Tài liệu môn máy điện 1 | Trường đại học Điện Lực

TÀI LIỆU ÔN TẬP MÁY ĐIỆN 1 CHƯƠNG 1
1.1. Nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều
+ Nguyên lý làm việc của MĐ1C: Nguyên lý hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ
+ Các chế độ làm việc MĐ1C: 2 chế độ
 Chế độ máy phát điện: Đầu vào cơ năng, đầu ra điện năng
 Chế độ động cơ điện: Đầu vào điện năng, đầu ra cơ năng của trục quay rotor
1.1.1. Chế độ máy phát điện a. Nguyên lý:
+ Mô hình MPĐ1C gồm Khung dây đặt trong từ trường của nam châm N-S, hai đầu nối với 2
phiến góp (2 nửa vòng đồng). Khung dây và phiến góp được quay quanh trục của nó. Hai
chổi điện (chổi than) đặt cố định và luôn tì lên phiến góp
+ Nguyên lý hoạt động MPĐ1C:
 Khi khung dây quay, các thanh dẫn sẽ cắt các đường sức của từ trường. Theo định luật
cảm ứng điện từ, trong các thanh dẫn sẽ xuất hiện sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng: e = B.l.v
B - Cảm ứng từ nơi thanh dẫn quét qua; l - Chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trường, v - vận tốc quét của thanh dẫn
 Chiều của s.đ.đ. cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải
 Phương trình cân bằng điện áp của máy phát điện một chiều: U=Eư - Iư. Rư
 Phương trình cân bằng mô men của máy phát điện một chiều: M1= M + M0
M1: mô men đưa vào trục máy phát điện, M: mô men điện từ, M0: Mô men không tải
b. Đặc điểm: Dòng điện (sức điện động) trong khung dây là dòng điện xoay chiều, dòng điện
(sức điện động) phát ra ngoài qua hệ thống chổi than vành góp là dòng điện một chiều Vì:
+ Các cạnh của khung dây luôn thay đổi vị trị dưới các cực từ nên sức điện động trong khung
dây của máy điện 1 chiều là sức điện động xoay chiều
+ Cơ cấu vành góp và chổi than giúp cho dòng điện (điện áp) đi ra mạch ngoài là dòng một chiều
1.1.2. Chế độ động cơ điện a. Nguyên lý:
+ Mô hình: Giống như máy phát điện một chiều + Nguyên lý hoạt động:
 Nối hai chổi điện vào nguồn điện một chiều, dòng một chiều sẽ chạy trong các thanh dẫn.
Tác dụng của từ trường nam châm lên các thanh dẫn có dòng điện sẽ sinh ra lực điện từ làm khung dây quay F = B.l.i
B - Cảm ứng từ nơi thanh dẫn quét qua; l - Chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trường, i - dòng
điện chạy trong thanh dẫn
 Chiều của lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái
 Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều: U=Eư + Iư. Rư
 Phương trình cân bằng mô men của động cơ điện một chiều: M = M1 + M0
 Công thức tính mô men điện từ của máy điện một chiều I ,u D M  B lN tb 2a 2 1
1.2. Cấu tạo của máy điện một chiều
Máy điện một chiều gồm:
+ Phần tĩnh (gọi là stato hoặc gọi là phần cảm)
+ Phần động (gọi là roto hoặc gọi là phần ứng)
1.1.3. Phần tĩnh gồm: cực từ chính, cực từ phụ, gông từ, nắp máy, cơ cấu chổi than a. Cực từ chính:
+ Nhiệm vụ: Tạo ra từ trường chính trong máy
+ Cấu tạo: Lõi sắt cực từ, dây quấn kích từ - Lõi sắt cực từ:
 Máy điện lớn hoặc trung bình: Lõi thép cực từ làm bằng các lá thép kĩ thuật điện hay thép các bon dày
 Máy điện nhỏ: Lõi thép cực từ được đúc bằng thép khối
 Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bu lông - Dây quấn kích từ:
 Dây quấn kích từ làm bằng đồng có bọc cách điện, được quấn thành từng cuộn
 Các cuộn dây được bọc cách điện và tẩm sơn cách điện trước khi đặt vào cực từ
 Các cuộn dây kích từ được nối tiếp với nhau sao cho khi cho dòng điện chạy qua, chúng
tạo thành các cực từ trái dấu xen kẽ nhau b. Cực từ phụ:
+ Nhiệm vụ: đặt xen kẽ giữa các cực từ chính để cải thiện đổi chiều
+ Cấu tạo: Lõi thép, dây quấn - Lõi sắt:
 Lõi thép làm bằng thép khối
 Cực từ phụ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bu lông - Dây quấn:
 Dây quấn có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính
 Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với dây quấn phần ứng c. Gông từ:
+ Nhiệm vụ: làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy + Cấu tạo:
 Gông từ làm bằng thép đúc (máy công suất lớn)
 Dùng thép tấm cuốn lại và hàn (máy công suất nhỏ và trung bình) d. Cơ cấu chổi than:
+ Nhiệm vụ: Chổi than có nhiệm vụ đưa dòng điện phần ứng ra ngoài và ngược lại
+ Cấu tạo: Chổi than, hộp chổi than, lò xo, giá đỡ, dây dẫn điện, cò mổ b. Nắp máy: + Nhiệm vụ:  Bảo vệ máy
 Đảm bảo an toàn cho người
 Làm giá đỡ ổ bi (trong máy công suất nhỏ và vừa)
1.1.4. Phần động (rotor) gồm: Lõi thép phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp a. Lõi thép:
+ Nhiệm vụ: Lõi thép phần ứng dùng để dẫn từ + Cấu tạo:
 Được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm, hai mặt có phủ sơn cách điện để
giảm tổn hao do dòng điện xoáy
 Được dập đồng dạng rồi ghép lại, xung quanh tạo thành các rãnh để đặt dây quấn, ở giữa có lỗ bắt trục
 Ở các máy trung bình và lớn còn dập lỗ để thông gió 2
 Các máy điện lớn, lõi thép được chia thành từng đoạn nhỏ để tạo khe hở thông gió ngang trục b. Dây quấn phần ứng:
+ Nhiệm vụ: Sinh ra sức điện động và cho dòng điện chạy qua để thực hiện quá trình biến đổi năng
lượng từ cơ năng thành điện năng và ngược lại + Cấu tạo:
 Làm bằng đồng có bọc cách điện
 Tiết diện hình tròn (máy công suất nhỏ) hoặc hình chữ nhật (máy công suất lớn)
 Được quấn thành từng bối dây và đặt trong rãnh của lõi thép, được cách điện cẩn thận với rãnh
 Miệng rãnh có nêm chèn để đè chặt dây
 Đầu các bối dây được hàn nối với các phiến góp của cổ góp ở đầu trục rôto
c. Cổ góp: gọi là vành góp hay vành đổi chiều
+ Nhiệm vụ: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều trong khung dây thành dòng điện một chiều
+ Cấu tạo: Được ghép bởi nhiều phiến góp, các phiến góp cách điện với nhau bằng mica mỏng d. Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt để làm mát máy + Trục máy
1.2.3. Một số câu hỏi tại sao về cấu tạo MĐ1C:
+ Tại sao vỏ máy dùng thép mà không dùng gang, nhôm…? VÌ vỏ máy dùng thép mà không
dùng gang vì gang có độ dẫn từ kém đồng thời vỏ máy dùng làm gông từ nối liền các
mạch từ, khép kín mạch từ
+ Tại sao lõi thép phần ứng lại làm bằng thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau? VÌ lõi thép
phần ứng bằng thép kỹ thuật điện vì từ trường do dòng điện xoay chiều trong dây quấn
phần ứng sinh ra dòng điện xoáy (dòng fuco) gây tổn hao.
