Giáo trình Máy điện - Nguyễn Thành Công

a điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục 7.1. Đại cương: Khi chuyển động trong từ trường của một cực, mỗi phần tử dây quấn thuộc vào một nhánh song song và dòng điện Iư, trong nó có chiều nhất định. Lúc các cạnh của các phần tử đi vào vùng trung tính thì phần tử bị chổi than nối ngắn mạch, dòng điện trong phần tử thay đổi để sau đó khi phần tử bước sang ranh giới của cực kế tiếp và chuyển sang nhánh song song khác, dòng điện trong nó có chiều ngược lại (- iư). Quá trình đổi chiều của dòng điện khi phần tử di động trong vùng trung tính và bị chổi than nối ngắn mạch được gọi làsự đổi chiều. Trong đó: bc: Chiều rộng của chổi góp. VG: Tốc độ dài của vành góp. Nếu chúng ta ký hiệu: DG: Đường kính của vành góp. : Bước góp G: Số phiến góp Và biết rằng tốc độ của vành góp là: VG = pDG.n = bG.Gn (34-4) n: Tốc độ quay của vàng góp. ; ( 34-5) Tđc: Chu kỳ đổi chiều dây quấn xếp Thay bc = BG ; m = a/ p và trị số của DG theo hình (34-5) sẽ thu được: (34-6) Rõ ràng ở dây quấn xếp đơn a / p = 1 nên biểu thức (34-6) có dạng của biểu thức (34-4). 7.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐỔI CHIỀU: Để tạo điều kiện tốt cho sự đổi chiều, trước hết cần phải giữ đúng những điều qui định về trạng thái của rãnh góp và cơ cấu giữ chổi than cho bảo đảm loại trừ được những nguyên nhân sanh ra tia lửa, ta có những biện pháp sau: a) Cực từ phụ: Biện pháp cơ bản để cải thiện đổi chiều trong những trường hợp máy điện một chiều hiện đại là tạo ra từ trường ngoài, còn gọi là từ trường đổi chiều lại vùng trung tính bằng cách đặt những cực từ phụ giữa những cực từ chính (hình 34-4). b) Xác định chổi than khỏi vùng trung tính hình học: Ta có thể lợi dụng từ trường tổng của máy để có từ trường đổi chiều bằng cách xê dịch chổi than khỏi vùng trung tính hình học. Từ hình (34-12) có thể thấy rằng ở trường hợp máy phát điện muốn từ trường ở khu vực đổi chiều có cực tính của cực từ chính và sau khi đổi chiều các cạnh phần tử sẽ đi qua như ở trường hợp cực từ phụ thì phải xê dịch chổi than thuận chiều quay của máy một góc b = a + y. Trong đó: a: góc giữa các đường trung tính hình học và vật lý. y: góc có trị số ứng với điều kiện từ trường tổng bằng từ trường đổi. c) Dây quấn bù: Vì từ trường phần ứng phụ thuộc theo dòng điện tải Iư nên để có thể bù được từ trường đó ở tải bất kỳ, dây quấn bù phải được nối tiếp với dây quấn phần ứng. Khi có dây quấn bù, sức điện động của các cực phụ sẽ được giảm nhỏ, mạch từ của cực phụ ít bảo hoà hơn và hiệu quả cải thiện đổi chiều của cực từ phụ sẽ tăng lên. d) Những biện pháp khác: Những biện pháp này khiến cho cấu tạo máy phức tạp và công nghệ chế tạo khó khăn cho nên không được thông dụng và ta cũng không đề cập đến. 8. động cơ điện một chiều. 8.1. Đại cương: Nói chung máy điện một chiều có thể làm việc theo chế dộ máy phát khi E > U và theo chế độ động cơ khi E < U. việc chuyển từ chế độ máy phát sang chế độ động cơ xảy ra hoàn toàn tự động không cần thay đổi gì ở mạch nối, cụ thể khi giảm dòng điện kích từ khién cho E của mát phát hạ đến mức E < U, dòng điện trong phần ứng tự động đổi chiều, năng lượng sẽ chuyển theo chiều ngược lại và máy phát trở thành động cơ. Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung những thiết bị nào cần điều chỉnh tốc độ quay trong phạm vi rộng Cũng như máy phát động cơ điện một chiều được phân loại theo cách kích thích từ, thành các động cơ kích thích từ độc lập, kích thích từ song song, kích thích từ nối tiếp, kích thích từ hỗn hợp. Sơ đồ nối dây của chúng cũng tương tự như máy phát. Cần chú ý ở động cơ kích từ độc lập Iư = I, ở động cơ kích từ song song và hỗn hợp Iư + It = I; ở đông cơ kích từ nối tiếp Iư = It = I. 8.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: Hình trên mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. Khi có điện áp một chiều vào hai đầu chỏi than A, B trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư.các thanh dãn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác động làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chiều nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư, chiều sức điện động Eư được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ơ động cơ điện một chiều sức điện động ngược chiều với dòng điện Iư, nên Eư còn gọi là sức phản điện. Phương trình điện áp của động cơ điện một chiều: U = Eư + Iư. Rư 8.3. Moment đông cơ: Xét một động cơ có 2p cực; 2a mạch song song trong mạch phần ứng. Gọi Iư là dòng điện chạy trong phần ứng( do nguồn bên ngoài cung cấp) và là từ thông lúc tải do một cực tạo nên, ta sẽ chứng mihn rằng moment làm quay phần ứng tỷ lệ với tích .Iư Gọi D và l lần lượt là đường kính và chiều dài phần ứng. Moment của lực F đối với trục quay là: Trong đó B là từ cảm trung bình lúc tải dưới mỗi cực. Trên phần ứng có tổnh cộng N dây dẫn nen moment tổng cộng, gọi là moment điện từ hay hay với: hằng số moment 8.4. Vận tốc động cơ: Gọi Et = k.n. là sức phản điện của động cơ. Ta có phương trình điện áp U =Et + Iư.Rư Thay Et vào phương trình điện áp ta được: U = k.n. + Iư.Rư Công thức này cho. ở mẫu số nên khi biện luận sự thay đổi tốc độ động cơ ta phải chú ý không cho.= 0 để tránh tình trạng động cơ bị vọt tốc. 8.5. Mở máy động cơ: a) Mở máy trực tiếp: Phương pháp này được thực hiện bằng cách đóng thẳng động cơ điện vào nguồn. Như vậy lúc động cơ chưa quay thì Eư = 0 và dòng điện phần ứng Iư =U/Rư. Vì trong thực tế Rư rất nhỏ cho nên dòng điện mở máy rất lớn Imm = (20 – 30 )Iđm cho nên phương pháp mở máy trực tiếp chỉ áp dụng được cho các động cơ điện có công suất nhỏ vài trăm watl. b) Mở máy nhờ biến trở: Để tránh nguy hiểm cho đông cơ vì dòng điện mở máy quá lớn, người ta dùng một biến trở mở máy Rmm mắc nối tiếp vào mạch phần ứng. Như vậy dòng điện phần ứng lúc có điện trở mở máy : c) Mở máy bằng điện áp thấp: Phương pháp này đòi hỏi phải dùng nguồn điện độc lập có thể điều chỉnh được điện áp để cung cấp cho phần ứng của động cơ, trong kho đó mạch kích từ phải được đặt dưới điện áp U =Uđm của nguồn khác. Đây là phương pháp thường dùng hơn cả trong việc mở máy các động cơ điện có công suât lớn, ngoài ra còn kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. 