Giáo trình Vận hành máy điện - 90H

,06. 
Tốc độ động cơ là: 
 60f
 n = n1 (l - s) = p (l - s) vg/ph (2.28) 
2. Động cơ không đồng bộ xoay chiều 1 pha. 
2.1 Cấu tạo của máy điện không đồng bộ một pha. 
Gồm 2 phần chính: Rôto và Stato. 
a.Phần tĩnh (Stato): 
 -Vỏ: được làm bằng kim loại 
 - Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện với nhau và có sẻ rãnh để đặt 
 dây quấn. 
 - Dây quấn: Là dây đồng có lớp cách điện bằng ê may, được quấn thành từng cuộn đặt 
vào rãnh Stato và được cách điện với lõi thép. 
b. Phần quay (Roto): 
- Lõi thép: Gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình trụ và có sẻ rãnh ở mặt 
ngoài để đặt dây quấn. 
- Dây quấn: + Đối với rô to lồng sóc, dây quấn là những thanh dẫn bằng đồng hoặc nhôm 
được khép mạch bằng 2 vòng ngắn mạch. 
 - 29 - 
 + Rô to dây quấn: Dây quấn là các dây bằng đồng được tráng lớp ê may 
cách điện, được đặt trong rãnh rô to, các đầu dây đưa ra vành góp (cổ góp, vành đổi 
chiều). 
 - Trục: Được chế tạo bằng thép tốt và được gắn liền với rô to. 
2.2.Từ trường đập mạch của động cơ không đồng bộ một pha 
 Dây quấn stato không tạo ra từ trường quay. Do sự biến thiên của dòng điện, chiều 
và trị số từ trường thay đổi, nhưng phương của từ trường cố định trong không gian. Từ 
trường này gọi là từ trường đập mạch. 
 Vì không phải là từ trường quay, nên khi ta cho điện vào dây quấn stato, động cơ 
không tự quay được . Để cho động cơ làm việc được, trước hết ta phải quay rôto của động 
cơ điện theo chiều nào đó, rôto sẽ tiếp tục quay theo chiều ấy và động cơ làm việc. 
 Để giải thích rõ hiện tượng xảy ra trong động cơ điện một pha, ta phân tích từ 
trường đập mạch thành hai từ trường quay, quay ngược chiều nhau cùng tấn số quay n1 và 
biên độ bằng một nửa biên độ từ trường đập mạch. 
 Hình 2-29 Hình 2-30 
 Trong đó từ trường quay có chiều quay trùng với chiều quay rôto, được gọi là 
từ trường quay thuận, còn từ trường quay cố chiều quay ngược chiều quay rôto gọi 
là từ trường quay ngược. Trên hình 2-30, là từ trường đập mạch. còn và quay với 
tốc độ n1 và bao giờ ta cũng có : 
 - 30 - 
 B = BI + BII (2.53) 
 Gọi n là tốc độ rôto, hệ số trượt đối với từ trường quay thuận là: 
 (2.54) 
 Hệ số trượt sII ứng với từ trường quay ngược: 
 (2.55) 
 Do đó ta có bảng sau về quan hệ giữa các hệ số trượt 
 s = sI 0 1 2 
 s II 2 1 0 
 Trên hình 2-31 vẽ mômen quay Ml do từ trường thuận sinh ra có trị số dương và 
MII do từ trường ngược gây ra có trị số âm. 
 Mômen quay của động cơ là tổng đại số mômen MI và MII: 
 M = MI – MII (2.56) 
 Từ đường đặc tính mômen, chúng ta thấy rằng, 
lúc mở máy, s= s1= sII= 1 , MI= MII và mômen mở máy 
Mmở = 0, động cơ điện không tự mở máy được . Nhưng 
nếu ta tác động làm cho động cơ quay, hệ số trượt s < 1 
, lúc đó động cơ có mômen M, sẽ tiếp tục quay. Vì thế 
ta phải có biện pháp mở máy, nghĩa là phải tạo cho 
động cơ một pha mômen mở máy. . 
2.3. Nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ không đồng bộ một pha 
 Động cơ một pha chỉ có dây quấn 1 pha và không tạo ra từ trường quay nên khi 
đưa dòng điện vào dây quấn stato động cơ không tự quay được và từ trường do dây quấn 
stato sinh ra là từ trường đập mạch (chỉ thay đổi chiều và trị số theo thời gian, không thay 
đổi về phương). 
 Từ trường này có thể phân tích thành 2 từ trường quay ngược chiều nhau ФA và ФB 
có tốc độ bằng nhau và biên độ bằng một nửa từ trường đập mạch.. 
 - 31 - 
 ФA = ФB = Ф/2 
Hai từ trường này cùng tác dụng lên rô to 2 mô men: Mt = Mng 
 M∑ = Mt + (- Mng) = 0 
 M∑ = 0 nên rô to không thể quay được, nếu ta tác động vào roto làm cho động cơ 
quay lúc đó động cơ có mô men quay (M∑ ≠ 0). Vì vậy ta phải có biện pháp mở máy 
nghĩa là phải tạo cho động cơ 1 pha mô men mở máy. 
Câu hỏi ôn tập 
1.Cấu tạo của máy điện KĐB ba pha, một pha, phân biệt công dụng của rô to lồng sóc và 
rô to dây quấn. 
2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ ba pha ? 
 BÀI 4: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ 
4.1. Định nghĩa và công dụng của máy điện đồng bộ ba pha. 
4.1.1. Định nghĩa: 
 Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay rôto n bằng với tốc độ quay của từ 
 n
trường 1 gọi là máy điện đồng bộ. Máy điện đồng bộ có hai dây quấn: dây quấn stato nối 
với lưới điện có tần số f không đổi, dây quấn rôto được kích thích bằng dũng điện 1 chiều. 
Ở chế độ xác lập máy điện đồng bộ có tốc độ quay rôto luôn không đổi khi tải thay đổi. 
4.1.2 Công dụng của máy điện đồng bộ 
 Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của các lưới điện quốc gia, trong đó 
động cơ sơ cấp là các tuốc bin nước, tuốc bin khí, tuốc bin hơi nước...v.v. Công suất của 
các máy phát có thể đạt đến 600 MVA hoặc lớn hơn và chúng thường làm việc song song. 
Ở các lưới điện công suất nhỏ, máy phát điện đồng bộ được kéo bởi các động cơ diezen 
hoặc các tuabin khí, có thể làm việc đơn lẻ hoặc hai ba máy làm việc song song. 
 Động cơ đồng bộ được sử dụng khi truyền động công suất lớn, có thể đạt đến vài 
chục MW. Trong công nghiệp luyện kim, khai thỏc mỏ, thiết bị lạnh, động cơ đồng bộ 
được sử dụng để truyền động các máy bơm, nén khí, quạt gió v.v... với tốc độ không đổi. 
Động cơ đồng bộ công suất nhỏ được được sử dụng trong các thiết bị như đồng hồ điện, 
dụng cụ tự ghi, thiết bị lập chương trỡnh, thiết bị điện sinh hoạt v.v.... 
 Máy bù đồng bộ dùng để phát công suất phản kháng cho luới điện để bù hệ số 
công suất và ổn định điện áp. 
4.2. Cấu tạo máy điện đồng bộ ba pha. 
 Cấu tạo máy điện đồng bộ gồm 2 bộ phận chính là stato và rôto. Trên hình 3-1 vẽ 
 - 32 - 
mặt cắt ngang trục máy trong đó 1 : lá thép stato ; 2 : dây quấn stato ; 3 : lá thép rôto ; 4 : 
dây quấn rôto. 
 Hình 3-1. Mặt cắt ngang trục máy Hình 3-2. a) Rôto cực ẩn 
 b) Rôto cực lồi 
 4.2.1. Stato 
 Stato của máy điện đồng bộ giống như stato của máy điện không đồng bộ, gồm hai 
bộ phận chính là lõi thép stato và dây quấn ba pha stato. Dây quấn stato gọi là dây quấn 
phần ứng. 
 4.2.2. Rôto 
 Rôto máy điện đồng bộ có các cực từ và 
dây quấn kích từ dùng để tạo ra từ trường cho 
máy đối với máy nhỏ rôto là nam châm vĩnh 
cửu. 
 Có hai loại : rôto cực ẩn và rôto cực lồi. 
Hình 3-2a vẽ rôto cực ẩn, hình 3- 2b vẽ rôto cực 
lồi. 
 Hình 3-3 
 Rôto cực lồi dùng ở các máy có tốc độ 
thấp, có nhiều đôi cực. 
 Rôto cực ẩn thường dùng ở máy có tốc độ cao 3000 vg/ph, có một đôi cực. 
 - 33 - 
 Để có sđđ sin, từ trường của cực từ rôto phải phân bố hình sin dọc theo khe hở không 
khí giữa stato và rôto, ở đỉnh các cực từ có từ cảm cực đại. 
 Đối với rôto cực ẩn, dây quấn kích từ được đặt trong các rãnh. Đối với rôto cực lồi 
dây quấn kích từ quấn xung quanh thân cực từ. 
 Hai đầu của dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vòng trượt đặt ở hai 
đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ (hình 3-3). 
4.3. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ ba pha. 
 Cho dòng điện kích từ (dòng điện không đổi) vào dây quấn kích từ sẽ tạo nên từ 
trường rôto khi quay rôto bằng động cơ sơ cấp, từ trường của rôto sẽ cắt dây quấn phần 
ứng stato và cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin, có trị số hiệu dụng là : 
 E0 = 4,44fw1kdq0 (3.1) 
 Trong đó : Eo, wl, kdq, Ф0 là sđđ pha, số vòng dây một pha, hệ số dây quấn, từ 
thông cực từ rôto. 
 Nếu rôto có p đôi cực, khi rôto quay được một vòng, sđđ phần ứng sẽ biến thiên p 
chu kì. Do đó tần số f của sđđ các pha lệch nhau góc pha 1200. 
 F = pn , n đo bằng vg/s (3.2a) 
 hoặc f = , n đo bằng vòng /phút (3.2b) 
 Dây quấn ba pha stato có trục lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện , cho 
nên sđđ các pha lệch nhau góc pha 1200. Khi dây quấn stato nối với tải trong các dây quấn sẽ có 
dòng điện ba pha giống như ở máy điện không đồng bộ, dòng diện ba pha trong ba dây quấn sẽ 
tạo nên từ trường quay, với tốc độ là n1 = 60 f/p, đúng bằng tốc độ n của rôto. Do đó loại 
máy điện này được gọi là máy điện đồng bộ. 
4.4. Hòa đồng bộ máy phát điện 
*Điều kiện để các máy phát điện làm việc song song với nhau. 
 - Điện áp của máy phát phải bằng điện áp của lưới điện và trùng pha nhau. 
 - Tần số của máy phát bằng tần số của lưới điện 
 - Thứ tự pha của máy phát giống thứ tự pha của lưới điện 
Nếu không đảm bảo các điều kiện trên sẽ có dòng điện lớn chạy quẩn trong máy phá hỏng 
 - 34 - 
máy và gây rối loạn hệ thống điện. 
* Phương pháp hòa đồng bộ đơn giản sử dụng bóng đèn: 
- Dùng 3 đèn sợi đốt mắc vào hình vẽ: Đóng cầu dao (CD1) để máy phát (MF1) phát điện 
lên lưới điện. 
- Muốn hòa máy phát (MF2) vào lưới điện thì phải đảm bảo 3 điều kiện: 
 + UF = UL và trùng pha nhau 
 + FF = FL 
 + Thứ tự pha của máy phát bằng thứ tự pha của lưới điện. 
- Quá trình hòa xảy ra 4 trường hợp như sau : 
 + Trường hợp 1 : 3 bóng điện không sáng, điện áp đặt vào đèn bằng 0, ta đóng cầu 
dao (CD2) vào mạng. 
 +Trường hợp 2 : 3 bóng đều sáng , điều kiện 1 không đảm bảo tức là thay đổi điện 
áp đặt lên các đèn. 
 +Trường hợp 3 : 1 đèn tối và 2 đèn sáng, thứ tự pha của lưới điện và máy phát 
khác nhau, ta tráo đổi đầu dây nối 2 trong 3 pha của Máy phát với cầu dao CD2. 
 +Trường hợp 4 : Cả 3 đèn đều sáng nhấp nháy, FF ≠ FL , điện áp đặt lên đèn sẽ thay 
đổi giống nhau. Phải điều chỉnh tần số của Máy phát 2 và chờ cho các đèn tối hẳn thì 
đóng cầu dao CD2 để hòa đồng bộ. 
 A
 B
 C
 CD1 CD2
 Ð1 Ð2 Ð3
 MF1 MF2
Câu hỏi ôn tập 
 1. Nêu định nghĩa và công dụng của máy điện đồng bộ ba pha? 
 2. Trình bày cấu tạo của máy phát điện đồng bộ ba pha. 
 - 35 - 
 3. Trình bày nguyên lý làm việc của máy điện đồng bộ 3 pha. 
 BÀI 5: VẬN HÀNH MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 
1. Đại cương về máy điện một chiều 
 Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn luôn luôn chiếm một vị trí 
quan trọng, bởi nó có các ưu điểm sau: 
 Đối với động cơ điện một chiều: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, bằng phẳng vì 
vậy chúng được dùng nhiều trong công nghiệp dệt, giấy, cán thép,... 
Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn điện một chiều cho động cơ điện một chiều, 
làm nguồn kích từ cho máy phát điện đồng bộ, dùng trong công nghiệp mạ điện v.v... 
Nhược điểm: Giá thành đắt do sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo và bảo quản cổ góp 
phức tạp. 
1.1.Cấu tạo của máy điện một chiều. 
Những phần chính của máy điện một chiều gồm stato với cực từ, rôto với dây quấn và cố 
góp với chổi điện. Trên hình 4-1 vẽ mặt cắt ngang trục. 
Hình 5-1. Mặt cắt ngang trục máy điện một chiều Hình 5-2. Lá thép lõi rô to 
 *.Stato 
 Stato còn gọi là phần cảm, gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ vừa là vỏ 
máy. Các cực từ chính có dây quấn kích từ (hình 4-l). 
 * Rôto 
 Rô to của máy điện một chiều được gọi là phần ứng. gồm lõi thép và dây quấn 
phần ứng. Lõi thép hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0.5 mui, phủ sơn cách 
điện ghép lại. Các lá thép dược dập có lỗ thông gió 
 - 36 - 
và rãnh để đặt dây quấn phần ứng (hình 4- 2)Mỗi phần 
tử của dây quấn, phần ứng có nhiều vòng dây, hai dấu 
với hai phiến góp, hai cạnh tác dụng của phần tử dây 
quấn dặt trong hai rãnh dưới hai cực khác tên. Hình 4-
3a, b vẽ bốn phần tử dây quấn xếp hai lớp. Mỗi phần tử 
chỉ có một vòng các phần tử được nối thành mạch vòng 
khép kín. Ở đây quấn xếp đơn số nhánh song song bằng 
số cực từ. 
 Ngoài dây quấn xếp, ở máy điện một chiều còn kiểu dây quấn sống. Hình 4-4 vẽ 
hai phần tử dây quấn kiểu sóng. Các phần tử được nối thành mạch vòng kín. Ở dây quấn 
sóng đờn chỉ có hai mạch nhánh song song, thường thấy ở máy có công suất nhỏ. 
 - 37 - 
* Cổ góp và chổi điện 
 Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gần 
ở đầu trục rôto. Hình 4-5a vẽ mặt cắt cổ góp để thấy rõ hình dáng của phiến góp. Các đầu 
dây của phần tử nối với phiến góp. 
 Chổi điện (chổi than) làm bằng than graphit hình 4-5b. Các chổi tỳ cắt lên cổ góp 
nhờ lò xo và giá chơi điện gắn trên bắp máy. 
 a) b) 
 Hình 5.5. a) Cổ góp b) Chổi điện 
2. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều. 
 Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cất từ 
trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay 
phải. Như hình 4.6, từ trường hướng từ cực N đến S (từ trên xuống dưới), chiều quay 
phần ứng ngược chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên, sđđ có chiều từ b đến a. Ở 
thanh dẫn phía dưới, chiều sđđ từ d đến c. Sđđ của phần tử bằng hai lần sđđ của thanh 
dẫn. Nếu nối hai chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ cố dòng điện chiều từ A đến B. Điện 
áp của máy phát điện có cực dương Ở chổi A và âm Ở chổi B. 
 Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần 
tử thay đổi, thanh dẫn ở cực S, thanh dc ở cực N, sđđ trong 
thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có chổi điện đứng yên, chổi điện 
 - 38 - 
A vẫn nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với phiến 
góp phía dưới, nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không 
đổi. Ta có máy phát điện một chiều với cực dương ở chổi 
A, cực âm ở chổi B. 
3.Nguyên lý làm việc và phương trình điện áp của động cơ điện một chiều 
 Hình 4-8 mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. Khi cho điện áp 
một chiều U vào hai chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện tư. Các 
thanh dẫn ab, có có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rôto 
quay. Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái. hình 4-8a. 
 Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, do có 
phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có 
chiều quay không đổi (hình 4-8b). 
 Hình 5.8. Nguyên lí làm việc của động cơ điện một chiều 
Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sđđ Eư. Chiều sđđ xác định 
theo qui tắc bàn tay phải. Ở động cơ một chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư , nên 
En còn được gọi là sức phản điện. 
 Phương trình điện áp sẽ là: U = Eư - RưIư (4.2) 
 4. Đấu nối và vận hành máy điện một chiều. 
 Câu hỏi và bài tập : 
 1. Hãy định nghĩa máy điện một chiều? 
 2. Trình bày nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện một chiều? 
 3. Nêu cấu tạo của máy điện một chiều? 
 - 39 - 
 Tài liệu tham khảo 
1.Công nghệ chế tạo Máy điện và Máy biến áp, Nguyễn Đức Sĩ, NXB Giáo dục, Hà Nội 
1995. 
2.Máy điện 1, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001. 
3.Máy điện 2, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2001. 
4.Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp, Động cơ điện, Máy phát điện công suất 
nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, Hà Nội 1994. 
5.Kỹ thuật điện, Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 
1999. 
6. Các sách báo và tạp chí về điện. 
 XÁC NHẬN KHOA 
 - 40 - 
Bài giảng mô đun Vận hành máy điện đã bám sát các nội dung trong chương 
trình môn học.Đáp ứng đầy đủ các nội dung về kiến thức, kỹ năng, năng lực tự 
chủ trong chương trình môn học/môđun. 
Đồng ý đưa vào làm bài giảng cho môn học/ mô đun Vận hành máy điện thay thế 
cho giáo trình. 
NGƯỜI BIÊN SOẠN LÃNH ĐẠO KHOA 
Nguyễn Thị Dịu 
 - 41 -