ĐẠI CƯƠNG ÔN TẬP MÁY ĐIỆN – LÝ THUYẾT I.
Khái niệm máy điện :
Câu 1 : Định nghĩa và phân loại máy điện :
Định nghĩa :
- Máy điện là thiết bị điện từ, có nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng
cảm ứng điện từ.
- Bao gồm : mạch điện và mạch từ.
- Chức năng : Biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại, biến đổi
thông số điện năng như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số góc, góc pha
Phân loại :
- Dựa theo chuyển động tương đối của các bộ phân máy : máy điện tĩnh và
máy điện quay.
- Dựa theo dòng điện : máy điện 1 chiều, máy điện xoay chiều.
- Dựa theo tốc độ quay của roto và tốc độ quay của từ trường quay : máy
điện đồng bộ và máy điện không đồng bộ.
- Dựa theo công dụng : máy phát điện, máy biến áp, động cơ điện….
Câu 2 : Định luật cảm ứng điện từ trong máy điện :
- Khi từ thông 󰡆 biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ
xuất hiện sức điện động cảm ứng e, tính theo công thức: e =
- Chiều sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc vặn nút chai.
- Cuộn dây có W vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây: e =
- Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường
I: cường độ dòng điện
L: chiều dài thanh dẫn
FI: lực điện từ
- Chiều lực điện từ FI xác định bằng quy tắc bàn tay trái .
Câu 3 : Ở chế độ máy phát điện cơ năng biến đổi thành điện năng và ngược lại :
- Nguyên lý : Khi thanh dẫn quay đặt trong từ trường sinh ra , xuất hiện
 ( định luật sức điện động ), xuất hiện , xuất hiện
( định luật lực điên từ ).
- Giải thích : 2 định luật điện từ cơ bản trên mang tính thuận nghịch
nên bất kỳ máy điện quay nào cũng có thể làm việc thuận nghịch, nghĩa
là có thể biến đổi từ cơ năng sang điện năng hoặc ngược lại.
II. Máy biến áp :
Câu 1 : Tổ nối dây máy biến áp :
Mắc Y-Y
Mắc Y- Δ
Mắc Δ-Y
Mắc Δ- Δ
Câu 2 : Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp:
Cấu tạo : Dây quấn, lõi thép và vỏ máy.
Nguyên lý làm việc : Dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ.
- Khi ta nối dây quấn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều điện áp U
1
sẽ có
dòng điện sơ cấp I
1
.
- Dòng điện I
1
sinh ra từ thông fi biến thiên chạy trong lõi thép. Từ thông
này móc vòng đồng thời với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp được gọi
là từ thông chính.
- Theo định luật cảm ứng điện từ: e e
W
1
, W
2
là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
- Khi máy biến áp có tải, dưới tác động của sức điện động e
2
, có dòng điện
thứ cấp I
2
cung cấp điện cho tải.
- Từ thông fi biến thiên hình sin fi = fi
Max
sinWt Ta có:
k = , k được gọi là hệ số biến áp.
- Bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí ta có:
= k
- Bỏ qua mọi tổn hao trong máy biến áp, ta có:
U
2
I
2
U
1
I
1
suy ra = k
Tỉ số máy biến áp 3 pha :
- Nối
=
- Nối Y/Y :
- Nối  :
- Nối Y/ :
Tỉ số MBA 1 pha:
Câu 7: công thức tính hiệu suất máy biến áp,đối với máy biến áp công nghiệp thì
đạt cực đại khi nào?
*Công thức tính hiệu suất máy biến áp:
Công thức tính hiệu suất máy biến áp là tỉ số giữa công suất đầu ra
và đầu ra
* đối với máy biến áp công nghiệp thì đạt cực đại khi tổn hao không đổi bằng tổn
hao biến đổi, hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng.
Câu 8: Trình bày sự thay đổi điện áp của máy biến áp. Vẽ giản đồ biểu diễn sự thay
đổi điện áp theo đặc tính tải?
*giản đồ biểu diễn độ thay đổi điện áp theo đặc tính tải:
Câu 9: trong trường hợp tải MBA tải không đối xứng thì thành phần dòng điện th
tự không ảnh hưởng như thế nào trong trường hợp đấu Y/Y Y/
Câu 10: trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MBA từ ngẫu, sơ đồ đấu
dây; MBA từ ngẫu 3p và 1p?
- Biến áp tự ngẫu là loại MBA chỉ có 1 loại dây quấn. Khi điện được phát ra từ
máy phát điện nó sẻ đi qua những máy biến áp để đưa lên lưới điện,đồng thời 1
phần sẽ qua 1 máy biến áp tự ngẫu để nhà máy điện tự dùng , do vậy mới có tên
y biến áp tự dùng mà chỉ có trong nhà máy điện
- Thông thường một MBA sẽ có cuộn dây sơ cấp và cuộn thức cấp tuy nhiên
đối với máy biến áp tự ngẫu thì hai cuộn dây này sẽ được nối liền với nhau một
phần làm nhiệm vụ như cuộn sơ cấp và một phần làm nhiệm vụ như cuộn thứ cấp
giống như một MBA thông thường ,trong chiếc máy này có một cuộn dây cảm
ứng đấu theo kiểu hình sao ,khi đấu 3 pha thì đầu dây này sẽ đấu với đầu cuối của
dây kia .Cuộn này có tác dụng tiêu diệt các sóng hài bậc cao xuất hiện trên
đường dây ,hoặc chúng cũng được lắp trong các tủ bù công suất phản kháng
.MBA tự ngẫu được dùng trong lưới điện 220 kv trở lên đến đường dây truyền tải
500 kv bắc nam đồng thời nó có năng lực truyền tải từ
cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp thông qua hai đường chính là trực tiếp hoặc gián
tiếp thông qua từ thông .
