Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 1: Khái niệm chung về máy điện - Văn Thị Kiều Nhi

Nội dung text: Bài giảng Lý thuyết máy điện - Chương 1: Khái niệm chung về máy điện - Văn Thị Kiều Nhi

1. BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN LỚP ĐHĐI8A– 45TIẾT Nội dung môn học: - Chương 1: Khái niệm chung về máy điện (2t). - Chương 2: Máy biến áp.(10t) - Chương 3: Máy điện không đồng bộ .(10t) - Chương 4: Máy điện một chiều. (10t) - Chương 5: Máy điện đồng bộ.(10t) GIÁO VIÊN: VĂN THỊ KIỀU NHI
2. BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN Tài liệu học tập Sách, giáo trình chính [1] Giáo trình Lý thuyết máy điện – Trường ĐHCN TP. HCM Sách tham khảo: [1]. Eugenec. Lister, ELECTRIC CIRCUITS AND MACHINES [2]. ELECTRIC MACHINE [3]. Máy điện 1,2 – Trần Khánh Hà, Vũ Gia Hanh - Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: Dự lớp. Thi giữa học phần , tiểu luận (bài tập lớn) Thi kết thúc học phần
3. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN. • Các khái niệm cơ bản. • Các định luật điện từ cơ bản. • Các vật liệu sử dụng trong máy điện
4. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN. 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. Máy điện là thiết bị dùng để biến đổi năng lượng điện từ, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. PHÂN LOẠI - Máy điện tĩnh. - Máy điện quay.
5. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN. 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN. - Máy điện tĩnh: Máy biến áp Máy biến áp 3 pha - Máy điện quay : Máy biến áp 1 pha + Động cơ điện: biến điện năng thành cơ năng Động cơ điện xoay chiều. Động cơ điện một chiều. Động cơ vạn năng. + Máy phát điện: biến đổi cơ năng thành điện năng Máy phát điện xoay chiều. Máy phát điện một chiều. nguyên lý chung cho tất cả các máy điện là dựa trên nguyên lý điện từ
6. 2. CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN. 2.1 Định luật cảm ứng điện từ (Định luật Faraday) : - Trường hợp từ thông xuyên qua vòng dây:  i  N u, N i  e u e Chiều của từ thông được xác định theo quy tắc cái đinh ốc d di d e L N dt dt dt ( giải thích nguyên lý hoạt động của máy biến áp ).
7. 2.2 Định luật cảm ứng điện từ (Định luật Faraday) : - Trường hợp sức điện động cảm ứng trong dây dẫn thẳng chuyển động cắt từ trường l B v  e Định luật cảm ứng điện từ : Sức điện động: e = B.l.v.sin =(v,B) Chiều e được xác định theo quy tắc bàn tay phải (giải thích nguyên lý hoạt động của máy phát điện ).
8. 2. CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN. 2.3 Lực từ tác động lên phần tử mang dòng điện : Nếu dây dẫn thẳng, và từ trường B là đều dọc theo dây dẫn thì lực tác động lên dây dẫn được tính : F I.lxB Lực từ tác động lên dây dẫn l B  i F Lực từ: F = B.l.I.sin =(l,B) Chiều F được xác định theo quy tắc bàn tay trái Giải thích nguyên lý hoạt động của động cơ điện.
