Bài giảng Thí nghiệm máy điện (Trình độ: Cao đẳng)

t nối. 2 Thiết bị đo không hiển thị - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra công tắc nguồn 3 Thay đổi tải mà dòng điện ngõ ra không thay đổi - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra bộ tải 2.7. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Giá trị các điện trở cuộn dây máy biến áp 1 pha? 2. Tỉ số biến áp máy biến áp 1 pha? Bài 2: Thí nghiệm máy biến áp một pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 35 3. Nhận xét đặc tính không tải máy biến áp 1 pha? 4. Nhận xét đặc tính ngoài máy biến áp cho từng loại tải? Bài 2: Thí nghiệm máy biến áp một pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 36 CÂU HỎI 1. Nêu cách xác định điện trở cuộn dây máy biến áp 1 pha? 2. Trình bày cách xác định tỉ số biến áp máy biến áp 1 pha? 3. Tại sao phải thí nghiệm không tải máy biến áp 1 pha? 4. Tại sao phải thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp 1 pha? 5. Tại sao phải thí nghiệm có tải máy biến áp 1 pha? Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 37 Bài 3: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP BA PHA Thời lượng: 12 giờ Mục tiêu: - Mô tả được sơ đồ nguyên lý và cách đấu nối trong quá trình thí nghiệm - Nhận dạng và sử dụng được các thiết bị đo - Đấu nối và vận hành hệ thống thí nghiệm - Đo và lấy số liệu - Xử lý số liệu và vẽ được các đường đặc tính - Đánh giá và so sánh kết quả thí nghiệm 3.1. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 3.1.1. Mạch từ maùy bieán aùp ba pha - Keát caáu loõi theùp cuûa maùy bieán aùp ba pha goàm coù hai loaïi laø loaïi maïch töø chung vaø loaïi maïch töø rieâng. Hình 3.1: Mạch từ chung Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 38 - Loaïi maïch töø rieâng: Maùy bieán aùp maïch töø rieâng goàm toå hôïp ba maùy bieán aùp moät pha gioáng nhau gheùp laïi taïo thaønh maùy bieán aùp ba pha. Loaïi naøy thöôøng duøng ôû coâng suaát lôùn vì coù theå vaän chuyeån vaø laép ñaët töøng maùy thuaän tieän hôn,ñoàng thôøi coâng taùc baûo trì söûa chöõa thuaän lôïi hôn vì coù theå tieán haønh treân töøng maùy cuõng nhö thuaän tieän cho vieäc laép ñaët vaø thay theá. Tuy nhieân do coù keát caáu rieâng bieät cho töøng maùy neân kích thöôùc seõ lôùn hôn vaø giaù thaønh cuõng cao hôn vì phaûi gia coâng caùc thuøng maùy rieâng bieät ñeå baûo veä cho töøng maùy neân chi phí cho vaät tö seõ nhieàu hôn - Loaïi maïch töø chung: Laø loaïi bieán aùp maø caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp cuûa ba pha ñöôïc quaán chung treân cuøng moät maïch töø. Loaïi maïch töø chung coù keát caáu goïn hôn loaïi maïch töø rieâng, khoái löôïng saét ñeå laøm maïch töø ít hôn so vôùi loaïi maïch töø rieâng cuøng coâng suaát. Tuy vaäy, loaïi naøy coù nhöôïc ñieåm laø laép ñaët, söûa chöõa phaûi tieán haønh treân toaøn maùy vaø khoù laép ñaët vì troïng löôïng lôùn neân chæ söû duïng phoå bieán ôû coâng suaát nhoû vaø trung bình. Hình 3.2: Mạch từ riêng Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 39 3.1.2. Tổ nối dây máy biến áp ba pha - Toå noái daây cuûa maùy bieán aùp ñöôïc hình thaønh do söï phoái hôïp kieåu ñaáu caùc ñaàu daây sô caáp so vôùi kieåu ñaáu caùc ñaàu daây thöù caáp. Toå noái daây bieåu thò caùc sức điện động daây sô caáp vaø thöù caáp, goùc leäch pha giöõa sññ daây sô caáp vaø thöù caáp cuûa cuøng moät pha. - Maùy bieán aùp ba pha do caùch ñaáu daây quaán hình Y hay  vôùi nhöõng thöù töï khaùc nhau maø goùc leäch pha giöõa caùc söùc ñieän ñoäng daây sô caáp vaø thöù caáp coù theå laø 30 0 , 60 0 , ,3600. Trong thöïc teá, ñeå thuaän tieän, ngöôøi ta khoâng duøng “ ñoä” ñeå chæ goùc leäch pha ñoù maø duøng phöông phaùp kim ñoàng hoà ñeå bieåu thò vaø goïi teân toå noái daây maùy bieán aùp. Caùch bieåu thò ñoù nhö sau: kim daøi cuûa ñoàng hoà chæ söùc ñieän ñoäng sô caáp ñaët coá ñònh ôû con soá 12, kim ngaén chæ söùc ñieän ñoäng daây quaá thöù caáp ñaët töông öùng ôû caùc con soá 1, 2, 3,, 12 Tuyø theo goùc leäch pha giöõa chuùng laø 30 0 , 60 0, , 3600. Kieåu ñaáu Y: noái taét 3 ñaàu daây cuoái X, Y vaø Z laïi vôùi nhau vaø 3 ñaàu ñaàu A, B vaø C thì ñeå töï do. Neáu ñaáu Y coù trung tính thì kyù hieäu laø Y0 (ba pha boán daây) Kieåu ñaáu daây Y thöôøng aùp duïng cho daây quaán cao aùp vì coù theå laøm taêng caùch ñieän leân 3 laàn nhö vaäy seõ giaûm ñöôïc chi phí caùch ñieän vaø ñieàu kieän caùch ñieän. Daây quaán ñaáu Y0 thoâng duïng vôùi maùy bieán aùp cung caáp cho taûi hoãn hôïp:vöøa söû duïng ñieän aùp daây vöøa söû duïng ñieän aùp pha (vöøa söû duïng cho taûi ba ha vöøa söû duïng ñeå chieáu saùng – Ñaây laø maïng ñieän thöôøng söû duïng trong caùc nhaø maùy xí nghieäp) Kieåu ñaáu daây : kieåu noái cuoài pha naøy vôùi ñaàu pha kia. Kieåu ñaáu daây naøy thöôøng duøng cho daây quaán haï aùp vì kieàu daây quaán naøy seõ giaûm doøng ñieän ñaët leân daây quaán caùc pha 3 laàn. Nhö vaäy ta seõ giaûm ñöôïc côõ daây. Loaïi kieåu ñaáu daây naøy duøng cho phuï taûi khoâng caàn ñieän aùp pha. - Tæ soá maùy bieán aùp töông öùng vôùi töøng toå ñaáu daây: Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 40 Goïi soá voøng daây moät pha sô caáp laø w1, soá voøng daây moát pha thöù caáp laø w2 tyû soá bieán aùp giöõa sô caáp vaø thöù caáp seõ laø Up1 Up2 = W1 W2 (3.1) Tyû soá ñieän aùp daây khoâng chæ phuï thuoäc vaøo tyû soá voøng daây maø coøn phuï thuoäc vaøo caùch noái hình sao hay tam giaùc + Khi noái hình Y/Y: Ud1 Ud2 = 3 Up1 3 Up2 = W1 W2 (3.2) + Khi noái /: Do caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp ñaáu  neân ta coù ñieän aùp phía sô caáp Ud1 = Up1 vaø thöù caáp Ud2 = Up2 cho neân: Ud1 Ud2 = Up1 Up2 = W1 W2 (3.3) + Khi noái daây /Y Do caùc cuoän daây sô caáp noái tam giaùc neân ñieän aùp phía sô caáp Ud1 = Up1 coøn thöù caáp noái hình sao neân ñieän aùp phía thöù caáp laø Ud2 = √ Up2. Khi ñoù tyû soá ñieän aùp daây laø Ud1 Ud2 = Ud1 Up2 3 = W1 3W2 (3.4) + Khi noái Y/: Do phía sô caáp ñaáu Y neân ñieän aùp phía sô caáp laø Ud1 = √ Up1 vaø caùc cuoän daây thöù caáp ñaáu  neân ñieän aùp phía thöù caáp laø Ud2 = Up2 cho neân Ud1 Ud2 = 3 Up1 Up2 = 3 W1 W2 (3.5) Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 41 3.2. ĐẤU NỐI MÁY BIẾN ÁP BA PHA VÀ ĐO TỈ SỐ MÁY BIẾN ÁP Cách nối dây U1d (V) U2d (V) U1p (V) U2p (V) Kd Kp Y/Y 380 Y/ 380 /Y 220 / 220 So sánh với tính toán: Cách nối dây Kd Kpthí nghiệm Kptính toán Y/Y Y/ /Y / 3.3. THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI *) Sơ đồ nguyên lý Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy biến áp ba pha Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 42 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha điều chỉnh được từ 0 đến 380V Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Hở mạch thứ cấp, bật nguồn và điều chỉnh điện áp với các giá trị từ 0V đến 380V Bước 4: Ghi lại các số đo điện áp, dòng điện và hệ số công suất không tải vào bảng kết quả Bước 5: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về giá trị nhỏ nhất Bước 6: Xác định: P0, U0, I0 BỘ NGUỒN XOAY CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 3 PHA L2 N L1 L3 V N U W V N U W L N Hình 3.4: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy biến áp ba pha Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 43 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Kết quả đo Kết quả tính Số lần đo U1 U2 U3 I1 I2 I3 Cos0 U0 I0 P0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - Với : U0 = ( U1 + U2 + U3 ) / 3 = .. (V) I0 = ( I1 + I2 + I3 ) / 3 = .. (A) P0 = .. ( W) Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 44 Vẽ đồ thị đặc tính không tải: U0 = f(I0) 3.4. THÍ NGHIỆM CÓ TẢI *) Sơ đồ nguyên lý U0 L I0 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy biến áp ba pha Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 45 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều điện áp sơ cấp đúng giá trị định mức Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật nguồn và điều chỉnh điều chỉnh phụ tải cho 3 trường hợp: tải trở, tải cảm và tải dung Bước 4: Ghi lại các số đo điện áp và dòng điện thứ cấp, hệ số công suất vào bảng kết quả Bước 5: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về trạng thái ngắt tải Bước 6: Xác định: P2, U2, I2 BỘ TẢI BA PHA ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP 3 PHA L2 N L1 L3 V N U W V N U W L N Hình 3.6: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy biến áp ba pha Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 46 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Tải thuần trở R: Số lần đo U1 U2 U3 I1 I2 I3 Cos PR 1 2 3 4 5 6 7 * Tải thuần cảm L: Số lần đo U1 U2 U3 I1 I2 I3 Cos PL 1 2 3 4 5 6 7 Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 47 Tải thuần dung C: Số lần đo U1 U2 U3 I1 I2 I3 Cos PC 1 2 3 4 5 6 7 Vẽ đặc tính ngoài: U2 = f(I2) - Tải trở R: U2 L I2 Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 48 - Tải cảm L: - Tải dung C: U2 L I2 U2 L I2 Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 49  NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP STT Nguyên nhân hư hỏng Cách khắc phục Ghi chú 1 Không có nguồn cung cấp - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối. 2 Thiết bị đo không hiển thị - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra công tắc nguồn 3 Thay đổi tải mà dòng điện ngõ ra không thay đổi - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra bộ tải 3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. So sánh các cách đấu dây máy biến áp 3 pha? 2. Tỉ số biến áp máy biến áp 3 pha? Bài 3: Thí nghiệm máy biến áp ba pha Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 50 3. Nhận xét đặc tính không tải máy biến áp 3 pha? 4. Nhận xét đặc tính ngoài máy biến áp 3 pha cho từng loại tải? CÂU HỎI 1. Nêu cách cách đấu dây máy biến áp 3 pha? 2. Trình bày cách xác định tỉ số biến áp máy biến áp 3 pha? 3. Tại sao phải thí nghiệm không tải máy biến áp 3 pha? 4. Tại sao phải thí nghiệm có tải máy biến áp 3 pha? Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 51 Bài 4: THÍ NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Thời lượng: 18 giờ Mục tiêu: - Mô tả được sơ đồ nguyên lý và cách đấu nối trong quá trình thí nghiệm - Nhận dạng và sử dụng được các thiết bị đo - Đấu nối và vận hành hệ thống thí nghiệm - Đo và lấy số liệu - Xử lý số liệu và vẽ được các đường đặc tính - Đánh giá và so sánh kết quả thí nghiệm 4.1. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 4.1.1. Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ - Cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi), vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ trường roto. - Khi roto quay bằng động cơ sơ cấp, từ trường của roto cắt dây quấn phần ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có giá trị hiệu dụng là: Hình 4.1: Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ A C B Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 52 E0=4,44.f.W1.kdq.Φ0 (4.1) Trong đó: E0, W1, kdq, Φ0, lần lượt là sức điện động pha, số vòng dây 1 pha, hệ số dây quấn, từ thông cực từ roto. - Nếu roto có P đôi cực, khi roto quay được một vòng, sđđ phần ứng sẽ biến thiên p chu kỳ, do đó nếu tốc độ của roto là n (v/p), tần số của sức điện động là f = p.n, nếu roto tính bằng vòng/phút thì f = 60 .np . - Dây quấn ba pha stato có trục lệch nhau trong không gian một góc là 120 0 điện, cho nên sức điện động các pha lệch nhau góc pha 1200. - Dây quấn stato nối với tải, trong các dây quấn sẽ có dòng điện ba pha. Giống như ở máy điện không đồng bộ, dòng điện ba pha trong dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay, với tốc độ là n1 = 60f/p, đúng bằng tốc độ n của roto. Do đó kiểu máy điện này gọi là máy điện đồng bộ. 4.1.2. Các giá trị định mức máy phát điện đồng bộ - Sñm(KVA): coâng suaát ñaàu ra ñònh möùc - Uñm(V): ñieän aùp daây ñònh möùc - Iñm(A): doøng ñieän daây ñònh möùc - cos: heä soá coâng suaát khi laøm vieäc ôû taûi ñònh möùc - f(Hz): taàn soá - n (v/p): toác ñoä quay - : hieäu suaát cuûa maùy 4.1.3. Máy phát điện đồng bộ làm việc ở tải xác lập đối xứng - Cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän ñoàng boä ôû taûi ñoái xöùng ñöôïc theå hieän baèng quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng: E0: söùc ñieän ñoäng cuûa maùy khi khoâng taûi. U: ñieän aùp khi coù taûi. I: doøng ñieän phaàn öùng. It: doøng ñieän daây quaán kích töø. Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 53 - Ñaëc tính khoâng taûi: U0 = E0 = f(It) khi I = 0, f = fñm. - Ñaëc tính ngaén maïch: In = f(It), khi U = 0, f = fñm. - Ñaëc tính ngoaøi: U = f (I), khi It = const, cos = const, f = fñm. - Ñaëc tính ñieàu chænh: It = f(I) khi U = const, cos = const, f = fñm. 4.2. THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI *) Sơ đồ nguyên lý Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy phát điện đồng bộ Hình 4.2: Đặc tính không tải máy phát điện đồng bộ Hình 4.3: Đặc tính ngoài máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 54 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Nối dây đúng sơ đồ Bước 2: Quay các chiết áp nguồn về vị trí nhỏ nhất Bước 3: Bật nguồn và điều chỉnh để tốc độ động cơ đạt tốc độ định mức Bước 4: Thay đổi điện áp kích từ tới giá trị định mức Bước 5: Ghi lại các số đo điện áp máy phát không tải và dòng điện kích từ vào bảng kết quả Bước 6: Giảm các điện áp điều chỉnh về 0, tắt nguồn BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO ÁP XOAY CHIỀU SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT BA PHA ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ KÍCH TỪ KÍCH TỪ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC L N + _ V N U W + _ + _ + _ L N L N L N L N Hình 4.5: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 55 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Ikt (A) 0 U0 (V) 220 Vẽ đồ thị đặc tính không tải: U0 = f(Ikt) 4.3. THÍ NGHIỆM NGẮN MẠCH *) Sơ đồ nguyên lý U0 L Ikt Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm ngắn mạch máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 56 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Nối dây đúng sơ đồ Bước 2: Quay các chiết áp nguồn về vị trí nhỏ nhất Bước 3: Bật nguồn và điều chỉnh để tốc độ động cơ đạt tốc độ định mức Bước 4: Thay đổi điện áp kích từ tới giá trị định mức Bước 5: Ghi lại các số đo dòng điện máy phát và dòng điện kích từ vào bảng kết quả Bước 6: Giảm các điện áp điều chỉnh về 0, tắt nguồn BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG XOAY CHIỀU SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT BA PHA ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ KÍCH TỪ KÍCH TỪ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC N U W V U W V L N L N + _ L N L N + _ + _ + _ L N Hình 4.7: Sơ đồ kết nối thí nghiệm ngắn mạch máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 57 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Ikt (A) In (V) Vẽ đặc tính ngắn mạch: In = f(Ikt) 4.4. THÍ NGHIỆM CÓ TẢI *) Sơ đồ nguyên lý In L Ikt Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 58 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Nối dây đúng sơ đồ Bước 2: Quay các chiết áp nguồn về vị trí nhỏ nhất Bước 3: Bật nguồn và điều chỉnh để tốc độ động cơ đạt tốc độ định mức Bước 4: Thay đổi điện áp kích từ tới giá trị định mức Bước 5: Thay đổi tải cho 3 trường hợp: tải trở, tải kháng và tải dung Bước 6: Ghi lại các số đo điện áp máy phát và dòng điện máy phát vào bảng kết quả Bước 7: Giảm các điện áp điều chỉnh về 0, tắt nguồn BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT BA PHA KÍCH TỪ KÍCH TỪ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC BỘ TẢI BA PHA N U W V U W V L N + _ + _ + _ L N L N L N Hình 4.9: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy phát điện đồng bộ Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 59 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Tải trở R: Ikt =.......... (A); n =.................... (vòng/phút) UF (V) IF (A) Tải cảm L: Ikt =.......... (A); n =.................... (vòng/phút) UF (V) IF (A) Tải dung C: Ikt =.......... (A); n =.................... (vòng/phút) UF (V) IF (A) Vẽ đặc tính ngoài: UF = f(IF) - Tải trở R: UF L IF Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 60 - Tải cảm L: - Tải dung C: UF L IF UF L IKT Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 61  NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP STT Nguyên nhân hư hỏng Cách khắc phục Ghi chú 1 Không có nguồn cung cấp - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối. 2 Thiết bị đo không hiển thị - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra công tắc nguồn 3 Thay đổi tải mà dòng điện ngõ ra không thay đổi - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra bộ tải 4 Điến áp ngõ ra thấp hoặc không có - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra kích từ máy phát 4.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Nhận xét đặc tính không tải máy phát điện đồng bộ? 2. Nhận xét đặc tính ngắn mạch máy phát điện đồng bộ? Bài 4: Thí nghiệm máy phát điện đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 62 3. Nhận xét đặc tính ngoài máy phát điện đồng bộ cho từng loại tải? CÂU HỎI 1. Tại sao phải thí nghiệm không tải máy phát điện đồng bộ? 2. Tại sao phải thí nghiệm ngắn mạch máy phát điện đồng bộ? 3. Tại sao phải thí nghiệm có tải máy phát điện đồng bộ? Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 63 Bài 5: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Thời lượng: 24 giờ Mục tiêu: - Mô tả được sơ đồ nguyên lý và cách đấu nối trong quá trình thí nghiệm - Nhận dạng và sử dụng được các thiết bị đo - Đấu nối và vận hành hệ thống thí nghiệm - Đo và lấy số liệu - Xử lý số liệu và vẽ được các đường đặc tính - Đánh giá và so sánh kết quả thí nghiệm 5.1. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 5.1.1. Töø tröôøng quay cuûa daây quaán ba pha - Cho dòng điện xoay chiều 3 pha đối xứng vào dây quấn stato. ia = Imaxsin t ib = Imax.sin( )120 0t ic = Imax.sin( 0240 )t  - Để thấy rõ sự hình thành của từ trường, khi vẽ từ trường ta quy ước chiều dòng điện như sau: - Dòng điện pha nào dương có chiều đi từ đầu đến cuối pha, đầu ký hiệu bằng dấu  , còn cuối ký hiệu bằng dấu  , dòng điện pha nào âm ký hiệu ngược lại, đầu ký hiệu bằng dấu  cuối ký hiệu bằng dấu  . Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 64 Ñaëc ñieåm cuûa töø tröôøng quay: - Toác ñoä cuûa töø tröôøng quay: Toác ñoä töø tröôøng quay phuï thuoäc vaøo taàn soá doøng ñieän stato f vaø soá ñoâi cöïc p. Khi töø tröôøng bieán thieán 1 chu kyø thì töø tröôøng quay ñöôïc 1 voøng, do ñoù trong 1 giaây doøng ñieän stato bieán thieân f chu kyø, töø tröôøng quay ñöôïd f voøng. Ta coù: - Chieàu quay cuûa töø tröôøng: Chieàu quay cuûa töø tröôøng phuï thuoäc vaøo thöù töï pha cuûa doøng ñieän. Muoán ñoåi chieàu quay cuûa töø tröôøng ta thay ñoåi thöù töï hai pha vôùi nhau. - Biên độ của từ trường quay: từ trường quay sinh ra từ thông  xuyên qua mỗi dây quấn. Dây quấn 3 pha lệch về không gian với pha A một góc lần lượt là 120 0 , 240 0 . Hình 5.1: Từ trường ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 65 5.1.2. Nguyên lý làm việc động cơ điện không đồng bộ - Khi ta cho dòng điện ba pha tần số f vào dây stato, sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực, quay với tốc độ là n1 = 60f/p, từ trường này cắt các thanh dẫn của dây quấn roto, cảm ứng các sức điện động. Vì dây quấn roto nối ngắn mạch, nên sức điện động cảm ứng sẽ sinh ra dòng điện trong các thanh dẫn roto. Lực từ tác dụng tương hổ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện roto, kéo roto quay cùng chiều từ trường với tốc độ n. - Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng theo quy tắc bàn tay phải, ta căn cứ vào chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn đối với từ trường, nếu coi từ trường đứng yên, thì chiều chuyển động tương đối của thanh dẫn ngược chiều với n1, từ đó ta áp dụng quy tắc bàn tay phải, xác định chiều sức điện động cảm ứng như hình vẽ (dấu  chỉ chiều đi từ ngoài vào trong). Chiều của lực từ xác định bằng quy tắc bàn tay trái, trùng với chiều n1. - Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì nếu tốc độ bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối, trong dây quấn roto không có sức điện động và dòng điện cảm ứng, lực từ bằng không. - Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ máy gọi là tốc độ trượt n2: n2 = n1 – n (5.1) Hình 5.2: Nguyên lý hoạt động động cơ không đồng bộ Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 66 + Hệ số trượt của tốc độ: S = 1 1 1 2 n nn n n   (5.2) + Khi roto đứng yên (n = 0), hệ số trượt s = 1; khi roto quay định mức S = 0,02-0,06. Tốc độ động cơ là: n = n1(1-S) = )1.( 60 S P f  (5.3) 5.1.3. Các đại lƣợng định mức - Ñieän aùp ñònh möùc Uñm (V): Treân theû maùy thöôøng ghi hai trò soá ñieän aùp töông öùng vôùi caùch ñaáu daây giöõa ba pha cuûa ñoäng cô. Ví duï: Treân lyù lòch maùy ghi /Y – 220V/380V nghóa laø: Khi nguoàn ba pha coù Ud = 220 V thì boä daây quaán ba pha cuûa ñoäng cô ñöôïc ñaáu theo sô ñoà tam giaùc . Khi nguoàn ba pha coù Ud = 380 V thì boä daây quaán ñoäng cô ba pha ñöôïc ñaáu theo hình sao Y - Doøng ñieän daây ñònh möùc Iñm (A): Ñaây laø giaù trò doøng ñieän töông öùng vôùi ñieän aùp ñònh möùc ñaët leân boä daây quaán stator vaø truïc ñoäng cô keùo phuï taûi ñònh möùc (töông öùng vôùi caùch ñaáu tam giaùc  hay ñaáu sao Y cuûa boä daây quaán stator). Treân theû maùy cuõng thöôøng ghi hai trò soá doøng ñieän töông öùng caùch ñaáu tam giaùc vaø ñaáu sao Ví duï: Treân theû maùy ghi 6, 6A /3, 8A ñoù laø cöôøng ñoä doøng ñieän töông öùng vôùi caùch ñaáu  vaø Y - Toác ñoä quay ñònh möùc nñm (voøng/phuùt): Laø toác ñoä quay cuûa rotor khi ñieän aùp ñaët vaøo laø ñònh möùc vaø moment caûn treân truïc rotor laø ñònh möùc. Töø thoâng soá naøy ta xaùc ñònh ñöôïc soá ñoâi cöïc töø theo bieåu thöùc sau p  60f nñm (4.4) - Taàn soá nguoàn ñònh möùc fñm: taàn soá ñònh möùc coù giaù trò fñm = 50Hz hoaëc 60Hz Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 67 - Coâng suaát ñònh möùc ôû ñaàu truïc Pñm (W, kW): Ñaây laø coâng suaát cô, laø khaû naêng sinh coâng cuûa ñoäng cô. Ngoaøi ñôn vò tính laø W hoaëc kW, ta coøn tính baèng söùc ngöïa (maõ löïc) ñöôïc kyù hieäu laø HP hay CV. Coâng suaát ñieän ñònh möùc maø ñoäng cô ñieän tieâu thuï : P1ñm = Pñm ñm = 3 Uñm Iñm cosñm (5.5) Moâmen quay ñònh möùc ôû ñaàu truïc : Mñm = dm dm P  (N.m) (5.6) Trong ñoù đm = 2  nñm 60 laø toác ñoä góc tính baèng rad/s. - Hieäu suaát ñònh möùc ñm: Laø tæ soá giöõa coâng suaát cô treân truïc ñoäng cô vaø coâng suaát ñieän maø ñoäng cô tieâu thuï khi phuï taûi ñònh möùc ñm = Pñm P1ñm (5.7) 5.2. ĐO ĐIỆN TRỞ CUỘN DÂY STATO *) Sơ đồ nguyên lý Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý đo điện trở cuộn dây stato Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 68 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp một chiều điều chỉnh được từ 0 đến 220V Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật núm xoay để tăng dần điện áp Bước 4: Ghi lại các số đo điện áp và dòng điện vào bảng kết quả Bước 5: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về giá trị nhỏ nhất Bước 6: Tính giá trị điện trở: R=U/I *) Báo cáo kết quả thí nghiệm BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ ĐỒNG HỒ ĐO ÁP MỘT CHIỀU SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ L N + _ + _ + _ L N L N Hình 5.4: Sơ đồ kết nối đo điện trở cuộn dây stato Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 69  Giá trị trung bình điện trở cuộn dây stator: RU = (Ω) RV = (Ω) RW = (Ω) 5.3. ĐẢO CHIỀU QUAY, ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ VÀ TÍNH HỆ SỐ TRƢỢT *) Sơ đồ nguyên lý Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 70 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha, điện áp bằng điện áp định mức của động cơ. Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật nguồn, gạt công tắc CT1 động cơ quay theo một chiều xác định. Bước 4: Tắt CT1, chờ động cơ dừng, gạt công tắt CT2 động cơ quay theo chiều ngược lại (do đảo 2 trong 3 pha nguồn cấp cho động cơ). Bước 5: Ghi lại số đo tốc độ động cơ vào bảng kết quả Bước 6: Tắt nguồn Bước 7: Tính giá trị: Hệ số trượt: s = (n1-n)/n Hệ số trượt phần trăm: s% = (n1-n)/n.100% ĐỒNG HỒ ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BỘ KHỞI ĐỘNG TỪ KÉP BỘ CÔNG TẮC L2 N L1 L3 V U W B A C L N Hình 5.6: Sơ đồ kết nối đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 71 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm CHIỀU QUAY n1 ( vòng / phút) n ( vòng / phút) s% Thuận Nghịch 5.4. THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI *) Sơ đồ nguyên lý *) Sơ đồ kết nối BỘ NGUỒN XOAY CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ V U W B A C L2 N L1 L3 V N U W L N Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải động cơ không đồng bộ ba pha Hình 5.8: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải động cơ không đồng bộ ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 72 *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha điều chỉnh được Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật nguồn và điều chỉnh điện áp tăng dần đến giá trị định mức Bước 4: Ghi lại các số đo điện áp, dòng điện và hệ số công suất không tải vào bảng kết quả Bước 5: Tắt nguồn Bước 6: Xác định: U0, I0, P0 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Số lần đo Kết quả đo Kết quả tính U1 U2 U3 I1 I2 I3 Cosφ U0 I0 P0 1 2 3 4 5 Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 73 Vẽ đồ thị đặc tính không tải: U0 = f(I0) 5.5. THÍ NGHIỆM CÓ TẢI *) Sơ đồ nguyên lý L I0 L U0 Hình 5.9: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải động cơ không đồng bộ ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 74 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha, điện áp bằng điện áp định mức của động cơ. Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật nguồn và chờ cho động cơ quay ổn định Bước 4: Thay đổi tải bằng cách điều chỉnh điện áp của modul tái tạo tải Bước 5: Ghi lại các số đo điện áp, dòng điện, tốc độ động cơ và hệ số công suất vào bảng kết quả Bước 6: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về trạng thái nhỏ nhất Bước 7: Xác định: tốc độ góc ω, công suất P, mô men quay M BỘ TÁI TẠO TẢI ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO TỐC ĐỘ L2 N L1 L3 V U W B A C L N L N + _ Hình 5.10: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải động cơ không đồng bộ ba pha Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 75 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Số lần đo Kết quả đo Kết quả tính toán U (V) I(A) n(v/p) Cosφ ω =2πn (rad/s) P (W) M (N.m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vẽ đồ thị đặc tính ngoài: U = f(I) L I L U Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 76 Vẽ đồ thị tốc độ động cơ theo công suất : n=f(P) Vẽ đồ thị tốc độ động cơ theo mômen: M = f(n) L P L n L n L M Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 77 5.6. THÍ NGHIỆM VỚI BIẾN TẦN (INVERTER) *) Sơ đồ nguyên lý *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bước 1: Sử dụng nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha, điện áp bằng điện áp định mức của động cơ. Bước 2: Nối dây đúng sơ đồ Bước 3: Bật nguồn và gạt công tắt CT1 để khởi động động cơ BỘ TÁI TẠO TẢI ĐỒNG HỒ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO TỐC ĐỘ BỘ BIẾN TẦN L2 N L1 L3 V N U W V U W B A C L N L N L N L N + _ Hình 5.11: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm với biến tần Hình 5.12: Sơ đồ kết nối thí nghiệm với biến tần Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 78 Bước 4: Điều chỉnh tấn số của biến tần nhờ chiết áp trên bề mặt của modul biến tần Bước 5: Ghi lại các số đo điện áp, dòng điện, tốc độ động cơ, tần số và hệ số công suất vào bảng kết quả Bước 6: Tắt công tắc CT1 và tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về trạng thái nhỏ nhất Bước 7: Xác định: tốc độ góc ω, công suất P, mô men quay M *) Báo cáo kết quả thí nghiệm - Số đôi cực của động cơ: p =. - Bảng số liệu thí nghiệm: Số lần đo Kết quả đo Kết quả tính toán U (V) I(A) Cosφ f (Hz) n(v/p) ω =2πn (rad/s) P (W) M (N.m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 79  NHỮNG HƢ HỎNG THƢỜNG GẶP STT Nguyên nhân hư hỏng Cách khắc phục Ghi chú 1 Không có nguồn cung cấp - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối. 2 Thiết bị đo không hiển thị - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra công tắc nguồn 3 Thay đổi tải mà dòng điện ngõ ra không thay đổi - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra bộ tải 5.7. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Giá trị điện trở cuộn dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha? 2. Giá trị hệ số trượt? Bài 5: Thí nghiệm động cơ không đồng bộ Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 80 3. Nhận xét đặc tính không tải động cơ không đồng bộ 3 pha? 4. Nhận xét đặc tính ngoài động cơ không đồng bộ 3 pha? CÂU HỎI 1. Nêu cách xác định điện trở cuộn dây stato động cơ không đồng bộ 3 pha? 2. Trình bày cách đảo chiều quay và xác định hệ số trượt? 3. Tại sao phải thí nghiệm không tải động cơ không đồng bộ 3 pha? 4. Tại sao phải thí nghiệm có tải động cơ không đồng bộ 3 pha? 5. Công dụng của biến tần là gì? Nguyên tắc hoạt động của biến tần? Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 81 Bài 6: THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Thời lượng: 12 giờ Mục tiêu: - Mô tả được sơ đồ nguyên lý và cách đấu nối trong quá trình thí nghiệm - Nhận dạng và sử dụng được các thiết bị đo - Đấu nối và vận hành hệ thống thí nghiệm - Đo và lấy số liệu - Xử lý số liệu và vẽ được các đường đặc tính - Đánh giá và so sánh kết quả thí nghiệm 6.1. LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 6.1.1. Nguyên lý làm việc máy phát điện một chiều - Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trƣờng của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải. Nhƣ hình vẽ từ trƣờng hƣớng từ cực N đến cực S (từ trên xuống dƣới ), chiều quay phần ứng ngƣợc chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên, sức điện động có chiều từ b đến a. Ở thanh dẫn phái dƣới sức điện động có chiều từ d đến c. Sức điện động phần tử bằng hai lần sức điện động thanh dẫn. Nếu nối hai chổi than A và B với tải, trên tải có dòng điện, điện áp máy phát có cực dƣơng ở chổi than A và cực âm ở chổi than B. Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 82 - Khi phần ứng quay đƣợc nữa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh ab ở cực S, thanh dc ở cực N, sức điện động thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có chổi điện đứng yên chổi điện A vẫn nối phiến góp phía trên, chổ than B nối phiên góp phía dƣới, nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Ta có máy phát điện một chiều với cực dƣơng chổi than A, cực âm chổi than B. Để điện áp lớn và ít đập mạch, dây quấn phải có nhiều phần tử, nhiều phiến đổi chiều. Ở chế độ máy phát điện dòng điện phần ứng Iƣ cùng chiều với sức điện động phần ứng Eƣ. Phƣơng trình cân bằng điện áp trên hai cực của máy phát sẽ là: U = Eƣ - Iƣ.Rƣ (6.1) 6.1.2. Nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều - Khi cho điện áp U vào chổi than A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện. Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trƣờng, sẽ chịu lực tác dụng làm cho roto quay. Chiều lực từ xác định theo quy rắc bàn tay trái. Hình 6.1: Nguyên lý làm việc của máy phát một chiều a b c d A + _ B I Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 83 - Khi phần ứng quay đƣợc nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chổ cho nhau, do có phiến góp, đổi chiều dòng điện, giữ cho lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều không đổi. - Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trƣờng, sẽ cảm ứng sức điện động Eƣ. Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở chế độ động cơ điện chiều sức điện động Eƣ ngƣợc chiều với dòng điện Iƣ, nên Eƣ còn gọi là sức phản điện. Phƣơng trình cân bằng điện áp sẽ là: U = Eƣ + RƣIƣ (6.2) 6.1.3. Các đại lượng định mức - Coâng suaát ñònh möùc: Pñm (W hay kW). - Ñieän aùp ñònh möùc: Uñm (V). - Doøng ñieän ñònh möùc: Iñm (A). - Toác ñoä ñònh möùc: nñm (voøng/phuùt). Ngoaøi ra coøn ghi kieåu maùy, phöông phaùp kích töø, doøng ñieän kích töø vaø caùc soá lieäu veà ñieâøu kieän söû duïng, Hình 6.2: Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều B A + _ F F a b c d I B Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 84 6.1.4. Các dạng máy điện một chiều - Máy điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ của máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy. - Máy điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng. - Máy điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng. - Máy điện một chiều kích từ hổn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấn kích từ nối tiếp và dây quấn kích từ song song, trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu. 6.1.5. Các đặc tính của máy phát điện một chiều - Máy phát điện một chiều kích từ độc lập:  Dòng điện phần ứng bằng dòng điện tải (Iƣ = I)  Phƣơng trình cân bằng điện áp trên mạch phần ứng: U = Eƣ - Rƣ.I  Trên mạch kích từ: Ukt = Ikt(Rkt+Rđc) Trong đó: Rƣ là điện trở dây quấn phần ứng Rkt là điện trở dây quấn kích từ Rđc điện trở điều chỉnh Hình 6.3: Các kiểu kích từ Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 85 - Máy phát điện một chiều kích từ song song:  Mạch phần ứng: U = Eƣ - Rƣ.Iƣ.  Mạch kích từ: U = Ikt.(Rkt+Rđc).  Phƣơng trình dòng điện: Iƣ = I+Ikt Khi tải tăng → Iƣ tăng → Ugiảm →Ikt↓ → Φ↓→Eƣ↓. - Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp: Dòng điện kích từ là dòng điện tải, do đó khi tải thay đổi điện áp thay đổi rất nhiều, trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp. Đặc tính ngoài Hình 6.4: Máy phát điện một chiều kích từ độc lập Hình 6.5: Máy phát điện một chiều kích từ song song Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 86 U=f(I), khi tải tăng Iƣ↑ →Φ↑→ Eƣ↑ →U↑. khi I = (2-2,5)Iđm máy bảo hoà I↑→U↓. - Máy phát điện điện một chiều kích từ hỗn hợp: Khi nối thuận, từ thông cuộn nối tiếp cùng chiều cuộn //. Khi tải tăng Φnt↑→Φtổng↑→Eƣ↑→U không đổi→ ƣu điểm của máy phát kích từ hổn hợp. Khi nối ngƣợc Φntvà Φ// ngƣợc nhau, khi tải tăng U giảm nhiều U = f(I) dốc → dùng làm máy hàn điện một chiều. Hình 6.7: Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp Hình 6.6: Máy phát điện một chiều kích từ Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 87 6.2. ĐO ĐIỆN TRỞ CỦA PHẦN KÍCH TỪ VÀ PHẦN ỨNG *) Sơ đồ nguyên lý *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bƣớc 1: Sử dụng nguồn cung cấp một chiều điều chỉnh đƣợc từ 0 đến 220V Bƣớc 2: Nối dây đúng sơ đồ Bƣớc 3: Bật núm xoay để tăng dần điện áp bằng 0.25, 0.50, 0.75, 1.00 lần điện áp kích từ và dòng điện bằng 0.1, 0.2, 0.3 0.4 lần dòng điện định mức. BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ ĐỒNG HỒ ĐO ÁP MỘT CHIỀU SỐ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU L N + _ + _ + _ L N L N Hình 6.8: Sơ đồ nguyên lý đo điện trở phần kích từ và phần ứng Hình 6.9: Sơ đồ kết nối đo điện trở phần kích từ và phần ứng Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 88 Bƣớc 4: Ghi lại các số đo điện áp và dòng điện vào bảng kết quả Bƣớc 5: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về giá trị nhỏ nhất Bƣớc 6: Tính giá trị điện trở: R=U/I *) Báo cáo kết quả thí nghiệm MẠCH KÍCH TỪ U (V) I (A) RKT MẠCH PHẦN ỨNG U (V) I (A) RƢ  Gía trị trung bình điện trở kích từ : RKT =  Gía trị trung bình điện trở phần ứng : RKT = 6.3. THÍ NGHIỆM KHÔNG TẢI *) Sơ đồ nguyên lý Hình 6.10: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy phát một chiều Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 89 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bƣớc 1: Nối dây đúng sơ đồ Bƣớc 2: Cấp nguồn kích từ cho động cơ một chiều Bƣớc 3: Cấp nguồn phần ứng cho động cơ một chiều, điều chỉnh điện áp tăng dần để tốc độ động cơ đặt giá trị định mức. Bƣớc 4: Cấp nguồn kích từ máy phát, điều chỉnh dòng kích từ tăng từ 0 đến giá trị định mức Bƣớc 5: Ghi lại các số đo điện áp máy phát và dòng điện kích từ máy phát vào bảng kết quả, vẽ đặc tính UF=f(IKT) Bƣớc 