*sơ đồ của MBA từ ngẫu 1 pha:
*Sơ đồ MBA từ ngẫu 3 pha:
Câu 11:Các loại máy biến áp đặc biệt và công dụng:
+ MBA ba dây quấn: công dụng : nâng cao được chỉ tiêu kinh tế và kỹ
thuật của trạm biến áp cần thiết của trạm sẽ ít hơn và tổn hao vận hành cũng
nhỏ hơn + MBA từ ngẫu: công dụng:
1.MBA từ ngẫu dùng để liên lạc giữa các hê thống điện có các cấp điện áp khác
nhau trong hệ thống điện như: 110-220,220-500,330-750k
2. MBA tự ngẫu dùng để mở máy các động cơ không đồng bộ công suất lớn
3. MBA tự ngẫu dùng rộng rãi làm nguồn cho các thiết bị điện sinh hoạt
4. MBA tự ngẫu dung ở các phòng thí ngiệm để thay đổi điện áp liên tục + MBA
hàn hồ quang:
công dụng: là loại MBA đặc biệt dùng để hàn hồ quang điện
+ MBA đo lường:
+máy biến điện áp:
Công dụng: biến điện áp cao thành điện áp nhỏ để đo lường và điều khiển +máy
biến dòng điện:
công dụng: dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để đo lường bằng các
dụng cụ đo tiêu chuẩn và điều khiển
Câu 12: Các điều kiện vận hành song song máy biến áp? Các trường hợp vận
hành song song máy biến áp không thõa mán điều kiện.
Các điều kiện vận hành song song máy biến áp:
- Các máy biến áp phải cùng tổ đấu dây
- Các máy phải cùng tỷ số biến đổi, hoặc chênh nhau không quá 0,5%. -
Điện áp ngắn mạch Uk chênh nhau không quá 10%.
Các trường hợp vận hành song song máy biến áp không thõa mán điều kiện:
II. MÁY ĐIỆN DC:
Câu 1.Cu tạo máy điện một chiều. Kể tên các phần của mạch từ, mạch điện ca
một máy phát DC
Kết cấu của máy điện 1 chiều có thể phân thành 2 phần chính là: phần nh và phần
quay
Phần nh gồm có:
- Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây
quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực t
- Cực tphụ: được đặt giữa các cc từ chính và dung để cải thiện đổi chiều
- Gông từ: dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy -
Các bộ phận khác :
+ Nắp máy: bảo vệ máy và cách điện
+ Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện tphn quay ra ngoài
Phần quay gồm có:
- Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ
- Dây quấn phn ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chy
qua
- Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều - Các bộ
phận khác:
+ Cánh quạt: quạt gió làm nguội máy
+ Trục y: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.
Các phần các phần của mạch từ, mạch điện của một máy phát DC
- Mạch từ: cực từ chính, cực tphụ, lõi thép
- Mạch điện: y quấn, cố góp, chổi than
Câu 2. Mặt phẳng trung nh của một máy phát DC là gì?
Câu 3. Giải thích tại sao sức điện động được sinh ra trong rotor là sức điện động
xoay chiều?
Tại khung dây dẫn phẳng N vòng ,diện tích S quay đều với vận tốc ω, xung
quanh trục vuông góc với với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng
từ .Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện
động xoay chiều
Câu 4. Tương tự câu 1.
Câu 51. Đặc nh của máy phát điện một chiều kích từ độc lp
a. Đặc nh ngoài U = f(I) khi It = C
te
, n= C
te
.
Khi I tăng, điện áp rơi trên dây quấn phần ứng tăng. Mặt khác, do phản ứng
phn ứng tăng theo I nên s.đ.đ E giảm. Kết quả là điện áp U đầu máy phát
điện giảm xuống.
Dạng của đặc nh ngoài của máy phát điện kích thích độc lập được trình bày
trên hình
b. Đặc nh điều chỉnh It = f(I) khi U = C
te
, n= C
te
.
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. Đường biểu
diễn đặc tính điều chỉnh trên hình (1-20) cho thấy khi tải tăng cần phải tăng
dòng điện kích thích sao cho được điện áp rơi trên ảnh hưởng của phản
ứng phần ứng . Từ không tải ( U= Uđm ) tăng đến tải định mức (I = m )
thường phải tăng dòng điện kích thích lên 15 ÷ 25% .
Câu 5: Phần ứng có nhiều rãnh và nhiều thanh dẫn.
- Mục đích của việc tạo nhiều rãnh và nhiều thanh dẫn trong mỗi rãnh để có
thể đặt được nhiều cuộn dây vào phần ứng. đủ để tạo từ trường giúp máy
phát tạo ra suất điện động cần thiết.
- Ngoài ra, Khi đặt được nhiều cuộn dây vào phần ứng, có thể giúp máy phát
hoạt động ổn định, không bị đảo chiều cũng như cổ góp luôn ở trạng thái tốt
do có nhiều dây kết nối để tạo cổ góp.
Câu 6.
- Các loại kích từ của máy phát điện một chiều:
+ kích từ song song.
+ kích từ nối tiếp.
+ kích từ đọc lập.
+ kích từ hỗn hợp.
- Ứng dụng:
+ kích từ độc lập: trong các hệ thống Máy phát - động cơ, truyền động Máy cán,
Máy cắt kiM loại, thiết bị tự động trên tàu thủy, Máy bay v.v.. do có ưu điểm
điều chỉnh điện áp.
+ kích từ nối tiếp: Không được sử dụng trong thực tế do điện áp thay đổi rất
nhiều khi thay đổi tải.
+ kích từ song song: Máy phát - động cơ
+ kích từ hỗn hợp: ít sử dụng trong thực tế.
Câu 7: mục đích của biến trở kích từ:
- Thay đổi điện áp đầu vào để kích từ cho stator, trong một số trường hợp sử
dụng để điều chỉnh từ trường cho stator để động cơ hoạt động ổn định với
mức điện áp quy định.
Câu 8. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức điện động tạo ra trong máy điện dc.
- Từ thông.
- Nội trở cuộn dây, lõi từ.
-
Câu 9.
- Vì tổn hao năng lượng trong lõi từ, trong dây quấn gây ra sụt áp tại đầu ra.
10. Vẽ mạch cân bằng của phần ứng máy phát DC. Các phương trình cơ bản
của máy phát DC?
- Máy điện 1 chiều kích từ độc lập:
-
-
ư
-
- -
- Máy điện 1 chiều kích từ song song:
-
Trong đó:
E
ư
: Sức điện đông phần ứng. V
kt
:
Điện áp kích từ để tạo dòng I
kt
R
ư
là Điện trở phần ứng bao gồm (
điện trở dây quấn phần ứng +Điện trở
dây quấn cực phụ (nếu có) + điện trở
dây quấn cuộn bù (n ếu có))
R
f
: Điện trở dây quấn mạch từ.
R
kt
: Biến trở kích từ để thay đổi I
kt
E
ư
= K
e.
Ø.n
I
ư
= It +Ikt
Ut = Eư - Iư.Rư
=(Rkt +Rf ).Ikt
= I
t.
R
t
-
-
11. Phân biệt sức điện động, điện áp định mức, điện áp trên tải, dòng điện
định mức, dòng điện không tải, dòng điện trên tải của máy phát DC?
- + Suất điện động là phần năng lượng được tạo bởi một thanh dẫn có chiều
dài l di chuyển với vận tốc dài v trong từ trường B tạo bởi phần cảm: e=
B.l.v
- Trên toàn bộ dây quấn phần ứng: E
ư
= K
e.
.n (v)
-
- + Điện áp định mức của máy phát điện điện áp lớn nhất mà máy phát điện có
thể tạo ra được : U
đm
(V)
- + Điện áp trên tải là điện áp mà máy phát cung cấp cho tải: U
t
(v)
- + Dòng điện định mức là dòng lớn nhất mà máy phát có thể tạo ra được I
đm
(A)
- + Dòng không tải là dòng mà máy phát hoạt động ở chế độ không tải I
t
=0 -
+ Dòng trên tải là dòng mà máy phát cung cấp cho tải I
t
(A)
12. Đường cong từ hóa của máy phát điện một chiều chỉ ra mối quan hệ giữa
hai yếu tố gì?
- Có 2 yếu tố là: giữa sức điện động E sinh ra trên 2 đầu phần ứng với dòng
điện kích thích qua dây quấn phần cảm.
-
-
-
Máy đi
n 1 chi
u kích t
n
i ti
ế
p:
-
Máy đi
n 1
chi
u kích t
h
n h
p:
-
E
ư
=
K
e.
Ø.n
I
ư
I
=
t =
I
kt
U
t
=
E
ư
-
I
ư
.R
ư
R
=(
kt
+
R
f
)
.I
kt
=
I
t.
R
t.
E
ư
=
K
e.
Ø
(
//
+
Ø
nt
)
.n
I
ư
I
=
t +
I
kt//
I
ktnt
=
I
t
E
ư
=
U
t
+
I
ư
.R
ư
+
I
ktnt
. R
ktnt
13. Đối với máy phát điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song,
khi mạch từ chưa bão hòa, phải điều chỉnh thông số gì để giữ điện áp không đổi
khi tải tăng?
14. Chiều quay của động cơ điện một chiều được thay đổi như thế nào? Cách
đảo chiều quay của động cơ DC kích từ song song
15.Phương trình điên áp cơ bản của động cơ dc:
U=Eư +Iư.Rư
Phương trình điên áp của máy phát:
U= Eư - Iư.Rư
Trong máy phát điện, chiều của mômen điện từ và tốc độ quay ngược nhau, còn
dòng điện và s.đ.đ cùng chiều .
Trong động cơ điện thì mômen và tốc độ quay cùng chiều còn dòng điện và s.đ.đ
ngược chiều nhau.
16. Mục đích của cựa từ phụ là gì? Dây quấn cực từ phụ được mắc như thế nào?
- Cực từ phụ gồm dây quấn và lõi thép.Lõi thép thường được làm bằng thép khối.
Còn dây quấn cực từ phụ có cấu tạo giống dây quấn cực từ chính và được dùng để
cải thiện đổi chiều. Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với đây quấn của cực từ
chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulong.
17.Điện trở của biến trở cuôn dây kích từ song song tăng sẽ làm cho tốc độ động cơ
tăng cho tới tốc độ đinh mức thì biến trở được khử hoàn toàn.
18. Do Rư rất nhỏ nên khi tải thay đổi từ thông đến định mức, tốc độ giảm rất ít
(khoảng 2 - 3% tốc độ định mức ) cho nên đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện
kích thích song song rất cứng. Với đặctính cơ như vậy, động cơ điện kích thích
song song được dùng trong trường hợp tốc độ hầu như không đổi khi tải thay đổi
(máy cắt kim loại ...).
Ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, tốc độ quay n giảm rất nhanh khi M
tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số rất lớn. Do đó không được cho loại động
cơ điện này làm việc ở những điều kiện có thể xảy ra mất tải như dùng đai truyền,
vì khi xảy ra đứt hoặc trượt đai truyền tốc độ quay tăng lên rất cao.
20. Thay đổi tốc độ động cơ DC:
Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ( chỉ giảm tốc độ)
Thay đổi từ thông (chỉ giảm tốc độ) Thay đổi điện trở phần ứng ( them
điện trở phụ vào mạch phần ứng => hao phí nhiệt trên thành phần điện trở.
