Đề tài Cơ sở lý thuyết về máy điện

LỜI NÓI ĐẦU Kü thuËt ®iÖn lµ ngµnh kü thuËt øng dông c¸c hiÖn t­îng ®iÖn tõ ®Ó biÕn ®æi n¨ng l­îng, ®o l­êng, ®iÒu khiÓn, xö lÝ tÝn hiÖu….Bao gåm viÖc t¹o ra, biÕn ®æi vµ sö dông ®iÖn n¨ng, tÝn hiÖu ®iÖn trong c¸c sinh ho¹t cña con ng­êi. So víi c¸c hiÖn t­îng vËt lý kh¸c nh­: C¬, NhiÖt, Quang,…, hiÖn t­îng ®iÖn tõ ®­îc ph¸t hiÖn h¬n v× c¸c gi¸c quan cña con ng­êi kh«ng c¶m nhËn ®­îc trùc tiÕp hiÖn t­îng nµy. Tuy nhiªn viÖc kh¸m ph¸ ra hiÖn t­îng ®iÖn tõ ®· thóc ®Èy m¹nh mÏ cuéc c¸ch m¹ng khoa häc chuyÓn sang lÜnh vùc ®iÖn khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸. C¸c ph¸t minh, s¸ng chÕ liªn tôc ra ®êi thóc ®Èy c«ng nghiÖp ph¸t triÓn m¹nh nh­ vò b·o. Hµng lo¹t c¸c m¸y mãc, thiÕt bÞ ®iÖn ®­îc s¶n xuÊt, chÕ t¹o gióp con ng­êi gi¶i phãng lao ®éng ch©n tay, thñ c«ng, ®­a nÒn s¶n xuÊt ®i dÇn vµo tù ®éng ho¸. §ång thêi ®iÖn n¨ng còng phôc vô rÊt ®¾c lùc cho con ng­êi trong sinh ho¹t tinh thÇn vµ tiªu dïng. §Ó thùc hiÖn viÖc biÕn ®æi c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng vµ ng­îc l¹i, biÕn ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng ng­êi ta sö dông c¸c lo¹i m¸y ®iÖn. M¸y ®iÖn lµ 1 hÖ ®iÖn tõ gåm cã m¹ch tõ vµ m¹ch ®iÖn liªn quan víi nhau. M¹ch tõ gåm c¸c bé phËn dÉn tõ vµ khe hë kh«ng khÝ. M¹ch ®iÖn gåm 2 hay nhiÒu d©y quÊn cã thÓ chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau cïng víi c¸c bé phËn mang chóng. Tõ nhu cÇu tiªu ding ®iÖn n¨ng ngµy cµng cao nªn m¸y ®iÖn cµng ®­îc sñ dông nhiÒu trong cuéc sèng. M¸y ®iÖn ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c ngµnh kinh tÕ nh­: C«ng nghiÖp, N«ng nghiÖp, Giao th«ng vËn t¶i,… vµ trong c¸c dông cô sinh ho¹t gia ®×nh. V× vËy trong ch­¬ng tr×nh häc t¹i tr­êng §H B¸ch Khoa,Hµ Néi ngoµi viÖc nghiªn cøu lý thuyÕt m¸y ®iÖn tÊt c¶ c¸c sinh viªn khoa §iÖn ®Òu ®­îc bè trÝ 3 tuÇn thùc tËp t¹i x­ëng ®iÖn nh»m n©ng cao kiÕn thøc thùc tÕ. Mçi sinh viªn ®Òu cã thÓ n¾m ®­îc kü thuËt quÊn d©y m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt nhá, ®éng c¬ 3 pha, ®éng c¬ Rotor lång sãc vµ hiÓu ®­îc nguyªn lý vËn hµnh c¬ b¶n cña chóng. MỤC LỤC PhÇn Mét: C¬ së lý thuyÕt vÒ m¸y ®iÖn Kh¸i niÖm chung C¬ së lý thuyÕt vÒ ®éng c¬ ( §éng c¬ kh«ng ®ång bé Rotor lång sãc ) M¸y BiÕn ¸p PhÇn Hai: Kh¸i niÖm vÒ d©y quÊn phÇn øng C¸c kiÒu d©y quÊn C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó thµnh lËp 1 s¬ ®å d©y quÊn phÇn ứng ®¬n gi¶n VËt liÖu dïng trong m¸y ®iÖn PhÇn Ba : Thùc hµnh quÊn d©y quÊn M¸y biÕn ¸p tù ngÉu vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha PhÇn Bèn: KÕt qu¶ thu ®­îc vµ nhËn xÐt PHẦN MỘT: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY ĐIỆN Khái niệm chung Định nghĩa: Máy điện là thiết bị điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi các dạng năng lượng khác mà chủ yếu là cơ năng thành điện năng (Máy phát điện) hoặc ngược lại, biến đổi điện năng thành cơ năng (Động cơ điện), hoặc biến đổi các thông số điện áp, dòng điện, tần số, pha,…. Các định luật thường dùng để nghiên cứu máy điện. Định luật cảm ứng điện từ: Sự biến thiên của tổng từ thông móc vòng trong một mạch điện sẽ tạo ra một sức điện động tỷ lệ với đạo hàm của tổng từ thông biến thiên đó: Định luật toàn dòng điện: Tích phân vòng của cường độ từ trường theo một đường khép kín bất kỳ quanh một số mạch điện bằng tổng dòng điện trong vòng dây của các mạch: Trong đó F chỉ giá trị của sức