Các vấn đề cơ bản của máy điện quay

Chiều của sức điện động cảm ứng và lực điện từ Qui tắc bàn tay phải ThumbChiều của sức điện động cảm ứng và lực điện từ Qui tắc bàn tay phải ThumbChiều của sức điện động cảm ứng và lực điện từ Qui tắc bàn tay phải Thumb

Máy điện

Các vấn đề cơ bản của máy điện quay

Nội dung

• Biến đổi năng lượng điện cơ

• Mạch từ và vật liệu từ - Máy biến áp

• Các vấn đề cơ bản của máy điện quay

Sức điện động cảm ứng

d

in

d e

Cuộn dây có N vòng

Chiều của sđđ cảm ứng sao cho từ thông

nó sinh ra ngược chiều với từ thông ban đầu

Lực điện từ

B

B F

i – dòng điện chảy trong thanh dẫn

l – chiều dài, chiều của l là chiều của dòng điện

B – mật độ từ trường

Chiều của sức điện động cảm ứng

và lực điện từ

Qui tắc bàn tay phải (resultant force)Thumb

Index Finger (current direction)

Middle Finger (Magnetic Flux Direction)

Ngón cái (chiều F, v)

Ngón trỏ (chiều I, B)

Ngón giữa (chiều B, e)

Màu đỏ: xác định chiều sđđ cảm ứng

Các vấn đề cơ bản của máy điện

Máy điện  cơ năng chuyển thành điện

năng hoặc ngược lại

Cơ năng  Điện năng: Máy phát

Điện năng  Cơ năng: Động cơ

Máy điện chuyển đổi năng lượng từ dạng

này sang dạng khác thông qua từ trường

Nguyên lý hoạt động: Động cơ

Động cơ

F

F B

I

I

Nguyên lý hoạt động: Máy phát

n

v

v B

e

e

Moment và tốc độ

Máy phát: moment điện

từ ngược chiều với chiều quay (TPM=moment của nguồn cơ)

Động cơ: moment điện từ

ngược chiều với moment tải

Điện áp cảm ứng trong khung dây

quay trong từ trường

Điện áp cảm ứng trong khung dây

quay trong từ trường

Nếu khung dây quay với vận tốc góc không đổi ω, góc quay θ của khung dây sẽ tăng tuyến tính

θ = ωtVận tốc dài của cạnh khung dây v = rω

eind = 2r ωBl sin ωt trong đó, diện tích khung dây S = 2rl

eind = BSω sin ωt

Từ thông quét qua khung dây cực đại khi khung dây vuông góc với từ trường B

Điện áp cảm ứng trong khung dây

quay trong từ trường

Nếu khung dây gồm N vòng dây

Chiều của sức điện động cảm ứng

và lực điện từ

Qui tắc bàn tay phải (resultant force)Thumb

Index Finger (current direction)

Middle Finger (Magnetic Flux Direction)

Ngón cái (chiều F, v)

Ngón trỏ (chiều I, B)

Ngón giữa (chiều B, e)

Màu đỏ: xác định chiều sđđ cảm ứng

Moment của khung dây mang dòng

điện

F = i (l x B )



  rF sin

Moment của khung dây mang dòng

điện

) sin

F = i (l x B ) = ilB chiều hướng lên

Moment của khung dây mang dòng

G





sin sin

Tổng moment tác động lên khung dây

Dòng điện trong khung dây sẽ tạo ra một từ trường Bloop có độ lớn

Trong đó G là hệ số phụ thuộc vào hình dạng của khung dây

Diện tích của khung là S = 2rl

ind kBloopxBS

 

Moment phụ thuộc vào tương tác giữa từ trường stator và

rotor, các thông số

Từ trường quay trong máy điện

A t I

t

iaa'( )  M sin 

A t

I t

A t

I t

Từ trường quay

Từ trường quay

Từ trường do tổng 2 vector

Vector không gian quay

Vector không gian – dòng điện

mỗi pha theo thời gian

Quan hệ giữa tần số điện và tốc độ

m m

m e

n f

nm: tốc độ quay (cơ, vòng/phút)

Sức từ động MMF của dây quấn

Từ trường tạo bởi

dây quấn stator

Sức từ động do dòng điện sinh ra

Sức từ động MMF của dây quấn

Stđ trên một pha do dây quấn stator tạo

ra

Dạng sóng của stđ phụ thuộc vào sự

phân bố dây quấn

Sức từ động MMF của dây quấn

Sức từ động do dây quấn rotor tạo ra

Sức từ động MMF

Stđ do dây quấn rotor của

máy điện DC tạo ra

Phân bố từ thông dưới cực từ

Rotor cực ẩn Rotor cực lồi

Từ trở của khe hở không khí rất lớn so với

từ trở của stator hay rotor

Mật độ từ thông B có xu hướng đi theo

đường ngắn nhất có thể qua khe hở không

khí theo chiều vuông góc với stator và rotor

Máy điện dây quấn phân bố rải được thiết

kế để tạo ra từ cảm B dạng sine

Phân bố từ trường dưới cực từ

Rotor cực từ lồi, khe hở kk không đều,

giảm dần về phía giữa cực từ  mật độ từ

thông có dạng gần sine

Phân bố từ trường dưới cực từ

Rotor cực từ ẩn, khe hở kk đều 

cường độ từ trường và stđ có cùng

dạng

F H

g



Phân loại máy điện

• Máy điện DC

• Máy điện AC

1 Máy điện đồng bộ

2 Máy điện không đồng bộ

• Cấu tạo: rotor và stator

Máy điện đồng bộ

Máy điện không đồng bộ

Động cơ từ trở

Máy điện KĐB

Máy điện ĐB

Rotor cực lồi

Máy điện DC

Điện áp cảm ứng tổng trên khung dây

½ vòng

Servo Motor

DC brush Brushless

AC motors SRM

Permanent Magnet Induction

• Servo motors : BLDC (BrushLess DC Motor) PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor)

SRM (Switched Reluctance Motor)

• Load : CNC, Robot, Electric Vehicle, Hybrid Car, Linear actuator

Servo Motor

Servo motor: điều khiển vị trí và tốc độ rất nhanh và chính xác

BLDC: Brushless

Rotor : dc-excited winding 

Heavy, large size  High moment

DC Power Supply

3- AC Voltage