Giáo trình Máy điện I - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
ÂAI HOC ÂA NÀNG
TRÆÅNG ÂAI HOC BACH KHOA
KHOA ÂIÃN
BÄ MÄN : ÂIÃN CÄNG NGHIÃP
¶
·
MAY ÂIÃN 1
Nàm 2005
1
Låi noi âáu
May âiãn nghiãn cæu nhæng æng dung cua cac hiãn tæång âiãn tæ nhàm biãn
âäi nàng læång. May âiãn la phán tæ quan trong nhát cua bát ky thiãt bë âiãn nàng
nao. No âæåc sæ dung räng rai trong dán dung, näng nghiãp, cäng nghiãp, giao
thäng ván tai, cac hã âiãu khiãn va tæ âäng âiãu chènh, khäng chã.
Âiãn nàng âæåc sæ dung räng rai trong moi lanh væc vç cac æu âiãm sau:
•
•
•
•
Âiãn nàng âæåc san xuát táp trung våi nguän cäng suát lån.
Âiãn nàng co thã truyãn tai âi xa våi hiãu suát cao.
Âiãn nàng dã dang biãn âäi thanh cac cac dang nàng læång khac.
Nhå âiãn nàng co thã tæ âäng hoa moi qua trçnh san xuát, náng cao nàng
suát lao âäng.
Âiãn nàng tuy âæåc phat hiãn chám hån cac nàng læång khac, nhæng våi viãc
phat hiãn va sæ dung âiãn nàng âa thuc âáy cach mang khoa hoc cäng nghã tiãn
nhæ vu bao sang ky nguyãn âiãn khê hoa va tæ âäng hoa. Vao cuäi thã ky 19,
nganh ky thuát âiãn tæ ra âåi va giæa thã ky 20 chã tao âæåc linh kiãn âiãn tæ cäng
suát co âiãu khiãn, tæ do âiãn tæ cäng suát phat triãn âa thuc âáy va lam thay âäi
tán gäc rã lanh væc ky thuát âiãn. Ky thuát âiãn va ky thuát âiãn tæ hoa nháp phat
triãn, cung våi cäng nghã thäng tin âa âæa nãn san xuát xa häi sang giai âoan kinh
tã tri thæc. May âiãn cung khäng âæng ngoai sæ phat triãn âáy.
Giao trçnh May âiãn I nay gäm ba phán :
Phán I cung cáp cac kiãn thæc vã may biãn ap.
Phán II cung cáp cac kiãn thæc chung vã may âiãn xoay chiãu.
Phán III cung cáp cac kiãn thæc nguyãn ly, cáu tao, âàc tênh va æng dung cua
may âiãn khäng âäng bä.
Giao trçnh May âiãn I âæåc biãn soan dæa trãn kinh nghiãm giang day nhiãu
nàm å nhom chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp - Khoa Âiãn - Træång Âai Hoc Bach
Khoa - Âai Hoc Âa Nàng va tham khao giao trçnh cua cac træång ban. Âáy la giao
trçnh âæa lãn mang nhàm giup cho sinh viãn chuyãn nganh âiãn lam tai liãu tham
khao va hoc táp.
Do trçnh âä co han, giao trçnh May âiãn I khäng tranh khoi thiãu sot, xin hoan
nghãnh moi sæ gop y cua ban âoc. Cac y kiãn âong gop xin gåi vã tac gia å nhom
chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp - Khoa Âiãn - Træång Âai Hoc Bach Khoa - Âai
Hoc Âa Nàng.
Bui Tán Låi
2
Âai Hoc Âa Nàng - Træång Âai hoc Bach Khoa
Khoa Âiãn - Nhom Chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp
Giao trçnh
MAY ÂIÃN 1
Biãn soan: Bui Tán Låi
Chæång 0
KHAI NIÃM CHUNG VÃ MAY ÂIÃN
0.1 ÂËNH NGHÉA VA PHÁN LOAI
0.1.1. Âënh nghéa.
May âiãn la thiãt bë âiãn tæ, nguyãn ly lam viãc dæa vao hiãn tæång cam æng
âiãn tæ, vã cáu tao gäm mach tæ (loi thep) va mach âiãn (dáy quán), dung âã biãn
âäi cac dang nàng læång nhæ cå nàng thanh âiãn nàng (may phat âiãn) hoàc ngæåc
lai nhæ âiãn nàng thanh cå nàng (âäng cå âiãn), hoàc dung âã biãn âäi cac thäng
sä âiãn nàng nhæ âiãn ap, dong âiãn, tán sä, sä pha ...
0.1.2. Phán loai may âiãn.
May âiãn co nhiãu loai va co nhiãu cach phán loai khac nhau. Å âáy ta phán
loai may âiãn dæa vao nguyãn ly biãn âäi nàng læång nhæ sau :
1. May âiãn ténh :
May âiãn ténh lam viãc dæa vao hiãn tæång cam æng âiãn tæ, do sæ biãn âäi tæ
thäng trong cac cuän dáy khäng co sæ chuyãn âäng tæång âäi våi nhau. May âiãn
ténh thæång dung âã biãn âäi cac thäng sä âiãn nàng nhæ may biãn ap biãn âiãn ap
xoay chiãu thanh âiãn ap xoay chiãu co gia trë khac,..
2. May âiãn quay (hoàc co loai chuyãn âäng thàng):
May âiãn quay lam viãc dæa vao hiãn tæång cam æng âiãn tæ, læc âiãn tæ do tæ
træång va dong âiãn trong cac cuän dáy gáy ra. Loai may náy dung âã biãn âäi
dang nàng læång nhæ cå nàng thanh âiãn nàng (may phat âiãn) hoàc ngæåc lai nhæ
âiãn nàng thanh cå nàng (âäng cå âiãn). Qua trçnh biãn âäi nàng læång náy co tênh
thuán nghëch nghéa la may âiãn co thã lam viãc å chã âä may phat âiãn hoàc âäng
cå âiãn.
