuû thæåìng yãu cáöu âiãûn aïp tháúp, tæì 0.4 ÷ 6kV, vç váûy cuäúi âæåìng dáy
phaíi coï thiãút bë giaím âiãûn aïp xuäúng. Thiãút bë duìng âãø tàng âiãûn aïp åí âáöu âæåìng dáy
vaì giaím âiãûn aïp cuäúi âæåìng dáy goüi laì maïy biãún aïp (MBA).
1.1.2. Âënh nghéa.

Maïy biãún aïp laì thiãút bë âiãûn tæì ténh, laìm viãûc theo nguyãn lyï caím æïng âiãûn tæì,
duìng âãø biãún âäøi mäüt hãû thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp náöy thaình mäüt hãû
thäúng doìng âiãûn xoay chiãöu åí âiãûn aïp khaïc, våïi táön säú khäng thay âäøi.
1.2. NGUYÃN LYÏ LAÌM VIÃÛC CUÍA MAÏY BIÃÚN AÏP LYÏ TÆÅÍNG
Maïy biãún aïp lyï tæåíng coï caïc tênh cháút nhæ sau :
1. Cuäün dáy khäng coï âiãûn tråí.
2. Tæì thäng chaûy trong loîi theïp moïc voìng våïi hai dáy quáún, khäng coï tæì
thäng taín vaì khäng coï täøn hao trong loîi theïp.
3. Âäü tæì tháøm cuía theïp ráút låïn (μ = ∞), nhæ váûy doìng tæì hoaï cáön phaíi coï âãø
sinh ra tæì thäng trong loîi theïp laì ráút nhoí khäng âaïng kãø, do váûy stâ cáön âãø sinh ra
tæì thäng trong loîi theïp cho bàòng khäng.
Hçnh 1.2 veî så âäö nguyãn lyï cuía MBA mäüt pha hai dáy quáún. Dáy quáún 1 coï
N1 voìng dáy âæåüc näúi våïi nguäön âiãûn aïp xoay chiãöu u1, goüi laì dáy quáún så cáúp. Kyï
hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún så cáúp âãöu coï con säú 1 keìm theo nhæ u1, i1, e1, ..
Dáy quáún 2 coï N2 voìng dáy cung cáúp âiãûn cho phuû taíi Zt, goüi laì dáy quáún thæï cáúp.
Kyï hiãûu caïc âaûi læåüng phêa dáy quáún thæï cáúp âãöu coï con säú 2 keìm theo nhæ u2, i2 ,
e2, ..
Âàût âiãûn aïp xoay chiãöu u1 vaìo dáy quáún så, trong dáy quáún så seî coï doìng i1.
Trong loîi theïp seî coï tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp,
caím æïng ra caïc sââ e1 vaì e2. Khi MBA coï taíi, trong dáy quáún thæï seî coï doìng âiãûn i2
âæa ra taíi våïi âiãûn aïp laì u2. Tæì thäng Φ moïc voìng våïi caí hai dáy quáún så cáúp vaì
thæï cáúp goüi laì tæì thäng chênh.
Giaí thæí âiãûn aïp u1 sin nãn tæì thäng Φ cuîng biãún thiãn sin, ta coï:
Φ = Φ m sin ωt

(1.3)

Theo âënh luáût caím æïng âiãûn tæì, caïc sââ caím æïng e1, e2 sinh ra trong dáy quáún
så cáúp vaì thæï cáúp MBA laì:

e1 = − N 1
= ωN1Φ m sin(ωt − 90 0 ) = 2E1 sin(ωt − 90 0 ) (1.4)
dt

2

nguon tai.lieu . vn