Giáo trình Máy điện (Bản hay)

i thÐp sau khi ®· ®­îc lµm s¹ch, c¸c cuén d©y vµ c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn sau khi ®· ®­îc chuÈn bÞ s½n sµng th× cã thÓ tiÕn hµnh lång d©y vµo r·nh. Lâi thÐp ®­îc ®Æt t¹i vÞ trÝ lµm viÖc, c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn nªn ®Æt vµo mét hép ®Ó ë bªn c¹nh, cßn c¸c cuén d©y xÕp thµnh xÕp ®Ó ë bªn ph¶i lâi thÐp. Cuén d©y vµ c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn cÇn ph¶i gi÷ g×n cho s¹ch sÏ khái ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸ch ®iÖn cña m¸y. ChuÈn bÞ dông cô ®Ó lång d©y, gåm: k×m má dÑt, dao, bóa s¾t vµ bóa cao su, kÐo, dao tre. Tr­íc khi lång ph¶i nghiªn cøu kü s¬ ®å trßn ®Ó x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch lång d©y, chiÒu lång d©y vµ ®Êu d©y; X¸c ®Þnh phÝa cho d©y ra ®Ó chän phÝa ®Êu d©y. + Trong ®éng c¬ mét pha tô ®iÖn kh«ng cã cuén sè l¾p trong, khi cho ®Çu ®Çu cña cuén khëi ®éng lÖch vÒ phÝa tr­íc ®Çu ®Çu cña cuén lµm viÖc mét nöa b­íc cùc, ®éng c¬ sÏ quay ng­îc chiÒu ®Êu d©y. Khi chän ®Çu ®Çu cña cuén khëi ®éng lÖch vÒ phÝa sau so víi ®Çu ®Çu cña cuén lµm viÖc mét nöa b­íc cùc ®éng c¬ sÏ quay cïng chiÒu víi chiÒu ®Êu d©y. + Trong ®éng c¬ mét pha tô ®iÖn cã cuén sè l¾p trong, khi cho ®Çu ®Çu cña cuén khëi ®éng lÖch vÒ phÝa sau ®Çu ®Çu cña cuén lµm viÖc mét nöa b­íc cùc, r«to lu«n quay ng­îc chiÒu víi chiÒu ®Êu d©y. Khi lång d©y ph¶i tu©n thñ nguyªn t¾c, c¹nh n»m ë líp d­íi lång vµo tr­íc, c¹nh n»m ë líp trªn lång vµo sau (gi÷a hai líp ph¶i ®Æt b×a c¸ch ®iÖn); bèi d©y nhá lång vµo tr­íc, bèi d©y lín lång vµo sau (®èi víi tæ bèi d©y kiÓu ®ång t©m). Sau khi ®· vµo hÕt th× ph¶i ®Æt b×a óp c¸ch ®iÖn vµ ®ãng nªm tre. C¸ch ®ãng nªm tr×nh bµy trªn. §ãng nªm vµo r·nh 1- Thanh gç ®Öm; 2- Nªm tre, gç; 3 – B×a óp; 4 – PhÇn ®Çu cuén d©y C¸c bèi d©y khi quÊn trªn khu«n th­êng bÞ ph×nh to chiÒu ngang ra mét chót, khi lång ®Õn bèi d©y nµo nªn n¾n l¹i bèi d©y ®ã cho phï hîp víi kho¶ng c¸ch gi÷a hai khe miÖng r·nh cÇn lång. R·nh lâi thÐp stato ®éng c¬ mét pha tô ®iÖn ®Òu lµ lo¹i nöa kÝn, v× vËy khi lång kh«ng thÓ thùc hiÖn ®ót c¶ bèi vµo trong r·nh ®­îc nh­ ®éng c¬ mét pha vßng chËp, mµ ph¶i g¹t dÇn tõng l­îng d©y mét vµo trong r·nh cho ®Õn hÕt. C¸ch cho d©y vµo r·nh lâi thÐp stato ®éng c¬ mæt pha tô ®iÖn C¸c bèi d©y sau khi lång vµo r·nh ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu sau: + C¸c sîi d©y dÉn trong r·nh ph¶i th¼ng hµng vµ song song víi nhau, vÞ trÝ t­¬ng ®èi cña c¸c vßng d©y sau khi lång råi vÉn t­¬ng tù nh­ tr­íc khi lång ®Ó cho c¸c vßng d©y kh«ng bÞ chång chÐo lªn nhau lµm ®Çy r·nh vµ dÔ bÞ ®¸nh thñng. + §o¹n th¼ng thßi ra hai ®Çu r·nh (®o¹n M ) ph¶i ®Òu nhau, c©n xøng, hai ®Çu kh«ng ®­îc so le hoÆc ng¾n dÇn ®i. + §o¹n chÐo (®o¹n N) ph¶i song song, c¸c gãc nghiªng a ph¶i gi÷ kh«ng thay ®æi. + C¸c ®Ønh cña phÇn thßi ra ph¶i n»m th¼ng hµng vµ ph¶i n»m ë kho¶ng gi÷a trong kho¶ng c¸ch b­íc lång d©y. PhÇn ®Çu cuén d©y tr¶i réng Khi ®Êu d©y th× dùa vµo s¬ ®å ngang ®Ó ®Êu. C¸c mèi nèi ph¶i ®¶m b¶o ch¾c ch¾n, tin cËy: tr­íc khi nèi cÇn c¹o s¹ch c¸c ®Çu d©y, xo¾n l¹i ch¾c ch¾n råi míi bäc thiÕc ra bªn ngoµi; TÊt c¶ c¸c mèi nèi ®Òu ®­îc lång gen c¸ch ®iÖn b»ng chÊt chÞu nhiÖt. NÕu quÊn c¸c tæ bèi d©y theo kiÓu dÝnh ®«i, dÝnh ba, dÝnh bèn th× sè l­îng c¸c mèi nèi sÏ gi¶m nh­ng khi lång d©y h¬i khã vµ ph¶i lång sao cho ®óng víi chiÒu nèi d©y. Cét bã ®Çu cuén d©y vµ ch¹y thö Khi ®· biÕt ch¾c ch¾n