- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- Giáo trình Máy điện 2 (Nghề: Điện công nghiệp - Trung cấp) - Trường CĐ Công nghiệp Hải Phòng
Xem mẫu
- UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG
GIÁO TRÌNH
Môn học/Mô đun: Máy điện 2
NGHỀ:ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP
Hải Phòng, 2019
- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
4
- BÀI 1:
QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA CÔNG SUẤT NHỎ
1. Mục tiêu của bài:
- Mô tả được cấu tạo, trình bày được nguyên lý làm việc của máy biến áp
một pha.
- Vẽ được sơ đồ, xác định được các thông số của máy biến áp ở các trạng
thái làm việc: Không tải, có tải.
- Xác định được cực tính của các cuộn dây sơ cấp, thứ cấp của máy biến áp
một pha đảm bảo đúng kỹ thuật và an toàn.
- Vận dụng đấu dây và vận hành được máy biến áp làm việc song song.
- Tính toán, quấn được máy biến áp một pha công suất nhỏ.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, cẩn thận, chính xác, tư duy sáng tạo khoa học trong
học tập.
2. Nội dung:
2.1. KHÁI NIỆM
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,
dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ
thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.
2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP MỘT
PHA
2.2.1. Cấu tạo.
Máy biến áp có các bộ phận chính sau: mạch từ (lõi thép), dây quấn và vỏ
máy.
a. Mạch từ (Lõi thép).
a. Mạch từ không phân nhánh b. Mạch từ phân nhánh c. Mạch từ hình xuyến
Hình 1-1. Mạch từ máy biến áp
Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông, được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ
tốt, thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 1 mm, mặt ngoài các lá thép
có sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép. Lõi thép gồm hai phần: Trụ
5
- và Gông . Trụ T là phần để đặt dây quấn còn gông G là phần nối liền giữa các trụ
để tạo thành mạch từ kín.
b. Dây quấn MBA.
Nhiệm vụ của dây quấn MBA là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng
ra. Dây quấn MBA thường làm bằng dây dẫn đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay
chữ nhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và
lồng vào trụ thép. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn và lõi
thép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các
dây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép còn dây
quấn điện áp cao đặt bên ngoài. Làm như vậy sẽ giảm được vật liệu cách điện.
a. Dây quấn mạch từ không phân nhánh b. Dây quấn mạch từ hình xuyến
Hình 1-2. Dây quấn máy biến áp
Dây quấn MBA có hai loại chính như :
- Dây quấn đồng tâm : ở dây quấn đồng tâm tiết diện ngang là những vòng
tròn đồng tâm.
- Dây quấn xen kẻ : Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc
theo trụ thép.
2.2.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ sẽ có dòng
i1. Trong lõi thép sẽ có từ thông móc vòng với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp,
cảm ứng ra các sđđ e1 và e2. Khi máy biến áp có tải, trong dây quấn thứ sẽ có dòng
điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2. Từ thông móc vòng với cả hai dây quấn sơ cấp
và thứ cấp gọi là từ thông chính.
Giả sử điện áp u1 sin nên từ thông cũng biến thiên sin, ta có:
= m sin t
Theo định luật cảm ứng điện từ, các sđđ cảm ứng e1, e2 sinh ra trong dây quấn
sơ cấp và thứ cấp máy biến áp là:
dφ
e1 W1 ωW1φmsin( ωi 900 ) 2E1sin( ωi 900 )
dt
6
- dφ
e2 W2 ωW2φmsin( ωi 900 ) 2E 2sin( ωi 900 )
dt
trong đó, E1, E2 là trị số hiệu dụng của sđđ sơ cấp và thứ cấp, cho bởi:
ωW1φ m
E1 π 2fW1φ m 4,44fW1φ m
2
ωW2 φ m
E2 π 2fW2 φ m 4,44fW2 φ m
2
Tỉ số biến áp k của máy biến áp:
E W
k= 1 1
E W
2 2
Nếu giả thiết máy biến áp đã cho là máy biến áp lý tưởng, nghĩa là bỏ qua sụt
áp gây ra do điện trở và từ thông tản của dây quấn thì E1 U1 và E2 U2 :
U1 E W
= 1 1 =k
U2 E W
2 2
Hình 1-3. Sơ đồ nguyên lý của MBA một pha hai dây quấn
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp thì: U1I1 = U2I2
U1 I2
Như vậy ta có: k =
U2 I1
Nếu W2 > W1 thì U2 > U1 và I2 < I1 : MBA tăng áp.