21. Tốc độ cơ bản của động cơ kích từ song song được định nghĩa như thế nào?
Là tốc độ của động cơ khi mạch của phần ứng không có điện trở phụ. Có thể
thay đổi tốc độ dưới tốc độ cơ bản khi thay đổi biến trở mạch kích từ song
song vì chỉ có thể tăng điện trở cuộn kích từ nên I
kt
có chiều hướng giảm nên
từ thông giảm làm cho tốc độ động cơ giảm. 22. Vì sao động cơ kích từ nối
tiếp không được vận hành ở chế độ không tải ?
Vì khi hoạt động không tải, I=0 => M=0 nên theo công thức :
CM Rung n
U M K. C KE
Ta thấy tốc độ động cơ sẽ vô cùng lớn => gây phá hủy cổ góp, ổ bi đỡ trục động
cơ.
23. Tại sao động cơ kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn hơn động cơ kích từ
song song có cùng công suất?
Động cơ kích từ song song : Ta có : I
ứng
= - I
nguồn
– I
kt
mà I
kt=
const
Động cơ kích từ nối tiếp : I
kt
= I ứng= I nguồn
Nên cùng một công suất thì Moment khởi động của động cơ kích từ nối tiếp
sẽ lớn hơn động cơ kích từ song song.
25. So sánh độ điều chỉnh tốc độ của động cơ kích từ hỗn hợp với: (a) động cơ kích
từ nối tiếp;
(b) động cơ kích từ song song.
Kích từ hỗn hợp
Kích từ nối tiếp
Kích từ song song
–Động cơ kích từ hỗn
hợp một chiều là kết hợp
của động cơ nối tiếp và
động cơ kích từ song
song.
-Động cơ loại này có
mômen khởi động tốt và
tốc độ ổn định. Tỷ lệ
phần trăm đấu hỗn hợp
(tức là tỷ lệ phần trăm
của cuộn kích từ được
đấu nối tiếp) càng cao thì
tốc độ mô men khởi động
của động cơ càng cao
Tốc độ giới hạn ở
5000 vòng/phút
Cần tránh vận hành
động cơ nối tiếp ở chế độ
không tải vì động cơ sẽ
tăng tốc không thể kiểm
soát được. Động cơ nối
tiếp phù hợp với những
ứng dụng cần mô men
khởi động lớn, như cần
cẩu và tời
-Động cơ ĐM
nt
khả năng
quá tải lớn về momen.khi
có cùng một hệ số quá tải
dòng điện như nhau thì
momen của ĐM
nt
lớn hơn
momen của ĐM
đl
-Momen cua ĐM
nt
không
phụ thuộc vào sụt áp trên
đường dây tải điên, nghĩa
là nêu giữ dòng điện cho
động cơ định mức thì
momen động cơ cũng là
định mức , cho dù động
Tốc độ động cơ
trên thực tế là không đổi,
không phụ thuộc vào tải
(tới một mô men nhất
định, sau đó tốc độ giảm,
xem hình), nhờ vậy loại
đông cơ này thích hợp
với các ứng dụng với mô
men khởi động thấp, như
ở các máy công cụ.
Có thể điều khiển
tốc độ bằng cách lắp thêm
điện trở nối tiếp với phần
ứng (giảm tốc độ) hoặc
lắp thêm điện trở nối tiếp
với mạch kích từ (tăng
tốc độ)
nối đầu dường dây
hay cuối dường dây.
26. So sánh momen khởi động của động cơ kích từ nối tiếp với momen khởi động
của động cơ kích từ song song.
Động cơ kích từ song song : Ta có : I
ứng
= - I
nguồn
– I
kt
mà I
kt=
const
Động cơ kích từ nối tiếp : I
kt
= I ứng= I nguồn
Nên cùng một công suất thì Moment khởi động của động cơ kích từ nối tiếp
sẽ lớn hơn động cơ kích từ song song.
28. Điện áp trên đầu cực của máy phát kích từ song song khi giảm khi tải tăng?
Giải thích.
- 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.
- Ta đã biết, khi máy ngừng hoạt động, trong lõi thép cực từ, gông từ còn lại
từ dư. Nếu để hở mạch kích thích (
I
t
0
) và quay máy phát điện đến tốc độ
định mức, do có từ thông dư trong dây quấn phần ứng sẽ cảm ứng được suất
điện động E và trên cực máy sẽ tạo ra một điện áp U = (2 ÷ 3)%
U
dm
Uđm.
U
I
t
Nếu nối kín mạch kích thích thì trong nó sẽ có dòng điện
r
t vớ
i
r
t
điện trở của mạch kích thích. Kết quả là sinh ra s.đ.đ Itwt. Nếu suất điện
động này sinh ra từ thông có chiềutrùng với từ thông d ư thì máy sẽ đuợc
tăng kích từ, điện áp đầu cực sẽ tăng và cứ tiếp tục như vậy máy sẽ tiếp tục
tự kích thích được. Nếu từ thông sinh ra ngược chiều với từ dư thì máy sẽ bị
khử từ,
không thể tự kích và tạo ra điện áp được . Đó là lý do vì sao điện áp trên đầu
cực của máy phát kích từ song song lúc giảm lúc tăng.
30. Cực từ phụ trong máy điện một chiều: vị trí, chức năng và cách đấu dây quấn
cực từ phụ.
- Vị trí: đặt xen kẽ với cực từ chính, được gắn vào vỏ máy bằng bu lông.
- Chức năng: hạn chế tia lửa điện và cải thiện sự đổi chiều động cơ.
- Cách đấu dây: dây cực từ phụ mắc nối tiếp với phần ứng.
