Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.71 MB, 177 trang )
Chương 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ PHÂN LOẠI
1.1.1. Các khái niệm cơ bản
Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ và tác dụng tương hỗ giữa từ trường và dòng điện.
Dùng để biến đổi hoặc truyền tải năng lượng.
– Máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng;
– Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng;
– Máy biến áp dùng để biến đổi (truyền tải) năng lượng dòng điện
xoay chiều.
Quá trình biến đổi năng lượng trong các máy điện
đều phải thông qua điện từ trường tồn tại trong
máy.
Do đó bất kỳ máy điện nào cũng đều tồn tại cả hai
loại mạch: mạch điện và mạch từ.
1.1.2 Phân loại máy điện
– Phân loại theo nguyên lý làm việc:
+ Máy điện tĩnh: Máy biến áp. Máy biến áp làm việc dựa
trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông
của các cuộn dây không chuyển động tương đối với nhau;
+ Máy điện quay: Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng
cảm ứng điện từ và sự tương tác giữa từ trường và dòng điện
nằm trong từ trường của các cuộn dây chuyển động tương
đối với nhau.
– Phân loại theo t/c dòng điện
+ Máy điện xoay chiều;
+ Máy điện một chiều.
Máy điện
Máy điện tĩnh
Máy điện quay
Máy điện xoay chiều
Máy điện KĐB
Máy biến
áp
Động cơ
KĐB
Máy phát
KĐB
Máy điện một chiều
Máy điện ĐB
Động cơ ĐB
Máy phát
ĐB
ĐC
một
chiều
MP một
chiều
1.2. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG MÁY ĐIỆN
1.2.1. Định luật cảm ứng điện từ
e = -dФ/dt
e =-wdФ/dt
e = B.l.v
1.2.2. Định luật lực điện từ
Fđt = B.l.i.
1.2.3. Định luật dòng điện toàn phần
n
H dl ik
l
k 1
Định luật toàn dòng điện phát biểu như sau: Đi theo một
đường vòng khép kín l nào đó, tích phân vòng của véc tơ
cường độ từ trường H bằng tổng đại số các dòng điện
xuyên qua đường vòng.
Trong đó: Nếu xoay cái xoáy đinh ốc theo chiều đi của
vòng thì chiều dòng điện nào trùng với chiều tiến của cái
xoáy đinh ốc sẽ mang dấu dương, ngược lại sẽ mang dấu
âm.
Nếu cuộn dây móc vòng lấy đường sức từ trung bình có w
vòng dây và dòng điện qua cuộn dây (dòng điện từ hóa) là
i thì có công thức tính là:
Σik = iw
Tổng quát với mạch từ có m đoạn và n vòng dây
ΣHj.lj = Σik.Wk = ΣFk
1-3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
1.3.1. Vật liệu kết cấu
1.3.2. Vật liệu tác dụng
a) Vật liệu dẫn từ : thép kỹ thuật
b) Vật liệu dẫn điện: đồng, nhôm, hợp kim..
c) Vật liệu cách điện : giấy cách điện, bìa
cách điện, Sơn, men, vải sợi, phíp, nhựa
tổng hợp,…..
PHẦN I MÁY BiẾN ÁP
Chương 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG MÁY BIẾN ÁP
2.1. Định nghĩa, phân loại
1. Định nghĩa: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc
theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống
dòng đien xoay chiều ở điện áp này thành hệ thống dòng điện
xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi
2.Phân loại
a. MBA điện lực: dùng để tuyền tải trong hệ thống điện
b. MBA điện lực chuyên dùng: dùng trong công nghệ luyện
kim
c. MBA tự ngẫu;
d. MBA thí nghiệm;
e. MBA đo lường: dùng đo gián tiếp các đại lượng có trị số
lớn
f. MBA hàn.
2.2 Cấu tạo MBA
2.2.1. Lõi sắt từ (mạch từ)
b)
a)
d)
e)
c)
f)
1. Vật liệu chính: Các lá thép kỹ thuật, độ dày từ 0,25 mm đến 0,5m
Hình dạng các lá thép: kiểu chữ I (a, b), kiểu chữ E (c)
2. Kiểu lõi thép:
– Kiểu trụ – mạch từ không phân nhánh, máy biến áp 1 pha hoặc 3
pha công suất nhỏ hoặc trung bình – hình d.
– Kiểu bọc – mạch từ phân nhánh và ôm lấy một phần dây quấn máy biến áp một pha công suất nhỏ – hình e
– Kiểu trụ – bọc MBA ba pha công suất lớn và cực lớn (80
100MVA trên một pha), điện áp 220 400kV) – hình f
– Tiết diện tác dụng của lõi thép:
dạng chữ nhật, dạng tròn
3. Công dụng: dùng để đặt dây quấn và làm mạch từ chuyển hóa
công suất điện từ giữa các mạch CA và HA.
