Báo cáo thực tập xởng Trang | 5
2
0.0172 . /mm m
=
Ngoài ra trong một số trờng hợp ngời ta còn dùng nhôm làm vật liệu dẫn
điện.
b. Vật liệu kết cấu
Là loại vật liệu dùng để chế tạo ra các bộ phận chi tiết truyền động hoặc
kết cấu cho máy điện theo các dạng cần thiết, đảm bảo cho máy chạy bình
thờng. Ngời ta thờng dùng các vật liệu nh gang, thép, kim loại màu, hợp kim
hoặc các vật liệu bằng chất dẻo.
c. Vật liệu cách điện
Dùng để chế tạo các bộ phận ngăn cách giữa các bộ phận mang điện với
bộ phận không mang điện cũng nh giữa các bộ phận mang điện với nhau (các
pha). Những vật liệu này có vai trò rất quan trọng trong máy điện vì nó đảm
bảo sự an toàn trong suốt quá trình hoạt động của máy. Do đó nó cần đảm
bảo những yêu cầu nh độ bền nhiệt cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, chịu đợc
hóa chất và có độ bền cơ nhất định.
Vì các vật liệu cách điện có độ bền khác nhau nên ngời ta chia nó ra
thành 7 loại theo cấp nhiệt độ làm việc của chúng.
Cấp cách điện Y A E B F H C
Nhiệt độ làm việc 90 105 120 130 155 180 >180
Khi máy làm việc, do các tác động khác của điều kiện làm việc mà độ
bền của vật liệu cách điện sẽ bị giảm. Theo thực nghiệm nếu nhiệt độ làm
việc cho phép tăng quá từ 8-10 C thì tuổi thọ vật liệu cách điện sẽ giảm đi
một nửa. Do đó khi làm việc cần tránh để máy điện quá tải làm tăng nhiệt độ
trong thời gian dài.
1.6. Phân loại
Máy điện có nhiều loại, đợc phân loại theo nhiều cách khác nhau, phân
loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (một chiều
hoặc xoay chiều), theo nguyên lý làm việc. ở đây ta phân loại theo nguyên lý
biến đổi năng lợng :
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 6
Máy điện tĩnh:
Máy điện tĩnh thờng gặp là các loại máy biến áp. máy điện tĩnh làm việc
dựa trên các hiện tợng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông, giữa các
quận dây không có sự chuyển động tơng đối với nhau. Máy điện tĩnh thờng
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 có tính chất thuận nghịch. ví dụ nh
máy biến áp biến đổi điện năngcó các thông số U1, I1, t1 thành điện năng có
các thông số mới U2, I2, t2 ,hoặc ngợc lại biến đổi hệ thống điện U2, I2, t2
thành hệ thống điện U1, I1, t1.
Máy điện quay (quay hoặc chuyển động thẳng):
Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tợng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ
trờng và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tơng đối với nhau gây
ra. Loại máy điện này thờng dùng để biến đổi năng lợng. Ví dụ nh biến đổi
điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện
( máy phát điện). Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa là máy
điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ điện. Máy điện quay đ-
ợc chia thành hai loại là: máy điện xoay chiều và máy điện một chiều. Máy
điện xoay chiều có thể phân thành máy điện đồng bộ, máy điện không đồng
bộ và máy điện xoay chiều có vành góp.
1.7. Các thông số máy điện
Mỗi một máy điện có một bộ các thông số định mức để đảm bảo khi vận
hành máy có thể đạt đợc hiệu suất cao nhất, ổn định và an toàn nhất đồng
thời đảm bảo độ bền, tuổi thọ máy. Qua các thông số của máy điện ta cũng
có thể chọn đợc loại máy điện phù hợp với yêu cầu sử dụng
Các thông số nói chung thờng dùng là: Các điện áp định mức, dòng định
mức, dung lợng và công suất định mức, tốc độ định mức.
MáY BIếN áP
1.8. Khái niệm chung
Máy biến áp là bộ phận không thể thiếu trong việc truyền tải điện năng.
