Giáo trình Máy điện - Phùng Ngọc Lan

pha A dạng đồng tâm tập trung - Bước 4 và bước 5: Hình 2.15. Sơ đồ trải dây quấn 3 pha dạng đồng tâm tập trung  Dây quấn đồng khuôn một lớp: có đặc điểm là bước dây quấn của các bối dây bằng nhau và bằng bước cực từ (y1 = y2 = ). Ta chỉ xét dây quấn đồng khuôn một lớp loại tập trung. Trình tự tính toán: - Bước 1: Tính bước cực từ  :  = p Z 2 (rãnh) Trong đó: Z: tổng số rãnh Stator. 2p: số cực từ của động cơ. - Bước 2: Tính số rãnh của mỗi pha trên một bước cực: 36 qA= qB= qC= 3  (rãnh). - Bước 3: Tính bước dây quấn y: y=  (rãnh). - Bước 4: Tính góc lệch pha giữa hai rãnh liên tiếp: đ =  180360  Z p (độ điện) - Bước 5: Tính khoảng cách đầu vào của các pha kế tiếp ZA-B-C ZA-B-C = đ 0120 (rãnh) Ví dụ: Một động cơ không đồng bộ ba pha có tổng số rãnh của stator là 24, số cực từ 2p=4. Hãy xác định các tham số để xây dựng sơ đồ dây quấn đồng khuôn một lớp. - Bước 1: Tính bước cực từ  :  = p Z 2 = 4 24 = 6 (rãnh) - Bước 2: Tính số rãnh của mỗi pha trên một bước cực: qA= qB= qC= 3  = 3 6 = 2 (rãnh) - Bước 3: Tính bước dây quấn y: y=  = 6 (rãnh). - Bước 4: Tính góc lệch pha giữa hai rãnh liên tiếp: đ =  180360  Z p = 6 180 = 30 (độ điện) - Bước 5: Tính khoảng cách đầu vào của các pha kế tiếp ZA-B-C ZA-B-C = đ 0180 = 30 1200 = 4 (rãnh) Trình tự vẽ: Tương tự như vẽ sơ đồ dây quấn đồng tâm tập trung, chỉ lưu ý là bước dây quấn của các bối dây bằng nhau. Ví dụ: Xây dựng sơ đồ dây quấn động cơ không đồng bộ ba pha, dây quấn một lớp dạng đồng khuôn tập trung, với các số liệu cho trong ví dụ trên. 37 Hình 2.15. Sơ đồ trải dây quấn 3 pha dạng đồng tâm tập trung 38 Bài thực hành số 2.2 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 2p = 6 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung 2p = 6, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng khuôn tập trung theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng khuôn tập trung 2p = 6. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ : giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 10 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái 3 VOM hiển thị kim 01cái 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 9 Kềm cắt 01cái 39 10 Kềm nhọn 01cái 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm: 02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát: Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. 4. Mang rotor khỏi stato. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 40 5. Khảo sát cấu tạo của máy. 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh, số cựcđộng cơ, tính các số liệu : bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng khuôn tập trung. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành: Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập: Nội dung thực hiện: 1. Viết phiếu báo các thực tập. 2. Nêu nhận xét. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: Số liệu phải trung thực. 41 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. 42 Bài thực hành số 2.3 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 2p = 4 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng khuôn tập trung 2p = 4, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng khuôn tập trung theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng khuôn tập trung 2p = 4. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ : giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 9 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái Dùng chung bài 1 3 VOM hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 9 Kềm cắt 01cái 10 Kềm nhọn 01cái 43 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm: 02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát: Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. 4. Mang rotor khỏi stato. 5. Khảo sát cấu tạo của máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 44 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh,số cựcđộng cơ, tính các số liệu : bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng khuôn tập trung. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành: Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập : Nội dung thực hiện: 1. Viết phiếu báo các thực tập. 2. Nêu nhận xét. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : Số liệu phải trung thực. 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: 45 STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. 46 Bài thực hành số 2.4 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 2p = 6 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng tâm tập trung 2p = 6, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng tâm tập trung theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng tâm tập trung 2p = 6. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ : giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 8 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái Dùng chung bài 1 3 VOM hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 47 9 Kềm cắt 01cái 10 Kềm nhọn 01cái 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm :02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát: Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 48 4. Mang rotor khỏi stato. 5. Khảo sát cấu tạo của máy. 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh,số cựcđộng cơ, tính các số liệu : bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng tâm tập trung. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành : Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập : Nội dung thực hiện: 1. Viết phiếu báo các thực tập. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : Số liệu phải trung thực. 49 2. Nêu nhận xét. 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. 50 Bài thực hành số 2.5 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 2p = 4 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng tâm tập trung 2p = 4, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng tâm tập trung theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng tâm tập trung 2p = 4. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ: giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 8 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái Dùng chung bài 1 3 VOM hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 51 9 Kềm cắt 01cái 10 Kềm nhọn 01cái 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm: 02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát : Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 52 4. Mang rotor khỏi stato. 5. Khảo sát cấu tạo của máy. 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát. Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh, số cực động cơ, tính các số liệu : bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng tâm tập trung. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành : Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập : Nội dung thực hiện: Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : Số liệu phải trung thực. 53 1. Viết phiếu báo các thực tập. 2. Nêu nhận xét. 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. 54 Bài thực hành số 2.6 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG KHUÔN PHÂN TÁN 2p = 4 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng khuôn phân tán 2p = 4, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng khuôn phân tán theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng khuôn phân tán 2p = 4. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ: giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 8 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái Dùng chung bài 1 3 VOM hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 55 9 Kềm cắt 01cái 10 Kềm nhọn 01cái 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm: 02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát: Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 56 4. Mang rotor khỏi stato. 5. Khảo sát cấu tạo của máy. 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh,số cựcđộng cơ, tính các số liệu : bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng khuôn phân tán. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành: Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập: Nội dung thực hiện: 1. Viết phiếu báo các thực Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: Số liệu phải trung thực. 57 tập. 2. Nêu nhận xét. 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. 58 Bài thực hành số 2.7 QUẤN VÀ VÀO DÂY STATO ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA KIỂU ĐỒNG TÂM PHÂN TÁN 2p = 4 1. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này học sinh sẽ có khả năng trình bày được các bước vẽ sơ đồ trãi dây quấn kiểu đồng tâm phân tán 2p = 4, quấn và lồng được bộ dây quấn vào rãnh Stator động cơ 3 pha kiểu đồng tâm phân tán theo sơ đồ trãi dây quấn. 2. Lý thuyết cơ sở: Vẽ được sơ đồ trải dây quấn stato động cơ KĐB 3 pha kiểu đồng tâm phân tán 2p = 4. Sơ đồ đấu dây vận hành động cơ 3 pha. 3. Kết quả đạt được: Ghi nhận các thông số động cơ : giá trị cách điện pha và pha, pha và vỏ, giá trị dòng không tải, tốc độ không tải đạt yêu cầu. 4. Tổ chức thực hiện: 4.1 Địa điểm thực tập: Xưởng thực tập máy điện. 4.2 Thời gian thực tập: 5 giờ 4.3 Trang thiết bị: STT Chủng loại – Quy cách S.l / HSSV Ghi chú Trang bị - Dụng cụ 1 Mê gôm mét hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 2 Ampe kẹp hiển thị