Xem mẫu
- BÀI TIỂU LUẬN
Báo cáo thực tập xưởng điện
- LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật điện là ngành ứng dụng các hiện tượng điện từ để biến đổi năng lượng,
đo lường, điều khiển tín hiệu ... bao gồm việc tạo ra, biến đổi và sử dụng điện năng, tín
hiệu điện từ trong các hoạt động thực tế của con người.
Các máy thực hiện biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại gọi là các
máy
điện. Các máy biến từ cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát điện, các máy
điện để thực hiện các quá trình ngược lại được gọi là động cơ. Các máy điện đều có tính
chất thuận nghịch tức là đều có khả năng biến đổi cơ năng thành năng lượng điện và
ngược lại.
Máy điện gồm hai phần: mạch điện và mạch từ. Mạch điện được cấu tạo bởi
các cuộn dây, còn mạch từ cấu tạo bởi lõi sắt từ. Máy điện gồm có máy điện tĩnh và máy
điện động. Máy điện tĩnh là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần trong máy là
không thay
đổi, còn máy điện động là máy điện mà vị trí tương đối giữa các phần trong máy điện
thay đổi khi máy điện hoạt động. Do có thể biến đổi từ năng lượng điện thành năng
lượng cơ và ngược lại từ năng lượng cơ thành năng lượng điện nên máy điện được dùng
phổ biến trong các nghành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,...
Do tầm quan trọng của máy điện nên trong chương trình học tập tại
trường ĐHBKHN ngoài việc được học cơ sở lý thuyết về máy điện trên lớp chúng em
còn được đi thực tập xưởng 3 tuần lễ. Nhờ vậy chúng em hiểu rõ hơn về nguyên lý vận
hành của máy
điện và chúng em còn được học kỹ thuật quấn dây của máy biến áp nhỏ, động cơ ba pha
rô to lồng sóc.
Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Điện và các thầy hướng
dẫn:
Nguyễn Quang Hùng
- Nguyễn Huy Thiện
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để giúp đỡ chúng em hoàn thành đợt thực tập
này.
MỤC LỤC
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY
ĐIỆN Bài 1: Cơ sở lý thuyết máy điện
Bài 2: Máy điện không đồng bộ
Bài 3: Cơ sở thiết kế bộ dây quấn stato động cơ không đồng bộ
Bài 4: Kỹ thuật quấn dây
PHẦN II: CÔNG NGHỆ QUẤN DÂY VÀ SỐ LIỆU KỸ
THUẬT I. Yêu cầu kỹ thuật
II. Công nghệ và số liệu kỹ thuật
1. Bài tập về dây quấn khuôn phân tán 1 lớp
2. Bài tập về dây quấn khuôn đồng tâm tập trung 1 lớp.
PHẦN III: KẾT LUẬN
- PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN
§1. Cơ Sở Lý Thuyết Máy
Điện
I. Giới thiệu chung về máy
điện
Theo quan điểm năng lượng thì trong tất cả các thiết bị điện đều xảy ra quá trình
chuyển động năng lượng điện từ. Quá trình đó được thể hiện qua các hiện tượng: biến
đổi,
tích phóng năng lượng và truyền tải năng lượng. Máy điện là thiết bị điện thực hiện
chức năng biến đổi và truyền tải năng lượng điện từ. Hiện tượng biến đổi và truyền
tải năng
lượng thông qua sự tồn tại của điện trường và từ trường trong máy điện. Cấu tạo của
máy
điện gồm hai phần cơ bản: mạch điện và mạch
từ.
Mạch từ gồm bộ phận dẫn từ và khe hở không khí
Mạch điện gồm các thiết bị điện nối với nhau bằng các dây dẫn điện tạo thành các
vòng kín có thể cho dòng điện chạy qua.
Tuỳ theo cấu tạo, nguyên lý làm việc, chức năng mà máy điện được chia ra
làm
nhiều loại, nhưng chúng đều có điểm chung
sau:
- Cửa vào là cửa đưa năng lượng vào máy.
- Cửa ra là cửa đưa năng lượng ra khỏi máy.
