giáo trình kỹ thuật điện

Stato còn gọi là phần cảm, lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ, vừa là vỏ máy, mặt trong có gắn các cực từ chính và cực từ phụ (hình 31b). Dây quấn cực từ chính được đặt trên các cực từ chính và nối nối tiếp nhau. Dây quấn cực từ phụ được đặt trên các cực từ phụ (giữa các cực từ chính), thường nối tiếp với dây quấn rôto (phần cảm) để cải thiện đổi chiều

Kĩ thuật điện 2

Biên tập bởi:

Đại học sư phạm Hà Nội

MỤC LỤC

1 Cấu tạo máy điện một chiều

2 Nguyên lí làm việc của máy điện một chiều

3 Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều

4 Công suất điện từ và mô men điện từ

5 Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục

6 Các loại máy phát điện một chiều

7 Động cơ điện một chiều

8 Câu hỏi và bài tập máy điện một chiều

9 Câu hỏi trắc nghiệm máy điện một chiều

10 Khái niệm chung về đo lường điện

11 Các bộ phận chủ yếu của dụng cụ đo

12 Dụng cụ đo và cách đo các đại lượng điện

13 Đo lường các đại lượng không điện

14 Khái niệm về điều khiển động cơ điện

15 Tính công suất và chọn động cơ điện

16 Các thiết bị điều khiển

17 Sơ đồ điều khiển

Tham gia đóng góp

Cấu tạo máy điện một chiều

Cấu tạo máy điện một chiều

Stato (phần tĩnh)

Stato còn gọi là phần cảm, lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ, vừa là vỏ máy, mặttrong có gắn các cực từ chính và cực từ phụ (hình 3-1b) Dây quấn cực từ chính đượcđặt trên các cực từ chính và nối nối tiếp nhau Dây quấn cực từ phụ được đặt trên cáccực từ phụ (giữa các cực từ chính), thường nối tiếp với dây quấn rôto (phần cảm) để cảithiện đổi chiều

2/68

tử dây quấn xếp hai lớp, mỗi phần tử có một vòng Hình 3-3c vẽ các phần tử được nốithành vòng kín tạo thành mạch nhánh song song Hình 3-4a, b vẽ hình dạng phần tử dâyquấn sóng và cách nối hai phần tử dây quấn sóng

Cổ góp và chổi điện.

Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầutrục Hình 3-5a vẽ cắt cổ góp để dễ thấy rõ hình dạng các phiến góp, hình 3-5c vẽ mộtphiến góp Chổi điện (chổi than) làm bằng than graphit hình 3-5b Các chổi thanh tì chặtlên cổ góp nhờ lò so và giá chổi điện gắn trên nắp máy

Nguyên lí làm việc của máy điện một chiều

Nguyên lí làm việc của máy điện một chiều

Nguyên lý làm việc và phương trình cân bằng điện áp máy phát điện một chiều

Máy điện một chiều gồm một khung dây abcd và 2 phiến góp được quay quanh trụccủa nó với tốc độ không đổi trong từ trường của hai cực nam châm N-S Các chổi điện

A và B đặt cố định và tì sát vào phiến góp

Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từtrường của cực từ, cảm ứng các sức điện động Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn thayphải Ở hình 3-6, từ trường hướng từ cực N đến S (từ trên xuống dưới), chiều quay phầnứng ngược chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sđđ có chiều từ b đến a Ở thanhdẫn phía dưới, sđđ có chiều từ d đến c Sđđ của phần tử bằng hai lần sđđ của thanh dẫn.Nếu nối chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ có dòng điện, điện áp của máy phát điện cócực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanhdẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động Chiềusđđ xác định theo quy tắc bàn thay phải.Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí củaphần tử thay đổi Nếu máy chỉ có một phần tử, điện áp đầu cực sẽ như hình 3-7a Đểđiện áp lớn hơn và ít nhấp nhô như hình 3-7b, dây quấn phải có nhiều phần tử và nhiềuphiến đổi chiều.Ở chế độ máy phát, dòng điện phần ứng cùng chiều với sđđ phần ứng

Eư Phương trình cân bằng điện áp là:

U = E ư - I ư R ư

Rưlà điện trở dây quấn phần ứngU là điện áp đầu cực máyIưRưlà điện áp rơi trên dâyquấn phần ứng.Eưlà sức điện động (sđđ) phần ứng

Nguyên lý làm việc và phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều.

Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B (dương ở A và âm ở B), trongkhung dây abcd có dòng điện Khung dây abcd có điện nằm trong từ trường sẽ chịu tácdụng của lực điện từ (xác định theo quy tắc bàn tay trái), sinh ra mômen làm quay khungdây Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau,nhưng do có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo

6/68

chiều quay của khung dây (tức rôto) không đổi Khi rôto quay, các thanh dẫn rôto cắt

từ trường sẽ cảm ứng sđđ Eư Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải ở động cơ,chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iưnên Eưđược gọi là sức phản điện Phươngtrình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều là:

U = Eư+ IưRư

Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều

Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều

Từ trường của máy điện một chiều

Khi máy điện một chiều không tải, từ trường trong máy chỉ do dòng điện kích từ gây

ra gọi là từ trường cực từ, như hình 3-9a Từ trường cực từ phân bố đối xứng, ở đườngtrung tính hình học mn, cường độ từ cảm B = 0, thanh dẫn chuyển động qua đó khôngcảm ứng sđđ Khi máy điện có tải, dòng điện Iư trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra

từ trường phần ứng (hình 3-9b) Từ trường phần ứng hướng vuông góc với từ trườngcực từ Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi là phản ứng phầnứng Từ trường trong máy là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phầnứng (hình 3-9c) Do phản ứng phần ứng ở một mỏm cực từ trường được tăng cường (ở

đó từ trường phần ứng cùng chiều với từ trường cực từ ), trong khi ở mỏm cực từ kia,

từ trường bị yếu đi (ở đó từ trường phần ứng ngược chiều với từ trường cực từ).Hậu quảcủa phản ứng phần ứng là:

Từ trường trong máy bị biến dạng

Điểm có từ cảm B = 0 dịch chuyển từ trung tính hình học mn đến vị trí mới m’n’, gọi làtrung tính vật lý Góc lệch β thường nhỏ, với máy phát góc lệch β lấy theo chiều quayrôto, và với động cơ điện β có chiều ngược lại Ở vị trí trung tính hình học, từ cảm B≠0,thanh dẫn chuyển động qua đó sẽ cảm ứng sđđ, gây ảnh hưởng xấu đến việc đổi chiềudòng điện trong máy

Khi tải lớn,

Dòng điện phần ứng Iưlớn, từ trường phần ứng lớn, phần mỏm cực từ trường được tăngcường bị bão hoà, từ cảm B ở đó tăng lên được rất ít, trong khi đó, mỏm cực kia từtrường giảm đi nhiều Kết quả là từ thôngΦ của máy bị giảm xuống Từ thông Φ giảm,kéo theo sđđ phần ứng Eưgiảm, làm cho điện áp đầu cực máy phát U giảm Ở chế độđộng cơ, từ thông giảm, làm cho mômen quay giảm và tốc độ động cơ thay đổi.Để khắcphục hậu quả trên, người ta dùng cực từ phụ và dây quấn bù Từ trường của cực từ phụ

và dây quấn bù ngược với từ trường phần ứng Để kịp thời khắc phục từ trường phầnứng khi tải thay đổi, dây quấn cực từ phụ và dây quấn bù đấu nối tiếp với mạch phầnứng

8/68

Tốc độ dài v xác định theo tốc độ quay n (vg/ph) bằng công thức:

D là đường kính của rôtoThay (3-5) vào (3-4) ta được:

Chú ý, từ thông Φ dưới mỗi cực từ là:

Cuối cùng ta có:

trong đó hệ số

phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn phần ứng.Qua công thức trên ta thấy, sđđ phần ứng tỷ

lệ với tốc độ quay phần ứng n và từ thông Φ dưới mỗi cực từ Muốn thay đổi trị số sđđ,

ta có thể điều chỉnh tốc độ quay n, hoặc điều chỉnh từ thông Φ bằng cách điều chỉnhdòng kích từ Muốn đổi chiều sđđ, ta đổi chiều quay, hoặc đổi chiều dòng điện kích từ

