Giáo trình môn Máy điện (Phần 1)

hoán vị dây - Xoắn kép tiết kiệm dây, tăng cường dây quấn, tiết kiệm diện tích b. Dây quấn xoáy ốc liên tục Dùng cho cao thế lớn hơn 110KV dây quấn thành các bánh dây ghép lại theo hình xoáy ốc và có bán kính dây nếu số sợi dây chập nhiều c. Dây quấn xoáy ốc: Dùng làm dây quấn hạ thế thay cả trụ và xoắn cắt tấm đồng có chiều cao bằng chiều cao ống d. Dây quấn xen kẽ 3. Vỏ máy - Chức năng: che đậy MBA, chứa dầu, làm mát, trên vỏ máy gắn bộ phận tản nhiệt được tính toán đến sự tổn hao: gắn quạt làm mát, mát dầu , bộ chuyển mạch, rơle, áp lực, bình dầu phụ, sứ v.v... CHƯƠNG 2 TỔ NỐI DÂY Để MBA làm việc được các dây quấn phải nối theo một tổ hợp nhất định và việc định ra kiểu nối dây phải phù hợp mạch từ §2.1. TỔ NỐI DÂY CỦA MBA Quy ước đầu dây 1.Cách ký hiệu đầu dây Cao thế Trung thế Hạ thế Đầu đầu ABC Am Bm Cm abc Đầu cuối XYZ Xm Ym Zm xyz Đầu trung tính O,N O, Nm o,n 2. Các kiểu nối dây - Kiểu sao , tam giác  , đấu ZicZăc + Đấu  ba đầu cuối hoặc ba đầu đấu chập lại fd U3U  fd II  6 + Đấu tam giác fd fd I3I UU   3. Tổ nối dây Là sự tổ hợp kiểu nối sơ cấp và thứ cấp biểu thị góc lệch pha suất điện động sơ và thứ cấp + Phụ thuộc chiều quấn, cách ký hiệu đầu dây, kiểu đấu dây   11 Cao thế sơ cấp hạ thế thứ cấp góc lệch pha Edsc và Edtc VD: Máy pha kí hiệu I6, I12 Phạm vi ứng dụng của tổ nối dây Tổ nôi dây cao áp Hạ áp Dung lượng Yy-12  35kV 400/230 V  630kVA Y-11  35kV 400/230 V  2500kVA  110kV < 100V  2500kVA  3150 V Y0-11  6,3kV  3300V  10000kVA §2.2. MẠCH TỪ CỦA MBA 1.Các kiểu mạch từ - Mạch từ lõi, kiểu bọc - Mạch từ chung, mạch từ riêng (3 pha) Ba pha chung một mạch gọi là mạch từ chung Mỗi pha một mạch gọi là mạch từ riêng 2. Sự xuất hiện từ hoá ở lõi thép a. Máy một pha )H(fB)i(f ) 2 tsin( dt d .WEu tsinUu 0 m 1 m       - Mạch từ chung 3 không tồn tại (3 pha, 3 trụ)  Mạch từ sau thì 3 tồn tại - Mạch từ: 5 trụ, 3 pha độc lập nên tồn tại 3 do từ trở lõi thép nhỏ suy ra 3 khá lớn (1520% 1)  Tổ nối dây Yy hạn chế tổn thất máy, hạn chế dung lượng, công suất máy  ít dùng  Tổ nối dây y dòng từ hoá i03 khép kín mạch nên dòng từ hoá không hình sin và có dạng nhọn đầu thì  hình sin  do đó suất điện động ở sơ cấp và thứ cấp hình sin  không có gì bất lợi  ứng dụng rộng rãi  Tổ nối dây  ở phía sơ cấp không tồn tại dòng điện bậc 3 nên tổ nối dây sơ cấp có dạng ban đầu. Khi có tải dòng bậc 3 thứ cấp sinh ra suất điện động bậc E23 i23  3 nó ngược với 3Y. 3 và 3Y triệt tiêu  ảnh hưởng không đáng kể Kết luận: Đối với tổ nối dây Y ta tránh được ảnh hưởng của từ thông và sđđ bậc 3 7 §2.3.TÍNH TOÁN MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP - Xác định dòng từ hoá i0 và tổn hao sắt từ trong đó İo = İor + İox İor : thành phần đốt nóng lõi thép İox : sinh ra từ thông chính 1. Tính Ior căn cứ tổn hao sắt từ )W( 50 f ].G.BG.B.