- Tuỳ theo chức năng của các loại máy điện mà ta có thể xác định được dạng năng
lượng ở đầu vào và đầu ra của máy điện:
- Nếu đầu vào là năng lượng điện thì máy điện là động cơ điện.
- Nếu đầu và là cơ năng thì máy điện là máy phát điện.
- Nếu đầu vào và đầu ra của máy điện đều là điện năng u,i thì máy điện đóng
vai trò là máy truyền tải điện năng.
Sự biến đổi cơ điện trong máy dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguyên lý
này cũng đặt cơ sở cho các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi năng lượng điện với
những
giá trị áp, dòng... thành dòng điện với các giá trị áp, dòng khác. Máy biến áp là thiết bị
biến đổi cảm ứng đơn giản thuộc loại này. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và
quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn
cũng được
thực hiện bằng phương pháp
điện.
Máy điện có nhiều loại, và được phân loại theo nhiều cách khác nhau, có thể phân
loại theo công suất, cấu tạo, chức năng, nguyên lý làm việc... Và ở đây ta chỉ xét máy
điện dựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng.
a) Máy điện tĩnh
Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, do sự biến đổi từ
thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau.
Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp
Máy điện tĩnh dùng để biến đổi thông số của dòng điện, như máy biến áp để biến
đổi hai thông số của dòng điện là giá trị áp và giá trị dòng.
b) Máy điện động
- Nguyên lý làm việc cũng 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 này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng. Đó là biến đổi năng
lượng điện thành cơ năng và ngược lại cơ năng thành điện năng. Đại diện cho loại máy
điện động là động cơ điện ( biến đổi điện năng thành cơ năng) và máy phát điện ( biến
đổi cơ năng thành điện năng).Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch (như sơ đồ hinh
dưới) nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện
tóm lại ta có thể tóm lược sự phân loại máy điện thông dụng thường gặp theo sơ
đồ
sau đây:
Máy điện
Máy điện tĩnh máy diện có phần quay
Máy điện xoay chiều máy điện một chiều
Máy điện Máy điện
Không đồng
bộ đồng bộ
MBA ĐCKĐB MFKĐB ĐCĐB MFĐB động cơ 1 chiều máy phát 1
chiều
II. Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện.
Máy điện có tính chất rất quan trọng là tính thuận nghịch, tức là nó vừa có thể là động
cơ điện vừa có thể là máy phát điện.
1. Chế độ máy phát điện
- Giả thiết thanh dẫn có chiều dài l đặt vuông góc với từ trường có độ từ cảm là
B ( như hình vẽ). Khi tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học Fcơ thanh dẫn sẽ chuyển
động với vận tốc v trong từ trường của nam châm N_S và trong thanh dẫn sẽ cảm
ứng suất điện động e. Nếu nối thanh dẫn với tải thì sẽ có dòng điện i chạy trong
thanh dẫn. Đây là nguyên lý để tạo ra máy phát điện. Nếu không tính tới điện trở của
thanh dẫn thì u = e. và công suất máy phát điện cung cấp cho phụ tải là p =u.i
Dòng điện nằm trong thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của từ trường
Fđt = B.i.l và có chiều như hình
vẽ.
Khi máy quay với tốc độ không đổi, lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động
cơ
sơ cấp: Fcơ = F đt và nhân hai vế với v ta được: Fcơ.v = F đt.v = B.i.l.v = e.i và như vậy
công suất của động cơ sơ cấp: Pcơ = Fcơ.v đã thành công suất điện P điện = e.i nghĩa là cơ
năng đã chuyển thành điện năng.
2. Chế độ động cơ
điện
- Cung cấp điện cho máy điện, điện áp u của nguồn điện sẽ gây ra dòng i trong thanh
dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F đt = B.i.l tác dụng lên thanh dẫn
làm thanh dẫn chuyển động với vận tốc v ( như hình vẽ).
Khi đó công suất điện đưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.l.v.i = F đt.v
Như vậy, công suất điện từ P đ = u.i đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ
Pcơ
= F đt.v trên trục động cơ. Điện năng cũng đã biến thành cơ năng.