9.Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục 9.1. Khái niệm chung: Động cơ một chiều (còn gọi là động cơ DC) thường được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động cần thay đổi tốc độ, khởi động, hãm và đảo chiều. Một số ứng dụng của động cơ một chiều như truyền động cho xe điện, máy công cụ, máy vận chuyển, máy cán, máy nghiền (trong công nghiệp giấy) Vì mỗi động cơ đều có đặc tính làm việc khác nhau nên để thích ứng với từng môi trường và điều kiện làm việc khác nhau thì ta phải có cách điều chỉnh tốc độ cho thích hợp. 9.2. Định nghĩa : Điều chỉnh tốc độ động cơ là dùng các biện pháp để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ : - Biến đổi các thông số của bộ phận cơ khí tức là biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động cơ đến cơ cấu máy sản suất. - Biến đổi tốc độ gôc của động cơ điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh. Vì vậy, ta khảo sát sự điều chỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai. Ngoài ra cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với sự tự động thay đổi tốc độ khi phụ tải thay đổi của động cơ điện. Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác. Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng. 9.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống : a - Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tự nhiên. b - Phạm vi điều chỉnh tốc độ (Dãy điều chỉnh): Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất nmax và tốc độ bé nhất nmin mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = nmax/nmin. Trong đó: nmax: Được giới hạn bởi độ bền cơ học. nmin: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta chọn nmin làm đơn vị. Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng hệ thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh. c- Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ: Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ g được đánh giá bằng tỉ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau: g = ni/ni+1 Trong đó: ni: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ i. ni + 1: Tốc độ điều chỉnh ở cấp thứ ( i + 1 ). Với ni và ni + 1 đều lấy tại một giá trị moment nào đó. g tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục. Lúc này hai cấp tốc độ bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp. g ¹ 1 : Hệ thống điều chỉnh có cấp. d- Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ Hệ thống có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ h là cao nhất khi tổn hao năng lượng DPphụ ở mức thấp nhất. e- Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ Hệ thống điều chỉnh tốc độ có tính kinh tế cao nhất là một hệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau. f-Ta có phương trình đặc tính tốc độ là Với: Và : Rư = Rcb + Rcư + Rctp Từ (1) ta thấy có 3 phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều đó là : - Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ( Uư ) - Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông (F) - Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở phụ của mạch phần ứng ( Rư ) Ta có : Iư ngược chiều với Eư. Và môment quay Mđt cùng chiều với tốc độ n và có giá trị bằng. Mà Uư = Eư +Rư.Iư . Vậy ta thấy khi n = 0 thì: Eư = KE.n F = 0 nên Iưmm =U/Rư Vấn đề này ta đã khảo sát khi mở máy nên ta không nhắc lại ở đây nữa. Có 4 loại động cơ điện một chiều: độc lập; song song; nối tiếp; hỗn hợp. Sau đây thì ta sẽ khảo sát các phương pháp điều chỉnh tốc độ của từng loại động cơ điện một chiều. 9.4. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều a- Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều cho động cơ điện một chều kích từ độc lập bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ: Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi. Để tránh những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập. Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điện áp có thể được điều khiển bằng cách sử dụng: Máy phát DC (Hệ Máy phát - Động cơ) - Bộ chỉnh lưu có điều khiển (AC® DC) - Bộ Chopper (Bộ biến đổi xung áp) (DC® DC) Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0 = Uđm/KEFđm. Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi theo. Như vậy ta thấy họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên: Hình 9.1 Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản nđm. Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại. Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = ¥. Nhưng trong thực tế động cơ điện một chiều kích từ độc lập nếu không có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi cho phép : Umin = Uđm/10, nghĩa là phạm vi điều chỉnh: D = nđm/nmin = 10/1. Nếu điện áp phần ứng U < Umin thì do phản ứng phần ứng sẽ làm cho tốc độ động cơ không ổn định. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn nđm. Ưu điểm : Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng. Nhược điểm : Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao. Hình 4a.2 Sơ đồ mạch điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ độc lập bằng điện áp b- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông: Hình 4b. 1 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông. Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = KMfIư và sức điện động quay của động cơ Eư = KEfn. Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên giá trị định mức. Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao công suất nhỏ. Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi điện áp Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng từ thông thì dòng điện kích từ IKT sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ. Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức. Ta thấy lúc này tốc độ tăng lên khi từ thông giảm: n = U/KEF. Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KMfIn nên khi f giảm sẽ làm cho Mn giảm theo. Khi F giảm thì đặc tính cơ sẽ dốc hơn. Nên ta có họ đường đặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh được tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản. Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô cùng. Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất : nmax = 3nđm tức phạm vi điều chỉnh: D = nmax/nđm = 3/1. Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép. Khi điều chỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ không thể đổi chiều dòng điện và chịu được hồ quang điện. Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn nđm. Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào. Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế, thiết bị đơn giản. c- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều. Trong phương pháp này điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như sa Hình 4 c.1 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Khi thay đổi giá trị điện trở phụ Rf ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi khi giá trị Rf thay đổi. Khi Rf càng lớn thì đường đặc tính cơ càng dốc. Vậy khi thay đổi giá trị Rf ta được họ đặc tính cơ như sau: Hình 5 Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng được giải thích như sau: Giả sử động cơ đang làm việc với tốc độ n1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng. Khi đó dòng điện phần ứng Iư đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do quán tính nên chưa kịp biến đổi. Dòng Iư giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc tại tốc độ n2 với n2 > n1. Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < nđm. Trên thực tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng g xa hơn 1 tức n1 cách xa n2, n2 cách xa n3 Khi giá trị nmin càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh: D = nđm/nmin » ¥. Trong thực tế, Rf càng lớn thì tổn thất năng lượng phụ tăng. Khi động cơ làm việc ở tốc độ n = nđm/2 thì tổn thất này chiếm từ 40% đến 40%. Cho nên, để đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống ta chỉ điều chỉnh sao cho phạm vi điều chỉnh: D = ( 2 ® 3 )/1. Khi giá trị Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm. Đồng thời dòng điện ngắn mạch In và moment ngắn mạch Mn cũng giảm. Do đó, phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ địng mức. Và tuyệt đối không được dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn nđm. Ưu điểm : Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép. Nhược điểm : Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi càng kém. Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng. Tóm lại có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ một chiều kích từ độc lập : Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Hoặc : n0 = Uđm/KEFđm. Có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào. Vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao. Điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông kích thích của động cơ điện một chiều. M = KMfIư Eư = KEfn n = U/KEF. + Có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn nđm. + Dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào. + Quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế, thiết bị đơn giản. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng. + Cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn nđm. + Thiết bị thay đổi rất đơn giản. + Thường dùng cho các động cơ cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép. + Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn. + Sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi càng kém. + Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn. d- Điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng có sơ đồ nguyên lý như sau: Hình 4.d.1 Sơ đồ nguyên lý phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng. Một hệ thống khi điều chỉnh cần tốc độ nhỏ hơn nđm và điều chỉnh nhảy cấp. Hệ thống có thiết bị vận hành đơn giản thì người ta dùng phương pháp rẽ mạch phần ứng hay còn gọi là phân mạch. Theo phương pháp rẽ mạch phần ứng thì phần ứng động cơ nối song song với điện trở và nối nối tiếp với một điện trở khác. Phương pháp này giống với phương pháp thay đổi điện trở trên mạch phần ứng nhưng điện áp phần ứng lại không thay đổi. Do đó, phương pháp này đòi hỏi phải: - Điện áp đặt vào phần ứng động cơ không thay đổi. - Vì dòng kích từ không thay đổi nên khi điều chỉnh tốc độ, từ thông không đổi làm cho moment phụ tải cho phép được giữ không đổi và bằng trị số định mức. Ta có phương trình đặc tính cơ: Từ phương trình trên, ta nhận thấy tốc độ động cơ nĐ < nđm. Mặt khác ta có: Để điều chỉnh tốc độ động cơ trong trường hợp này ta tiến hành như sau: * Giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS : Khi RS = 0: Đây là trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm động năng nHĐN = 0. Họ đặc tính cơ khi Rn = const, RS thay đổi. Như vậy, khi giữ nguyên Rn, thay đổi giá trị RS thì vùng điều chỉnh tốc độ bị hạn chế và modun độ lớn đặc tính cơ tăng dần khi tốc độ giảm. * Giữ nguyên RS, thay đổi giá trị Rn : Khi Rn = 0 : RS không ảnh hưởng đến đường đặc tính cơ. Lúc này ta xem RS như là tải nối song song với động cơ. Ta có được đường đặc tính cơ tự nhiên. Khi Rn = ¥: Động cơ điện bị hở mạch nên không có điện áp rơi trên phần ứng động cơ. Đây là trạng thái hãm động năng với RHĐN = RS. Ta có : IB = Uđm/RS. Ta có họ đặc tính cơ như sau: Họ đặc tính cơ khi RS = const, Rn thay đổi. Vậy, khi giữ nguyên RS và thay đổi Rn thì phạm vi điều chỉnh không bị hạn chế như trường hợp trên. Nhưng khi tốc độ giảm xuống thì độ cứng đường đặc tính cơ lại bị giảm xuống. * Ngoài ra còn có phương pháp thay đổi đồng thời giá trị của RS và Rn : Phương pháp này thường được sử dụng trong thực tế. So với phương pháp điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng ta nhận thấy : Khi tốc độ và moment động cơ như nhau nghĩa là khi công suất cơ như nhau thì dòng điện nhận từ lưới trong sơ đồ rẽ mạch phần ứng luôn luôn lớn hơn trong sơ đồ điều chỉnh bằng điện trở phụ trên mạch phần ứng một lượng bằng dòng điện chạy qua RS. Phương pháp này chỉ dùng cho cần trục, cầu trục, thang máy, máy cán thép. Đồng thời tuyệt đối không dùng cho máy cắt kim loại. Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách rẽ mạch phần ứng thì điều chỉnh tốc độ nhảy cấp và cho những tốc độ nhỏ hơn nđm. * Ưu điểm : Thiết bị vận hành đơn giản. * Nhược điểm : Phương pháp này dùng tiếp điểm để đóng cắt điện trở nên độ tinh chỉnh không cao, điều chỉnh tốc độ có cấp, phạm vi điều chỉnh : D = ( 2 ® 3 )/1. Do tổn thất công suất trong sơ đồ này khá lớn nên phạm vi ứng dụng bị hạn chế. Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ có công suất nhỏ, thời gian làm việc ngắn với tốc độ thấp. e- Điều chỉnh tốc độ bằng hệ thống máy phát - động cơ ( f - đ ) - Sơ đồ nguyên lý: Với những hệ thống điều chỉnh tốc độ vô cấp, phạm vi điều chỉnh tốc độ tương đối rộng. Cần những tốc độ lớn hơn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản và cần điều chỉnh liên tục như truyền động chính của một số máy bào có năng suất thấp, truyền động quay trục cán thép có công suất trung bình và nhỏ, truyền động đúc ống trong phương pháp đúc liên tục thì người ta dùng hệ thống F - Đ có sơ đồ nguyên lý như sau : Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy phát – động cơ Trong đó: + ĐSC : Động cơ sơ cấp, cung cấp động lực cho toàn hệ thống. Nhận công suất điện xoay chiều, biến đổi điện năng thành cơ năng kéo máy phát F và máy phát kích thích K. ĐSC có thể là động cơ nổ, động cơ điện tùy thuộc vào chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống. + F : Máy phát một chiều kích thích độc lập, cung cấp trực tiếp nguồn một chiều cho phần ứng động cơ. + Đ : Động cơ điện một chiều kích từ độc lập kéo cơ cấu sản xuất (CCSX ), là đối tượng cần điều chỉnh tốc độ trong phạm vi tương đối nhỏ. + K : Máy phát kích thích, thực chất là máy phát điện một chiều đặc biệt có từ dư lớn nên có khả năng tự kích. Phát ra điện một chiều UK cung cấp cho mạch kích thích máy phát CKF và kích thích của động cơ CKĐ. - Nguyên lý hoạt động : Để khởi động hệ thống F - Đ ta tiến hành các bước như sau: - Mở tất cả các cầu dao CD1, CD2. - Điều chỉnh biến trở ở mạch kích thích của động cơ RKĐ ở trị số cực tiểu sao cho FĐmax và điều chỉnh biến trở ở mạch kích thích của máy phát RKF ở trị số cực đại sao cho FFmin. - Đóng cầu dao CD1 (lúc này CD2 vẫn hở) khởi động động cơ ĐSC. Động cơ ĐSC sẽ quay và đợi cho tốc độ ổn định. ĐSC quay làm cho máy phát F và máy phát kích thích K quay. - Đóng cầu dao CD2 để chọn chiều quay cho động cơ là thuận hay ngược. Lúc này có FF nhưng rất bé sẽ làm cho EF bé nên UĐ = EF – IưRưF bé. Động cơ sẽ khởi động và quay với tốc độ thấp. - Để tăng dần điện áp đặt vào động cơ, ta điều chỉnh biến trở RKF giảm dần về trị số cực tiểu ( tăng dòng kích từ của máy phát), do đó dòng Iư tăng dần, động cơ tăng tốc độ cho đến khi đạt đến nđm.Quá trình khởi động đến đây là chấm dứt. - Để ngừng truyền động ta điều chỉnh RKF tăng dần để giảm dòng kích thích của máy phát làm cho điện áp phát ra của máy phát UF giảm. Do đó, tốc độ của động cơ giảm xuống và ngừng hẳn vào lúc UF = 0. Sau đó mở cầu dao CD2 dừng động cơ ĐSC. Muốn thay đổi chiều quay của động cơ ta gạt cầu dao CD2 sang vị trí 2. Với hệ thống F - Đ ta có thể điều chỉnh tốc độ theo hai hướng như sau : * Để cho nĐ < nđm : Điều chỉnh biến trở RKF của máy phát đạt giá trị cực đại để giảm dòng kích từ của máy phát làm cho UF giảm, tốc độ động cơ giảm xuống đạt nĐ < nđm. Gọi DUĐ : Phạm vi điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ. Ta có: DUĐ = nđm/nmin = 10/1. * Để cho nĐ > nđm : Ta giữ UF ở trị số định mức và điều chỉnh biến trở RKĐ đạt giá trị cực đại để giảm từ thông kích thích của động cơ. Lúc này tốc độ của động cơ tăng lên đạt nĐ > nđm. Gọi DFĐ : Phạm vi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông của động cơ. Ta có: DFĐ = nmax/ncb = 3/1. Kết hợp hai phương pháp điều chỉnh là giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ UĐ và giảm từ thông FĐ ta được phạm vi điều chỉnh chung : D = DUĐDFĐ = nmax/nmin = 30/1. - Thành lập phương trình đặc tính cơ của hệ thống F - Đ Phương trình đặc tính cơ tổng quát Phương trình cân bằng sức điện động của máy phát : UĐ = EF – IưRưF Thay vào phương trình đặc tính cơ ta được: Đây là phương trình đặc tính tốc độ của hệ thống. Thay Iư = M / KMFĐ vào phương trình đặc tính tốc độ ta được phương trình đặc tính cơ của động cơ trong hệ thống F - Đ như sau : Từ phương trình đặc tính cơ của hệ thống ta nhận thấy : Ứng với mỗi hướng điều chỉnh tốc độ động cơ khác nhau (lớn hay nhỏ hơn so với tốc độ cơ bản) ta sẽ có những họ đặc tính điều chỉnh khác nhau như đã trình bày ở trên. Họ đặc tính cơ điều chỉnh trong hệ thống F - Đ. Ưu điểm: Hệ thống này có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp Phạm vi điều chỉnh rộng : D = (10 ® 30)/1 bởi vì quá trình điều chỉnh được thực hiện bằng mạch kích thích của máy phát và động cơ. Có thể dùng phương pháp biến trở. Hệ thống có sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn nên thường được sử dụng ở các máy khai thác trong công nghiệp nhỏ. Nhược điểm: Dùng 4 máy để quay nên khi làm việc sẽ gây tiếng ồn lớn, chiếm nhiều diện tích để đặt máy. Đồng