[PP 3,1 g 2 gt 2 t1150Fe        P1150: suất tổn hao thép ở mật độ từ cảm 1T, f=50Hz Bt, Bg mật độ từ cảm ở trụ và gông Gt, Gg: khối lượng của trụ , gông 1 FE or U.m P I  m: là số pha U1: điện áp pha 2. Tính Iox  l.HFW.I2 X0 Iox .W : sức từ động W số vòng dây W.2 F Iox  Cách 1: Máy một pha    . B nl.H2l.H.2F o t kggtt (nk=4) Ht: cường độ từ trong trụ lt: chiều dài trụ Cách 1: Máy 3 pha trường hợp hai trụ ngoài    . B nl.H2l.HF 0 t kggtt (nk=3) Trụ giữa:    . B nl.HF o t ktt (nk=1)      o t' kggtt B .nlH 3 2 l.H 3 FF2 F (nk ’=7/3) W2 F Iox  Cách 2: 1 gtgttt 1 o ox U.m s.q.nG.qG.q U.m Q I   S: diện tích khe hở không khí Qtt, Qtg: suất từ hoá trong trụ và gông 8 )%101(%100. I I %i III dm 0 2 ox 2 oro   Bài tập: Tính các dòng điện định mức của 1 máy biến áp ba pha khi biết các số liệu Sđm = 100 kVA, U1đm/U2đm=6000/230 V Ta có : )A(62,9 6000.3 10 U3 S I 5 dm1 dm1  )A(251 230.3 10 U3 S I 5 dm2 dm2  CHƯƠNG 3 MỐI QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MBA §3.1. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 1.Phương trình cân bằng sức điện động         .w; dt d e .w dt d dt d we 22 2 2 11 1 11 21 , là từ thông móc vòng  e dt d dt d .we dt d dt d .we 22 22 11 11             - Từ thông tải chủ yếu đi qua môi trường phi từ tính  tỉ lệ dòng điện sinh ra nó thông qua hệ số điện cảm (điện tải cảm ) dt dI ..Lei..L 111111   dt dI ..Lei..L 222222   Theo Kirchoff 2 : 11 21 111111 11111 r.i dt di M dt di Lr.ieeu r.ieeu     22222 ur.iee   22 12 211222 r.i dt di M dt di Lr.ieeu   9 Trong đó : L1=L11+L1 ; L2=L22+L2 ; M = L12 = L21 Dạng phức : 221 111 22222122 1111111111111 x.I.jE x.I.jE ZIEr.IEEU ZIEr.Ix.I.jEr.IEEU               2. Phương trình sức từ động U1  E1 = 4,44 f. W1. m m = const kể cả khi có tải và khi không tải  sức từ động (i1w1 + i2 w2) sinh ra m lúc có tải i0 w1 sinh ra m lúc không tải (i1w1 + i2 w2) = io wo 021 021 002211 III III w.Iw.Iw.I       ( 1 2 22 w w .II   ) Kết luận: Khi có máy có tải sơ cấp gồm hai thành phần 120 I)I(I   oI  sinh ra từ thông chính 2I   : bù lại tác dụng dòng thứ cấp do đó khi tải tăng thì I2 tăng  2I   tăng  I1 tăng để giữ I0 đảm bảo sinh ra từ thông chính §3.2 MẠCH THAY THẾ CỦA MBA -Mục đích: Đơn giản trong quá trình tính toán, thay thế mạch điện và mạch từ bằng mạch tương đương và đặc trưng cho MBA  Mạch thay thế nối trực tiếp sơ cấp và thứ cấp thành mạch điện thì dây quấn nọ thành dây quấn kia, việc qui đổi thuận tiện cho tính toán không ảnh hưởng đến quá trình vật lý 1. Quy đổi MBA a. Quy đổi suất điện động, điện áp thứ cấp về sơ cấp E2 qui đổi E2 ’ U2 qui đổi U2 ’ do có sự qui đổi W1=W2 (E2 ’ = E1) 22 2 1 11 2 1 2 1 EE.k w w .EE w w E E  b. Dòng điện qui đổi I2 ’ 22 2 2 