HỆ THỐNG đơn VỊ,CHƯƠNG 4 máy điện TỔNG QUÁT

4.1.3 - Máy điện một chiều Máy điện 1 chiều có các dây quấn phần cảm luôn nằm trên stato, trục dây quấn cố định và kích từ bằng dòng điện 1 chiều, từ trường kích từ là từ trường tĩnh...

CHƯƠNG 3-HỆ THỐNG ĐƠN VỊ

3.1 – HỆ SI ( SYSTEM INTERNATIONAL )

3.1.1 / Các đơn vị đo cơ bản :

 Bảng 1 Đơn vị dẫn xuất và một số đơn vị thường dùng khác

 Bảng 2 : Đơn vị thời gian và góc

 Bảng 3 : Bội số và ước số của đơn vị đo

3.1.2 – Quan hệ giữa một số đại lượng đo

Bảng 4 : Quan hệ giữa các đại lượng đo áp suất

Bảng 5 : Quan hệ giữa các đại lượng đo năng lượng

3.2 – HỆ THỐNG ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI

3.2.1 – KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI:

_Hệ thống đơn vị tương đối sử dụng rộng rãi trong lí thuyết máy điện

_ Trong thống hệ đơn vị tương đối, điện áp và dòng điện, công suất và các thông số khác được biểu diễn so sánh với một đại lượng chọn làm cơ bản, thường là đại lượng định mức tương ứng

***Độ lớn tính trong đơn vị tương đối:

Độ lớn tính trong đơn vị tương đối

3.2.2 – Hằng số quán tính

_Hằng số quán tính được định nghĩa là động năng của roto ở tốc

độ định mức

2 3

6 2

2

0, 5 10

5, 48.10

60 . .

n

n H

−

***Trong đó :

H (s)

N : Tốc độ quay định mức (vòng / phút)

Sđm : Công suất định mức (kVA)

CHƯƠNG 4-MÁY ĐIỆN TỔNG

QUÁT

4.1/ Khái niệm về sơ đồ tổng quát của máy điện

4.1.1/ Khái niệm chung

4.1.2 – Mô tả máy điện quay bằng hình vẽ

4.1.2.1 - Mặt cắt trục dọc

Stato và Roto là hai lõi thép hình trụ, giữa chúng có khe hở không khí Tạo thành mạch từ có từ thông φ chạy qua

4.1.2.2 – Mặt cắt trục ngang

Dọc chu vi có các cặp cực từ Khe hở không khí có hướng kính rất bé

4.1.3 - Máy điện một chiều

Máy điện 1 chiều có các dây quấn phần cảm luôn nằm trên stato, trục dây quấn cố định và kích từ bằng dòng điện 1 chiều,

từ trường kích từ là từ trường tĩnh

4.1.4 - Máy điện xoay chiều

Máy điện xoay chiều có các dây quấn đặt lệch nhau lần lượt những góc bằng nhau trong không gian, quan hệ hỗ cảm của các dây quấn phức tạp hơn, việc xây dựng các phương trình cũng như việc giải hệ phương trình cũng khó hơn

4.1.5 - Khái niệm về sơ đồ tổng quát

1 Dây quấn máy điện một chiều

Dây quấn phần cảm nằm trên phần tĩnh tạo ra từ trường tĩnh, dây quấn phần ứng nằm trên phần quay, không những thế lại được nối với vành đổi chiều, các vòng dây không cố định, dòng điện qua dây quấn phần ứng là xoay chiều nhưng từ trường phần ứng cũng là từ trường tĩnh

2 Dây quấn máy điện đồng bộ

_Dây quấn phần cảm có thể được đặt ở phần tĩnh hoặc trên phần động Trong nhiều trường hợp, chúng ta có thể giả thuyết dây quần phần cảm được đặt ở phần tĩnh khi đó từ trường phần cảm là từ trường tĩnh

_Các pha dây quấn máy điện đồng bộ ba pha đặt lệch nhau trong không gian một góc bằng 120o/p

4.2 - CỞ SỞ CỦA LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN TỔNG QUÁT

4.2.1Dây quấn máy điện

Dây quấn tập trung là loại dây quấn gồm một số bối dây

( cuộn dây ) nối tiếp hoặc song song nhau đặt bao quanh cực

từ, hoặc cũng có khi đặt trong rảnh lõi thép, như dây quấn kích

từ máy điện đồng bộ cực ẩn

Dây quấn nhiều pha là dây quấn được đặt trong rảnh lõi thép

hình thành các mạch vòng độc lập của pha dây quấn

Dây quấn nối với vành đổi chiều gồm các phần tử ( bối dây )

đặt trong rảnh lõi thép nối với nhau qua phiến đổi chiều

4.2.2 – Sức từ động và từ trường quay trong máy điện quay

4.2.2.1 - Từ trường trong máy được đo bằng cường độ từ cảm B

và phụ thuộc

Độ lớn dòng điện trong các thanh dẫn

Số lượng thanh dẫn có dòng điện và sự sắp xếp các thanh dẫn dọc khe hở

4.2.2.2 - Từ trường chính:

Từ trường trong máy điện do dòng điện trong dây quấn tạo ra

Từ trường chính được biểu diễn bằng vecto trùng với trục của từ trường trong không gian

***Từ trường trong máy điện được xác định bằng quy tắc nắm tay phải:

4.2.3 – Một số hiện tượng có ảnh hưởng đến quá trình làm việc của máy điện

4.2.3.1 – Hiện tượng bão hòa và một số ảnh hưởng không tuyến tính khác

Hiện tượng bão hòa lõi thép và một số ảnh hưởng không tuyến tính khác ngoài việc làm xuất hiện điều hòa bậc cao (của dòng điện ; từ trường…) , có ảnh hưởng rất lớn đến chế độ làm việc của máy

4.2.3.2 Điều hòa bậc cao

a) Điều hòa bậc cao về thời gian

Máy điện có thể mô tả bằng mạng 2 cửa, hoặc khi kể đến tổn hao nhiệt có thể mô tả bằng mạng 3 cửa, như thế điều hòa bậc cao về thời gian có thể ‘ vào máy điện’ theo 3 cửa

Từ lưới điện

Từ phía cơ

Từ phía nhiệt

b) Điều hòa bậc cao về không gian

Điều hòa bậc cao không gian xuất hiện vùng khe hở thường

do các yếu tố bên trong máy điện gây nên Điều hòa bậc cao không gian sinh ra do:

Do cấu tạo dây quấn

Do cấu tạo răng rãnh

4.2.3.3 – Từ trường tản :

Từ trường tản của máy điện quay khá lớn so với từ trường tản của máy điện tĩnh vì các nguyên nhân sau:

_Dây quấn máy điện đặt trong các rãnh có đầu nối nằm bên ngoài lõi thép

_Có khe hở không khí giữa Stato và Roto

_Từ trường tản còn bao gồm phần tăng lên do từ trường bậc cao

*** Từ trường máy điện có nhiều dây quấn.

Máy điện có 2 dây quấn, từ trường tản là từ trường chỉ móc vòng 1 dây quấn Khi máy điện có 3 dây quấn trở lên, từ trường tản có thể liên quan đến 1 hay 1 số dây quấn Khi đó phương trình cân bằng điện áp viết theo định luật Kirchhoff 2 có : điện

áp trên điện kháng tự cảm và điện áp trên điện kháng hỗ cảm giữa các dây quấn

 Định luật Kirchhoff 2 ( Tổng điện áp dọc theo 1 vòng bằng

0 )

Điện áp trên điện kháng tự cảm + Điện áp trên điện kháng hỗ cảm giữa các dây quấn = 0

4.2.4 - Xây dựng sơ đồ máy điện tổng quát

4.2.4.1 – Khái niệm:

Máy điện quay có các đặc điểm sau:

_Làm việc dựa trên nguyên lí biến đổi năng lượng điện-cơ

_Từ trường Stato và Roto chuyển động không tương đối với nhau

_Các dây quấn máy điện đặt lệch nhau một góc trong không gian Dòng điện qua dây quấn cũng lệch pha nhau một góc tương ứng

4.2.4.2 – Máy điện một đôi cực và nhiều đôi cực :

a) Máy điện một đôi cực:

_Từ định luật thứ 3 của nguyên lí biến đổi năng lượng điện cơ (Từ trường tham gia

biến đổi năng lượng điện-cơ không chuyển động tương đối với nhau)

ωs=ωco±ωr

_Trong đó ωs; ωco; ωr lần lượt là tốc độ góc từ trường quay Stato, của roto, của từ trường quay roto

b) Máy điện nhiều đôi cực:

Máy điện có p đôi cực có tốc độ quay của từ trường

n 1 =60f/p Trong đó f là tần số lưới điện.

4.2.4.3 – Quan hệ điện từ trên sơ đò tổng quát máy điện quay

a) Máy điện một chiều:

Dòng điện một chiều qua dây quấn (Wr

α,Wr

β) sẽ tạo ra sức từ động

_Sức từ động F được tính bằng tổng hình học:

_Thay hai dây quấn (Wr

α,Wr

β) bằng 1 dây quấn Wr sẽ giảm được

số vòng dây √2 lần

b) Máy điện không đồng bộ

_Máy điện không đồng bộ quy đổi thành máy điện hai pha

_Dây quấn dòng điện qua cuộn dây (Ws

α,Ws

β) là xoay chiều hình sin

_Lệch pha thời gian một góc 90o

_Dòng qua dây quấn roto có tần số f 2 =s.f 1

c) Máy điện đồng bộ:

_Máy điện không đồng bộ quy đổi thành máy điện hai pha

_Dây quấn dòng điện qua cuộn dây (Ws

α,Ws

β) là xoay chiều hình sin

_Lệch pha thời gian một góc 90o

_Dòng qua dây quấn roto là dòng một chiều hoặc xoay chiều _Khi đó ωs=ωco nghĩa là từ trường stato và roto quay đồng bộ

 So sánh động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ

Máy điện không

đồng bộ

Máy điện đồng bộ

Giốn

g

nha

u

Có thể quy đổi thành máy điện tổng quát 2 pha

Dòng điện qua các dây quấn là dòng xoay chiều

hình sin, lệch pha nhau về thời gian 1 góc 90o

Khác

nha

u

Dòng điện qua dây

quấn Roto có tần số

f2=sf1

Tần số góc của dòng

điện Roto khác với

tần số góc dòng điện

Stato

ωs=ωco±ωr

_Trong đó ωs; ωco; ωr

lần lượt là tốc độ góc

từ trường quay Stato,

của roto, của từ

trường quay roto

Dòng điện qua dây quấn Roto là dòng một chiều hoặc ngược lại qua dây quấn Stato là dòng một chiều, qua dây quấn Roto

là dòng xoay chiều

Từ trường Stato và Roto quay đồng bộ

(Nếu từ trường Roto quay ngược chiều Roto thì từ trường Stato và từ trường Roto quay không đồng bộ

d) Máy điện xoay chiều có vành góp

_Dòng điện qua dây quấn Stato và dây quấn Roto của máy điện xoay chiều có vành góp là các dòng điện xoay chiều

_Chổi than và vành đổi chiều làm nhiệm vụ biến đổi tần số giữa tần số của lưới điện áp và tần số trượt fs

_Từ trường Stato và từ trường của Roto của máy điện xoay

chiều có vành góp không chuyển động tương đối với nhau

e) Quan hệ từ trường khi kể đến từ trường bậc cao

Khi kể đến từ trường bậc cao, sơ đồ máy điện tổng quát có dạng như hình

_Do ảnh hưởng của từ trường bậc cao, Từ trường trong máy điện không phải là từ trường quay tròn Nếu tạo được nguồn điều hòa với tần số khác nhau, có biên độ và góc pha tùy ý ta

có thể xây dựng mô hình nghiên cứu ứng với dạng bất kì của từ trường khe hở

***Chú ý: Trường hợp máy điện có nhiều dây quấn, các dây quấn có hỗ cảm với nhau

Khi viết phương trình cân bằng đặt hệ số hỗ cảm giữa chúng bằng 0

f) Máy điện không đồng bộ một pha và ba pha

_Dây quấn Ws

1 α, Ws

1 βTạo nên từ trường quay khe hở, điện áp đặt lên các dây quấn đó là