BÀI GIẢNG

MÁY ĐIỆN CƠ SỞ
EE3140

MỞ ĐẦU

1

GIỚI THIỆU CHUNG
Mô tả học phần
Cung cấp kiến thức cơ bản về máy điện (gồm máy biến
áp và các loại máy điện quay):
 Nhận diện được từng loại máy điện trong thực tế, nắm được
các thông số kỹ thuật cơ bản của từng loại máy và các mối
quan hệ giữa các thơng số đó.
 Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện.
 Phân tích các q trình vật lý, các đặc tính tĩnh và động của
máy điện ở các chế độ làm việc khác nhau.
2


GIỚI THIỆU CHUNG
Thông tin chung về môn học
Nhiệm vụ của sinh viên:
 Dự lớp đầy đủ theo quy định.
 Hoàn thành các bài tập được giao.
Đánh giá kết quả:
 Điểm quá trình: trọng số 0.30
- Bài tập làm đầy đủ
- Làm thí nghiệm đầy đủ, có báo cáo và bảo vệ

Turan Gonen, Electrical machines with Matlab, CRC press

4


MỞ ĐẦU

NỘI DUNG
0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN
0.2. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
0.3. CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN

5

MỞ ĐẦU
0.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN

 Máy điện là gì?
 Máy biến áp là gì?
 Động cơ điện là gì?
 Máy phát điện là gì?
 Máy điện tĩnh là gì?
 Máy điện quay là gì?
 Tại sao máy điện lại trở nên rộng rãi và phổ biến như vậy?
 Về năng lượng
 Động cơ điện so với động cơ đốt trong
 Về sản xuất năng lượng điện
6


● Định luật cảm ứng điện từ
+/ Trường hợp từ thơng Φ biến thiên xun qua vịng dây.
Khi từ thơng Φ xun qua vịng dây biến thiên trong vịng dây sẽ cảm
ứng sức điện động e. Chiều của e xác định theo quy tắc vặn nút chai. Sđđ
cảm ứng trong vịng dây được tính theo cơng thức Maxwell:

e  w



d
d

dt
dt

e
w

Khi mô tả MBA
8


MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật cảm ứng điện từ
+/ Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường.
Khi thanh dẫn chuyển động với vận tốc v vng góc với đường sức từ
trường, trong thanh dẫn cảm ứng sđđ có trị số là:
e = B.l.v


B

Khi mô tả máy điện quay

l

S

9

MỞ ĐẦU
0.2. CÁC ĐỊNH LUẬT DÙNG ĐỂ NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN
● Định luật lực điện từ:
Thanh dẫn mang dịng điện đặt vng góc với đường sức từ trường
sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số là:
F = Bil
Trong đó:
B : từ cảm. [T]
i : dịng điện chạy trong thanh dẫn. [A]
l : chiều dài thanh dẫn. [m]
F : lực điện từ. [N]
Chiều của lực điện từ F được xác định theo qui tắc bàn tay trái
Fđt

A

Y

n1


11

CHƯƠNG O: MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
● Vật liệu dẫn điện
Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận
dẫn điện. Vật liệu dẫn điện thường dùng là đồng và
nhơm vì chúng có điện trở suất nhỏ, giá cả phải
chăng.
Đồng có điện trở suất nhỏ ρCU < ρAl , chịu gia
cơng cơ khí nhưng đắt và nặng hơn nhôm.

12


MỞ ĐẦU
0.3. CÁC LOẠI VẬT LIỆU DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN
● Vật liệu dẫn từ
Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo mạch từ của
máy điện. Có nhiều loại vật liệu dẫn từ khác nhau:
thép lá kỹ thuật điện, thép đúc, thép rèn…nhưng chủ
yếu là thép lá kỹ thuật điện dày 0,27÷0,5 mm có
+ Độ từ thẩm lớn
+ Tổn hao cơng suất nhỏ
pha thêm Silic (2 - 4.5%)
Để  tổn hao do dịng điện xốy và từ trễ
sơn cách điện
Theo cách chế tạo thép kỹ thuật điện gồm 2 loại:
+ Cán nóng

Vật liệu cách điện
được chia ra làm 7 cấp
theo nhiệt độ cho phép của
chúng:

16


MỞ ĐẦU
HỆ THỐNG ĐƠN VỊ VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG DÙNG TRONG MÁY
ĐIỆN
Để thuận lợi trong quá trình nghiên cứu, thiết kế, tính tốn máy điện
người ta dùng hệ đơn vị tương đối.