số 01cái Dùng chung bài 1 3 VOM hiển thị kim 01cái Dùng chung bài 1 4 Đồng hồ đo tốc độ hiển thị số 01 cái 5 Bộ tuýp (ống điếu) 01 bộ 6 Bộ khóa vòng 01 bộ 7 Búa cao su 01 cái 8 Búa sắt 01cái 9 Kềm cắt 01cái 59 10 Kềm nhọn 01cái 11 Kềm vạn năng 01cái 12 Cảo 3 chấu 200mm 01cái Vật tư 1 Dây điện từ  = 0.5mm 1.3 kg 2 Dây điện ruột mềm nhiều sợi 2,5 mm2 bọc PVC 02 mét 3 Ống gen  = 1mm 10 sợi 4 Ống gen  = 5 mm 02 sợi 5 Phim xanh 400x400 mm 01 tờ 6 Phim trắng 01 tờ 7 Giấy cách điện dày 0,5 mm xanh 01 tờ 8 Giấy cách điện dày 0,1 mm xanh 01 tờ 9 Băng keo cách điện 01 cuộn 10 Chỉ coton đai dây 01 cuộn 11 Chì hàn 01 cuộn 12 Vỏ động cơ 3 pha 36 rãnh 01 bộ Kèm roto 4.4 Hình thức tổ chức: lớp chia thành nhiều nhóm một nhóm :02 HSSV 5. Nội dung thực hiện: STT Trình tự thực hiện Kết quả đạt được Ghi chú 1 Tháo động cơ khảo sát: Nội dung thực hiện: 1. Lấy dấu trên thân và nắp máy động cơ. 2. Mở các đai ốc trên nắp. 3. Dùng cảo mở nắp máy. 4. Mang rotor khỏi stato. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Sử dụng đúng dụng cụ. 2. Sắp xếp các chi tiết máy theo thứ tự. 3. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 60 5. Khảo sát cấu tạo của máy. 2 Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn động cơ đang khảo sát Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào số rãnh, số cựcđộng cơ, tính các số liệu: bước cực từ, số rãnh của một pha dưới mỗi bước cực, góc lệch pha. 2. Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Thực hiện đúng các công thức tính toán. 2. Vẽ đúng sơ đồ khai triển. 3 Quấn và lồng các bối dây: Nội dung thực hiện: 1. Dựa vào bước bối dây đã tính, quấn các bối dây kiểu đồng tâm phân tán. 2. Lồng dây vào rãnh theo thứ tự quy định cả ba pha cùng lúc. 3. Đấu dây theo sơ đồ. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện : 1. Các bối dây từng pha quấn phải đều. 2. Kích thước các bối dây vừa vặn. 3. Đấu dây đúng sơ đồ. 4 Đai dây và đóng nắp vận hành: Nội dung thực hiện: 1. Đai dây. 2. Lắp lại máy theo trình tự ngược lại so với khi tháo ra. 3. Đấu dây vận hành máy. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: 1. Đai dây đúng kỹ thuật. 2. Rotor động cơ phải quay trơn. 3. Bảo đảm các thông số kỹ thuật khi vận hành. 4. Bảo đảm an toàn cho người và thiết bị. 5 Báo cáo thực tập: Nội dung thực hiện: 1. Viết phiếu báo các thực tập. 2. Nêu nhận xét. Các yêu cầu kỹ thuật cần thực hiện: Số liệu phải trung thực. 61 6. Những lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục: STT Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phục Ghi chú 1 Sai thứ tự cạnh tác dụng khi lồng bối dây. Tháo ra, vào lại bối dây đúng thứ tự rãnh. 2 Lật bối dây không đúng cực tính. Tháo ra và lật lại bối dây. KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 62 Chương 3: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ Giới thiệu: Ở chương này ta sẽ làm quen với các khái niệm về máy điện đồng bộ, cấu tạo, các đại lượng định mức và phương pháp vẽ sơ đồ trải dây quấn động cơ không đồng bộ. Mục tiêu: - Trình bày được định nghĩa, phân loại, các đại lượng đặc trưng của máy điện đồng bộ. - Mô tả được cấu tạo, trình bày được công dụng máy điện đồng bộ. 3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc: - Máy điện đồng bộ là máy điện xoay chiều có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ quay của từ trường. - Máy điện đồng bộ có hai dây quấn: + Dây quấn stator nối với lưới điện có tần số f không đổi. + Dây quấn rotor được kích thích bằng dòng một chiều. Máy điện đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Phạm vi sử dụng của máy điện đồng bộ là biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát đồng bộ). Phần lớn năng lượng điện xoay chiều sử dụng hiện nay là do máy phát đồng bộ cung cấp. Ngoài ra máy điện đồng bộ còn biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ đồng bộ). Khi làm việc không tải động cơ đồng bộ sẽ phát ra công suất phản kháng để bù hệ số công suất cos cho lưới điện. Những máy như vậy còn có tên là máy bù đồng bộ. 3.1.1 Cấu tạo: Máy điện đồng bộ có cấu tạo gồm 3 phần cơ bản: stator, rotor và phần kích từ a.Stator. Gồm lõi thép, dây quấn, thân và nắp máy. - Lõi thép: được ghép từ những là thép kỹ thuật điện, được đặt cố định trong thân máy bên trong có sẻ rãnh để đặt dây quấn. - Dây quấn gồm 3 cuộn dây của ba pha được đặt lệch nhau 1200 điện hay 1/3 chu kỳ. KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 63 - Thân máy được chế tạo theo kết cấu khung thép, mặt ngoài bọc bằng các tấm thép. - Nắp máy được chế tạo từ thép tấm hoặc gang đúc. b. Rotor: Rotor được đặt trên trục quay có lõi thép để đặt dây quấn. Khi cấp điện một chiều vào dây quấn sẽ tạo thành nam châm điện. Tùy theo kết cấu rotor