từ động tổng tác động lên mạch từ đó. Định luật về lực điện từ: Dòng điện i chạy trong từ trường có từ cảm B chịu lực tác dụng f được xác định như sau: Trong trường hợp dây dẫn mang dòng điện i nằm trong từ trường đều từ cảm B: f = B.i.l.sinq Trong đó q là góc lệch giữa véc tơ từ cảm B với dòng điện i. Phân loại máy điện: Máy điện có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau: Theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (dòng 1 chiều, dòng xoay chiều), theo nguyên lý làm việc. Ở đây ta sẽ phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng, có 2 loại: Máy điện tĩnh: Thường là các loại máy biến áp.Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thong giữa các dây quấn không có sự chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi cũng có tính chất thuận nghịch. Ví dụ: Máy biến áp biến đổi hệ thống có các thông số: U1, I1, f1 thành điện năng có các thông số mới: U2, I2, f2 hoặc ngược lại, biến đổi hệ thống :U2, I2, f2 thành hệ thống U1, I1, f1. Máy điện có phần động : (Máy điện quay hoặc máy điện chuyển động thẳng) Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dung để biến đổi năng lượng như biến đổi cơ năng thành điện năng (Máy phát điện), biến đổi điện năng thành cơ năng (Động cơ điện). Quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch nghĩa là nó có thể làm việc ở chế độ máy phát hoặc động cơ. Sơ đồ phân loại máy điện thông thường Máy điện MĐ Tĩnh MĐ có phần quay MĐ 1 chiều MĐ xoay chiều MĐ đồng bộ MĐ không đồng bộ Động cơ 1 chiều Máy phát 1 chiều Động cơ không đồng bộ Máy phát đồng bộ Máy biến áp Máy phát không đồng bộ Động cơ đồng bộ Cơ sở lý thuyết về động cơ: (Động cơ không đồng bộ Rotor lồng sóc) Định nghĩa: Động cơ Không đồng bộ là động cơ mà tốc độ trên trục động cơ khác tốc độ đồng bộ (tốc độ từ trường quay). 2. Cấu tạo. Giống như các máy điện khác động cơ không đồng bộ gồm các bộ phận chính sau: Trên stato có vỏ lõi sắt và dây quấn: Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ. Thường vỏ máy làm bằng gang. Đối với máy công suất tương đối lớn (1000kW) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ . Tùy theo cách làm nguội máy mà có các dạng vỏ máy khác nhau. Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ . Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao , lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ép lại với nhau. Khi đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hon 900mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn. Mỗi lá thép kỹ thuật điện đều có phr sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên . Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép lại thành một khối. Nếu lõi sắt dài quá hì thường ghép thành từng thếp ngắn , mỗi thếp dài 6 đến 8 cm, đặt cách nhau 1cm để thông gió cho tốt. Mặt trong của lõi thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn. Dây quấn: Dây quấn stato được đặt vào các rãnh của lõi sắt và dược cách điện tốt với lõi sắt . Phần quay hay rôto. Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn. Lõi sắt: Nói chung thì người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato. Lõi sắt được ép trực tiếp lên trục máy hơặc lên một giá rto của máy. Phía ngoài của lá thép có sẻ rãnh để đặt dây quấn. Rôto và dây quấn rôto: Rôto có hai loại chính là rôto kiểu dây quấn và rôto kiểu lồng sóc . Loại rôto kiểu dây quấn: Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato . Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây đầu nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ. Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng day quấn đồng tâm một lớp. Dây quán ba pha của rô to thường đáu hình sao còn ba đầu kia được nối vào ba vành trượt làm bằng đồng đặt cố định trên một đầu của trục và thông qua trổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài . Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là thông qua chổi than có thể đưa thêm điện trở phụ hay s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở máy , điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn rôto được nối ngắn mạch. Loại rôto kiểu lồng sóc: Kết cấu của loại dây quấn này rất khác so với dây quấn stato. Tong mỗi rãnh của lõi sắt rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay bằng nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng vòng ngắn mạch bằng đồng hay bằng nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc . Dây quấn kiểu lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt . Để cải thiện tính năng mở máy, trong máy công suất tương đối lớn, rãnh rôto có thể làm thành dạng rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc hay còn gọi là lồng sóc kép. Trong máy điện cỡ nhỏ , rãnh rôto thường làm chéo đi một góc so với tâm trục. Khe hở: Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều . Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ từ 0,2 đến 1mm (trong máy điện cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn. Dây quấn động cơ không đồng bộ: Dây quấn của động cơ không đồng bộ được bố trí ở hai bên khe hở trên lõi thép của phần tĩnh và phần quay và là bộ phận chính để biến đổi năng lượng điện cơ. Dây quấn được chia làm hai loại là dây quấn phàn cảm và dây quấn phần ứng. Dây quấn phần cảm được đặt trên stato nó có nhiệm vụ sinh ra từ trường lúc không tải . Dây quấn phần ứng được đặt trên rôto nó có nhiệm vụ cảm ứng một sức điện động nhất định khi có chuyển động tương đối với từ trường khe hở. Đối với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thì dây quấn phần ứng là các thanh đồng hoặc nhôm được đúc trực tiếp trên các rãnh của rôto và hai đầu được nối bởi hai vòng ngắn mạch. Máy Biến Áp: 1. Khái niệm chung: Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở một điện áp khác, với tần số không thay đổi.Máy biến áp là một phần không thể thiếu của hệ thống truyền tải điện năng. Các loại máy biến áp chính: Máy biến áp điện lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực. Máy biến áp chuyên dụng : Dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn điện,… Máy biến áp tự ngẫu : Biến đổi điện áp trong một phạm vi không lớn, dùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều. Máy biến áp đo lường : Dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn khi đưa vào các đồng hồ đo. Máy biến áp thí nghiệm : Dùng để thí nghiệm các điện áp cao. Cấu tạo máy biến áp: Máy biến áp có các bộ phận chính là: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Lõi thép: Lõi thép dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn. Theo hình dáng có thể chia lõi thép thành hai loại: Máy biến áp kiểu lõi hay kiểu trụ: Dây quấn bao quanh trụ thép. Máy biến áp kiểu bọc: Mạch từ được phân nhánh ra hai bên và bọc lấy một phần dây quấn. Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên, lõi thép được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện và có phủ sơn cách điện trên bề mặt. Dây quấn: Dây quấn là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Dây quấn thường được làm bằng đồng. Có hai kiểu dây quấn là dây quấn đồng tâm (tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm) và dây quấn xen kẽ (các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép). Vỏ máy: Vỏ máy có hai phần là thùng và nắp thùng. Thùng làm bằng thép, thường là hình bầu dục. Nắp thùng dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như sứ ra cao áp và hạ áp, bình giãn dầu, ống bảo hiểm. Ngoài ra trên nắp còn đặt các bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp. PHẦN HAI: KHÁI NIỆM VỀ DÂY QUẤN PHẦN ỨNG C ác kiểu dây quấn: Dây quấn một lớp: Là loại dây quấn mà trong mỗi rãnh chỉ đặt một cạnh tác dụng, thường dùng trong các máy có công suất trung bình và nhỏ, các loại dây quấn một lớp bao gồm: Dây quấn đồng khuôn : Là dây quấn mà các phần tử dây quấn có kích thước hoàn toàn giống nhau. Dây quấn đồng khuôn được chia thành dây quấn đồng khuôn tập trung và dây quấn đồng khuôn phân tán. Dây quấn đồng khuôn tập trung thực hiện đơn giản nhưng tạo ra mômen không lớn nên ít được sử dụng. Dây quấn đồng khuôn phân tán thực hiện phức tạp hơn nhưng có khả năng tạo ra mômen lớn vì vậy được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Dây quấn đồng tâm : Là dây quấn mà các phần tử trong một nhóm có kích thước không giống nhau. Dây quấn đồng khuôn Dây quấn đồng tâm Dây quấn hai lớp : Là dây quấn mà trong mỗi rãnh đặt hai cạnh tác dụng, thường dùng trong các máy có công suất trung bình và lớn. Dây quấn hai lớp cũng được chia thành dây quấn đồng khuôn và dây quấn đồng tâm. Các thông số để thành lập sơ đồ dây quấn cho động cơ không đồng bộ: Z : Số rãnh stato và roto q : Số rãnh tác dụng với 1 cực (số bối dây của một nhóm bối) p : Số đôi cực từ (p 1) 2p : Số cực từ y : Bước của dây quấn (tính từ cạnh tác dụng thứ nhất đến cạnh tác dụng thứ hai của cùng một phần tử) m : Số pha f : Tần số a : Số mạch nhánh song song n : Tốc độ từ trường n1 : Tốc độ đầu trục Các công thức tính toán trực tiếp: ; ; Bước cực (khoảng cách giữa các pha): Nếu y=τ : Bước dây quấn đủ. Nếu y<τ : Bước dây quấn ngắn. Nếu y>τ : Bước dây quấn dài. Vật liệu dùng trong máy điện: Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tác động cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy, các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu của máy theo các dạng cần thiết đảm bảo cho máy làm việc bình thường. Ngưởi ta thường dùng gang, thép, các kim loại màu, hợp kim và vật liệu bằng chất dẻo làm vật liệu kết cấu. Vật liệu tác dụng: Là vật liệu dẫn từ và dẫn điện. Các vật liệu này thường dùng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra biến đổi điện từ. Vật liệu dẫn từ: Để chế tạo mạch từ của máy điện người ta thường dùng các loại thép khác nhau như thép kĩ thuật điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn. Gang ít được dùng vì dẫn từ kém. Ta sử dụng chủ yếu lá thép kĩ thuật điện có hàm lượng silic khác nhau nhưng không vượt quá 4,5%.Hàm lượng silic này dùng để hạn chế tổn hao do từ trễ vả tăng điện trở của thép để giảm tổn hao dòng điện xoáy. Các lá thép dày 0.35mm được sử dụng trong máy biến áp và 0.5mm dùng trong máy điện quay ghép lại làm lõi thép để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên.Tuỳ theo cách chế tạo có thể chia lõi thép kĩ thuật điện ra làm 2 loại: Cán nóng và cán nguội.Cán nguội có từ tính tốt hơn như độ từ thẩm cao hơn, tổn hao thép ít hơn so với loại cán nóng. Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thường dùng lá thép kĩ thuật điện dày 0.1-0.2mm. Ở đoạn mạch từ có từ thông không đổi thường dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá. Vật liệu dẫn điện: Dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện.Vật liệu dẫn điện tốt nhất dùng trong các máy điện là đồng, vì chúng có điện trở suất nhỏ và giá thành không cao.Ngoài đồng ta còn có thể dùng nhôm, các hợp kim như đồng thau, đồng photpho,…. Để chế tạo dây quấn ta dùng đồng hoặc nhôm có bọc cách điện bằng sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn emay,….Với các máy có công suất nhỏ và trung bình, điện áp <700V thì thường dùng sơn emay cách điện vì lớp cách điện này rất mỏng, đạt độ bền yêu cầu.Với các bộ phận như vành đổi chiều, lồng sóc, vành trượt thì ngoài đồng, nhôm người ta còn dung các hợp kim của đồng hoặc nhôm để tăng độ bền cơ học cho lớp cách điện. Vật liệu cách điện: Dùng để cách điện các bộ phận trong máy điện.Vật liệu cách điện phải có khả năng cách điện đạt yêu cầu đối với mỗi chi tiết, chịu nhiệt tốt, chống thấm và độ bền cơ học cao. Độ bền về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt độ cho phép của dây và do đó quyết định tải của nó.Nếu tính năng cách điện càng cao thì lớp cách điện có thể mỏng và kích thước máy sẽ giảm. Chất cách điện chủ yếu ở thể rắn, gồm 4 nhóm: Chất hữu cơ thiên nhiên : Giấy, vải lụa,.. Chất vô cơ : Mica, sợi thuỷ tinh,… Các chất tổng hợp. Các loại men, sơn cách điện. Ngoài ra còn có chất cách điện thể khí (Không khí,khí trơ,Hyđrô,…), lỏng (Dầu máy biến áp). Mica là chất cách điện tốt nhất nhưng giá thành khá cao nên chỉ dùng trong các máy điện áp cao.Vì vậy ta thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải sợi,….Không khí là 1 chất cách điện khá tốt, lại có sẵn trong tự nhiên.Khi cần khả năng cách điện tốt hơn nữa thì ta dùng khí trơ, Hyđrô.Dầu biến áp cũng là 1 vật cách điện rất quan trọng trong máy điện vì nó có thể len lỏi vào các khe hở nhỏ và có thể dập tắt hồ quang. PHẦN BA : THỰC HÀNH QUẤN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU VÀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA Quấn máy biến áp tự ngẫu: Cơ sở lý thuyết: Trong trường hợp điện áp của các lưới điện sơ cấp khác nhau khong nhiều, nghĩa là tỷ số biến điện áp nhỏ, để được kinh tế hơn về chế tạo và vận hành người ta dùng máy biến áp tự ngẫu thay cho máy biến áp hai dây quấn. Máy biến áp tự ngẫu khác máy biến áp hai dây quấn ở chỗ dây quân thứ cấp là một bộ phận của dây quấn sơ cấp nên ngoai sự liên hệ hỗ cảm giữa hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có sự liên hệ trực tiếp về điện. Các thông số cơ bản cần chú ý là: Q : Tiết diện lõi sắt (cm2) S : Công suất máy biến áp (W) W:Số vòng dây cho 1V d : Đường kính dây quấn (cm) J :Mật độ dòng điện (A/mm2 ) s : Tiết diện dây quấn (cm2) Để xác định tiết diện của lõi thép ta sử dụng các công thức sau: Q=a.b (cm2) : Đối với lõi thép chữ O : Đối với lõi thép chữ E Lõi thép chữ E Lõi thép chữ O Để xác định số vòng dây cho 1 V của máy biến áp ta sử dụng công thức sau: Xác định đường kính và tiết diện dây quấn: Với mật độ dòng điện là J=2,53 A/mm2 và dòng điện I=2,53 A thì ta có tiết diện dây quấn la s=1mm2. Đường