Så âä phán loai may âiãn thæång gàp:
3
May âiãn
May âiãn ténh
May âiãn quay
May âiãn xoay chiãu
May âiãn mät chiãu
May âiãn
âäng bä
May âiãn
khäng âäng bä
May
phat
âiãn
âäng
bä
Âäng
cå
May
Âäng
cå âiãn
khäng
âäng
bä
May
phat
âiãn
mät
Âäng
cå
phat
âiãn
âiãn
âäng
bä
âiãn
mät
May
biãn
ap
khäng
âäng bä
chiãu
chiãu
0.2 CAC ÂËNH LUÁT ÂIÃN TÆ CÅ BAN DUNG TRONG MAY ÂIÃN
Trong nghiãn cæu may âiãn ta thæång dung cac âënh luát sau: âënh luát cam
æng âiãn tæ, âënh luát læc âiãn tæ va âënh luát mach tæ. Cac âënh luát náy âa âæåc
trçnh bay trong giao trçnh vát ly, å âáy nãu lai nhæng âiãm chênh ap dung cho
nghiãn cæu may âiãn.
0.2.1. Âënh luát cam æng âiãn tæ
1. Træång håp tæ thäng xuyãn qua vong dáy biãn thiãn.
Khi tæ thäng Φ = Φ(t) xuyãn qua vong dáy biãn thiãn trong vong dáy se cam
æng sæc âiãn âäng (sââ) e(t). Sââ âo co chiãu sao cho dong âiãn do no sinh ra tao
ra tæ thäng chäng lai sæ biãn thiãn cua tæ thäng sinh ra no (hçnh 0.1).
Sââ cam æng trong mät vong dáy âæåc tênh theo
Φ
cäng thæc Màcxoen :
dΦ
e
e = −
[V]
(0.1)
dt
Nãu cuän dáy co N vong, sââ cam æng la:
dΦ
dt
dΨ
dt
e = −N
= −
(0.2)
Hçnh 0.1 Chiãu dæång sââ
cam æng phu håp våi tæ thäng
theo qui tàc vàn nut chai
trong âo, Ψ = NΦ [Wb] goi la tæ thäng moc vong
cua cuän dáy
4
2. Træång håp thanh dán chuyãn âäng trong tæ træång.
Khi thanh dán chuyãn âäng thàng goc våi
âæång sæc tæ træång (âáy la træång håp thæång
gàp nhát trong may âiãn), trong thanh dán cam
æng sââ co trë sä la:
e = Blv
(0.3)
trong âo : B: cæång âä tæ cam [T].
l : chiãu dai tac dung cua thanh dán
v: täc âä dai thanh dán [m/s]
[m].
Hçnh 0.2 Xac âënh sââ cam æng
theo qui tàc ban tay phai
Con chiãu sââ cam æng xac âënh theo qui
tàc ban tay phai (hçnh 0.2).
0.2.2. Âënh luát læc âiãn tæ.
Khi thanh dán mang dong âiãn âàt thàng goc
våi âæång sæc tæ træång, thanh dán se chëu mät læc
âiãn tæ tac dung co trë sä la:
i
f = Bil
(0.4)
Trong âo, B : cæång âä tæ cam, [T].
i : dong âiãn chay trong thanh dán, [A].
l : chiãu dai thanh dán, [m].
f : læc âiãn tæ âo bàng Niuton, [N]
Hçnh 0.3 Xac âënh læc âiãn tæ
Chiãu cua læc âiãn tæ f âæåc xac âënh theo qui tàc
ban tay trai (hçnh 0.3).
theo qui tàc ban tay trai
0.2.3. Âënh luát mach tæ. Tênh toan mach tæ.
1. Âënh luát mach tæ:
Loi thep cua may âiãn la mach tæ. Mach tæ la mach khep kên dung âã dán tæ
thäng. Âënh luát mach tæ la âënh luát dong âiãn toan phán ap dung vao mach tæ.
Näi dung cua âënh luát dong âiãn toan phán nhæ sau:
i3
i1
i2
H
i1
l1,S1
l2,S2
l(L)
i
dl
N
N1
(L)
i2
N2
Hçnh 0.4 Minh hoa âënh
Hçnh 0.5 Mach tæ âäng
Hçnh 0.6 Mach tæ co khe hå
luát dong âiãn toan phán
nhát co mät cuän dáy
khäng khê va hai cuän dáy
5
r
Nãu H la vectå cæång âä tæ træång do mät táp håp dong âiãn i1, i2, ... ik, ...,
in. tao ra va nãu L la mät âæång cong kên bao quanh chung thç:
r
r
Hdl =
i
k
∑
∫
(L)
Våi dl la âä dåi vi phán trãn (L) .(hçnh 0.4). Dáu cua ik xac âënh theo qui tàc
vàn nut chai: Quay cai vàn nut chai theo chiãu dl , chiãu tiãn cua vàn nut chai
trung våi chiãu dong âiãn ik thç dong âiãn ik mang dáu dæång, con ngæåc lai láy
dáu ám.
Âënh luát dong âiãn toan phán ap dung vao mach tæ âäng nhát co mät cuän
dáy nhæ hçnh 0.5, ta co nhæ sau:
H.l = Ni = F
B
1 l
Våi:
Hl = l =
Φ = RμΦ
μ
μ S
Váy
Hl = RμΦ = Ni = F
(0.5)
Trong âo:
H[At/m]: Cæång âä tæ træång trong mach tæ.