10/68

Công suất điện từ và mô men điện từ

Công suất điện từ và mô men điện từ

Công suất điện từ

mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư và từ thông Φ Muốn thay đổi mômenđiện từ, ta phải thay đổi dòng điện phần ứng Iưhoặc thay đổi dòng điện kích từ Ikt Muốnđổi chiều mômen điện từ phải đổi chiều hoặc dòng điện phần ứng hoặc dòng điện kíchtừ

Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục

Tia lửa điện trên cổ góp và biện pháp khắc phục

Khi máy điện làm việc, quá trình đổi chiều thường gây ra tia lửa giữa chổi điện và cổgóp Tia lửa điện có thể gây ra vành lửa xung quanh cổ góp, phá hỏng chổi điện và cổgóp, gây tổn hao năng lượng, ảnh hưởng xấu đến môi trường, gây nhiễu cho các thiết bịđiện tử Sự phát sinh tia lửa trên cổ góp do các nguyên nhân sau:

Nguyên nhân cơ khí

• Do cổ góp không tròn, không nhẵn, chổi than không đúng quy cách

• Do chổi than cố định không tốt hoặc lực lò xo không đủ để tỳ sát chổi than vào

cổ góp gây ra sự rung động của chổi than

Nguyên nhân điện từ

Khi rôto quay, liên tiếp có phần tử dây quấn chuyển từ mạch nhánh này sang mạchnhánh khác Người ta gọi các phần tử ấy là phần tử đổi chiều Trong phần tử đổi chiềuxuất hiện các sđđ sau:

• Sđđ tự cảm eLdo sự biến thiên dòng điện trong phần tử đổi chiều

• Sđđ hỗ cảm eMdo sự biến thiên dòng điện của các phần tử đổi chiều khác lâncận

• Sđđ eqdo từ trường của phần ứng gây ra

Ở thời điểm chổi điện ngắn mạch phần tử đổi chiều, các sđđ trên sinh ra dòng điện ichạy quẩn trong phần tử ấy, tích luỹ năng lượng và phóng ra dưới dạng tia lửa khi vànhgóp chuyển động Để khắc phục tia lửa điện bằng cách:

• Loại trừ nguyên nhân cơ khí

Các loại máy phát điện một chiều

Các loại máy phát điện một chiều

Phân loại máy điện một chiều

Dựa vào phương pháp cung cấp dòng điện kích từ, người ta chia máy điện một chiều

ra các loại sau:a) Máy điện một chiều kích từ độc lậpDòng điện kích từ của máy lấy

từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy (hình 3-12a).b) Máy điện

một chiều kích từ song songDây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng (hình

3-12b).c) Máy điện một chiều kích từ nối tiếpDây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng (hình 3-12c)d) Máy điện một chiều kích từ hỗn hợpGồm 2 dây quấn kích từ:

dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp, trong đó dây quấn kích từ songsong thường là chủ yếu (hình 3-12d)

Máy phát điện một chiều kích từ độc lập

Sơ đồ máy phát điện kích từ độc lập vẽ trên hình 3-13a, dòng điện phần ứng Iư bằngdòng điện tải I Phương trình dòng điện là: Iư= I Phương trình điện áp là:

Mạch phần ứng: U = Eư - RưIưMạch kích từ: Ukt = Ikt(Rkt + Rđc)

trong đó: Rư là điện trở dây quấn phần ứng, Rktlà điện trở dâyquấn kích từ, Rđclà điện trở điều chỉnh

Khi dòng điện tải I tăng, dòng điện phần ứng tăng, điện áp U giảm xuống do hainguyên nhân sau:

14/68

• Tác dụng của từ trường phần ứng làm cho từ thông giảm, kéo theo sức điệnđộng Eưgiảm.

