giáo trình máy điện, đại học bách khoa hà nội

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (18.41 MB, 86 trang )

Bạn đang đọc: giáo trình máy điện, đại học bách khoa hà nội – Tài liệu text

Giảng viên: Tiến sĩ Đặng Quốc Vương
Email:
Phone: +84-963286734

Bộ Môn Thiết Bị Điện – Điện Tử
Viện Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

11

GIỚI THIỆU CHUNG
1. Mục đích
! 
! 

! 

Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về máy điện.
Sau khi học xong học phần này sinh viên hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm
việc của các loại máy điện, mô hình toán mô tả các quá trình vật lí trong
máy điện và các đặc tính chủ yếu của các loại máy điện.
Nắm được phạm vi ứng dụng của các loại máy điện.

2. Tài liệu tham khảo
! 
! 

Bài giảng: Máy điện (nhóm Máy điện – BM Thiết bị điện – Điện tử)
Sách tham khảo:
– Bài giảng MĐ. PGS Phạm Văn Bình, Ths. Lê Minh Tiệp, TS. Đặng Quốc Vương
– Máy điện. Tập 1 & 2. Bùi Đức Hùng. Triệu Việt Linh. NXB Giáo dục. Hà nội 2007

– Máy điện 1 & 2. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu

2

MÁY ĐIỆN I
Nội dung
Chương 1. Máy biến áp
Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay
Chương 3. Máy điện không đồng bộ
Chương 4. Máy điện đồng bộ
Chương 5. Máy điện một chiều

3

Chương 1. Máy biến áp
Nội dung
I. Tổng quan về hệ thống năng lượng điện
II. Khái niệm chung về Máy biến áp
III. Quan hệ điện từ trong Máy biến áp
IV. Các chế độ làm việc trong Máy biến áp
V. Máy biến áp ba pha

4

Chương 1. Máy biến áp
Nội dung
I. Tổng quan về hệ thống năng lượng điện

II. Khái niệm chung về Máy biến áp
III. Quan hệ điện từ trong Máy biến áp
IV. Các chế độ làm việc trong Máy biến áp
V. Máy biến áp ba pha

5

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (1/6)
1.1. Hệ thống năng lượng điện
Nhà máy điện

MBA truyền tải
Nguồn phát

Đ dây truyền tải

TBA truyền tải
TBA phân
phối
Đường dây
phân phối
điên

Khu vực tiêu thụ điện năng

Thiết bị tự động
phân phối

Hộ tiêu thụ điện năng

6

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (2/6)
1.2. Các định luật điện từ thường dùng trong máy điện
a. Định luật cảm ứng điện từ (định luật Faraday)
! 

Khi từ thông biến
e thiên xuyên qua vòng dây, trong vòng dây sẽ cảm ứng
sức điện động
“ 

Sđđ cảm ứng trong một vòng dây được tính
theo công thức Maxwell:

e=
“ 

e

d
dt

Trường hợp cuộn dây có w vòng, sđđ cảm
ứng là:
d
d

e=

trong đó,

w

dt

=

Hinh 1.1

dt

= w (W b) là từ thông móc vòng của cuộn dây

7

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (3/6)
a. Định luật cảm ứng điện từ (định luật Faraday) (tiếp)
! 

Khi thanh dẫn chuyển động với vận tốc v, nằm vuông góc từ trường sẽ
cảm ứng sđđ e theo quy tắc bàn tay phải (hình 1.2):

e = Blv,
trong đó:
B – mật độ từ cảm (Wb)
l – chiều dài của thanh dẫn

e

e

l

v
,B

Hinh 1.2

,B

v

8

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (4/6)
b. Định luật lực điện từ
!  Thanh

dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với từ trường, thanh dẫn sẽ
chịu một lực điện từ tác dụng, có trí số là

Fdt = Bil,

trong đó:
B – từ cảm (T)

Xem thêm: Tuyển Kỹ Sư Nhiệt – Điện Lạnh (Cơ Điện Lạnh) làm việc tại CÔNG TY CỔ PHẦN SAVA M.E

i – dòng điện chạy trong thanh dẫn (A)
l – chiều dài của thanh dẫn (m)

i

i

l
Fdt

Fdt

,B

Hinh 1.3

,B

Chiều của Fđt xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 1.3)
9

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (5/6)
c. Định luật toàn dòng điện
! 