31. Cách đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ song song.
- Giữ nguyên phần ứng, đổi chiều kích từ
- Giữ chiều kích từ, đổi chiều phần ứng
32. Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều.

Preview text:

ĐẠI CƯƠNG ÔN TẬP MÁY ĐIỆN – LÝ THUYẾT I.
Khái niệm máy điện :
Câu 1 : Định nghĩa và phân loại máy điện : • Định nghĩa :
- Máy điện là thiết bị điện từ, có nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Bao gồm : mạch điện và mạch từ.
- Chức năng : Biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại, biến đổi
thông số điện năng như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số góc, góc pha … • Phân loại :
- Dựa theo chuyển động tương đối của các bộ phân máy : máy điện tĩnh và máy điện quay.
- Dựa theo dòng điện : máy điện 1 chiều, máy điện xoay chiều.
- Dựa theo tốc độ quay của roto và tốc độ quay của từ trường quay : máy
điện đồng bộ và máy điện không đồng bộ.
- Dựa theo công dụng : máy phát điện, máy biến áp, động cơ điện….
Câu 2 : Định luật cảm ứng điện từ trong máy điện :
- Khi từ thông ɸ biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ
xuất hiện sức điện động cảm ứng e, tính theo công thức: e =
- Chiều sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc vặn nút chai.
- Cuộn dây có W vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây: e =
- Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường
I: cường độ dòng điện L: chiều dài thanh dẫn FI: lực điện từ
- Chiều lực điện từ FI xác định bằng quy tắc bàn tay trái .
Câu 3 : Ở chế độ máy phát điện cơ năng biến đổi thành điện năng và ngược lại :
- Nguyên lý : Khi thanh dẫn quay đặt trong từ trường sinh ra 𝑣⃗ , xuất hiện
𝑒⃗ = 𝑣⃗ . 𝑙. 𝐵⃗⃗ ( định luật sức điện động ), xuất hiện 𝑖⃗ , xuất hiện
( định luật lực điên từ ).
- Giải thích : Vì 2 định luật điện từ cơ bản trên mang tính thuận nghịch
nên bất kỳ máy điện quay nào cũng có thể làm việc thuận nghịch, nghĩa
là có thể biến đổi từ cơ năng sang điện năng hoặc ngược lại. II. Máy biến áp :
Câu 1 : Tổ nối dây máy biến áp : • Mắc Y-Y
• Mắc Y- Δ • Mắc Δ-Y • Mắc Δ- Δ
Câu 2 : Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy biến áp:
Cấu tạo : Dây quấn, lõi thép và vỏ máy.
Nguyên lý làm việc : Dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ.
- Khi ta nối dây quấn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1 sẽ có dòng điện sơ cấp I1.
- Dòng điện I1 sinh ra từ thông fi biến thiên chạy trong lõi thép. Từ thông
này móc vòng đồng thời với cả hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp được gọi là từ thông chính.
- Theo định luật cảm ứng điện từ: e e
W1, W2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
- Khi máy biến áp có tải, dưới tác động của sức điện động e2, có dòng điện
thứ cấp I2 cung cấp điện cho tải.
- Từ thông fi biến thiên hình sin fi = fiMax sinWt Ta có: 𝐸 1 = 𝑊 1 𝐸 2 𝑊 2 k =
, k được gọi là hệ số biến áp.
- Bỏ qua điện trở dây quấn và từ thông tản ra ngoài không khí ta có: = k
- Bỏ qua mọi tổn hao trong máy biến áp, ta có: U2 I2 ≈ U1 I1 suy ra = k
▪ Tỉ số máy biến áp 3 pha : - Nối - Nối Y/Y : - Nối ∆/𝑌 : - Nối Y/∆ : ▪ Tỉ số MBA 1 pha:
Câu 7: công thức tính hiệu suất máy biến áp,đối với máy biến áp công nghiệp thì
đạt cực đại khi nào?
*Công thức tính hiệu suất máy biến áp:
Công thức tính hiệu suất máy biến áp là tỉ số giữa công suất đầu ra 𝑃2 và đầu ra 𝑃
* đối với máy biến áp công nghiệp thì đạt cực đại khi tổn hao không đổi bằng tổn
hao biến đổi, hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng.
Câu 8: Trình bày sự thay đổi điện áp của máy biến áp. Vẽ giản đồ biểu diễn sự thay
đổi điện áp theo đặc tính tải?
*giản đồ biểu diễn độ thay đổi điện áp theo đặc tính tải:
Câu 9: trong trường hợp tải MBA tải không đối xứng thì thành phần dòng điện thứ
tự không ảnh hưởng như thế nào trong trường hợp đấu Y/Y Y/
Câu 10: trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MBA từ ngẫu, sơ đồ đấu
dây; MBA từ ngẫu 3p và 1p?
- Biến áp tự ngẫu là loại MBA chỉ có 1 loại dây quấn. Khi điện được phát ra từ
máy phát điện nó sẻ đi qua những máy biến áp để đưa lên lưới điện,đồng thời 1
phần sẽ qua 1 máy biến áp tự ngẫu để nhà máy điện tự dùng , do vậy mới có tên
y biến áp tự dùng mà chỉ có trong nhà máy điện
- Thông thường một MBA sẽ có cuộn dây sơ cấp và cuộn thức cấp tuy nhiên
đối với máy biến áp tự ngẫu thì hai cuộn dây này sẽ được nối liền với nhau một
phần làm nhiệm vụ như cuộn sơ cấp và một phần làm nhiệm vụ như cuộn thứ cấp
giống như một MBA thông thường ,trong chiếc máy này có một cuộn dây cảm
ứng đấu theo kiểu hình sao ,khi đấu 3 pha thì đầu dây này sẽ đấu với đầu cuối của
dây kia .Cuộn này có tác dụng tiêu diệt các sóng hài bậc cao xuất hiện trên
đường dây ,hoặc chúng cũng được lắp trong các tủ bù công suất phản kháng
.MBA tự ngẫu được dùng trong lưới điện 220 kv trở lên đến đường dây truyền tải
500 kv bắc nam đồng thời nó có năng lực truyền tải từ
cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp thông qua hai đường chính là trực tiếp hoặc gián
tiếp thông qua từ thông .