Nếu W2 < W1 thì U2 < U1 và I2 > I1 : MBA giảm áp
2.3. QUẤN MÁY BIẾN ÁP 1 PHA CÔNG SUẤT NHỎ
2.3.1. Tính toán số liệu:
Bước 1: Đo qui cách lõi từ để xác định công suất của máy biến áp.
Có nhiều kiểu lõi ( hinh 1.1 và nhiều kích cỡ nhưng chỉ cần đo chiều rộng
trụ từ (a) và bề dày trụ từ (b) để tính tiết diện của mạch từ ( S) :
S=axb
Công suất máy biến áp phụ thuộc lõi từ tính như sau :
2
S
P
K
Trong đó:
7
- - P là công suất biến áp tinh bằng VA
- S là tiết diện lõi từ tính bằng cm2
- K là hệ số thực nghiệm biến áp nhỏ 100 VA lấy K= (1,2 ÷ 1,5)
Bước 2: Tính số vòng dây (W) ứng với 1 vôn.
Số vòng dây quấn phụ thuộc lõi từ, lõi to và tốt thì quấn ít vòng, lõi nhỏ và
xấu thì quấn nhiều vòng. Lõi tốt cường độ từ cảm B = 16000 18000. Lõi trung
bình độ từ cảm B = 10000 12000 gauss
N
W
S
Trong đó :
- W là số vòng dây quấn cho 1 vôn.
- N là hệ số lõi thép : N = 40 ÷ 60
Tiết diện của trụ từ: S K P , hoặc theo kinh nghiệm thì S = 3cm2 thì ứng
với máy biến áp có dòng thứ cấp là 1A.
Bước 3: Tính toán đường kính dây quấn.
Ta biết rằng khi có dòng điện chạy trong dây quấn nó sẽ sinh từ và sinh ra
tác dụng nhiệt. Với máy biến áp cỡ nhỏ (không có thông gió) muốn cho khỏi quá
nóng chỉ chọn mật độ dòng điện trong khoảng 3A/1mm2. Vậy quan hệ giữa cỡ dây
và dòng điện là:
Đường kính dây quấn cuộn sơ cấp là :
I1
φ1 1,13
Δl1
Trong đó:
1 là đường kính dây quấn tính bằng mm
I1 là dòng điện cuộn sơ cấp tính bằng ampe
l1 là một độ dòng điện chạy trong dây dẫn sơ cấp, thường chọn l1 = 3
(A/mm2)
Đường kính dây quấn cuộn thứ cấp là :
I2
φ 2 1,13
Δl 2
Trong đó :
2 là đường kính dây quấn tính bằng mm
I2 là dòng điện cuộn thứ cấp tính bằng ampe
l2 là một độ dòng điện chạy trong dây dẫn thứ cấp, thường chọn l2 = 3,5
(A/mm2)
2.3.2. Bài tập ứng dụng: Hãy tính toán quấn một máy biến áp cảm ứng 1 pha biết:
U2 = 12v; I2 = 2,5A Điện nguồn vào máy biến áp U1 = 220v; f = 50 Hz.
Bài giải :
- Công suất của MBA:
P = U2.I2 = 12 x 2,5 = 30W
- Tiết diện trụ từ cần thiết:
S K P = 1,4 30 ≈ 7,7 (cm2)
8
- trong đó K gọi là hệ số thực nghiệm và với MBA ≤ 100VA thì K= (1,2÷1,5 ). Ở
đây ta chọn K=1,4.
Mặt khác S = a.b => Nếu chọn lõi chiều rộng trụ từ a = 3,2cm => chiều dày trụ
từ b ≈ 2,4 cm
N
- Số vòng trên một vôn của MBA là: W (N gọi là hệ số lõi, N = (40÷ 60)
S
nếu lõi thép của Nhật, Mỹ chọn N = 40; của Trung quốc chọn N = 50; Việt nam
chọn N = 60.
N 60
=> ta có W ≈ 8 (vòng/ 1 vôn) (Ta sử dụng phe Việt nam)
S 7,7
- Số vòng dây cuộn sơ cấp : W1 = U1. W = 220 × 8 = 1760 (vòng)
- Số vòng dây thứ cấp : W2 = (U2 + 10% U2). W = (12 + 1,2)× 8 ≈ 106 (vòng).