• Điện áp rơi trong mạch phần ứng rưIưtăng

Đường đặc tính ngoài U = f(I) khi tốc độ và dòng điện kích từ không đổi, vẽ trên hình3-13b Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f(I), khi giữ điện áp và tốc độ không đổi vẽtrên hình 3-13c Ưu điểm: điều chỉnh điện áp dễ dàng, thường gặp trong các hệ thốngmáy phát động cơ để truyền động máy cán Nhược điểm là cần có nguồn điện kích từriêng

Máy phát điện kích từ song song

Sơ đồ máy phát điện kích từ song song vẽ trên hình 3-14a Để thành lập điện áp cầnthực hiện một quá trình tự kích từ Lúc đầu, máy không có dòng điện kích từ, từ thôngtrong máy do từ dư của cực từ tạo ra, bằng khoảng 2÷3% từ thông định mức Khi quayphần ứng, trong dây quấn phần ứng sẽ có sức điện động cảm ứng do từ thông dư sinh

ra Sức điện động này khép mạch qua dây quấn kích từ (điện trở mạch kích từ ở vị trínhỏ nhất), sinh ra dòng điện kích từ, làm tăng từ trường cho máy Quá trình tiếp tục chođến khi đạt điện áp ổn định Để máy có thể thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư và

chiều từ trường dây quấn kích từ phải trùng chiều từ trường dư Nếu không còn từ dư,

ta phải mồi để tạo từ dư, nếu chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dâyquấn kích từ hoặc đổi chiều quay phần ứng.Phương trình cân bằng điện áp là:

Mạch phần ứng: U = Eư - RưIư (3-15a)Mạch kích từ: Ukt = Ikt(Rkt + Rđc) (3 -15b)Phương trình dòng điện:

Iư = I + Ikt (3 -15c)

Khi dòng điện tải tăng, dòng điện phần ứng tăng, ngoài hai nguyên nhân làm điện ápđầu cực giảm, như máy phát điện kích từ độc lập, ở máy kích từ song song, còn thêmmột nguyên nhân nữa là khi U giảm, làm cho dòng điện kích từ giảm, từ thông và sứcđiện động càng giảm, chính vì thế đường đặc tính ngoài dốc hơn so với máy kích từ độclập và có dạng như hình 3-14b Từ đường đặc tính ta thấy, khi ngắn mạch, điện áp U =

0, dòng kích từ bằng không, sức điện động trong máy chỉ do từ dư sinh ra vì thế dòngđiện ngắn mạch In nhỏ so với dòng điện định mức.Để điều chỉnh điện áp, ta phải điềuchỉnh dòng điện kích từ, đường đặc tính điều chỉnh Ikt= f(I), khi U, n không đổi vẽ trênhình 3-14c

Máy phát điện kích từ nối tiếp

Sơ đồ nối dây như hình 3-15 Dòng điện kích từ là dòng điện tải, do đó khi tải thayđổi, điện áp thay đổi rất nhiều, trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp.Đường đặc tính ngoài U = f(I) vẽ trên hình 3-15b Dạng đường đặc tính ngoài được giải

16/68

thích như sau: Khi tải tăng, dòng điện Iưtăng, từ thông và Eưtăng, do đó U tăng, khi I =(2÷2,5)Iđm, máy bão hoà, thì I tăng U sẽ giảm.

Máy phát điện kích từ hỗn hợp

Máy phát điện kích từ hỗn hợp có 2 kiểu nối: nối thuận và nối ngược Khi nối thuận, từthông của dây quấn kích từ nối tiếp cùng chiều với từ thông của dây quấn kích từ songsong, khi tải tăng, từ thông cuộn nối tiếp tăng làm cho từ thông của máy tăng lên, sứcđiện động của máy tăng, điện áp đầu cực của máy được giữ hầu như không đổi Đây

là ưu điểm rất lớn của máy phát điện kích từ hỗn hợp Đường đặc tính ngoài U = f(I)

vẽ trên hình 3-16b.Khi nối ngược, chiều từ trường của dây quấn kích từ nối tiếp ngượcvới chiều từ trường của dây quấn kích từ song song, khi tải tăng điện áp giảm rất nhiều.Đường đặc tính ngoài U = f(I) vẽ trên hình 3-16c Đường đặc tính ngoài dốc, nên được

sử dụng làm máy hàn điện một chiều

Động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều

Dựa vào phương pháp kích từ, việc phân loại động cơ điện một chiều giống như đã xétđối với máy phát một chiều.Sức điện động của động cơ điện một chiều là:

Đối với động cơ, dòng điện Iư ngược chiều với sức điện động, nên Eư còn gọi là sứcphản điện.Mômen điện từ của động cơ tính theo công thức