thời tổng công suất đặt vào hệ thống F - Đ quá lớn : Gấp 3 lần so với yêu cầu nên vốn đầu tư lớn. Hiệu suất hoạt động của hệ thống tương đối thấp: h = Pcơ2/Pđ~ < 0, 74 - Đặc tính cơ dốc nên khi có dao động ở phụ tải thì thể hiện rõ hơn nữa. - Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. Nhận xét: Với hệ thống F - Đ vòng hở như trên, ta không thể thực hiện việc ổn định tốc độ động cơ là nhiệm vụ cần thiết đối với các hệ thống truyền động nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm được gia công trên máy, nâng cao chất lượng kỹ thuật của một qui trình công nghệ mà máy sản xuất tham gia hoặc nâng cao năng suất của máy. Để thực hiện nhiệm vụ đó, ta thường dùng các hệ thống F-Đ có khuếch đại máy điện dùng phản hồi vòng kín. Trong các hệ thống này, các bộ khuếch đại máy điện sẽ sư dụng các liên hệ phản hồi, nghĩa là đưa một tín hiệu đầu ra của hệ thống quay trở lại đầu vào của nó. Tín hiệu đầu ra có thể là điện áp, dòng điện trong mạch chính hoặc tốc độ quay của động cơ. Tín hiệu đầu vào là sức từ động của khuếch đại máy điện. Các khuếch đại máy điện thường dùng hiện nay là máy kích từ nhiều cuộn dây điều chỉnh được, khuếch đại máy điện tự kích và khuếch đại máy điện từ trường giao trục. 10. Máy phát điện một chiều 10.1. Đại cương: Trong nền kinh tế quốc dân, nhiều ngành sản xuất như: luyện kim, hoá chất, giao thông vận tải đòi hỏi phải dùng điện một chiều và ngày nay vẫn không thể thay thế được dòng điện một chiều, mặc dù việc dùng điện xoay chiều trong công nghiệp đã rất phổ biến. Thông thường để có nguồn điện một chiều có thể dùng các máy phát điện một chiều quay bằng các động cơ sơ cấp như động cơ điện xoay chiều, động cơ đốt trong. Máy phát điện được phân loại như sau: Máy phát điện một chiều kích thích độc lập: Gồm: Máy phát điện kích thích bằng năm châm vĩnh cửu và máy phát kích thích điện từ. Máy phát điện một chiều tự kích thích: Ta có: Máy phát điện một chiều kích thích song song. Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp. Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp. 10.2. Đặc tính của máy phát điện một chiều: Đặc tính không tải: V0 = E = f(It) khi I = 0 ; n = Cte. Đặc tính ngắn mạch: In = f (It) khi U = 0 ; n = Cte. Đặc tính ngoài: U = f( I ) khi It = Cte ; n = Cte. Đặc tính tải: U = f(It) khi Iư = Cte ; n = Cte. Đặc tính điều chỉnh: It = f(Iư) khi U = Cte ; n = Cte 10.2.1. Đặc tính làm việc của máy phát điện một chiều kích thích độc lập: Đặc tính ngoài: U = f( I ) khi It = Cte ; n = Cte Khi I tăng, điện áp trên dây quấn pầhn ứng tăng, mặt khác do phản ứng phần ứng tăng theo I nên s.đ.đ. E giảm, kết quả là điện áp U đầu máy phát điện giảm xuống. Hiệu số điện áp lúc không tải (I = 0) và lúc tải định mức (I = Iđm) với điều kiện dòng điện kích từ bằng dòng điện kích từ định mức được qui định là độ biến đổi điện áp định mức: Đặc tính ngoài có thể có được bằng thí nghiệm trực tiếp hay gián tiếp dựa vào đặc tính không tải và tam giác đặc tính. OP = It = Cte ; PP’ = It U = Eư ; I = 0 I = Iđm, sao cho đỉnh A nằm trên đặc tính không tải và cạnh BC trên đường thẳng đứng PP’ thì đoạn PC sẽ là điện áp khi I = Iđm, D’. Ta thấy: U = PC thì Eư = U + IđmRư = PC + CB = BP = AQ - Lúc không tải để có Eư = AQ cần có d.điện kích thích It(0) = OQ, khi có tải phải tăng: DIt = Qp = AB - Dòng điện lúc này là It = It(0) + DIt = OQ + Qp Nếu I = ½ Iđm thì tam giác đặc tính có các cạnh bằng một nửa cạnh của tam giác ABC ; tương tự xác định được D” và một số điểm khác. Nối các điểm D, D’, D” ta được đường đặc tính ngoài: U = f(I) khi It = Cte ; n = Cte. Đặc tính điều chỉnh: It = f(I) khi U = Cte ; n = Cte. Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần điều chỉnh dòng điện kích thích thế nào để giữ cho điện áp đầu ra của máy phát không đổi khi thay đổi tải. 10.2.2. Đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích song song: Máy phát điện một chiều kích thích song song có dây quấn kích thích được nối song song với dây quấn phần ứng để có thể tự sinh ra dòng điện kích thích cần thiết mà không cần nguồn điện bên ngoài. - Phương trình điện áp cho mạch vòng kín bao gồm dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng, giả thiết rằng hệ số tự cảm của dây quấn kích thích Lt = Cte, bỏ qua Rư vì nó nhỏ so với rt, ta có: (1) t = 0, it = 0 - Phương trình vi phân (1) có thể giải trên máy tính hoặc tính bằng phương pháp gần đúng. - Trước phải biểu thị đặc tính không tải bằng biểu thức giải tích có dạng: E = a0 + a1it + a2t22 + (2) Với A0 > 0 Giải (1); (2) Þ it từ trị số it = 0 đến trị số xác lập: it = It - Khi dòng điện đó đạt đến trị số xác lập It thì và điện áp ở đầu máy là: rtIt = E = U0. + Điều kiện đế máy tự kích thích và tạo ra điện áp là: a. Khi it = 0 với a ¹ 0, máy phải có từ dư. Nếu máy không có từ dư thì máy không thể tự kích thích được. b. Chiều quay của máy phát phải theo chiều nhất định để sinh ra dòng điện It > 0 vì nếu I’t < 0 Þ E = 0 thì máy không thể kích thích. c. Nếu rt quá lớn dòng điện it nhỏ điện áp xác lập bằng Edư của máy. - Điểm đặc biệt ở máy phát kích thích song song là dòng điện tải chỉo tăng đến mức một trị số nhất định I = Ith, nếu giảm điện trở Rt ở mạch ngoài thì dòng điện I không tăng mà giảm nhanh đến trị số I0 nhất định bởi từ dư của máy và ứng với điểm P. - Sở dĩ như vậy là do máy làm việc trong tình trạng không bảo hoà ứng với đoạn thẳng của đường cong từ hoá, dòng điện It sẽ giảm làm cho E, U giảm rất nhanh. U giảm nhanh hơn Rt thì dòng điện tải I giảm đến trị số I0 như đã nói ở trên. Như vậy, sự cố ngắn mạch ở máy phát kích thích song song không gây nguy hiểm như ở trường hợp máy phát kích thích độc lập. - Đặc tính điều chỉnh: giống như máy phát độc lập. 10.2.3. Đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp: Máy phát điện kích thích nối tiếp dây quấn kích thích được nối tiếp với dây quấn phần ứng. Cũng