B=μH [T] : Tæ cam (mát âä tæ thäng) trong mach tæ.
μ = μr μo [H/m]: Âä tæ thám tuyãt âäi cua mach tæ.
μo = 4π.10-7[H/m] : âä tæ thám cua khäng khê.
μr =μ /μo : Âä tæ thám tæång âäi cua mach tæ.
L[m] : Chiãu dai trung bçnh cua mach tæ.
N: Sä vong dáy cua cuän dáy.
I[A]: goi la dong âiãn tæ hoa, tao ra tæ thäng cho mach tæ.
F = Ni [At/m]: goi la sæc tæ âäng (stâ)
H.l : goi la tæ ap råi trong mach tæ.
S[m2] : tiãt diãn ngang cua mach tæ.
1 l
Rμ =
[At/Wb] tæ trå cua mach tæ.
μ S
Cung ap dung âënh luát dong âiãn toan phán vao mach tæ gäm hai âoan co
hiãu dai l1 va l2 tiãt diãn S1 va S2, hçnh 0.6, ta co:
H1.l1 - H2.l2 = N1.i1 - N2.i2
Trong âo:
H1,H2[At/m]: Cæång âä tæ træång tæång æng trong âoan mach tæ 1, 2.
l1, l2[m] : Chiãu dai trung bçnh cua âoan mach tæ 1, 2.
i1.N1,i2.N2 [At]: Stâ cua cuän dáy 1, 2.
Mät cach täng quat, mach tæ gäm m âoan ghep näi tiãp âënh luát mach tæ
âæåc viãt:
6
m
m
n
n
H l = R Φ = N i = F = F
(0.6)
∑
∑
∑
∑
k=1
j j
μ j
k k
k
j=1
j=1
k=1
trong âo, dong âiãn ik nao co chiãu phu håp våi chiãu tæ thäng Φ âa chon theo qui
tàc vàn nut chai se mang dáu dæång, con ngæåc lai se mang dáu ám; j - chè sä tãn
âoan mach tæ; k - chè sä tãn cuän dáy co dong âiãn.
2. Tênh toan mach tæ:
Viãc tênh toan mach tæ thæång gàp hai loai bai toan sau :
Bai toan thuán : Cho biãt tæ thäng Φ, tçm stâ F = Ni âã tao ra tæ thäng âo.
Cach giai : Tiãn hanh gäm ba bæåc sau :(xet mach tæ gäm j âoan näi tiãp, tæ
thäng Φ bàng nhau å moi tiãt diãn Sj trong cac âoan mach tæ ).
Bæåc 1: Tênh tæ cam mäi âoan mach tæ : Bj = Φ/Sj ; j la chè sä tãn âoan mach
tæ.
Suy ra cæång âä tæ træång Hj nhæ sau:
Nãu âoan mach tæ la vát liãu sàt tæ, tra âæång cong tæ hoa B = f(H) âã tçm H.
Nãu âoan mach tæ la khe hå khäng khê thç H0 = B0/μo .
Bæåc 2: Suy ra stâ täng âã tao ra tæ thäng Φ tæ cäng thæc (0.6):
m
F = H l
(0.7)
∑
j j
j=1
Bæåc 3: Tuy theo bai toan ma ta tçm âæåc dong âiãn i hoàc sä vong dáy W.
Bai toan ngæåc : Biãt stâ F, tçm tæ thäng Φ.
Loai bai toan náy phæc tap. Do vát liãu tæ co âä tæ thám μ phu thuäc tæ thäng
Φ nãn tæ trå Rμ cung phu thuäc Φ. Vç chæa biãt Φ nãn cung chæa biãt R. Phæång
trçnh (0.6) trå thanh:
m
R (Φ)Φ = F (Φ)
(0.8).
∑
μj
j=1
Âáy la phæång trçnh phi tuyãn, thæång dung phæång phap gán âung âã giai.
0.3. CAC VÁT LIÃU CHÃ TAO MAY ÂIÃN
Vát liãu chã tao may âiãn gäm váy liãu cáu truc, vát liãu tac dung va vát liãu
cach âiãn. Vát liãu cáu truc la vát liãu âã chã tao cac chi tiãt chëu cac tac âäng cå
hoc nhæ truc, ä truc, thán may, nàp. Vát liãu tac dung la vát liãu dung âã chã tao
nhæng bä phán dán âiãn va tæ. Con vát liãu cach âiãn dung âã cach âiãn giæa phán
dán âiãn våi khäng dán âiãn va giæa cac phán dán âiãn våi nhau.
0.3.1. Vát liãu dán âiãn
Vát liãu dán âiãn âã chã tao may âiãn tät nhát la âäng vç chung khäng âàt làm
va co âiãn trå suát nho. Ngoai ra con dung nhäm va cac håp kim khac nhæ âäng
7
thau, âäng phätpho. Dáy âäng hoàc dáy nhäm âæåc chã tao theo tiãt âiãn tron
hoàc tiãt âiãn chæ nhát co boc cach âiãn. Våi nhæng may co cäng suát nho va
trung bçnh, âiãn ap dæåi 1000V thæång dung dáy dán boc ãmay vç låp cach âiãn
cua no mong va âat âä bãn yãu cáu.
0.3.2. Vát liãu dán tæ
Vát liãu dán tæ trong may âiãn la vát liãu sàt tæ nhæ thep ky thuát âiãn, gang,
thep âuc, thep ren ...