P 30
- Dòng điện vào cuộn sơ cấp : I n 0,14 (A)
1 U 220
1
- Đường kính dây quấn cuộn sơ cấp là :
I 014
φ 1,13 1 1,13 0,25 (mm)
1 Δl 3
1
Trong đó 1,13 là hệ số và l1 là một độ dòng điện chạy trong dây dẫn sơ cấp,
thường chọn l1 = 3 (A/mm2)
- Đường kính dây quấn cuộn thứ cấp là :
I 2,5
φ 1,13 2 1,13 0,95 (mm)
2 Δl 3,5
2
Trong đó l2 là một độ dòng điện chạy trong dây dẫn thứ cấp, thường chọn l2 =
3,5 (A/mm2)
2.3.3. Thi công quấn dây và cấp nguồn cho hoạt động thử:
a. Chuẩn bị khuôn quấn.
Bước 1: Chọn kiểu khuôn để quấn máy biến áp 1 pha công suất nhỏ.
Ta chọn kiểu mạch từ phân nhánh sau:
Hình 1-3. Mạch từ máy biến áp
9
- Bước 2: Chọn vật liệu làm khuôn máy biến áp.
Khuôn máy biến áp làm nhiệm vụ cách điện giữa cuộn dây và mạch từ, làm
sườn cứng để định hình cuộn dây, khuôn được làm bằng vật liệu như bìa các tông,
phíp hoặc chất dẻo chịu nhiệt. Trường hợp này ta chọn bìa các tông.
Sau đây là bảng chọn bìa giấy cát tông cho các loại công suất máy biến áp cỡ
nhỏ:
S (V.A) ec (mm)
110 0,5
10200 1
200500 2
5001000 3
10003000 4
Trường hợp này ta chọn loại bìa các tông có chiều dày 1mm.
Bước 3: Làm khuôn máy biến áp dựa vào mạch từ có sẵn.
a c
Trong đó
a: Chiều rộng trụ từ (mm)
b
b: Chiều dày của trụ từ (mm)
h h: Chiều cao trụ từ (mm)
c: Chiều rộng của cửa sổ mạch từ (mm)
Hình 1-4. Kích thước mạch từ mba
ak ak ak
bk bk
hk
ak
Hình 1-5. Sơ đồ trãi khuôn máy biến áp
Để làm khuôn chính xác, đảm bảo kỹ thuật ta chọn:
aK = a + 1 (mm)
bK = b + 1 (mm)
hK = h - 2 (mm)
cK = c - 1 (mm)
10
- Sau khi đo xong ta cắt theo các nét đứt và gấp khuôn, gấp khuôn phải dùng
thước cứng gấp cho đúng nếp.
Tiếp theo làm 02 vách chặn (mặt bích), rồi lồng 02 mặt bích vào và dùng keo
dán lại
a
k
bk
Hình 1-6. Khuôn và mặt bích máy biến áp
Sau khi làm khuôn xong, ta tiến hành làm lõi. Lấy tâm và khoan lỗ, lắp ghép
để chuẩn bị quấn dây.
Hình 1-7. Lõi khuôn máy biến áp
b. Quấn các cuộn dây:
- Thường thì người ta quấn chồng, cuộn sơ cấp quấn trước, cuộn thứ cấp
quấn sau, mỗi lớp dây được lót một lớp giấy cách điện. Các vòng dây không được
quấn sát nhau, không quấn chồng lên nhau để tiết kiệm diện tích cửa sổ mạch từ.
Các đầu dây được khóa lại chắc chắn, cạo sạch lớp cách điện của đây điện từ và
hàn ngấu đảm bảo chắc chắn vào dây cái.
- Quy trình quấn dây các bước:
Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ vật tư và thiết bị: ( kéo, dao tre, đồng hồ vạn
năng, dây điện từ, bàn quấn, ghen cách điện, giấy cách điện, băng dính cách
điện,.....)
Bước 2: Gá khuôn, má ốp lên bàn quấn và xiết chặt ốc định vị khuôn.
Bước 3: Quay thử bàn quấn và chỉnh bộ đếm của bàn quấn về 0.
Bước 4: Tiến hành quấn dây.