Đối với động cơ, mômen điện từ là mômen quay, cùng chiều với tốc độ quay n

Mở máy động cơ điện một chiều

Từ phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng của động cơ

Khi mở máy, tốc độ n = 0, sức phản điện Eư = kEnΦ = 0, dòng điện phần ứng lúc mởmáy:

Vì điện trở Rưrất nhỏ, cho nên dòng điện phần ứng lúc mở máy rất lớn, có thể gấp20÷30 lần Iđmlàm hỏng cổ góp và chổi điện Dòng điện phần ứng lớn kéo theo dòngđiện mở máy Imởlớn, làm ảnh hưởng đến lưới điện Để giảm dòng điện mở máy chỉcòn Imở=(1,5÷2)Iđm, người ta dùng các biện pháp sau:

Giảm điện áp đặt vào phần ứng

Phương pháp này được sử dụng khi có nguồn điện một chiều có thể điều chỉnh được,

ví dụ trong hệ thống máy phát - động cơ như hình 3-18 hoặc nguồn một chiều chỉnhlưu Phương pháp mở máy nhờ biến trở mở máy đối với các động cơ lớn thường cồngkềnh và tiêu hao một phần năng lượng đáng kể nhất là với động cơ yêu cầu mở máy liêntục Do đó, để mở máy động cơ công suất lớn, người ta sử dụng nguồn một chiều độclập có thể điều chỉnh được như hệ thống máy phát - động cơ (F-Đ) Để cung cấp chophần ứng động cơ Đ, người ta dùng máy phát F, trong khi mạch kích từ được đặt dướiđiện áp U = Uđmcủa nguồn một chiều đang sử dụng, có như vậy, mới đảm bảo lúc mởmáy có từ thông lớn nhất để có mômen mở máy lớn

Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều

Từ phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng của động cơ ta rút ra:

E ư = U - I ư R ư

Thay trị số Eư= kEnΦ = 0, ta có phương trình tốc độ:

Nhìn vào phương trình trên, muốn điều chỉnh tốc độ n, ta có các phương pháp sau:

Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng.

Khi thêm điện trở vào mạch phần ứng (hình 3-17), tốc độ giảm Vì dòng điện phần ứnglớn nên tổn hao công suất trên điện trở điều chỉnh lớn Phương pháp này chỉ sử dụng ởđộng cơ công suất bé

20/68

Thay đổi điện áp U

Dùng nguồn một chiều điều chỉnh được điện áp cung cấp điện cho động cơ như hình3-18 Phương pháp này được sử dụng nhiều

Thay đổi từ thông

Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng kích từ Để thay đổi dòng kích từ, người tamắc thêm Rđcvào mạch kích từ (hình 3-17).Khi điều chỉnh tốc độ, người ta kết hợp cácphương pháp Ví dụ phương pháp thay đổi từ thông với phương pháp thay đổi điện ápthì phạm vi điều chỉnh rất rộng, đây là ưu điểm lớn của động cơ điện một chiều.Dướiđây, ta xét cụ thể các loại động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều kích từ song song

Sơ đồ nối dây như hình 3-19a, trong đó có vẽ chiều dòng điện vào động cơ I, dòngđiện phần ứng Iư, dòng điện kích từ Iktvà I = Iư+ Ikt Để mở máy, dùng biến trở mởmáy Rmở Để điều chỉnh tốc độ thường điều chỉnh Rđcđể thay đổi Ikt, do đó thay đổi

từ thông Φ Phương pháp này sử dụng rất rộng rãi, song cần chú ý khi giảm từ thông Φ,

có thể dòng điện phần ứng Iưtăng quá trị số cho phép, vì thế cần có bộ phận bảo vệ cắtđiện không cho động cơ làm việc khi từ thông giảm quá nhiều

Đường đặc tính cơ n = f(M)

Biểu diễn quan hệ giữa tốc độ n và mômen quay M khi điện áp U = const, điện trở mạchphần ứng Rư= const, điện trở mạch kích từ Rkt= const.Từ phương trình tốc độ ta có:

Mặt khác, theo biểu thức M = KMIưΦ, rút ra

, thay vào phương trình trên ta có (3-25):

Nếu có mắc điện trở Rp vào mạch phần ứng, ta có phương trình (3 - 26):