Å cac phán dán tæ co tæ thäng biãn âäi våi tán sä 50Hz thæång dung thep la
ky thuát âiãn day 0,35 ÷ 1mm, trong thanh phán thep co tæ 2 ÷ 5% silêc âã tàng
âiãn trå cua thep, giam dong âiãn xoay. Thep ky thuát âiãn âæåc chã tao bàng
phæång phap can nong hoàc can nguäi. Hiãn nay thæång dung thep can nguäi âã
chã tao cac may âiãn vç thep can
B
nguäi co âä tæ thám cao hån va
2.0
suát tän hao nho hån thep can
nong. Trãn hçnh 0.7 trçnh bay
âæång cong tæ hoa cua mät sä
vát liãu dán tæ khac nhau. Cung
mät dong âiãn kêch tæ, ta tháy
thep ky thuát âiãn co tæ cam lån
nhát, sau âo la thep âuc va cuäi
cung la gang.
Thep KTÂ
Thep âuc
1.6
1.2
0.8
0.4
Gang
H
1000
500
1500 2000 2500 3000
Å cac phán dán tæ co tæ
thäng khäng âäi thæång dung
thep âuc, thep ren, hoàc thep la.
Hçnh 0.7 Âæång cong tæ hoa cua mät sä vát liãu tæ
0.3.3. Vát liãu cach âiãn
Vát liãu cach âiãn trong may âiãn phai co cæång âä cach âiãn cao, chëu nhiãt
tät, tan nhiãt tät, chäng ám va bãn vã cå hoc. Cach âiãn boc dáy dán chëu âæåc
nhiãt âä cao thç nhiãt âä cho phep cua dáy dán cang lån va dáy dán chëu âæåc
dong tai lån.
Chát cach âiãn cua may âiãn phán lån å thã ràn va gäm co 4 nhom:
a) Chát hæu cå thiãn nhiãn nhæ giáy, lua
b) Chát vä cå nhæ amiàng, mica, såi thuy tinh.
c) Cac chát täng håp.
d) Cac loai men va sån cach âiãn.
Chát cach âiãn tät nhát la mica nhæng âàt. Giáy, vai, såi... re nhæng dán nhiãt
va cach âiãn kem, dã bë ám. Vç váy chung phai âæåc tám sáy âã cach âiãn tät hån.
8
Càn cæ âä bãn nhiãt, vát liãu cach âiãn âæåc chia ra cac cáp nhæ sau:
- Cáp Y : Nhiãt âä cho phep la 900C, bao gäm bäng, giáy, vai, tå lua, såi
täng håp, khäng âæåc tám sáy bàng sån cach âiãn.
- Cáp A : Nhiãt âä cho phep la 1050C, bao gäm vai såi xenlulä, såi tæ nhiãn
hoàc nhán tao âæåc qua tám sáy bàng sån cach âiãn.
- Cáp E : Nhiãt âä cho phep la 1200C, bao gäm mang vai, såi täng håp gäc
hæu cå co thã chëu âæåc nhiãt âä tæång æng.
- Cáp B : Nhiãt âä cho phep la 1300C, bao gäm cac vát liãu gäc mica, såi
thuy tinh hoàc amiàng âæåc liãn kãt bàng sån hoàc nhæa gäc hæu cå co thã chëu
âæåc nhiãt âä tæång æng.
- Cáp F : Nhiãt âä cho phep la 1550C, giäng nhæ loai B nhæng âæåc tám sáy
va kãt dênh bàng sån hoàc nhæa täng håp co thã chëu âæåc nhiãt âä tæång æng.
- Cáp H : Nhiãt âä cho phep la 1800C, giäng nhæ cáp B nhæng dung sån tám
sáy hoàc chát kãt dênh gäc silic hæu cå hoàc cac chát täng håp co kha nàng chëu
âæåc nhiãt âä tæång æng.
- Cáp C : Nhiãt âä cho phep la >1800C, bao gäm cac vát liãu gäc mica, thuy
tinh va cac håp chát cua chung dung træc tiãp khäng co chát liãn kãt. Cac chát vä
cå co phu gia liãn kãt bàng hæu cå va cac chát täng håp co kha nàng chëu âæåc
nhiãt âä tæång æng.
Ngoai ra con co chát cach âiãn å thã khê (khäng khê) va thã long (dáu biãn ap).
Khi may âiãn lam viãc, do tac âäng cua nhiãt âä, chán âäng va cac tac âäng ly
hoa khac cach âiãn se bë lao hoa nghéa la mát dán cac tênh bãn vã âiãn va cå. Thæc
nghiãm cho biãt, khi nhiãt âä tàng qua nhiãt âä lam viãc cho phep 8-100C thç tuäi
tho cua vát liãu cach âiãn giam âi mät næa.
0.4. PHAT NONG VA LAM MAT MAY ÂIÃN
Trong qua trçnh biãn âäi nàng læång luän co sæ tän hao. Tän hao trong may
âiãn gäm tän hao sàt tæ (do hiãn tæång tæ trã va dong xoay) trong thep, tän hao
âäng trong dáy quán va tän hao do ma sat (å may âiãn quay). Tát ca cac tän hao
nàng læång âãu biãn thanh nhiãt lam cho may âiãn nong lãn.
Âã lam mat may âiãn, phai co biãn phap tan nhiãt ra mäi træång xung quanh.
Sæ tan nhiãt khäng nhæng phu thuäc vao bã màt lam mat cua may ma con phu
thuäc vao sæ âäi læu khäng khê xung quanh hoàc cua mäi træång lam mat khac nhæ
dáu may biãn ap... Thæång vo may âiãn âæåc chã tao co cac canh tan nhiãt va may
âiãn co hã thäng quat gio âã lam mat.