+ Chọn một mặt a trên khuôn quấn để đặt đầu dây ra đầu tiên.
+ Xỏ ống gen 1mm vào đầu dây ra (nếu dây điện từ < 0,60 nên gấp 2 hoặc 3
mới xỏ vào ống ghen) và để đầu dây điện từ cách ống gen 1 khoảng (1÷2)cm.
+ Khóa chặt vòng dây đầu tiên.
11
- + Tiến hành quấn dây rải theo từng lớp.
+ Lót giấy cách điện (sau khi quấn xong mỗi lớp dây).
+ Còn khoảng (5 ÷ 15) vòng cuối cùng của cuộn dây thì đặt đoạn giấy cách
điện (hoặc 1 đoạn dây đai) rồi quấn các vòng dây cuối đó đè lên để chuẩn bị khóa
dây của đầu cuối của cuộn dây.
+ Xỏ ghen vào đầu dây cuối của cuộn sau đó khóa vòng dây cuối của đầu
dây.
+ Tháo khuôn ra khỏi bàn quấn và bọc một lớp giấy cách điện ra bên ngoài.
Chú ý:
+ Các đầu dây ra của các cuộn dây phải bố trí ở mặt a của khuôn quấn, các
đầu dây phải đủ dài để thuận lợi cho việc đấu máy biến áp và sắp xếp các đầu dây
phải theo đúng thứ tự để thuận tiện trong việc lắp ráp.
+ Các cạch của dây phải nằm siết nhau, không chồng lên nhau để tiết kiệm tối
đa diện tích cửa sổ mạch từ.
+ Không được để một vòng dây nào nằm ngoài giấy cách điện.
+ Trong quá trình quấn nếu phải nối dây thì nối và hàn cẩn thận và đưa mối
nối đó ra bên ngoài.
+ Khi quấn xong cả 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp phải bọc giấy cách điện bên
ngoài từ (1÷2)lớp.
+ Nếu cuộn sơ cấp dùng dây rất nhỏ thì không cần quấn theo lớp mà quấn rải
dây tương đối đều trên bề mặt là được và quấn hết cuộn dây mới đó rồi lót giấy
cách điện
Hình 1-8. Cố định đầu dây của các cuộn dây máy biến áp
c. Lắp ghép mạch từ:
12
- Đối với mạch từ phân nhánh, lá phe chữ E lắp trước và ta ghép so le (đối
xứng) từng lá phe chữ E một, sau đó ta ghép phe chữ I sau. Các lá thép cuối cùng
thường rất khó lắp phải dùng búa sắt lót một miếng gỗ đóng dần dần, nhẹ nhàng
cho lá thép ép chặt vào lõi khuôn. Cần phải ghép đầy đủ, không được phép ghép
lỏng, máy biến áp sẽ kêu, rung và nóng.
Hình 1-9. Lắp phe máy biến áp
d. Hoàn chỉnh, chạy thử:
- Hàn 2 đầu dây vào ra cho máy biến áp: Với những máy biến áp dùng cở dây
có đường kính nhỏ, các đầu dây vào ra người ta khoan lỗ sát nhau ở tai khuôn máy
biến áp để quấn vài vòng dây của các đầu vào ra để tránh dây bị đứt vì dây quá bé.
Nhiều trường hợp người ta gắn một miếng tôn mạ đồng, mà bạc hoặc miếng đồng
rồi hàn các đầu dây của các cuộn và các đầu dây cấp nguồn và tải.
- Cho chạy thử nghiệm: dùng đồng hồ vạn năng đo kiểm tra thông mạch, cuộn
sơ cấp, thứ cấp, đo cách điện với mạch từ và các cuộn dây với nhau. Đấu nguồn
điện cho máy biến áp và đo điện áp U2 có đúng với yêu cầu không.
- Sau khi máy biến áp làm việc thử đo kiểm tra mba đảm bảo các thông số kỹ
thuật ta tiến hành tẩm sơn cách điện cho máy biến áp sau đó sấy máy biến áp. Cách
làm như sau: Nhúng toàn bộ máy biến áp vào chất cách điện (sơn cách điện) cho
tới khi không thấy bọt khí nổi lên nữa mới lấy mba ra và đưa máy biến áp đi sấy
cho khô (phần này được trình bày ở bài 2).