Nh chúng ta đã biết khi truyền tải điện năng nếu điện áp càng cao thì dòng
điện trên dây sẽ giảm xuống từ đó hao phí năng lợng trên đờng dây sẽ giảm
xuống làm giảm chi phí đầu t do không phải mua dây có tiết diện lớn và đầu
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 7
t cho xây dựng đờng dây. Trong thực tế các máy phát điện chỉ có thể sản sinh
ra điện áp vào khoảng từ 0.4-6kV do đó để có đợc điện áp cao
35,110,220,500kV truyền tải trên các đờng dây ta cần có máy biến áp để tăng
áp. Và khi điện truyền tải đến nơi ngời tiêu dùng thì cần phải giảm xuống
theo mức điện áp mà hộ tiêu thụ yêu cầu. Trong hệ thống điện lực, muốn
truyền tải và phân phối công suất từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu dùng
cần phải qua nhiều cấp tăng áp và hạ áp. Do đó nhiệm vụ của máy biến áp
không chỉ thay đổi điện áp mà còn là bộ phận phân phối năng lợng.
1.9. Định nghĩa
Máy biến áp là thiết bị từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện
từ, dùng để biến đổi các thông số (U,I) của dòng điện xoay chiều nhng vẫn
giữ nguyên tần số.
1.10. Nguyên lý làm việc
Nh đã nói ở trên, máy biến áp làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ:
d
e
dt
=
Xét sơ đồ nguyên lý của máy biến áp trên hình vẽ sau:
Máy biến áp trên hình vẽ là máy biến áp một pha hai dây quấn. Dây quấn
sơ cấp có N1 vòng dây và dây quấn thứ cấp có W2 vòng dây. Cả hai cuộn
dây đợc quấn trên một lõi sắt. Lõi sắt đợc cấu tạo từ nhiều là thép kỹ thuật
điện. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào 2 đầu của cuộn dây sơ cấp thì
trong lòng của cuộn dây sẽ xuất hiện một từ thông
biến thiên với tần số
bằng tần số của dòng điện trong cuộn sơ cấp. Từ thông này móc vòng với cả
2 cuộn dây 1 và 2. Nó sinh ra sđđ cảm ứng
1e
và
2e
trên các cuộn dây sơ cấp
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
N1
W1
N2
W1
U1
W1
I1
W1
I2
W1
I2
W1
Báo cáo thực tập xởng Trang | 8
và thứ cập. Khi nối 2 đầu của cuộn dây sơ cấp với tải nó sẽ sinh ra hiệu điện
thế U2 và dòng điện I2 trên tải. Nh vậy năng lợng của dòng điện xoay chiều
đã đợc chuyển từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp.
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào 2 đầu của cuộn sơ cấp là một điện áp
hình sin thì từ thông nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin:
sin
m
t
=
Theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng sinh ra trong các dây quấn
sơ cấp và thứ cấp sẽ lần lợt là:
1 1 1 1 1
sin
cos 2 sin( )
2
m
m
d wt
d
e N N N w wt E wt
dt dt
= = = =
2 2 2 2 2
sin
cos 2 sin( )
2
m
m
d wt
d
e N N N w wt E wt
dt dt
= = = =
Trong đó:
1 1
1 1
2
4.44
2 2
m m
m
wN fN
E fN
= = =
2 2
2 2
2
4.44
2 2
m m
m
wN fN
E fN
= = =
là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
Từ các biểu thức ở trên ta thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so
với từ thông sinh ra nó một góc
2
.
Hệ số máy biến áp:
Ngời ta định nghĩa hệ số máy biến áp là tỷ số giữa các đại lợng sau:
1 1 1
2 2 2
E w U
k
E w U
= = =
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 9
1.11. Vật liệu, cấu tạo:
Máy biến áp đợc cấu tạo từ ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ
máy. Tùy vào từng nhiệm vụ khác nhau mà chúng đợc cấu tạo từ những loại
vật liệu khác nhau.
1.12. Lõi thép
Lõi thép đợc dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây
quấn. Theo hình dáng lõi thép, ngời ta chia ra máy biến áp kiểu lõi và máy
biến áp kiểu bọc.
Lõi thép máy biến áp đợc làm từ tôn silic cán nguội dị hớng, để từ thông
luôn đi theo chiều cán là chiều có từ dẫn lớn, lá thép đợc ghép từ các lá tôn
đợc cắt chéo một góc nhất định. Cách ghép này dùng trong các mạch từ có độ
dày tấm tôn trong khoảng từ 0.20-0.35 mm. Khi bề dày tấm tôn nhỏ hơn 0.20
mm ngời ta dùng công nghệ mạch từ quấn lá tôn vô dịnh hình dày 0.10 mm.
Lõi thép của máy biến áp bao gồm 2 phần.
- Phần trụ: là phần để quấn dây.
- Phần gông: Kết nối các phần trụ lại và tạo thành mạch từ kín.
Trụ và gông đợc ép chặt với nhau bằng ốc vít.