Kêch thæåc cua may, phæång phap lam mat phai âæåc tênh toan va læa chon âã
cho âä tàng nhiãt cua vát liãu cach âiãn trong may khäng væåt qua âä tàng nhiãt
9
cho phep, âam bao cho vát liãu cach âiãn lam viãc láu dai, tuäi tho cua may
khoang 20 nàm.
Khi may âiãn lam viãc å chã âä âënh mæc, âä tàng thiãt cua cac phán tæ khäng
væåt qua âä tàng nhiãt cho phep. Khi may qua tai âä tàng nhiãt cua may se væåt
qua nhiãt âä cho phep, vç thã khäng cho phep may lam viãc qua tai láu dai.
0.5. PHÆÅNG PHAP NGHIÃN CÆU MAY ÂIÃN
Viãc nghiãn cæu may âiãn gäm cac bæåc sau:
1. Mä ta cac hiãn tæång vát ly xay ra trong may âiãn.
2. Dæa vao cac âënh luát vát ly, viãt phæång trçnh toan hoc mä ta sæ lam viãc
cua may âiãn. Âo la mä hçnh toan cua may âiãn.
3. Tæ mä hçnh toan thiãt láp mä hçnh mach, âo la så âä thay thã cua may
âiãn.
4. Tæ mä hçnh toan va mä hçnh mach, tênh toan cac âàc tênh va nghiãn cæu
may âiãn, khai thac sæ dung theo cac yãu cáu cu thã.
] R
R ^
1
Âai Hoc Âa Nàng - Træång Âai hoc Bach Khoa
Khoa Âiãn - Nhom Chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp
Giao trçnh
MAY ÂIÃN 1
Biãn soan: Bui Tán Låi
Phán I
MAY BIÃN AP
Chæång 1
NGUYÃN LY VA CÁU TAO M.B.A
1.1 KHAI NIÃM CHUNG VÃ M.B.A
1.1.1. Vai tro va cäng dung.
Âã dán âiãn tæ nha may phat âiãn âãn hä tiãu thu cán phai co âæång dáy tai
âiãn (hçnh 1.1). Nãu khoang cach tæ nåi san xuát âiãn âãn hä tiãu thu lån, mät ván
âã âàt ra la viãc truyãn tai âiãn nàng âi xa lam sao cho kinh tã nhát.
MBA
MBA
May phat âiãn
tàng ap
gèam ap
 Z tai âiãn
Hä tiãu
thu âiãn
∼
Hçnh 1.1 Så âä cung cáp âiãn âån gian
Ta co, dong âiãn truyãn tai trãn âæång dáy:
I = P/(Ucosϕ)
Va tän hao cäng suát trãn âæång dáy:
ΔP = Râ I2 = RdP2/(U2cos2ϕ)
Trong âo: P la cäng suát truyãn tai trãn âæång dáy; U la âiãn ap truyãn tai cua læåi
âiãn; Rd la âiãn trå âæång dáy tai âiãn va cosϕ la hã sä cäng suát cua læåi âiãn,
con ϕ la goc lãch pha giæa dong âiãn I va âiãn ap U.
Tæ cac cäng thæc trãn cho ta tháy, cung mät cäng suát truyãn tai trãn âæång
dáy, nãu âiãn ap truyãn tai cang cao thç dong âiãn chay trãn âæång dáy se cang be,
do âo trong læång va chi phê dáy dán se giam xuäng, tiãt kiãm âæåc kim loai mau,
âäng thåi tän hao nàng læång trãn âæång dáy se giam xuäng. Vç thã, muän truyãn
2
tai cäng suát lån âi xa êt tän hao va tiãt kiãm kim loai mau ngæåi ta phai dung âiãn
ap cao, thæång la 35, 110, 220, 500kV. Trãn thæc tã cac may phat âiãn chè phat ra
âiãn ap tæ 3 ÷ 21kV, do âo phai co thiãt bë tàng âiãn ap å âáu âæång dáy. Màt khac
cac hä tiãu thu thæång yãu cáu âiãn ap tháp, tæ 0.4 ÷ 6kV, vç váy cuäi âæång dáy
phai co thiãt bë giam âiãn ap xuäng. Thiãt bë dung âã tàng âiãn ap å âáu âæång dáy
va giam âiãn ap cuäi âæång dáy goi la may biãn ap (MBA).
1.1.2. Âënh nghéa.
May biãn ap la thiãt bë âiãn tæ ténh, lam viãc theo nguyãn ly cam æng âiãn tæ,
dung âã biãn âäi mät hã thäng dong âiãn xoay chiãu å âiãn ap náy thanh mät hã
thäng dong âiãn xoay chiãu å âiãn ap khac, våi tán sä khäng thay âäi.
1.2. NGUYÃN LY LAM VIÃC CUA MAY BIÃN AP LY TÆÅNG
May biãn ap ly tæång co cac tênh chát nhæ sau :
1. Cuän dáy khäng co âiãn trå.
2. Tæ thäng chay trong loi thep moc vong våi hai dáy quán, khäng co tæ
thäng tan va khäng co tän hao trong loi thep.
3. Âä tæ thám cua thep rát lån (μ = ∞), nhæ váy dong tæ hoa cán phai co âã
sinh ra tæ thäng trong loi thep la rát nho khäng âang kã, do váy stâ cán âã sinh ra
tæ thäng trong loi thep cho bàng khäng.
Hçnh 1.2 ve så âä nguyãn ly cua MBA mät pha hai dáy quán. Dáy quán 1 co
N1 vong dáy âæåc näi våi nguän âiãn ap xoay chiãu u1, goi la dáy quán så cáp. Ky
hiãu cac âai læång phêa dáy quán så cáp âãu co con sä 1 kem theo nhæ u1, i1, e1, ..