2 I k 1 I. E E I    k=w1/w2 c. Điện trở của điện kháng qui đổi r2 ’, x2 ’ 2 2 2 2 ' 2 2' 2 ' 2 2' 22 2 2 r.kr. I I rr.Ir.I           10 ttt 2 2' 2 t 2' t 2 2' 2 x.jrZ x.kx Z.kZ Z.kZ     d. Các phương trình qui đổi từ phương trình cũ  phương trình mới. Phương trình qui đổi              )I(II Z.IEU Z.IEU 201 2222 1111 2. Sơ đồ thay thế của MBA dt di .Me dt di .M.ke i.M.k i.M o 2 o 1 o1 o2     m0021 x.I.jI.M.k..jEE    .m.kxm mmm2 o FE m jxrZ; I P r  Zm : tổng trở từ hoá MBA 3. Mạch điện thay thế đơn giản 21n rrr  21n xxx  nnn jxrZ  Tổng trở ngắn mạch MBA §3.3. ĐỒ THỊ VECTO CỦA MÁY BIẾN ÁP Mục đích:Thấy rõ quan hệ trị số và góc pha giữa đại lượng của MBA và thấy được sự biến thiên giữa các đại lượng §3.4. CÁCH XÁC ĐỊNH THAM SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP BẰNG THỰC NGHIỆM 1. Thí nghiệm không tải 2 o 2 o0 o o o 0 1 o rZx I P r; I U Z    2 1 2 1 U U w w k  01 0 0 2 I.U P S P cos  - Khi máy chạy không tải cos rất thấp  tối kị không chạy không tải 2.Thí nghiệm ngắn mạch 11 + Nối a-b-c 2n 2 nn2 n n n n n rZx I P r; I U Z  Bài tập chương 3: Bài 1(62): máy BA 1 pha có S = 5kVA; U1đm=11000V; U2đm=110V . Thay đổi cách nối dây quấn với nhau sẽ có các tỉ số biến đổi điện áp khác nhau. Với mỗi cách nối hãy tính các dòng điện định mức sơ và thứ cấp Bài làm: Dây sơ cấp và thứ cấp đều nối nối tiếp )A(227,0 11000.2 5000 II.US dm1dm1dm1  )A(7,22 110.2 5000 II.US dm2dm2dm2  Dây sơ cấp và thứ cấp nối song song )A(454,0 11000 5000 II.US dm1dm1dm1  )A(4,45 110 5000 II.US dm2dm2dm2  Bài 2: Máy biến áp có Sđm=20000kVA; U1 = 126,8kV; U2=11kV; f = 50kHz . Diện tích lõi thép là 3595 cm2 ; B = 1,5 T. Tính W1 ; W2 CHƯƠNG 4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI ĐỐI XỨNG §4.1.GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG Trong quá trình truyển tải năng lượng qua MNA phần tổn hao cho MBA tổn hao đồng, tổn hao sắt  phần công suất điện từ truyền qua máy Pđt = P1 – Pcu1 – PFE =E2 ’.I2 ’.cos2 P1: Công suất phần sơ cấp P1=U1.I1.cos1 1 2 1cu r.IP  : tổn hao điện trở sơ cấp 2omFE I.rP  : tổn hao sắt từ 222cudt2 cos.I.UPPP  Công suất tác dụng 1111 sinI.UQ  2111 I.xq  2omm I.xq  222m11dt sin.I.EqqQQ  22.22 Ixq  + Đối với tải cảm do 2 > 0  Q2 > 0 , Q1 >0  công suất phản kháng truyền từ sơ cấp đến thứ cấp 12 + Đối với tải dung 2 < 0  Q2 < 0 Nếu Q1 >0 toàn bộ công suất phản kháng dùng từ hoá lõi thép Q1<0 toàn bộ công suất phản kháng truyền ngược lại thứ cấp sang sơ cấp §4.2. ĐỘ THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁCH ĐIỀU CHỈNH          2 dm1 2dm1 20 220 20 220 U1 U UU U UU U UU U Độ thay đổi điện áp gọi hiệu số học giữa trị số điện áp lúc không tải và có tải trong điện áp sơ cấp không đổi - Thay đổi tùy theo giãn tải dm2 2 I I  Tải cảm: 202 UU0U  Tải dung: 202 