2.2.2 Dây quấn MBA
1. Cấu tạo dây quấn: – gồm nhiều vòng dây có tiết diện tròn
hay chữ nhật
– vật liệu – nhôm hoặc đồng
– cách điện giữa các vòng, giữa các lớp dây, giữa
dây quấn với trụ
– Có hai hay nhiều dây quấn
– Khi đặt trên một tụ thì dây quấn CA đặt ngoài, HA
đặt trong
2. Phân loại:
+ Dây quấn đồng tâm: tiết diện ngang là những vòng
tròn đồng tâm
– Dây quấn hình trụ – H1. 4a, b. Dùng cho CA, HA
– Dây quấn hình xoắn – H1. 4c – dùng cho dq HA có
nhiều sợi chập.
– Dây quấn xoáy ốc liên tục – H1. 4d: dùng cho dq
CA, tiết diện chữ nhật
+ Dây quấn xen kẽ: Các dây quấn CA và HA đặt xen
kẽ dọc theo trụ thép
3. Chức năng: nhận và truyền năng lượng
4. Yêu cầu:
– Đảm bảo tính kinh tế về sử dụng vật liệu
– Cho hiệu suất cao
– Đảm bảo ổn định về nhiệt
– Đảm bảo ổn định điện khi quá điện áp
– Đảm bảo ổn định cơ học khi ngắn mạch.
2.2.3. Vỏ MBA
Làm bằng thép, gồm: thùng và nắp thùng
1. Thùng dầu:
MBA dùng đặt lõi thép, dây quần và dầu biến áp
Dầu BA dùng để làm mát MBA
MBA công suất nhỏ có dạng thùng dầu phẳng
MBA công suất đến 3000 KVA có thùng dầu kiểu
ống
MBA có công suất đến 10.000 KVA có thùng dầu
với các bộ tản nhiệt làm mát tự nhiên
– MBA có công suất đến 30.000 KVA có thùng dầu
với các bộ tản nhiệt làm mát cưỡng bức
2. Nắp máy và các chi tiết
2 Sứ cao áp
• 4 sứ trung áp
• 5 Sứ hạ áp
• 7 Ống phòng nổ
• 8 Bình giãn dầu
• 10 Thước chỉ dầu
• 12 Xà ép gông
• 13 Bình hút ẩm
• Rơ le
•
•
•
•
•
•
18 Bộ lọc đối lưu cơ
21 Van
22 Vỏ thùng
23 Bộ tản nhiệt
24 Cáp cấp điện cho
động cơ
• 25 Động cơ quạt gió
làm mát
• 6, 26 Bộ truyền động
chuyển mạch
2.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BiẾN ÁP
1. Dung lượng: là công suất toàn phần đưa ra ở day quấn thứ câp
MBA – Sđm (VA hoặc kVA).
2. Điện áp dây sơ cấp định mức: U1đm (V hoặc kV).
3. Điện áp dây thứ cấp định mức: U2đm (V hoặc kV).
4. Dòng điên dây định mức: I1đm, I2đm (A hoặc kA)là các dòng điện
ứng với công suất và điện áp định mức tương ứng.
Với MBA 1 pha I1đm = Sđm/U1đm, I2đm = Sđm/U2đm;
Với MBA 3 pha I1đm = Sđm/1,73U1đm, I2đm = Sđm/1,73U2đm.
5. Tần số định mức: fđm Hz (fđm = 50Hz)..
2.4. Nguyên lý làm việc MBA lý tưởng
1. Sơ đồ nguyên lý
– Trường hợp lý tưởng có:
R1 = 0; x1 = 0; Po = 0; Lσ1 = 0 ; Lσ2 = 0.