Hình 1-10. Máy biến áp
13
- 2.4. HIỆN TƯỢNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Ở MÁY BIẾN ÁP, NGUYÊN
NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
- Trường hợp chạm mát:
+ Đối với trường hợp này gây nên hiện tượng điện giật, nếu kèm sự nổ cầu
chì, bốc khói nhẹ thì do sự chạm mát đã làm chập mạch cuộn dây.
+ Có thể do bị chạm giữa các cọc nối với vỏ sắt hoặc có sự cố nối tắt giữa
các cọc nối ở các cầu đấu dây của mba. Dùng đồng hồ vạn năng các điểm khả nghi
để xác định nơi bị chạm, chập mạch...sau đó sửa chữa lại cho hết chạm mát.
+ Nếu máy biến áp vẫn vận hành bình thường, thì nơi chạm chỉ có một chỗ,
có thể đường dây ra cọc nối bị tróc lớp cách điện chạm vào vỏ bọc máy biến áp
hoặc cọc nối bị hỏng hoặc chạm mát ở lớp dây tiếp giáp với mạch từ (đối với
trường hợp này thì bằng mắt thường ta không nhìn thấy được) trường hợp này ta
phải quấn lại mba.
+ Nếu máy biến áp làm việc bình thường nhưng chạm tay vào vỏ máy bị giật
nhẹ. Trường hợp này máy biến áp do bị ẩm dẫn đến điện trở cách điện bị suy giảm.
Do đó ta cần sấy lại mba mới cho mba làm việc.
- Máy biến áp đang vận hành bị nổ cầu chì:
+ Nếu máy biến áp bị phát nhiệt quá lớn, có thể là do mạch tiêu thụ quá lớn.
Thay lại dây cầu chì đúng tiết điện và chủng loại và cho máy biến áp làm việc ở
trạng thái không tải mà máy biến áp vẫn làm việc bình thường thì kết luận mba bị
quá tải. Do đó ta cho mba làm việc với đúng tải định mức.
+ Nếu máy biến áp vận hành không tải mà cầu chì vẫn nổ thì chắc chắn máy
biến áp bị chập vòng dây trong cuộn dây, ta phải quấn lại mba. Đối với máy biến
áp có công suất nhỏ sự chập vòng dây trong cuộn dây khó làm cầu chì nổ, nhưng
máy biến áp có sự phát nhiệt rất nhanh. Đối với máy biến áp dùng để nạp ắc quy
chỉnh lưu cả chu kỳ nếu trong bộ đi ốt bị hỏng (nối tắt) hoặc đấu nhầm 2 cọc
dương, âm cho nhau cũng làm cho cầu chì bị nổ khi cấp nguồn cho bộ máy biến áp
nạp ắc quy này.
- Máy biến áp vận hành bị rung lên, kèm sự phát nóng:
+ Do phụ tải đấu vào máy biến áp lớn hơn công suất cho phép của máy biến
áp, dẫn đến khi máy biến áp khi làm việc sẽ phát ra tiếng rung(rè,rè) để máy biến
áp làm việc một lúc sẽ phát nhiệt lớn. Trường hợp này máy biến áp không được cắt
nguồn sẽ bị cháy máy biến áp. Để khắc phục ta phải giảm tải cho máy biến áp về
công suất định mức của máy.
+ Do đấu điện áp không đúng với điện áp định mức của máy biến áp (điện áp
nguồn điện lớn hơn điện áp định mức của máy biến áp).
+ Do mạch từ ghép không chặt, phải siết chặt lại các bulông để ép giữa các lá
thép lại và kết hợp tẩm chất cách điện vào các khe hở của các lá thếp do bị cong
vênh.
+ Do các lá thép mạch từ kém phẩm chất, do quá han rỉ.
+ Do quấn thiếu vòng dây hoặc sai đường kính dây.
- Máy biến áp lúc làm việc được, lúc không làm việc:
14
- + Nhìn chung do nguồn điện vào máy biến áp lúc có lúc không hoặc điện áp
ra bị đứt quảng, nguyên nhân là do tiếp xúc của mối nối kém, kiểm tra lại các mối
nối vào ra của máy biến áp và nối lại cho tốt.
BÀI TẬP:
1. Hãy tính toán quấn một máy biến áp cách ly 1 pha biết: Điện nguồn vào máy
biến áp U1 = 220v; f = 50 Hz ; U2 = 24v; I2 = 2A ; trụ từ a = 2,5cm.