Vậy: một thiết bị điện từ tuỳ năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở
chế
độ động cơ hay máy phát:
- Nếu đưa vào phần quay của máy điện là cơ năng thì nó làm việc ở chế độ
máy phát.
- Nếu đưa vào phần quay của máy phát là điện năng thì nó sẽ làm việc ở chế
độ động cơ.
⇒ Mọi loại máy điện đều có tính chất thuận nghịch.
III. Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện
Vật liệu chế tạo máy điện có thể chia ra làm 3 loại:
- Vật liệu tác dụng.
- Vật liệu kết cấu.
- Vật liệu cách điện.
1. Vật liệu tác dụng
Đó là vật liệu dẫn điện và dẫn từ. Các vật liệu này được dùng để tạo điều kiện
cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ.
a) Vật liệu dẫn từ:
Vật liệu dẫn từ là vật liệu dùng để chế tạo các bộ phận của mạch từ, người ta
dùng các vật liệu sắt từ để làm mạch từ: thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép
- đúc, thép
rèn. Gang ít được dùng vì dẫn từ kém.
Người ta dùng các loại thép từ tính chất khác nhau nhưng chủ yếu là thép lá kỹ
thuật điện, có hàm lượng silíc khác nhau nhưng không vựơt quá 4,5%. Hàm lượng
silíc này dùng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép để giảm tổn hao
dòng điện xoáy.
Ở mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50hz thường dùng lá thép kỹ thuật điện
có
độ dày 0,35 – 0,5 mm, trong thành phần thép có từ 2-5% Si(để tăng điện trở của thép,
giảm dòng điện xoáy). Ở tần số cao thì người ta dùng thép có độ dày nhỏ hơn 0,1 – 0,2
mm.
Người ta thường sử dụng lá thép dày 0,35 mm dùng trong máy biến áp và 0,5 mm
dùng trong các máy điện quay ghép lại làm lõi sắt để làm giảm tổn hao do dòng điện
xoáy
tạo
nên.
Tuỳ theo cách chế tạo, người ta chia ra làm hai loại: cán nóng, cán nguội. Loại
sau có những tính năng về từ tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít hơn. Hiện
nay với
những máy biến áp và máy điện công suất lớn thì người ta thường chế tạo với vật liệu từ
là thép cán nguội.
Thép cán nguội chia làm hai loại: đẳng hướng và vô hướng. Loại đẳng hướng có
đặc
điểm: dọc theo chiều cán thì tính năng từ tốt hơn so với ngang chiều cán, do đó
thường
được dùng trong các máy biến áp, còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo mọi
hướng nên thường dùng trong máy điện quay.
b) Vật liệu dẫn điện
- Vật liệu dẫn điện để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện tốt nhất trong
máy điện là đồng vì chúng không đắt lắm và có điện trở suất nhỏ( ρ = 0,0172 Ω
mm2/m) . Ngoài ra còn dùng nhôm( ρ = 0,0282 Ω mm2/m) và các hợp kim khác như
đồng thau,
đồng phốt pho. Để chế tạo dây quấn thường người ta dùng đồng, đôi khi là nhôm.
Dây đồng và nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật, có bọc các loại
cách điện khác nhau như sợi vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học... Với các máy điện
công suất nhỏ và trung bình, điện áp dưới 700V thường dùng dây emai vì các lớp
cách điện của dây mỏng đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác như vành đổi
chiều, lồng sóc hay vành trượt ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng cả thép để tăng
cường độ bền cơ học và giảm kim loại màu.
2. Vật liệu kết
cấu
Là vật liệu để chế tạo các chi tiết chịu tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy,
nắp máy. Vật liệu này thường bằng gang, sắt, thép đúc hoặc thép rèn, kim loại màu và
các hợp
kim của chúng, các chất
dẻo.
3. Vật liệu cách
điện
Để cách điện các bộ phận mang điện với các bộ phận không mang điện, người ta
dùng vật liệu cách điện, vì vậy đây là vật liệu quan trọng trong máy điện, nó quyết
định
phần lớn sự làm việc ổn định của máy điện. Do đó, những vật liệu này đòi hỏi phải có
độ
bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, có độ vững chắc về cơ khí để không bị hỏng khi
lắp ráp và vận hành máy điện.
- Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm:
- Chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải, lụa ....
- Chất vô cơ: amiăng, mica ....
- Các chất tổng hợp
- Các loại men, sơn cách điện
Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên dùng trong các máy điện
có
điện áp cao. Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải sợi, .... Chúng có
độ bền cơ tốt, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm và cách điện kém. Do đó, dây
dẫn cách điện sợi
phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện.
Ngoài ra, còn có chất cách điện ở thể khí( như không khí, hidrô,...) hoặc thể
lỏng
(dầu MBA...).
+ Vật liệu khí: không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách điện
tốt người ta thường dùng khí trơ; hidro được sử dụng trong trường hợp cần cách
điện và làm mát bên trong của vật liệu.
+ Vật liệu lỏng ( dầu MBA...) đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong
máy
điện vì nó có thể len lỏi vào các khe rất nhỏ và còn có thể sử dụng để dập hồ quang.
Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra làm nhiều loại,
thường người ta chia làm 7 cấp:
Cấp cách điện Y A E B F H C
Nhiệt độ làm việc 90 105 120 130 155 180 > 180
cho phép(ºC)
Ta có thể tóm tắt cấp cách điện ở bảng dưới đây:
Cấp cách điện Vật liệu
- Sợi xenlulô, bông Nhiệt độ giới hạn cho Nhiệt độ trung bình cho phép cấp
hoặc tơ tằm trong phép vật liệu (ºC) dây quấn (ºC)
vật liệu hữu cơ
A lỏng 105 100
Vài loại màng
E tổng hợp 120 115
Amiăng, sợi thuỷ
B tinh có chất kết 130 120
- dính vật liệu gốc
mica
Amiăng, vật liệu
gốc mica, sợi thuỷ
tinh có chất kết
dính và tơ tổng
F hợp 155 140
Vật liệu gốc mica,
amiăng, sợi thuỷ
tinh kết hợp chất
kết dính và tấm Si
H hữu cơ 180 165
IV. Phát nóng và làm mát máy điện
Trong máy điện xảy ra quá trình biến đổi hoặc truyền tải năng lượng và có sự tổn
hao năng lượng ∑ Δp . Trong máy phát điện tổn hao chủ yếu là trong lõi thép( do hiện
tượng từ trễ và dòng xoáy), trong điện trở dây quấn máy điện và do ma sát ở các ổ trục, lực
cản của quạt làm mát máy phát điện ... tổn hao này làm nóng máy và ảnh hưởng đến chất
lượng của vật liệu cách điện.
Để làm mát máy điện, nhiệt lượng sinh ra phải được tản ra môi trường xung quanh
bằng cách tăng diện tích tiếp xúc của máy điện với không khí làm mát, tăng tốc độ đối lưu
của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát. Thường vỏ máy điện, được chế
tạo có cánh tải nhiệt và đối với máy điện có công suất lớn thường có hệ thống quạt gió
hoặc bơm nước làm mát.
Kích thước của máy, phương pháp làm mát phải được tính toán và lựa chọn, để cho
độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo
cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm.
Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt
quá độ tăng nhiệt của các phần tử cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vượt qúa
nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài.
- §2. Máy Điện Không Đồng Bộ
I.Khái Niệm Chung
1. Phân loại:
Máy điện không đồng bộ có nhiều loại được phân theo thành nhiều cách khác nhau:
theo kết cấu vỏ máy, rôto…
Theo kết cấu của vỏ: máy điện không đồng bộ chia thành các kiểu chính: rôto kiểu
dây quấn, rôto kiểu lồng sóc.
Theo số pha trên dây quấn có 3 loại: 1 pha, 2 pha, 3 pha.
2. Kết cấu:
Giống như những máy điện quay khác, máy điện không đồng bộ gồm những phần
chính như sau:
a) Stato: là phần tĩnh và gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn
có vỏ máy và nắp máy.