kính dây quấn là: (mm) Thực hiện quấn dây : Chuẩn bị : Khuôn gỗ: Khuôn gỗ dùng để định hình cho cuộn dây trước khi vào lõi thép, trên khuôn đã đánh dấu sẵn các đầu vào và đầu ra của cuộn dây do đó nên đặt khuôn đúng chiều khi đưa vào máy quấn. Dây quấn: Dây quấn được gỡ ra từ máy biến áp có sẵn nên trước khi quấn ta phải tiến hành chuốt thẳng dây rồi quấn vào lõi nhựa.Việc chuốt càng tốt thì khi quấn vào máy càng dễ dàng và càng đẹp. Giấy cách điện: Giấy cách điện cần chuẩn bị là loại giấy cách điện 0,1 dùng để bọc cách điện các chỗ bị xước và cách điện giữa các vòng dây với nhau. Sử dụng giấy cách điện 0,3 để làm lõi cách điện cuộn dây với khung gỗ phíp. Tiến hành quấn dây : Đưa khuôn gỗ vào máy theo đúng chiều đã đánh dấu để việc quấn được thuận tiện khi đưa đầu ra không bị nhầm. Ta tiến hành lót bìa cứng cách điện trước khi quấn dây. Đầu 220 V là đầu đặt khi quấn vòng đầu, ta để độ dài của đầu này cỡ 15 cm. Khi quấn các vòng dây phải sát vào nhau để tiết kiệm diện tích. Tiến hành bọc cách điện bằng giấy cách điện 0,1 với những chỗ bị xước cách điện. Khi quấn được 72 vòng thì tiến hành ra dây cho đầu 160 V. Quấn 60 vòng tiếp theo cho đầu ra 110 V. 36 vòng tiếp theo cho đầu ra 80 V. Quấn tiếp 8,5 vòng cho đầu ra đánh số 11, từ đó cứ 9 vòng lại đưa ra một đấu đánh số từ 10 đến 1. Các đầu ra đều để độ dài bằng 15 cm. Sau khi hoàn thành việc quấn dây ta thử thông mạch cho toàn bộ cuộn dây, nếu đã thông mạch thì bọc cách điện cho lớp ngoài cùng rồi cố định lại. Dùng giấy đánh dấu các đầu ra từ 220 V,160 V, 110 V, 80 V đến các đầu ra đánh số từ 1 tới 11. Tiếp theo ta tiến hành vào mạch từ (lõi thép).Trước tiên vào các lá thép chữ E, sau khi hết các lá thép chữ E thì vào các lá thép chữ I, cứ 5 lá thép chữ I vào khe tương ứng của 5 lá thép chữ E. Dùng 4 vít bắt chặt lõi thép. Trước khi nối các đầu ra với bộ chuyển mạch ta tiến hành thử cách điện của cuộn dây với mạch từ. Như vậy ta đã hoàn thành việc quấn dây cho một máy biến áp tự ngẫu cỡ nhỏ. Quấn dây cho động cơ không đồng bộ : Cơ sở lý thuyết : Các công thức thực tiễn tính toán dây quấn : Khi quấn dây cho stato động cơ không đồng bộ cần chú ý đến những thông số sau: Z : Số rãnh stato và roto q : Số rãnh tác dụng với 1 cực (số bối dây của một nhóm bối) p : Số đôi cực từ (p 1) 2p : Số cực từ y : Bước của dây quấn (tính từ cạnh tác dụng thứ nhất đến cạnh tác dụng thứ hai của cùng một phần tử) m : Số pha f : Tần số a : Số mạch nhánh song song n : Tốc độ từ trường n1 : Tốc độ đầu trục Các công thức tính toán trực tiếp: ; ; Bước cực (khoảng cách giữa các pha): Nếu y=τ : Bước dây quấn đủ. Nếu y<τ : Bước dây quấn ngắn. Nếu y>τ : Bước dây quấn dài. Các nhóm dây quấn và cách bố trí thường gặp : Nhóm dây quấn : Có hai nhóm dây quấn thường gặp là dây quấn đồng tâm và dây quấn đồng khuôn. Dây quấn đồng tâm là kiểu quấn liên tiếp các dây dẫn theo cùng một chiều lên bộ khuôn có các khung quấn với các kích thước khác nhau và đặt đồng tâm trên một trục quấn. Ưu điểm của cách quấn dây này là dễ lắp đặt nhưng lại có nhược điểm là các đầu cuộn dây chiếm nhiều chỗ. Dây quấn đồng khuôn là cách quấn mà các cuộn dây có cùng một kích thước, được bố trí trên stato ở các rãnh kế tiếp nhau tạo thành cực từ.