Quan hệ n = f(M) được vẽ trên hình (3-19b) Đường 1 là đường đặc tính cơ tự nhiên (Rp

= 0) ứng với phương trình (3-25) Đường 2 với Rp ≠ 0 ứng với phương trình (3-26)

Đặc tính làm việc

Đường đặc tính làm việc được xác định khi điện áp và dòng điện kích từ không đổi (U

= const, Ikt= const) Đó là các đường quan hệ giữa tốc độ n, mômen M, dòng điện phầnứng Iư và η (hiệu suất) theo công suất cơ trên trục động cơ P2 được vẽ trên hình 3-19c

Ta nhận thấy, động cơ kích từ song song có đặc tính cơ cứng và tốc độ hầu như khôngđổi khi công suất trên trục động cơ P2 thay đổi Chúng được dùng nhiều trong các máycắt kim loại, các máy công cụ v.v… Khi có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ, ta dùngđộng cơ kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều kích từ song song

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

Sơ đồ nối dây như hình (3-20a), Để mở máy ta dùng biến trở mở máy Rmở Để điềuchỉnh tốc độ ta dùng các phương pháp như đã trình bày ở mục 3.7.2, nhưng cần chú ýkhi điều chỉnh từ thông phải mắc biến trở điều chỉnh song song với dây quấn kích từ nốitiếp

22/68

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

Đường đặc tính cơ n = f(M)

Khi máy chưa bão hoà, dòng điện phần ứng Iưvà từ thông tỷ lệ với nhau, tức (3-27):

Phương trình 3-30 cho thấy đặc tính cơ có dạng hypecbôn (hình 3-20b) Đó là đườngđặc tính cơ mềm, mômen tăng thì tốc độ động cơ giảm Khi không tải hoặc tải nhỏ,dòng điện và từ thông nhỏ, tốc độ động cơ tăng rất lớn có thể phá huỷ động cơ về mặt

cơ khí, vì thế không cho phép động cơ kích từ nối tiếp mở máy không tải hoặc tải nhỏ

Đường đặc tính làm việc

Hình (3-20c) vẽ các đường đặc tính làm việc Động cơ được phép làm việc với tốc độ

n nhỏ hơn tốc độ giới hạn ngh Trong vùng làm việc, đường đặc tính vẽ bằng đường nétliền Động cơ kích từ nối tiếp khi chưa bão hoà, mômen quay tỷ lệ với bình phươngdòng điện và tốc độ giảm theo tải, nên thích hợp dùng trong chế độ tải nặng nề, được sửdụng nhiều trong giao thông vận tải hay các thiết bị cầu trục

Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp

Sơ đồ nối dây như hình 3-21a Các dây quấn kích từ có thể nối thuận (từ trường củachúng thuận chiều ) làm tăng từ thông, hoặc nối ngược (từ trường của chúng ngượcnhau) làm giảm từ thông Đường đặc tính cơ của động cơ kích từ hỗn hợp khi nốithuận (đường 1) là trung bình giữa đặc tính cơ của động cơ kích từ song song (đường2) và của động cơ kích từ nối tiếp (đường 3) như hình 3-21b Ở các động cơ làm việcnặng nề, dây quấn kích từ nối tiếp là dây quấn kích từ chính, còn dây quấn kích từ songsong là phụ và được nối thuận Dây quấn kích từ song song bảo đảm cho tốc độ động cơkhông tăng quá lớn khi mômen nhỏ Động cơ kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nốitiếp là kích từ phụ và nối ngược, có đặc tính cơ rất cứng như đường 4 trong hình 3-21b,nghĩa là tốc độ quay hầu như không đổi khi mômen thay đổi Thật vậy, khi mômen quaytăng, dòng điện phần ứng tăng, dây quấn kích từ song song làm tốc độ n giảm một ít,nhưng vì có dây quấn kích từ nối tiếp nối ngược làm giảm từ thông trong máy, sẽ tăngtốc độ động cơ lên như cũ Ngược lại, khi nối thuận, sẽ làm cho đặc tính của động cơmềm hơn, mômen mở máy lớn hơn, thích hợp với các máy ép, máy bơm, máy nghiền,máy cán v.v…