*) Lõi thép: được ép trong vỏ, làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép Stato hình trụ do các lá
thép kỹ thuật điện được dập dãnh bên trong ghép lại với nhau thành các rãnh theo hướng
trục. Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quay nên giảm tổn hao lõi thép.
*) Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây bọc cách điện( dây dẫn điện từ và được đặt
trong rãnh của lõi thép), kiểu dây quấn hình dạng và cách bố trí sẽ được trình bày trong
phần cơ sở thiết kế dây quấn stato động cơ không đồng bộ.
*) Vỏ máy: làm bằng nhôm hoặc gang, dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng như
cố định máy trên bệ, không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công suất tương đối
lớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà
dạng vỏ cũng khác nhau: kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, … Hai đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục.
Vỏ và nắp máy dùng để bảo vệ máy.
b) Rôto: là phần quay gồm có lõi thép, dây quấn và trục máy.
*) Lõi thép: nói chung, lõi thép vẫn làm bằng lá thép kỹ thuật điện như ở stato. Lõi thép
được ép trực tiếp lên trục máy.
*) Dây quấn rôto: có hai loại chính là rôto lồng sóc và rôto dây quấn.
- Rôto dây quấn: giống như dây quấn Stato. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên
thường dùng làm dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những đầu nối, kết cấu dây nối
- chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng làm dây quấn đồng tâm một lớp. Dây quấn 3
pha của rôto thường đấu hình sao, còn 3 đầu kia được nối vào 3 rãnh trượt thường làm
bằng đồng cố định một đầu ở đầu trục, và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện
bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ rôto kiểu dây quấn này là: có thể thông qua chổi
than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở
máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường
dây quấn rôto được nối ngắn mạch.
- Rôto lồng sóc: Kết cấu của loại dây này rất khác so với dây quấn stato. Trong mỗi
rãnh của lõi thép, rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và được
nối tắt ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm thành cái lồng, người ta
hay gọi là lồng sóc.
Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi
thép rôto tạo thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát. Dây
quấn rôto lồng sóc không cần cách điện với lõi thép. Để cải thiện tính năng mở máy trong
công suất tương đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh.
Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh rôto thưòng làm rãnh chéo đi qua một góc so với tâm trục.
Động cơ lồng sóc là động cơ rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm. Động cơ
dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ song giá thành cao và vận
hành kém tin cậy hơn rôto lồng sóc nên chỉ được dùng khi động cơ rôto lồng sóc không
đáp ứng được yêu cầu về truyền động.
b) Khe hở: vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều, khe hở trong máy điện không
đồng bộ rất nhỏ( 0,2 – 1mm trong các máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng
điện từ hoá lấy từ lưới điện và như vậy mới có thể nâng cao hệ số công suất của
máy.
III. Công Dụng Của Máy Điện Không Đồng Bộ
Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu làm cơ điện. Do kết
cấu đơn giản làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là
loại máy được dùng rộng dãi nhất trong các nghành kinh tế quốc dân với công suất vài
chục đến vài nghìn kW. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm
nguồn động lực cho các máy cán thép vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà
- máy công nghiệp nhẹ … Trong các hầm mỏ, dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông
nghiệp làm máy bơm hay gia công nông sản. Trong đời sống hàng ngày, máy điện không
đồng bộ cũng dần chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh…
Tóm lại, theo sự phát triển của nền điện khí hoá, và tự động hoá, phạm vi ứng dụng của
máy điện không đồng bộ ngày càng rộng rãi.
Tuy vậy, máy điện không đồng bộ cũng có những nhược điểm: hệ số cosϕ không
cao, đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt, nên ứng dụng của nó cũng có hạn chế.
Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện, nhưng đặc tính không tốt
so với máy phát điện đồng bộ nên chỉ trong một vài trường hợp đặc biết nào đó( trong quá
trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ tạm thời thì nó cũng có ý nghĩa quan
trọng.