2. Nguyên lý làm việc
– Điện áp sơ cấp u1 xoay chiều hình sin u1 →dòng điện
hình sin i1 → từ thông dạng sin → sức điện động e1, e2
i2
i1
u
~
t1
t2
Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp
u2
Zpt
i1 = Imsinωt. → Ф = Фmsinωt; Ф → e
d t
e1 w1
w1.. m cos t 2 E1 sin(t )
dt
2
d t
e2 w2
w2 .. m cos t 2 E2 sin(t )
dt
2
w1.. m 2f .w1. m
E1
4,44 m fw1
2
2
w2 .. m 2f .w2 . m
E2
4,44 m fw2
2
2
S.đ.đ. của một vòng dây:
E v 4,44 f m
2. Hệ số biến đổi của máy biến áp
Hệ số biến đổi của MBA được định nghĩa bằng tỉ số các s.đ.đ
cảm ứng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp MBA
d t
w1
e1
w1
dt
k
e2 w d t
w2
2
dt
Trong MBA lý tưởng u1 = e1 u2 = e2, u1i1 = u2i2
có
e
u
k
1
e2
1
u2
u1 i2
k
u2 i1
Chương 3
TỔ NỐI DÂY VÀ MẠCH TỪ MBA
3.1 Khái niệm chung
3.1.1.Cách ký hiệu các đầu dây tận cùng:
Cao áp
Hạ áp
Trung áp
+ Máy điện một chiều. Máy điệnMáy điện tĩnhMáy điện quayMáy điện xoay chiềuMáy điện KĐBMáy biếnápĐộng cơKĐBMáy phátKĐBMáy điện một chiềuMáy điện ĐBĐộng cơ ĐBMáy phátĐBĐCmộtchiềuMP mộtchiều1. 2. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG MÁY ĐIỆN1. 2.1. Định luật cảm ứng điện từe = – dФ / dte = – wdФ / dte = B.l.v 1.2.2. Định luật lực điện từFđt = B.l.i. 1.2.3. Định luật dòng điện toàn phần H dl ikk 1 Định luật toàn dòng điện phát biểu như sau : Đi theo mộtđường vòng khép kín l nào đó, tích phân vòng của véc tơcường độ từ trường H bằng tổng đại số những dòng điệnxuyên qua đường vòng. Trong đó : Nếu xoay cái xoáy đinh ốc theo chiều đi củavòng thì chiều dòng điện nào trùng với chiều tiến của cáixoáy đinh ốc sẽ mang dấu dương, ngược lại sẽ mang dấuâm. Nếu cuộn dây móc vòng lấy đường sức từ trung bình có wvòng dây và dòng điện qua cuộn dây ( dòng điện từ hóa ) lài thì có công thức tính là : Σik = iwTổng quát với mạch từ có m đoạn và n vòng dâyΣHj. lj = Σik. Wk = ΣFk1-3. VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN1. 3.1. Vật liệu kết cấu1. 3.2. Vật liệu tác dụnga ) Vật liệu dẫn từ : thép kỹ thuậtb ) Vật liệu dẫn điện : đồng, nhôm, kim loại tổng hợp .. c ) Vật liệu cách điện : giấy cách điện, bìacách điện, Sơn, men, vải sợi, phíp, nhựatổng hợp, … .. PHẦN I MÁY BiẾN ÁPChương 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG MÁY BIẾN ÁP2. 1. Định nghĩa, phân loại1. Định nghĩa : Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việctheo nguyên tắc cảm ứng điện từ, dùng để biến hóa hệ thốngdòng đien xoay chiều ở điện áp này thành mạng lưới hệ thống dòng điệnxoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi2. Phân loạia. MBA điện lực : dùng để tuyền tải trong mạng lưới hệ thống điệnb. MBA điện lực chuyên dùng : dùng trong công nghệ tiên tiến luyệnkimc. MBA tự ngẫu ; d. MBA thí nghiệm ; e. MBA thống kê giám sát : dùng đo gián tiếp những đại lượng có trị sốlớnf. MBA hàn. 2.2 Cấu tạo MBA2. 2.1. Lõi sắt từ ( mạch từ ) b ) a ) d ) e ) c ) f ) 1. Vật liệu chính : Các lá thép kỹ thuật, độ dày từ 0,25 mm đến 0,5 mHình dạng những lá thép : kiểu chữ I ( a, b ), kiểu chữ E ( c ) 2. Kiểu lõi thép : – Kiểu trụ – mạch từ không phân nhánh, máy biến áp 1 pha hoặc 3 pha hiệu suất nhỏ hoặc trung bình – hình d. – Kiểu bọc – mạch từ phân nhánh và ôm lấy một phần dây quấn máy biến áp một pha hiệu suất nhỏ – hình e – Kiểu trụ – bọc MBA ba pha hiệu suất lớn và cực lớn ( 80 100MVA trên một pha ), điện áp 220 