Ưu điểm của cách quấn này là các đầu cuộn dây được thu gọn nhưnh việc lắp đặt khó khăn, tốn nhiều thời gian hơn so với dây quấn đồng tâm. Dây quấn đồng tâm Dây quấn đồng khuôn Cách bố trí: Có hai cách bố trí dây quấn là tập trung và phân tán. Cách thành lập sơ đồ dây quấn phần ứng : Các cơ sở thành lập là: Số rãnh tác dụng dưới một đôi cực, bước dây quấn y và vòng tròn đa giác sức điện động. Thực hiện dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp, stato 24 rãnh : Các thông số: Z=24, 2p=4, y=5, q=2. Sơ đồ : Chuẩn bị: Dây quấn sau khi được gỡ ra từ máy trước cần được chuốt thẳng rồi quấn vào lõi nhựa. Khuôn quấn dây có hình lục giác, là hai miếng gỗ mỏng.Trên khuôn có khoan sẵn các lỗ theo kích thước tiêu chuẩn. Ta dùng sáu chốt sắt để định hình khuôn. Giấy cách điện 0,3 lót vào rãnh stato với chiều dài bằng chiều dài phần mạch từ cộng thêm 3 cm, hai đầu gập 0,75 cm, phần mép gập chui ra ngoài mạch từ, chiều rộng đảm bảo chứa hết tiết diện rãnh. Giấy cách điện 0,1cắt với chiều dài bằng chiều dài lớp 0,3 đã gập hai đầu, chiều rộng phải chứa hết tiết diện rãnh và hai bảng răng. Dùng khuôn và máy quấn quấn 12 bối dây, mỗi bối có 59 vòng dây. Lớp 0,1 Rãnh Lớp 0,3 Tiến hành vào dây : Dây được vào theo sơ đồ đã vẽ. Nếu dây quấn càng thẳng, gọn thì việc nhét dây càng dễ dàng. Khi nhét dây vào rãnh ta sử dụng dao tre miết dọc theo chiều dài dây sao cho dây phân bố đầy khắp rãnh. Chọn một rãnh bất kỳ quy định là rãnh số 1, ta ta lấy ra hai bối dây. Với bối dây thứ nhất ta nhét một cạnh vào rãnh số 2, bối dây thứ hai ta nhét một cạnh vào rãnh số 4. Hai cạnh còn lại để chờ. Sau đó với các bối dây tiếp theo ta vào luôn cả hai cạnh với các vị trí 1-6, 3-8, 5-10,… Vào được bối nào ta tiến hành nắn thẳng hai đầu dây và ấn xuống phía dưới. Cuối cùng ta cho hai cạnh chờ của bối thứ nhất và bối thứ hai xuống rãnh 21, 23. Nếu dây bị đứt thì mối nối phải được đưa ra phía đầu bối và được cách điện. Lớp cách điện 0,1 được nhét chìm xuống dưới rãnh và phủ kín cạnh của bối dây. Dùng cách điện 0,3 cắt theo hình bán nguyệt để cách điện pha. Đấu dây : Ta đấu dây cho từng pha một theo nguyên tắc: Pha A: Cuối A1 đấu với cuối A2, đầu A2 đấu với đầu A3, cuối A3 đấu với đầu A4 , đầu ra x là cuối A4, đầu vào A là đầu A1. Tương tự cho hai pha còn lại. Thực hiện dây quấn đồng tâm tập trung 1 lớp, stato 36 rãnh : Các thông số: Z=36, 2p=4, q=3, y=9. Sơ đồ : Chuẩn bị : Công tác chuẩn bị tương tự như bài dây quấn đồng khuôn phân tán 1 lớp song ở đây cần chú ý thêm là: khuôn gỗ có 3 lớp lỗ đồng tâm ứng với ba lớp dây quấn cách nhau một bước rãnh trên stato, các chốt tre được dùng để định hình khuôn. Tiến hành quấn 6 nhóm bối, mỗi nhóm bối gồm 3 bối, mỗi bối có 78 vòng. Tiến hành vào dây : Khi vào dây ta vào bối nhỏ trước, bối to sau, đặt theo thứ tự để không bị nhầm chiều dây quấn. Chọn một rãnh đánh số thứ tự là 1, theo đó ta chọn ra một nhóm bối rồi hạ lần lượt 3 cạnh của 3 bối xuống các rãnh 4, 5, 6. Ba cạnh còn lại của nhóm sẽ chờ để cuối cùng hạ xuống các rãnh 31, 32, 33. Chọn ra bối thứ hai, hạ bối nhỏ xuống 3 và 10, bối nhỡ xuống 3-11, bối lớn vào 1-12. Tiếp theo ta chọn ra nhóm bối thứ ba, hạ bối nhỏ xuống 9-16, bối nhỡ xuông 8-17, bối lớn xuống 7-18...Cuối cùng ta hạ các cạnh còn lại của nhóm bối đầu tiên xuống 31, 32, 33. Tiến hành lót cách điện pha và dùng dây gai để dai máy. Sau đó dùng búa để ép các đầu bối dây, làm cho gọn để không bị vướng vào roto. Đấu dây : Tiến hành đấu dây theo sơ đồ đã vẽ. Thử cách điện giữa các pha và giữa pha với vỏ máy. Tiếp theo ta đóng roto vào máy, lấy các đầu dây ra. Ta tiến hành đấu máy vào nguồn điện