Dáy quán 2 co N2 vong dáy cung cáp âiãn cho phu tai Zt, goi la dáy quán thæ cáp.
Ky hiãu cac âai læång phêa dáy quán thæ cáp âãu co con sä 2 kem theo nhæ u2, i2 ,
e2, ..
Âàt âiãn ap xoay chiãu u1 vao dáy quán så, trong dáy quán så se co dong i1.
Trong loi thep se co tæ thäng Φ moc vong våi ca hai dáy quán så cáp va thæ cáp,
cam æng ra cac sââ e1 va e2. Khi MBA co tai, trong dáy quán thæ se co dong âiãn i2
âæa ra tai våi âiãn ap la u2. Tæ thäng Φ moc vong våi ca hai dáy quán så cáp va
thæ cáp goi la tæ thäng chênh.
Gia thæ âiãn ap u1 sin nãn tæ thäng Φ cung biãn thiãn sin, ta co:
Φ = Φm sin ωt
(1.3)
Theo âënh luát cam æng âiãn tæ, cac sââ cam æng e1, e2 sinh ra trong dáy quán
så cáp va thæ cáp MBA la:
dΦ
dt
e1 = −N1
= ωN1Φm sin(ωt − 900 ) = 2E1 sin(ωt − 900 ) (1.4)
3
dΦ
dt
e2 = −N2
= ωN2Φm sin(ωt − 900 ) = 2E2 sin(ωt − 900 ) (1.5)
trong âo, E1, E2 la trë sä hiãu dung cua sââ så cáp va thæ cáp, cho båi:
ωN1Φm
E1 =
E2 =
= π 2fN1Φm = 4,44fN1Φm
= π 2fN2Φm = 4,44fN2Φm
(1.6)
(1.7)
2
ωN2Φm
2
Tè sä biãn ap k cua MBA:
E1 N1
k =
=
(1.8)
E2 N2
Φ
i2
Nãu gia thiãt MBA âa cho la MBA
ly tæång, nghéa la bo qua sut ap gáy ra
do âiãn trå va tæ thäng tan cua dáy
i1
Zt
∼
u1
u2
quán thç E1 ≈ U1 va E2 ≈ U2 :
U1 E1 N1
≈
=
= k (1.9)
Hçnh 1-2. Så âä nguyãn ly cua
U2 E2 N2
MBA mät pha hai dáy quán
Nãu bo qua tän hao trong MBA thç:
U1I1 = U2I2
Nhæ váy, ta co:
U1 I1
=
= k
(1.10)
U2 I2
Nãu N2 > N1 thç U2 > U1 va I2 < I1 : MBA tàng ap.
Nãu N2 < N1 thç U2 < U1 va I2 > I1 : MBA giam ap
1.3. CÁU TAO MAY BIÃN AP
May biãn ap co cac bä phán chênh sau dáy : loi thep, dáy quán va vo may.
1.3.1. Loi thep MBA.
(a)
(b)
Hçnh 1.3 Mach tæ MBA kiãu loi: a) mät pha. b) ba pha
4
Loi thep MBA dung âã dán tæ thäng, âæåc chã tao bàng cac vát liãu dán tæ tät,
thæång la thep ky thuát âiãn co bã day tæ 0,35 ÷ 1 mm, màt ngoai cac la thep co
sån cach âiãn räi ghep lai våi nhau thanh loi thep. Loi thep gäm hai phán: Tru va
Gäng (hçnh 1.3). Tru T la phán âã âàt dáy quán con gäng G la phán näi liãn giæa
cac tru âã tao thanh mach tæ kên.
1.3.2. Dáy quán MBA.
(a)
(b)
(c)
(d)
Hçnh 1-4. Dáy quán May biãn ap
Nhiãm vu cua dáy quán MBA la nhán nàng læång vao va truyãn nàng læång
ra. Dáy quán MBA thæång lam bàng dáy dán âäng hoàc nhäm, tiãt diãn tron hay
chæ nhát, bãn ngoai dáy dán co boc cach âiãn. Dáy quán gäm nhiãu vong dáy va
läng vao tru thep. Giæa cac vong dáy, giæa cac dáy quán va giæa dáy quán va loi
thep âãu co cach âiãn. May biãn ap thæång co hai hoàc nhiãu dáy quán. Khi cac
dáy quán âàt trãn cung mät tru thç dáy quán âiãn ap tháp âàt sat tru thep con dáy
quán âiãn ap cao âàt bãn ngoai. Lam nhæ váy se giam âæåc vát liãu cach âiãn.
Dáy quán MBA co hai loai chênh nhæ :
1. Dáy quán âäng tám : å dáy quán âäng tám tiãt diãn ngang la nhæng vong
tron âäng tám. Nhæng kiãu dáy quán âäng tám chênh gäm : Dáy quán hçnh tru
(hçnh 1.4a,b), dung cho ca dáy quán ha ap va cao ap; Dáy quán hçnh xoàn (hçnh
1.4c), dung cho dáy quán ha ap co nhiãu såi cháp; dáy quán hçnh xoay äc liãn tuc
(hçnh 1.4d), dung cho dáy quán cao ap, tiãt diãn dáy dán chæ nhát .
2. Dáy quán xem ke : Cac bamh dáy cao ap va ha ap lán læåt xen ke nhau doc
theo tru thep.
5
Hçnh 1-5 May biãn ap dáu ba pha 16000kVA/110kV
1. moc ván chuyãn; 2. Sæ cao ap 110kV; 4. Sæ trung ap 38.5kV; 5. Sæ ha ap 10.5kV; 7.