c¸c mèi nèi ®· ®­îc ®Êu chÝnh x¸c råi, ta tiÕn hµnh cét bã gän gµng hai ®Çu bé d©y l¹i, råi cho ch¹y thö. Tr­íc khi cét bã ph¶i dïng b×a lãt vµo chç ®Çu c¸c bèi d©y hay tæ bèi d©y gèi lªn nhau ®Ó tr¸nh bÞ ®¸nh thñng. C¸ch c¾t vµ lãt b×a phÇn ®Çu d©y tr×nh bµy bên dưới . C¸ch c¾t b×a lãt phÇn ®Çu bé d©y quÊn C¾t miÕng b×a c¸ch ®iÖn thµnh h×nh vu«ng sau ®ã gÊp cheo gãc thµnh h×nh tam gi¸c vµ c¾t c¸c gãc l­în (theo h×nh d¹ng ®Çu bé d©y quÊn). MiÕng c¸ch ®iÖn ®­îc lãt gi÷a c¸c pha kh¸c nhau, nghÜa lµ cø c¸ch mét nhãm bèi d©y (tæ bèi d©y – b»ng q r·nh) l¹i ®Æt mét c¸i. Cè g¾ng ®Èy miÕng c¸ch ®iÖn s¸t xuèng sao cho ch¹m tíi c¸ch ®iÖn r·nh vµ ®Ì lªn trªn c¸ch ®iÖn gi÷a hai líp (nÕu lµ d©y quÊn xÕp kÐp). §Ó tr¸nh miÕng b×a bÞ co lªn khi cét bã, ta nªn xÎ miÕng b×a t¹i vÞ trÝ sîi d©y. C¸ch lãt c¸ch ®iÖn phÇn ®Çu bé d©y D©y dïng ®Ó cét bã ph¶i lµ lo¹i d©y chÞu nhiÖt. C¸ch cét bã ®Çu cuén d©y tr×nh bµy trªn h×nh dưới. C¸ch cét bã ®Çu cuén d©y Khi bã xong, n¾n l¹i c¸c ®Çu bèi d©y sao cho chóng kh«ng ch¹m vµo r«to, kh«ng ch¹m vµo vá vµ n¾p ®Ëy. §o kiÓm tra bé d©y xem cã bÞ ®øt hay ch¹m chËp hay kh«ng. NÕu bé d©y ®· ®¶m b¶o an toµn vµ ch¾c ch¾n th× g¸ l¾p ®éng c¬ l¹i råi cho ch¹y thö kh«ng t¶i 15 ®Õn 20 phót. §éng c¬ ch¹y ªm, ®ñ tèc ®é, c¸c th«ng sè râ rµng, vá kh«ng nãng hoÆc ©m Êm lµ ®¹t yªu cÇu. TÈm sÊy bé d©y quÊn Sau khi ch¹y thö thÊy ®éng c¬ ®¹t yªu cÇu th× tiÕn hµnh tÈm sÊy bé d©y theo c¸c b­íc sau: SÊy s¬ bé: cho ®éng c¬ vµo sÊy ®Ó tho¸t hÕt h¬i Èm tr«ng d©y quÊn. TÈm s¬n: tuú theo s¬n nhiÒu hay Ýt mµ ta nhóng c¶ bé d©y vµo s¬n hoÆc t­íi s¬n lªn bé d©y, nh­ng ph¶i ®¶m b¶o lµ s¬n ph¶i ngÊm ®Òu toµn bé bé d©y quÊn. SÊy hoµn chØnh: tuú theo lo¹i s¬n mµ sÊy víi nhiÖt ®é vµ thêi gian thÝch hîp. NÕu kh«ng cã lß sÊy th× cã thÓ dïng bãng ®Ìn sîi ®èt ®Ó sÊy. PHẦN II: MÁY ĐIỆN BA PHA CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN Bài 1: Cơ sở lý thuyết máy điện 1.1 Giới thiệu chung về máy điện Máy điện là thiết bị điện hoạt động dựa trên nguyên lý thuyết cảm ứng điện từ. Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn) dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc dùng để biến đổi các thông số điện như điện áp, dòng điện, tần số pha Sự biến đổi cơ điện trong máy điện dựa trên nguyên lý về điện từ. Nguyên lý này cúng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi các thông số điện. Máy điện dùng làm máy biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng nhất của bất cứ thiết bị điện năng nào, nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh. Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau: phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện, theo nguyên lý làm việc.ở đây ta phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng. * Máy điện tĩnh: Máy điện tĩnh thường gặp là các loại máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiện từ thông giữa các cuộn dây không có sự chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thường 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: máy biến áp có thể biến đổi điện năng có các thông số U1, I1, F1 thành điện năng có các thông số U2, I2, F2 và ngược lại. * Máy điện có phần động (quay hoặc chuyển động thẳng): Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi năng lượng. Ví dụ: Biến điện năng thành cơ năng( động cơ điện)hoặc biến cơ năng thành cơ điện năng( máy phát điện).Trong quá trình biến đổi có tính thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ điện. Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thông thường 1.2 Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. 1. Chế độ máy phát điện: Cho cơ năng của động cơ sở cấp tác dụng và thanh dẫn 1 lực cơ học Fc, thanh dẫn sẽ chuyển động với tốc độ trong từ trường của nam châm NS trong thanh dẫn sẽ cảm ứng một sức điện E. Nếu nối 2 cực của thanh dẫ điện trở R của tải thì dòng điện I chạy trong thanh dẫn sẽ cung cấp điện cho tải. Nếu bỏ qua điện trở thành thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải U = E. Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là P = UI = EI. Dòng điện I nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ FĐT – BIL có chiều như hình vẽ. Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp. FC = FĐT --> FC.V = FĐT.V => BILV = LI Như vậy công suất cơ của động cơ sở cấp được biến đổi thành công suất điện nghĩa là cơ năng đã được biến đổi thành điện năng. 2. Chế độ động cơ điện: Cung cấp điện cho máy điện, điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng i trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fđt = Bil tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v. Công suất điện đưa vào động cơ P = UI = EI = BILV = Fđt.V Như vậy, công suất điện đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ trên trục Pc = Fđt .v. Điện năng đã biến thành cơ năng. Ta thấy, cùng một thiết bị điện từ, tuỳ theo dạng năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. Đây chính là tính chất thuận nghịch của mọi loại máy điện. 2. Chế độ động cơ điện: Cung cấp điện cho máy điện, điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng i trong thanh dẫn. Dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fđt = Bil tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v. Công suất điện đưa vào động cơ P = UI = EI = BILV = Fđt.V Như vậy, công suất điện đưa vào động cơ đã biến thành công suất cơ trên trục Pc = Fđt .v. Điện năng đã biến thành cơ năng. Ta thấy, cùng một thiết bị điện từ, tuỳ theo dạng năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. Đây chính là tính chất thuận nghịch của mọi loại máy điện. 1.3 Sơ lược về các vật liệu chế tạo máy điện Các vật liệu dùng để chế tạo có thể chia làm 3 loại: - Vật liệu tác dụng - Vật liệu kết cấu - Vật liệu cách điện 1.3.1 Vật liệu tác dụng: - Đây là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. Các vật liệu này được dùng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ. a) Vật liệu dẫn từ: - Để chế tạo mạch từ của máy điện, người ta thường dùng các loại thép khác nhau như thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn. Gang ít được dùng vì dẫn từ không tốt lắm. Người ta chủ yếu sử dụng thép lá kỹ thuật điện có hàm lượng silic khác nhau nhưng không được vượt quá 4,5%. Hàm lượng silic này dùng để hạn chế tổn hao do từ trễ, tăng điện trở của thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Người ta hay sử dụng các lá thép dày 0,50mm dùng trong máy điện quay, ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên. Tuy theo cách chế tạo người ta phân lá thép kỹ thuật điện làm 2 loại: Cán nóng và cán nguội. Loại cán nguội có đặc tính từ tốt hơn như độ từ thấm cao hơn, tổn hao thép ít hơn loại cán nóng. Thép lá cán nguội lại chia làm 2 loại: Đẳng hướng và vô hướng. Loại đẳng hướng có đặcđiểm là dọc theo chiều cán thì tính năng từ tínhtốt hơn hẳn so với ngang chiều cán, do đó