Giáo trình Máy điện - Chương 1: Khái niệm chung về máy điện

Này các PRO của webdien.com thân mến
Một khi đã down tài liệu này về thì chụi khó đọc nha!!!
Có rất nhiều thứ hay và đầy đủ đó
Đừng để máu lười ngấm vào xương tủy
Chúc các bác thành công
Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN
1. Các khái niệm cơ bản:
	Trong quá trình khai thác sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho nhu cầu sống của con người, phục vụ cho nên kinh tế quốc dân, không thể nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang các dạng khác.
Các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc ngược lại được gọi là máy điện.
Máy điện là các thiết bị làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
1.1 Khái niệm về máy điện:
	 Máy điện là một hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liện quan với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí, còn các mạch điện gồm hai hay nhiều dây quấn dẫn điện. Sự biến đổi cơ điện trong máy dựa trên nguyên lý về cảm ứng điện từ. Các máy điện biến cơ năng thành điện năng được gọi là máy phát điện và các máy điện dùng để biến đổi ngược lại gọi là động cơ điện.
1.2 Phân loại máy điện:
	Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau như: phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều), ....Ở đây ta phân loại theo nguyên lý biến đổi năng lượng như sau:
	* Máy điện tĩnh:
	Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp (MBA). Máy điện tĩnh làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây.
	Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ như biến đổi điện năng có các thông số: U1; I1; f thành U2; I2; f hoặc ngược lại.
	* Máy điện có phần động:
	Nguyên lý làm việc của loại máy điện này dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra.
	Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đổi điện năng thành cơ năng hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng.
2. Các định luật thường dùng để nghiên cứu máy điện:
2.1 Định luật cảm ứng điện từ:
	* Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây:
	Khi từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động. Sức điện động cảm ứng trong 1 vòng dây được viết theo công thức Macxoen như sau: 	e = 
	Nếu vòng dây có w vòng, sức điện động cảm ứng sẽ là:
	e = -w 
	* Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường.
	Khi thanh dẫn chuyển động vuông góc với đường sức từ trường, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e, có trị số là:	e = Blv.
	Trong đó:	B: là độ từ cảm (T)
	l: chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (m)
	v: tốc độ thanh dẫn (m/s)
2.2 Định luật về lực điện từ:
	Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường, thanh dẫn sẽ chịu 1 lực điện từ tác dụng vuông góc, có trị số:
	Fđt = Blisin
	Trong đó:	B: là độ từ cảm (T)
	i: là dòng điện (A)
	l: chiều dài hiệu dụng của thanh dẫn (m)
	 : góc giữa vectơ từ cảm B & vectơ dòng điện i
	 Fđt: lực điện từ (N)
2.3 Năng lượng điện từ:
	Năng lượng tổng thể trong 1 thể tích từ trường có không đổi bằng:
	W = 
	Trong đó:	L: là từ cảm của cuộn dây(H).
	i: là dòng điện (A).
3. Các vật liệu chế tạo máy điện:
	Vật liệu dùng để chế tạo máy điện gồm:
3.1 Vật liệu tác dụng:
	Đó là vật liệu dẫn từ và vật liệu dẫn điện. Các vật liệu này được dùng để tạo điều kiện cần thiết sinh ra các biến đổi điện từ:
	* Vật liệu dẫn từ:
	Dùng để chế tạo mạch từ của máy điện, người ta dùng các lõi thép từ tính khác nhau nhưng chủ yếu là thép lá kỹ thuật điện có hàm lượng Silic khác nhau nhưng không vượt quá 5 %. Hàm lượng Silic này dùng để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Người ta thường hay sử dụng các lá thép dày từ 0.35 0.5 mm ghép lại với nhau.
	* Vật liệu dẫn điện:
	Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện. Vật liệu dẫn điện dùng trong máy tốt nhất là đồng vì chúng có điện trở suất nhỏ. Ngoài ra người ta còn dùng nhôm và các hợp kim khác như đồng thau, đồng phốt pho,...
3.2 Vật liệu kết cấu:
	Vật liệu này dùng để chế tạo các bộ phận và chi tiết truyền động hoặc kết cấu của máy theo các dạng cần thiết, đảm bảo cho máy điện làm việc bình thường. Người ta thường dùng gang, thép, các kim laọi màu, hợp kim và các vật liệu bằng chất dẻo.
3.3 Vật liệu cách điện:
	Vật liệu cách điện dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện và không dẫn điện hoặc cách ly các bộ phận dẫn điện với nhau. Trong máy điện, vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao, chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học. Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn, quyết định nhiệt độ cho phép của dây dẫn và do đó quyết định tải của nó.
 Chất cách điện tốt nhất là mica, song tương đối đắt nên chỉ dùng trong các máy điện có điện áp cao. Thông thường dùng các vật liệu có sợi như giấy, vải, sợi v.v...Chúng có độ bền cơ tốt, mềm, rẻ tiền nhưng dẫn nhiệt xấu, hút ẩm, cách điện kém. Do đó dây dẫn cách điện sợi phải được sấy tẩm để cải thiện tính năng của vật liệu cách điện.
 Ngoài ra còn có chất cách điện ở thể khí (không khí, hydro) hoặc thể lỏng (dầu máy biến áp).
4. Phát nóng & làm mát máy:
4.1 Phát nóng: 
	Trong quá trình làm việc có tổn hao công suất. Tổn hao trong máy điện gồm tổn hao sắt từ (do hiện tượng từ trễ và dòng điện xoáy) trong thép, tổn hao đồng trong điện trở dây quấn và tổn hao do ma sát (ở máy điện quay) . Tất cả tổn hao năng lượng đều biến thành nhiệt năng làm nóng máy điện.
4.2 Làm mát:
	Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tải nhiệt ra môi trường xung quanh. Sự tản nhiệt không phụ thuộc vào bề mặt làm mát của máy mà còn phụ thuộc vào sự đối lưu của không khí xung quanh hoặc của môi trường làm mát khác như dầu máy biến áp ..... Thường vỏ máy điện được chế tạo có các cánh tản nhiệt và máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát.
	Kích thước của máy, phương pháp làm mát, phải được tính toán và lựa chọn để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cách điện trong máy không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm.
	Khi máy điện làm việc ở chế độ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép. Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vượt quá nhiệt độ cho phép, vì thế không cho phép quá tải lâu dài.