+ Tại sao lõi thép cực từ có thể dung thép cacbon dày mà không dung thép kỹ thuật điện ghép
lại? VÌ lõi thép cực từ dẫn từ thông một chiều do dòng kích từ sinh ra và dòng điện xoáy
xuất hiện trong lõi thép cực từ rất nhỏ => tổn hao ít
1.3. Các đại lượng định mức của MĐMC
 Công suất định mức Pđm (W hay kW)
 Điện áp định mức (V)
 Dòng điện định mức (A)
 Tốc độ định mức (vg/ph)
 Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ, cấp bảo vệ 1.4. Phân loại MĐMC
1. Kích thích độc lập (Ví dụ: Máy điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu) 2. Kích thích song song 3. Kích thích nối tiếp 4. Kích thích hỗn hợp 3
1.5. Các đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích độc lập (5 loại)
1. Đặc tính không tải: Quan hệ giữa điện áp đầu cực máy phát với dòng điện kích từ U0= Eư = f(Ikt) khi Iư = 0, n = const
2. Đặc tính ngắn mạch: Quan hệ giữa dòng điện phần ứng và dòng điện kích từ Iư = f(Ikt) khi U = 0, n = const
3. Đặc tính ngoài: Quan hệ giữa điện áp đầu cực máy phát với dòng điện phụ tải U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const
4. Đặc tính điều chỉnh: Quan hệ giữa dòng điện kích từ và dòng điện phần ứng Ikt = f (Iư) khi U= const, n=const
5. Đặc tính tải: Quan hệ giữa điện áp đầu cực máy phát và dòng điện kích từ U = f(Ikt) khi Iư = const, n = const
1.5.1. Đặc tính không tải
 Mô tả: Để hở mạch máy phát (I = 0), quay máy phát với tốc độ không đổi (thường là tốc
độ định mức), đo các trị số dòng điện kích thích Ikt và điện áp của stato U0
 U0= Eư = f(Ikt) khi Iư = 0, n = const  Sơ đồ thí nghiệm R A U = 0 Điểm làm việc CD U U A đ V I - E + - E 0 I I R I kt đm kt ® I kt k + A b) a)
1.5.2. Đặc tính ngắn mạch
 Mô tả: Nối ngắn mạch phần ứng qua một Ampe mét (U = 0), quay máy phát với tốc độ
không đổi (bằng tốc độ định mức), đo các trị số dòng điện kích thích Ikt và dòng điện phần ứng tương ứng Iư
 Iư = f(Ikt) khi U = 0, n = const
1.5. 3. Đặc tính ngoài U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const 4
 Mô tả: Giữ tốc độ quay không đổi và dòng kích từ không đổi, đo điện áp đầu cực và dòng
điện phụ tải tương ứng
 U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const
1.5.4. Đặc tính điều chỉnh
 Mô tả: Máy phát quay với tốc độ không đổi (thường bằng tốc độ định mức), khi tải thay
đổi, điều chỉnh dòng kích thích để điện áp đầu ra của máy phát là không đổi. Đo quan hệ
giữa dòng kích thích và dòng điện phần ứng (dòng điện phụ tải)
 Ikt = f (Iư) khi U= const, n=const  Đường đặc tính 1.5.5. Đặc tính tải
 Mô tả: Máy phát quay với tốc độ không đổi (thường bằng tốc độ định mức), khi tải thay
đổi, điều chỉnh dòng kích thích để dòng điện đầu ra của máy phát (dòng điện phụ tải) là
không đổi. Đo quan hệ giữa dòng kích thích và điện áp đầu ra của máy phát
 U = f(It) khi Iư = const, n = const
1.6. Các đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích song song (3 loại)
1. Đặc tính không tải U0= Eư = f(Ikt) khi Iư = 0, n = const
2. Đặc tính ngoài U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const
3. Đặc tính điều chỉnh Ikt = f (Iư) khi U= const, n=const
1.7. Các đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp (1 loại)
1. Đặc tính ngoài U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const
1.8. Các đặc tính của máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp (2 loại)
1. Đặc tính ngoài U = f(Iư) khi Ikt= const, n=const
2. Đặc tính điều chỉnh Ikt = f (Iư) khi U= const, n=const
1.9. Điều kiện tự kích + Có từ dư
+ Quay đúng chiều để dòng kích từ sinh ra sẽ tạo ra từ thông kt cùng chiều với dư
+ Điện trở mạch kích thích rkt không quá lớn nếu tốc độ quay bằng hằng số
1.10. Mở máy động cơ điện một chiều
1.10.1. Những yêu cầu mở máy ĐCĐ1C:
• Mômen mở máy Mmm phải lớn nhất để hoàn thành quá trình mở máy trong thời gian nhanh nhất.
• Dòng điện mở máy Imm phải nhỏ, được hạn chế đến mức thấp nhất để dây quấn khỏi bị
cháy hoặc ảnh hưởng xấu đến đổi chiều.
• Từ thông cực đại Φmax để sau khi đóng động cơ vào nguồn động cơ được kích thích đến
mức tối đa, có như vậy thì ứng với mỗi trị số của dòng điện Iư mômen luôn luôn lớn nhất.
• Ngoài ra phải đảm bảo mạch kích thích không bị đứt vì nếu mạch kích thích hở mạch thì
Φ = 0, M = 0, động cơ không quay được, Eư = 0 và Iư = U/Rư có trị số rất lớn làm cháy vành góp và dây quấn
1.10.2. Các phương pháp mở máy động cơ điện một chiều (3 phương pháp)  Mở máy trực tiếp
 Mở máy bằng biến trở 5
 Mở máy bằng điện áp thấp
Ưu, nhược điểm từng phương pháp  Mở máy trực tiếp
o Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, thời gian mở máy nhanh
o Nhược điểm: Dòng mở máy lớn
 Mở máy bằng điện áp thấp Umm< Uđm
o Ưu điểm: Dòng điện mở máy nhỏ
o Nhược điểm: Thiết bị rất đắt tiền (phải có thêm nguồn phụ điều chỉnh được điện áp)
 Mở máy bằng biến trở
o Ưu điểm: Hạn chế dòng điện mở máy
o Nhược điểm: Thiết bị mở máy đắt, tổn hao trong quá trình mở máy lớn, thời gian mở máy lâu
1.11. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
1.11.1. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ  Thay đổi từ thông  Thay đổi điện áp
 Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng 6 CHƯƠNG 2
2.1. Nguyên lý làm việc của MBA
Nguyên lý hoạt động: dựa trên định luật cảm ứng điện từ dφ dφ sinωt π e =−w = −w
= −w ωφ cosωt=√2E sin(ωt− ) dt dt 2 dφ dφ sinωt π e = −w = −w
= −w ωφ cosωt=√2E sin(ωt− ) dt dt 2 w 2 fw trong đó m 1 1 m E    4,44 1 f 1 w 2 2 m w 2 fw  và m 2 2 m E   4,44 2 f 2 w 2 2 m
Là trị số hiệu dụng của các suất điện động ở dây quấn 1 và 2 k= = ≈ ≈
gọi là tỷ số biến đổi của máy biến áp
+ Năng lượng truyền từ dây cuốn sơ cấp sang thứ cấp MBA thông qua mạch từ và sự biến thiên của từ thông
2.2. Định nghĩa về MBA: M.b.a là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên định luật
cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện
áp khác, với tần số không đổi
2.3. Mục đích MBA: Giảm tổn thất điện năng, tăng điện áp trước khi truyền tải….
2.4. Một số đặc điểm:
• Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai dây quấn.