gì vậy mà số vòng dây quấn kích thích ít hơn nhiều so với số vòng dây của dây quấn kích thích của máy phát kích thích song song, nhưng ngược lại tiết diện của dây lớn hơn một cách tương ứng. Máy phát kích thích nối tiếp thuộc loại tự kích thích, cần có từ dư và phải quay theo chiều qui định để từ thông ban đầu trừng với từ dư, hơn nữa mạch ngoài phải khép kín qua một điện trở, nói khác đi là máy chỉ được kích thích khi có tải. Vì It = Iư = I cho nên khi n = Cte chỉ còn hai đại lượng biến đổi là U và I. Do đó, máy phát điện này chỉ có một đặc tính ngoài U = f(I) còn có đặc tính khác chỉ có thể thành lập được theo sơ đồ kích thích độc lập. 4.10.2.4. Đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp: Máy phát điện kích thích hỗn hợp có đồng thời hai dây quấn kích thích song song và nối tiếp cho nên nó tập hợp các tính của cả hai loại máy này. Tùy theo cách nối, suất điện động của hai dây quấn kích thích có thể cùng chiều hay ngược chiều nhau. Đặc tính ngoài: - Trên hình (2), trình bày đặc tính ngoài của máy phát kích thích hỗn hợp. Khi nối thuận, điện áp đầu cực được giữ hầu như không thay đổi (2). Trường hợp bù thừa điện áp sẽ tăng khi tải tăng (1), điều này có ý nghĩa đặc biệt khi cần bù hao hụt điện áp trên đường dây tải điện để giữ cho điện áp ở hộ tiêu thụ điện không đổi. - Nếu nối ngược hai dây quấn kích thích, khi tải tăng điện áp sẽ giảm nhanh hơn máy phát kích thích song song (3, 4). - Phương pháp dựng đặc tính ngoài từ đặc tính không tải và tam giác, đặc tính ở đây không có gì khác so với ở trường hợp máy phát kích thích song song. - Trên hình (3), đường cong (1) biến thị đặc tính không tải đường (2), quan hệ U = Itrt và đường thẳng (3) điện áp rơi trên điện trở phần ứng IưRư. Tam giác đặc tính trên hình ứng với trường hợp bù thừa (xem hình 1). Cho A1B1C1 là tam giác định tính ứng với I = ½ Iđm. Tịnh tiến A1B1C1 theo đường thẳng (2) sao cho đỉnh C1 chiếm vị trí C1 trên đường thẳng 2 và đỉnh A1 chiếm vị trí A1 trên đường 1 thì đoạn C’G1 = D1E1 là điện áp ứng với dòng điện tải bằng Iđm / 2. Nếu ABC là tam giác đặc tính ứng với I = Iđm thì cũng tương tự ta có: C’G = DE là điện áp ứng với định mức. Nếu đỉnh C’ trùng với M, giao điểm của đường cong 1 và đường thẳng 2 thì sẽ có trường hợp Uđm = U0, khi cần bù điện áp rơi trên đường dây tải điện để giữ cho hộ dùng điện nhận được điện áp định mức phải tăng cường dây quấn kích thích nối tiếp sao cho điện áp đầu cực máy phát bằng đoạn D’E ứng với đặc tính ngoài có dạng theo đường nét đứt. 11. Tổn hao và hiệu suất của máy điện một chiều 11.1. Đại cương: Như ta đã biết máy điện biến cơ năng thành điện năng hoặc biến điện năng thành cơ năng. Một phần năng lượng không được dùng và biến thành nhiệt và tỏa ra ngoài môi trường chung quanh: đó là tổn hao. Tổn hao liên quan mật thiết đến vấn đề vận hành và linh tế của máy điện. 11.2. Phân loại tổn hao: Tất cả tổn hao trong máy điện có thể chia làm 4 nhóm: Tổn hao cơ: Tổn hao trong ổ đỡ hay bạc đạn, tổn hao ma sát giữa chổi than và vành góp, tổn hao ma sát trong không khí. Tổn hao sắt: Gồm tổn hao từ trễ trong lõi phần ứng và trong răng phần ứng, tổn hao dòng xoáy trong các phần trên. Tổn hao đồng: gồm tổn hao nhiệt trong cuộn dây phần ứng và trong các mạch nối với nó, tổn hao nhiệt trong mạch kích từ. Tổn hao phụ: Là các tổn hao trong sắt và trong đồng gây ra do những hiện tượng điện từ cấp hai, chẳng hạn tổn hao dòng xoáy do từ trường tản trong bản thân dây dẫn và trong các khối kim loại của máy, tổn hao bề mặt trong sắt, tổn hao do từ trường dao động trong răng, tổn hao trong dây cân bằng điện thế bảng tóm tắt chương iv Máy điện một chiều kích từ độc lập + - U Ikt Máy điện một chiều kích từ song song U Ikt Máy điện một chiều kích từ nối tiếp Ikt U Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp U Sức điện động máy điện một chiều Eư Eư =nf = kEnf Momen điện từ máy điện một chiều Mđt =Iưf = kM Iưf Các biện pháp mở máy: Iư mơ = Mắc Rmở vào mạch phần ứng Giảm điện áp U Các biện pháp điều chỉnh tốc độ (thiết bị đơn giản, phạm vi điều chỉnh rộng và liên tục). Mắc Rp vào mạch phần ứng Thay đổi điện áp U Thay đổi dòng kích từ Các hư hỏng thường gặp trong máy điện Trong thiết bị điện, mỗi hư hỏng có thể do nhiều nguyên nhân gây ra hư hỏng để từ đó có biện pháp xử lý rất cần thiết. Để có khái niệm tổng quát về các hư hỏng thường gặp ở máy điện, trong phần này trình bày tóm tắt các hư hỏng thường gặp nhất đối với từng loại máy (một chiều, không đồng bộ, đồng bộ) và đối với một số chi tiết quan trọng trong máy điện (dây quấn, cổ góp v.v..). Các hư hỏng, nguyên nhân và phương pháp phát hiện được trình bày dưới dạng bảng để dễ tra cứu. Bảng tóm tắt những hư hỏng thường gặp trong máy điện một chiều: Các hư hỏng thường gặp trong máy điện một chiều và phương pháp kiểm tra phát hiện: Hư hỏng Nguyên nhân có thể Phương pháp phát hiện nguyên nhân 1 2 3 Máy phát không tự kích - Tốc độ quay không đạt định mức. - Nối ngược dây quấn kích từ. - Mất từ dư. - Bề mặt làm việc của chổi than bẩn, tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp không tốt. - Đứt mạch trong dây quấn kích từ. - Ngắn mạch dây quấn kích từ ra vỏ tại hai điểm. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn phần ứng. - Kiểm tra tốc độ quay. - Kiểm tra sơ đồ nối dây. - Kiểm tra điện áp. - Kiểm tra bề mặt chổi than và lực tỳ chổi than lên cổ góp. - Kiểm tra mạch kích từ. - Kiểm tra bằng đèn hoặc mêgaômmét. - Kiểm tra điện áp giữa các phiến góp bằng phương pháp sụt áp. Kiểm tra nhiệt độ phần ứng, tìm điểm phát nóng cục bộ. Khi không tải điện áp của máy phát nhỏ hơn định mức. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn kích từ. - Khe hở giữa cực từ và phần ứng quá lớn. - Kiểm tra điện áp của từng bối. - Kiểm tra khe hở. Khi có tải điện áp của máy áp bị sụt nhiều. - Chổi than lệch khỏi đường trung tính. - Dây quấn kích từ hỗn hợp bị nối ngược. - Nhả mối hàn tại các mối nối của phần ứng hoặc trong mạch đông lực. - Máy làm việc quá tải. - Dây curoa bị trượt hoặc động cơ sơ cấp không đạt tốc độ định mức - Kiểm tra vị trí đánh dấu của giá đỡ chổi than và nắp máy. Thử chuyển dịch lại chổi than. - Kiểm tra sơ đồ nối dây. Nối lại dây quấn kích từ. - Kiểm tra nhiệt độ tại các mối nối. Kiểm tra chất lượng mối hàn. - Kiểm tra dòng điện tải. - Kiểm tra tốc độ quay, kiểm tra động cơ sơ cấp. Động cơ không mở máy được. - Đứt mạch trong dây quấn kích từ. - Nối sai biến trở mở máy. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn kích từ hoặc chạm ra vỏ tại hai điểm. - Khe hở không khí qua lớn. - Chổi than lệch khỏi đường trung tính. - Điện áp lưới quá thấp (với động cơ kích từ nối tiếp không có nguyên nhân này). - Ngắn mạch giữa các vòng dây trong dây quấn phần ứng. - Nhả mối hàn hoặc đứt mạch trong dây quấn phần ứng hoặc trong mạch phần ứng. - Nối sai dây quấn kích từ hỗn hợp. - Kiểm tra dòng kích từ. - Kiểm tra biến trở. - Kiểm tra cách điện và điện áp của từng bối dây. - Kiểm tra khe hở. - Kiểm tra vị trí chổi than. - Kiểm tra điện áp lưới và dòng mở máy. - Kiểm tra điện áp rơi trên các phiến góp (bằng milivônmét) và kiểm tra nhiệt độ phần ứng. - Kiểm tra điện áp rơi giữa các phiến góp. - Kiểm tra sơ đồ đấu dây quấn kích từ hỗn hợp. Động cơ làm việc không đạt tốc độ định mức. Chú ý: Các mục 1, 4, 5 là khi không tải. Các mục 1, 2, 3, 6 là khi có tải. - Điện áp lưới quá thấp. - Long mối hàn trong dây quấn phần ứng. - Chổi than lệch khỏi đường trung tính. - Khe hở không khí quá nhỏ. - Dòng kích từ quá lớn. - Máy làm việc quá tải. - Kiểm tra điện áp trên phần ứng. - Kiểm tra điện trở và nhiệt độ mối nối. - Kiểm tra vị trí chổi than. - Kiểm tra khe hở. - Kiểm tra dòng kích từ, vị trí con trượt trên biến trở. Kiểm tra dòng phần ứng. Động cơ làm việc với tốc độ quá lớn. - Điện áp lưới quá lớn. - Dòng kích từ nhỏ. - Kiểm tra điện áp trên phần ứng. - Kiểm tra dòng kích từ, vị trí con trượt biến trở. Động cơ không quay thuận nghịch được. - Chổi than lệch nhiều khỏi đường trung tính. - Kiểm tra giá đỡ chổi than. Khi có biến trở mở máy động cơ quay bị giật cục. - Ngắn mạch giữa các vòng dây trong dây quấn phần ứng. - Kiểm tra bằng đồng hồ milivônmét và mêgômmét. Máy điện bị phát nóng dữ dội. Phần ứng. Cổ góp.Các bối dây. Bối dây kích từ nối tiếp và cực từ phụ. Ổ đỡ và vòng bi. - Hư hỏng trong hệ thống làm mát: - Từ trường kích từ yếu. - Quá tải. - Ngắn mạch giữa các vòng dây. - Khe hở không khí không đều. - Điện áp quá lớn. - Chạm giữa phần ứng và cực từ. - Tia lửa. - Lực tỳ chổi than quá mạnh. - Điện áp quá lớn. - Tồn tại các túi khí trong cách điện. - Long mối hàn. - Dầu bôi trơn bị bẩn hoặc không có. - Vòng bi bị kẹt. - Hệ thống làm mát ổ đỡ có sự cố. - Dùng dầu không đúng chủng loại. - Ổ đỡ bị mài mòn quá nhiều. - Lực kéo của dây cuaroa quá mạnh. - Tồn tại lực từ một phía. - Bề mặt của trục ở vị trí ổ đỡ bị mài mòn. - Làm vệ sinh các rãnh thông gió. Kiểm tra chất lượng quạt gió. - Kiểm tra dòng kích từ. - Đo dòng phần ứng. - Kiểm tra điện áp các phiến góp bằng milivônmét. - Kiểm tra khe hở. - Đo điện áp trên phần ứng. - Kiểm tra khe hở. - Kiểm tra lực tỳ. - Kiểm tra dòng kích từ. - Kiểm tra chất lượng cách điện sơn tẩm. - Kiểm tra điện trở. - Thay dầu mỡ bôi trơn. - Kiểm tra vòng bi. - Kiểm tra nhiệt độ dầu bôi trên ổ đỡ. - Thay dầu khác. - Kiểm tra ổ đỡ. - Nới lỏng dây curoa. - Kiểm tra khe hở không khí và các bối dây kích từ. Xuất hiện tia lửa ở chổi than do hư hỏng các chi tiết: Cổ góp. Phần ứng. Dây quấn phần ứng. Chổi than và giá đỡ chổi than. - Dòng điện hoặc số vòng quay quá lớn. - Bề mặt cổ góp bị bẩn hoặc bị hư hỏng về cơ khí. - Phần ứng không cân bằng. - Đứt mạch, long mối hàn ở cổ góp hoặc long mối hàn dây nối cân bằng. - Chổi than bị kẹt. - Chổi than nằm lỏng lẻo trong hộp. - Bề mặt của chổi than không đạt yêu cầu. - Lực tỳ của chổi than quá yếu. - Lực tỳ không đều ở các chổi riêng biệt. - Chổi than bị sứt, vỡ. - Chổi than không đúng chủng loại (mã hiệu không phù hợp). - Khoảng cách giữa các giá đỡ chổi không bằng nhau. - Khoảng cách dịch chuyển chổi không phù hợp tải (đối với những máy không có cực từ phụ). - Kiểm tra dòng và số vòng quay. - Kiểm tra bằng trực giác và bằng thiết bị. - Kiểm tra cân bằng. - Kiểm tra điện áp bằng milivônmét. Kiểm tra hiện trạng cổ góp. - Kiểm tra chổi than. - Kiểm tra hộp chổi than. - Kiểm tra bề mặt chổi. - Kiểm tra lực tỳ. - Kiểm tra lực tỳ. - Tia lửa xuất hiện ở một phần chổi. - Thay chổi. - Kiểm tra khoảng cách. - Đặt lại giá đỡ chổi. Cực từ phụ - Cực tính không đúng. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn cực từ phụ. - Chọn sai khe hở giữa cực từ phụ và phần ứng. - Lõi cực từ phụ lắp không chặt. - Kiểm tra cực tính dây quấn cực từ phụ. - Kiểm tra điện trở. - Kiểm tra khe hở. - Vặn lại các bulông. Máy làm việc rung. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn phần ứng. - Phần ứng không cân bằng. - Kiểm tra bằng phương pháp sụt áp và kiểm tra phát nóng. - Kiểm tra cân bằng. Bảng tóm tắt những hư hỏng thường gặp trong máy điện không đồng bộ. Hư hỏng Nguyên nhân có thể Phương pháp phát hiện nguyên nhân. 1 2 3 Động cơ không mở máy được ngay khi không tải, không có mômen mở máy. - Đứt mạch trong lưới điện. - Đứt mạch trong dây quấn stato (khi dây quấn đấu sao). - Ổ bi bị mài mòn quá nhiều, roto bị hút chặt vào roto. - Đo các điện áp pha. - Kiểm tra dòng điện trong các pha. - Kiểm tra khe hở giữa roto và stato. Động cơ không mở máy được khi có tải. Khi tải tăng động cơ bị dừng lại. Mômen mở máy và mômen cực đại quá thấp. - Không đủ điện áp. - Đứt mạch trong dây quấn stato (khi dây quấn đấu tam giác). - Đứt mạch hoặc long mối hàn ở dây quấn rôto. - Ngắn mạch giữa các vòng dây ở dây quấn stato. - Kiểm tra điện áp. - Đo dòng điện dây. - Đo dòng điện. Đo