Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện LI M U Thực tập là một phần quan trọng trong quá trình đào tạo ở đại học. Nó giúp cho sinh viên nắm chắc hơn những lý thuyết đã đợc học và đồng thời thu đợc những kiến thức trong thực tế ngoài sách v. Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội là một trờng kỹ thuật do vậy việc thực hành là cần thiết hơn cả , mặc dù kinh phí còn hạn hẹp điều kiện còn cha hiện đại nhng nhà trờng và các thầy cô giáo vẫn tạo điều kiện tối đa cho sinh viên chúnh em đợc thực hành, kiểm tra lại kiến thức đã học trên lớp qua kì thực tập dành cho sinh viên ngành điện vào giữa năm học thứ. Bản thân em là một sinh viên khoa điện tuy nhiên việc tiếp xúc với các máy móc, thiết bị thực tế cha nhiều, chính vì vậy em thấy việc tổ chức thực tập tại xởng điện của các thầy trong trờng nói chung và các thầy cô trong Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử nói riêng là một cơ hội tốt cho chúng em đợc tiếp thu kiến thức thực tế một cách trực quan nhất. Sau 3 tuần thực tập tại xởng điện của bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử, dới sự chỉ đạo và hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Quang Hùng và thầy Nguyễn Huy Thiện, chúng em đã tiếp thu đợc những kiến thức thực tế rất đáng quý. Và điều quan trọng hơn là cách tiếp cận với thực tế điều mà các thầy mong muốn sinh viên có cáI nhìn sâu hơn, rộng hơn đối với các kiến thức đã học trên lớp và sẽ đỡ bỡ ngỡ hơn khi làm việc trong thực tế, đáp ứng tốt các đòi hỏi của công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn hai thầy cùng Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử, nhờ sự giúp đỡ tận tình của các thầy và Bộ Môn mà chúng em hoàn thành tốt đợt thực tập ở xởng điện. Sau đây em xin trình bày tóm tắt những kiến thức và bài học - 1 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện kinh nghiệm mà em đã tiếp thu đợc qua 3 tuần thực tập tại xởng điện của Bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử. Phần I :Lý thuyết I. Giới thiệu chung về máy điện. 1. Khái niệm chung về máy điện. Máy điện là một thiết bị điện từ thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc từ điện năng thành cơ năng dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy điện là những thiết bị thờng gặp nhiều nhẩt trên thực tế nó đợc sử dụng rộng khắp trong các nghành công nghiệp, kinh tế, cũng nh trong đời sống hàng ngày. Máy điện có nhiều loại và có nhiều cách phân biệt chúng nh: + Phân loại theo công suất. + Phân loại theo cấu tạo. + Phân loại theo chức năng. + Phân loại theo dòng điện(Máy điện một chiều và xoay chiều). + Phân loại theo nguyên lý làm việc. Nhng ở đây ta phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lợng nh sau: a. Máy điện tĩnh (thờng gặp là máy biến áp): Máy điện tĩnh làm việc dựa vào hiện tợng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có sự chuyển động tơng đối với nhau.Máy điện tĩnh thờng dùng để biến đổi thông số điện - 2 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện năng nh biến đổi dòng diện xoay chiều từ điện áp này thành điện áp xoay chiều ở điện áp khác. Do tính thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ quá trình biến đổi có tính thuận nghịch. b. Máy điện quay (có phần chuyển động quay hoặc chuyển động thẳng): Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tợng cảm ứng điện từ,lực điện từ do từ trờng và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tơng đối với nhau gây ra.Loại máy này thờng đợc dùng để biến đổi dạng năng lợng này sang dạng năng lợng khác,máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc ở chế độ động cơ điện. Động cơ điện máy phát điện gồm có :Phần tĩnh (Stato: vỏ máy+mạch từ).Phần động(quay) (Roto:trục máy+mạch từ ), ngoài ra còn có phần nắp,bu lông và ốc vít. Phân loại và nhận biết: Máy phát một chiều có bộ phận quay để phát điện Thông thờng máy phát điện 1 chiều phần tĩnh là phần lấy điện phần quay là phần kích từ. Máy phát điện xoay chiều (là máy phát đồng bộ )có bộ phận quay để phát điện xoay chiều. 2. Nguyên lý làm việc của máy điện. Máy điện làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Nó tuân thủ theo 2 định luật là: Định luật cảm ứng điện từ (Định luật Faraday) và định luật về lực điện từ (Định luật Laplace). a. Định luật cảm ứng điện từ. Phát biểu: Sự biến thiên tổng từ thông móc vòng trong mạch điện sẽ tạo ra một sức điện động tỷ lệ với đạo hàm của tổng từ thông biến thiên đó. Biểu thức: - 3 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện d e dt = Trong đó: e là suất điện động cảm ứng là tổng từ thông móc vòng trong mạch điện Dạng khác: . .e B l v = e là sức điện động cảm ứng B là từ cảm l chiều dài thanh dẫn trong từ trờng v tốc độ chuyển động của thanh dẫn theo hớng vuông góc với từ cảm b. Định luật về lực từ Phát biểu: Lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn mang dòng điện đặt trong từ trờng có độ lớn tỷ lệ thuận với chiều dài của thanh dẫn, cờng độ dòng điện chạy qua thanh dẫn và cờng độ từ trờng nơi chứa thanh dẫn. Công thức: . . .sinf B l i = Trong đó: f là lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn B là cờng độ từ trờng l là chiều dài thanh dẫn i là cờng độ dòng điện trong thanh dẫn là góc giữa véc tơ từ cảm B r với dòng điện i chạy trong thanh dẫn 3. Cấu tạo chung của máy điện Cấu tạo: Máy điện gồm có mạch từ (khép kín bởi lõi thép)và mạch điện(các cuộn dây) liên quan chặt chẽ tới nhau, dùng để biến đổi qua lại giữa các dạng năng lợng nh điện năng thành các dạng năng lợng khác (động cơ điện) hay ngợc lại từ các - 4 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện dạng năng lợng khác thành điện năng (máy phát điện) hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng nh biến đổi điện áp dòng điện,tấn số,số pha .Lõi thép của máy điện là mạch từ khép kín để dẫn từ thông, còn các mạch điện gồm hai hay nhiều dây quấn có thể chuyển động tơng đối với nhau cùng các bộ phận gá lắp. II. Máy biến áp 1. Khái niệm chung Máy biến áp là bộ phận không thể thiếu trong việc truyền tải điện năng. Nh chúng ta đã biết khi truyền tải điện năng nếu điện áp càng cao thì dòng điện trên dây sẽ giảm xuống từ đó hao phí năng lợng trên đờng dây sẽ giảm xuống làm giảm chi phí đầu t do không phải mua dây có tiết diện lớn và đầu t cho xây dựng đờng dây. Trong thực tế các máy phát điện chỉ có thể sản sinh ra điện áp vào khoảng từ 0.4- 6kV do đó để có đợc điện áp cao 35,110,220,500kV truyền tải trên các đờng dây ta cần có máy biến áp để tăng áp. Và khi điện truyền tải đến nơi ngời tiêu dùng thì cần phải giảm xuống theo mức điện áp mà hộ tiêu thụ yêu cầu. Trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nơi sản xuất điện năng đến nơi tiêu dùng cần phải qua nhiều cấp tăng áp và hạ áp. Do đó nhiệm vụ của máy biến áp không chỉ thay đổi điện áp mà còn là bộ phận phân phối năng lợng. Định nghĩa Máy biến áp là thiết bị từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi các thông số (U,I) của dòng điện xoay chiều nhng vẫn giữ nguyên tần số. - 5 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện 2. Nguyên lý làm việc Nh đã nói ở trên, máy biến áp làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ: d e dt = Xét sơ đồ nguyên lý của máy biến áp trên hình vẽ sau: Máy biến áp trên hình vẽ là máy biến áp một pha hai dây quấn. Dây quấn sơ cấp có N1 vòng dây và dây quấn thứ cấp có W2 vòng dây. Cả hai cuộn dây đợc quấn trên một lõi sắt. Lõi sắt đợc cấu tạo từ nhiều là thép kỹ thuật điện. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào 2 đầu của cuộn dây sơ cấp thì trong lòng của cuộn dây sẽ xuất hiện một từ thông biến thiên với tần số bằng tần số của dòng điện trong cuộn sơ cấp. Từ thông này móc vòng với cả 2 cuộn dây 1 và 2. Nó sinh ra sđđ cảm ứng 1e và 2e trên các cuộn dây sơ cấp và thứ cập. Khi nối 2 đầu của cuộn dây sơ cấp với tải nó sẽ sinh ra hiệu điện thế U2 và dòng điện I2 trên tải. Nh vậy năng lợng của dòng điện xoay chiều đã đợc chuyển từ cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp. Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào 2 đầu của cuộn sơ cấp là một điện áp hình sin thì từ thông nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin: sin m t = - 6 - N1 W1 N2 W1 U1 W1 I1 W1 I2 W1 I2 W1 Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện Theo định luật cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng sinh ra trong các dây quấn sơ cấp và thứ cấp sẽ lần lợt là: 1 1 1 1 1 sin cos 2 sin( ) 2 m m d wt d e N N N w wt E wt dt dt = = = = 2 2 2 2 2 sin cos 2 sin( ) 2 m m d wt d e N N N w wt E wt dt dt = = = = Trong đó: 1 1 1 1 2 4.44 2 2 m m m wN fN E fN = = = 2 2 2 2 2 4.44 2 2 m m m wN fN E fN = = = là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Từ các biểu thức ở trên ta thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc 2 . Hệ số máy biến áp: Ngời ta định nghĩa hệ số máy biến áp là tỷ số giữa các đại lợng sau: 1 1 1 2 2 2 E w U k E w U = = = - 7 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện 3. Cấu tạo MBA Máy biến áp đợc cấu tạo từ ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Tùy vào từng nhiệm vụ khác nhau mà chúng đợc cấu tạo từ những loại vật liệu khác nhau. Lõi thép Lõi thép đợc dùng làm mạch dẫn từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn. Theo hình dáng lõi thép, ngời ta chia ra máy biến áp kiểu lõi và máy biến áp kiểu bọc. Lõi thép máy biến áp đợc làm từ tôn silic cán nguội dị hớng, để từ thông luôn đi theo chiều cán là chiều có từ dẫn lớn, lá thép đợc ghép từ các lá tôn đợc cắt chéo một góc nhất định. Cách ghép này dùng trong các mạch từ có độ dày tấm tôn trong khoảng từ 0.20-0.35 mm. Khi bề dày tấm tôn nhỏ hơn 0.20 mm ngời ta dùng công nghệ mạch từ quấn lá tôn vô dịnh hình dày 0.10 mm. Lõi thép của máy biến áp bao gồm 2 phần. - Phần trụ: là phần để quấn dây. - Phần gông: Kết nối các phần trụ lại và tạo thành mạch từ kín. Trụ và gông đợc ép chặt với nhau bằng ốc vít. Dây quấn - Công dụng: là bộ phận dẫn điện của máy biến áp, làm nhiệm vụ thu năng lợng vào và truyền năng lợng ra. Kim loại dùng làm dây quấn thờng bằng đồng. Theo - 8 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện cách quấn dây sơ cấp và thứ cấp ta có thể chia thành hai loại. Dây quấn đồng tâm và dây quấn xem kẽ. Dây quấn đồng tâm Là dây quấn mà ở tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn hạ áp thờng quấn ở phía trong còn dây quấn cao áp quấn ở bên ngoài để tận dụng quận hạ áp làm lớp phân cách giữa cuộn cao áp và trụ. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính là: - Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện dây nhỏ thì dùng dây tròn, quấn nhiều lớp. Nếu tiết diện dây lớn thì dùng dây bẹt và quấn thành hai lớp. Dây quấn hình trụ dây tròn thờng dùng làm dây quấn cao áp, điện áp tới 35 kV, dây quấn hình trụ bẹt dùng chủ yếu làm dây quấn hạ áp với điện áp từ 6kV trở xuống. Nói chung dây qấn hình trụ thờng dùng cho các máy biến áp có dung lợng 630kVA trở xuống. - Dây quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quấn theo đờng xoắn ốc, giữa các vòng dây có rãnh hở. Hình kiểu này thờng dùng cho các máy biến áp có dung l- ợng trung bình và lớn. - Dây quấn xoáy xoắn ốc liên tục : làm bằng dây bẹt và khác với dâu quấn hình xoắn ốc ở chỗ dây quấn này đợc quấn thành những bánh răng dây phẳng cách nhau bằng những rãnh hở. Bằng cách hoán vị đặc biệt trong khi quấn, các bánh dây đợc nối tiếp liên tục mà không cần mối hàn giữa chúng. Dây quấn loại này dùng làm cuộn cao áp cho điện áp từ 35kV trở lên và có dung lợng lớn. Dây quấn xen kẽ - 9 - Ma Hải Hà HTĐ2 K50 Báo cáo thực tập x ởng điện Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lợt đợc quấn xen kẽ nhau dọc theo trụ thép. Kiểu dây quấn này thờng dùng trong các máy biến áp kiểu bọc. Vỏ máy Bao gồm thùng máy và nắp máy. Có chức năng bảo vệ lõi sắt và các cuộn dây. Ngoài ra công dụng của nắp thùng còn là đa đầu dây vào và đa các đầu dây ra. Vỏ máy làm nhiệm vụ tản nhiệt, dập hồ quang do cấu tạo kín chứa dầu làm nhiệm vụ cách điện. III. MáY ĐIệN QUAY 1. Khái niệm chung Máy điện quay dùng để biến đổi các dạng năng lợng cơ thành năng lợng điện và ngợc lại. Máy điện quay có thể làm việc thuận nghịch, có hai chế độ làm việc: - Chế độ động cơ: Biến đổi các điện năng thành cơ năng. - Chế độ máy phát: Biến đổi năng lợng điện thành năng lợng cơ. Do tính thuận nghịch của máy điện nên ta không xét riêng từng loại mà xét chung cả hai loại trên. 2. Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc của máy điện quay dựa trên hai định luật điện từ cơ bản. Định luật thứ nhất là định luật sức điện động cảm ứng, định luật thứ hai là định luật về lực điện từ. - 10 -