UU0U  U20: điện áp thứ cấp lúc không tải U2: điện áp thứ cấp lúc có tải  Cách điều khiển: - Cân đối giữa tải dung và tải cảm U giảm - Thay đổi tỷ số điện áp : 2 1 w w k  Nếu thay dổi W1 hoặc W2  k2 khác - Điện áp dưới tải nhỏ biến thiên tỉ số biến áp khi tải đang làm việc - Điện áp không tải cắt điện khi thay đổi tỉ số biến áp  Hiệu suất của máy biến áp 100. P P % 1 2 P1, P2 công suất có ích Fecu1 Fecu 1 PPP PP 1100. P P 1%           P: Tổng tổn hao P2   - Sđm.cos2 = P0 : Hệ số tải Tổn hao đồng: n 2 2 dm2 22 dm2nn 2 2Cu P. I I .I.rr.IP                   n 2 o2dm n 2 o P.Pcos.S. P.P 1% Nếu cos2 = const thì  là hàm  hay = f() Cực đại khi n o P P 0 d d    hay on 2 PP.  Chú ý : Hiệu suất của máy biến áp sẽ cực đại ở một tải nhất định ứng với khi tổn hao không đổi bằng tổn hao biến đổi hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng §4.4. MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG 13 - Đơn giản thiết kế, dễ bảo dưỡng, tăng hiệu quả kinh tế, người ta ghép máy biến áp song song - Điều kiện: + Cùng tổ nối dây + Cùng điện áp và tỉ số biến đổi + Cùng điện áp ngắn mạch Un% (qui định độ phân phối tải trong máy) - Một số công thức:   ni dmi n dmI 1 1 U S %.U S S S S: tải chung của i máy   ni dmi n dmI 2 2 U S %.U S S S    nN dmN 2n 2dm 1n 1dm N1i ni dmi U S ... U S U S U S Bài tập: Cho 3 máy biến áp ba pha làm việc song song Máy I : S=560 kVA 22/0,4 kV ; Y-11; UnI =5%; P0=800W ; Pn =800 W Máy II : S=1000 kVA 22/0,4 kV; Y-11; UnI =5,6%; P0=1200W ; Pn =1300 W Máy III : S=800 kVA 22/0,4 kV; Y-11; UnI =6,5%; P0=1080W ; Pn =11080 W 1) Tính dòng điện thứ cấp định mức của mỗi máy 2) Cho 3 máy làm việc công suất chung cho tải S = 2300kVA 2.1. Tính hệ số tải mỗi máy 2.2. Tính tổn hao của mỗi máy ứng với hệ số tải 2.3. Tính dòng điện mỗi máy để max Bài làm: 1. Từ dm1 dm1 U.3 S II.U.3S  ; dm2 dm2 U.3 S I  2.1. Từ   ni dmi ni i u S %.u S 2.2. Tổn hao của mỗi máy : CuFedm1n 2 01I PPP.PP  2.3. dm dmn 0 max I.I I I P P  CHƯƠNG 5 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC VỚI TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG §5.1. ĐẠI CƯƠNG 14 - Máy biến áp làm việc không đối xứng khi tải phân phối không đều cho 3 pha, dòng không bằng nhau  ảnh hưởng xấu đến tình trạng làm việc bình thường của MBA như Ud, Uf , tổn hao phụ trong dây quấn và lõi thép tăng lên, độ chênh lệch trong dây quấn quá qui định - Nghiên cứu ta dùng phương pháp phân lượng đối xứng. Hệ thống dòng điện không đổi cba I,I,I   phân ra thành 3 hệ thống dòng điện đối xứng: Thứ tự thuận 1c1b1a I,I,I  ; Thứ tự ngược 2c2b2a I,I,I  ; Thứ tự không coboao I,I,I  Quan hệ              2a 2 1aaoc 2a1a 2 aob 2a1aaoa I.aI.aII I.aI.aII IIII                 )I.aI.aI( 3 1 I )IaI.aI( 3 1 I )III( 3 1 I cb 2 a2a c 2 ba1a cbaao Trong đó : 0aa1 ea ea 2 240.j2 120.j 0 0    - Hệ thống thứ tự thuận và hệ thống thứ tự ngược xét như trong phần tải đối xứng. - Dòng thứ tự không chỉ tồn tại khi tổ nối dây Y. Để phân tích giả sử từ không bão hoà. Hệ số thứ cấp chuyển đổi về sơ cấp. §5.2.MÁY ĐIỆN THAY THẾ VÀ TỔNG TRỞ CỦA MÁY BIẾN ÁP ĐỐI VỚI CÁC THÀNH PHẦN KHÔNG ĐỐI XỨNG Chỉ xét thành phần thứ tự không  thành phần này sinh ta từ thông thứ tự không gọi là to trùng pha về thời gian  Xảy ra trường hợp + Trong tổ MBA 3 pha to khép mạch trong lõi thép và do từ trở lõi thép nhỏ dù IA0, IB0 ,IC0 nhỏ nhưng  lớn + Đối với MBA 3 pha 5 trụ thì to không đáng kể ghép mạch qua lõi thép mà phải khép mạch qua vách thùng dầu  sinh ra trong cuộn sơ cấp và thứ cấp tự cảm.  Tổ nối dây : Yoyo Tổng trở thứ tự không là Zto: là tổng trở có được khi đo ở một phía MBA với điều kiện phía kia ngắn mạch có trị số giả thiết (Z1Zo) 2 o 2 toto2toto rZx; I.3 P r; I.3 U Z  15 2 o 2 toto2toto rZx; I.3 P r; I.3 U Z  §5.3. TẢI KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 1. Khi có dòng điện thứ tự không a. Tổ nối dây: Yy0 không đối xứng; Dòng thứ cấp cân bằng dòng sơ cấp. Dòng thứ tự không không cân bằng  sinh ra rừ thông to  moE  0III CBA   dcba IIII   Vì 0III CBA   và 0EEE CBA   ta suy ra được : momomoCBA Z.I.3E.3UUU    Do sơ cấp nối Y nên: ACCA CBBC BAAB UUU UUU UUU       Ta tìm được điện áp pha sơ cấp mocoCmocoBCCAC moboBmoboABBCB moaoAmoaoCAABA Z.IUZ.IUU 3 1 U Z.IUZ.IUU 3 1 U Z.IUZ.IUU 3 1 U                         - Sự ảnh hưởng của thứ tự không làm cho điểm trung tính xê dịch moao Z.I   làm cho điện áp không đối xứng  Thứ cấp yo - Dòng thứ tự không làm lệch điểm trung tính một đoạn moaototo Z.IZ.I   do 2moto ZZZ  . Tuy nhiên sự khác nhau không đáng kể toconCCc tobonBBb toaonAAa Z.IZ.IUU Z.IZ.IUU Z.IZ.IUU       Kết luận: Sự xê dịch điểm trung tính làm điện áp pha mất đối xứng bất lợi cho phụ tải không cho phép và hạn chế sử dụng tổ nối dây Yyo đối máy ba pha, ba trụ b. Tổ nối dây Yoyo ; Yo Do thứ tự không tồn tại hai phía thứ và sơ cấp MBA mà nó cân bằng nhau  không sinh ra to , Eto ảnh hưởng của dòng thứ tự không làm điểm trung tính xê dịch không đáng kể. 16 2.Khi không có thành phần thứ tự không Y/Y, /, /Y, Y/ Trong trường hợp này khi tải mất cân bằng U ở các pha không bằng nhau, do Zn nhỏ nên sự mất cân bằng không đáng kể §5.4. NGẮN MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG CỦA MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 6 QUÁ ĐỘ CỦA MÁY BIẾN ÁP §6.1. ĐẠI CƯƠNG Quá trình quá độ: + Quá dòng điện + Quá điện áp §6.2. QUÁ ĐỘ DÒNG ĐIỆN Quá dòng điện xảy ra khi đóng MBA không tải của dòng điện ngắn mạch đột nhiên. 