Goi H là cường độ từ trường tạo bởi tập hợp các dòng điện i1; I2; …In vqf
C là đường cong khép kín trong không gian bao quanh các dây dẫn mang
tập hợp dòng điện trên. Theo định luật ampere ta có:

I
! 

Hdl =
C

n
X

ik = F

k=1

Áp dụng vào mạch từ hình 1.4, ta viết như sau:

Hl = wi = F
trong đó:
H – cường độ từ trường trong mạch (A/m)
l – chiều dài trung bình của mạch từ đo bằng mét
w – là số vòng của cuộn dây

i

S
N
l
lõi thép

Hinh 1.4
! 

Dòng điện i tạo tra từ thông cho mạch từ, gọi là dòng điện từ hoá. Tích số
wi gọi là sức từ động.
10

I. Tổng quan về HT năng lượng điện (6/6)
1.3. Các loại vật liệu dùng trong máy điện
a. Vật liệu dẫn điện: Cu, Al, hợp kim
b. Vật liệu dẫn từ: Vật liệu sắt từ : thép kỹ thuật điện, gang, thép đúc, thép rèn…
c. Vật liệu cách điện:
Cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm & bền cơ học
!  Phần lớn ở thể rắn : 4 nhóm :
“  Chất hữu cơ thiên nhiên : giấy, lụa …
“  Chất vô cơ : amiăng, mica, sợi thủy tinh …
“  Các chất tổng hợp
“  Các loại men, sơn cách điện
!  Cách điện thể khí (không khí), thể lỏng (dầu)
!  Nhiệt độ tăng quá nhiệt độ làm việc cho phép 8 ~ 10°C => tuổi thọ giảm ½ (15-20)
! 

Cấp cách điện

Y

A

E

B

F

H

C

Nhiệt độ làm việc cho
phép

90

105

120

130

155

180

> 180

7 cấp cách điện của vật liệu cách điện

11

Chương 1. Máy biến áp

Nội dung
I. Tổng quan về hệ thống năng lượng điện
II. Khái niệm chung về Máy biến áp
III. Quan hệ điện từ trong Máy biến áp
IV. Các chế độ làm việc trong Máy biến áp
V. Máy biến áp ba pha

12

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (1/29)
2.1. Định nghĩa

! 

Ký hiệu MBA trong hệ thống điện lực:

Δ

Máy biến áp (MBA) là thiết điện từ tĩnh, làm việc dựa theo nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở một điện áp khác nhưng giữ
nguyên tần số

Y

! 

13

II. Khỏi nim chung v Mỏy bin ỏp (2/29)
2.2. Vai trũ ca MBA
!
!

MBA có vai trò đặc biệt quan trọng trong mọi lĩnh của nền kinh tế
Là thiết bị đặc biệt quan trọng trong hệ thống truyền tải và phân phối
điện năng, giúp giảm tổn hao trên hệ thống truyền tải điện.

2.3. Cụng dng ca MBA
!

S dng truyn ti v phõn phi in nng
ng dõy truyn ti

MF
3 ữ 21kV

MBA
tng ỏp

35, 110, 220,
500 kV

H tiờu th
0,4 6kV
MBA
h ỏp

Cựng cụng sut S, nu Ud Id dn n:
trng lng, tit din chi phi lm dõy dn gim
U = RdId
P = RdI2d
14

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (3/29)
2.3. Công dụng của MBA (tiếp)

! 

MBA sử dụng trong các thiết bj chuyên dụng:
“ 

Trong lò nung: MBA lò

“ 

Trong hàn điện: MBA hàn

“ 

Trong thí nghiệm: MBA thí nghiệm

“ 

Trong đo lường: Máy biến điện áp, máy biến dòng điện…

15

Xem thêm: Chương trình kỹ thuật nhiệt | Trường Cơ khí

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (4/29)
Hình ảnh MBA phân phối (kiểu trạm treo)

16

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (5/29)

17

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (6/29)
Trạm 220KV – Quang ngãi

Trạm 500KV – Đã Nẵng

Trạm 110KV – Đã Nẵng

18

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (7/29)

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (8/29)

20

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (9/29)

21

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (10/29)

22

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (11/29)

23

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (12/29)

24

II. Khái niệm chung về Máy biến áp (13/29)
2.4. Cấu tạo MBA
MBA bao gồm các bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Ngoài ra còn
có vỏ máy, cách điện, sứ cách điện….
2.4.1.Lõi thép: Lõi thép được ghép bằng những lá kỹ thuật điện thành mạch từ
khép kín dùng để dẫn từ thông chính, đồng thời làm khung để quấn dây.
1

G

T

T

2

3

T

Thường độ dày của các là thép
0.35; 0.3; 0,27mm đến 0,35mm có
phủ sơn cách điện ở bề mặt để
giảm tôn hao do từ trễ và dòng
điện xoáy.