6: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về giá trị nhỏ nhất BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO ÁP MỘT CHIỀU SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT MỘT CHIỀU ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ KÍCH TỪ KÍCH TỪ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC L N + _ + _ + _ + _ + _ L N L N L N L N Hình 6.11: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy phát một chiều Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 90 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Vẽ đồ thị đặc tính không tải: UF = f(IKT) 6.4. THÍ NGHIỆM CÓ TẢI *) Sơ đồ nguyên lý UF L IKT Hình 6.12: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy phát một chiều Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 91 *) Sơ đồ kết nối *) Trình tự thí nghiệm Bƣớc 1: Nối dây đúng sơ đồ Bƣớc 2: Cấp nguồn kích từ cho động cơ một chiều Bƣớc 3: Cấp nguồn phần ứng cho động cơ một chiều, điều chỉnh điện áp tăng dần để tốc độ động cơ đặt giá trị định mức. Bƣớc 4: Cấp nguồn kích từ máy phát, điều chỉnh dòng kích từ tăng từ 0 đến giá trị định mức Bƣớc 5: Thay đổi tải Bƣớc 6: Ghi lại các số đo điện áp máy phát và dòng điện máy phát vào bảng kết quả, vẽ đặc tính UF=f(IF) Bƣớc 7: Tắt nguồn, xoay núm điều chỉnh về giá trị nhỏ nhất BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MỘT CHIỀU SỐ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ KÍCH TỪ BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU 220VDC BỘ NGUỒN MỘT CHIỀU VÔ CẤP BỘ TẢI MỘT CHIỀU ĐỒNG HỒ ĐO ÁP MỘT CHIỀU SỐ L N + _ + _ + _ + _ + _ + _ L N L N L N L N Hình 6.13: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy phát một chiều Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 92 *) Báo cáo kết quả thí nghiệm Vẽ đồ thị đặc tính ngoài: UF = f(IF)  NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP STT Nguyên nhân hƣ hỏng Cách khắc phục Ghi chú 1 Không có nguồn cung cấp - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối. 2 Thiết bị đo không hiển thị - Đo và kiểm tra nguồn - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra công tắc nguồn 3 Thay đổi tải mà dòng điện ngõ ra không thay đổi - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra bộ tải UF L IF Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 93 4 Điến áp ngõ ra thấp hoặc không có - Kiểm tra dây kết nối - Kiểm tra kích từ máy phát một chiều 6.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1. Giá trị điện trở cuộn dây kích từ và phần ứng máy điện một chiều? 2. Nhận xét đặc tính không tải máy phát điện một chiều? 3. Nhận xét đặc tính ngoài máy phát điện một chiều? Bài 6: Thí nghiệm máy điện một chiều Giáo Trình Thí Nghiệm Máy Điện Trang 94 CÂU HỎI 1. Nêu cách xác định điện trở cuộn dây kích từ và phần ứng máy điện một chiều? 2. Tại sao phải thí nghiệm không tải máy phát điện một chiều? 3. Tại sao phải thí nghiệm có tải máy phát điện một chiều? PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Bài 1: GIỚI THIỆU NGUỒN ĐIỆN, AN TOÀN ĐIỆN VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Hình 1.1: Hệ thống điện hạ áp ............................................................................... 2 Hình 1.2: Máy biến áp một pha .............................................................................. 6 Hình 1.3: Máy biến áp ba pha ................................................................................ 7 Hình 1.4: Máy phát điện đồng bộ ba pha ............................................................... 7 Hình 1.5: Động cơ không đồng bộ ba pha ............................................................. 7 Hình 1.6: Máy điện một chiều ................................................................................ 8 Hình 1.7: Bộ tái tạo tải ........................................................................................... 8 Hình 1.8: Bộ biến tần ............................................................................................. 8 Hình 1.9: Bộ nguồn xoay chiều .............................................................................. 9 Hình 1.10: Bộ nguồn vô cấp xoay chiều ba pha .................................................... 9 Hình 1.11: Bộ nguồn vô cấp xoay chiều một pha ................................................ 10 Hình 1.12: Bộ nguồn một chiều ........................................................................... 10 Hình 1.13: Đồng hồ đo áp một chiều số .............................................................. 11 Hình 1.14: Đồng hồ đo dòng một chiều số .......................................................... 11 Hình 1.15: Đồng hồ đo áp xoay chiều số ............................................................. 12 Hình 1.16: Đồng hồ đo dòng xoay chiều số ......................................................... 12 Hình 1.17: Đồng hồ đo công suất số .................................................................... 13 Hình 1.18: Đồng hồ đo tốc độ số ......................................................................... 13 Hình 1.19: Bộ tải trở ............................................................................................. 14 Hình 1.20: Bộ tải cảm .......................................................................................... 14 Hình 1.21: Bộ tải dung ......................................................................................... 14 Bài 2: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA Hình 2.1: Máy biến áp 1 pha ................................................................................ 15 Hình 2.2: Mạch điện thay thế ............................................................................... 18 Hình 2.3: Mạch thí nghieäm khoâng taûi máy biến áp moät pha ............................. 18 Hình 2.4: Mạch điện thay thế khoâng taûi máy biến áp moät pha........................... 18 Hình 2.5: Mạch thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp một pha ............................. 19 Hình 2.6: Maïch ñieän thay theá cuûa maùy bieán aùp một pha luùc ngaén maïch ........ 