24/68

Câu hỏi và bài tập máy điện một chiều

Câu hỏi và bài tập máy điện một chiều

Câu hỏi ôn tập

1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện một chiều?2 Thế nào là phản ứng phầnứng? Hậu quả của phản ứng phần ứng trong máy điện một chiều?3 Sức điện động phầnứng của máy điện một chiều?4 Công suất điện từ và mômen điện từ trong máy điện mộtchiều?5 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục tia lửa điện trong máy điện một chiều?6

Sơ đồ nối dây, phương trình đặc trưng và các đường đặc tính của các loại máy phát điệnmột chiều?7 Cách mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều?8 Các đườngđặc tính của các loại động cơ điện một chiều? Phạm vi ứng dụng của các động cơ trên?Bài tập 1

Một máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp, thanh dẫn N = 300, điện áp hai đầu cựccủa máy 110V, khi dòng tải 100A, phần ứng máy quay với tốc độ 1500 vg/ph Xác định

độ lớn của từ thông dưới mỗi cực của máy, biết điện trở dây quấn phần ứng là 0,1Ω và

Đáp số: Iư = 60A; Eư = 235 V

Bài tập 3

Một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp có dòng điện mạch ngoài I = 100A, điện

áp đặt lên tải 110V, điện trở phần ứng Rư = 0,07Ω, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp

Rktnt = 0,07Ω; điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// = 24Ω.a) Xác định Eư, Iư.b)Xác định tổn hao trong dây quấn phần ứng và các dây quấn kích từ.c) Xác định côngsuất máy phát ra và hiệu suất

Đáp số: a) Eư = 120,33 V; Iư = 104,7 A b) ΔPư = 767,3 W; ΔPkt// = 530 W; ΔPktnt = 300 W c) P1 = 12597,3 W; η = 0,87.

Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có Rư= 0,06 Ω; Rkt//= 125Ω; Rktnt= 0,04

Ω khi làm việc với điện áp U = 250 V, dòng điện I = 200 A, mômen định mức Mđt =

696 Nm.a) Tính công suất động cơ điện tiêu thụb) Tính tốc độ n của động cơ

Đáp số: a) P = 50 kW b) n = 625,4 vg/ph.

Bài tập 7

Một động cơ điện một chiều Pđm= 25 kW, Uđm= 220V, Iđm= 128 A, nđm= 3000 vg/

ph, tốc độ cực đại khi thiếu kích từ nmax = 3900 vg/ph.Xác định:a) Công suất động cơyêu cầu khi kích từ định mức, tổn thất công suất, hiệu suất, mômen quay động cơ khi tảiđịnh mức.b) Mômen quay trên trục khi thiếu kích từ nhất (giả thiết lúc này công suất vàhiệu suất không đổi)

Đáp số: a) P1 = 28,16 kW; ∑ ΔP = 3,16 kW η = 0,887; M2đm = 79,6

Nm b) M2 = 61,2 Nm.

26/68

Câu hỏi trắc nghiệm máy điện một chiều

Câu hỏi trắc nghiệm máy điện một chiều

c Giảm điện áp máy phát phát ra

d Tất cả các suy giảm trên

a Dùng cực từ phụ và dây quấn bù mắc nối tiếp dây quấn phần ứng

b Dây quấn bù mắc nối tiếp dây quấn phần ứng

c Dùng cực từ phụ và dây quấn bù mắc nối tiếp dây quấn phần ứng, nhưng từ

trường ngược chiều với từ trường phần ứng

d Dùng cực từ phụ và dây quấn bù mắc nối tiếp dây quấn phần ứng, nhưng từ

trường cùng chiều với từ trường phần ứng

Câu 4

Để điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều người ta dùng biện pháp? Hãy chọn câu đúngnhất trong các lựa chọn sau:

a Thay đổi điện áp đặt vào dây quấn phần ứng

b Thay đổi từ thông

c Thay đổi điện trở phần ứng

b Máy phát kích từ song song

c Máy phát kích từ nối tiếp

b Máy phát 1 chiều kích từ song song

c Máy phát 1 chiều kích từ nối tiếp

b Kích từ song song

c Kích từ nối tiếp

d Kích từ hỗn hợp

Khái niệm chung về đo lường điện

Khái niệm chung về đo lường điện

Dụng cụ đo kiểu so sánh

Ở dụng cụ đo kiểu so sánh, đại lượng cần đo X được so sánh với một đại lượng chuẩn