tỷ số biến áp giữa dây quấn stato và rôto và đo dòng điện ngắn mạch. - Đo dòng điện. Đo tỷ số biến áp giữa dây quấn stato và rôto và đo dòng điện ngắn mạch. - Dây quấn stato nối hình sao trong khi theo sơ đồ thì phải nối tam giác. - Biến trở điều chỉnh không phù hợp. - Động cơ làm việc quá tải. - Kiểm tra sơ đồ nối dây. - Kiểm tra điện trở của biến trở. - Kiểm tra tải. Tốc độ quay của động cơ không đạt định mức. - Không đủ điện áp. - Dây quấn rôto bị long mối hàn, hoặc có các vết nứt trong các thanh dẫn và vòng ngắn mạch. - Hư hỏng ở vành trượt và chổi than. - Kiểm tra điện áp. - Kiểm tra dòng điện ngắn mạch. - Kiểm tra chế độ làm việc của chổi than. Động cơ làm việc không bình thường, có tiếng gằn. - Đứt mạch trong dây quấn rôto. - Phối hợp răng rãnh không phù hợp (trường hợp quấn lại và thay đổi số đôi cực). - Dòng điện trong các pha của dây quấn stato bị dao động. - Kiểm tra tỷ số biến áp giữa stato và rôto. Động cơ vẫn làm việc và mang tải khi hở mạch dây quấn rôto. - Ngắn mạch giữa các vòng dây trong dây quấn rôto. - Ngắn mạch giữa các thanh dẫn ở phần đầu nối do phóng điện khi mở máy. - Kiểm tra tỷ số biến áp giữa stato và rôto. - Quan sát phần đầu nối các thanh dẫn. Dây quấn stato bị phát nóng. - Quá tải - Điện áp quá lớn. - Điện áp quá thấp. - Khe hở quá lớn. - Ngắn mạch giữa các vòng dây. - Hệ thống quạt gió bị hỏng. - Đứt mạch một trong những dây dẫn của lưới điện. - Kiểm tra dòng điện. - Kiểm tra điện áp và dòng điện. - Kiểm tra dòng điện. - Kiểm tra dòng điện. - Kiểm tra dòng điện các pha. - Kiểm tra hệ thống quạt gió. - Kiểm tra các mối hàn. Rôto bị phát nóng. - Quá tải - Điện áp quá thấp. - Hệ thống quạt gió bị hỏng. - Mối hàn bị long. - Kiểm tra tải. - Kiểm tra điện áp. - Kiểm tra hệ thống quạt gió. - Kiểm tra các mối hàn. Ổ bi bị phát nóng - Dầu bôi trơn bị bẩn hoặc không có. - Vòng bi bị kẹt. - Dùng dầu không đúng chủng loại. - Ổ đỡ bị mài mòn quá nhiều. - Thay dầu mỡ bôi trơn. - Kiểm tra vòng bi. - Thay dầu khác. - Kiểm tra ổ đỡ. Dòng điện bị dao động. - Đứt mạch trong dây quấn rôto. - Hư hỏng trong hệ thống chổi than vành trượt, biến trở. - Kiểm tra tỷ số biến áp. - Kiểm tra điện trở các pha dây quấn rôto. Kiểm tra ệ thống chổi than vành trượt. Có các hiện tượng dao động cơ khí. - Đứt mạch rôto. - Rôto không cân bằng. - Rôto bị chuyển dịch dọc trục quá lớn. - Kiểm tra tỷ số biến áp. - Kiểm tra cân bằng. - Kiểm tra việc lắp đặt các ổ đỡ. Các thiết bị bảo vệ tác động ngay sau khi đóng động cơ vào lưới. - Một trong các pha bị nối ngược. - Dây quấn nối tam giác trong khi phải nối hình sao. - Kiểm tra sơ đồ đấu dây. - Kiểm tra lại sơ đồ nối các pha. Bảng tóm tắt những hư hỏng thường gặp trong máy điện đồng bộ. Hư hỏng Nguyên nhân có thể Phương pháp phát hiện nguyên nhân 1 2 3 Điện áp của máy phát quá thấp khi không tải. - Hư hỏng trong máy phát kích từ. - Đứt mạch trong dây quấn kích từ. - Hư hỏng cách điện của mạch kích từ. - Cách điện dây quấn stato bị hư hỏng. - Tốc độ quay không đạt định mức. - Kiểm tra điện trở cách điện. - Kiểm tra điện trở cách điện. - Kiểm tra động cơ sơ cấp (kéo). Điện áp các pha khi không tải không đối xứng. - Ngắn mạch giữa các vòng dây của từng pha. - Nhầm lẫn khi quấn số vòng dây và khi nối các phần tử của từng pha. - Kiểm tra dây quấn stato, xác định vị trí ngắn mạch. - Kiểm tra sơ đồ nối các phần tử. Khi có tải các điện áp pha không đối xứng. - Long các mối hàn nối các phần tử dây quấn. - Tải của các pha không đối xứng. - Kiểm tra điện trở các pha. - Kiểm tra tải. Khi có tải điện áp của máy phát thấp. - Tải tiêu thụ quá nhiều công suất phản kháng. - Tốc độ quay thấp. - Kiểm tra tải. - Kiểm tra động cơ sơ cấp (kéo). Động cơ mở máy rất sấu (mở máy bằng phương pháp không đồng bộ). - Điện áp lưới thấp. - Đứt mạch trong dây quấn cản (dây quấn mở máy). - Ngắn mạch trong dây quấn kích từ (dây quấn phần cảm). - Ngắn mạch trong dây quấn stato. - Kiểm tra điện áp lưới. - Kiểm tra dây quấn mở máy. - Kiểm tra dây quấn kích từ. - Kiểm tra dây quấn stato. Động cơ không vào được điểm đồng bộ (khi mở máy bằng phương pháp không đồng bộ). - Momen cản của phụ tải quá lớn. - Điện trở dây quấn cản quá lớn (trong mối hàn, đứt mạch, rỗ ). - Kiểm tra tải. - Kiểm tra dây quấn cản. Động cơ bị mất đồng bộ. - Dòng kích từ quá nhỏ. - Ngắn mạch trong dây quấn phần cảm. - Quá tải. - Điện áp lưới quá thấp. - Kiểm tra dòng kích từ. - Kiểm tra dây quấn phần cảm. - Kiểm tra điện áp. Máy điện làm việc bị rung lắc. - Mất cân bằng phần quay. - Ngắn mạch trong dây quấn phần cảm. - Kiểm tra cân bằng. - Kiểm tra ngắn mạch dây quấn phần cảm. Dây quấn cản bị phát nóng. - Long mối hàn ở dây quấn cản. - Động cơ liên tục bị mất đồng bộ. - Kiểm tra dây quấn cản.. - Quá tải, kiểm tra tải. TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO [1]- Nguyễn Đức Sĩ, Công nghệ chế tạo Máy điện và Máy biến áp, NXB Giáo dục 1995. [2]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2001. [3]- Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2001. [4]- Châu Ngọc Thạch, Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp, Động cơ điện, Máy phát điện công suất nhỏ, NXB Giáo dục 1994. [5]- Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Tính toán cung cấp và lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, NXB Giáo dục 1998. [6]- Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật 1999. [7]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt, Tính toán sửa chữa các loại Máy điện quay và Máy biến áp - tập 1, 2, NXB Giáo dục 1993. [8]- Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt Công nghệ chế tạo và tính toán sửa chữa Máy điện - tập 3, , NXB Giáo dục 1993. [9]- Minh Trí, Kỹ thuật quấn dây, NXB Đà Nẵng 2000. [10]- Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng, Quấn dây sử dụng và Sửa chữa Động cơ điện xoay chiều thông dụng, NXB Khoa học và Kỹ thuật 1989.