*sơ đồ của MBA từ ngẫu 1 pha:
*Sơ đồ MBA từ ngẫu 3 pha:
Câu 11:Các loại máy biến áp đặc biệt và công dụng:
+ MBA ba dây quấn: công dụng : nâng cao được chỉ tiêu kinh tế và kỹ
thuật của trạm biến áp cần thiết của trạm sẽ ít hơn và tổn hao vận hành cũng
nhỏ hơn + MBA từ ngẫu: công dụng:
1.MBA từ ngẫu dùng để liên lạc giữa các hê thống điện có các cấp điện áp khác
nhau trong hệ thống điện như: 110-220,220-500,330-750k
2. MBA tự ngẫu dùng để mở máy các động cơ không đồng bộ công suất lớn
3. MBA tự ngẫu dùng rộng rãi làm nguồn cho các thiết bị điện sinh hoạt
4. MBA tự ngẫu dung ở các phòng thí ngiệm để thay đổi điện áp liên tục + MBA hàn hồ quang:
công dụng: là loại MBA đặc biệt dùng để hàn hồ quang điện + MBA đo lường: +máy biến điện áp:
Công dụng: biến điện áp cao thành điện áp nhỏ để đo lường và điều khiển +máy biến dòng điện:
công dụng: dùng để biến dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để đo lường bằng các
dụng cụ đo tiêu chuẩn và điều khiển
Câu 12: Các điều kiện vận hành song song máy biến áp? Các trường hợp vận
hành song song máy biến áp không thõa mán điều kiện.
Các điều kiện vận hành song song máy biến áp:
- Các máy biến áp phải cùng tổ đấu dây
- Các máy phải cùng tỷ số biến đổi, hoặc chênh nhau không quá 0,5%. -
Điện áp ngắn mạch Uk chênh nhau không quá 10%.
Các trường hợp vận hành song song máy biến áp không thõa mán điều kiện: II. MÁY ĐIỆN DC:
Câu 1.Cấu tạo máy điện một chiều. Kể tên các phần của mạch từ, mạch điện của một máy phát DC
Kết cấu của máy điện 1 chiều có thể phân thành 2 phần chính là: phần tĩnh và phần quay Phần tĩnh gồm có:
- Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây
quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ
- Cực từ phụ: được đặt giữa các cực từ chính và dung để cải thiện đổi chiều
- Gông từ: dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy - Các bộ phận khác :
+ Nắp máy: bảo vệ máy và cách điện
+ Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Phần quay gồm có:
- Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ
- Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua
- Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều - Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt: quạt gió làm nguội máy
+ Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.
Các phần các phần của mạch từ, mạch điện của một máy phát DC
- Mạch từ: cực từ chính, cực từ phụ, lõi thép
- Mạch điện: dây quấn, cố góp, chổi than
Câu 2. Mặt phẳng trung tính của một máy phát DC là gì?
Câu 3. Giải thích tại sao sức điện động được sinh ra trong rotor là sức điện động xoay chiều?
Tại vì khung dây dẫn phẳng có N vòng ,diện tích S quay đều với vận tốc ω, xung
quanh trục vuông góc với với các đường sức từ của một từ trường đều có cảm ứng
từ .Theo định luật cảm ứng điện từ, trong khung dây xuất hiện một suất điện động xoay chiều Câu 4. Tương tự câu 1.
Câu 51. Đặc tính của máy phát điện một chiều kích từ độc lập
a. Đặc tính ngoài U = f(I) khi It = Cte , n= Cte .
Khi I tăng, điện áp rơi trên dây quấn phần 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.
Dạng của đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích độc lập được trình bày trên hình
b. 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. Đường biểu
diễn đặc tính điều chỉnh trên hình (1-20) cho thấy khi tải tăng cần phải tăng
dòng điện kích thích sao cho bù được điện áp rơi trên Iư và ảnh hưởng của phản
ứng phần ứng . Từ không tải ( U= Uđm ) tăng đến tải định mức (I = Iđm )
thường phải tăng dòng điện kích thích lên 15 ÷ 25% .
Câu 5: Phần ứng có nhiều rãnh và nhiều thanh dẫn.
- Mục đích của việc tạo nhiều rãnh và nhiều thanh dẫn trong mỗi rãnh để có
thể đặt được nhiều cuộn dây vào phần ứng. đủ để tạo từ trường giúp máy
phát tạo ra suất điện động cần thiết.
- Ngoài ra, Khi đặt được nhiều cuộn dây vào phần ứng, có thể giúp máy phát
hoạt động ổn định, không bị đảo chiều cũng như cổ góp luôn ở trạng thái tốt
do có nhiều dây kết nối để tạo cổ góp. Câu 6.
- Các loại kích từ của máy phát điện một chiều: + kích từ song song. + kích từ nối tiếp. + kích từ đọc lập. + kích từ hỗn hợp. - Ứng dụng:
+ kích từ độc lập: trong các hệ thống Máy phát - động cơ, truyền động Máy cán,
Máy cắt kiM loại, thiết bị tự động trên tàu thủy, Máy bay v.v.. do có ưu điểm điều chỉnh điện áp.
+ kích từ nối tiếp: Không được sử dụng trong thực tế do điện áp thay đổi rất
nhiều khi thay đổi tải.
+ kích từ song song: Máy phát - động cơ
+ kích từ hỗn hợp: ít sử dụng trong thực tế.
Câu 7: mục đích của biến trở kích từ:
- Thay đổi điện áp đầu vào để kích từ cho stator, trong một số trường hợp sử
dụng để điều chỉnh từ trường cho stator để động cơ hoạt động ổn định với
mức điện áp quy định.
Câu 8. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức điện động tạo ra trong máy điện dc. - Từ thông.
- Nội trở cuộn dây, lõi từ. - Câu 9.
- Vì tổn hao năng lượng trong lõi từ, trong dây quấn gây ra sụt áp tại đầu ra. 10.
Vẽ mạch cân bằng của phần ứng máy phát DC. Các phương trình cơ bản của máy phát DC? -
Máy điện 1 chiều kích từ độc lập: Trong đó: - -
: Sức điện đông phần ứng. Vkt : ư Eư= Ut + Iư.Rư
Điện áp kích từ để tạo dòng Ikt Eư= Ke. Ø.n
là Điện trở phần ứng bao gồm ( Vkt = (Rkt +Rf ).Ikt
điện trở dây quấn phần ứng +Điện trở
dây quấn cực phụ (nếu có) + điện trở Iư= It
dây quấn cuộn bù (n ếu có))
Rf : Điện trở dây quấn mạch từ.
Rkt : Biến trở kích từ để thay đổi Ikt - - - -
Máy điện 1 chiều kích từ song song: Eư= Ke. Ø.n Iư= It +Ikt Ut = Eư - Iư.Rư - =(Rkt +Rf ).Ikt = It.Rt - -
- Máy đi n 1 chi u kích t n i ti ế p: E ư = K e. Ø.n I = I t = I kt ư U t = E ư - I ư .R ư =( R kt + R f ) .I kt
- Máy đi n 1 chi u kích t h n h p: = I t. R t. E = K e. (Ø ư // + Ø nt ) .n I = I t + I kt// ư I ktnt = I t
E = U t + I ư .R ư + I ktnt . R ktnt ư -- - 11.
Phân biệt sức điện động, điện áp định mức, điện áp trên tải, dòng điện
định mức, dòng điện không tải, dòng điện trên tải của máy phát DC?
- + Suất điện động là phần năng lượng được tạo bởi một thanh dẫn có chiều
dài l di chuyển với vận tốc dài v trong từ trường B tạo bởi phần cảm: e= B.l.v
- Trên toàn bộ dây quấn phần ứng: = Ke. .n (v) -
- + Điện áp định mức của máy phát điện điện áp lớn nhất mà máy phát điện có
thể tạo ra được : Uđm (V)
- + Điện áp trên tải là điện áp mà máy phát cung cấp cho tải: Ut (v)
- + Dòng điện định mức là dòng lớn nhất mà máy phát có thể tạo ra được Iđm (A)
- + Dòng không tải là dòng mà máy phát hoạt động ở chế độ không tải It=0 -
+ Dòng trên tải là dòng mà máy phát cung cấp cho tải It (A)
12. Đường cong từ hóa của máy phát điện một chiều chỉ ra mối quan hệ giữa hai yếu tố gì?
- Có 2 yếu tố là: giữa sức điện động E sinh ra trên 2 đầu phần ứng với dòng
điện kích thích qua dây quấn phần cảm.
13. Đối với máy phát điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song,
khi mạch từ chưa bão hòa, phải điều chỉnh thông số gì để giữ điện áp không đổi khi tải tăng?
14. Chiều quay của động cơ điện một chiều được thay đổi như thế nào? Cách
đảo chiều quay của động cơ DC kích từ song song
15.Phương trình điên áp cơ bản của động cơ dc: U=Eư +Iư.Rư
Phương trình điên áp của máy phát: U= Eư - Iư.Rư
Trong máy phát điện, chiều của mômen điện từ và tốc độ quay ngược nhau, còn
dòng điện và s.đ.đ cùng chiều .
Trong động cơ điện thì mômen và tốc độ quay cùng chiều còn dòng điện và s.đ.đ ngược chiều nhau.
16. Mục đích của cựa từ phụ là gì? Dây quấn cực từ phụ được mắc như thế nào?
- Cực từ phụ gồm dây quấn và lõi thép.Lõi thép thường được làm bằng thép khối.
Còn dây quấn cực từ phụ có cấu tạo giống dây quấn cực từ chính và được dùng để
cải thiện đổi chiều. Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với đây quấn của cực từ
chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulong.
17.Điện trở của biến trở cuôn dây kích từ song song tăng sẽ làm cho tốc độ động cơ
tăng cho tới tốc độ đinh mức thì biến trở được khử hoàn toàn.
18. Do Rư rất nhỏ nên khi tải thay đổi từ thông đến định mức, tốc độ giảm rất ít
(khoảng 2 - 3% tốc độ định mức ) cho nên đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện
kích thích song song rất cứng. Với đặctính cơ như vậy, động cơ điện kích thích
song song được dùng trong trường hợp tốc độ hầu như không đổi khi tải thay đổi (máy cắt kim loại ...).
Ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, tốc độ quay n giảm rất nhanh khi M
tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số rất lớn. Do đó không được cho loại động
cơ điện này làm việc ở những điều kiện có thể xảy ra mất tải như dùng đai truyền,
vì khi xảy ra đứt hoặc trượt đai truyền tốc độ quay tăng lên rất cao.
20. Thay đổi tốc độ động cơ DC:
• Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ( chỉ giảm tốc độ)
• Thay đổi từ thông (chỉ giảm tốc độ) Thay đổi điện trở phần ứng ( them
điện trở phụ vào mạch phần ứng => hao phí nhiệt trên thành phần điện trở.