2. Hãy tính toán quấn một máy biến áp cách ly 1 pha biết: Điện nguồn vào máy
biến áp U1 = 220v; f = 50 Hz ; U2 = 36 v; I2 = 3A ; trụ từ a = 3,2cm.
3. Hãy tính toán quấn một máy biến áp cách ly 1 pha biết: Điện nguồn vào máy
biến áp U1 = 220v; f = 50 Hz ; U2 = 50 v; I2 = 7A ; trụ từ a = 3,6cm.
4. Hãy tính toán quấn một máy biến áp cách ly 1 pha dùng nạp cho bình ắc quy
biết: Ắc quy 12 v - 100A/h, điện nguồn vào máy biến áp U1 = 220v; f = 50 Hz ;trụ
từ a = 4cm.
15
- BÀI 2:
SỬA CHỮA DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
1. Mục tiêu của bài:
- Mô tả được cấu tạo, trình bày được nguyên lý làm việc của động cơ không
đồng bộ 3pha.
- Tính toán được các thông số cơ bản của động cơ không đồng bộ 3pha.
- Xây dựng được biểu thức môme quay, nhận xét được ý nghĩa các đại lượng
trong biểu thức .
- Vận dụng được các phương pháp mở máy, phương pháp điều chỉnh tốc độ
động cơ không đồng bộ 3pha.
- Tính toán, vẽ được sơ đồ trãi dây quấn stato động cơ không đồng bộ 3 pha.
- Bảo dưỡng và sửa chữa được những hư hỏng thông thường, quấn lại được
bộ dây quấn stato theo số liệu cũ đảm bảo động cơ hoạt động tốt, đúng kỹ thuật và
an toàn.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, cẩn thận, chính xác, tư duy sáng tạo khoa học trong
học tập.
2. Nội dung:
2.1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG
ĐỒNG BỘ 3 PHA
2.1.1. Cấu tạo
Cấu tạo của máy điện không đồng bộ được trình bày trên hình 2.1, gồm hai
bộ phận chủ yếu là stator và rotor, ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy.
Trục làm bằng thép, trên đó gắn mạch từ và dây quấn rotor, ổ bi và phía cuối trục
có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục.
Hình 2-1. Cấu tạo động cơ điện không đồng bộ
16
- Trong đó: 1. Lõi thép stato; 2.Dây quấn stato; 3. Nắp máy; 4. ổ bi; 5. Trục máy;
6.Hộp dầu cực; 7. Lõi thép rôto; 8.Thân máy; 9. Quạt gió làm mát; 10. Hộp quạt.
a. Stator (phần tĩnh)
Stator gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy
và nắp máy.
- Lõi thép
Lõi thép stator có dạng hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, được dập
rãnh bên trong rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép
được ép vào trong vỏ máy.
- Dây quấn stator
Dây quấn stator thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện và đặt
trong các rãnh của lõi thép. Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong dây quấn ba
pha stator sẽ tạo nên từ trường quay.
a) Lá thép stator và roto b) Lõi thép stator
Hình 2-2. Kết cấu stator máy điện không đồng bộ
b. Rotor (phần quay)
Rotor là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy.
a. Dây quấn rotor lồng sóc; b. Lõi thép rotor; c. Ký hiệu động cơ
Hình 2-3. Cấu tạo rotor động cơ không đồng bộ
- Lõi thép
Lõi thép rotor gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau và phía bên
ngoài được xẻ rãnh đặt thanh dẫn và đầu các thanh dẫn được nối vòng ngắn mạch
17
- (hình 2.2a). Tương tự lõi thép stator cũng ghép lại với nhau, phía trong lõi thép
được xẻ rãnh để đặt dây quấn và ở giữa có dập lỗ để lắp trục (hình 2.2a).
- Trục
Trục của máy điện không đồng bộ làm bằng thép, trên đó gắn lõi thép rôto.
- Dây quấn rotor
Dây quấn rotor của máy điện không đồng bộ có hai kiểu : rotor ngắn mạch
còn gọi là rotor lồng sóc và rotor dây quấn còn gọi rôtor pha.
