Giáo trình Bổ túc cấp GCNKNCM máy trưởng hạng nhì

át. Cần điều chỉnh tải các pha bằng nhau. - Các dây pha phải được cách điện tốt. - Lau chùi máy sạch sẽ, không được để nước, dầu bắn vào các bộ phận có điện, chổi than và vành trượt phải tiếp xúc tốt, không để thiếu dầu mỡ ở ổ bi... 2.3. Máy biến áp - Máy biến áp là máy điện tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không đổi. - Máy biến áp có hai loại: Máy biến áp một pha , máy biến áp ba - Trên tàu thủy nội địa thường dùng máy biến áp một pha để hạ áp phục vụ chiếu sáng và nạp điện cho ắc quy khi tàu đậu tại bến nhận hoặc trả hàng. 2.3.1. Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp gồm có các bộ phận chính sau đây: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Lõi thép máy biến áp. Hình a. Mạch từ MBA 1 pha Hình b. Mạch từ MBA 3 pha. Hình 2.9: Cấu tạo lõi thép MBA Lõi thép của máy biến áp để dẫn từ thông trong mạch từ, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt, thường là được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện có bề dày (0,35 – 0,5) mm và được sơn cách điện ở mặt ngoài. Lõi thép có hai thành phần: Trụ từ và Gông từ. Trụ từ là phần để đặt dây quấn. Gông từ: Kết hợp với các trụ từ để tạo thành mạch từ kín. Lõi thép của máy biến áp có nhiều hình dạng khác nhau : Lõi thép dạng chữ U+I ; dạng chữ E+I ... Dây quấn máy biến áp. Hình 2.10: Dây quấn máy biến áp - Nhiệm vụ của cuộn dây máy biến áp là nhận năng lượng và truyền năng lượng ra (dẫn điện). Dây quấn máy biến áp thường làm bằng vật liệu đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật . Dây quấn gồm nhiều vòng và lồng vào trụ từ. Giữa các vòng dây được cách điện với nhau và cách điện với lõi thép. - ( Dây quấn) Máy biến áp gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. + Dây quấn nhận điện áp từ lưới điện là dây quấn sơ cấp, ký hiệu là W1 + Dây quấn có điện để nối với phụ tải là dây quấn thứ cấp, ký hiệu là W2 - Máy biến áp thường có hai cuộn dây. Khi dây quấn đặt trên cùng một trụ thì cuộn có điện áp thấp đặt sát trụ thép, cuộn có điện áp cao đặt ngoài, số vòng dây, kích thước dây phụ thuộc vào điện áp và công suất máy (dòng công tác) + Điện áp lớn thì số vòng dây nhiều, kích thước dây nhỏ. + Dòng công tác lớn thì kích thước dây lớn, số vòng dây ít. Vỏ máy biến áp. Gồm thùng và nắp thùng. 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp Hình 2.11: sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy biến áp - Nếu đặt điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây W1 thì tương ứng có dòng điện I1 chạy trong cuộn dây W1 tạo ra từ thông chạy khép kín trong lõi thép móc vòng qua cả 2 dây quấn W1 và W2 . Theo hiện tượng cảm ứng điện từ cuộn dây W1 sinh ra sức điện động cảm ứng E1. Cuộn dây W2 sinh ra sức điện động cảm ứng E2 và tạo ra điện áp U2. Điện áp U2 gọi là điện áp thứ cấp. Nếu nối (cuộn thứ cấp W2) với tổng trở tải Zt thì sẽ có dòng I2 chạy trong phụ tải. - Nếu dòng điện I1 chạy trong cuộn dây W1 biến đổi theo quy luật hình sin với tần số f1 thì dòng điện I2 chạy trong cuộn dây W2 sẽ biến đổi theo quy luật hình sin với tần số f1. Từ thực nghiệm đã chứng minh được Sức điện động của cuộn