21. Tốc độ cơ bản của động cơ kích từ song song được định nghĩa như thế nào?
Là tốc độ của động cơ khi mạch của phần ứng không có điện trở phụ. Có thể
thay đổi tốc độ dưới tốc độ cơ bản khi thay đổi biến trở mạch kích từ song
song vì chỉ có thể tăng điện trở cuộn kích từ nên Ikt có chiều hướng giảm nên
từ thông giảm làm cho tốc độ động cơ giảm. 22. Vì sao động cơ kích từ nối
tiếp không được vận hành ở chế độ không tải ?
Vì khi hoạt động không tải, I=0 => M=0 nên theo công thức : CM Rung n
U M K. C KE
Ta thấy tốc độ động cơ sẽ vô cùng lớn => gây phá hủy cổ góp, ổ bi đỡ trục động cơ.
23. Tại sao động cơ kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn hơn động cơ kích từ
song song có cùng công suất?
• Động cơ kích từ song song : Ta có : Iứng = - Inguồn – Ikt mà Ikt= const
• Động cơ kích từ nối tiếp : Ikt = I ứng= I nguồn
Nên cùng một công suất thì Moment khởi động của động cơ kích từ nối tiếp
sẽ lớn hơn động cơ kích từ song song.
25. So sánh độ điều chỉnh tốc độ của động cơ kích từ hỗn hợp với: (a) động cơ kích từ nối tiếp;
(b) động cơ kích từ song song.
Kích từ hỗn hợp
Kích từ nối tiếp Kích từ song song
–Động cơ kích từ hỗn – Tốc độ giới hạn ở – Tốc độ động cơ
hợp một chiều là kết hợp 5000 vòng/phút
trên thực tế là không đổi,
của động cơ nối tiếp và –
Cần tránh vận hành không phụ thuộc vào tải động cơ kích từ song
động cơ nối tiếp ở chế độ (tới một mô men nhất song.
không tải vì động cơ sẽ
định, sau đó tốc độ giảm, -Động cơ loại này có
tăng tốc không thể kiểm
xem hình), nhờ vậy loại
mômen khởi động tốt và soát được. Động cơ nối đông cơ này thích hợp
tốc độ ổn định. Tỷ lệ
tiếp phù hợp với những
với các ứng dụng với mô
phần trăm đấu hỗn hợp ứng dụng cần mô men
men khởi động thấp, như
(tức là tỷ lệ phần trăm
khởi động lớn, như cần ở các máy công cụ.
của cuộn kích từ được cẩu và tời – Có thể điều khiển
đấu nối tiếp) càng cao thì -Động cơ ĐMnt khả năng tốc độ bằng cách lắp thêm
tốc độ mô men khởi động quá tải lớn về momen.khi điện trở nối tiếp với phần
của động cơ càng cao có cùng một hệ số quá tải
ứng (giảm tốc độ) hoặc dòng điện như nhau thì
lắp thêm điện trở nối tiếp momen của ĐMnt lớn hơn
với mạch kích từ (tăng momen của ĐMđl tốc độ) -Momen cua ĐMnt không
phụ thuộc vào sụt áp trên
đường dây tải điên, nghĩa
là nêu giữ dòng điện cho
động cơ định mức thì momen động cơ cũng là
định mức , cho dù động
cơ nối ở đầu dường dây hay cuối dường dây.
26. So sánh momen khởi động của động cơ kích từ nối tiếp với momen khởi động
của động cơ kích từ song song.
• Động cơ kích từ song song : Ta có : Iứng = - Inguồn – Ikt mà Ikt= const
• Động cơ kích từ nối tiếp : Ikt = I ứng= I nguồn
Nên cùng một công suất thì Moment khởi động của động cơ kích từ nối tiếp
sẽ lớn hơn động cơ kích từ song song.
28. Điện áp trên đầu cực của máy phát kích từ song song khi giảm khi tải tăng? Giải thích.
- 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.
- Ta đã biết, khi máy ngừng hoạt động, trong lõi thép cực từ, gông từ còn lại
từ dư. Nếu để hở mạch kích thích ( I 0 t
) và quay máy phát điện đến tốc độ
định mức, do có từ thông dư trong dây quấn phần ứng sẽ cảm ứng được suất
điện động E và trên cực máy sẽ tạo ra một điện áp U = (2 ÷ 3)%Udm Uđm. U It
Nếu nối kín mạch kích thích thì trong nó sẽ có dòng điện rt với rt
điện trở của mạch kích thích. Kết quả là sinh ra s.đ.đ Itwt. Nếu suất điện
động này sinh ra từ thông có chiềutrùng với từ thông d ư thì máy sẽ đuợc
tăng kích từ, điện áp đầu cực sẽ tăng và cứ tiếp tục như vậy máy sẽ tiếp tục
tự kích thích được. Nếu từ thông sinh ra ngược chiều với từ dư thì máy sẽ bị khử từ,
không thể tự kích và tạo ra điện áp được . Đó là lý do vì sao điện áp trên đầu
cực của máy phát kích từ song song lúc giảm lúc tăng.
30. Cực từ phụ trong máy điện một chiều: vị trí, chức năng và cách đấu dây quấn cực từ phụ.
- Vị trí: đặt xen kẽ với cực từ chính, được gắn vào vỏ máy bằng bu lông.
- Chức năng: hạn chế tia lửa điện và cải thiện sự đổi chiều động cơ.
- Cách đấu dây: dây cực từ phụ mắc nối tiếp với phần ứng.
31. Cách đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ song song.
- Giữ nguyên phần ứng, đổi chiều kích từ
- Giữ chiều kích từ, đổi chiều phần ứng
32. Các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều.