Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 5: Những khái niệm chung về máy điện

8/2/2012 BMNL 118 Chương 5 Những khái niệm chung về máy điện 8/2/2012 BMNL 119 5. Mỏy điện n Khỏi niệm và phõn loại n Cỏc định luật cơ bản ứng dụng trong mỏy điện n Tớnh chất thuận nghịch của mỏy điện n Cấu tạo chung của mỏy điện 8/2/2012 BMNL 120 Chương 5. Những khái niệm chung về máy điện 5.1. Khái niệm chung Định nghĩa: Theo quan điểm năng lượng thì máy điện là các thiết bị điện dùng để tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ. Quá trình truyền tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ trong các máy đều phải thông qua từ trường tồn tại trong máy. Do đó bất kỳ một máy điện nào cũng đều có hai mạch là mạch điện và mạch từ. 8/2/2012 BMNL 121 5.2. Phân loại máy điện Máy điện được phân theo các tiêu chuẩn cơ bản sau: - Theo năng lượng dòng điện xoay chiều hay một chiều: + Máy điện xoay chiều. + Máy điện một chiều. - Theo số pha gồm có: + Máy điện xoay chiều một pha + Các máy điện xoay chiều nhiều pha (thường là ba pha) - Theo tốc độ tương đối giữa từ trường quay và roto: + Máy điện không đồng bộ + Máy điện đồng bộ 8/2/2012 BMNL 122 Classification of Rotating electrical Machines 8/2/2012 BMNL 123 5.3. Các định luật cơ bản dùng trong máy điện Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở hai định luật đó là: - Định luật cảm ứng điện từ - Định luật điện từ 5.3.1. Định luật cảm ứng điện từ Khi từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động, chiều sức điện động phải như thế nào để dòng điện do nó sinh ra có xu hướng chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó. Nội dung của định luật thu gọn công thức Maxwel: dt de f-= 8/2/2012 BMNL 124 Định luật cảm ứng điện từ Hình 5.1. Xác định sức điện động cảm ứng theo công thức Mexwel Trong công thức trên thì chiều dương của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc văn nút chai. Trường hợp từ thông f xuyên qua cuộn dây có w vòng, khi từ thông biến thiên trong cuộn dây sẽ cảm ra sức điện động là e và ta có: dt d dt dwe y-=f-= 8/2/2012 BMNL 125 Trường hợp thanh dẫn có độ dài l chuyển động vuông góc trong từ trường đều có cường độ từ cảm B với vận tốc đều V thì sức điện động cảm ứng trong thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải và sẽ có trị số: E = B.l.V Hình 5.2. Quy tắc bàn tay phảI Hình 5.3. Quy tắc bàn tay trái 8/2/2012 BMNL 126 5.3.2. Định luật lực điện từ Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trường thanh dẫn sẽ chịu tác dụng một lực điện từ có trị số: Chiều của lực điện từ được xác định theo qui tắc bàn tay trái. 5.4. Tính chất thuận nghịch của máy phát và động cơ điện Các máy quay đều có tính chất đặc biệt là: nó vừa có thể làm việc ở chế độ máy phát điện (biến cơ năng thành điện năng) vừa có thể làm việc ở chế độ động cơ (biến điện năng thành cơ năng). Đó là tính chất thuận nghịch cảu máy phát điện và động cơ điện. Hình 5.4. Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện 8/2/2012 BMNL 127 D.C Motor & A.C. Motor 8/2/2012 BMNL 128 A.C. Generator 8/2/2012 BMNL 129 A.C. Motor 8/2/2012 BMNL 130 Electromechanical energy conversion 8/2/2012 BMNL 131 5.5. Vật liệu dùng trong máy điện 5.5.1. Vật liệu cấu trúc Là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết để nhận hoặc truyền tải các tác động cơ học ví dụ như trục máy, ổ trục, vỏ máy, nắp máy Vật liệu thường dùng là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp chất của chúng, chất dẻo. 5.5.2. Vật liệu tác dụng Là vật liệu dùng để chế tạo những bộ phận dẫn từ hoặc dẫn điện tạo thành mạch từ và mạch điện trong máy điện: - Vật liệu dẫn từ là các vật liệu sắt từ khác nhau như thép lá kĩ thuật điện, gang thép đúc, thép rèn, thép lá. - Vật liệu dẫn điện: Trong các vật liệu làm dây dẫn điện tốt nhất là đồng vì nó có điện trở suất nhỏ sau đó là nhôm, ngoài ra còn dùng dây dẫn là những hợp kim như đồng thau (hỗn hợp của đồng, thiếc kẽm) đồng đỏ pha phốt pho 8/2/2012 BMNL 132 3. Vật liệu cách điện Gồm bốn nhóm sau: - chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải lụa, sợi bông. - chất vô cơ: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh. - các chất tổng hợp. 5.6. Phát nóng và làm mát máy điện Trong quá trình làm việc thì tổn hao đồng trong các cuộn dây và tổn hao sắt từ trong lõi thép làm máy điện phát nóng. Máy điện bị phát nóng làm giảm tuổi thọ của các vật liệu chế tạo do đó cần làm mát máy điện. Cách thức làm mát máy điện phụ thuộc vào mức độ phát nóng và khả năng chịu nhiệt của vật liệu chế tạo máy. Có 2 cách làm mát : - làm mát bằng đối lưu tự nhiên - làm mát cưỡng bức: dùng không khí, dầu, nước, quạt gió