1.13. Dây quấn
- Công dụng: là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu
năng lợng vào và truyền năng lợng ra. Kim loại dùng làm dây quấn thờng
bằng đồng. Theo cách quấn dây sơ cấp và thứ cấp ta có thể chia thành hai
loại. Dây quấn đồng tâm và dây quấn xem kẽ.
Dây quấn đồng tâm
Là dây quấn mà ở tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây
quấn hạ áp thờng quấn ở phía trong còn dây quấn cao áp quấn ở bên ngoài để
tận dụng quận hạ áp làm lớp phân cách giữa cuộn cao áp và trụ. Những kiểu
dây quấn đồng tâm chính là:
- Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn, quấn nhiều
lớp. Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và quấn thành hai lớp. Dây quấn
hình trụ dây tròn thờng dùng làm dây quấn cao áp, điện áp tới 35 kV, dây
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 10
quấn hình trụ bẹt dùng chủ yếu làm dây quấn hạ áp với điện áp từ 6kV trở
xuống. Nói chung dây qấn hình trụ thờng dùng cho các máy biến áp có dung
lợng 630kVA trở xuống.
- Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đờng xoắn
ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở. Hình kiểu này thờng dùng cho các máy
biến áp có dung lợng trung bình và lớn.
- Dây quấn xoáy xoắn ốc liên tục : làm bằng dây bẹt và khác với dâu
quấn hình xoắn ốc ở chỗ dây quấn này đợc quấn thành những bánh răng dây
phẳng cách nhau bằng những rãnh hở. Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi
quấn, các bánh dây đợc nối tiếp liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng.
Dây quấn loại này dùng làm cuộn cao áp cho điện áp từ 35kV trở lên và có
dung lợng lớn.
Dây quấn xen kẽ
Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lợt đợc quấn xen kẽ nhau dọc theo trụ
thép. Kiểu dây quấn này thờng dùng trong các máy biến áp kiểu bọc.
1.14. Vỏ máy
Bao gồm thùng máy và nắp máy. Có chức năng bảo vệ lõi sắt và các cuộn
dây. Ngoài ra công dụng của nắp thùng còn là đa đầu dây vào và đa các đầu
dây ra. Vỏ máy làm nhiệm vụ tản nhiệt, dập hồ quang do cấu tạo kín chứa
dầu làm nhiệm vụ cách điện.
1.15. Phân loại máy biến áp
Theo số pha: máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha.
Theo công dụng:
- Máy biến áp điện lực: làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối
điện năng
- Máy biến áp chuyên dụng: dùng cho các mục đích cụ thể
nh luyện kim, hàn
- Máy biến áp tự ngẫu: dùng biến đổi điện áp trong phạm vi
không lớn.
- Máy biến áp đo lờng: để giảm điện áp, giảm dòng điện khi
đa vào các đồng hồ đo.
- Máy biến áp thí nghiệm: dùng để thí nghiệm các điện áp cao.
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 11
MáY đIệN QUAY
1.16. Khái niệm chung
Máy điện quay dùng để biến đổi các dạng năng lợng cơ thành năng lợng
điện và ngợc lại. Máy điện quay có thể làm việc thuận nghịch, có hai chế độ
làm việc:
- Chế độ động cơ: Biến đổi các điện năng thành cơ năng.
- Chế độ máy phát: Biến đổi năng lợng điện thành năng lợng cơ.
Do tính thuận nghịch của máy điện nên ta không xét riêng từng loại mà
xét chung cả hai loại trên.
1.17. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của máy điện quay dựa trên hai định luật điện từ cơ
bản. Định luật thứ nhất là định luật sức điện động cảm ứng, định luật thứ hai
là định luật về lực điện từ.
Tùy theo cách tạo ra từ trờng và kết cấu mạch từ cùng dây quấn mà ta
chia máy điện quay thành các loại cơ bản sau đây:
- Máy điện không đồng bộ.
- Máy điện đồng bộ.
- Máy điện một chiều.
- Máy điện xoay chiều có vành góp.
1.18. Cấu tạo, vật liệu
Cấu tạo chung của máy điện quay bao gồm hai bộ phận chính là phần
tĩnh (roto) và phần tĩnh (stato). Phần tĩnh và phần động của máy điện quay đ-
ợc làm từ các loại vật liệu kế cấu và dây quấn tạo từ thông. Ngoài ra còn có
nắp máy và vỏ máy.
a. Stato: Gồm lõi thép và dây quấn phần ứng có nhiệm vụ tạo nên từ tr-
ờng.