IV. Nguyên Lý Làm Việc Của Máy Điện Không Đồng Bộ
60 f
Ta tạo ra một từ trường quay có tốc độ n1 = ,
p
Trong đó: f là tần số của điện áp đưa vào
p là số đôi cặp cực.
thì từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép rôto và cảm
ứng trong dây quấn đó sức điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp
với từ thông của stato thành từ thông tổng của khe hở. Dòng điện trong dây quấn tác dụng
với từ thông khe hở sinh ra momen tác dụng do có tác dụng mật thiết với tốc độ quay n của
rôto. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau.
Khi rôto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thì
dòng điện sinh ra trong dây quấn rôto cùng chiều với sức điện động và tác dụng của từ
trường tổng trong khe hở không khí sinh ra lực F và mômen M kéo rôto quay theo chiều từ
trường quay.
Điện năng đưa tới rôto đã biến thành cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việc
trong chế độ động cơ. Những máy chỉ làm việc ở chế độ này khi n < n1 vì khi đó mới có
chuyển động tương đối giữa từ trường và dây quấn rôto như vậy trong dây quấn rôto mới
- có dòng điện và mômen kéo rôto quay. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ
làm việc của máy cũng khác nhau.
Khi rôto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ( dùng một động cơ sơ cấp nào đó
quay rôto của máy điện không vượt quá tốc độ đồng bộ n > n1). Khi đó, chiều của từ
trường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại sức điện động và dòng điện trong dây
dẫn cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngược chiều quay n1 nghĩa là ngược với
chiều của rôto nên đó là mômen hãm. Máy điện đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ
điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là máy điện làm
việc ở chế độ máy phát điện.
Khi rôto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của sức điện động, dòng
điện và mômen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ. Vì mômen sinh ra ngược với chiều
quay của rôto nên có tác dụng hãm rôto dừng lại. Trong trường hợp này máy vừa lấy điện
năng ở lưới vào, vừa lấy cơ năng ở động cơ thứ cấp. Chế độ này được gọi là chế độ hãm
điện từ.
*-------------------------------------------*
§3. CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ DÂY QUẤN
STATOR
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ
I.Các khái niệm và các thông số cơ bản
1.Số đôi cực:
- Được hình thành bởi một cuộn dây hay nhóm cuộn dây và được đấu dây sao cho khi
có dòng điện đi qua sẽ tạo được các cấp cực N-S xen kẽ tiếp nhau trong một pha.
Khoảng cách từ tâm cực từ này đến tâm cực từ kế tiếp được gọi là bước cực từ τ và
bằng 180º điện.Bước từ τ còn được hiểu là khoảng cách nhất định hay góc độ điện giữa
pha A, pha B, pha C.
Trong tính toán τ được tính theo đơn vị rãnh và xác định bằng công thức:
τ=Z/2p Z: tổng số rãnh được dập trên Stato
2.Cuộn dây:
Có thể là một hoặc nhiều vòng, khi cuộn dây được bố trí trên stator thì chia làm các
cạnh dây và các đầu dây (đầu ra, đầu vào)
Bước dây quấn là khoảng cách giữa hai cạnh dây của cuộn dây đang được bố trí trên
stator và được tính theo đơn vị rãnh, ký hiệu là y
So sánh bước cuộn dây với bước cực từ ta có:
+ Bước đủ : y= τ =Z/2p
+Bước ngắn : y < τ
+Bước dài : y > τ
3.Các thông số khác:
M: số pha của động cơ
A: số mạch nhánh song song trong máy
Z: tổng số rãnh dập trên stator hoặc rotor
q: số rãnh tác động lên một cực ( tính từ cạnh thứ nhất đến cạnh tác dụng thứ 2 của
cùng một phần tử )
Thường chọn: q=Z/2mp=y/2p
4.Nhóm cuộn dây:
Quấn dây trong máy điện xoay chiều nhìn chung có thể được thực hiện với 2 loại
- nhóm dây:
- Nhóm cuộn dây đồng tâm
- Nhóm cuộn dây đồng khuôn
-
a)Nhóm cuộn dây đồng tâm
Nhóm cuộn dây đồng tâm được hình thành bởi nhiều cuộn dây có bước cuộn dây
khác nhau và được mắc nối tiếp nhau theo cùng một chiều quấn. Các cạnh dây của
mỗi cuộn dây chiếm các rãnh kề cận nhau để tạo thành cực từ
Dây quấn đồng khuôn Dây quấn đồng tâm
Để tạo hình nhóm cuộn dây đồng tâm, người ta quấn liên tiếp các dây dẫn theo
cùng một chiều quấn lên trên một bộ khuôn có kích thước khác nhau và đặt đồng tâm
trên cùng một trục quấn
Ưu điểm của cách quấn dây này là dễ lắp đặt cuộn dây vào stator nhưng có nhược
điểm là các đầu cuộn dây choán chỗ nhiều hơn so với cách quấn khác.Dạng nhóm
cuộn dây đồng tâm thường phổ biến trong các động cơ công suất nhỏ .