sơ cấp: Sức điện động của cuộn thứ cấp: Trong đó: f – Tần số của dòng điện. W1 – Số vòng dây cuộn sơ cấp. W2 – Số vòng dây cuộn thứ cấp. - Từ thông lớn nhất. Các điện áp trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp là U1 và U2 Nếu tổn hao điện năng của máy không đáng kể thì: ; k – là hệ số máy biến áp. Nếu: k > 1 Máy biến áp là máy hạ áp. k < 1 Máy biến áp là máy tăng áp. Vậy có thể thay đổi điện áp thứ cấp bằng cách thay đổi số vòng dây W2 khi điện áp và số vòng dây cuộn sơ cấp không đổi. 2.4. Xác định dây quấn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. Cách xác định như sau: - Trước hết xác định máy biến áp là máy biến áp hạ áp hay máy biến áp tăng áp (xác định trên vỏ máy). - Dùng đồng hồ vạn năng, để ở thang đo điện trở để xác định cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp. + Đối với máy hạ áp: Khi đo điện trở của 2 cuộn dây, nếu cuộn dây nào có điện trở lớn thì đó là cuộn dây sơ cấp và cuộn có điện trở nhỏ là cuộn thứ cấp. + Đối với máy tăng áp: Khi đo điện trở của 2 cuộn dây, nếu cuộn dây nào có điện trở lớn thì cuộn đó là cuộn dây thứ cấp và cuộn có điện trở nhỏ là cuộn dây sơ cấp. - Có thể nhận biết cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng cách quan sát kích thức và số cuộn dây khi biết đó là máy tăng áp hay hạ áp. 2.5. Một số lưu ý khi sử dụng máy biến áp Trên tàu thủy chủ yếu sử dụng máy biến áp một pha, dùng để tăng hoặc giảm điện áp. Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý một số vấn đề sau: - Điện áp đưa vào không được lớn hơn điện áp định mức. - Không để máy biến áp làm việc quá công suất định mức. - Đặt máy biến áp ở nơi sạch sẽ, thoáng mát, ít bụi. - Máy mới mua hoặc lâu ngày không sử dụng, trước khi dung cần phải dùng bút thử điện để kiểm tra điện có rò ra vỏ không. 2.6. Động cơ điện một chiều – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Động cơ điện một chiều là máy điện quay, dùng để biến đổi điện năng là dòng điện một chiều thành cơ năng. Trên tàu thủy, động cơ điện một chiều được sử dụng để khởi động máy diezen nên động cơ điện một chiều còn gọi là động cơ khởi động. 2.6.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều. Phần tĩnh (Stato). Phần tĩnh của động cơ điện một chiều gồm những phần sau: Cực từ chính : Đây là bộ phận sinh ra từ trường chính trong máy bao gồm: + Lõi cực từ : Hình dạng như Hình 2.12, có thể làm bằng thép khối vì dẫn từ một chiều, để giảm kích thước lõi cực từ, ngày nay làm bằng thép kỹ thuật điện cán lạnh không đẳng hướng. + Dây quấn cực từ chính: Được làm bằng dây dẫn có tiết diện tròn có bọc cách điện hoặc dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật quấn định hình rồi lồng vào thân cực từ.Các cuộn dây kích thích thường được đặt trên cực từ chính mắc nối tiếp với nhau. Hình2.12: Cực từ chính Cực từ phụ: là bộ phận dùng để cải thiện đổi chiều. + Lõi cực từ phụ có thể làm bằng thép khối. + Dây quấn cực từ phụ, đặt trên cực từ phụ và nối nối tiếp với dây quấn phần ứng qua các chổi than. Cực từ phụ được bố trí xen kẽ với cực từ chính. Gông từ. Làm mạch dẫn từ, nối liền các cực từ chính và phụ, đồng thời làm vỏ máy. Các bộ phận chính. + Nắp máy: làm giá đỡ ổ bi. + Cơ cấu chổi than: Hộp chổi than và chổi than được cố định trên nắp máy. Phần quay(Roto) Lõi thép phần ứng. Hình 2.13: Lá thép phần ứng Hình 2.14: Rãnh lõi thép Là bộ phần dẫn từ xoay chiều, nên làm bằng thép kỹ thuật điện, dày (0,35 – 0,5) mm. Trên lõi thép có dập rãnh để bố trí dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng. Là bộ phận tham gia trực tiếp quá trình biến đổi năng lượng điện từ, được phân bố ra các rãnh của lõi thép phần ứng. Cổ góp. Là bộ phận để đổi chiều dòng điện hay có thể coi là bộ chỉnh lưu cơ khí . Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng ghép lại thành cổ góp hình trụ . Giữa các phiến góp này có lớp cách điện bằng mica dày (0,4 – 1,2) mm. Các bộ phận khác. + Trục máy. + Quạt gió. 2.6.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều     Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B (dương ở A và âm ở B), trong khung dây abcd có dòng điện. Khung dây abcd có điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ (xác định theo quy tắc bàn tay trái), sinh ra mômen làm quay khung dây. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau, nhưng do có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo chiều quay của khung dây (tức rôto) không đổi. Khi rôto quay, các thanh dẫn rôto cắt từ trường sẽ cảm ứng sđđ Eư. Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ, chiều sđđ ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện.   Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều là: U = Eư + IưRư Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều Khi rô to quay thì bánh răng của động cơ sẽ tịnh tiến và vào khớp với bánh đà của máy diezen, làm cho máy diezen quay. 2.7. Các thông số kỹ thuật của động cơ một chiều Đối với động cơ điện một chiều các thông số kỹ thuật định mức bao gồm: Công suất định mức: (W hoặc kW) Điện áp định mức: (V) Dòng điện định mức: (A) Tốc độ định mức: ( v/ph) 2.8. Tháo lắp, bảo dưỡng, kiểm tra tình trạng kỹ thuật và vận hành thử động cơ điện một chiều 2.8.1. Tháo, lắp động cơ một chiều a. Quy trình tháo động cơ một chiều. Các bước Thực hiện Dụng cụ, vật liệu, thiết bị Lưu ý Nhân lực 1. Chuẩn bị - Kiểm tra dụng cụ tháo lắp, đo kiểm tra phải đảm bảo độ chính xác. - Kiểm tra thông số kỹ thuật động cơ điện 1 chiều. - Vệ sinh sạch sẽ khu vực tháo. - Sổ tay, bảo hộ lao động (Quần áo bảo hộ, găng tay, mũ, giầy cách điện) - Khảo sát kỹ thuật. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) Đảm bảo an toàn trong quá trình thực hành Giáo viên và học sinh 2 Tháo động cơ ra khỏi máy diezel (ra khỏi bệ máy), vệ sinh sạch sẽ bên ngoài động cơ. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) - Giẻ lau 3 Tháo công tắc tơ khởi động - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) 4 Tháo vít bắt dây chổi than và rút chổi than ra. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) - Giẻ lau - Khi rút chổi than phải nâng lò xo ép chổi than - Phải để chổi than gọn gàng, tránh va đập 5 Tháo bulông giữ nắp máy với thân máy và tháo nắp máy ra - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) - Giẻ lau Trước khi tháo nắp máy ra phải đánh dấu vị trí giữa nắp và thân máy để phòng mất chốt định vị. 6 Rút rôto ra khỏi stato Khi rút rôto ra phải nâng 1 đầu lên để tránh lõi thép cọ sát. b. Quy trình lắp động cơ điện một chiều. Các bước Thực hiện Dụng cụ, vật liệu, thiết bị Lưu ý Nhân lực 1. - Kiểm tra dụng cụ tháo lắp, đo kiểm tra phải đảm bảo độ chính xác. - Vệ sinh sạch sẽ khu vực tháo. - Sổ tay, bảo hộ lao động (Quần áo bảo hộ, găng tay, mũ, giầy cách điện) - Khảo sát kỹ thuật. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) - Dụng cụ đo kiểm tra (đồng hồ vạn năng). - Bản vẽ cấu tạo động cơ điện một chiều. - Động cơ điện một chiều. - Giẻ lau, băng dính cách điện, giấy giáp mịn, xăng. Đảm bảo an toàn trong quá trình thực hành Giáo viên và học sinh 2 Lắp rôto vào stato Khi lắp rô to phải nâng một đầu lên để tránh lõi thép cọ sát. 3 Lắp nắp máy vào thân máy và bắt chặt bu lông giữ nắp máy với than máy. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) Khi vặn các bu lông phải vặn đều. 4 Lắp chổi than vào hộp than và vặn chặt vít bắt dây chổi than. - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) 5 Lắp công tắc tơ khởi động - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) 6 Lắp động cơ vào máy diesel (vào bệ máy). - Dụng cụ tháo lắp (tuốc nơ vít 2 cạnh, 4 cạnh, mỏ lết, clê 8 ÷ 24, búa) - Giẻ lau. 2.8.2. Quy trình bảo dưỡng động cơ điện một chiều Sau khi tháo máy điện, ta tiến hành vệ sinh, bảo dưỡng máy điện gồm các chú ý sau đây: + Kiểm tra, quan sát kỹ các bộ phận của máy điện để có phương án bảo dưỡng. + Dùng rẻ sạch và chổi lông vệ sinh, lau chùi các bộ phận bên ngoài, bên trong máy điện. Có thể kết hợp với súng phun và khí nén để thổi sạch bụi bẩn trong các khe hẹp, ngóc ngách của máy điện. Chú ý áp lực khí nén vừa đủ dưới 2 at, bảo đảm không có hơi nước trong khí nén. + Rửa sạch các bộ phận, chi tiết bằng dầu rửa chuyên dụng như dầu cách điện AT3200, xăng, hay các hoá chất chuyên dụng khác. Dầu rửa chuyên dụng phải thoả mãn yêu cầu là hoà tan được các chất dầu mỡ, không phá huỷ chất cách điện và các bộ phận khác của máy điện, có khả năng bay hơi nhanh, ít gây độc hại đến sức khoẻ con người tham gia bảo dưỡng máy điện, cũng như môi trường xung quanh. + Trường hợp cuộn dây máy điện bị ngập mặn hay nhiễm mặn thì phải tiến hành rửa bằng nước ngọt nhiều lần trước khi rửa bằng dầu rửa cách điện, thậm chí cần phải “ luộc máy điện” trong nước đun sôi. + Sau khi rửa máy điện, để máy điện một thời gian sau đó tiến hành sấy và sơn máy điện. 2.8.3. Kểm tra tình trạng kỹ thuật và vận hành thử động cơ điện một chiều * Kiểm tra phần điện: Dùng đồng hồ vạn năng, để thang đo điện trở ở nấc x1 hoặc x100, điều chỉnh kim đồng hồ. - Đo thông mạch cuộn dây: + Đối với cuộn dây phần cảm (cuộn dây stato): Đặt 2 que đo của đồng hồ vào 2 đầu dây, nếu kim đồng hồ chỉ 1 giá trị nào đó thì cuộn dây thông mạch, ngược lại, nếu kim đồng hồ vẫn chỉ 0 tức là cuộn dây bị đứt. + Đối với cuộn dây phần ứng (cuộn dây rôto) Đặt 2 đầu que đo vào 2 phiến góp bất kỳ của cổ góp và cách xác định tương tự như dây quấn phần cảm. - Đo chạm vỏ cuộn dây: + Đối với cuộn dây phần cảm: Đặt 1 đầu que đo của đồng hồ vào 1 đầu dây bất kỳ của phần cảm và 1 đầu que đo đặt ra vỏ, nếu kim đồng hồ không báo 1 giá trị nào đó thì cuộn dây không bị chạm vỏ, ngược lại , nếu kim đồng hồ báo 1 giá trị nào đó, tức là cuộn dây bị chạm vỏ. + Đối với cuộn dây phần ứng: Đặt 1 đầu que đo của đồng hồ vào 1 phiến góp bất kỳ và 1 đầu còn lại của đồng hồ đặt vào trục máy hoặc lõi thép rôto, nếu kim đồng hồ không báo 1 giá trị nào đó thì cuộn dây không bị chạm vỏ, ngược lại , nếu kim đồng hồ báo 1 giá trị nào đó, tức là cuộn dây bị chạm vỏ. - Đo chập vòng cuộn dây: + Đối với cuộn dây phần cảm: vì các cuộn dây phần cảm của động cơ được hàn chặt với nhau nên không thể dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở của từng cuộn dây nên ta phải dùng phương pháp tạo từ bằng nguồn điện một chiều. + Đối với cuộn dây phần ứng: vì các vòng dây của dây quấn phần ứng được đặt trong các rãnh của lõi thép rô to nên phải có thiết bị chuyên dùng (máy rô nha) để kiểm tra chập vòng dây. 2.9. Khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều 2.9.1. Khởi động động cơ điện một chiều Khởi động động cơ một chiều là quá trình đưa động cơ từ trạng thái nghỉ ( n = 0) tới tốc độ làm việc. Dòng khởi động có thể coi tỷ lệ nghịch với tốc độ. Do vậy khi khởi động, giá trị dòng điện khởi động rất lớn. Yêu cầu: Mô men mở máy càng lớn càng tốt để dễ dàng thích ứng với tải. Dòng mở máy càng bé càng tốt. 2.9.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều a. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông ϕ. Từ biểu thức: Khi U = const. (tức IKT thay đổi) thì tốc độ n thay đổi. Với động cơ kích từ nối tiếp việc thay đổi từ thông ϕ được thực hiện bằng cách: mắc sun dây quấn kích thích. b. Điều chỉnh tốc độ bằng cách mắc thêm điện trở vào mạch phần ứng. Khi mắc thêm điện trở vào mạch phần ứng thì điện trở tổng của toàn mạch tăng nên đều giảm xuống , điều chỉnh c. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. Từ biểu thức: ta thấy khi cho U = var thì n = var. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cung cấp chỉ điều chỉn theo chiều giảm tốc độ. 2.9.3. Các phương pháp mở máy Các phương pháp mở máy: Phương pháp mở máy trực tiếp. Mở máy nhờ biến trở. a. Khởi động trực tiếp. Là phương pháp đóng động cơ trực tiếp vào nguồn điện, không qua một thiết bị phụ trợ nào. Phương pháp này sử dụng nhiều ở dưới tàu thủy phục vụ để khởi động máy diesel. b. Khởi động dùng điện trở khởi động. Là phương pháp đưa vào rô to một điện trở ( biến trở mắc nối tiếp phần ứng). Điện trở khởi động phải được ngắt dần theo sự tăng của tốc độ. Nấc khởi động thứ nhất phải chọn sao cho dòng phần ứng không quá lớn và mô men khởi động không nhỏ quá. Khi có cùng dòng phần ứng thì động cơ kích từ nối tiếp có mô men khởi động lớn hơn động cơ kích từ song song. 2.10. Động cơ điện không đồng bộ ba pha – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động - Động cơ điện không đồng bộ ba pha có tốc độ quay của rôto n (tốc độ quay của máy) khác với tốc độ từ trường quay (n1) trong máy. - Căn cứ vào rô to của động cơ không đồng bộ ba pha ta có: Loại rô to ngắn mạch (rô to lồng sóc) và loại rô to dây quấn. 2.10.1. Cấu tạo động cơ ba pha không đồng bộ Động cơ điện không đồng bộ ba pha gồm các bộ phận chính sau: Phần tĩnh (stato), phần quay ( rô to) và khe hở không khí giữa rô to và stato. Ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy và trục máy. Trục máy làm bằng thép trên đó gắn rô to, ổ bi và phía cuối trục có gắn một quạt gió để làm mát máy dọc trục. Hình 2.16: Sơ đồ cắt bổ động cơ điện không đồng bộ ba pha. 1. Lõi thép 2. Dây quấn stato. 3. Vỏ máy 4. Ổ bi 5. Trục máy 6. Hộp đấu dây 7. Lõi thép rô to 8. Thân máy 9. Quạt gió làm mát 10. Hộp quạt a. Phần tĩnh ( stato). - Mạch từ (Lõi thép stato) Mạch từ stato là phần dẫn từ, có dạng hình trụ, làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày (0,35 – 0,5) mm, bề mặt có phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng điện xoáy, bên trong được dập rãnh rồi ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục để đặt dây quấn. Lõi thép được ép vào bên trong vỏ máy. - Dây quấn stato: Dây quấn stato là phần dẫn điện, được làm bằng dây đồng có bọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi thép. Dây quấn stato của máy điện không đồng bộ ba pha gồm ba dây quấn pha đặt lệch nhau trong không gian 1200 điện, mỗi pha gồm nhiều bối dây, mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây. Các bối dây được đặt vào rãnh của lõi thép stato và được nối với nhau theo một quy luật nhất định. - Vỏ máy, thân máy, nắp máy và chân đế. Dùng để cố định và bảo vệ mạch từ stato và dây quấn. Vỏ máy không làm nhiệm vụ dẫn từ, thường được đúc bằng gang hoặc thép. Để tăng diện tích tản nhiệt, trên vỏ máy có đúc các gân tản nhiệt. Ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên nắp máy có giá đỡ ổ bi. Với các máy công suất tương đối lớn (1000kW) thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn thành vỏ, trên vỏ có gắn hộp đấu dây. b. Phần rô to. Phần quay gồm các bộ phận chính: Lõi thép và dây quấn rô to, trục máy. - Lõi thép rô to (Mạch từ). Giống như mạch từ của stato, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép kỹ thuật điện cách điện dập rãnh mặt ngoài theo hướng trục, ghép lại với nhau thành khối hình trụ, mặt ngoài xẻ các rãnh để đặt dây quấn rô to, ở giữa có lỗ để ghép trục. Ở những máy công suất lớn, người ta còn đục các rãnh thông gió dọc thân rô to. - Dây quấn rô to. Dây quấn rô to của động cơ không đồng bộ chia thành hai loại: Loại rô to dây quấn và loại rô to lồng sóc ( hay còn gọi là rô to ngắn mạch). 2.10.2. Nguyên lý hoạt động Khi nối dây quấn ba pha của động cơ với hệ thống điện ba pha có tần số là f, thì từ trường ở phần tĩnh biến thiên liên tục, từ trường này chuyển động quay( từ trường quay) với tốc độ: Trong đó: f – là tần số của dòng điện pha. P – là số đôi cực của dây quấn stato Từ trường quay cắt các thanh dẫn của rô to, sinh ra ở trên thanh dẫn( hoặc dây quấn) của rô to các sức điện động cảm ứng. Do các thanh dẫn( hoặc dây quấn) là kín mạch à có dòng điện chạy trong thanh dẫn. Dòng điện chạy thanh dẫn nằm trong từ trường của stato à tạo mô men kéo rô to quay với tốc độ. Ta có n< n1 nên gọi là không đồng bộ. 2.11. Các thông số kỹ thuật của động cơ điện ba pha không đồng bộ - Công suất định mức ở đầu trục: Pđm (W; kW). - Điện áp định mức: Uđm (V). - Dòng điện định mức: Iđm (A). - Tốc độ quay định