thường được sử dụng trong máy biến áp còn loại vô hướng thì đặc tính từ đều theo mọi hướng lên được dùng trong máy điện quay. Ví dụ: Thép cán nóng J21 J31A, thép cán nguội: J410;J310 Chữ J chỉ thép kỹ thuật điện Chữ A chỉ tổn hao thấp Chữ O chỉ thép cán nguội Chỉ số thứ nhất chỉ hàm lượng silíc. Chỉ số thứ hai chỉ tổn hao riêng của các loại thép ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hg thường dùng là thép kỹ thuật điện dày 0,35-0,5mm trong thành phần thép có từ 2-5% silíc. ở tần số cao hơn dùng thép là kỹ thuật điện dày 0,1-0,2mm. ở đoạn mạch từ có từ trường không đổi thường dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá. b) Vật liệu dẫn điện: Vật liệu dãn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu đẫn điện dùng trong máy tốt nhất là đồng vì giá thành không đắt lắm và có điện trở suấtnhỏ. Ngoài ra còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau..Để chế tạo dây quấn ta thường dùng đồng đôi khi dùng nhuôm. Dây đồng và đây nhuôm được chế tạo theo tiết điện tròn hoặc chữ nhật, có bọc cách điện khác nhau như vải, sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay. Với các loại máy có công suất nhỏ và trung bình, điện áp dười 700V thường dùng sơn emay vì lớp cách điện của dây mỏng, đạt độ bền yêu cầu. Đối với các bộ phận khác như vành đổi chiều, lồng sóc hoặc vành trượt; ngoài đồng, nhôm người ta còn dùng cả các hợp kim của đồng hoặc nhôm hoặc có chỗ dùng cả thép để tăng độ bền cơ học và giảm kim loại màu. 1.3.2. Vật liệu kết cấu: Để cách điện các bộ phận mang điện trong máy, người ta sử dụng vật liệu cách điện. Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc day dẫn quyết định nhiệt độ cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó. Nếu tính năng chất cách điện càng cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước của máy giảm. Chất cách điện của máy điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm: - Chất hữu cơ thiên nhiên như: giấy, vải, lụa - Chất vô cơ như: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh - Các chất tổng hợp - Các loại men, sơn cách điện Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các máy có điện áp cao. Do đó, thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải Chúng có độ bền cơ học tốt, rẻ tiền nhưng hút ẩm kém, dẫn nhiệt kém, cách điện kém. Vì vậy, dây dẫn cách điện sợi phải được sấy, tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện. Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí, hyđrô, khí trơ) hoặc thể lỏng (dầu máy biến áp). Vật liệu khí: Không khí là một chất cách điện tốt, tuy nhiên để cách điện tốt hơn người ta thường dùng khí trơ. Hyđrô được sử dụng trong trường hợp cần cách điện và làm mát bên trong vật liệu. Vật liệu lỏng: Đây là loại vật liệu cách điện rất quan trọng trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe hở rất nhỏ và còn có thể sử dụng để dập hồ quang. Căn cứ vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra nhiều loại, cấp cách điện như sau: 1.4 Phát nóng và làm mát máy điện Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao năng lượng trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay). Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện. Khi đó do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động lý hoá khác, lớp cách điện sẽ bị lão hoá, nghĩa là mất dần các tính bền về điện và cơ. Thực nghiệm cho thấy khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ cho phép 8÷100C thì tuổi thọ của vật liệu cách điện giảm đi một nửa. ở nhiệt độ làm việc cho phép, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, tuổi thọ trung bình của vật liệu cách điện vào khoảng 10÷15 năm. Khi máy làm việc quá tải, độ tăng nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép. Vì vậy, khi sử dụng máy điện cần tránh để máy quá tải làm nhiệt độ tăng cao trong một thời gian dài. Để làm mát máy điện phải có biện pháp tản nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh. Sự tản nhiệt không những phụ thuộc vào bề mặt làm mát của mặt máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp Thông thường, vỏ máy điện được chế tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát. Bài 2: Máy điện không đồng bộ 2.1 Khái niệm chung Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của rôto n khác với tốc độ quay của từ trường n1. Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn: dây quấn stato (sơ cấp), với lưới điện tần số không đổi f1, dây quấn rôto (thứ cấp) được n1 tắt lại hoặc khép kín trên điện trở. Dòng điện trong dây quấn rôto được sinh ra nhờ sức điện động cảm ứng có tần số phụ f2 phụ thuộc vào rôto; nghĩa là phụ thuộc vào tải ở trên trục của máy. Cũng như các máy điện quay khác, máy điện không đồng có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện cũng như chế độ máy phát điện. 2.2 Phân loại và kết cấu 2.2.1 Phân loại Máy điện không đồng bộ có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo kết cấu của nó, theo kết cấu của rôto, theo số pha trên dây quấn stato * Theo kết cấu của vỏ: Máy điện không đồng bộ có thể chia thành các kiểu chính sau: kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ * Theo kết cấu rôto: Máy điện không đồng bộ chia làm 2 loại: Loại rôto kiểu dây quấn và rôto kiểu lồng sóc. * Theo số pha trên dây quấn stato có thể chia làm 3 loại: 1 pha, 2 pha, 3 pha. 2.2.2. Kết cấu Giống như những máy quay khác, máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau: 1) Stato: Stato là phần tĩnh gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Ngoài ra còn có vỏ máy, nắp máy. Lõi thép: Lõi thép được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục. Vì từ trường đi qua lõi thép lá, từ trường quay lên để giảm tổn hao lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ép lại. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm hao tổn do dòng xoáy gây nên. b. Dây quấn: Dây quấn stato làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) và được đặt trong các rãnh của lõi thép. Kiểu dây quấn, hình dạng và cách bố trí dây quấn sẽ được trình bày chi tiết trong bài sau: c. Vỏ máy: Vỏ máy làm bằng nhôm hoặc gang dùng để cố định lõi thép và dây quấn cũng như cố định máy trên bệ. Không dùng để làm mạch dẫn từ. Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000kw) thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau: Kiểu vỏ hở, vỏ bảo vệ, vỏ kín hay vỏ phòng nổ Hai đầu vỏ có nắp máy và ổ đỡ trục. Vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo vệ máy. 2) Rôto: Rôto là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục máy. a. Lõi thép: Nói chung người ta sử dụng lá thép kỹ thuật điện như ở stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy. Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn. b. Dây quấn rôto: Có 2 loại chính: Rôto lồng sóc và rôto dây quấn - Loại rôto kiểu dây quấn: Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato. Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bớt được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm 1 lớp. Dây quấn ba pha của rôto thường đấu hình sao, còn ba đầu kia được nối vào ba rãnh trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở 1 đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện roto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường, dây quấn rôto được nối ngắn mạch. - Loại roto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác so với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi thép rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt lại 2 đầu bằng 2 vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành 1 cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. Ở các máy công suất nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép roto tạo thành thanh nhôm 2 đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm mát. Dây quấn roto lồng sóc không cần cách điện với lá thép. Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh roto có thể làm thành rãnh sâu hoặc làm thành 2 rãnh lồng sóc (rãnh lồng sóc kép). Trong máy điện cỡ nhỏ, rãnh roto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục. Động cơ lồng sóc là loại rất phổ biến do giá thành rẻ và làm việc bảo đảm. Động cơ roto dây quấn có ưu điểm về mở máy và điều chỉnh tốc độ, song giá thành cao và vận hành kém, tin cậy hơn roto lồng sóc nên chỉ được dùng khi động cơ roto lồng sóc không đáp ứng các yêu cầu về truyền động. 2.2.3 Khe hở: Vì roto là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ (0,2÷1mm trong máy điện cỡ vừa và nhỏ) để hạn chế dòng điện từ hoá và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn. 2.3 Công dụng của máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều, chủ yếu làm động cơ điện. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là một loại máy được dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến vài nghìn kw. Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho các máy cán thép vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ Trong các hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió. Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay gia công nông sản. Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng bộ cũng dần dần chiếm một vị trí quan trọng: Quạt gió, động cơ trong tủ lạnh Tóm lại, theo sự phát triển của nền sản xuất, điện khí hoá và tự động hoá, phạm vi ứng dụng của máy điện không đồng bộ có phần bị hạn chế. Máy điện không đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện nhưng đặc tính không tốt lắm so với máy phát điện đồng bộ nên chỉ trong một vài trường hợp đặc biệt nào đó (như trong quá trình điện khí hoá nông thôn) cần nguồn điện phụ hay tạm thời thì nó cũng có ý nghĩa quan trọng. 2.4 Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ Khi trong lõi thép stato của máy điện không đồng bộ, ta tạo một từ trường quay với tốc độ n1 = 60f : p (f: tần số dòng điện lưới đưa vào ; p: số cặp cực) thì từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt trên lõi thép roto và cảm ứng trong dây quấn đó suất điện động và dòng điện. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stato tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn tác dụng với từ thông khe hở sinh ra mômen, tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của roto. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Khi roto quay thuận với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ thì dòng điện sinh ra trong dây quấn roto cùng chiều với sức điện động và tác dụng từ trường tổng trong khe hở sinh ra lực F và mômen M kéo roto quay theo chiều từ trường quay. Điện năng đưa tới roto đã biến thành cơ năng trên trục nghĩa là máy điện làm việc trong chế độ động cơ. Những máy chỉ làm việc ở chế độ này khi n < n1 vì khi đó mới có sự chuyển động tương đối giữa từ trường và dây quấn roto và như vậy trong dây quấn roto mới có dòng điện và mômen kép roto quay. Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau: - Khi roto quay thuận và nhanh hơn tốc độ đồng bộ dùng một động cơ sơ cấp nào đó quay roto của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1,khi đó chiều của từ trường quay quét qua dây dẫn sẽ có chiều ngược lại, sức điện động và dòng điện trong dây dẫn roto cũng đổi chiều nên chiều của mômen cũng ngược chiều quay của n1 nghĩa là ngược với chiều của roto nên đó là mômen hãm. Máy điện đã biên cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo, thành điện năng cung cấp cho lưới điện nghĩa là máy điện làm việc ở chế độ máy phát điện. - Khi roto quay ngược với chiều từ trường quay thì chiều của sức điện động, dòng điện và cả mômen vẫn giống như lúc ở chế độ động cơ điện. Vì mômen sinh ra ngược với chiều quay của roto nên có tác dụng hạm roto đứng lại. Trong trường hợp này máy điện vừa lấy điện năng ở lưới điện vào vừa lấy cơ năng ở động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ. Bài 3: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha 3.1.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ ba pha: *Cấu tạo của Stato Cấu tạo của Stato (phần tĩnh): Gồm vỏ máy, có nắp chắn hai đầu để đỡ trục roto nhờ các ổ bi. Lõi thép Stato làm mạch từ, mặt trong có rãnh đặt dây. Dây quấn stato gồm 3 cuộn dây đặt lệch nhau *Cấu tạo của roto - Roto (phần quay): Do các lá thép kỹ thuật mỏng ghép lại. Mặt ngoài roto có rãnh đặt các thanh đồng hay nhôm, hai đầu được nối vào vành kim loại tạo thành roto lồng sóc. Ngoài ra còn có loại roto dây quấn (gọi là roto pha) 3.2 Nguyên lý làm việc Cho dòng điện xoay chiều ba pha vào dây quấn stato của động cơ thì trong lòng stato sẽ có từ trường quay Từ trường quay biến thiên qua các khung dây kín của roto, làm xuất hiện trong đó các sđđ và dòng điện cảm ứng Phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ điện không đồng bộ ba pha kiểu roto dây quấn thông qua biến trở 3.3 Đặc điểm và các yêu cầu cơ bản bộ dây quấn động cơ điện xoay chiều KĐB ba pha D©y quÊn Stato ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu K§B ba pha gåm ba cuén d©y cè ®Þnh gièng hÖt nhau ®Æt lÖch nhau mét gãc 1200 trong kh«ng gian (mçi cuén t­¬ng øng víi mét pha). Mçi cuén d©y gåm hai ®Çu d©y, ®Çu lång vµo tr­íc ®­îc gäi lµ ®Çu ®Çu, ®Çu lång vµo sau ®­îc gäi lµ ®Çu cuèi. Nh­ vËy, ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu K§B ba pha sÏ cã ba ®Çu ®Çu pha vµ ba ®Çu cuèi pha vµ nh­ vËy sÏ cã 6 ®Çu d©y ®­îc ®­a ra ngoµi ®Ó thùc hiÖn c¸c c¸ch ®Êu Y vµ D. C¸c cuén d©y ba pha ph¶i ®­îc ®Æt trong lâi thÐp stato vµ r«to c¸ch nhau 1200 vµ 2400 ®é ®iÖn vÒ kh«ng gian. C¸c ®iÖn trë mét chiÒu vµ c¶m kh¸ng cña c¸c cuén d©y pha ph¶i b»ng nhau. Cuén d©y ph¶i cã c¸ch ®iÖn tin cËy gi÷a c¸c vßng d©y vµ gi÷a c¸c cuén d©y pha víi nhau vµ víi vá. Cuén d©y kh«ng ®­îc nãng qu¸ giíi h¹n cho phÐp khi phô t¶i ®Þnh mø