Bài giảng Những vấn đề chung về máy điện

Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀMÁY ĐIỆN 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 1 §1.1.KHÁI NIỆM 1.Vai trò của MĐ •TB (chủ yếu) để tạo ra, truyền tải & biến đổi điện năng 2.Định nghĩa & phân loại •Đn: •ĐCĐ trong các máy công cụ •MBA trong hệ thống truyền tải điện •MPĐ trong các NMĐ Æphổ biến (trong mọi lĩnh vực) là TBĐT; nglý hoạt động dựa trên hiện tượng CƯĐT; cấu tạo gồm mạch từ & mạch điện;biến đổi Điện ÅÆ Cơ, (hoặc biến đổi các thông số điện năng) •Phân loại: nglý,chức năng,dạng dòng điện,số pha,công suất •MĐ thông thường (MBA, KĐB, ĐB, MC) •MĐ đặc biệt (biến đổi số pha, DCÆAC, UDC, ...) 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 2 MÁY ĐIỆN MÁY ĐIỆN TĨNH MÁY ĐIỆN QUAY MÁY BIẾN ÁP MĐ QUAY XOAY CHIỀU MĐ QUAY MỘT CHIỀU MĐ Đ/BỘ MĐ KĐB ĐC ĐB MP ĐB ĐC KĐB MP KĐB ĐC MC MP MC Sơ đồ phân loại: 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 3 §1.2.CÁC LUẬT ĐIỆN TỪ DÙNG TRONG MĐ 1.Luật CƯĐT a/TT b/thiên qua vòng dây dt de φ−= •Chiều: e φ b/Thanh dẫn ch/động trong TT B Blve = [B]=T; v e B[l]=m;[v]=m/s;[e]=V qui tắc vặn nút chai; 2.Luật lực điện từ •Chiều: •Thanh dẫn có dòng điện i đặt trong TT B F i B BliF = [l]=m;[i]=A; [F]=N qui tắc bàn tay phải; qui tắc bàn tay trái; [B]=T; •Chiều: 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 4 3.Tính thuận nghịch của MĐ •Các MĐ đều có tính thuận nghịch •VD: thanh dẫn đặt trong TT •1 MĐ quay trong chế độ ĐC: điện Æ cơ •1 MBA trong chế độ giảm áp: hoặc trong chế độMP: cơ Æ điện Ura<Uvào hoặc trong chế độ tăng áp: Ura>Uvào v e F i a/dùng lực kéo thanh dẫn ch/động: b/đưa dòng điện i vào thanh dẫn: Æ xuất hiện sđđ e: cơ Æ điện (Máy phát) điện Æ cơÆ xuất hiện lực F: (Động cơ) 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 5 §1.3.ĐỊNH LUẬT & BÀI TÓAN MẠCH TỪ 1.Vật liệu sắt từ •Hiện tượng từ hóa: Trong chân k0: B=µ0H VL sắt từ µr>>1; (µ0=4π.10-7H/m; (Co 150; Fe 5000; FeNi 6.104) (µr: HSTT tương đối của MT) [B]=T; [H]=A/m) (VD); •Đặc trưng: đặc tính từ hóa B(H) của VL Đặc tính từ hóa ban đầu; đặc tính từ trễ; Đặc tính TH trung bình (dùng tính tóan) Trong vật chất: B=µ0µrH=µH •VL k0 sắt từ µr≈1; µ≈µ0; (Thép KTĐ: Э21, Э31, Э41, ...) •VLST làm lõi thép của MĐ (TB điện từ) 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 6 2.