mà người ta chia làm hai loại: rotor cực lồi và rotor cực ẩn. Hình 3.1 Cấu tạo roto máy điện đồng bộ - Rotor cực lồi: Lõi thép của rotor được chế tạo dạng cực lồi. Đối với máy có công suất nhỏ và trung bình rotor được chế tạo bằng thép đúc và gia công bằng khối trụ hoặc lăng trụ trên có đặt các cực từ. Rotor dạng cực lồi thường chế tạo với số cực 2p ≥ 4. - Rotor cực ẩn: Lõi thép của rotor được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao, được rèn thành khối hình trụ và có sẻ rãnh để đặt dây quấn , phần không sẻ rãnh sẽ tạo thành mặt cực từ. Rotor dạng cực ẩn thường chế tạo với số cực 2p ≤ 4. c. Phần kích từ: Có nhiệm vụ tạo ra dòng một chiều để cung cấp cho dây quấn rotor. KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 64 - Với những máy có công suất lớn phần kích từ là máy phát điện một chiều. Dòng điện một chiều từ máy kích từ đi ra hai chổi than tiếp xúc với vành trượt đặt trên trục nối vào dây quấn rotor. - Với những máy có công suất nhỏ người ta lấy dòng một chiều qua bộ nắn dòng bán dẫn để cung cấp cho rotor, nó còn được gọi là máy phát điện kích từ. 3.2 Đặc tính vận hành của máy phát điện đồng bộ. Cho dòng điện một chiều vào dây quấn trên rotor để biến rotor thành nam châm điện. Sau đó dùng động cơ sơ cấp quay rotor với tốc độ n vòng trên phút. Từ trường nam châm điện do dòng điện một chiều sinh ra lần lượt quét lên dây quấn phần ứng stator làm cảm ứng trong dây quấn phần ứng một sức điện động xoay chiều có tần số: f = n2.p/60 (n tính bằng vòng/phút) (1) Khi nối dây quấn phần ứng stator với tải làm trong dây quấn xuất hiện dòng điện xoay chiều 3 pha lệch nhau 1200. Dòng điện này sinh ra một từ trường quay với tốc độ: n1= 60f/p (2) Từ (1) và (2) ta thấy n1 = n2 nghĩa là tốc độ từ trường bằng tốc độ quay của rotor. Vì vậy nên được gọi là động cơ đồng bộ. Đây cũng chính là nguyên lý làm việc cơ bản nhất của máy phát điện đồng bộ. 3.3 Phản ứng phần ứng trong máy phát điện đồng bộ a. Khái niệm: Phản ứng phần ứng là hiện tượng khi máy phát điện làm việc có tải, từ trường của phần ứng và phần cảm tương tác với nhau. Hiện tượng này có ảnh hưởng lớn tới tính chất vận hành của máy phát. Thực tế đã chứng minh tính chất tải có ảnh hưởng lớn nhất tới hiện tượng này. b. Phân loại - Trường hợp tải thuần điện trở: Ví dụ: Lò sưởi, đèn sợi đốt, tải phần lớn có tính điện trở. Hình 3.2 Đặc tính vận hành MFĐB KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 65 - Dòng điện I cùng pha với suất điện động cảm ứng E trong cuộn dây phần ứng. Góc lệch pha ψ = 0. Từ trường phần ứng theo hướng ngang trục, làm méo từ trường cực từ, ta gọi là phản ứng phần ứng ngang trục Hình 3.3 Tải thuần trở - Trường hợp tải thuần điện cảm Ví dụ: Động cơ điện, cuộn cảm, máy biến áp... Trường hợp này có dòng điện I chậm pha sau suất điện động E góc ψ = 900 . Lúc này từ trường phần ứng ф ngược chiều với từ trường cực từ rôto ф0 làm giảm từ thông tổng, gọi là phản ứng phần ứng khử từ dọc Hình 3.4 Tải thuần cảm - Trường hợp tải thuần điện dung Ví dụ: Bộ tụ bù, tải có tính thuần điện dung Hình 3.5 Tải thuần dung Trường hợp này ta có dòng điện vượt pha trước suất điện động 1 góc ψ = - 900, và dòng điện sinh ra từ trường phần ứng ф cùng chiều với từ thông cực từ ф0 làm từ thông tổng tăng lên. Trường hợp này gọi là phản ứng luyện từ (trợ từ) dọc trục. KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 66 3.4. Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ. a. Khái niệm Để đảm bảo quá trình cung cấp được liên tục nguồn năng lượng cũng như nâng cao công suất của nguồn, người ta phải cho các máy phát điện trong một nhà máy, cũng như tất cả máy phát điện của nhà máy khác làm việc song song, cùng cung cấp năng lượng điện cho một nguồn điện (hệ thống điện lực chung). Khi ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song trong một hệ thống điện lực hoặc với một máy phát điện đồng bộ khác, để tránh dòng điện xung và các mômen điện từ có trị số rất lớn có thể sinh ra sự cố làm hỏng máy và các thiết bị điện khác, gây rối loạn trong hệ thống điện lực thì trị số tức thời của điện áp máy phát điện và hệ thống điện lực phải luôn bằng nhau. Muốn vậy phải đảm bảo các điều kiện sau: b. Điều kiện đấu song song các máy phát điện đồng bộ vào lưới (hoà đồng bộ các máy phát) - Điện áp của máy phát điện là phải bằng nhau và phải bằng điện áp của lưới. UMP1 = UMP2 = Unguồn - Tần số của máy phát phát nguồn điện ra phải bằng tần số của lưới. fMP1 = fMP2 = fnguồn - Phải cùng thứ tự pha và đồng pha với nhau. - Điện áp tất cả các pha của máy sẽ đóng mạch phải đối pha với điện áp các pha tương ứng của mạng hay của máy đang vận hành. - Ngoài các điều kiện trên, người vận hành cần phải thực hiện theo quy trình sau