Rotor lồng sóc (hình 2.3b) gồm các thanh đồng hoặc thanh nhôm đặt trong
rãnh và bị ngắn mạch bởi hai vành ngắn mạch ở hai đầu. Với đồng cơ nhỏ, dây
quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn, vành ngắn mạch, cánh tản nhiệt
và cánh quạt làm mát (hình 2.3a và hình 2.3b ). Các động cơ công suất trên 100kW
thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vào vành ngắn
mạch.
Rotor dây quấn. Trên lõi thép Roto người ta quấn cuộn dây giống như dây
quấn ba pha stator và có cùng số cực từ như dây quấn stator. Dây quấn kiểu này
luôn luôn đấu sao (Y) và có ba đầu ra đấu vào ba vành trượt gắn ở trục quay của
rotor và cách điện với trục. Ba chổi than cố định và luôn tỳ trên vành trượt nầy để
dẫn điện vào một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều
chỉnh tốc độ.
Hình 2-4. Cấu tạo máy điện không đồng bộ rôto dây quấn
c. Vỏ máy
Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm bằng gang
2.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha
Để máy điện không đồng bộ làm việc ở chế độ động cơ điện. Dây quấn
stator nối vào lưới điện, rotor kín mạch và trục nối với máy công tác.
- Sơ đồ nguyên lý:
18
- Hình 2-5. Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ KĐB
Khi đóng cầu dao CD sẽ có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì
trong khe hở không khí xuất hiện từ trường quay với tốc độ n 1 = 60f1/p (f1 là tần số
lưới điện; p là số đôi cực từ của máy; n 1 là tốc độ từ trường quay bậc một) Từ
trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rôto, làm
cảm ứng trong dây quấn rôto các sđđ E2. Do rôto kín mạch nên trong dây quấn rôto
có dòng điện I2 chạy qua. Dây quấn rotor có I2 lại nằm trong từ trường stator nên
phải chịu một lực điện từ Fđt tác dụng, chiều Fđt xác định bằng quy tắc bàn tay trái,
do đó sinh ra mômen điện từ Mđt là mômen quay Mq đối với trục làm rôtor quay
tốc độ (n) cùng chiều từ trường quay. Tốc độ rôtor (n) luôn luôn nhỏ hơn (n 1), nên
gọi là động cơ không đồng bộ.
Nếu n = n1 thì tốc độ tương đối n2 = n1 – n = 0 nên E2 = 0, I2 = 0, Fđt =0 do
đó Mđt = Mq = 0. Lúc này buộc (n) quay chậm lại, tức n < n1 .
2.2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA
DÂY QUẤN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA
2.2.1. Các đại lượng đặc trưng của dây quấn động cơ - kiều quấn đồng tâm.
a. Các đại lượng dặc trưng của dây quấn
Bước cực T:
Bước cực là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau.
Z
T (rãnh)
2p
Trong đó, Z là số rãnh, 2p số cực từ.
Số rãnh của một pha dưới một cực từ q:
Z
q ( rãnh)
2p.m
Trong đó, m là số pha; còn q có thể là số nguyên, cũng có thể là phân số.
Bước dây quấn y :
Bước dây quấn y1 là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử.
19
- Z
y1
ε (rãnh)
2p
y2 = y1 + 2 (rãnh)
y3 = y2 + 2 (rãnh)
.......
yn = yn - 1 + 2 (rãnh) với q = n (rãnh)
Vậy y phải là số nguyên. Có các trường hợp:
= 0 y1 = T dây quấn bước đủ.
> 0 y1 > T dây quấn bước dài.
< 0 y1 < T (hay y = 0,8 T) dây quấn bước ngắn.
Muốn có sđđ cảm ứng trong phần tử dây quấn lớn nhấ thì y = T
Rãnh đấu dây của các nhóm bối trong một pha Zđ:
Zđ = 3q + 1
Khoảng cách các đấu dây của các pha ĐV:
Đv = 2q + 1 (rãnh)
b. Bài tập ứng dụng: Tính toán, vẽ sơ đồ trãi động cơ KĐB 3 pha - kiểu quấn
đồng tâm bước đủ với Z = 24; 2p =4 ; m =3?