• Dây quấn nối với nguồn để thu năng lượng vào gọi là dây quấn sơ cấp
• Dây quấn nối với phụ tải để đưa năng lượng ra gọi là dây quấn thứ cấp.
• Máy biến áp có k > 1, tức U1 > U2 gọi là máy biến áp giảm áp.
• Máy biến áp có k < 1, tức U1 < U2 gọi là máy biến áp tăng áp.
• Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp (CA), dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp (HA).
• Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn CA và HA còn có dây quấn thứ ba có cấp
điện áp trung gian, gọi là dây quấn trung áp (TA).
• Máy biến áp thông thường có tần số phía sơ cấp và thứ cấp bằng nhau, cường độ dòng
điện phía sơ cấp và thứ cấp khác nhau
• Nếu điện áp phía sơ cấp lớn hơn phía thứ cấp thì dòng điện phía sơ cấp sẽ nhỏ hơn dòng
điện phía thứ cấp tương ứng và ngược lại.
• Cách đấu dây thông thường của MBA: Cuộn hạ áp đấu tam giác, cao áp đấu sao
• Máy biến áp có số vòng cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng của cuộn thứ cấp có tác dụng tăng
cường độ dòng điện, giảm điện áp 2.5. Cấu tạo của MBA
MBA có các bộ phận chính sau: Lõi thép Dây quấn Vỏ máy 2.5.1. Lõi thép:
Nhiệm vụ: dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn
• Lõi thép gồm 2 phần: • Trụ 7 • Gông
• Lõi thép được ghép bằng những lá thép KTĐ mỏng có phủ sơn cách điện ở bề mặt được
ghép chặt lại với nhau để giảm tổn hao do dòng điện xoáy (dòng fuco).
a. Trụ (T): Nhiệm vụ: phần trên đó có quấn dây
b. Gông: Nhiệm vụ: nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín, trên đó không có dây quấn 2.5.2. Dây quấn:
Nhiệm vụ: là bộ phận dẫn điện của m.b.a, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra
Cấu tạo: Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể bằng nhôm
2.5.3. Vỏ máy: gồm hai bộ phận: • Thùng • Nắp thùng
+ Tại sao lõi thép MBA làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau? => để giảm tổn
hao do dòng điện xoáy (dòng fuco)
+ Tại sao lõi thép của máy biến áp lại thường được làm bằng các tấm tôn silic dát mỏng, ghép
sát và cách điện với nhau? => để giảm tổn hao do dòng điện xoáy (dòng fuco)
+ Cấu tạo mạch từ của MBA: gồm các lá thép kỹ thuật điện mỏng ghép chặt lại với nhau
2.6. Các đại lượng định mức của MBA
1. Dung lượng định mức của m.b.a: Sđm (tính bằng VA hay kVA), là công suất biểu kiến đưa
ra ở dây quấn thứ cấp m.b.a.
2. Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (tính bằng V hay kV). Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu
phân nhánh thì ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.
3. Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V, kV) là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy
không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.
4. Dòng điện dây sơ cấp và thứ cấp định mức I1đm và I2đm là các dòng điện dây của sơ cấp và
thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức (tính bằng A hay kA).
5. Tần số định mức: fđm, tính bằng Hz.
6. Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi những số liệu khác như: số pha m; tổ nối dây; điện áp
ngắn mạch un%, chế độ làm việc; phương pháp làm mát, ...
2.7. Phân loại máy biến áp:
Phân loại theo dạng mạch từ của MBA 3 pha:
+ Máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ chung
+ Máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ riêng
2.7. Tổ nối dây của MBA
+ Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp với kiểu
đấu dây thứ cấp, nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây của dây quấn sơ cấp
và sức điện động dây của dây quấn thứ cấp tương ứng. Tổ nối dây phụ thuộc vào chiều
quấn dây, cách ký hiệu đầu dây và kiểu đấu dây quấn của sơ cấp và thứ cấp.
+ Mỗi một máy biến áp ba pha có tổ nối dây xác định do nhà sản xuất ghi lại trên nhãn máy.
+ Góc lệch pha của tổ đấu dây được quy ước bằng số giờ trên mặt đồng hồ. Độ lớn của góc
bằng số giờ x 300. Ví dụ hình dưới là tổ đấu dây Y/∆-11 thì góc lệch pha là 3300 8
+ Cách xác định tổ đấu dây: 9
2.8. Điều kiện để các MBA làm việc song song 10
1. Điều kiện tỷ số biến đổi bằng nhau
2. Điều kiện cùng tổ nối dây
3. Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau 2. 9. MBA 3 dây quấn:
 Máy biến áp ba dây quấn là máy biến áp có một dây quấn sơ cấp và hai dây quấn thứ cấp. 2.10. MBA tự ngẫu
 M.b.a. tự ngẫu là m.b.a. trong đó cuộn dây sơ cấp và thứ cấp chung nhau (là 1 cuộn dây
thực tế và được trích ra ở phía Trung). Vì vậy giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp ngoài sự
liên hệ với nhau về từ còn liên hệ trực tiếp với nhau về điện.
 Ưu điểm máy biến áp tự ngẫu so với máy biến áp 3 cuộn dây: Kích thước nhỏ hơn, tổn
thất ít hơn, giá thành rẻ hơn, dễ điều chỉnh điện áp.
 Nhược điểm: Điện áp ngắn mạch lớn gây ra không an toàn cho người sử dụng, yêu cầu
phía cao và trung phải nối đất trực tiếp.
 Đặc điểm của MBA tự ngẫu: Sụt áp nhỏ, Tổn hao nhỏ hơn, Dòng điện ngắn mạch lớn,
Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp thực chất là 1 cuộn dây và không cách điện với nhau. 11 CHƯƠNG 3
3.1.1. Nguyên lý làm việc của MĐKĐB 1. Nguyên lý làm việc
 Cho dòng điện xoay chiều 3 pha vào dây quấn 3 pha của stato máy điện, trong lõi thép
stato sẽ hình thành một từ trường quay quay với tốc độ: 60 f n 1  1 p
trong đó: f1- tần số của dòng xoay chiều 3 pha;
p - số cặp cực từ của máy.
• Từ trường quay của stato quét qua các thanh dẫn của dây quấn rôto, cảm ứng nên trong
dây quấn rôto sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng E.
