nguyên lý biến đổi năng lượng điện trường

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Máy điện là thiết bị điện dùng để biến đổi độ lớn của dòng điện hoặc điện áp máy biến áp hoặc biến đổi năng lượng điện - cơ máy điện quay... Điện năng qua má

CHÀO MỪNG THẦY

VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM 9

Thành viên

Ngô Hiếu Thuận

Vũ Phạm Thảo Nguyên

Nguyễn Thanh Vy

CHƯƠNG 2

NGUYÊN LÝ

BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY

ĐIỆN

Máy điện là thiết bị điện dùng để biến đổi độ lớn của dòng điện hoặc điện áp (máy biến áp) hoặc biến đổi năng lượng điện - cơ (máy điện quay).

Máy biến áp

Máy biến áp là máy dùng để biến đổi độ lớn của dòng điện và điện áp Điện năng qua máy biến

áp chỉ biến đổi vể độ lớn của dòng điện và điện

áp mà không biến đổi dạng năng lượng

Máy điện quay

Máy điện quay là thiết bị dùng để biến đổi năng lượng điện - cơ

- Máy điện quay làm việc cơ năng thành điện năng gọi là máy phát

- Máy điện quay dùng biến đổi điện năng thành cơ năng gọi là động cơ

Trong quá trình làm việc, một phần năng lượng tổn hao biến đổi sang

nhiệt năng

Trường điện từ Liên hệ

Hệ thống cơ

M, 𝜔 

Hệ thống điện

Động cơ Dòng chảy năng lượng

Máy phát

Tổn hao điện trường Tổn hao cơTổn hao điện

PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN - CƠ

Phân loại

- Máy điện kiểu cảm ứng (điện cảm) là loại thiết bị biến đổi năng lượng điện - cơ thông qua môi trường trung gian là từ trường

- Máy điện kiểu điện dung là loại thiết bị có quá trình biến đổi năng lượng điện cơ thông qua điện trường

- Máy điện kiểu hổn hợp (điện cảm - điện dung) là loại thiết bị có quá trình biến đổi năng lượng điện - cơ thông qua điện - từ trường

Phạm vi ứng dụng

Trong công nghiệp và đời sống chủ yếu sử dụng thiết bị biến đổi năng lượng điện cơ kiểu điện cảm, máy điện là một loại thiết bị biến đổi năng lượng điện - cơ sử dụng phổ biến nhất Mặc dù thiết bị biến đổi năng lượng điện

- cơ kiểu điện dung xuất hiện sớm hơn thiết bị biến đổi điện cơ kiểu điện cảm nhưng thiết bị biến đổi điện - cơ kiểu điện dung chưa được sử dụng trong công nghiệp

vì chỉ thích hợp với công suất rất nhỏ và tần số cao Các thiết bị biến đổi điện - cơ kiểu điện cảm - điện dung hầu như chỉ xuất hiện trong phòng thí nghiệm

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Công suất đầu vào và công suất đầu ra

Công suất đầu vào

(công suất sơ cấp)

Công suất đầu vào

(công suất sơ cấp)

Máy điện

Động cơ điện

Công suất cơ

Công suất điện

Công suất đầu ra

Công suất điện

Công suất cơ

TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY ĐIỆN

TỪ

TRƯỜNG

Tác dụng tương hỗ

Momen (momen điện từ)

Chế độ Máy phát

Chế độ Động cơ

Quay ngược chiều roto

Quay cùng chiều roto

Biến thiên Cảm ứng sđđ

(ở dây quấn)

Chế độ Máy phát

Chế độ Động cơ

Cùng chiều dòng điện

Ngược chiều dòng điện

T c đ góc, momen, công ốc độ góc, momen, công ộ góc, momen, công

su t c a chuy n đ ng quay ất của chuyển động quay ủa chuyển động quay ển động quay ộ góc, momen, công

 T c đ góc: ốc độ góc, momen, công ộ góc, momen, công

 T c đ tính b ng s vòng quay ốc độ góc, momen, công ộ góc, momen, công ằng số vòng quay ốc độ góc, momen, công

BA ĐỊNH LUẬT BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ

Định luật thứ nhất:

Không tồn tại dạng biến đổi năng lượng điện - cơ có hiệu suất 100%

Biến đổi năng lượng đơn giản quà phức tạp.

• Biến đổi năng lượng đơn giản là loại biến đổi hoàn toàn

từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác.

• Biến đổi phức tạp là biến đổi từ một dạng năng lượng chuyển sang một số dạng năng lượng khác nhau.

Định luật thứ hai

Máy điện có tính thuận nghịch :

Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện

• Chế độ máy phát điện:

Cho cơ năng của động cơ điện sơ cấp, thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc

v trong từ trường của nam châm N-S, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng một sức điện động e

• Chế độ động cơ điện:

Cung cấp điện cho máy điện điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng điện i trong thanh dẫn, dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ Fdt = Bil tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dẫn chuyển động với tốc độ v

Cùng một thiết bị điện từ tùy vào dạng năng lượng đưa và mà máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc đông cơ điện Đây chính là tính chất thuận nghịch của mọi loại máy điện.

Quá trình biến đổi năng lượng điện cơ

Năng lượng điện biến đổi sang năng lượng cơ còn gọi là động cơ điện

Ph i h p hai công ốc độ góc, momen, công ợng do F sinh ra thức trên

Năng lượng điện đầu

vào – Tổn hao đồng

Năng lượng cơ đầu ra

Tổn hao cơ Tổn hao phụ

Độ tăng năng lượng

từ trường Tổn hao sắt từ

Thay đổi năng lượng điện đầu vào trong khoảng thời gian dt

Năng lượng điện nguồn được tính theo công

Thay đổi năng lượng cơ đầu ra trong khoảng thời gian dt

 Trong khoảng thời gian dt, dưới tác dụng của lực Fdt làm di chuyển làm

di chuyển phần động của một cơ cấu đi được một đoạn đường dx, lực F

Năng lượng từ trường

Năng lượng từ trường có quan hệ với năng lượng điện đầu vào và năng lượng cơ đầu ra theo công thức

Tăng dần dòng điện và từ thông móc vòng từ giá trị bằng 0 đến một giá trị nào đó Nếu giữ cho hệ thống ở trạng thái cần bằng tĩnh, không có chuyển động, biến thiên năng lượng từ cơ sẽ bằng 0 ( dWcơ = 0 ) khi đó tổng năng lượng tích lũy trong từ trường sẽ bằng tổng

độ năng lượng biến thiên đầu vào

Biểu diễn năng lượng tích lũy trong từ trường

Biểu diễn năng lượng tích lũy trong từ trường

Ở trạng thái cân bằng công suất cơ bằng không

dWcơ =0

Khi đó nếu bỏ qua tổn hao trong lõi thép thì biến thiên năng

lượng của nguồn cân bằng với biến thiên năng lượng từ

Tổng năng tích lũy trong từ trường được tính bằng tổng độ tăng năng lượng từ trường khi dòng điện tăng từ 0 đén i tương ứng từ thông móc vòng tăng từ 0 đến ta có :

Wtt = (#)

  

Biểu thức toán học năng lượng từ trường

Trường hợp bỏ qua từ trường tản, từ thông móc vòng

Mật độ năng lượng từ trường

Giả sử, không gian có từ tảng vùng khe hở không khí, từ trường phân bố đều trong toàn bộ thể tích khe hở không khí

Năng lượng từ tích lũy trong cuộn dây được biểu diễn