Giải:
- Tính toán:
+ Bước cực tô :
Z 24
T= = = 6 (rãnh)
2P 4
+ Số rãnh 1 pha dưới 1 cực:
Z 24
q= = = 2 (rãnh)
2P.m 4.3
+ Bước quấn dây :
y1 = T = 6 (rãnh )
y2 = y1 + 2 = 6 + 2 = 8 (rãnh)
+ Rãnh đấu dây của các nhóm bối trong một pha:
Zđ = 3q + 1 = 3.2 + 1 = 6 + 1 = 7 (rãnh)
+ Khoảng cách các đấu dây của các pha:
Đv = 2q + 1 = 2.2 + 1 = 5 (rãnh)
- Sơ đồ trãi
T T T T
N S N S
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
A Z B C X Y
Hình 2-6. Sơ đồ trãi động cơ KĐB 3 pha - kiểu quấn đồng tâm
20
- 2.2.2. Các đại lượng dặc trưng của dây quấn động cơ - kiều quấn đồng khuôn
1 lớp ( xếp đơn ).
a. Các đại lượng dặc trưng của dây quấn
Bước cực T:
Bước cực là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau.
Z
T (rãnh)
2p
Trong đó, Z là số rãnh, 2p số cực từ.
Số rãnh của một pha dưới một cực từ q:
Z
q ( rãnh)
2p.m
Trong đó, m là số pha; còn q có thể là số nguyên, cũng có thể là phân số.
Bước dây quấn y :
Bước dây quấn y1 là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử.
Z
y ε (rãnh)
2p
Vậy y phải là số nguyên. Có các trường hợp:
= 0 y = T dây quấn bước đủ.
> 0 y > T dây quấn bước dài.
< 0 y < T (hay y = 0,8 T) dây quấn bước ngắn.
Muốn có sđđ cảm ứng trong phần tử dây quấn lớn nhất thì y = T
Rãnh đấu dây của các nhóm bối trong một pha Zđ:
Zđ = 3q (rãnh), ( Nếu q là số lẻ)
Zđ = 3q + 1 (rãnh), ( Nếu q là số chẵn)
Khoảng cách các đấu dây của các pha là:
Đv = 2q + 1 (rãnh)
b. Bài tập ứng dụng: Tính toán, vẽ sơ đồ trãi động cơ KĐB 3 pha - kiểu quấn đồng
khuôn 1 lớp bước đủ với Z = 24; 2p =4 ; m =3?
Giải:
- Tính toán:
+ Bước cực tô:
Z 24
T= = = 6 (rãnh)
2p 4
+ Số rãnh 1 pha dưới 1 cực:
Z 24
q= = = 2 (rãnh)
2P.m 4.3
+ Bước quấn dây :
y = T = 6 (rãnh)
+ Rãnh đấu dây của các nhóm bối trong một pha:
Zđ = 3q + 1 = 3.2 + 1 = 6 + 1 = 7 (rãnh)
+ Khoảng cách các đấu dây của các pha:
Đv = 2q + 1 = 2.2 + 1 = 5 (rãnh)
21
- - Sơ đồ trãi:
T T T T
K1 K1 K1 K1
S N S N
K1 K1 K1 K1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1
K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1 K1
A Z B C X Y
K1 K1 K1 K1 K1 K1
Hình 2-7. Sơ đồ trãi động cơ KĐB 3 pha - kiểu quấn đồng khuôn 1 lớp
2.2.3. Các đại lượng dặc trưng của dây quấn động cơ - kiều quấn đồng khuôn
2 lớp ( xếp kép).
a. Các đại lượng dặc trưng của dây quấn
Bước cực T:
Bước cực là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau.
Z
T (rãnh)
2p
Trong đó, Z là số rãnh, 2p số cực từ.
Số rãnh của một pha dưới một cực từ q:
Z
q (rãnh)
2p.m
Trong đó, m là số pha; còn q có thể là số nguyên, cũng có thể là phân số.
Bước dây quấn y :
Bước dây quấn y1 là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử.
Z
y ε (rãnh)
2p
Vậy y phải là số nguyên. Có các trường hợp:
= 0 y = T dây quấn bước đủ.
> 0 y > T dây quấn bước dài.
< 0 y < T (hay y = 0,8 T) dây quấn bước ngắn.
Muốn có sđđ cảm ứng trong phần tử dây quấn lớn nhấ thì y = T
Rãnh đấu dây của các nhóm bối trong một pha Zđ:
Zđ = 3q + 1 (rãnh)
Khoảng cách các đấu dây của các pha là:
Đv = 2q + 1 (rãnh)
22
nguon tai.lieu . vn