I* 

I
I đm

; U* 

U
P
z
; P* 
; z* 
;...
U đm
Pđm
z đm

I
Z
 2
2
2 2
I  I  (I )
2
1 0

I1

x

cos2 = 0,8
1

r

-I'2

1

r' x'
2

2 > 0

2

cos2 = 1

1

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

NỘI DUNG
•

VAI TRỊ VÀ CƠNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP

•

ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

•

NGUN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP

•

CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP

•

PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP

•

CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP

2

 tổn thất năng lượng ∆P = I2.R 
 tổn thất điện áp ∆U = I.R 

4


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
● MBA sử dụng

- trong các thiết bị lò nung: MBA lò
- trong hầm mỏ: MBA mỏ
- trong hàn điện: MBA hàn điện
- trong đo lường, thí nghiệm: máy biến điện áp…

Mining transformers
5

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện
từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành
một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.
MBA 2 dây quấn ?
Dây quấn sơ cấp ?
Dây quấn thứ cấp ?
Cách ký hiệu các đại lượng, thông số sơ cấp và thứ cấp:
- Dây quấn sơ cấp: w1, U1, I1, P1
- Dây quấn thứ cấp: w2, U2, I2, P2
6

Nếu cuộn thứ cấp nối với tải → i2. i2 → Φ2.
→ từ thông tổng Φ = Φ1+ Φ2
Nếu u1 là hàm hình sin → Φ cũng sin: Φ = Φm.sint ;  = 2f
Từ thông chính khép kín trong mạch từ móc vịng với cả hai dây quấn. Theo
định luật cảm ứng điện từ có:

d
  w 1 .. m . cos t
dt


 w 1.. m . sin(t  )  2.E1. sin(t  )
2
2

e1   w 1


e2  2.E 2 .sin(t  )
2
9

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP
Trong đó E1, E2 là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn 1 và 2:

E1 

w 1 .. m 2..f .w 1 . m


Kết luận gì?

10


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP

11

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP
1. Dung lượng (công suất định mức): Sđm (VA hay kVA)
2. Điện áp định mức sơ cấp: U1đm = U1 (V, kV)
3. Điện áp định mức thứ cấp: U2đm = U20 (V hay kV)
4. Dòng điện định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm (A hay kA)
Đối với MBA một pha:

I1đm 

Đối với MBA ba pha:

I1đm 

Sđm
S
; I 2đm  đm
U1đm
U 2đm


3. MBA tự ngẫu: dùng để mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn.
4. MBA đo lường: dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các
đồng hồ đo tiêu chuẩn.
5. MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao.
MBA có nhiều cách phân loại và có rất nhiều loại song thực chất hiện
tượng xảy ra trong chúng đều giống nhau. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu,
các phần sau ta xét MBA điện lực hai dây quấn một pha và ba pha.

14


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
Phần chính trong MBA gồm: phần tác dụng ( lõi thép và dây quấn) và phần kết cấu
( vỏ máy và các chi tiết khác)

15

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Lõi thép:
Lõi thép MBA là một mạch từ khép kín dùng để dẫn từ thông, đồng thời
là khung để quấn dây quấn. Được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt,
thường là thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 mm, mặt ngồi các lá thép có
sơn cách điện rồi ghép lại với nhau thành lõi thép.

16


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP

sang hai bên nên MBA có kết cấu vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là MBA kiểu
trụ bọc.

20


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Dây quấn
Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA. Dây quấn MBA thường làm
bằng dây dẫn đồng hoặc nhơm, tiết diện trịn hay chữ nhật, bên ngồi dây dẫn
có bọc cách điện. Xét MBA 2 dây quấn, mỗi pha có 2 dây quấn CA và HA. Hai

21

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Dây quấn
1. Dây quấn đồng tâm:
Có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm
Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
a/ Dây quấn hình trụ: dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp. Với dòng
điện nhỏ thì dùng dây trịn quấn thành nhiều lớp, với dịng điện lớn thì dùng
dây dẹt quấn thành hai lớp.

22


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP

- Thùng MBA làm bằng thép, có tiết diện hình chữ nhật hoặc ơvan.
- Trong thùng MBA đặt lõi thép, dây quấn và dầu biến áp.
- Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cường cách điện và tản nhiệt.

26


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Phần kết cấu:
2. Nắp thùng MBA: đậy trên thùng và có các bộ phận quan trọng như:
- Sứ ra của dây quấn CA và HA
- Bình dãn dầu (bình dầu phụ)
- Ống bảo hiểm
- Rơle hơi dùng để bảo vệ MBA.
- Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây
quấn cao áp.

27

1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Phần kết cấu:

28


1.1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
● Phần kết cấu: