Bài giảng chương 10 máy điện một chiều

10.2.1.Nguyên lý làm việc máy phát điện một chiềuKhi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động.. Chiều sđđ

Máy Điện Một Chiều Chương 10

10.1.Cấu tạo máy phát điện một chiều

Gồm hai phần chính:

1 Xtato ( phần cảm)

2 Rôto (phần ứng)

10.1.1 Xtato

chính gắn với vỏ máy, và các dây quấn cực từ là dây quấn kích từ.

Máy điện một chiều sử dụng trong thực tế ở hai dạng :

10.2.1.Nguyên lý làm việc máy phát điện một chiều

Khi động cơ sơ cấp quay

phần ứng, các thanh dẫn của

dây quấn phần ứng cắt từ

trường của cực từ, cảm ứng

các sức điện động

Chiều sđđ xác định theo quy

điện trong dây quấn phần

ứng đi ra tải là dòng điện một

chiều ở chế độ máy phát.

10.2.2 Phương trinh cân bằng điện áp máy phát điện

 Ở CHẾ ĐỘ MÁY PHÁT DÒNG ĐIỆN PHẦN ỨNG I Ư CÙNG CHIỀU VỚI SĐĐ PHẦN ỨNG E Ư PHƯƠNG TRINH CÂN

BẰNG ĐIỆN ÁP LÀ:

DÂY QUẤN PHẦN ỨNG, R Ư LÀ ĐIỆN TRỞ DÂY QUẤN

PHẦN ỨNG.

U LÀ ĐIỆN ÁP HAI ĐẦU CỰC MÁY.

10.2.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

 Khi cho điện áp một chiều U

vào hai chổi điện, trong dây

quấn phần ứng có dòng điện

Các thanh dẫn có dòng điện

nằm trong từ trường, sẽ chịu

lực tác dụng làm cho rôto quay

Chiều lực xác định theo quy tắc

bàn tay trái Nhờ có cổ góp (

vành đổi chiều) mà dòng điện 1

chiều đưa vào cổ góp sẽ biến

thành dòng xoay chiều trong

các thanh dẫn của phần ứng

làm cho chiều lực tác dụng không

đổi, đảm bảo động cơ có chiều

quay không đổi

10.2.4 Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện

một chiều

 Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ caỷm ứng sđđ E ư Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phaỷi

 ở động cơ, chiều sđđ E ư ngược chiều với dòng điện I ư nên

E ư còn được gọi là sức phaỷn điện

 Phương trỡnh cân bằng điện áp sẽ là:

10.3.Từ trường của máy điện một chiều

dòng điện kích từ gây ra gọi là từ trường cực từ.

Khi máy điện có tải, dòng điện I ư trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường phần ứng Từ trường phần ứng hướng vuông góc với từ trường cực từ Tác dụng của từ trường phần ứng lên

từ trường cực từ gọi là phản ứng phần ứng, từ trường trong máy

là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng.

2 Hậu quả của phản ứng phần ứng:

Khi tải lớn, từ trường phần ứng lớn, kết qủa là từ trường tổng 

10.4 Công suất điện từ và mômen điện từ của máy điện

một chiều

 Công suất điện từ của máy điện một chiều: P đt = E ư * I ư

Thay giá trị E ư = N/2a e= pN/(60a) * n trong ta có:

P đt = pN /(60 a) * n * I ư

 Mômen điện từ là M đt = p đt / r

Tốc độ quay n(v/ph) bằng biểu thức :  r = 2 n/60

trong đó hệ số k M phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn:

điện kích từ)

10.5 Máy phát điện một chiều

10.5.1.Phân loại máy điện một chiều :

1 Máy phát điện một chiều kích từ độc lập ( hình a)

3 Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp ( hình c)

4 Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp ( hình d)

10.5 2 Máy phát điện một chiều kích từ độc lập

Phương trình cân bằng điện

Hình 10.5 a

Hình 10.5 c

O

O

Hình 10.5 b

Máy phát điện một chiều kích từ độc lập

Khi dòng điện taỷi taờng, dòng

điện phần ứng taờng, điện

Hình 10.5 a Hình 10.5 c

O

O

Hình 10.5 b

Mỏy phỏt điện một chiều kớch từ độc lập

Chế độ có tải muốn giữ cho

điƯn áp không đỉi khi tải

thay đỉi, thỡ ta thay đỉi

Hỡnh 10.5 a Hỡnh 10.5 c

O

O

Hỡnh 10.5 b

10.5 3 Máy phát điện kích từ song song

Phương trình cân bằng điện áp

R kt

V U

10.5.3 Máy phát điện kích từ song song

Điều kiện để thành lập điện áp :

1 Mạch từ máy điện phải có từ

dư.

2 Chiều của từ trường dây quấn

kích thích phải trùng với chiều

của từ trường dư ( không đảm

bảo điều kiện này thì điện áp

máy phát không tăng, phải

thay đồi cực tính của dây quấn

kích thích hoặc đổi chiều

quay)* Riêng điều kiện này áp

dụng cho tất cả máy phát điện

1 chiều bắt buộc phải thỏa

R kt

V U

Máy phát điện kích từ song songKhi dòng điện taỷi taờng, dòng điện

phần ứng taờng, ngoài 2 nguyên

nhân làm điện áp U đầu cực giaỷm,

như máy phát điện kích từ độc lập, ở

máy kích từ song song, Còn thêm

một nguyên nhân nửừa là khi U

giaỷm, làm cho dòng điện kích từ

giaỷm, từ thông và sức điện động

càng giaỷm ẹiện áp giaỷm mạnh hơn

trường hợp máy phát điện kích từ

độc lập

ẹường đặc tính ngoài dốc hơn so với

máy kích từ độc lập và có dạng như

hỡnh 10.6 b.

Từ đường đặc tính ngoài ta thấy, khi

ngắn mạch điện áp U=0, suy ra

từ dư sinh ra vỡ thế dòng I n < I đm

I

Ikt

L A

R kt

V U

Máy phát điện kích từ song song

ĐĨ ®iỊu chØnh ®iƯn ¸p, ta phải ®iỊu

R kt

V U

10.5 4 Máy phát điện kích từ nối tiếp

Dòng điện kích từ là dòng điện

taỷi, do đó khi taỷi thay đổi, điện

tế không sử dụng máy phát kích

từ nối tiếp

I kt = I ư = I, khi I =0 suy ra I kt =0

cho nên máy phát điện kích từ

nối tiếp không có đường đặc tính

là U=f(I kt ) khi I =0)

ẹường đặc tính ngoài U=f(I) vẽ

trên hỡnh 10.7 b.

* Khi taỷi taờng, dòng điện I ư

taờng, từ thông  và E ư taờng, do

A

Hình 10.7 a Hình 10.7 b

10.5 5 Máy phát điện kích từ hỗn hợp

Khi nối thuận, từ thông của dây

quấn kích từ nối tiếp cùng chiều

với từ thông của dây quấn kích từ

song song, khi taỷi taờng, từ

thông cuộn nối tiếp taờng làm cho

từ thông máy taờng lên, sức điện

động của máy taờng, điện áp đầu

cực của máy được giửừ hầu như

không đổi ẹường đặc tính ngoài

U= f(I) như hỡnh 10.8 b.

Khi nối ngược chiều từ trường của

dây quấn kích từ nối tiếp ngược

với chiều từ trường của dây quấn

kích từ song song, khi taỷi taờng,

điện áp giaỷm rất nhiều ẹường

đặc tính ngoài U= f(I) vẽ trên

V U

A

I U

Hình 10.8 a Hình 10.8 c

Hình 10.8 b

10.6.1.Mở máy động cơ điện một chiều

Khi mở máy, tốc độ n = 0, sức phaỷn điện E ư = k E n =0 , k E : hệ số cấu tạo dây quấn Dòng điện phần ứng lúc mở máy là: I u mở =U/R ư

ẹiện trở R ư rất nhỏ, I mở máy = (20 ­ 30) I đm , làm hỏng cổ góp và chổi than I mở máy lớn là aỷnh hưởng đến lưới điện ẹể giaỷm I mở máy , đạt

I mở máy = (1,5­2) I đm , ta dùng biện pháp sau:

I ư mở = U/ ( R ư +R mở )

Lúc đầu để biến trở R mở lớn nhất, trong quá trỡnh mở máy, tốc độ taờng lên và điện trở mở máy giaỷm dần đến không, máy làm việc đúng điện áp định mức

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

ẹể mômen mở máy lớn, lúc mở máy phai có từ thông lớn nhất, cho nên phai điều chỉnh dòng kích từ lúc mở máy là lớn nhất

10.6.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Thay trị số E ư = k E n , k E : hệ số cấu tạo dây quấn ta có phương

trỡnh tốc độ là: n = (U­ R ư I ư )/ k E .

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ sau:

trở vào mạch phần ứng, tốc độ giaỷm Vỡ rằng dòng điện phần ứng lớn, nên tổn hao công suất trên điện trở điều chỉnh lớn

Phương pháp này chỉ sử dụng ở động cơ công suất nhỏ.

được điện áp cung cấp điện cho động cơ Phương pháp này được

sử dụng nhiều.

điện kích từ Phương pháp thay đổi từ thông, kết hợp với

đây là ưu điểm lớn của động cơ điện một chiều.

Tóm lại: Động cơ điện một chiều có thể tạo mômen mở máy lớn

và có phạm vi điều chỉnh tốc độ rất rộng.

10.6.3 Động cơ điện kớch từ song song

ĐĨ mở máy ta dùng biến trở mở máy Rmo

• ĐĨ điỊu chỉnh tốc độ, thường điỊu chỉnh Rđc đĨ thay

đỉi Ikt , do đó thay đỉi từ thông  Động cơ một chiỊu kích từ song song có thĨ điỊu chỉnh tốc độ động cơ

Động cơ điện kích từ song songNếu thêm điện trở R p vào mạch phần ứng thỡ ta có phương trỡnh:

n=U/ k E  ­ (R ư + R p )M / k E k M2 (b)

Trên hỡnh a vẽ đường đặc tính cơ, đường 1 là đường đặc tính cơ tự nhiên (R p =0) ứng với phương trỡnh (a), đường 2 với R p  0 ứng với phương trỡnh (b).

a) ẹặc tính làm việc

ẹường đặc tính làm việc được xác định khi điện áp và điện kích từ

dòng điện phần ứng I ư và hiệu suất  theo công suất cơ trên trục

P 2 , được vẽ trên hỡnh b.

M n η

n

1 2

a) O

10.6.4 Động cơ điện kích từ nối tiếp

a) ẹể mở máy ta dùng biến trở mở

máy R mở ẹể điều chỉnh tốc độ ta có

thể dùng các phương pháp đã nói ở

tiết trước, song chú ý rằng khi điều

chỉnh từ thông, ta mắc biến trở điều

chỉnh song song với dây quấn kích từ

nối tiếp.

ẹường đặc tính cơ n = f(M) Khi máy

không bão hoà, dòng điện phần ứng

I ư và từ thông  tỷ lệ với nhau, nghĩa

a)

M

Động cơ điện kích từ nối tiếp

Từ công thức (**) thấy rằng, phương trỡnh đặc tính cơ có dạng

hypecbôn ẹường đặc tính cơ mềm, mômen taờng thỡ tốc độ động

cơ giaỷm Khi không taỷi hoặc taỷi nhỏ, dòng điện và từ thông nhỏ, tốc độ động cơ taờng rất lớn so với tốc độ định mức do đó có thể gây hỏng động cơ về mặt cơ khí, vỡ thế không cho phép động

cơ kích từ nối tiếp mở máy không taỷi hoặc taỷi nhỏ

M n