G
Cấu tạo ruột MBA 3 pha kiểu trụ

1 – Cuộn dây hạ áp; 2 – Cuộn dây cao áp; 3 – Mạch từ
25

– Máy điện 1 và 2. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn SáuMÁY ĐIỆN INội dungChương 1. Máy biến ápChương 2. Những yếu tố chung về MĐ quayChương 3. Máy điện không đồng bộChương 4. Máy điện đồng bộChương 5. Máy điện một chiềuChương 1. Máy biến ápNội dungI. Tổng quan về mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng điệnII. Khái niệm chung về Máy biến ápIII. Quan hệ điện từ trong Máy biến ápIV. Các chính sách thao tác trong Máy biến ápV. Máy biến áp ba phaChương 1. Máy biến ápNội dungI. Tổng quan về mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng điệnII. Khái niệm chung về Máy biến ápIII. Quan hệ điện từ trong Máy biến ápIV. Các chính sách thao tác trong Máy biến ápV. Máy biến áp ba phaI. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 1/6 ) 1.1. Hệ thống nguồn năng lượng điệnNhà máy điệnMBA truyền tảiNguồn phátĐ dây truyền tảiTBA truyền tảiTBA phânphốiĐường dâyphân phốiđiênKhu vực tiêu thụ điện năngThiết bị tự độngphân phốiHộ tiêu thụ điện năngI. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 2/6 ) 1.2. Các định luật điện từ thường dùng trong máy điệna. Định luật cảm ứng điện từ ( định luật Faraday ) Khi từ thông biếne thiên xuyên qua vòng dây, trong vòng dây sẽ cảm ứngsức điện độngSđđ cảm ứng trong một vòng dây được tínhtheo công thức Maxwell : e = dtTrường hợp cuộn dây có w vòng, sđđ cảmứng là : e = trong đó, dtHinh 1.1 dt = w ( W b ) là từ thông móc vòng của cuộn dâyI. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 3/6 ) a. Định luật cảm ứng điện từ ( định luật Faraday ) ( tiếp ) Khi thanh dẫn hoạt động với tốc độ v, nằm vuông góc từ trường sẽcảm ứng sđđ e theo quy tắc bàn tay phải ( hình 1.2 ) : e = Blv, trong đó : B – tỷ lệ từ cảm ( Wb ) l – chiều dài của thanh dẫn, BHinh 1.2, BI. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 4/6 ) b. Định luật lực điện từ ! Thanhdẫn mang dòng điện đặt vuông góc với từ trường, thanh dẫn sẽchịu một lực điện từ công dụng, có trí số làFdt = Bil, trong đó : B – từ cảm ( T ) i – dòng điện chạy trong thanh dẫn ( A ) l – chiều dài của thanh dẫn ( m ) FdtFdt, BHinh 1.3, BChiều của Fđt xác lập theo quy tắc bàn tay trái ( hình 1.3 ) I. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 5/6 ) c. Định luật toàn dòng điệnGoi H là cường độ từ trường tạo bởi tập hợp những dòng điện i1 ; I2 ; … In vqfC là đường cong khép kín trong khoảng trống bao quanh những dây dẫn mangtập hợp dòng điện trên. Theo định luật ampere ta có : Hdl = ik = Fk = 1 Áp dụng vào mạch từ hình 1.4, ta viết như sau : Hl = wi = Ftrong đó : H – cường độ từ trường trong mạch ( A / m ) l – chiều dài trung bình của mạch từ đo bằng métw – là số vòng của cuộn dâylõi thépHinh 1.4 Dòng điện i tạo tra từ thông cho mạch từ, gọi là dòng điện từ hóa. Tích sốwi gọi là sức từ động. 10I. Tổng quan về HT nguồn năng lượng điện ( 6/6 ) 1.3. Các loại vật tư dùng trong máy điệna. Vật liệu dẫn điện : Cu, Al, hợp kimb. Vật liệu dẫn từ : Vật liệu sắt từ : thép kỹ thuật điện, gang, thép đúc, thép rèn … c. Vật liệu cách điện : Cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền cơ học ! Phần lớn ở thể rắn : 4 nhóm : ” Chất hữu cơ vạn vật thiên nhiên : giấy, lụa … ” Chất vô cơ : amiăng, mica, sợi thủy tinh … ” Các chất tổng hợp ” Các loại men, sơn cách điện ! Cách điện thể khí ( không khí ), thể lỏng ( dầu ) ! Nhiệt độ tăng quá nhiệt độ thao tác cho phép 8 ~ 10 °C => tuổi thọ giảm ½ ( 15-20 ) Cấp cách điệnNhiệt độ thao tác chophép90105120130155180 > 1807 cấp cách điện của vật tư cách điện11Chương 1. Máy biến ápNội dungI. Tổng quan về mạng lưới hệ thống nguồn năng lượng điệnII. Khái niệm chung về Máy biến ápIII. Quan hệ điện từ trong Máy biến ápIV. Các chính sách thao tác trong Máy biến ápV. Máy biến áp ba pha12II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 1/29 ) 2.1. Định nghĩaKý hiệu MBA trong mạng lưới hệ thống điện lực : Máy biến áp ( MBA ) là thiết điện từ tĩnh, thao tác dựa theo nguyên tắc cảmứng điện từ, dùng để đổi khác mạng lưới hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp nàythành một mạng lưới hệ thống dòng điện xoay chiều ở một điện áp khác nhưng giữnguyên tần số13II. Khỏi nim chung v Mỏy bin ỏp ( 2/29 ) 2.2. Vai trũ ca MBAMBA có vai trò đặc biệt quan trọng quan trọng trong mọi lĩnh của nền kinh tếLà thiết bị đặc biệt quan trọng quan trọng trong mạng lưới hệ thống truyền tải và phân phốiđiện năng, giúp giảm tổn hao trên mạng lưới hệ thống truyền tải điện. 2.3. Cụng dng ca MBAS dng truyn ti v phõn phi in nngng dõy truyn tiMF3 ữ 21 kVMBAtng ỏp35, 110, 220,500 kVH tiờu th0, 4 6 kVMBAh ỏpCựng cụng sut S, nu Ud Id dn n : trng lng, tit din chi phi lm dõy dn gimU = RdIdP = RdI2d14II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 3/29 ) 2.3. Công dụng của MBA ( tiếp ) MBA sử dụng trong những thiết bj chuyên được dùng : Trong lò nung : MBA lòTrong hàn điện : MBA hànTrong thí nghiệm : MBA thí nghiệmTrong thống kê giám sát : Máy biến điện áp, máy biến dòng điện … 15II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 4/29 ) Hình ảnh MBA phân phối ( kiểu trạm treo ) 16II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 5/29 ) 17II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 6/29 ) Trạm 220KV – Quang ngãiTrạm 500KV – Đã NẵngTrạm 110KV – Đã Nẵng18II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 7/29 ) II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 8/29 ) 20II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 9/29 ) 21II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 10/29 ) 22II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 11/29 ) 23II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 12/29 ) 24II. Khái niệm chung về Máy biến áp ( 13/29 ) 2.4. Cấu tạo MBAMBA gồm có những bộ phận chính : lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Ngoài ra còncó vỏ máy, cách điện, sứ cách điện …. 2.4.1. Lõi thép : Lõi thép được ghép bằng những lá kỹ thuật điện thành mạch từkhép kín dùng để dẫn từ thông chính, đồng thời làm khung để quấn dây. Thường độ dày của những là thép0. 35 ; 0.3 ; 0,27 mm đến 0,35 mm cóphủ sơn cách điện ở mặt phẳng đểgiảm tôn hao do từ trễ và dòngđiện xoáy. Cấu tạo ruột MBA 3 pha kiểu trụ1 – Cuộn dây hạ áp ; 2 – Cuộn dây cao áp ; 3 – Mạch từ25

Source: https://suadieuhoa.edu.vn
Category : Điện lạnh bách khoa