• Chiều s.đ.đ cảm ứng được xác định theo quy tắc bàn tay phải
• Vì dây quấn rôto luôn kín mạch nên trong nó có dòng điện iR. Dòng iR lại sinh ra từ
trường, từ trường rôto kết hợp với từ trường quay của stato tạo thành từ trường trong khe hở giữa stato và rôto.
Tác dụng giữa từ trường khe hở với dòng điện trong dây quấn rôto sinh ra lực điện từ Fđt,
chiều của lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái. Tập hợp các lực điện từ tác dụng
lên các thanh dẫn của rôto tạo ra mômen làm cho rôto quay theo chiều từ trường quay
Tốc độ của rôto n luôn luôn khác tốc độ của từ trường quay n1 (n ≠ n 1), vì vậy gọi là động cơ không đồng bộ 2. Hệ số trượt s
• Sự khác nhau giữa tốc độ rôto và tốc độ từ trường quay được biểu hiện ở hệ số trượt s: 1 n n 1 n n s  hay s  .100% 1 n 1 n
n: tốc độ quay của rotor, n1: tốc độ quay của từ trường
• Từ biểu thức của hệ số trượt ta có: 60 1  (1 ) f n n s  .(1 s ) 1 p
3. Các chế độ làm việc của máy điện không đồng bộ (3 chế độ):
+ Chế độ động cơ điện
+ Chế độ máy phát điện
+ Chế độ hãm điện từ
3.1.1.1. Chế độ động cơ điện
• Rotor quay cùng chiều với từ trường quay nhưng tốc độ nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (0 < n < n1 hay 0 < s < 1)
3.1.1.2. Chế độ máy phát điện
• Rotor quay cùng chiều với từ trường quay nhưng tốc độ nhanh hơn tốc độ đồng bộ (n > n1 hay s < 0)
3.1.1.3. Chế độ hãm điện từ
• Rotor quay ngược chiều với từ trường (n < 0 hay s > 1)
3.1.2. Cấu tạo của MĐKĐB
• Máy điện không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau: Phần tĩnh - Stator Phần quay - Rotor
Khe hở không khí giữa rôto và stato 3.1.2.1. Phần tĩnh gồm: 12 Lõi sắt Dây quấn Vỏ máy a) Lõi sắt • Là phần dẫn từ
Lõi sắt được làm bằng những lá thép kĩ thuật điện dày 0,35 ÷ 0,5 mm, bề mặt có phủ sơn
cách điện để chống tổn hao do dòng điện xoáy (dòng fuco). b) Dây quấn
• Là phần dẫn điện, được làm bằng dây đồng có bọc cách điện c) Vỏ máy • Gồm Thân máy Nắp máy Chân đế
Vỏ không dùng làm mạch từ và gang rẻ hơn thép => vỏ máy ĐC KĐB công suất nhỏ và
trung bình thường đúc bằng gang (vì). => Tại sao vỏ máy của ĐC KĐB công suất nhỏ,
trung bình thường làm bằng gang mà không dùng thép
Với các máy công suất tương đối lớn (1000 kW) thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn thành vỏ.
Lõi thép stato của máy điện không đồng bộ được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện để
giảm tổn hao do dòng Fu-Cô trong máy 3.1.2.2. Phần quay gồm: Lõi thép Dây quấn
Các bộ phận khác như trục máy, cánh quạt làm mát (với máy cỡ nhỏ)
a) Lõi thép: Trên thực tế, tổn hao sắt ở lõi thép rôto khi máy làm việc là rất nhỏ nên không
cần dùng thép kĩ thuật điện. b) Dây quấn rôto
• Dây quấn rôto của máy điện không đồng bộ chia thành hai loại: Rôto kiểu dây quấn, Rôto kiểu lồng sóc
• Rotor lồng sóc có ưu điểm cấu tạo đơn giản, chắc chắn, giá thành rẻ nhưng khả năng điều
chỉnh tốc độ kém và dòng mở máy lớn
• Rotor dây quấn có đặc điểm: cấu tạo phức tạp hơn rotor lồng sóc 3.1.2.3. Khe hở
3.1.3. Các đại lượng định mức của MĐKĐB
Công suất định mức ở đầu trục: Pđm (W, kW).
Dòng điện dây định mức: Iđm (A).
Tốc độ quay định mức nđm (vòng/phút).
Tần số nguồn định mức fđm (Hz).
Hiệu suất định mức ηđm
Hệ số công suất định mức cosđm. 3.2.1. Mở máy ĐCKĐB:
3.2.1.1. Những yêu cầu mở máy động cơ không đồng bộ ba pha:
• Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải
• Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt
• Phương pháp mở máy, thiết bị sử dụng đơn giản, rẻ tiền, an toàn và chắc chắn
• Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt 3.2.1.2.
Các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ ba pha: 3 phương pháp
chính (trong đó phương pháp thứ 2 gồm 3 phương pháp phụ)
• Mở máy trực tiếp động cơ điện rôto lồng sóc 13
• Hạ điện áp khi mở máy (gồm 3 phương pháp: Mắc nối tiếp cuộn kháng vào mạch stato,
Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy, Mở máy bằng đổi nối Y – Δ)
• Mở máy bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto
a) Mở máy trực tiếp động cơ điện rôto lồng sóc
• Đóng trực tiếp động cơ vào lưới với Umm = Uđm
• Ưu điểm: Đơn giản, thiết bị sử dụng ít, mômen mở máy Mmm lớn, thời gian mở máy nhanh.
• Nhược điểm: Không hạn chế được dòng điện mở máy Imm.
• Mở máy trực tiếp thường được áp dụng cho ĐC KDB rotor lồng sóc công suất nhỏ vì:
Thời gian mở máy nhanh, thực hiện đơn giản và dòng điện mở máy tăng nhiều lần nhưng không quá lớn
b) Mắc nối tiếp cuộn kháng vào mạch stato
 Đặc điểm: Sử dụng một cuộn kháng mắc nối tiếp với động cơ để hạ điện áp mở máy =>
Giảm dòng điện mở máy
• Ưu: thiết bị đơn giản, giảm được dòng điện mở máy
• Nhược: Mômen mở máy giảm bình phương lần.
• Mục đích: Giảm dòng điện mở máy
c) Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy
 Đặc điểm: Sử dụng một máy biến áp tự ngẫu mắc phía cao vào điện lưới, phía hạ vào
động cơ để hạ điện áp mở máy => giảm dòng điện mở máy
• Ưu điểm: Cùng mômen mở máy như nhau, dòng điện mở máy khi dùng BATN nhỏ hơn
nhiều so với mở máy bằng cuộn kháng. Ngược lại, nếu dòng điện mở máy lấy từ lưới vào
như nhau thì mômen mở máy khi dùng BATN lớn hơn.
d) Mở máy bằng đổi nối Y – Δ
• Đặc điểm: Phương pháp mở máy bằng đổi nối Y-Δ tương đối đơn giản, giảm được dòng
điện mở máy nhưng chỉ được dùng đối với những động cơ điện khi làm việc bình thường đấu Δ.
• Mục đích: Giảm dòng điện mở máy
e) Mở máy bằng cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto
• Ghép thêm điện trở phụ vào mạch rôto vừa đạt được mômen mở máy lớn, vừa giảm được dòng điện mở máy.