Định luật mạch từ Vật liệu: đặc tính B(H) – hệ số µ; •Lõi thép của MĐ làm bằng VLST Æ mạch từ •Hình học: l, S; •Trạng thái: ф=BS, uM=Hl [l]=m; [S]=m2)([ф]=Wb; Ætừ trở: φ M M uR = S l µ= •Nguồn từ: )(AvgwiF = •VD: b/Luật K2 ∑∑ =⇒ n kkn kk iwlH 11 (Chiều phù hợp ф: q/tắc vặn nút chai) a/Mạch từ •Phát biểu: ∑∑ = n kn Mk Fu 11 H1l1 H, B, +H0l0 =w1i1 -w2i2 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 7 a/Bài toán thuận •Nội dung: •Ph2: B→φ VD: Lõi Э31 w=1000vg. ∑∑ =→ kkkk IwlH10 &HH→ 3.Bài toán mạch từ Cho H=0,088B+0,112B3 (kA/m) Cho mạch từ, biết ĐƯ (B, Φ) I→ Tìm i để từ hóa lõi đến Φ=10-4Wb 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 8 •Tính: l1 •B=Φ/S tính H0=B/µ0 ÆH1l1+H0l0=wI •Nhận xét giá trị từ áp H1l1 & H0l0 40+159=1000IÆ I=0,199A S1=S0l0=2.10-4m; =1T Ætính H1 =200A/m =0,2m; =100mm2=10-4m2 Æ tìm KT (F, I) =200mm =7,95.105A/m =0,5H•Điện cảm: L=ψ/I =wΦ/I b/Bài toán ngược •Nội dung: Cho mạch từ, biết KT (F, I) Æ tìm ĐƯ (B, Φ) •Ph2: k0 có cách giải đúng B→φGsử ÆSo I cho? •Có thể lập quan hệ Φ(I): VD: Lõi thép như trên, đặt i=0,3A, tìm Φ? •Ptr mạch: 0,2H1+0,0002H0=300. Æ Φ=1,36.10-4Wb B−íc k Φ (Wb) B (T) H1 (A/m) H0 (A/m) H1l1 (A) H0l0 (A) F (A) ∆F (A) 1 2 3 4 10-4 1 200 7,95.105 40 159 199 101 1,2.10-4 1,2 299 9,54.105 59,8 191 251 49 1,3.10-4 1,3 360 10,35.105 72 207 279 21 1,4.10-4 1,4 430 11,12.105 86 222,3 308,3 -8,3 ∑∑ =→ kkkk IwlH10 &HH→ [H=0,088B+0,112B3 (kA/m)] cho I Æ suy ra kq (Φ) I→ Æ Dò theo bài toán thuận 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 9 2.Vật liệu dẫn điện •Cấu tạo: •Vật liệu: Cu, Al §1.4.VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN 1.Vật liệu dẫn từ •Chế tạo mạch điện trg MĐ •Lõi thép của MĐ (TB điện từ) bằng VLST •Cấu trúc: (tập trung TT, dẫn từ lá mỏng (0,3-0,5mm) ghép (dẫn Φ biến đổi) khối (dẫn Φ k0 đổi); - đk MĐ hoạt động) Æ thép KTĐ: Э21, Э31, Э41 dây tròn (S nhỏ); chữ nhật (S lớn); Hình dạng: theo kết cấu MĐ bọc chất cách điện (Phổ biến: dây emay – cách điện 600V) 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 10 3.Vật liệu cách điện •Chất rắn: •Quyết định tuổi thọ của MĐ 4.Vật liệu kết cấu •Thép, gang, nhôm, nhựa •Trục máy, ổ đỡ, khung, vỏ giấy, vải, mica, nhựa, ... •Chất lỏng: dầu cách điện •Phân cấp theo khả năng chịu nhiệt: Cấp A (90-1050C): Cấp B (105-1400C): giấy, bông, tơ, emay mica, amiăng, sợi thủy tinh 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 11 2.Biện pháp làm mát §1.5.SỰ PHÁT NÓNG & LÀM MÁT MĐ 1.Nguyên nhân phát nóng •Yêu cầu: Tmax<Tgh •MĐ là TB biến đổi Nlg ĐiệnÆCơ; CơÆĐiện; ĐiệnÆĐiện •Biểu đồ năng lượng các MĐ: 1P 2P P∆ •Làm mát tự nhiên: •Làm mát cưỡng bức •Các dạng tổn hao: •Hiệu suất: P1; ∆P;P2; điện cơ 1 2 P P=η PP P ∆+= 2 2 Tổn hao Æ Nhiệt (làm nóng MĐ) tản nhiệt (đồng, sắt từ); (bơm, quạt) 8/7/2010 6:11 PM Chu Quốc Hùng HVKTQS Bài giảng MĐ0810 12