1. Đóng MBA không tải vào lưới Khi đóng MBA tải vào lưới dt d .wr.i)tsin(.U 11om1   Giả thiết  i  1 1 o L .w i    dt d . L r )tsin(. w U 1 1 1 m1  Nối đất:    sh xch .U. dx dU A x Không nối đất:    ch xsh .U. dx dU A x 0 ở đầu dây quấn 1cthtg  A 1x x U.x dx dU   ở đầu dây quấn đầu tiên thì điện áp lớn gấp 2 lần trường hợp phân bố đều  tăng cường cách điện ở vòng dây đầu tiên của MBA.  Nghiệm của phương trình vi phân    : thành phần xác lập   : thành phần tự do )tcos(.) 2 tsin(. mm    2 1 2 11 m11 m )L.(r.w U.L   17 1 1 L t.r e.c    Khi t = 0  tồn tại từ thông dư trong lõi thép   dum0tot Ccos.    dum cosC  1 1 L t.r dum e).cos.(   )cos()tcos(. dumm  - Tại thời điểm 2   là thời điểm đóng MBA vào lưới điện là thuận lợi nhất vì )tsin(.m  - Bất lợi nhất khi 0 ; dư có dấu dương lúc đó 1 1 L t.r dumm e).()tcos(.   Từ thông max vào thời gian nửa chu kỳ sau. Khi đóng mạch và dummax .2  dòng quá độ có thể gấp 5 lần dòng định mức  xảy ra hiện tượng đứt mạch (quấn dây tròn để từ trường đều) 2. Ngắn mạch đột nhiên dt di .Li.r)tsin(.U nnnnnm1  t. L r n 22 n m1 n 22 n m1 nnn n n e).cos(. )L(r U )tcos(. )L(r U iii             n n L t.r nnnn e.cos.I.2)tcos(.I.2   n n L t.r nnn e.I.2)tcos(.I.2   xgn L r. nxg k.I.2)e1.(I.2i n n          Máy có dung lượng càng lớn thì kxg càmg lớn và ixg gấp vài chục lần dòng định mức. §6.3.QUÁ ĐIỆN ÁP Do thao tác bấm cắt các đường dây, do ngắn mạch nối đất kèm hồ quang, quá điện áp do khí quyển (sét đánh). Sóng điện áp do khí quyển tạo ra không chu kỳ đầu sóng dốc, đuôi sóng thẳng thời gian tác động ngắn vài phần triệu và coi 1/4 chu kỳ sóng điện áp có tần số từ 1000050000Hz Cd : điện dung các vòng dây Cq’: điện dung giữa vòng dây và cuộn dây nối đất    d d C 1 1 C điện dung dọc   qq CC điện dung ngang 18 Do có Cq’ sóng xung kích truyền vào dây quấn trong quá trình nạp ban đầu trong các điện tích phân bố không đều trên các điện tích C’q giảm dần A  X theo qui luật    ch xsh .UU Ax (dây nối đất)    ch xch .UU Ax (dây quấn không nối đất) d q C C  với qui ước chiều dài dây quấn bằng một CHƯƠNG 7 CÁC LOẠI BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT §7.1. MÁY BIẾN ÁP BA PHA DÂY QUẤN Các tổ nối dây tiêu chuẩn:Yo/Yo/; Yo// §7.2.MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU Hai dây quấn nối nhau nên ngoài liên hệ từ còn có liên hệ điện Ưu điểm: tận dụng công suất truyền tải VD: 100 kVA  hai dây quấn phải tính 100 kVA  tự ngẫu theo cấp điện áp 22/15 kV Ptt=k.Ptr  22 15 k  Cách tính đường kính dây 1 1 U S I  2 2 U S I  (một pha) chọn J=2,57 A/mm2  4 d J I S 2 day   Bài tập: Uvào=220V;Ura = 150V; S= 5kVA klợi dụng= 32,0 22 1522   Stính toán=0,32.5=1,6 kVA (Stt) Strụ = )kVA(404,06,1.32,0S.k tt  )A(7,22 220 5000 I1  )A(3,33 150 5000 I2  chọn J=2,57 A/mm2 (J=4A/mm2) 4 d 4 5,22 J I S 2 11 day   )mm(7,2 5,22 d1    d2 =3,25 (mm) 19 I1+I3=I2 (hình 1) ở hình