3.2.2. Điều chỉnh tốc độ ĐCKĐB: • Trên stato:
+ Thay đổi số đôi cực của dây quấn stato
+ Thay đổi tần số nguồn cung cấp
+ Thay đổi điện áp đưa vào dây quấn stato: U = x.U s
đm (x < 1) => n  (1  )n => 2 1 x
Khi điện áp giảm thì hệ số trượt tăng lên • Trên roto:
+ Thay đổi điện trở rotor: Khi ghép thêm điện trở phụ vào mạch rotor thì tốc độ của động cơ giảm đi
+ Nối tiếp trên mạch rôto một hay nhiều máy điện (gọi là nối cấp)
3.2.3. Đặc điểm và phạm vi sử dụng của ĐCKĐB:
• Máy điện không đồng bộ chủ yếu dùng làm động cơ điện.
• Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ => động cơ
KĐB được sử dụng rất phổ biến. 14
• Nhược điểm: hệ số cos của máy thường không cao lắm, đặc tính điều chỉnh tốc độ
không tốt lắm nên ứng dụng của máy điện KĐB có phần hạn chế. 15 CHƯƠNG 4
4.1.1. Nguyên lý làm việc của Máy điện đồng bộ (MĐĐB) : Dựa trên định luật cảm ứng điện từ
4.1.1.1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ:
• Khi động cơ sơ cấp quay rôto máy phát với tốc độ định mức, đồng thời cho dòng điện một
chiều vào dây quấn rôto (dây quấn kích thích), rôto trở thành nam châm điện, từ trường
của rôto quét qua các thanh dẫn của dây p n
• Tần số của s.đ.đ. cảm ứng là: . f  60
trong đó n là tốc độ quay của rôto, p là số đôi cực của máy
• Giá trị hiệu dụng của s.đ.đ. cảm ứng trong mỗi pha của dây quấn stato là: E = 4,44.f.W.kdq.Φ0
trong đó: Φ0 - từ thông trong khe hở dưới một cực từ;
W - số vòng dây của mỗi pha dây quấn phần ứng; kdq - hệ số dây quấn.
• Khi dây quấn phần ứng của máy được nối với tải bên ngoài, dòng điện ba pha đối xứng
lệch nhau về thời gian 1200 điện chạy trong dây quấn ba pha đặt lệch nhau trong không
gian một góc 1200 điện sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ là: 60.f 1 n  p
Ta thấy n = n1, tốc độ quay rôto bằng tốc độ từ trường quay, vì vậy máy được gọi là máy điện đồng bộ.
So sánh từ trường của cực từ do dòng 1 chiều sinh ra và từ trường quay do dòng xoay chiều
sinh ra ta thấy không có sự chuyển động tương đối do quay cùng tốc độ
4.1.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ:
• Cho dòng điện ba pha iA, iB, iC vào dây quấn ba pha của stato, dòng điện ba pha sẽ sinh ra
từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p.
• Ta hình dung từ trường quay stato như một nam châm có hai cực đang quay với tốc độ n1
• Đồng thời cho dòng điện một chiều vào dây quấn rôto, rôto trở thành một nam châm điện.
• Tác dụng tương hỗ giữa từ trường stato và từ trường rôto tạo ra lực tác dụng lên rôto.
• Từ trường stato quay với tốc độ n1 nên lực tác dụng ấy kéo rôto quay với tốc độ n = n1.
• Một số đặc điểm cần chú ý:
• Động cơ điện một chiều và động cơ KĐB đều làm việc theo nguyên lý lực điện từ tác
dụng, còn ở động cơ đồng bộ thì làm việc theo nguyên lý lực tác dụng giữa hai từ trường.
• Cực từ trong máy điện đồng bộ đặt ở rotor và không thể thay đổi số đôi cực không
• Ở động cơ điện đồng bộ, rôto quay được là do lực tác dụng giữa hai từ trường
4.1.2. Cấu tạo của MĐĐB
4.1.2.1. Kết cấu của máy điện đồng bộ cực ẩn:
• Lõi thép rotor trong máy điện cực ẩn làm bằng: thép hợp kim rèn thành khối trụ sau được
được gia công và phay rãnh để đặt dây quấn kích từ, phần không phay rãnh làm thành mặt
cực từ. Do đó mặt cực từ được tạo thành bởi phần không phay rãnh của lõi thép rotor
• Các máy điện đồng bộ cực ẩn hiện đại thường chế tạo với số đôi cực p =1, tốc độ quay của rôto là 3000 vg/ph.
• Để hạn chế lực ly tâm, đường kính D của rôto không vượt quá 1,1 ÷ 1,15 m. Để tăng công
suất, người ta tăng chiều dài l của rôto. Chiều dài tối đa của rôto vào khoảng 6,5 m. Trên
mặt cực không có dây quấn cản 16
4.1.2.2. Kết cấu của máy điện đồng bộ cực lồi:
• Máy điện đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, đường kính rôto D có thể tới 15 m,
chiều dài l nhỏ. Tỉ lệ l/D = 0,15 ÷ 0,2.
• Đường kính D có thể lên tới 15m vì tốc độ quay chậm, nên không cần hạn chế lực ly tâm
• Cực từ được chế tạo riêng ghép bởi các lá thép dày 1 ÷ 1,5 mm. Cực từ cố định trên lõi
thép nhờ các đuôi hình T hoặc bằng bulông xuyên từ mặt cực bắt chặt vào lõi thép. Trên
mặt cực có dây quấn cản
• Tốc độ quay chậm số cặp cực từ p ≥ 1
4.1.3. Các đại lượng định mức của MĐĐB
Công suất định mức (đơn vị kW hay kVA): Công suất định mức máy điện đồng bộ được tính
toán theo điều kiện phát nóng và làm việc lâu dài.
• Điện áp định mức (V, kV). Nếu là máy 3 pha thì đó là điện áp dây.
• Dòng điện stato và dòng điện rôto định mức (A)
• Tốc độ quay định mức (vg/ph)
• Tần số định mức (Hz)
• Hệ số công suất cosφ
• Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi: kiểu máy, số pha, kiểu nối dây các pha phần tĩnh, cấp
cách điện của dây quấn stato và rôto, nhà máy chế tạo, năm sản xuất…
4.2.1. Các điều kiện làm việc song song của máy phát điện đồng bộ
 Điện áp của máy phát UF phải bằng điện áp của lưới UL.
 Tần số của máy phát fF phải bằng tần số lưới fL.
 Thứ tự pha của máy phát phải giống thứ tự pha của lưới.
 Điện áp của máy phát và của lưới phải trùng pha nhau.
4.2.2. Điều chỉnh khi ghép song song
 Khi ghép song song, việc điều chỉnh điện áp của máy phát UF được thực hiện bằng cách
thay đổi dòng kích từ của máy
 Tần số fF của máy được điều chỉnh bằng cách thay đổi mômen quay (tốc độ) của động cơ sơ cấp kéo máy phát.
 Sự trùng pha giữa điện áp của máy phát và điện áp của lưới được kiểm tra bằng đèn,
vonmét chỉ không hoặc dụng cụ đồng bộ.