Äng phong nä; 8. Bçnh gian dáu; 10. Thæåc chè dáu; 12. Xa ep gäng; 13. Bçnh hut ám;
16. Dáy quán cao ap; 18. Bä loc âäi læu; 22. Vo thung; 23.Bä tan nhiãt; 24. Cap cáp
âiãn cho âäng cå; 25. Âäng cå quat gio lam mat. 26. Bä truyãn âäng chuyãn mach.
1.3.3. Vo MBA.
Vo MBA lam bàng thep gäm hai bä phán : thung va nàp thung.
1. Thung MBA: Trong thung MBA (hçnh 1-5) âàt loi thep, dáy quán va dáu
biãn ap. Dáu biãn ap lam nhiãm vu tàng cæång cach âiãn va tan nhiãt. Luc MBA
lam viãc, mät phán nàng læång tiãu hao thoat ra dæåi dang nhiãt lam dáy quán, loi
thep va cac bä phán khac nong lãn. Nhå sæ âäi læu trong dáu va truyãn nhiãt tæ cac
bä phán bãn trong MBA sang dáu va tæ dáu qua vach thung ra mäi træång xung
quanh.
2. Nàp thung MBA : Dung âã âáy trãn thung va trãn âo co cac bä phán quan
trong nhæ:
+ Sæ ra cua dáy quán cao ap va dáy quán ha ap. Lam nhiãm vu cach âiãn.
+ Bçnh dan dáu (bçnh dáu phu) co äng thuy tinh âã xem mæc dáu.
6
+ Äng bao hiãm : lam bàng thep, thæång lam thanh hçnh tru nghiãng, mät
âáu näi våi thung, mät âáu bët bàng mät âéa thuy tinh. Nãu vç ly do nao âo, ap suát
trong thung tàng lãn âät ngät, âéa thuy tinh se vå, dáu theo âo thoat ra ngoai âã
MBA khäng bë hong.
+ Lä nho âàt nhiãt kã.
+ Råle håi dung âã bao vã MBA.
+ Bä truyãn âäng cáu dao âäi näi cac âáu âiãu chènh âiãn ap cua dáy quán
cao ap.
Âã hiãu ro hån vã MBA ta xem hinh dang bãn ngoai MBA ba pha hai dáy
quán cäng suát 250kVA, âiãn ap 22/0.4kV cua nha may chã tao Thiãt Bë Âiãn
(hçnh 1.6).
Hçnh 1.6 MBA dáu ba pha, hai dáy quán
1.4. CAC ÂAI LÆÅNG ÂËNH MÆC CUA MBA
Cac âai læång âënh mæc cua MBA qui âënh âiãu kiãn ky thuát cua may. Cac âai
læång náy do nha may chã tao qui âënh va ghi trãn nhan cua MBA.
1. Dung læång (cäng suát âënh mæc) Sâm (VA hay kVA) la cäng suát toan phán
hay biãu kiãn âæa ra å dáy quán thæ cáp cua MBA.
2. Âiãn ap dáy så cáp âënh mæc U1âm (V, kV) la âiãn ap cua dáy quán så cáp.
7
3. Âiãn ap dáy thæ cáp âënh mæc U2âm (V hay kV) la âiãn ap cua dáy quán thæ
cáp khi MBA khäng tai va âiãn ap âàt vao dáy quán så la âënh mæc U1 = U1dm.
4. Dong âiãn dáy så cáp âënh mæc I1âm (A hay kA) va thæ cáp âënh mæc I2âm la
nhæng dong âiãn dáy cua dáy quán så cáp va thæ cáp æng våi cäng suát va âiãn ap
âënh mæc.
Âäi våi MBA mät pha:
Sdm
Sdm
I1dm
=
; I2dm
=
(1.11)
U1dm
U2dm
Âäi våi MBA ba pha:
Sdm
Sdm
3U2dm
I1dm
=
; I2dm
=
(1.12)
3U1dm
5. Tán sä âënh mæc fâm(Hz). Cac MBA âiãn læc co tán sä cäng nghiãp 50Hz.
Ngoai ra trãn nhan MBA con ghi cac sä liãu khac nhæ: tán sä, sä pha m, så âä
va tä näi dáy...
1.5. CAC LOAI MBA CHÊNH.
1. MBA âiãn læc âã truyãn tai va phán phäi cäng suát trong hã thäng âiãn læc.
2. MBA chuyãn dung sæ dung å lo luyãn kim, cac thiãt bë chènh læu, MBA han ...
3. MBA tæ ngáu dung âã liãn lac trong hã thäng âiãn, må may âäng cå khäng
âäng bä cäng suát lån.
4. MBA âo læång dung âã giam cac âiãn ap va dong âiãn lån âæa vao cac dung
cu âo tiãu chuán.
5. MBA thê nghiãm dung âã thê nghiãm âiãn ap cao.
MBA co rát nhiãu loai song thæc chát hiãn tæång xay ra trong chung âãu giäng
nhau. Âã thuán tiãn cho viãc nghiãn cæu, sau âáy ta xet MBA âiãn læc mät pha hai
dáy quán.
] R
R ^
1
Âai Hoc Âa Nàng - Træång Âai hoc Bach Khoa
Khoa Âiãn - Nhom Chuyãn män Âiãn Cäng Nghiãp
Giao trçnh
MAY ÂIÃN 1
Biãn soan: Bui Tán Låi
Chæång 2
TÄ NÄI DÁY VA MACH TÆ M.B.A
2.1. KHAI NIÃM CHUNG
Âã MBA ba pha co thã lam viãc âæåc, cac dáy quán så cáp va thæ cáp phai näi
våi nhau theo mät qui luát nhát âënh. Ngoai ra, viãc phäi håp kiãu näi dáy quán så
cáp våi kiãu näi dáy quán thæ cáp cung hçnh thanh cac tä näi dáy quán khac nhau.