bên  I3 = I2 – I1 = 33,3 – 22,7 = 10,6 (A) )mm(84,1 6,10 d3    chọn lõi thép hình xuyến E – I §7.3.MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG - Cần độ chính xác sao cho 2 1 2 1 U U w w  , an toàn Máy biến dòng điện (TY; BI; CT) 3000/5; 2000/5 500/5 100/5 50/5 - Biến dòng phải ngắn mạch; không bao giờ hở mạch - Máy biến áp hở mạch §7.4.MÁY BIẾN ÁP HÀN Luôn làm việc trong trạng thái chập mạch PHẦN HAI NHỮNG VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY CHƯƠNG 8 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC MÁY ĐIỆN QUAY §8.1.KẾT CẤU CHUNG CỦA CÁC MÁY ĐIỆN QUAY Kết cấu gồm hai bộ phận chính: Mạch từ và dây quấn. Ở đó diễn ra sự biến thiên năng lượng diện từ, điện – cơ. Ngoài ra còn có các bộ phận khác như vỏ, bộ phận làm mát. 20 + Mạch từ được cấu tạo gồm hai khối thép đồng trục và cách nhau một đoạn sao cho chúng có thể chuyển động tương đối được  Khối tĩnh: lõi thép stato khối quay lõi thép rôto  Dây quấn: được đặt ở hai phía của khe hở trong các rãnh của stao và rôto §8.2.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN QUAY - Dựa trên hai định luật cơ bản: + Định luật cảm ứng điện từ dt d l.v.Be    + Định luật lực điện từ l.B.iF   Vì hai định luật cơ bản trên có tính thuận nghịch nên bất kỳ một máy điện quay nào cũng có thể làm việc thuận nghịch - Có 4 loại máy điện 1.Máy điện không đồng bộ Máy điện không đồng bộ loại máy phổ biến nhất, nguyên lý làm việc như sau : Khi có dòng trong dây quấn tạo ra từ trường quay P f.60 n1  từ trường này quét qua dây quấn rôto và tạo ra suất điện động do Rôto nối ngắn mạch  dòng điện rôto  từ thông rôto, từ thông này kết hợp nới từ thông stato tạo nên từ thông tổng Sự tương tác giữa dòng điện rôto và từ thông tổng tạo nên mômen quay làm cho Rôto quay với tốc độ n  n1  gọi là máy điện không đồng bộ - hệ số trượt: 1 1 n nn s   Một số trường hợp cụ thể 2.Máy điện đồng bộ Rôto quay tạo ra từ trường Ft quay với tốc độ n, Ft cảm ứng nên suất điện động eA, eB. eC có tần số 60 n.P f 1 Dòng iA, iB, iC sinh ra từ trường phần ứng quay với tốc độ n1 Do n = n1 nên gọi là máy điện đồng bộ 3. Máy điện một chiều Thực chất là máy điện đồng bộ trong đó suất diện động xoay chiều chỉnh lưu thành suất điện động một chiều chỉnh lưu bằng vành góp 4. Máy xoay chiều có vành góp Là máy điện không bộ dùng hệ thống vành góp đưa dây quấn vào suất điện động phụ mục đích diều chỉnh tốc độ và cos §8.3.MÔ TẢ TOÁN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG CƠ ĐIỆN TRONG CÁC MÁY ĐIỆN QUAY 21 Phương trìn Kirrchoff viết cho các mạch vòng dây quấn và phương trình chuyển động của Rôto giả thiết mạch từ không bão hoà. Thí dụ mạch vòng k (1<k<s)    s 1n nn s 1n knK L.i dt d i.RU kkk             s 1n kn n n knkk d dL ..i dt di .Li.R dt di .L