XK Sai lệch | X - Xk| sẽ được chuyển đổi thành biến thiên của dòng điện hay điện ápsau đó tác động vào cơ cấu đo chỉ thị có thể là kim chỉ hay hay chỉ thị số (hình 4-2)

30/68

Sai số và cấp chính xác

Khi đo bao giờ cũng có sai số do bản thân dụng cụ đo tiêu thụ công suất của mạch đo,cũng như sai số do phép đo, do chỉ thị, do ảnh hưởng của môi trường, do người đo Gọi

Xdlà kết quả đoX là trị số đúng của đại lượng cần đo

Sai số tuyệt đối

ΔX = |X d - X|

Sai số tương đối (thường tính theo phần trăm)

Nhưng Xd và X phụ thuộc vào từng lần đo cụ thể nên sai số tương đối tính theo côngthức (4-2) không đặc trưng cho độ chính xác của dụng cụ đo

Sai số tương đối qui đổi:

d Cấp chính xác:

Cấp chính xác là đại lượng đặc trưng cho dụng cụ đo và được tiêu chuẩn hoá (làm 8 cấp): 0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2,5 ; 4

Các thông số của dụng cụ đo

Độ nhạy: Độ nhạy của cơ cấu đo chính là dòng điện hoặc điện áp nhỏ nhất qua cơ cấu

đo mà kim chỉ thị dịch chuyển hết mặt thang đo Độ nhạy thực tế biểu thị theo tỉ sốΩ/

V Tỷ số Ω /V càng lớn thì đồng hồ càng nhạy Trị số này cũng biểu thị điện trở vào củađồng hồ ứng với mỗi vôn Và được định nghĩa bằng công thức:

Trong đó : Δα là biến thiên của chỉ thị đo.ΔX là biến thiên của đại lượng cần đo.Công

suất tiêu thụ của dụng cụ đo: để đo chính xác, công suất tiêu thụ của dụng cụ phải

nhỏ.Đặc tính động của dụng cụ đo : đặc trưng bằng thời gian ổn định của dụng cụ đo.

Đối với dụng cụ có kim chỉ, khi kim dao động nhỏ hơn 1% trị số của thang đo, dụng cụ

đo xem như đã ổn định

32/68

Các bộ phận chủ yếu của dụng cụ đo

Các bộ phận chủ yếu của dụng cụ đo

Bộ phận tạo ra mô men phản kháng

Mô men phản kháng thường được tạo ra bởi lò xo xoắn (1) (hình 4-3) (nó có hệ sốđàn hồi lớn và tránh được ảnh hưởng của từ trường) Hai đầu của lò xo được gắn vàotrục (3) của phần động và vít giữ lò xo (5) của phần tĩnh Khi phần động quay do mômen quay của cơ cấu biến đổi điện cơ tạo ra, đó là độ biến thiên của năng lượng điện từ

đó, ta sẽ điều chỉnh vít (6) để kim (4) trở về vị trí không Để phần động chóng ổnđịnh, các dụng cụ đo thường có bộ phận cản dịu : kiểu không khí (hình 4-4a), kiểu cảmứng (hình 4-4b), v.v Trong loại cản dịu kiểu không khí phần động là lá kim loạimỏng có thể chuyển động trong hộp rỗng, lực cản của không khí sẽ có tác dụng làmcản chuyển động Trong loại cản dịu kiểu cảm ứng, phần động là lá nhôm chuyểnđộng trong lòng của thanh nam châm vĩnh cửu NS Lực tác dụng giữa dòng điện cảmứng trong lá nhôm lên từ trường của nam châm vĩnh cửu có xu hướng làm tắt dầnchuyển động Ngoài ra, người ta còn dùng cản dịu kiểu chất lỏng Ở dụng cụ đo trựctiếp bộ phận chỉ thị có thể là kim như hình (4-5a), chỉ thị ánh sáng (hình 4-5b), thiết bịghi (hình 4-5c), lưỡi rung (4.5d) Quan sát đoạn video sau để hiểu thêm về nguyên lýlàm việc của các bộ phận tạo ra mômen phản kháng