mức: nđm (v/ p) - Tần số nguồn định mức: fđm (Hz). - Hệ số công suất định mức 2.12. Đấu dây động cơ để sử dụng động cơ điện không đồng bộ ba pha Khi sử dụng động cơ điện không đồng bộ ba pha thì ba cuộn dây pha của phần tĩnh được nối với nhau và nối với nguồn điện ba pha, có hai phương pháp đấu: Đấu thành sơ đồ hình sao hoặc đấu thành sơ đồ hình tam giác, RÔTO STATO Z X Y A B C Đấu sao Y (hình 2.17) Cách đấu của phương pháp này là: đấu chung 3 đầu cuối (đầu) của 3 cuộn dây Stato lại. Phương pháp đấu này giảm được dòng điện khởi động nhưng tốc độ thấp. Ở động cơ công suất lớn thường chỉ đấu để khởi động còn hoạt động ở chế độ dài hạn sẽ chuyển sang đấu tam giác D . Hình 2.17: Sơ đồ đấu dây hình sao (Y) Z RÔTO STATO X Y A B C b. Đấu tam giác D (hình 2.18) Cách đấu của phương pháp này là: đầu đầu của cuộn dây trước đấu với đầu cuối của cuộn dây kế tiếp và cứ như vậy tạo thành vòng khép kín. Đấu phương pháp này động cơ có dòng khởi động rất lớn, tố độ quay lớn nên chỉ dùng trong chế độ hoạt động dài hạn sau khi đã khởi động bằng chế độ khởi động đấu sao (Y) . Hình 2.18: Sơ đồ đấu dây tam giác (D) 2.13. Khởi động, đảo chiều quay và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 2.13.1. Khởi động động cơ không đồng bộ ba pha Khởi động là quá trình đưa động cơ từ trạng thái nghỉ ( đứng im) vào trạng thái làm việc quay với tốc độ định mức. Để mở máy động cơ không đồng bộ ba pha thì mô men mở máy của động cơ phải lớn hơn mô men cản của tải lúc mở máy. Dòng điện chạy qua cuộn dây stato tỷ lệ nghịch với tốc độ. Do vậy khi mở máy dòng điện rất lớn, khi mở máy, dòng điện mở máy lớn bằng (5 – 7 ) lần dòng định mức. Đối với các máy có công suất lớn so với lưới thì khi mở máy, giá trị dòng điện mở máy sẽ làm cho điện áp mạng điện tụt xuống, ảnh hưởng đến sự làm việc của các thiết bị khác. Vì thế, cần phải có biện pháp giảm dòng điện mở máy. a. Mở máy trực tiếp. Mở máy trực tiếp là đóng động cơ vào lưới không qua một thiết bị phụ nào. Phương pháp này được áp dụng với các máy công suất nhỏ. Hình 2.19: Mở máy trực tiếp b. Mở máy bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch rô to dây quấn Hình 2.20: Sơ đồ mở máy bằng cách thêm điện trở phụ + Với động cơ không đồng bộ rô to dây quấn để giảm dòng khởi động ta đưa thêm điện trở phụ vào mạch rô to. + Khi mở máy, dây quấn rô to nối với biến trở mở máy. Đầu tiên để biến trở lớn nhất, sau cùng với tốc độ tăng của rô to, ta cũng cắt dần điện trở khởi động ra khỏi rô to. Khởi động động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc. + Với động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc không thể đưa thêm điện trở phụ vào mạch rô to như động cơ rô to dây quấn, do vậy phải dùng các phương pháp sau đây: Dùng cuộn kháng, dùng biến áp tự ngẫu và thực hiện đổi nối sao tam giác. + Đặc điểm chung của các phương pháp là giảm điện áp cùng với việc giảm dòng khởi động, mô men khởi động cũng giảm nhiều. Vì môn men động cơ tỷ lệ bình phương điện áp nguồn cung cấp, nên khi giảm điện áp mô men giảm theo tỷ lệ bình phương. *Dùng điện kháng nối tiếp vào mạch stato (hình a). *Dùng máy biến áp tự ngẫu (hình b). *Dùng phương pháp đổi nối (hình c). Hình 2.21: Sơ đồ mở máy động cơ KĐB rôto lồng sóc 2.13.2. Đảo chiều quay và điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha a. Đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha Hình 2.22: Sơ đồ đảo chiều quay động cơ ba pha. Nguyên tắc: Muốn đổi chiều quay của từ trường ta thay đổi thứ tự hai trong ba pha với nhau thì trường quay sẽ đổi chiều và động cơ sẽ đổi chiều quay. b. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha Để nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ dựa vào biểu thức sau: Trong đó: Từ các công thức trên ta rút ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ sau đây. Thay đổi tần số f. Thay đổi số đôi cực p. Thay đổi điện trở R2 ở mạch rô to. *Thay đổi tần số nguồn điện cung cấp f. - Phương pháp này chỉ sử dụng khi nguồn cung cấp có khả năng thay đổi tần số. Ngay nay, do sự phát triển của công nghệ điện tử biến tần tĩnh được chế tạo từ các van bán dẫn đã đảm nhiệm được các nguồn cung cấp năng lượng điện có tần số thay đổi, do đó phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số đang được áp dụng rộng rãi và cạnh tranh với các hệ thống truyền động điện dòng một chiều. *Thay đổi số đôi cực. Hình 2.23: Sơ đồ cách đổi nối cuộn dây để thay đổi số cặp cực a.Mắc nối tiếp, số đôi cực là p. b. Mắc song song số đôi cực là p/2. Nếu động cơ không đồng bộ có trang bị thêm thiết bị đổi nối cuộn dây để thay đổi số đôi cực thì ta có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực. Để thay đổi số đôi cực ta có thể: Dùng đổi nối một cuộn dây, giả sử lúc đầu cuộn dây được nối như hình 2.25a, khi đó Số đôi cực là p, nếu bây giờ đổi nối như hình 2.25b ta được số cặp cực là p/2. * Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp nguồn cung cấp. Để thay đổi điện áp ta có thể dùng bộ biến đổi điện áp không tiếp điểm bán dẫn, biến áp hoặc đưa thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stato. Đưa thêm điện trở thuần làm tăng tổn hao, nên người ta thường đưa điện kháng vào hơn mạch stato hơn. * Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch rô to. Phương pháp điều chỉnh này chỉ áp dụng cho động cơ không đồng bộ rô to dây quấn. Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh điện trở rô to là điều chỉnh láng, dễ thực hiện, rẻ tiền nhưng không kinh tế do tổn hao điện trở điều chỉnh, phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào tải. Không thể điều chỉnh tốc độ gần tốc độ không tải. 2.14.Thí nghiệm máy điện. a. Một số hình ảnh về thiết bị thí nghiệm máy điện Hình 2.24 - Một sô bộ thí nghiệm máy biến áp Hình 2.25 -Bộ thí nghiệm động cơ điện và máy phát điện b. Thí nghiệm máy biến áp Hình 2.25 - Sơ đồ thí nghiệm và bố trí chi tiết trên bảng - Dụng cụ thí nghiệm gồm: Máy biến áp 1 pha có nhiều đầu ra. Trong thí nghiệm trên, máy biến áp có 4 đầu ra tương ứng với các cuộn thứ cấp 20 vòng, 40 vòng và 60 vòng dây; Vôn kế đo điện áp thứ cấp cần đo; dây dẫn có sẵn các đầu cốt để thực hiện cắm vào các chốt sẵn trên bảng. - Xác định điện áp thứ cấp tương ứng với các số vòng khác nhau. Kết quả thí nghiệm, học viên phải ghi vào bảng : Số vòng thứ cấp Điện áp sơ cấp Điện áp đo được ở thứ cấp Hệ số MBA (k=U2/U1) Nhận xét