để đảm bảo an toàn khi vận hành song song: + Cho động cơ sơ cấp quay và điều chỉnh tốc độ của nó gần bằng tốc độ định mức. Sau đó cho kích từ máy phát điện và quan sát trị số trên vôn mét báo điện áp phát ra, rồi đình chỉnh điện áp của máy phát bằng điện áp lưới. Rồi quan sát tần số trên tần số kế, sao cho tần số của máy bằng tần số của lưới. + Muốn đảm bảo điều kiện thứ 3 đồng thời cân bằng hoàn toàn tần số ta có thể dùng đèn chỉ pha. Sau khi đã đạt được 3 yêu cầu trên cho phép đóng các máy phát làm việc song song. KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA 67 3.5. Động cơ và máy bù đồng bộ 3.5.1. Động cơ đồng bộ. Các động cơ đồng bộ ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn do có những ưu điểm sau: - Kích thích bằng nguồn một chiều nên có thể làm việc được với hệ số công suất cos =1, vì thế hệ số của lưới điện được nâng cao làm giảm điện áp rơi và tổn hao trên đường dây. - Ít chịu ảnh hưởng sự thay đổi của điện áp. - Hiệu suất làm việc cao hơn hiệu suất động cơ không đồng bộ. Bên cạnh những ưu điểm trên thì động cơ đồng bộ cũng tồn tại những nhược điểm sau: - Cấu tạo phức tạp, giá thành cao. - Việc điều chỉnh tốc độ chỉ áp dụng bằng cách điều chỉnh tần số. - Việc mở máy động cơ đồng bộ phức tạp hơn. 3.5.2.Máy bù đồng bộ. Máy bù đồng bộ thực chất là động cơ điện đồng bộ làm việc không tải với dòng điện kích từ được điều chỉnh để phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng. Do đó duy trì được điện áp quy định của lưới điện ở khu vực tập trung hộ dùng điện. Chế độ làm việc bình thường của máy bù đồng bộ là chế độ quá kích thích phát công suất điện cảm vào lưới điện, hay nói khác đi là tiêu thụ công suất điện dung của lưới điện. Ở trường hợp này, máy bù đồng bộ có tác dụng như một bộ tụ điện và được gọi là máy phát công suất phản kháng. Khi tải của các hộ dùng điện giảm, ví dụ về đêm hoặc vào những giờ không cao điểm, điện áp của lưới tăng thì máy bù đồng bộ làm việc ở chế độ thiếu kích thích, tiêu thụ công suất phản kháng (điện cảm) của lưới điện và gây thêm điện áp rơi trên đường dây để duy trì điện áp khỏi tăng quá mức quy định. Việc điều chỉnh dòng điện kích thích để duy trì điện áp của lưới (ở đầu cực của máy bù đồng bộ) không đổi, thường được tiến hành tự động. Máy bù đồng bộ tiêu thụ rất ít công suất tác dụng vì công suất đó chỉ dùng để bù vào các tổn hao trong máy. 68 Chương 4: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Giới thiệu: Ở chương này ta sẽ làm quen với các khái niệm về máy điện một chiều, cấu tạo, các đại lượng định mức Mục tiêu: -Trình bày được định nghĩa, phân loại, các đại lượng đặc trưng của máy điện 1 chiều - Khảo sát, cấp nguồn, ghi nhận các thông số điện máy điện 1 chiều. Thực hành trên mô hình máy điện 1 chiều. 4. 1 Tổng quan về máy điện một chiều: Máy điện một chiều là loại máy điện quay sử dụng nguồn điện một chiều. Nó có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc chế độ động cơ. Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn luôn chiếm một vị trí quan trọng, bởi nó có các ưu điểm: - Đối với động cơ một chiều: phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, bằng phẳng. Vì vậy chúng được dùng nhiều trong công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tóc độ như dệt, cán thép, giao thông vận tải - Đối với máy phát một chiều: dùng làm nguồn điện cho các động cơ điện một chiều, làm nguồn kích từ trong máy điện đồng bộ, dùng trong công nghiệp điện hóa như tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện Máy điện một chiều cũng có những nhược điểm như: giá thành đắt do sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo và bảo quản phức tạp. 4.1.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 4.1.1.1 Cấu tạo Máy điện một chiều có cấu tạo gồm 3 phần cơ bản: Stator, rotor và vành đổi chiều. a. Stator (phần cảm). Gồm các bộ phận như cực từ chính, cực từ phụ, vỏ máy và các bộ phận khác. Hình 4.1 Cấu tạo máy điện một chiều + Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ. 69 - Lõi sắt cực từ: làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày từ 0,5÷1mm ghép lại bằng đinh tán. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulong. - Dây quấn kích từ được qúấn bằng dây đồng bọc cách điện, mỗi cuộn dây được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện. Các cuộn dây kích từ đặt trên thân cực từ và được nối tiếp với nhau. + Cực từ phụ: Được đặt giữa cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa trên chổi than. Lõi thép của cực từ phụ thường được làm bằng thép khối. Trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn có cấu tạo giống như dây quấn của cực từ chính. Hình 4.2 Cấu tạo cực từ phụ + Vỏ máy (gông từ): làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền các cực từ. + Các bộ phận khác: - Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. - Cơ cấu chổi than: để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại. b. Rotor (phần ứng). Gồm lõi sắt, dây quấn và các bộ phận khác. + Lõi sắt phần ứng: Để dẫn từ thường dùng lá thép kỹ thuật điện có bề dày 0,5mm, có sơn cách điện hai mặt rồi ép chặt với nhau để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên các lá thép có dập các rãnh để đặt dây quấn. Rãnh có thể có hình thang, hình quả lê hoậc hình chữ nhật 70 Những máy có công suất lớn người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục . + Dây quấn phần ứng: Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện và được cách điện với rãnh của lõi thép. Trong máy điện nhỏ thường dùng dây dẫn có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn có thể dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Để tránh khi quay bị văng ra ngoài do lực ly tâm thì ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn, nêm có thể bằng tre hoặc gỗ. + Các bộ phận khác: - Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội. Máy điện một chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, hai đầu nắp có lỗ thông gió, cánh quạt lắp trên trục máy. - Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt, ổ bi.Trục máy thường được làm bằng thép cacbon tốt. c. Vành đổi chiều: + Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện. Cổ góp được làm bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với nhau bằng những tấm mica có chiều dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trụ tròn . Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ép để ép chặt lại, giữa vành ép và cổ góp có cách điện bằng mica. Đuôi cổ góp cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. + Cơ cấu chổi than: dùng để cung cấp điện vào hoặc lấy điện ra. Máy có bao nhiêu cực thì có bấy nhiêu chổi than. Các chổi than dương được nối chung với nhau để có một cực dương duy nhất. Tương tự các chổi than âm được nối chung với nhau để có một cực âm duy nhất. Hình 4.3 Lõi sắt phần ứng Hình 4.4 Dây quấn phần ứng 71 Hình 4.5 Hình ảnh máy điện 1 chiều 4.1.1.2. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều Nguyên lý như sau: nó gồm một khung dây abcd hai đầu nối với 2 phiến góp, đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu N-S, hai chổi điện A và B đặt cố định và tỳ sát lên trên 2 phiến góp. Khi cho khung dây quay, theo định luật cảm ứng điện từ trong các thanh dẫn ab và cd sẽ cảm ứng được một s.đ.đ. e = Blv (v) Trong đó: - B (T) là từ cảm của nam châm N-S - l (m) là chiều dài của thanh dẫn - v (m/s) là vận tốc dài của thanh dẫn Tại thời điểm trên hình, thanh dẫn ab nằm dưới cực N nên s.đ.đ có chiều hướng từ b đến a, thanh dẫn cd nằm dưới cực S có s.đ.đ chiều hướng từ d đến c. Lúc này dòng điện chạy trong mạch ngoài hướng từ chổi A (+) đến chổi B (-). Khi khung dây quay được ½ vòng, thanh dẫn cd lúc này nằm dưới cực N nên chiều s.đ.đ và dòng điện hướng từ c đến d, còn trong thanh dẫn ab nằm dưới cực S và chiều e hướng từ a đến b. Như vậy ở mạch ngoài chổi A vẫn có dấu (+) và chổi B vẫn mang dấu (-). Như vậy mặc dầu chiều của s.đ.đ và dòng điện trong thanh dẫn thay đổi nhưng chiều của chúng ở mạch ngoài là không đổi. Chổi A luôn (+) và chổi B luôn (-). Sức điện động và dòng điện mạch ngoài như hình b. 72 Để có s.đ.đ lấy ra lớn và ít đập mạch ta bố trí nhiều khung dây nối tiếp và lệch nhau 1 góc nào đó (dây quấn phần ứng). Trên đây là nguyên lý làm việc cơ bản của máy phát điện. Hình 4.6 Nửa chu kỳ đầu Nếu ta cho dòng điện một chiều chạy vào chổi A (+) và chạy ra ở chổi B (-) thì dòng điện trong thanh dẫn dưới cực N luôn hướng từ trước ra sau, và dòng điện trong thanh dẫn dưới cực S luôn hướng từ sau ra trước vì vậy lực (mômen) điện từ do chúng sinh ra sẽ có chiều không đổi nên nó làm cho khung dây quay với một chiều không đổi. Đó là nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều. Hình 4.7 Nửa chu kỳ sau 73 4.2.Phương pháp vận hành và điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều : 4.2.1.Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều. Khi phần ứng của máy điện một chiều quay trong từ trường thì trong dây quấn của nó sinh ra một sức điện động cảm ứng. Mật độ từ thông tại các điểm khác nhau trên chu vi phần ứng có giá trị khác nhau. Do đó sức điện động sinh ra trên từng dây dẫn của dây quấn phần ứng cũng khác nhau. Sức điện động của máy điện bằng tổng sức điện động sinh ra trong các dây dẫn của một mạch nhánh trong dây quấn phần ứng. Vì hai mạch nhánh song song sẽ có sức điện động bằng nhau nên: - Trị số trung bình của mật độ từ thông trên mặt phần ứng là: Btb= S p2. = ld p .. 