- Lõi thép : Hình trụ, do các lá thép kỹ thuật điện đợc sắp xếp thành một
khối. Nếu từ thông qua lõi thép là xoay chiều thì nó đợc ghép từ các lá tôn
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 12
silic dày 0.35-0.5mm để làm giảm tổn hao do dòng điện xoáy, còn nếu là từ
thông không đổi thì nó đợc đúc bằng thép hoặc ghép từ thép tấm.
- Dây quấn: làm bằng đồng hoặc nhôm, đợc quấn vào các rãnh của stato
đợc bọc cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.
b. Roto: Có dạng khối trụ, gồm lõi thép, dây quấn phần cảm trục máy.
- Lõi thép: có hình trụ làm bằng cách lá thép kỹ thuật điện ghép lại với
nhau có lỗ ở giữa để lắp trục và các rãnh quấn dây đối với roto dây quấn.
- Dây quấn : Chỉ có đối với roto dây quấn, làm bằng đồng hoặc nhôm.
Chúng quấn theo các rãnh của roto. Riêng đối với loại roto lồng sóc dây quấn
là các thanh đồng đợc nối ngắn mạch với nhau bằng các vành bằng đồng tạo
thành lồng sóc.
Vỏ máy và nắp máy: làm bằng gang hoặc thép để giữ chặt lõi thép và cố
định máy khi làm việc. Trên nắp máy có ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy có
nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong của máy.
1.19. Phân loại
Nh đã nói ở trên, máy điện thờng đợc chia làm bốn loại cơ bản theo cách
tạo ra từ trờng và kết cấu của mạch từ cùng dây quấn.
Máy điện không đồng bộ
Stato của máy điện không đồng bộ tạo ra một từ trờng quay tốc độ là:
2
1
60 f
n
p
=
với
2
f
là tần số dòng điện đa vào, p là số đôi cực của máy.
Từ trờng quay này quét trên dây quấn roto tạo ra dòng điện cảm ứng trên
cuộn dây của roto. Dòng điện này sinh ra từ thông có tác dụng chống lại sự
thay đổi của từ trờng quay. Từ thông của dây quấn roto hợp với từ thông của
stato tạo ra trong khe hở tác động lên dòng điện chạy trong dây quấn roto
làm cho roto quay với tốc độ
1
n n
<
tốc độ n phụ thuộc vào dòng điện trong
dây quấn roto và từ thông trên khe hở.
Hệ số trợt
2
2
% .100
n n
s
n
=
Máy điện đồng bộ
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 13
Lực từ đợc đặt trong roto còn dây quấn phần ứng (khung dây) đợc đặt
trên phần tĩnh gồm ba cuộn dây đặt lệch nhau trong không gian một góc 120
o
. Khi cực từ quay với tốc độ n, dây quấn phần ứng sẽ cảm ứng nên một sđđ và
một dòng điện ba pha lệch nhau 120
o
về thời gian và do đó tạo nên một từ tr-
ờng quay với tốc độ
60 f
n
p
=
và bằng tốc độ của roto.
1.20. Các thông số máy điện quay
Trong máy điện quay ta quan tâm tới các thông số sau đây:
- Điện áp làm việc định mức. U
đm
- Dòng mở máy. I
mm
- Dòng làm việc định mức. I
đm
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Báo cáo thực tập xởng Trang | 14
Chơng II:
Kiểm nghiệm lý thuyết qua các thí nghiệm
1. Quấn máy biến áp tự ngẫu một cuộn dây
1.1 Các thông số của máy biến áp
Khi thực hành quấn máy biến áp tự ngẫu ta cần có thể tính các thông số
dây quấn dựa vào các đại lợng sau đây:
Q tiết diện lõi sắt (
2
cm
)
S công suất máy biến áp
w số vòng dây cho 1V
J mật độ dòng điện máy biến áp
2
2.5 3 /J A mm
= ữ
d đờng kính tiết diện của dây dẫn
s tiết diện dây quấn
1.2 Cách xác định tiết diện của lõi thép
Tiết diện của lõi thép đợc xác định nh sau:
2
. ( )Q a b cm=
Q S
=
đối với lõi thép hình chữ I
0.7Q S
=
đối với lá thép hình chữ E
1.3 Số vòng dây của máy biến áp tự ngẫu
Công thức thực nghiệm xác định số vòng dây của máy biến áp tự ngẫu:
Nguyễn Bá Biền Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp 1 K50
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét