MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN - TẢI VÀ ĐỒNG BỘ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI  MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN - TẢI VÀ ĐỒNG BỘ

Đầu đề đồ án :

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM MÁY DIỆN – TỦ TẢI VÀ ĐỒNG BỘ

1. Cơ sở ban đầu :

• Bảng  điện thí nghiệm

2. Nội dung các lý thuyết và tính toán :

1.Khảo sát thiết bị và vẽ sơ đồ điện

2.khôi phục

3.thí nghiệm và xây dựng bài tập

3. Các bản vẽ và đồ thị :

1.Sơ đồ bố trí thiết bị

       2Sơ đồ nguyên lý

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỦ TẢI VÀ ĐỒNG BỘ

1.1.Khái Quát Chung Về Tủ Tải và Đồng Bộ                                                         

 Là một hệ thống điện dùng để phục vụ cho việc thí nghiệm về hòa đồng bộ điện áp của máy phát với điện áp của máy phát khác hoặc lưới điện, và hệ thống tải thuần trở , thuần dung ,và thuần kháng để thí nghiệm đắc tính tải của máy phát .

Về hòa đồng bộ , được hòa theo cách hòa đồng bộ kiểu tối , hệ thống gồm 3 đèn báo pha , hệ thống đồng hồ đo dòng , áp , tốc độ đồng bộ , hệ số cos của điên áp lưới điện và máy phát .

Về tải , gồm tải thuần trở , là hệ thống điện trở được điều khiển bằng công tắc chuyển mạch ; tải thuần dung , là hệ thống tụ điện được điều chỉnh nhờ biền áp tự ngẫu 3 pha , tương tự cho tải cảm , gồm 3 cuộn cảm được điều chỉnh nhờ biến áp tự ngẫu 3 pha . ứng dụng để thí nghiệm tăng , giảm tải , không tải cho  máy phát

Hỗ trợ cho hệ thống đo là hệ thống gồm 6 máy biến dòng , 4 máy biến áp dùng cho hệ thống điện 3 pha của điện áp máy phát này và điện áp phát ra từ máy phát khác hoặc lưới điện .

    Sơ đồ bố trí thiết bị của tủ tải và đồng bộ

Hình 1.1 sơ đồ bố trí thiết bị tải và đồng bộ

1.2 Máy Biến Áp

1.2.1  Khái quát chung  về máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị đứng yên làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ dùng biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều này thành hệ thống xoay chiều khác tần số không đổi

Công dụng

+ Dùng chủ yếu truyền tải điện năng, máy hàn đo lường

+ Trong truyền tải điện năng

+ Trong sơ đồ điện năng thường kí hiệu

Chú ý : Tổng công suất của MBA >> tổng công suất của MFĐ

              Do có tổn hao MBA. Hãy tính hiệu suất để từ đó quyết định xem kWh ở đâu

® do có sự tổn hao trên MBA sự tổn hao này tương ứng với 1 nhà máy phát điện

1.2.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Khi U₁ là điện áp hình sin  

f = f_m.sinwt

            Theo định luật cảm ứng điện từ                            

                                     B =(1¸1,5)T

 

Hệ số biến áp 

 

E=U+I.R                     khi R~0 thì E lúc đó là U

                                    R¹0 thì E là sức điện động

1.2.3. Các đại lượng định mức

  -  Dung lượng máy S(VA,KVA,MVA)

  -  Điện áp định mức sơ cấp U₁

  -  Điện áp định mức thứ cấp U₂

     + nếu MBA ba pha là điện áp dây

     + nếu là MBA một pha là điện áp pha

  - Dòng điện áp định mức sơ cấp I₁                              (Dòng điện dây)

  - Dòng điện áp định mức thứ cấp I₂

 - Tần số f

 - U_n% là điện áp đặt vào phía sơ cấp khi phía thứ cấp bị nối ngắn mạch mà còn điện trong các cuộn dây bằng dòng điện định mức

 - Tổ nối dây: là cách nối dây của dòng sơ cấp và thứ cấp

Số 12, 11 thể hiện góc lệch pha suất điện động dây sơ cấp và suất điện động thứ cấp

1.2.4. Các loại máy biến áp chính

• MBA điện lực: truyền tải và phân phối điện năng đi xa nhằm giảm tổn thất đường dây

  -  P=U.I phải tăng P thì P_d giảm mà P_d=DU.I = I².R thì I² giảm thì U tăng thì P tăng

  -  Không truyền tải dòng điện một chiều vì không sinh ra từ trường biến thiên Þ không tồn tại từ thông

• Máy biến áp chuyên dùng

  - Máy biến áp tự ngẫu

  - Máy biến áp chỉnh lưu xoay chiều thành một chiều

1.2.5. Cấu tạo của máy biến áp

· Máy biến áp

  -   lõi thép

  -  dây quấn

  -  vỏ máy

1.2.5.1. Lõi thép: chế tạo bằng thép kỹ thuật điện thường cán lạnh

a. Máy 1 pha  

S_T: tiết diện trụ bằng cm²

K : hệ số (1¸1,4) tôn tốt k nhỏ, tôn xấu k lớn

S: Dung lượng máy VA

b. Máy ba pha

Mạch từ kiểu lõi 3 pha – 3 trụ

+ Trụ: lõi thép có dây quấn

+ Gông: phần nối giữa các trụ

tiết diện gông lớn hơn tiết diện trụ ® giảm tổn hao sắt từ

® Mạc từ kiểu bọc 3 pha- 5 trụ

1.2.5.2  Dây quấn

a. Dây quấn kiểu đồng tâm:   - ống trụ

                                                   - xoắn: + xoắn đơn

                                                                 + xoắn kép

+ Các vòng ® ống trụ, giữu các lớp cách điện bằng tổng điện áp 2 lớp dừng lại có tác dụng cho máy công suất cho cả cuộn cao thế và hạ thế

Thường dùng cho máy trung bình và cao thế

+ Đường dây hạ thế dùng dây quấn chữ nhật, số sợi chập lớn dùng dây xoắn với nhau, với mục đích chiều dài dây quấn bằng nhau

- Để các dây dài bằng nhau ta hoán vị dây

- Xoắn kép tiết kiệm dây, tăng cường dây quấn, tiết kiệm diện tích

b. Dây quấn xoáy ốc liên tục

Dùng cho cao thế lớn hơn 110KV dây quấn thành các bánh dây ghép lại theo hình xoáy ốc và có bán kính dây nếu số sợi dây chập nhiều

c. Dây quấn xoáy ốc: Dùng làm dây quấn hạ thế thay cả trụ và xoắn cắt tấm đồng có chiều cao bằng chiều cao ống

d. Dây quấn xen kẽ <ít dùng>

1.2.5.3  Vỏ máy

Chức năng: che đậy MBA, chứa dầu, làm mát, trên vỏ máy gắn bộ phận tản nhiệt được tính toán đến sự tổn hao: gắn quạt làm mát, mát dầu , bộ chuyển mạch, rơle, áp lực, bình dầu phụ, sứ v.v...

1.2.5.4 nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Hình 1.2 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy biến áp

Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ

Đặt điện áp xoay chiều u₁ vào dây quấn sơ cấp trong đó sẽ có dòng i₁, dòng i₁ sẽ tạo ra từ thông xoay chiều, từ thông chạy trong mạch từ móc vòng qua 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp cảm ứng các sức điện động e₁, e₂

Nếu máy biến áp không tải (thứ cấp hở mạch) thì điện áp thứ cấp bằng sức điện động e₂

                        U_2o = e₂

Nếu thứ cấp được nối với tải Z_t, trong dây quấn thứ cấp sẽ có dòng i₂

Giả sử biểu thức của từ thông xoay chiều trong mạch từ là

                        =_msint

Theo định luật cảm ứng điện từ ta có

                        e₁ = - N₁

            thay vào

Sức điện động sẽ chậm pha hơn so với từ thông  1 góc

• Tỉ số biến áp:

Bỏ qua điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp và thứ cấp thì E₁ U₁;  E₂ U₂ và do hiệu suất máy biến áp cao nên có thể xem công suất máy biến áp nhận vào phía sơ cấp bằng công suất  đưa ra thứ cấp U₁I₁ = U₂I₂

1.2.5.5 Các đại lượng định mức

• Điện áp dây định mức sơ cấp: U_{1 đm} (V, kV)
• Điện áp dây thứ cấp định mức: U_{2 đm} (V, kV) là điện áp dây bên thứ cấp của máy biến áp khi không tải và điện áp đặt vào sơ cấp là định mức.
• Công suất định mức (dung lượng định mức) là công suất biểu kiến phía thứ cấp của máy biến áp : S_đm (VA, kVA), đặc trưng cho khả năng chuyển tải năng lượng của máy

5. Máy biến áp 1 pha: S_đm = U_1đm. I_1đm =U_{2 đm}. I_{2 đm}
5. Máy biến áp 3 pha: S_đm = U_1đm­ I_1đm =U_{2 đm­} I_{2 dm}

• Dòng điện dâysơ cấp định mức: I_{1 đm} (A) tương ứng với công suất và điện áp dây định mức bên sơ cấp

5. 1 pha             
5. 3 pha                   (dòng điện dây và điện áp dây)

• Dòng điện dây thứ cấp định mức: I_2đm (A) tương ứng với công suất và điện áp thứ cấp định mức

• Tần số định mức: f_đm(Hz) tần số nguồn điện đặt vào sơ cấp
• Điện áp ngắn mạch phần trăm: U_n%
• Tổ nối dây của máy biến áp: cho biết kiểu nối dây sơ cấp và thứ cấp, đồng thời cho biết góc lệch pha giữa sức điện động dây sơ cấp và sức điện động dây thứ cấp

Vd:

• cos hệ số công suất của tải
• Hiệu suất %-------------

1.2.6 MBA tự ngẫu : (Auto Transformer)

1.2.6.1 khái quát về máy biến áp tự ngẫu

 Một máy biến áp mà cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp được nối với nhau về điện cũng như về từ được gọi là máy biến áp tự ngẫu

Do vậy công suất truyền tải từ sơ cấp sang thứ cấp ngoài con đường bằng từ trường còn có sự truyền tải trực tiếp về điện nên so với máy biến áp cách ly khi có cùng công suất thì máy biến áp tự ngẫu có kích thước mạch từ bé hơn, khối lượng dây ít hơn nên giá thành hạ

Nhược điểm:Do liên hệ về điện nên ở trường hợp này mặc dù thứ cấp không có điện áp ra nhưng vô ý sẽ bị giật. Khi đoạn dây chung bị đứt (hở mạch) thì điện áp thứ cấp tăng lên » U₁® nguy hiểm khi sử dụng ở trường hợp hạ áp,do đó công suất nhỏ quá không nên dùng

    Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý MBATN                          

  Với những đặc điểm trên máy biến áp tự ngẫu được dùng ở những nơi mà tỉ số biến áp không lớn (thường là tỉ lệ 2:1), dùng trong truyền tải  điện, dùng mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha, máy tăng giảm áp gia dụng

1.2.6.2  Nguyên lý làm việc của máy biến áp tự ngẫu

Đê đơn giản ta khảo sát nguyên lý làm việc của máy biến áp tự ngẫu bằng việc nghiêng cứu một máy biến áp tự ngẫu một pha, làm nhiệm vụ liên lạc giữa hai cấp điện áp U1 và U2, sơ đồ của máy biến áp này được cho trên hình

Thấy răng sự khác nhau cơ bản của máy biến áp nay so với máy biến áp hai dây quấn là nó chỉ có một cuộn dây. Giả thiết công suất được truyền từ phía cao áp U1 sang phía hạ áp U2 thì toàn bộ cuộn dây, giữa hai điểm C và O là cuộn sơ cấp W1 phần nằm giữa các điểm T và O gọi là cuộn dây thứ cấp W2; nhưng do nó cũng là một phần của cuộn dây sơ cấp W1 nên còn được gọi là cuộn dây chưng Wch (W2). Phần cuộn dây giữa T và C được mắt nối tiếp với cuộn dây Wch để tạo thành cuộn dây sơ cấp W1 nên được gọi là cuộn dây nối tiếp Wn = W1 – Wch. Như vậy thấy ngay được một trong những đặt điểm đặc biệt của máy biến áp tự ngẫu là giữa các cuộn dây không những có sự liên hệ về tư mà còn có sự liên hệ về điện(máy biến áp khác không có lien hệ này)

 Nếu điện áp đặt vào cuộn dây sơ cấp W1 laf U1 thì giữa hai đầu cuộn dây thứ cấp W2 sẽ là U2 và điện áp trên cuộn dây nối tiếp Wn = W1 – W2 sẽ là Un = U1 – U2.

Khi máy biến áp ở chế độ không tải, điện áp trên một vòng dây Uw sẽ là

Do vậy điện áp trên đầu ra thư cấp của máy biến áp

            U₂ = U_W. W₂ =

Từ đó ta rút ra được tỷ số biến đổi của máy biến aps tự ngẫuThấy rằng tỷ số biến đổi điện áp  tỷ lệ với số vòng dây quấn của cuộn dây giống như máy biến áp hai dây quấn khi ta coi cuộn sơ cấp gồm W1 vòng dây và cuộn thứ cấp gồm W2 vòng dây.

1.2.6.3 Thông số máy biến áp 1 pha dùng trong tủ điện

• Loại : EMP : 0.6 potential transformer
• Điện áp sơ cấp định mức : 240 V
• Tỷ lệ  2:1
• Tần số 50-60 hz
• Cấp cách điện 600 V , 150VA
• Test 10 KV

Hình 1.6 sơ đồ đấu nối máy biến áp EMP : 0.6

1.2.6.4 thông số máy biến áp tự ngẫu 3 pha

Điện áp định mức : 120 V

Dòng điện định mức : 8.5 A

Tần số : 60 Hz

1.3.Máy Biến Dòng

Hình 1.7: máy biến dòng

Mục đích của một biến dòng là để giảm dòng điện đến giá trị thích hợp với các dụng cụ điều khiển và đo lường tiêu chuẩn có dòng điện thấp, các dụng cụ này được cách ly hoàn toàn với mạch chính.

Với những biến dòng có dòng sơ cấp từ 50A trở lên, để tiện cho khâu lắp đặt và sử dụng, người ta thường chế tạo lõi sắt từ có dạng hình xuyến và số vòng dâycuộn sơ cấp là một vòng, như vậy khi lắp đặt chỉ cần xỏ xuyên sợi dây qua lỗ hình xuyến mà không cần phải ngắt mạch để nối vào TI

                        Khi đo được I₂ tính được I₁

• Chú ý

Thứ cấp TI làm việc ở chế độ ngắn mạch (vì tổng trở các dụng cụ đo như A, … rất bé nên máy biến dòng được chế tạo để làm việc ở trạng thái như ngắn mạch thứ cấp, lõi thép không bão hòa. Nếu để hở mạch thứ cấp thì I₂ = 0, dòng điện từ hóa sẽ rất lớn, mạch từ bão hòa nghiêm trọng sẽ nóng lên và làm cháy dây quấn và phía thứ cấp xuất hiện những xung điện áp cao hàng nghìn volt,  không an toàn cho người sử dụng, phá hỏng cách điện thiết bị.

Nếu cần tháo rời thứ cấp CT khi đang hoạt động, phải nối tắt thứ cấp CT trước khi tháo.

CT có nhiều đầu dây thứ cấp (có nhiều hệ số biến)

CT có thể cung cấp cho nhiều tải cùng một lúc bằng cách mắc nối tiếp các tải (với điều kiện tổng công suất tải phải nhỏ hơn công suất CT)

-Phải nối đất một đầu thứ cấp CT để bảo đảm an toàn khi có sự cố rò điện giữa sơ cấp và thứ cấp

1.3.1 Các thông số kỹ thuật chính của CT

• K_I: tỉ số (Ratio) giữa dòng điện sơ cấp danh định và dòng thứ cấp danh định.

Loại : K_I = 200/5: tỉ số biến dòng

Dòng điện sơ cấp (Primary Current): 200A

Dòng điện thứ cấp (Secondary Current): 5A

Công suất 0.6 KV

Loại ETC – 2.5 , Ki = 10/5

Dòng điện sơ cấp : 10 A

Dòng điện thứ cấp : 5 A

1.3.2. Sơ đồ cấu tạo và cách đấu  CT

Hình 1.8: sơ đồ đấu dây máy biến dòng

Cực tính  CT

Trên các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp PT, CT bao giờ cũng có ký hiệu qui định cực tính, các đầu trên cuộn sơ cấp và thứ cấp có cùng cực tính được đánh dấu "*", "+" hay P₁, S₁. Cực tính phụ thuộc vào chiều quấn của cuộn dây, đấu sai cực tính sẽ làm ảnh hưởng đến kết quả đo

Cách xác định cực tính: Dùng VOM, để thang đo DC 50MA, nguồn

Hình 1.9: cực tính CT

1.4.Tụ điện

Tụ điện là một linh kiện thụ động trong mạch điện tử, viết tắt là C

Khả năng chứa điện của tụ gọi là điện dung (được gọi là C)

C  =  (2.1)

 : hằng số điện môi tùy thuộc chất cách điện

            S : diện tích bản cực (m²)

           D : bề dày lớp điện môi (m)

1.4.1. Cấu tạo

Gồm có hai bản cực làm bằng chất dẫn điện đặt song song nhau, ở giữa là một lớp cách điện gọi là điện môi.Chất cách điện thông dụng để làm điện môi trong tụ là : giấy, dầu, mica, gốm, không khí.

 Chất cách điện được lấy làm tên gọi cho tụ điện.Ví dụ : tụ điện giấy, tụ điện dầu, tụ điện gốm, tụ điện không khí…

1.4.2. Phân loại

Tụ điện được chia làm hai loại

 + Tụ điện có phân cực tính dương, âm

Ví dụ : tụ oxit hóa (tụ hóa), tụ tang

  + Tụ điện không phân cực tính được chia làm nhiều dạn

Ví dụ : tụ gốm, tụ giấy, tụ mica, tụ màng mỏng

 1.4.3. Đặc tính của tụ

   + Đối với DC

Giữa hai bản cực là lớp cách điện nên không có dòng điện chạy qua. Do I = 0 nên R =Như vậy tụ điện có sức cản là vô cực đối với DC

 Khi khảo sát hiện tượng tĩnh điện lúc tụ điện được nối vào nguồn điện DC thì điện tích âm ở cực âm của nguồn sẽ tích tụ ở bản cực âm, điện tích dương ở cực dương của nguồn sẽ tích tụ ở bản cực dương. Hiện tượng này gọi là tụ nạp điện, sau khi nạp đầy ngắt công tắt ra thì điện áp trên hai bản cực gọi là V_C bằng với điện áp của nguồn V_DC

    Điện áp tức thời trên hai đầu của tụ được tính theo công thức

V_c(t) = V_DC( 1 - e)     (2.2)

 t : thời gian tụ nạp (s)

                                  e  = 2,71828

 = R  C (-s) là hằng số thời gian nạp của tụ

    Dòng điện nạp tức thời của tụ được tính theo công thức :

                                             I_c(t) =        (2.3)     

Khi tụ nạp đầy , bật công tắc tụ xả điện qua điện trở R , điện áp trên tụ từ trị số V_DC sẽ giảm dần đến 0V theo hàm số mũ đối với thời gian t

    Điện áp trên hai đầu tụ khi xả được tính theo công thức

                                             V_c(t) = V_DC  e   (2.4)

Dòng điện xả của tụ được tính theo công thức như dòng điện khi nạp

+ Đối với AC                                             Suy ra V =     (2.5)

Đối với dòng điện xoay chiều hình sin thì trị số tức thời của dòng điện là :i(t) = I_m . sin wt

Điện áp tức thời trên tụ :  v_c(t) =   (2.6)

Thay vào ta có : v_c(t) =      (2.7)

Lấy tích phân ta được : v(t) =  (2.8)

Như vậy điện áp v_c trên tụ cũng là một trị số thay đổi theo dòng điện xoay chiều hình sin

Điện áp cực đại nạp được trên tụ

                                             V_m =  =   (2.9)

1.4.4. Các kiểu ghép tụ điện

     + Ghép nối tiếp

                                           V= V₁ + V₂

                                            (2.10)

      + Ghép song song

                                           V = V₁ = V₂

                                            C = C₁+ C₂   (2.11)

1.4.5. Các ứng dụng của tụ

      - Tụ dẫn điện ở tần số cao

Ở tần số cao dung kháng càng nhỏ nên dòng điện qua dễ dàng. Đối với tín hiệu âm thanh âm thanh bỗng thuộc loại tần số cao nên tín hiệu âm bỗng sẽ được qua tụ C để đưa vào loa bỗng còn âm trầm có tần số thấp sẽ bị chặn lại do đó tín hiệu âm trầm chỉ đưa vào loa trầm

      - Tụ nạp xả điện trong mạch lọc

Nếu có tụ C đặt song song với tải ngõ ra thì sẽ nạp điện khi điện áp giảm xuống làm cho dòng điện được liên tục và giảm bớt mức dợn sóng của dòng điện xoay chiều hình sin

1.5.Cuộn cảm

1.5.1. Khái niệm  

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động, thường dùng trong mạch điện có dòng điện biến biến đổi theo thời gian (như các mạch điện xoay chiều)
Cuộn cảm có tác dụng lưu trữ năng lượng ở dạng từ năng (năng lượng của từ trường tạo ra bởi cuộn cảm khi dòng điện đi qua); và làm dòng điện bị trễ pha so với điện áp một góc bằng 90°

Cuộn cảm được đặc trưng bằng độ tự cảm, đo trong hệ đo lường quốc tế theo đơn vị henri (H). Cuộn cảm có độ tự cảm càng cao thì càng tạo ra từ trường mạnh và dự trữ nhiều năng lượng

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử lệ thuộc vào tần số chỉ dẩn điện ở tần số thấp 1.5.2.Cấu tạo của cuộn cảm - Các đại lượng đặc trưng

Cấu tạo của cuộn cảm, Các đại lượng đặc trưng (Hệ số tự cảm, cảm kháng, điện trở thuần). Tính chất nạp xả của cuộn dây

                               

Hình 1.10  ký hiệu cuộn cảm

Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ

L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật

1.5.3. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm

1.5.3.1. Hệ số tự cảm ( định luật Faraday)
Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua
                                            L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / L
                 L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H)
                 n : là số vòng dây của cuộn dây.
                 L : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)
                 S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2
                 µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi .

1.5.3.2. Cảm kháng
Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều
                                           Z_L = 2.3,14.f.L
                Z_L: là cảm kháng, đơn vị là Ω
                 f : là tần số đơn vị là Hz
                 L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henrry

1.5.3.3. Điện trở thuần của cuộn dây
Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động

1.6.Điện trở

1.6.1 Khái niệm điện trở

Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn
Điện trở của dây dẫn
Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. được tính theo công thức sau
                                                  R = ρ.L / S

Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
                  L là chiều dài dây dẫn
                  S là tiết diện dây dẫn
                  R là điện trở đơn vị là Ohm

1.6.2. Điện trở mắc nối tiếp

Hình 1.11  sơ đồ điện trở mắc nối tiếp

Các điện trở mắc nối tiếp có giá trị tương đương bằng tổng các điện trở thành phần cộng lại                            Rtd = R1 + R2 + R3
Dòng điện chạy qua các điện trở mắc nối tiếp có giá trị bằng nhau và bằng I

I = ( U1 / R1) = ( U2 / R2) = ( U3 / R3 )

Từ công thức trên ta thấy rằng , sụt áp trên các điện trở mắc nối tiếp tỷ lệ thuận với giá trị điệnt trở

1.6.3. Điện trở mắc song song

 

  Hình 1.12  sơ đồ điện trở mắc song song

Các điện trở mắc song song có giá trị tương đương Rtd được tính bởi công thức

Nếu mạch chỉ có 2 điện trở song song thì
                                      
Dòng điện chạy qua các điện trở mắc song song tỷ lệ nghịch với giá trị điện trở .
                                      

Điện áp trên các điện trở mắc song song luôn bằng nhau

1.6.4. Điện trở mắc hỗn hợp

                                                  Hình 1.13  sơ đồ điện trở mắc hỗn hợp

Mắc hỗn hợp các điện trở để tạo ra điện trở tối ưu hơn . Các tính mắc hỗn hợp ta đi tính từng nhánh 1 sau đó dựa vào nối tiếp và song song ta tính được điện trở tương ứng của nó.                                        

  Hình ảnh của một loại biến trở

Hình 1.14  biến trở

Variable resistor là điện trở điều chỉnh được với đấu nối hai dây trong ba dây hiện có.  Chúng ta điều khiển bước chuyển trên cái vòng thong qua dòng. Biến trở điều chỉnh điện trở giữa hai điểm

..............................................

CHƯƠNG IV : THÍ NGHIỆM HÒA ĐỒNG BỘ VÀ TẢI

4.1 Thí nghiệm hòa đồng bộ

       BƯỚC 1 : ngõ vào của 2 máy phát là AC Generator 1 và  2 . chú ý thứ tự pha phải chính xác theo thứ tự pha đã được qui định theo hình dưới đây :

Hình 4.1 ngõ vào 2 máy phát

       BƯỚC 2 : kiểm tra 4 điều kiện hòa đồng bộ : thứ tự pha 2 máy phát phải giống nhau  :

Theo đúng qui định như hình 4.1 hoặc  dựa vào 3 đèn báo trên tủ điện , quan sát độ sang tối của 3 đèn , và khi thấy 3 đèn cùng tắt hẳn , tức là thứ tự pha đã đảm bảo để hòa đồng bộ .

• tần số 2 máy phát phải bằng nhau

 Kiểm tra tần số của 2 máy phát dựa vào đồng hồ đồng bộ :

Hình 4.2 kiểm tra tần số dựa vào đông bộ kế

• Bước 1 : Vắn CTCM  SYNCHRONIZING trái vê nấc 1 , và CTCM  SYNCHRONIZING phải về nấc 2 hoạc CTCM  SYNCHRONIZING trái vê nấc 2 , và CTCM  SYNCHRONIZING phải về nấc 1 . chuyển về vị trí “0” để trở về trạng  thái  “OFF” . chú ý 2 CTCM này không được cùng vị trí 1 hoặc 2 trước khi đóng CB để  hòa đồng bộ .

Hình 4.3 điều chỉnh CTCM SYNCHRONIZING

• Bước 2 :quan sát đồng hồ đô tốc độ đồng bộ  SYNCHROSCOPE . điều chỉnh tần số 2 máy phát sao cho kim của đồng hồ đồng bộ chỉ ở vị trí 12 giờ , tức là tần số của 2 máy phát đã bằng nhau .

• điện áp của 2 máy phát phải trùng pha nhau
• điện áp của 2 máy phát phải bằng nhau

• Cách 1 : dùng đèn báo chỉ thị , khi 3 đèn cùng tắt thì điện áp giữa 2 đầ máy phát đã bằng nhau
• Cách 2 : dùng volt kế

Đo cùng lúc điện áp giữa 2 pha của từng máy đồng thời để so sánh điện áp có bằng hay không . ví dụ : đo điện áp giữa pha 1 và 2 của máy phát 1 , ta chỉnh CTCM Voltmeter về vị trí 1-2 , tương tự đối với máy phát 2 ta chỉnh CTCM Voltmeter về vị trí 1-2 , tương tự cho các pha 2-3 và 3-1 . quan sát chỉ số hiện thị của 2 volt kế cảu 2 máy phát có bằng nhau hay không .

Hình 4.4 kiểm tra điện áp dùng CTCM Voltmeter và Volt kế

       BƯỚC 3 : chỉ được thực hiện khi bước 2 đã hoàn thành và đảm bảo chính xác , vì nêu không sẽ gây ra những sự cố nghiêm trọng .

Sau khi đã thực hiện xong bước 2 , quan sát đèn báo chỉ thị , đồng bộ kế đạt yêu cầu , dùng tay đong nhanh CB để thực hiện thao tác hòa đồng bộ , như vậy việc hòa đồng bộ 2 máy phát đã hoàn thành .

Hình 4.5 Đóng CB hòa đồng bộ

4.2 Thí nghiệm tải

Hình 4.6 ngõ vào , ra của tải

Sơ đồ đấu dây ngõ vào được thể hiện ở phần sau , còn ngõ ra , có thể đấu sao , tam giác, hoặc zích zắc . Ngoài ra , các ngõ ra còn được đấu nối với tải khác để tạo thành các tải khác nhau khi thí nghiệm , ví dụ như : R , R – L , R – C , L – C , R – L – C …

4.2.1 Tải trở

Hình 4.7 núm chỉnh tải trở

Hình 4.8 cách đấu dây đầu vào tải trở

4.2.2 Tải cảm

Hình 4.8 núm chỉnh tải cảm

Hình 4.9 cách đấu nối đầu vào tải cảm

4.2.3 Tải dung

Hình 4.10  núm chỉnh tải dung

Hình 4.11 cách đấu dây tải dung

Tài liệu tham khảo

[1]. Trần Nhật Tân – Đỗ Văn Thắng

     421 mạch điện ứng dụng của đồng hồ đo điện

[2]. Trần Khánh Hà

       Máy điện 1 – 2 ,NXB Khoa Học và Kỷ Thuật , Hà Nội , 1997

[3]. Nguyễn Ngọc Tân – Ngô Văn Ky

      Kỷ thuật đo , NXB Đại Học Quốc Gia , TP HCM , 2005

[4] Alan L.Sheldrake.

      Handbook of Electrical Engineering

[5].Internet

     + dientuvietnam.net

     +ebook.edu.com

     +bienbt.com

MỤC LỤC

Chương I

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TỦ TẢI VÀ ĐỒNG BỘ

1. Khái Quát Chung Về Tủ Tải và Đồng Bộ…………………………………………..1

1.2 Máy Biến Áp ..……………………………………………………………………...3

             1.2.1 Khái quát chung  về máy biến áp…….......................................................3

            1.2.2 Nguyên lý làm việc của máy biến áp……………………..........................4

            1.2.3 Các đại lượng định mức ………………………………………………….4

            1.2.4 Các loại máy biến áp chính ………………………………………………4

1.2.5 Cấu tạo của máy biến áp ………………………………………………....4

       1.2.5.1. Lõi thép …………………………………………………………...4

       1.2.5.2  Dây quấn ……………………………………………………….…5

       1.2.5.3  Vỏ máy …………………………………………………………..5

       1.2.5.4 nguyên lý hoạt động của máy biến áp …………………………....5

                   1.2.5.5 Các đại lượng định mức ………………………………………….6

1.2.6 MBA tự ngẫu : (Auto Transformer) …………………………………….7

       1.2.6.1 khái quát về máy biến áp tự ngẫu …………………………...........7

       1.2.6.2  Nguyên lý làm việc của máy biến áp tự ngẫu ……………...........8

       1.2.6.3 Thông số máy biến áp 1 pha dùng trong tủ điện …………………8

       1.2.6.4 thông số máy biến áp tự ngẫu 3 pha ………………………...........9

1.3.Máy Biến Dòng …………………………………………………………………..9

            1.3.1 Các thông số kỹ thuật chính của CT ……………….................................10

            1.3.2. Sơ đồ cấu tạo và cách đấu  CT …………………………………………10

1.4.Tụ điện …………………………………………………………………………....11

            1.4.1. Cấu tạo ………………………………………………………….............11

1.4.2. Phân loại …………………………………………………………..........11

1.4.3. Đặc tính của tụ …………………………………………………….........12

1.4.4. Các kiểu ghép tụ điện …………………………………………………..13

1.4.5. Các ứng dụng của tụ …………………………………………………....13

1.5.Cuộn cảm ………………………………………………………………………....13

1.5.1. Khái niệm …………………………………………………………...…13

1.5.2.Cấu tạo của cuộn cảm - Các đại lượng đặc trưng ………………..……...13

1.5.3. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm ………………………….……..13

      1.5.3.1. Hệ số tự cảm ( định luật Faraday) ………………………….........13

                  1.5.3.2. Cảm kháng ……………………………………………………….14

                  1.5.3.3. Điện trở thuần của cuộn dây ………………………………..........14

1.6.Điện trở  ………………………………………………………………………….14

1.6.1 Khái niệm điện trở ………………………………………………………14

1.6.2. Điện trở mắc nối tiếp …………………………………………………...14

1.6.3. Điện trở mắc song song ………………………………………………...15

1.6.4. Điện trở mắc hỗn hợp ………………………………………………......15

1.7.Đồng hồ đo …………………………………………………………………….....17

1.7.1 Ampe kế ………………………………………………………………...17

      1.7.1.1 Sơ đồ đấu nối Ampe kế hiển thị số ……………………………….17

                  1.7.1.2 Sử dụng Ampe kế trong mạch điện ……………………………....18

      1.7.1.3 Sử dụng Ampe kế với máy biến dòng trong mạch điện ………….18

       1.7.1.4 sơ đồ đo dòng sử dụng trong bảng điện ……………………………….19

1.7.2 Volt kế  ………………………………………………………………....20

      1.7.2.1 khái niệm …………………………………………………………20

      1.7.2.2 Sử dụng volt kế trong mạch điện  ………………………………...21

      1.7.2.3 sơ đồ dùng trong tủ điện ………………………………………….21

1.7.3 Đồng bộ kế  ( synchroscope ) …………………………………………..22

      1.7.3.1 Khái niệm …………………………………………………………22

      1.7.3.2Nguyên lý hoạt động của đồng bộ kế …………………………….23

1.7.4 Đồng hồ đo hệ số công suất (powerfactor meter) ……………………..24

      1.7.4.1 Khái niệm ………………………………………………………..25

1.7.4.2 Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo hệ số công suất …………25

            1.7.5  Variac ………………………………………………………………....26

                  1.7.5.1 Khái niệm  ………………………………………………………..26

      1.7.5.2  Cấu tạo và hoạt động  ……………………………………………26

                  1.7.5.3  Ưu và nhược điểm của Variac ……………………………….......28

1.8.  Circuit Breaker (CB) ……………………………………………………………28

1.9.Công tắc chuyển mạch (CTCM) …………………………………………………28

1.9.1 Hình ảnh  …………………………………………………………….....28

1.9.2 Sơ đồ kết cấu của CTCM ……………………………………………….30

      1.9.2.1 loại Ampemeter  ……………………………………………….....30

      1.9.2.2 Loại Voltmeter  …………………………………………………..30

      1.9.2.3 Loại Powerfactor …………………………………………………30

      1.9.2.4 Loại Synchronizing  ……………………………………………...30

      1.9.2.5 Loại điều chỉnh tải trỏ 8 nấc ……………………………………..30

Chương II NGUYÊN LÝ ĐO LƯỜNG ĐIỆN DÙNG TRONG TỦ TẢI…………….32

2.1 Khái niệm đo lường ………………………………………………………………32

2.1.1 Đại lượng đo lường …………………………………………………......32

2.1.2 Đại lượng điện ………………………………………………………….32

     2.1.2.1 Đại lượng điện tác động ………………………………………......32

     2.1.2.2 Đại lượng điện thụ động ………………………………………......32

2.1.3  Đại lượng không điện ………………………………………………….32

2.2.Đo điện áp ………………………………………………………………………..32

2.3.Đo điện áp ………………………………………………………………………..33

2.4.Đo hệ số công suất ……………………………………………………………….33

2.5.Đo tốc độ đồng bộ ……………………………………………………………....34

Chương III  HÒA ĐÔNG BỘ VÀ TẢI……… ………………………………………36

3.1.Hòa đồng bộ …………………………………………………………………….36

3.2.Các điều kiện hòa đồng bộ máy phát điện ……………………………………...36

3.3. Các biện pháp để kiểm tra các điều kiện đồng bộ ……………………………..37

3.4.Thao tác hòa đồng bộ …………………………………………………………...37
            3.4.1 Hòa đồng bộ máy phát điện hạ áp bằng tay …………………………...37

3.4.2 Kiểm tra thứ tự pha ……………………………………………………38

3.4.3 Kiểm tra tần số ………………………………………………………...39

3.4.4.  Kiểm tra góc lệch pha ………………………………………………..41

3.5. Hòa đồng bộ kiểu nối “tối”……………………………………………………..41

3.5.1 khái quát ……………………………………………………………….41

3.5.2 Sơ đồ đấu dây kiểu nối tối ………………………………………….....42

  3.6 Tải ……………………………………………………………………………….42

               3.6.1 sơ đồ bố trí tải…………………………………………………………42

                  3.6.2 sơ đồ nguyên lý tải………………………………………………….43

Chương IV THÍ NGHIỆM HÒA ĐỒNG BỘ VÀ TẢI……………………………….45

4.1 thí nghiệm hòa đồng bộ và tải… …………………………………………………45

4.2 Thí nghiệm tải……………………………………………………………………..47

       4.2.1 Tải trở………………………………………………………………………48

       4.2.2 Tải cảm …………………………………………………………………….49

       4.2.3 Tải dung…………………………………………………………………….50

PHỤ LỤC TRA HÌNH

 

Hình 1.1 sơ đồ bố trí thiết bị tải và đồng bộ ………….………………..……………....2

Hình 1.2 Nguyên lý làm việc cơ bản của máy biến áp ..….............................................5

Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý MBATN …………..………..……………………………....7

Hình1.4: Máy BATN tăng áp …………..…………...…………………………………………7

Hình 1.5: Máy BATN hạ áp ………………………..………...………………………………..7

Hình 1.6 sơ đồ đấu nối máy biến áp EMP : 0.6… ………..……………………………9

Hình 1.7: máy biến dòng …………………………………..…………………………..9

Hình 1.8: sơ đồ đấu dây máy biến dòng và biến áp ………………………………......10

Hình 1.9: cực tính CT ………………………………...………………………………11

Hình 1.10: ký hiệu cuộn cảm ………………………..………………….…………….12

Hình 1.11: sơ đồ điện trở mắc nối tiếp ……………..………………….……………..14

Hình 1.12: sơ đồ điện trở mắc song song ……………………………………………….........15

Hình 1.13: sơ đồ điện trở mắc hỗn hợp ………………………………………………...…….15

Hình 1.14: biến trở ……………………………………………………………………16

Hình 1.15 điện trở sứ …………………………………………………………………17

Hình 1.16 đồng hồ Ampe kế hiển thị số - MT4W …….………………………….......17

Hình 1.17: Sơ đồ đấu nối MT4W-AA-4 ……………….………………………….….18

Hình 1.18: sử dụng ampe kế trong mạch.......................................................................18

Hình 1.19 sơ đồ 2 Ampe kế đo dòng 3 pha …………………………….……………...18   

Hình 1.20 sơ đồ dùng 3 Ampe kế đo dòng …………………………….………………18

Hình 1.21 dùng  Ame kế , 2 biến dòng , 1 CTCM ….……………….…..…………….19

Hình 1.22 sơ đồ dùng 1 Ampe kế …………………….……………….….……………19

Hình 1.23 dùng 3 Ampe kế , 2 biến dòng  ………………..…………………………...……..19     

Hình 1.24 dùng 3 biến dòng , 1 Ampe kế ………………..…………………………...….......19

Hình 1.25 dùng  Ampe kế , 2 biến dòng , 1 CTCM …..……………….………………20

Hình 1.26: Volt kê hiển thị số - MT4W …………….……………………………......20

Hình 1.27   Sơ đồ đấu nối MT4W-AV-4 ……………………………………………..21

Hình 1.28 sơ đồ dùng ba volt kế ……………………………………………………...21

Hình 1.29 sơ đồ mác volt kế với nguồn điện có CTCM …….…………………...…...22

Hình 1.30 đồng hồ đồng bộ kế …………………………………………………...…..22

Hình 1.31 Cách mắc chỉ thị đồng bộ hóa …………………………….……………....23

Hình 1.32 Cách mắc khi hòa đồng bộ ………..…………………… ….……………..23 Hình 1.33 sơ đồ đồng hồ đồng bộ kế ......…………...………………………………..24

Hình 1.34 đồng hồ hệ số công suất ……..……………………………….…………...25

Hình 1.35 sơ đồ đấu dây đồng hồ hệ số công suất….. ………………….……………25

Hình 1.36  Sơ đồ Variac 1 pha ………………………..……………………………...26

Hình 1.37 Sơ đồ cuộn dây và điểm kết nối của variac 1 pha ….……………………..27

Hình 1.38 Variac 3 pha ………………………………………….……………………27

Hình 1.39 Sơ đồ Variac 3 pha ………………………………….…………………….27

Hình 1.40  Loại CB được sử dụng ……………………………..……………………..28

Hình 1.41 CTCM 8 nấc ……………………………………….………...…………....28

Hình 1.42 VOLTMETER  ………………………………………….……………….……….29

Hình 1.43 AMPEMETER ………………………………………….………………….……..29

Hình 1.44 SYNCHRONIZING  …………………………………….…………………..…....29

Hình 1.45 POWERFACTOR ……………………………………….………………….….…29

Hình 1.46 kết cấu CTCM  ampemeter….……………………………………………...…..…30

Hình 1.47 kết cấu CTCM  voltmeter ……….…………………….………………………….30

Hình 1.48 kết cấu CTCM  powermeter……………………….……………………...…….…30

Hình 1.49 kết cấu CTCM  synchronizing…….………………………………………..….….31

Hình 1.50 kết cấu CTCM  8 nấc………….……………………………………………….….31

Hình 2.1 : sơ đồ dùng 1 Ampe kế ……………………………………………….. …....33

Hình 2.2  Sơ đồ dùng CTCM  Voltmeter , 1 …………………………………………..33

Hình 2.3 đo hệ số công suất dung 1 đồng hồ đo 1 nguồn 3 pha ……………………….33

Hình 2.4 Đo hệ số công suất dùng 1 đồng hồ , 2 CTCM , đo 2 nguồn 3 pha ………….33

Hình 2.5 Sơ đồ dùng động bộ kế đo tốc độ đồng bộ 2 nguồn 3 pha …………………34

Hình 3.1 kiểm tra cân bằng điện áp dựa vào đèn …………………………………….38

Hình3.2  kiểm tra tần số dựa vào đồng bộ kế .…………………………………….....39

Hình 3.3 kiểm tra tần số dựa vào đèn ………………………………………………...40

Hình 3.4  đồ thị véc tơ điện áp khi nối tối ... …………………………………………41

Hình 3.5 sơ đồ hòa đồng bộ kiểu tối ……………..……………………………….......42

Hình 3.6 sơ đồ bố trí tải…………... ……………..……………………………….......43

Hình 3.7 sơ đồ nguyên lý tải trở …..……………..……………………………….......43

Hình 3.8 sơ đồ nguyên lý tải cảm ………………..……………………………….......44

Hình 3.9 sơ đồ nguyên lý tải dung ……...………..……………………………….......44

Hình 4.1 ngõ vào của 2 máy phát… ……………..……………………………….......45

Hình 4.2 kiểm tra tần số dựa vào đồng bộ kế……..……………………………..........45

Hình 4.3 điều chỉnh CTCM SYNCHRONIZING…………..……...……………........46

Hình 4.4 kiểm tra điện áp dùng CTCM voltmeter và Volt kế…………………….......46

Hình 4.5 đóng CB hòa đồng bộ ……………..………………………………..............47

Hình 4.6 ngõ vào ra của tải ……………..………….…………………………............47

Hình 4.7 núm chỉnh tải trở ……………..………………..…………………….….......48

Hình 4.8 cách đấu dây vào tải trở……………..……………………………….….......48

Hình 4.9 núm chỉnh tải  cảm……………..……………………………………….......49

Hình 4.10 cách đấu dây vào tải cảm …………..………………………………….......49

Hình 4.11 núm chỉnh tải dung ……………..……………………………….…….......50

Hình 4.12 cách đấu dây vào tải dung …………..……………………………..….......50

 

 

                             TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo Trình Điện Tử Thông Tin

PTS. Phạm Hồng Liên

NXBKH-KT

2. Tính Toán và Ứng Dụng Mạch Lọc Tích Cực

KS. Ngô Anh Ba

NXBKH-KT

3. Linh Kiện Quang Điện Tử

Dương Minh Trí

NXBKH-KT

4. Luận văn tốt nghiệp Tổng Đài Chuyển Mạch PAM
5. Electronic Design Circuits and Systems

Savant-Roden-Carpenter

6. Kỹ thuật Mạch Điện Tử

Phạm Minh Hà

NXBKH-KT

7. Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn

      Dương Minh Trí

      NXBKH-KT

8. Electronic Filter Design Handbook

Arthur B . Williams – Fred J . Taylor

9.   Máy Điện Thoại An Phím

      PTS Đỗ Kim Bằng

      KS Phùng Công Hùng

      KS Nguyễn Bá Phương

      KS Trịnh Thế Vinh

      NXBKH-KT