nkn : suất điện động biến áp   d dL ..i knn : suất điện động quay dt d  vận tốc góc - Công suất đưa từ lưới điện vào mạch vòng k       s 1n s 1n kn nk n knk 2 kkkkK d dL .i..i dt di .L.ii.Ri.UP tổng công suất tức thời:       s 1k kn s 1n nk s 1n n kn s 1k k s 1k 2 kk s 1k k d dL i.i. dt di .L.ii.RP    s 1k 2 kkd i.RP : Công suất tiêu tán trên dây quấn Do năng lượng từ trường    s 1n knn s 1k k L.i.i. 2 1 W tăng theo thời gian khi ik , in và Lkn tăng kn kn n n k k dL. L W di. i W di. i W dW              s 1n kn n s 1k kn s 1n nkn s 1k k d dL .i.i. 2 1 di.L.i Vì vậy để biến đổi năng lượng từ trường phải tiêu hao công suất        s 1n s 1n kn n s 1k k n kn s 1k kw d dL .i.i. 2dt di .L.i dt dW P - Công suất còn lại là công suất cơ truyền qua trụ máy      s 1n kn n s 1k kwd s 1k kco d dL .i.i. 2 PPPP Kết luận: Công suất phản kháng được hiểu là công suất tức thời cực đại lấy từ lưới tạo nên từ trường trong máy (từ trường này không được phép mất đi) 22 maxdt dW Q  Mômen điện từ         d dW d dL .i. 2 1P M s 1n kn s 1k k co dt d .jMM C   MC : mômen cản  : vận tốc góc J: mômen quán tính CHƯƠNG 9 DÂY QUẤN CỦA MÁY ĐIỆN QUAY §9.1. ĐẠI CƯƠNG DÂY QUẤN PHẦN CẢM DÂY QUẤN PHẦN ỨNG Mục đích: tạo ra khe hở một từ trường phân bố hình sin ở dây quấn phần cảm đảm bảo có một sức điện động, một dòng điện tương ứng công suất điện từ của máy. - Đảm bảo độ bền về nhiệt, cơ, lý, hoá, phải tiết kiệm kim loại màu - Chế tạo, lắp ráp thuận tiện. §9.2. DÂY QUẤN PHẦN CẢM Là dây quấn mà dòng trong đó là dòng một chiều hoặc dòng xoay chiều có tần số thấp( chỉ có ở máy không đồng bộ)  dây quấn tập trung trên các cực từ Máy có cực từ xen kẽ: cực lồi và cực ẩn. - Cực lồi thường nối với máy một chiều, máy đồng bộ( xạc điện tua bin nước) - Cực ẩn nối với máy phát đồng bộ, tua bin hơi. Máy có cực tính không đổi. §9.3 DÂY QUẤN PHẦN ỨNG 1.Máy có cực tính xen kẽ ab, cd: cạnh tác dụng,phần trong lõi thép bc, ad: phần đầu nối 23 y: bước dây nối ws: số vòng trong một bối dây -Bước dây nối y có 3 dạng: y=: bước đủ y>: bươc dài y<: bước ngắn với bước cực = p2 Z Nguyên tắc thực hiện dây quấn phần ứng căn cứ vao: -số pha: m -số rãnh: z=2mpq -số đôi cực: p -số mạch nhánh song song: a -số sợi chập: n -số rãnh của một pha dưới một cực:q Dây 3 pha tạo ra từ trường quay codien .p Vẽ sơ đồ trải dây quấn một lớp: Z=24; m=3; 2p=4  2 mp2 Z q  ; 6 p2 Z  Dây quấn một lớp là dây quấn bước đủ Dây quấn hai lớp có thể là dây quấn bước ngắn VD:Z=24; m=3; 2p=4  2 mp2 Z q  ;=6 Dây quấn một lớp bước ngắn: y = 5; 6 5y    Đông khuôn phân tán Z=24; 2p=4; m=3; a=1 q=2 VD: Z=36; 2p=4; m=3; a=1  3 mp2 Z q  ; 9 p2 Z y  Dây quấn hai lớp: Z=24; m=3; 2p=4; a=1 q =2;  = 6; lấy y=5 thì sao? 24 Dây quấn có q là phân số: nếu số rãnh nhiều thì răng nhỏ và yếu, nếu số