400 kV ) – hình f – Tiết diện công dụng của lõi thép : dạng chữ nhật, dạng tròn3. Công dụng : dùng để đặt dây quấn và làm mạch từ chuyển hóacông suất điện từ giữa những mạch CA và HA. 2.2.2 Dây quấn MBA1. Cấu tạo dây quấn : – gồm nhiều vòng dây có tiết diện trònhay chữ nhật – vật tư – nhôm hoặc đồng – cách điện giữa những vòng, giữa những lớp dây, giữadây quấn với trụ – Có hai hay nhiều dây quấn – Khi đặt trên một tụ thì dây quấn CA đặt ngoài, HAđặt trong2. Phân loại : + Dây quấn đồng tâm : tiết diện ngang là những vòngtròn đồng tâm – Dây quấn hình tròn trụ – H1. 4 a, b. Dùng cho CA, HA – Dây quấn hình xoắn – H1. 4 c – dùng cho dq HA cónhiều sợi chập. – Dây quấn xoáy ốc liên tục – H1. 4 d : dùng cho dqCA, tiết diện chữ nhật + Dây quấn xen kẽ : Các dây quấn CA và HA đặt xenkẽ dọc theo trụ thép3. Chức năng : nhận và truyền năng lượng4. Yêu cầu : – Đảm bảo tính kinh tế tài chính về sử dụng vật tư – Cho hiệu suất cao – Đảm bảo không thay đổi về nhiệt – Đảm bảo không thay đổi điện khi quá điện áp – Đảm bảo không thay đổi cơ học khi ngắn mạch. 2.2.3. Vỏ MBALàm bằng thép, gồm : thùng và nắp thùng1. Thùng dầu : MBA dùng đặt lõi thép, dây quần và dầu biến ápDầu BA dùng để làm mát MBAMBA hiệu suất nhỏ có dạng thùng dầu phẳngMBA hiệu suất đến 3000 KVA có thùng dầu kiểuốngMBA có hiệu suất đến 10.000 KVA có thùng dầuvới những bộ tản nhiệt làm mát tự nhiên – MBA có hiệu suất đến 30.000 KVA có thùng dầuvới những bộ tản nhiệt làm mát cưỡng bức2. Nắp máy và những chi tiết2 Sứ cao áp • 4 sứ trung áp • 5 Sứ hạ áp • 7 Ống phòng nổ • 8 Bình giãn dầu • 10 Thước chỉ dầu • 12 Xà ép gông • 13 Bình hút ẩm • Rơ le18 Bộ lọc đối lưu cơ21 Van22 Vỏ thùng23 Bộ tản nhiệt24 Cáp cấp điện chođộng cơ • 25 Động cơ quạt giólàm mát • 6, 26 Bộ truyền độngchuyển mạch2. 3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BiẾN ÁP1. Dung lượng : là hiệu suất toàn phần đưa ra ở day quấn thứ câpMBA – Sđm ( VA hoặc kVA ). 2. Điện áp dây sơ cấp định mức : U1đm ( V hoặc kV ). 3. Điện áp dây thứ cấp định mức : U2đm ( V hoặc kV ). 4. Dòng điên dây định mức : I1đm, I2đm ( A hoặc kA ) là những dòng điệnứng với hiệu suất và điện áp định mức tương ứng. Với MBA 1 pha I1đm = Sđm / U1đm, I2đm = Sđm / U2đm ; Với MBA 3 pha I1đm = Sđm / 1,73 U1đm, I2đm = Sđm / 1,73 U2đm. 5. Tần số định mức : fđm Hz ( fđm = 50H z ) .. 2.4. Nguyên lý thao tác MBA lý tưởng1. Sơ đồ nguyên tắc – Trường hợp lý tưởng có : R1 = 0 ; x1 = 0 ; Po = 0 ; Lσ1 = 0 ; Lσ2 = 0.2. Nguyên lý thao tác – Điện áp sơ cấp u1 xoay chiều hình sin u1 → dòng điệnhình sin i1 → từ thông dạng sin → sức điện động e1, e2i2i1 t1 t2Sơ đồ nguyên tắc của máy biến ápu2Zpti1 = Imsinωt. → Ф = Фmsinωt ; Ф → ed te1 w1 w1. . m cos t 2 E1 sin ( t ) dtd te2 w2 w2. . m cos t 2 E2 sin ( t ) dtw1. . m 2 f. w1. mE1 4,44 m fw1w2. . m 2 f. w2. mE2 4,44 m fw2S. đ. đ. của một vòng dây : E v 4,44 f mét vuông. Hệ số biến hóa của máy biến ápHệ số đổi khác của MBA được định nghĩa bằng tỉ số những s. đ. đcảm ứng trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp MBAd t w1e1w1dtk e2 w d tw2dtTrong MBA lý tưởng u1 = e1 u2 = e2, u1i1 = u2i2cók e2u2u1 i2k u2 i1Chương 3T Ổ NỐI DÂY VÀ MẠCH TỪ MBA3. 1 Khái niệm chung3. 1.1. Cách ký hiệu những đầu dây tận cùng : Cao ápHạ ápTrung ápĐầu đầuA, B, Ca, b, cA m, B m, C mĐầu cuốiX, Y, Zx, y, zXm, Ym, ZmTrung tínhOm