Hån næa, khi thiãt kã MBA, viãc quyãt âënh tä näi dáy quán cung phai thêch æng
våi kiãu kãt cáu cua mach tæ âã tranh nhæng hiãn tæång khäng tät nhæ sââ khäng
sin, tän hao phu tàng ...
Trong chæång nay ta se lán læåt xet cac loai tä näi dáy va mach tæ, âäng thåi
xet cac hiãn tæång xay ra khi tæ hoa loi thep va nãu lãn cach tênh toan mach tæ cua
MBA.
2.2. TÄ NÄI DÁY MAY BIÃN AP
Âã nghiãn cæu tä näi dáy MBA, træåc hãt ta hay xet ky hiãu cac âáu dáy va
cach âáu dáy quán pha våi nhau.
2.2.1. Cach ky hiãu cac âáu dáy
C
B
Y
C
Z
UCA
A
X
A
A
UCA
UAB
B
(a)
(b)
Hçnh 2.1 Âanh dáu âáu dáy MBA
2
Mät cuän dáy co hai âáu tán cung: mät âáu goi la âáu âáu; con âáu kia goi
la âáu cuäi. Âäi våi dáy quán mba mät pha : âáu âáu hoàc âáu cuäi chon tuy y.
Âäi våi dáy quán mba ba pha : cac âáu âáu va âáu cuäi chon mät cach thäng nhát
theo mät chiãu nhát âënh (hçnh 2.1a), nãu khäng âiãn ap ra cua ba pha se khäng
âäi xæng (hçnh 2.1b).
Âã âån gian va thuán tiãn cho viãc nghiãn cæu, ngæåi ta thæång âanh dáu cac
âáu tán cung lãn så âä dáy quán cua mba våi qui æåc sau dáy :
Âanh dáu cac âáu dáy tán cung:
Cao ap
A,B,C
X,Y,Z
0
Ha ap
A,b,c
x.y,z
o
Trung ap
Am,Bm,Cm
Xm,Ym,Zm
Om
Âáu âáu
Âáu cuäi
Trung tênh
2.2.2. Cac kiãu âáu dáy quán
1. Âáu hçnh sao (Y) : Âáu ba âiãm cuäi X,Y,Z lai våi nhau.
A
B
C
A
B
C
C
C
A
B
B
X
Y
Z
X
Y
Z
Hçnh 2.2 Âáu sao
Hçnh 2.3 Âáu tam giac
2. Âáu hçnh tam giac (Δ) :
Âáu âiãm âáu cua pha nay våi âiãm cuäi cua pha kia (hçnh 2.3)
3. Âáu zêc-zàc (Z) : Mäi pha dáy quán mba gäm hai næa cuän dáy trãn hai tru
khac nhau màc näi tiãp va âáu ngæåc chiãu nhau (hçnh 2.4). Kiãu dáy quán nay êt
dung vç tän âäng nhiãu hån, loai nay chu yãu gàp trong mba dung cho thiãt chènh
læu.
C
A
B
C
c
a
X
Y
Z
-c
B
b
A
Hçnh 2.4 Âáu Zic- Zàc
3
2.2.3. Tä näi dáy cua mba.
Tä näi dáy mba âæåc hçnh thanh do sæ phäi håp kiãu dáy quán så cáp so våi
kiãu dáy quán thæ cáp. No biãu thë goc lãch pha giæa sââ dáy cua dáy quán så
cáp va sââ dáy cua dáy quán thæ cáp va goc lãch pha nay phu thuäc vao cac yãu
tä sau :
+ Chiãu quán dáy,
+ Cach ky hiãu cac dáu dáy ra,
+ Kiãu dáu dáy quán så cáp va thæ cáp
Xet mba mät pha co hai dáy quán (hçnh 2-5) : så cáp : AX ; thæ cáp : ax.
Cac træång håp xay ra nhæ sau :
a) Hai dáy quán cung chiãu va kê hiãu tæång æng (hçnh 2-5a).
b) Hai dáy quán ngæåc chiãu (hçnh 2-5b).
c) Âäi chiãu kê hiãu mät trong hai dáy quán (hçnh 2-5c).
Tä näi dáy cua mba mät pha : kã tæ vector sââ så cáp âãn vector sââ thæ cáp
theo chiãu kim âäng hä :
+ Træång håp a : lãch pha 360o
+ Træång håp b, c : lãch pha 180o.
A
X
A
X
A
X
&
EAX
&
EAX
&
EAX
a
a
x
a
&
Eax
x
x
180o
180o
360o
(a)
(c)
(b)
&
Eax
&
Eax
Hçnh 2.5 Sæ lãch pha cua mba mät pha
Tä näi dáy cua mba ba pha : Å mba ba pha, do näi Y & Δ våi nhæng thæ
tæ khac nhau ma goc lãch pha giæa sââ dáy så cáp va sââ dáy thæ cáp la 30o, 60o,
90o, .., 360o.
Thæc tã khäng dung âä âã chè goc lãch pha ma dung kim âäng hä (hçnh 2.6)
âã biãu thë va goi tãn tä näi dáy mba, cach biãu thë nhæ sau:
Tải về để xem bản đầy đủ
158 trang
09/01/2024
6460
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Máy điện I - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_may_dien_i_truong_dai_hoc_bach_khoa_da_nang.pdf