 Thứ tự pha của máy phát được kiểm tra bằng dụng cụ kiểm tra thứ tự pha và thường chỉ
kiểm tra một lần sau khi lắp đặt máy và hoà đồng bộ với lưới lần đầu tiên.
4.2.3. Các phương pháp hòa đồng bộ
 Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu ánh sáng đèn: Kiểu nối tối, kiểu ánh sáng đèn quay
 Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu điện từ.
a. Sơ đồ hòa kiểu nối tối 17
+ Thời điểm đóng cầu dao hòa: cả 3 đèn cùng tắt
+ Nếu tần số máy phát khác tần số lưới thì điện áp đặt vào các đèn bằng bao nhiêu? Bằng
nhau và cùng thay đổi trong phạm vi từ 0  U  2U
+ Tần số và thứ tự pha của máy phát được kiểm tra bằng chính bộ hòa gồm 3 đèn, mỗi đèn
được nối giữa 2 đầu tương ứng của cầu dao hòa.
+ Nếu ánh sáng 3 đèn là quay có nghĩa là thứ tự pha của máy phát khác thứ tự pha của lưới
 Dùng bộ hoà đồng bộ kiểu điện từ: Khi hòa MFĐ đồng bộ kiểu điện từ, thời điểm đóng
cầu dao cần thỏa mãn điều kiện điện áp máy phát trùng pha điện áp lưới.
4.3. Một số câu hỏi tại sao?
+ Từ trường trong khe hở không khí trong máy điện đồng bộ được sinh ra từ đâu? Từ trường
tổng của từ trường cực từ và từ trường quay do dòng điện phần ứng sinh ra.
+ Tại sao lõi thép rotor được chế tạo bằng thép khối mà không cần dùng đến tôn silic như lõi
thép stator? VÌ rotor dẫn từ thông 1 chiều do dòng kích từ sinh ra và giữa rôto và từ
trường quay của stato không có chuyển động tương đối nên tổn hao do dòng điện xoáy (dòng fuco) nhỏ.
+ Tại sao dây cuốn phần ứng được đặt ở phần tĩnh? VÌ nếu đặt ở phần quay thì phải có thêm
3 vành trượt để đưa dòng điện ra ngoài do đó giá thành cao
+ Khi ghép song song máy phát điện đồng bộ với lưới mà không đảm bảo điều kiện thứ tự
pha giống nhau thì xảy ra hiện tượng gì? xuất hiện sự chênh lệch điện áp, dòng điện cân
bằng và mô men khi đó sinh ra rất lớn có thể làm gãy trục máy phát
+ Tác dụng của điện trở diệt từ nối với dây cuốn kích từ trong phương pháp tự đồng bộ khi
ghép song song máy phát là gì? Làm đường dẫn cho dòng kích từ cảm ứng giới hạn điện
áp ở 2 đầu cuộn kích từ
+ Khi máy phát điện đồng bộ đang làm việc song song với lưới điện, nếu tách động cơ sơ cấp
kéo máy phát ra, đồng thời nối tắt hai đầu dây quấn kích thích lại với nhau thì máy sẽ làm
việc như một động cơ điện không đồng bộ
+ Khi ghép song song một máy phát điện đồng bộ với lưới mà không đảm bảo điều kiện thứ
tự pha giống nhau, còn các điều kiện khác đảm bảo thì sẽ xảy ra hiện tượng Trong mạch
kín giữa hai pha đấu nhầm sẽ xuất hiện chênh lệch điện áp U = 2Ud, dòng điện cân bằng
và mômen do nó sinh ra có giá trị rất lớn, có thể bẻ gẫy trục máy phát, làm biến dạng dây quấn
+ Khi ghép song song máy phát điện vào lưới điện bằng phương pháp tự đồng bộ, dây quấn
kích thích phải được nối tắt qua điện trở diệt từ để điện trở diệt từ làm đường dẫn cho
dòng kích từ cảm ứng, giới hạn điện áp ở hai đầu cuộn kích từ và máy kích từ ở mức khả
năng chịu đựng được của cuộn kích từ và máy kích từ (cách điện không bị chọc thủng) 18 PHẦN BÀI TẬP
Chương 1: Máy điện 1 chiều- bài tập
+ Dạng bài: Cho ĐCĐ1C chiều kích thích song song, có Pđm , Uđm, Iđm, Ikt, nđm, Rư. Tính mô
men định mức ở đầu trục M2đm, tính mô men điện từ Mđtđm Hướng dẫn:
Sử dụng công thức sau tính mô men cơ ở đầu trục động cơ: Pdm M 2d  m dm n  2. . f  2. . dm dm 60 P .60 dm M 2d  m 2. .n dm
Sử dụng công thức sau tính mô men điện từ I  I  I  I  I  I udm ktdm dm udm dm ktdm U  E  I .R  E  U  I .R udm udm udm u udm udm udm u P  E .I dtdm udm udm n  2. . f  2. . dm dm 60 Pdtdm d M td  m dm
+ Cho ĐCĐ1C chiều kích thích song song, có Pđm = 80 kW, nđm = 600 vg/ph. Tính mô men
định mức ở đầu trục M2đm Giải: P .60 80.1000.60 dm M   1  273 (N.m) 2d m 2. .n 2. .600 dm
+ Một động cơ điện một chiều kích thích song song có các số liệu như sau: Uđm = 400 V; I đm = 220 A;
Ikt = 2 A; nđm = 600 vg/ph; Rư = 0,1 . Hãy tính mômen điện từ khi dòng điện định mức (tải định mức) Giải: I  I  I  I  I  I  220  2  218(A) udm ktdm dm udm dm ktdm U E I .R E U  I
.R 400 218.0.1 378,2(V ) udm udm udm u udm udm udm u P  E .I  378, 2.218 88447,6(W) dtdm udm udm n 600
 2. . f  2. . dm  2. .  62, 83(rad / ) s dm 60 60 P 88447,6 dtdm M dtd   1407,7( N. ) m m 62,83 dm
+ Dạng bài: Máy phát điện một chiều có E0, n0 tương ứng. Bây giờ cho E, yêu cầu tính n hoặc ngược lại
Hướng dẫn: Sử dụng công thức Eư = Ce. Φ.n cho 2 trường hợp rồi chia cho nhau 19
+ Cho MPĐ 1 chiều lúc quay không tải ở tốc độ n0 = 1000 vg/ph thì s đ đ phát ra bằng E0 =
222 V. Hỏi lúc không tải, muốn phát ra s đ đ định mức Eđm = 220 V thì tốc độ nđm phải bằng
bao nhiêu khi giữ dòng kích từ không đổi Giải:
E0/Eđm=n0/nđm => nđm=n0.E0đm /E0 = 1000.220/222 = 990 vg/ph
+ Dạng bài: Máy phát điện một chiều có U0, n0 tương ứng. Bây giờ cho U, yêu cầu tính n
hoặc ngược lại. Biết sụt áp trên mạch phần ứng là Iư .Rư =
Giải: Tương tự dạng trên, kết hợp thêm công thức E = U + Iư.Rư tức là n0/n1 = (U0 + I0ư.Rư)/ (U1 + I1ư.Rư)
Chú ý: Dạng bài này cũng có thể yêu cầu tính Iư khi biết các giá trị còn lại. Nếu hở mạch I0ư = 0
+ Một máy phát điện một chiều chạy không tải ở tốc độ 1500 vg/ph thì phát ra điện áp bằng 250 V.
