Máy điện là gì? phân loại cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Khái niệm máy điện là gì
Máy điện là các thiết bị điện hoặc biến đổi điện năng của dòng điện thành cơ năng (chế độ động cơ điện) hoặc từ cơ năng thành điện năng (chế độ máy phát điện). Hoạt động của các máy điện đều dựa trên hai định luật: Định luật cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ. Vì vậy, các máy điện đều có tính thuận nghịch, vừa có thể làm việc ở chế độ máy phát, vừa có thể làm việc ở chế độ động cơ điện.
Máy biến áp là trường hợp đặc biệt của máy điện khi có nhiệm vụ trung gian biến đổi điện cao thế xuống hạ thế, điện một chiều thành xoay chiều và ngược lại.
Phân loại máy điện (gồm máy điện xoay chiều & máy điện một chiều)
Máy điện xoay chiều (loại đồng bộ, không đồng bộ & máy biến áp)
Máy điện không đồng bộ:
Gồm có không đồng bộ 3 pha và không đồng bộ 1 pha (Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của roto (tốc độ máy) nhỏ hơn tốc độ đồng bộ (tốc độ từ trường). Điển hình phổ biến của máy điện không đồng bộ là động cơ điện 3 pha và động cơ điện 1 pha
Cấu tạo gồm 2 bộ phận chính:
- Stator (phần tĩnh): Stator gồm hai phần, mạch từ và dây quấn
- Roto (phần quay): Roto có 2 loại là roto lồng sóc (phổ biến) và roto dây quấn (chỉ có trên máy điện không đồng bộ 3 pha)
Máy điện đồng bộ:
Gồm có đồng bộ 3 pha và đồng bộ 1 pha (làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có tốc độ quay của roto (tốc độ máy) bằng tốc độ đồng bộ (tốc độ từ trường) tức là có tốc độ quay không đổi. Máy điện đồng bộ thường được sử dụng ở chế độ máy phát điện.
Cấu tạo gồm 3 phần:
- Phần cảm (Rôto): Được gắn trên trục quay, gồm lõi thép cực từ trên có quấn cuộn dây để cho dòng điện một chiều đi qua tạo thành một nam châm điện. Số cực từ của phần cảm phụ thuộc vào tốc độ quay và tần số tiêu chuẩn của dòng điện dùng trong công nghiệp. Dựa vào cấu tạo cực từ người ta chia rôto làm hai loại: Rôto cực ẩn và rôto cực lồi, (hình 4-a)
- Phần ứng (Stator): Chia ra làm 2 phần là phần Mạch từ Được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện với nhau, mặt trong được xẻ rãnh để đặt bộ dây quấn; Và phần Dây quấn – Gồm ba cuộn dây đặt lệch nhau 120 độ trong không gian trong các rãnh của lõi thép mạch từ (hình 4-b)
- Phần kích từ: Bộ phận kích từ làm nhiệm vụ tạo ra dòng điện một chiều đưa vào cuộn dây phần cảm để tạo ra từ trường cho máy. Đối với các máy phát điện công suất lớn, phần kích từ là một máy phát điện một chiều được nối cùng trục với máy phát điện đồng bộ.
Máy biến áp (loại một pha và ba pha)
Máy biến áp 1 pha
Là một thiết bị điện từ tĩnh, được dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không đổi và làm nhiệm vụ truyền tải điện năng đi xa.
Cấu tạo máy biến áp
Về nguyên tắc cấu tạo máy biến áp gồm hai phần chính: Mạch từ và dây quấn (Có thể kiểu bọc hay kiểu lõi) – Hình 5
- Mạch từ: Là phần dẫn từ của MBA. Mạch từ được làm bằng thép Silíc cán mỏng thành lá có bề dày từ 0,35¸0,5 mm, được gọi là các lá thép kỹ thuật điện. Các lá thép được phủ sơn cách điện trên bề mặt và ghép chặt lại với nhau. Mạch từ MBA gồm hai phần: Trụ từ và gông từ (hình 6-a)
- Dây quấn Là phần cơ bản của MBA, là phần dẫn điện. Dây quấn được làm bằng dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, được bọc cách điện bằng sơn ê-may, sợi thuỷ tinh sợi vải bông hoặc băng mica (Hình 6-b)
Máy biến áp 3 pha (MBA 3 pha)
Để biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác người ta dùng MBA 3 pha. Về cơ bản MBA ba pha cũng gồm 2 bộ phận chính là mạch từ và dây quấn. Tuy nhiên mỗi cấp điện áp của MBA ba pha có ba cuộn dây, các cuộn dây có thể được đấu sao, đấu sao có dây trung tính hoặc đấu tam giác.
Căn cứ vào kết cấu của mạch từ người ta chia MBA 3 pha thành các loại sau:
- MBA 3 pha tổ hợp: Gồm 3 MBA một pha đấu lại với nhau tạo thành MBA 3 pha. (Hình 7-a)
- MBA 3 pha 3 trụ và MBA 3 pha 5 trụ: Hợp nhất 3 mạch từ riêng rẽ thành mạch từ chung ta được mạch từ của MBA 3 pha, (Hình 7-b)
Máy điện 1 chiều (gồm máy phát điện 1 chiều & động cơ điện 1 chiều)
Máy phát điện 1 chiều
Sử dụng trong mạch điện một chiều ở chế độ máy phát và động cơ, Máy phát điện một chiều được dùng để cung cấp năng lượng điện một chiều cho các phụ tải một chiều.
Cấu tạo gồm 3 phần chính:
- Phần cảm (Stator) – Là phần cố định được gắn trên thân máy, gồm lõi thép cực từ trên có quấn cuộn dây kích từ để tạo ra từ trường cho máy. Cuộn dây kích từ được quấn bằng dây điện từ, bọc cách điện bằng sơn êmay hoặc sợi vải bông.
- Phần ứng (Rotor) – Gồm lõi thép hình trụ được gắn trên trục quay, trên lõi thép được xẻ rãnh để đặt dây quấn phần ứng, các đầu dây của dây quấn phần ứng được hàn nối vào các phiến đồng của vành đổi chiều.
- Phần đổi chiều – Gồm có vành đổi chiều và hệ thống chổi than Vành đổi chiều được gắn cùng trục với với phần ứng, gồm nhiều các phiến đồng ghép lại với nhau thành hình trụ tròn, giữa các phiến đồng được cách điện bằng nhựa hoặc mica. – Các chổi than được tì lên vành đổi chiều để dẫn điện.
Động cơ một chiều
Được dùng để kéo các máy công cụ cần nhiều tốc độ. Động cơ điện một chiều có cấu tạo hoàn toàn giống máy phát điện một chiều, gồm 3 phần chính Stato, Rô to và phần đổi chiều. Do động cơ phải kéo tải nên trục của động cơ có kích thước lớn hơn so với trục của máy phát điện một chiều