20 Hình 2.7: Đặc tính ngoài máy biến áp.................................................................. 22 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý đo điện trở sơ cấp và thứ cấp máy biến áp một pha . 23 Hình 2.9: Sơ đồ kết nối đo điện trở sơ cấp và thứ cấp máy biến áp một pha ...... 24 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý xác định tỉ số biến áp máy biến áp một pha ........... 25 Hình 2.11: Sơ đồ kết nối xác định tỉ số biến áp máy biến áp một pha ................ 25 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải biến áp máy biến áp một pha 26 Hình 2.13: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải biến áp máy biến áp một pha..... 26 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm ngắn mạch biến áp máy biến áp một pha ..................................................................................................... 28 Hình 2.15: Sơ đồ kết nối thí nghiệm ngắn mạch biến áp máy biến áp một pha .. 28 Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải biến áp máy biến áp một pha ...... 29 Hình 2.17: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải biến áp máy biến áp một pha .......... 30 Bài 3: THÍ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP BA PHA Hình 3.1: Mạch từ chung ...................................................................................... 37 Hình 3.2: Mạch từ riêng ....................................................................................... 38 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy biến áp ba pha ................. 41 Hình 3.4: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy biến áp ba pha ...................... 42 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy biến áp ba pha ....................... 44 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy biến áp ba pha ............................ 45 Bài 4: THÍ NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ Hình 4.1: Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng bộ ........................................ 51 Hình 4.2: Đặc tính không tải máy phát điện đồng bộ .......................................... 53 Hình 4.3: Đặc tính ngoài máy phát điện đồng bộ ................................................ 53 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy phát điện đồng bộ ........... 53 Hình 4.5: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy phát điện đồng bộ ................ 54 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm ngắn mạch máy phát điện đồng bộ ......... 55 Hình 4.7: Sơ đồ kết nối thí nghiệm ngắn mạch máy phát điện đồng bộ .............. 56 Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy phát điện đồng bộ ................. 57 Hình 4.9: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy phát điện đồng bộ ...................... 58 Bài 5: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Hình 5.1: Từ trường ba pha .................................................................................. 64 Hình 5.2: Nguyên lý hoạt động động cơ không đồng bộ ..................................... 65 Hình 5.3: Sơ đồ nguyên lý đo điện trở cuộn dây stato ......................................... 67 Hình 5.4: Sơ đồ kết nối đo điện trở cuộn dây stato .............................................. 68 Hình 5.5: Sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha ....... 69 Hình 5.6: Sơ đồ kết nối đảo chiều quay động cơ không đồng bộ ba pha ............ 70 Hình 5.7: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải động cơ không đồng bộ ba pha ....................................................................................................... 71 Hình 5.8: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải động cơ không đồng bộ ba pha ... 71 Hình 5.9: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải động cơ không đồng bộ ba pha ..... 73 Hình 5.10: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải động cơ không đồng bộ ba pha ....... 74 Hình 5.11: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm với biến tần ........................................... 77 Hình 5.12: Sơ đồ kết nối thí nghiệm với biến tần ................................................ 77 Bài 6: THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Hình 6.1: Nguyên lý làm việc của máy phát một chiều ....................................... 82 Hình 6.2: Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều ......................................... 83 Hình 6.3: Các kiểu kích từ ................................................................................... 84 Hình 6.4: Máy phát điện một chiều kích từ độc lập ............................................. 85 Hình 6.5: Máy phát điện một chiều kích từ song song ........................................ 85 Hình 6.6: Máy phát điện một chiều kích từ ......................................................... 86 Hình 6.7: Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp ........................................... 86 Hình 6.8: Sơ đồ nguyên lý đo điện trở phần kích từ và phần ứng ....................... 87 Hình 6.9: Sơ đồ kết nối đo điện trở phần kích từ và phần ứng ............................ 87 Hình 6.10: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm không tải máy phát một chiều .............. 88 Hình 6.11: Sơ đồ kết nối thí nghiệm không tải máy phát một chiều ................... 89 Hình 6.12: Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm có tải máy phát một chiều .................... 90 Hình 6.13: Sơ đồ kết nối thí nghiệm có tải máy phát một chiều ......................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu thí nghiệm máy điện, Khoa KT Điện - Điện tử, Trường CĐ GTVT [2] Giáo trình máy điện, Khoa KT Điện - Điện tử, Trường CĐ GTVT (Lưu hành nội bộ) [3] Máy điện I, Vũ gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Phụ, Nguyễn Văn Sáu, NXB KH&KT – 1998 [4] Máy điện II, Vũ gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Phụ, Nguyễn Văn Sáu, NXB KH&KT – 1998 [5] Giáo trình máy điện, Trần Khánh Hà, NXB GD – 2005