ba pha theo sơ đồ hình sao. PHẦN BỐN : K ẾT QUẢ THU ĐƯỢC VÀ NHẬN XÉT Máy Biến Áp tự ngẫu : Điện áp chuẩn (V) 80 110 160 220 Điện áp đo được (V) 82 113 165 225 Núm điều chỉnh (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Điện áp (V) 113 117 121 126 130 135 140 146 152 160 168 Nhận xét : Các điện áp đo được không đúng với điện áp chuẩn cần đưa ra. Tuy nhiên sai số không lớn lắm. Bước nhảy của điện áp theo lý thuyết chuẩn là 7,2 V/ nấc. Nguyên nhân là do kỹ thuật quấn dây chưa chính xác, bị thiếu một số vòng hoặc một số vònh bị chập nhau. Động cơ Rôto lồng sóc, Stato 36 rãnh : Cấp nguồn vào động cơ theo sơ đồ, ta có các kết quả đo được là : Ikđ (A) IA (A) IB (A) IC (A) UA (V) UB (V) UC (V) n(v/p) 4 1,2 1,4 1,4 228 228 228 1480 Ta thấy IA, IB, IC không bằng nhau do trong quá trình quấn một số vòng bị xước và trùng nhau làm cho dòng tăng lên hoặc khi quấn bị thiếu một số vòng . UA, UB, UC xấp xỉ bằng điện áp của lưới. Tốc độ của động cơ là 1480 v/p đúng với quy định. Kết luận của bản thân : Ba tuần thực tập tại xưởng Điện của Trường ĐH Bách Khoa - Hà Nội đã giúp chúng em củng cố và hoàn thiện rõ rệt những kiến thức về Điện (Đặc biệt là về Máy Điện) đã tiếp thu được trên lớp. Mặc dù 3 tuần thực tập là không nhiều nhưng cũng đã giúp chúng em có được những kinh nghiệm rất bổ ích và quý giá. Thời gian thực tập vừa qua không những chúng em được tìm hiểu về một số máy điện đơn giản như máy biến áp, động cơ mà còn được hiểu rõ hơn về quy trình công nghệ để làm ra 1 sản phẩm. Đó là cả một quá trình dài, vất vả mà không hề đơn giản chút nào dù là để làm ra sản phẩm đơn giản nhất. Quy trình đó không chỉ đòi hỏi ở người công nhân, kỹ sư kiến thức cơ bản nhất mà còn đòi hỏi tính cẩn thận, chính xác, tỉ mỉ, tập trung, trách nhiệm, đặc biệt là tính sáng tạo, linh hoạt. Đợt thực tập này đã giúp chúng em có thêm được tác phong làm việc tốt nhất, thấy rõ hơn tầm quan trọng của khả năng làm việc theo nhóm, tinh thần đoàn kết, học hỏi và giúp đỡ lẫn nhau của những người công nhân hay kỹ sư để có thể hoàn thành được sản phẩm 1 cách tốt nhất, hoàn hảo nhất. Sản phẩm làm ra phải là thành quả của tập thể thì chất lượng mới cao nhất, bởi vì như vậy sẽ có thể bù đắp được những sai sót của nhau. Một người công nhân hay kỹ sư dù cho kiến thức, trình độ cao đến đâu đi nữa mà không có những đức tính cần thiết trên thì cũng chỉ là đồ “bỏ đi”. Cuối cùng được tận mắt chứng kiến sản phẩm của mình hoạt động như thế nào, thấy được kết quả lao động của bản thân và những thành viên khác trong nhóm. Chắc chắn sản phẩm của nhóm có những thiếu sót nào đó, nhưng những thiếu sót đó sẽ giúp chúng em thấy được những sai sót, hạn chế của bản thân để có thể rút ra những kinh nghiệm cần thiết nhất. Tất cả những điều này sẽ giúp ích rất nhiều cho chúng em trong thực tế công việc sau này. Để hoàn thành được tốt nhất đợt thực tập này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân và sự phối hợp giữa các thành viên trong nhóm 9 - Lớp Tự Động Hóa 4 còn có sự hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo và nghiêm khắc của 2 thầy hướng dẫn là: Thầy Nguyễn Quang Hùng Và thầy Nguyễn Huy Thiện Tuy nhiên, do lần đầu đi vào thực tế nên chúng em còn nhiều bỡ ngỡ và chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót nào đó, rất mong các thầy bỏ qua. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy. Hà Nội, th¸ng 6 n¨m 2007 Sinh viªn Trần Văn Nh©n