b)Nhóm cuộn dây đồng khuôn:
Nhóm cuộn dây này có các bước của dây đều bằng nhau nên chúng có cùng một
khuôn định hình. Các cuộn dây này được bố trí trên stator ở các rãnh kế tiếp nhau để
tạo thành cực từ.Thông thường bước cuộn dây trong nhóm cuộn dây đồng khuôn đều là
- bước ngắn nên có ưu điểm là ít tốn dây, thu gọn các đầu cuộn dây .Tuy nhiên để đạt
yêu cầu thu gọn các đầu cuộn dây, ít choán chỗ thì việc lắp đặt bộ dây quấn dạng này
phải khó khăn hơn và tốn nhiều thời gian hơn so với nhóm đồng tâm
II.Cách đấu dây giữa các nhóm cuộn dây
Khi thiết lập sơ đồ bộ dây quấn trên động cơ 3 pha, các nhóm dây có thể đấu dây để
tạo ra các cực từ thật họăc các cực từ giả tuỳ theo sự bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng
một pha
1.Đấu dây các nhóm cuộn tạo ra từ cực thật
Trong cách đấu này, các nhóm dây cùng một pha được bố trí sát nhau và nối dây giữa
các nhóm sao cho dòng điện qua các nhóm tạo thành các cực từ N-S xen kẽ nhau.Đặc
điểm các đấu dây này có số nhóm cuộn trong một pha bằng số đôi cực. Khi đấu dây có
thể áp dụng quy tắc “cuối_ cuối”, ”đầu_đầu”
2.Đấu dây các nhóm cuộn tạo thành các cực giả
Khi muốn đấu dây tạo thành các từ cực cùng dấu hay còn gọi là các đấu dây tạo từ cực
giả thì buộc phải bố trí các nhóm cuộn dây trong cùng một pha phải cách xa nhau ít nhất
một rãnh trống. Khi đấu dây, áp dụng quy tắc ” đầu_cuối” bằng cách nối cuối nhóm này
với đầu nhóm kế tiếp thì mới tạo thành các cực từ cùng dấu. Đặc điểm của cách đấu dây
này có số nhóm cuộn dây trong một pha bằng một nửa số dôi cực và cách đấu dây này chỉ
áp dụng khi 2p>2
Như đã biết, chỉ có thành phần đoàn dây nằm trong rãnh stator mới à các thành phần
tác dụng để tạo nên momen quay nên ta có thể có khái niệm mới về số đôi cực “ nếu một
hoặc nhiều rãnh có chứa dây dẫn mac có cùng chiều dòng điện thì chúng hình thành một
cặp cực từ N-S “.Do đó có thể nối tiếp các cạnh dây lại theo một trật tự nào đó sao cho
thoả mãn điều kiện khi có dòng điện đi qua thì chúng có cùng một chiều.
Khi các cụn dây quấn của cùng một pha nằm ở những vùng khác nhau trên thang máy
thì ta gọi đó là dây quấn tập trung .
Nếu ta thử tách nhỏ các phần tử dây quấn tập trung và rải đều trên than máy thì ta sẽ
có dây quấn phân tán. Nhưng nếu ta thực hiện bằng cách tách đôi các phần tử về số lượng
đặt ở dưới ½ và trên ½ thì ta sẽ có dây quấn hai lớp
nguon tai.lieu . vn