9. 3. MẠCH TỪ VÀ BÀI TOÁN MẠCH TỪ 3.1 MẠCH TỪ Xét cuộn dây dài, lõi không khí và C là đường sức của từ trường. Áp dụng định luật lưu số Ampere, ta có : H.dl N.I C N.I Vì từ trường chủ yếu tập trung bên trong lõi cuộn dây: H.l N.I H L 7 Trong lõi dây là không khí do đó mật độ từ thông: B0 0H 4 10 H Từ thông xuyên qua lõi là : 0 B0S Gọi μr là độ từ thẩm tương đối của vật liệu, mật độ từ thông trong vật liệu : B r0H .B0 cùng với một cường độ từ trường H thì mật độ từ thông B và từ thông Ф qua vật liệu dẫn từ lớn hơn rất nhiều so với khi qua không khí. mặc dù dây quấn không chạy dọc theo cả lõi thép, nhưng từ thông vẫn chạy theo lõi thép. Điều này không thể xãy ra trong không khí, do vậy cần quan tâm đến vấn đề mạch từ
10. 3. MẠCH TỪ VÀ BÀI TOÁN MẠCH TỪ 3.2 BÀI TOÁN MẠCH TỪ Định luật mạch từ . Xét lõi thép từ có chiều dài trung bình L, tiết diện thẳng S, cuộn dây kích từ có N vòng, mang dòng điện kích từ I. Cuộn dây kích từ mang dòng điện I tạo ra trong mạch từ cường độ từ trường H H.l N.I F : sức từ động Trong lõi thép có mật độ từ thông B và từ thông Ф chạy xuyên trong mạch từ: N.I N.I  B.S .H.S . S L L F L .S  Rm .S R m (Định luật Ohm mạch từ) B H I  I N vòng S F Rm E R
11. 3.2 BÀI TOÁN MẠCH TỪ Mạch từ nối tiếp. _ _ +L1H1 + R1I1 l1  I I1 Rm1 R1 F1=N1.I1 n1 vòng F1 + E1 + L R 2 2 l H 2 I 2 Rm2 2 R2 _ _ F2=N2.I2 n2 vòng F2 E2 Rm3 R3 I2 l3 + + _ _ L3H3 R3I3 định luật Ampere : H1l1+H2l2+H3l3=N1I1-N2I2=F1-F2 Giả sử không có lượng từ thông tản ra ngoài không khí, như vậy từ thông xuyên qua bất cứ tiết diện nào của lõi từ cũng bằng nhau (Rm1+Rm2+Rm3)Ф = F1-F2 Fi =HiLi=RmiФ được gọi là từ áp trên các phần tử từ thứ i tương tự như định luật Kirchhoff 2 trong mạch điện.
12. 3.2 BÀI TOÁN MẠCH TỪ Mạch từ có khe hở không khí  lt + L t I H Rmt t _ l0 F=N.I n vòng F + b L 0 H Rm0 0 a _ S=axb S là tiết diên lõi thép, khi từ thông qua khe hở không khí thì có xu hướng phình to ra. Nên tiết diện tại khe hở không khí S0 sẽ lớn hơn so với S. Nếu điều kiện l0<1/10min{a;b} thì tiết diện S0 được tính: S0=(a+l0)x(b+l0) (Rmt+Rm0)Ф = F Khe hở không khí được thiết kế càng nhỏ càng tốt
13. 3.2 BÀI TOÁN MẠCH TỪ Mạch từ song song _ H L l1 l3 + 1 1 ? ? 1 2 + 3 + I 1 3 H H 2 3 L L l2 F 2 3 n vòng F=N.I _ _ ? 2 Xem mạch từ như mạch điện ta có : - Định luật Kirchhoff 2 từ áp : F=H1L1+H2L2=H1L1+H3L3 - Định luật Kirchhoff 1 dòng từ thông : Ф1=Ф2+Ф3
14. 3. CÁC VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG MÁY ĐIỆN: 3.1 Vật liệu kết cấu. 3.2 Vật liệu dẫn từ. 3.3 Vật liệu dẫn điện. 3.4 Vật liệu cách điện. Cấp cách điện Y A E B F H Nhiệt độ tối đa cho 90 105 120 130 155 180 phép (oC)
15. + Tính toán momen tải (Load Torque): (Nm) = Nxm
16. Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN. + Sức ngựa (Horse Power HP): Công suất có thể được biểu diễn bằng foot-pounds per second, nhưng thường được biểu diễn bằng horse power (HP). Đơn vị này được định nghĩa vào thế kỷ 18 bởi James Watt.
17. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
18. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
19. Stator of a 3-phase, 500 MVA, 0.95 power factor, 15 kV, 60 Hz, 200 r/min generator. Internal diameter: 9250 mm; effective axial length of ion stacking: 2350mm; 378 slots.
20. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ++++++