2.   Trong đó: Btb: Trị số trung bình của mật độ từ thông.  : từ thông một cực. 2p: số cực từ của máy. d: đường kính phần ứng. l: chiều dài phần ứng. - Trị số trung bình của sức điện động trong một dây dẫn với tốc độ quay phần ứng là n (vòng/ phút) hay n/60 (vòng/giây). Etb= Btb.l.v = ld p .. 2.   .l. 60 .. nd =  .2p. 60 n Nếu số dây dẫn của dây quấn phần ứng là N và số mạch nhánh sóng song là 2a, thì mỗi 1 nhánh song song của dây quấn phần ứng sẽ có N/2a dây dẫn nối tiếp và sức điện động sinh ra ra một nhánh song song cũng chính là sức điện động của máy điện. E= Etb. a N 2 =  .2p. 60 n . a N 2 = a pN 60 .  .n Đặt: CE= a pN 60 . là hệ số kết cấu của máy điện. Suy ra ta có: E = CE. .n Kết luận: Vậy sức điện động của máy điện tỉ lệ với từ thông và tốc độ quay phần ứng. 74 4.2.2. Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục. a. Tia lửa điện trên vành đổi chiều (cổ góp). Trong quá trình làm việc của máy điện một chiều luôn xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt tiếp xúc giữa chổi than và vành đổi chiều. Vì vậy phải hạn chế tối đa tia lửa điện nếu không bề mặt chổi than và vành đổi chiều sẽ bị đốt cháy và hư hỏng. Nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của tia lửa điện là: - Sự tiếp xúc giữa chổi than với phiến (đồng) của vành đổi chiều kém. - Hiện tượng đổi chiều dòng điện trong các phần từ dây quấn không đồng nhất. - Có sự chạm chập trong dây quấn phần ứng. - Có sự chạm chập giữa các phiến (đồng) của vành đổi chiều. Tóm lại: Sự xuất hiện tia lửa điện không bình thường trên bề mặt tiếp xúc giữa chổi than và vành đổi chiều chủ yếu là do 2 nguyên nhân chính: - Nguyên nhân cơ khí: Nguyên nhân này chủ yếu là do lực ép của lò xo không đủ, dẫn đến chổi than tiếp xúc với cổ góp chập chờn hoặc chổi than bị sứt mẻ, mài mòn, không đều dẫn đến diện tích tiếp xúc không đồng đều hoặc quá hở. - Nguyên nhân về điện: Chủ yếu là do chạm chập giữa các phần tử trong dây quấn hoặc các vòng dây trong phần tử. - Nguyên nhân chập mạch giữa các phiến góp trên cổ góp. - Do nhiễm bẩn bột than, cháy hỏng mica cách điện ngoài ra sự xuất hiện tia lửa điện không bình thường, còn do vị trí đặt chổi than chưa đúng quy định. b. Biện pháp khắc phục - Phải đảm bảo khả năng tiếp xúc tốt nhất giữa chổi than với cổ góp. Ví dụ: Bề mặt tiếp xúc phải sạch, chổi than có lực ép hợp lý và vị trí đặt chổi than phải đúng. - Xê dịch chổi than khỏi đường trung tính hình học sang đường trung tính vật lý nhưng phải theo quy định sau: + Đối với máy phát, phải quay chổi than theo chiều quay của phần ứng. + Đối với động cơ, phải quay chổi than ngược chiều quay của phần ứng. - Lắp đặt thêm cực từ phụ vào giữa hai cực từ chính. - Quấn thêm dây quấn bù vào những máy có công suất lớn. 75 4.2.3.Các chế độ làm việc. a. Chế độ máy phát. Trên thực tế hiện nay, các trạm phát điện chỉ sản xuất ra điện năng xoay chiều. Năng lượng của nó chủ yếu dùng trong công nghiệp, dùng để thắp sáng và dùng trong các nhu cầu đời sống. Trong những trường hợp do điều kiện sản xuất bắt buộc như luyện kim, hóa chất, giao thông vận tải... không những cần nguồn điện xoay chiều mà còn cần cả nguồn điện một chiều. Điều đó đồng nghĩa với việc tồn tại máy phát điện một chiều. Có nhiều loại máy phát điện một chiều, tùy theo phương pháp kích từ mà có các loại sau : - Máy phát điện một chiều kích từ độc lập: Bao gồm máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, kích thích bằng điện từ. Loại đầu chế tạo với công suất nhỏ, loại thứ hai có dây quấn kích từ lấy nguồn từ ắc quy, lưới điện một chiều hoặc máy phát điện một chiều và được dùng nhiều khi cần điều chỉnh điện áp trong phạm vi rộng từ 4 ÷ 600V (Hình a). - Máy phát điện một chiều tự kích: Đây là loại có nguồn điện kích thích lấy từ bản thân máy phát điện. Tùy theo cách nối dây quấn kích thích mà có các loại sau : + Máy phát điện một chiều kích thích song song (Hình b) + Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp (Hình c) + Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp (Hình d) Trong mọi trường hợp công suất cuộn kích thích nối tiếp chiếm khoảng 0,3 ÷ 5% công suất định mức của máy. Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý của máy điện một chiều Các đặc tính chung của máy phát điện một chiều. Bản chất của máy phát điện một chiều được phân tích nhờ những đặc tính quan hệ giữa 4 đại lượng cơ bản của máy đó là: - Điện áp đầu cực máy phát U. - Dòng điện kích từ It 76 - Dòng điện phần ứng Iư - Tốc độ quay n. Ngoại trừ tốc độ n được động cơ sơ cấp giữ không đổi, ba đại lượng còn lại là những đại lượng biến thiên có quan hệ chặt chẽ với nhau. Những quan hệ này thường được biểu diễn dưới dạng đồ thị gọi là đặc tính của máy. Các đặc tính gồm có: - Đặc tính không tải: là mối quan hệ giữa sức điện động E của phần ứng với dòng điện kích từ It khi tốc độ quay của máy phát không đổi và dòng điện phần ứng bằng 0: E = U0 = f(It) với n không đổi, Iư=0, U0 là điện áp đầu cực phần ứng khi không tải. Đặc tính này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá máy phát và để vẽ các đặc tính khác của máy phát điện. - Đặc tính ngoài: là mối quan hệ giữa điện áp đầu cực U với dòng điện phụ tải I khi tốc độ quay của máy phát không đổi và dòng điện kích từ không đổi: U = f(I) với n không đổi, It không đổi. - Đặc tính điều chỉnh: là mối quan hệ giữa dòng điện kích từ It với dòng điện phụ tải I khi điện áp đầu cực và tốc độ quay không đổi: It = f(I) 2.2.4. Sơ đồ ghép hai máy phát vào làm việc song song Hình 4.9 Sơ đồ 2 máy phát làm việc song song Trong thực tế nhằm đảm bảo an toàn cho cung cấp điện và sử dụng kinh tế các máy phát điện thì hầu hết các nhà máy điện đều ghép các máy phát làm việc song song với nhau. Giả sử ta có hai máy phát điện một chiều I và II. Trong đó máy phát I đang làm việc với một phụ tải nào đó và phát ra điện áp U trên hai thanh đồng đấu. Muốn 77 ghép máy phát điện II làm việc song song với máy phát điện I thì cần phải giữ đúng 3 điều kiện sau: - Cực tính của máy phát điện II phải cùng cực tính của thanh đồng đấu. Nếu không đảm bảo chặt chẽ điều kiện này thì hai máy sẽ bị nối nối tiếp gây nên trình trạng ngắn mạch giữa hai máy. - Sức điện động của máy phát điện II trên thực tế phải bằng điện áp U (EII = U). Nếu không thỏa mãn thì sau khi ghép vào máy II sẽ xảy ra hai khả năng: + EII > U sẽ làm cho điện áp thanh đồng đấu thay đổi đột ngột. + EII < U máy II trở thành động cơ tiêu thụ điện năng của máy I. - Nếu máy phát điện làm việc song song thuộc máy phát điện kích thích hỗn hợp thì cần phải có điều kiện thứ 3 là: phải nối cân bằng giữa hai điểm a và b (hình bên trên) b. Chế độ động cơ. Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng rãi. Cũng như máy phát điện, động cơ điện một chiều được phân loại theo cách kích thích gồm: - Động cơ điện một chiều kích thích độc lập (Iư = I). - Động cơ điện một chiều kích thích song song (I = Iư + It). - Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp (I = Iư = It). - Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp (I = Iư + It). Sơ đồ nối dây của chúng tương tự như máy phát điện được trình bày trong hình dưới đây. Hình 4.10 Các dạng động cơ điện một chiều Ut S2 S1 I t IuA1 A2 + - I + -U Iu I + -U A2 + - F1 F2 I t Iu - I + A1 A2 -U S1 S2 Iu A2 + - F1 F2 I t -U S1 S2 I + A1 78 4.2.5 Mở máy động cơ điện một chiều:  Để mở máy động cơ điện một chiều được tốt, cần những yêu cầu sau đây: + Dòng điện mở máy Imm cần hạn chế trong trị số cho phép, thường thì 1,1Iđm < Imm < 2,5Iđm để tránh gây hại cho bộ dây quấn và ảnh hưởng tới quá trình đổi chiều. + Mmm phải đủ lớn để tốc độ của động cơ nhanh chóng đạt tốc độ định mức trong thời gian ngắn nhất + Thời gian mở máy phải nhỏ. + Biện pháp và thiết bị mở máy phải đơn giản vận hành chắc chắn.  Từ các yêu cầu trên ta có các biện pháp mở máy sau: + Mở máy trực tiếp (U = Uđm) + Mở máy bằng biến trở. + Mở máy bằng điện áp thấp đặt vào phần ứng.  Muốn đảo chiều quay động cơ ta có thể dùng một trong hai phương pháp: + Đổi chiều dòng điện phần ứng (hay dùng trong thực tế). + Đổi chiều dòng điện kích thích. c. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: n = f(M) khi U không đổi và It không đổi. Khảo sát đối với động cơ điện một chiều kích từ song song, từ sơ đồ mạch điện (hình a) ta có phương trình cân bằng điện áp: U = E + Iư.R Trong đó: U là điện áp nguồn điện đặt vào phần ứng E là sức điện động sinh ra ở phần ứng khi động cơ quay. Iư dòng điện phần ứng R = Rư+Rcf+Rcb+Rct Với: Rư : điện trở dây quấn phần ứng Rcf : cực từ phụ. Rcb : cực bù Rct : điện trở tiếp xúc giữa chổi than và vành góp Mặt khác: 79 E = CE. .n CE= a pN 60 . là hệ số kết cấu.  là từ thông mạch kích từ. N là tốc độ quay của rotor. M = CM.  .Iư CM= a pN .2 .  là hệ số chế tạo Iư là dòng điện phần ứng Thay thế các đại lượng trên vào phương trình cân bằng điện áp, sau khi biến đổi và rút gọn ta có: n = .EC U - 2.. . ME CC R .M = n0 - 2.. . ME CC R .M n0 là tốc độ không tải lý tưởng và đặc tính cơ là một đường thẳng (hình b) Hình 4.11 Sơ đồ nối dây của động cơ 1 chiều (hình a) và đặc tính cơ động cơ 1 chiều (hình b) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Duy Phụng – Kỹ thuật quấn dây máy biến áp, động cơ vạn năng, động cơ điện 1 pha, 3 pha – NXB Đà Nẵng – 2017 2. Nguyễn Minh Thuận – Minh Hải – Kỹ thuật quấn dây – NXB Tổng hợp Đồng Nai – 2011 3. Nguyễn Đức Sỹ - Sửa chữa máy điện và máy biến áp – NXBGD Việt Nam - 2011