Khi tải định mức, để có điện áp đầu cực máy bằng 220 V thì tốc độ quay của máy phải bằng bao
nhiêu? Biết rằng khi đó sụt áp trên mạch phần ứng là IưRư = 15 V và từ thông trong máy không thay đổi Giải: Khi không tải: I0ư = 0
E0 = U0 + I0ư.Rư =250 + 0. Rư = 250 V Khi tải định mức
Eđm = Uđm + Iư.R ư =220 + 15 = 235 V => n E E 235 0 0   n  n . dm 1500. 1  410 (vg/ph) dm 0 n E E 250 dm dm 0
+ Dạng bài: Cho động cơ điện một chiều kích thích song song. Biết Uđm, R ư, Iưđm, nđm. Tính n0
Giải: Sử dụng các công thức sau + Uđm = Eưđm + Iưđm. Rư + Eư0 = Uđm + nđm/n0 = Eưđm/Eư0
Chú ý, nếu đầu bài cho Iđm, Ikt (hoặc It) thì với ĐCĐ1C kích thích song song, Iđm = Iưđm + Ikt
+ Cho động cơ điện một chiều kích thích song song. Biết Uđm = 220 V, Rư = 0,2Ω, Iưđm = 40
A, nđm = 1100 vg/ph. Tính n0 Giải:
Uđm = Eưđm + Iưđm. Rư => E ưđm = Uđm - Iưđm. Rư = 220 – 0,2.40 = 212V Eư0 = Uđm = 220V
nđm/n0 = Eưđm/Eư0 => n0 = n đm. Eư0 /Eưđm = 1100.220/212=1141 vg/ph
+ Một động cơ điện một chiều kích thích song song có các số liệu như sau: Uđm = 400 V; I đm = 220 A;
Ikt = 2 A; nđm = 600 vg/ph; Rư = 0,1 . Hãy tính tốc độ quay không tải lý tưởng, biết rằng từ thông trong máy không đổi? Giải:
Uđm = Eưđm + Iưđm. Rư => Eưđm = Uđm – Iưđm. Rư = Uđm – (Iđm – Ikt). Rư
= 400 – 0,1.(220-2) = 378,2V 20 Eư0 = Uđm = 400V
nđm/n0 = Eưđm/Eư0 => n0 = nđm. Eư0/Eưđm = 600.400/378,2=634 vg/ph
Chương 2: Máy biến áp- Bài tập
+ Dạng bài: Tính tỷ số biến của máy biến áp
Hướng dẫn: Sử dụng công thức k= = ≈ ≈
Với E1, E2 ; U1, U2; w1, w2; I 1, I2: Suất điện động, điện áp, số vòng dây, cường độ dòng điện
phía sơ cấp, thứ cấp. Bài toán cũng có thể biến đổi thành tính dòng điện, điện áp các phía
+ Chú ý: Có thể đầu bài cho tỷ số vòng dây pha w1/w2, nhưng máy biến áp có cuộn sơ cấp
đấu sao, cuộn thứ cấp đấu tam giác. Hỏi tỷ số điện áp dây? Khi đó ta chú ý Udây= √3.Upha
+ Cho máy biến áp có điện áp phía sơ cấp 440 V, tần số phía sơ cấp 50 Hz, và dòng điện phía
thứ cấp là 10 A, tỷ số biến là k = 400/200. Bỏ qua tổn hao trong các cuộn dây. Tính điện áp,
tần số phía thứ cấp và dòng điện phía sơ cấp Giải:
Thông tin đầu bài: U1 = 400 V, f1 = 50 Hz, I2 = 10 A, k = 400/200 U 1 200 1 k  U U .  400.  200 (V) 2 1 U k 400 2 I 1 200 2 k   I  I .  10.  5 (A) 1 2 I k 400 1
Tần số dòng điện khi truyền tải qua MBA không đổi : f2 = f1 =50 (Hz)
+ Máy biến áp 3 pha có cùng tỉ số vòng dây pha W1/W2 =400/200. Hỏi tỉ số điện áp dây khi
máy đấu Δ/ Y, Y/Δ, Y/ Y, Δ/Δ là bao nhiêu? Giải:
Do cuộn sơ cấp đấu Δ, cuộn thứ cấp đấu Y nên U1 U U d 1d 1 k    3. d  3.kd U U 2 2 d U f 2d 3 k 400 2  k     1,15 d 3 200. 3 3
+ Dạng bài: MBA 3 pha Cho Sđm, U1đm, U2đm, cosⱷ. Tính I1đm, I2đm , Pđm và ngược lại
Hướng dẫn: Sử dụng công thức S = U. I. √3 cho các phía tương ứng Pđm=Sđm.cosⱷ
Chú ý: Với máy biến áp 1 pha thì S = U.I
Ví dụ: Cho MBA 3 pha có Sđm = 750 kVA, U 1đm = 22kV, U2đm = 0,4 kV. Tính I1đm, I2đm Giải:
I1đm = Sđm /(√3. U 1đm) = 750 /(√3. 22) = 19,6 A
I2đm = Sđm /(√3. U 2đm) = 750 /(√3. 0,4) = 1082 A
+ Dạng bài: Cho 2,3 máy biến áp làm việc song song biết Sđm, Un% tính hệ số tải… 21
+ Cho 3 máy biến áp có cùng tổ nối dây /Y0-11, cùng tỉ số biến U1/U2 = 22/0,4 kV vận hành
song song. Tham số của các máy như sau:
Máy 1: Sđm1 = 320 kVA; P01 = 700 W; Pn1 = 3800 W; Un1% = 4,0
Máy 2: Sđm2 = 500 kVA; P02 = 950 W; Pn2 = 5300 W; Un2% = 4,5
Máy 3: Sđm3 = 750 kVA; P03 = 1250 W; Pn3 = 7000 W; U n3% = 5,0 Tính:
a) Tải của mỗi máy khi tải chung là 1570 kVA.
b) Hiệu suất của mỗi máy khi tải chung là 1570 kVA. Biết cos2 = 0,8.
c) Để không máy nào bị quá tải thì tải chung cung cấp cho hộ dùng điện là bao nhiêu ? Giải: S 320 500 750 a) Ta có: dmi     341  u % 4,0 4,5 5,0 ni S 1570    1 , 1 5 1
→ S1 = β1.Sđm1 = 1,15. 320 = 368 kVA Sdmi , 4 0.341 u %. n 1 u % ni S 1570    0 , 1 2 2
→ S2 = β2.Sđm2 = 1,02.500 = 510 kVA S dmi 5 , 4 3 . 41 u %. n 2 u % ni S 1570 3    9 ,
0 2 → S3 = β3.Sđm3 = 0,92.750 = 690 kVA S dmi , 5 3 . 0 41 u %. n 3 u % ni 2 P  P , 0 7  1 , 1 52. 8 , 3 b) %  1 ( 01 1 n 1  ) 1 . 00  1 (  ) 1 . 00  98 0 , 9 1 S  P  P   1 d 1 . cos 2 m 2 01 1 1. 1 , 1 5 3 . 2 . 0 8 , 0 , 0 7 1 , 1 5 .2 8 , 3 n 2 P  P 9 , 0 5  0 , 1 22 3 , 5 . %  1 ( 02 2 2  n ) 1 . 00  1 (  ) 1 . 00  98 4 , 4 2 S .cos 2  P  P . 0 , 1 2 5 . 0 . 0 8 , 0  9 , 0 5  0 , 1 22 3 , 5 . 2 2 dm 2 02 2 2 n 2 P  03 3 Pn 3 , 1 25 9 , 0 22. , 7 0 %  1 (  ) 1 . 00  1 (  ) 1 . 00  98 7 , 1 3 S .cos 2  P  P . 9 , 0 . 2 75 . 0 8 , 0  , 1 25  9 , 0 2 .2 , 7 0 3 dm3 2 03 3 3 n
c) Vì máy 1 có un% nhỏ nhất nên nhận tải nặng nhất. Để không máy nào bị quá tải thì máy 1
phải không quá tải, tức β1 = 1. S S   → S  u %. dmi  3 . 0 , 4 41 1364 (kVA) 1 1 S 1  n u % u %. dmi ni n 1  u % ni
+ Dạng bài: Tính góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp khi biết tổ đấu
dây Y/Δ – n; Y/Y-n … (n là số nguyên từ 1-12)
Hướng dẫn: Góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp là: 0 0  n .30 22
+ Ví dụ: Tính góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp khi biết tổ đấu dây Y/Δ – 9 Giải:
Góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và dây thứ cấp là: 0 0 0 0  n .30  9.30  270
Chương 3: Máy điện không đồng bộ- Bài tập
+ Dạng bài: Cho MĐ KDB 3 pha, cho số cực từ 2.p, tần số f1, tốc độ quay n. Tính hệ số trượt
s hoặc chế độ làm việc
Hướng dẫn: Sử dụng công thức sau 60 f n 1 1  p
trong đó: f1- tần số của dòng xoay chiều 3 pha;
p - số cặp cực của máy. 1 n n 1 n n s  hay s  .100% 1 n 1 n
n: tốc độ quay của rotor, n1: tốc độ quay của từ trường Rồi kiểm tra
+ Chế độ động cơ điện: 0 < s < 1
+ Chế độ máy phát điện: s < 0
+ Chế độ hãm điện từ s > 1
+ Cho MĐ KĐB 3 pha 4 cực, tần số hệ thống điện f1=50Hz, tốc độ quay của máy điện là
1450 vg/ph. Tính hệ số trượt s và xem chế độ làm việc của động cơ Giải: 2.p =4 => p = 2; 60. f 60.50 Tốc độ từ trường: 1 (vg/ph) 1 n   1500 p 2 n  n 1500 1  450 Hệ số trượt: 1 s    0,033 n 1500 1
Ta thấy: 0 máy điện KĐB làm việc ở chế độ động cơ điện
+ Dạng bài: Cho ĐC KĐB 3 pha đấu sao hoặc tam giác, cho công suất cơ định mức Pcơđm,
Uđm, hiệu suất , hệ số công suất cos . Tính dòng điện Iđm của động cơ, tính dòng điện đi
vào mỗi pha If biết dây quấn stator động cơ đấu Y, đấu Δ
Hướng dẫn: Sử dụng công thức P  P .  3.U .I .cos . codm dtdm dm dm P codm  I  dm 3.U .cos . dm
Tính dòng điện đi vào mỗi pha:
+ Nếu động cơ đấu Y: I  I f dm
+ Nếu động cơ đấu Δ: I  3.I f dm 23
+ Một động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có: Pđm=15kW, U1=380V, η=90%,
cosφ=0,85. Dòng điện Iđm của động cơ bằng bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Y thì dòng
điện đi qua mỗi pha bằng bao nhiêu? Nếu dây quấn stato đấu Δ thì dòng điện đi qua mỗi pha bằng bao nhiêu? Giải: 3 Pcodm 15.10 I    29,79(A) dm 3.U .cos . 3.380.0.85.0, 9 dm
Tính dòng điện đi qua mỗi pha:
+ Nếu động cơ đấu Y: I  I  29, 79 (A) f dm
+ Nếu động cơ đấu Δ: I  3.I  3.29,79  51,59 (A) f dm
+ Dạng bài: Cho ĐC KĐB 3 pha, tần số f1, số cực p, tốc độ quay n. Nếu giảm điện áp đi x
(x<1) thì tốc độ quay n2 bằng bao nhiêu Hướng dẫn:
Ta sử dụng công thức sau: 60.  1 f 1 n n    1 n s p 1 n '  .  ' s U x U s  2 x  n '  n .(1 s ') 1
+ Một động cơ điện Không đồng bộ 3 pha, 4 cực làm việc với nguồn điện xoay chiều tần số
50Hz; người ta đo được tốc độ quay của động cơ là 1450 vg/ph. Nếu giảm điện áp đặt vào
động cơ bằng 1/2 so với lúc đầu thì khi đó tốc độ động cơ bằng bao nhiêu? Giải 60.f 60.50 1
f  50Hz; 2. p  4  p  2  n    1500 (vg/ph) 1 1 p 2 n  n 1500 1470 1 s    0,02 n 1500 1 1 s 0,02 U '  .U  s '   0,08 2 2 2 0,5 0,5
n '  n .(1 s ')  1500.(1 0, 08)  1380 (vg/ph) 1
Chương 4: Nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ - Bài tập
+ Dạng bài: Tính số cực từ của máy khi biết tốc độ quay n, tần số f hoặc tính tốc độ khi biết
tần số và số cực từ:
Hướng dẫn: sử dụng công thức n=60f/p.
+ Một máy phát điện đồng bộ có tốc độ quay của rôto n = 1500 vg/ph, tần số của điện áp phát
ra f = 50 Hz. Tính số cực từ của máy Giải: 24 60. f 60. f 60.50 n   p    2 p n 1500
Số cực từ của máy là: 2.p = 2.2 =4
+ Một máy phát điện đồng bộ có số cặp cực từ là p = 12, tần số của điện áp phát ra f = 50 Hz.
Tính tốc độ quay của máy phát Giải: 60. f 60.50 n    250 (vg/ph) p 12
+ Dạng bài: Tính từ thông trong khe hở không khí dưới mỗi cực từ: cho U1, cho f, máy đấu Y, số
vòng dây của dây quấn 1 pha W, hệ số dây quấn kdq
Hướng dẫn giải: Sử dụng công thức: E E  4,44.f .k     dq .W. 4,44. f .k .W dq + Nếu máy đấu Y: 1 U E  3
+ Nếu máy biến áp đấu Δ: E = U1
+ Một máy phát điện đồng bộ khi chạy không tải phát ra sức điện động dây là 10 kV có tần số 50 Hz,
dây quấn stato đấu hình sao, số vòng dây của dây quấn một pha là 250 vg, hệ số dây quấn kdq = 0,9.
Từ thông trong khe hở không khí dưới mỗi cực từ là bao nhiêu? Giải: U 10 1 E    5, 77(kV) 3 3 3 E 5, 77.10     0,116 (Wb) 4, 44. f .k .W 4, 44.50.0,9.250 dq 25