Bài giảng Máy phát điện: Chương 3 và chương 4

Phần 1 bài giảng Máy phát điện gồm có chương 3, và chương 4, nội dung bài giảng trình bày về: Các vấn đề lý luận chung về máy điện quay, máy điện không đồng bộ. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử.

Trang 1

Chương 3: CÁC VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN QUAY

Trang 2

1.1 Đại cương về máy điện quay

1.2 Dây quấn của máy điện quay

1.3 Sức điện động của dây quấn máy điện quay xoay chiều

1.4 Sức từ động của dây quấn máy điện quay xoay chiều

Trang 3

Đại cương về máy điện quay

Từ trường chính và từ trường tản

Trong máy điện, các cực từ có cực tính khác nhau

được bố trí xen kẻ nhau Từ thông đi từ cực bắc N

qua khe hở và vào phần ứng rồi trở về hai cực nam

S nằm kề bên

Phần từ thông đi vào phần ứng gọi là từ thông chính hay từ thông khe

hở Φ0 Từ thông này cảm ứng sđđ trong dây quấn khi phần ứng quay

và tác dụng với dòng điện trong dây quấn để sinh ra momen Đây là phần chủ yếu của từ thông cực từ ΦC

Trang 4

Từ trường chính và từ trường tản

Từ thông cực từ

Trang 5

Stđ cần thiết để sinh ra từ thông

Cần phải có stđ F0 để sinh ra từ thông chính Φ0 Stđ này do số ampe vòng trên đôi cực từ của máy điện sinh ra

Theo định luật toàn dòng điện, ta có:

Áp dụng cho đôi cực của máy phát:

Trang 6

Áp dụng cho đôi cực của máy phát:

Trang 7

Cường độ từ trường:

với từ cảm trên các đoạn mạch từ

Φ, S và µ lần lượt là từ thông, tiết diện và hệ số từ thẩm của các đoạn mạch từ

Trong không khí µ = 4π.10-7H/m, còn trong lõi thép thì µ không phải là hằng số, vì vậy tìm trực tiếp H theo đường cong từ hóa của vật liệu

B = f(H)

Trang 8

Cường độ từ trường:

với từ cảm trên các đoạn mạch từ

Φ, S và µ lần lượt là từ thông, tiết diện và

hệ số từ thẩm của các đoạn mạch từ

Trong không khí µ = 4π.10-7H/m, còn

trong lõi thép thì µ không phải là hằng số,

vì vậy tìm trực tiếp H theo đường cong từ

hóa của vật liệu

B = f(H)

Trang 9

lδ là chiều dài tính toán của phần ứng

• lt - chiều dài cực từ theo trục

Trang 10

TÍNH STĐ KHE HỞ Fδ

Stđ ở khe hở bằng:

trong đó:

l1 chiều dài thực lõi sắt; ng,bg số rãnh và bề rộng rãnh thông gió

kδ hệ số khe hở liên quan đến răng rãnh, có thể tính theo công thức sau

với t1 và br1 là bước răng và bề rộng của đỉnh răng

Trang 11

TÍNH STĐ RĂNG FZ

Từ cảm tính toán của răng Brx ở độ cao x của răng có thể tính như sau:

Trang 12

TÍNH STĐ RĂNG FZ

Trong thực tế tính toán stđ răng, chỉ cần tính H ở ba điểm trên chiều cao của răng ở tiết diện trên, giữa và dưới của nó là Hr1, Hr.tb, Hr2

Trị số tính toán của cường độ từ trường trung bình:

Stđ răng đối với một đôi cực từ bằng:

Trang 13

TÍNH STĐ RĂNG FZ

Để đơn giản hơn, ta chỉ xác định từ cảm B và cường độ từ trường H ở tiết diện cách chân răng là hz/3 làm trị số trung bình để tính toán, ta có:

Trang 14

Trang 15

TÍNH STĐ TRÊN CỰC TỪ VÀ GÔNG TỪ

Từ thông dưới cực từ:

Từ thông trong gông từ:

Từ cảm cực từ và gông từ:

Với Sc và Sg là tiết diện cực từ và gông từ

Từ đường cong từ hóa của vật liệu chế tạo cực từ và gông từ, ta tìm

Trang 16

Trang 17

ĐƯỜNG CONG TỪ HÓA

Muốn có từ thông Φ0 cần có stđ kích từ F0

Quan hệ Φ0 = f(F0) là quan hệ của đường

cong từ hóa của máy điện

Do sđđ lúc không tải E0 tỉ lệ thuận với từ

thông Φ0 và dòng điện kích từ It tỉ lệ thuận

với stđ F0, nên dạng của đường cong từ hóa

Φ0 = f(F0) cũng chính là dạng của đặc tính

không tải

Trang 18

ĐƯỜNG CONG TỪ HÓA

Muốn có từ thông Φ0 cần có stđ kích từ

F0 Quan hệ Φ0 = f(F0) là quan hệ của

đường cong từ hóa của máy điện

Do sđđ lúc không tải E0 tỉ lệ thuận với

Trang 19

DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU

Dây quấn của máy điện quay được bố

trí ở hai bên khe hở trên lõi thép của

phần tĩnh hoặc của phần quay

Là bộ phận chính để thực hiện sự biến

đổi năng lượng cơ điện trong máy

Dây quấn máy điện quay ra làm hai loại:

dây quấn phần cảm (dây quấn kích từ)

và dây quấn phần ứng

Trang 20

Dây quấn phần cảm có nhiệm vụ sinh ra từ trường ở khe hở lúc không tải Từ trường này trong các máy điện quay thường có cực tính thay đổi, nghĩa là bố trí cực N và S xen kẻ nhau

Dây quấn phần ứng có nhiệm vụ cảm ứng được một sđđ nhất định khi

có chuyển động tương đối trong từ trường khe hở và tạo ra stđ cần thiết cho sự biến đổi năng lượng cơ điện

Nếu từ trường khe hở có cực tính thay đổi thì sđđ cảm ứng là sđđ xoay chiều

Trang 21

Nếu các cực từ N và S xen kẻ nhau quanh khe hở, dây quấn phần ứng được hình thành từ tổ hợp các bối dây (phần tử) với nhau

Các phần ab, cd được đặt trong rãnh của lõi thép gọi là các cạnh tác dụng, còn ad, bc nằm ngoài rãnh gọi là phần đầu nối

Trang 22

Yêu cầu của dây quấn:

§  Đối với dây kích từ thì tạo ra từ trường hình sin ở khe hở, còn dây quấn phần ứng đảm bảo có sđđ và dòng điện tương ứng với công suất điện từ của máy

§  Kết cấu dây quấn phải đơn giản

§  Ít tốn nguyên vật liệu

§  Bền về cơ, điện, nhiệt, hóa

§  Lắp ráp và sửa chữa dễ dàng

Trang 23

Các đại lượng đặc trưng của dây quấn máy điện xoay chiều

1 Bước cực:

Bước cực là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiết nhau

trong đó, Z là số rãnh, 2p số cực từ

Trang 24

2 Bước dây quấn (y) là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử

Trang 25

2 Bước dây quấn (y) là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử

y phải là số nguyên

Trang 26

3 Bước tương đối (β):

β = 1 dây quấn bước đủ

β > 1 dây quấn bước dài

β < 1 dây quấn bước ngắn

Trang 27

4 Số rãnh của một pha dưới một cực từ:

Trong đó, m là số pha; còn q có thể là số nguyên hoặc phân số

Trang 28

5 Góc đối điện giữa hai rãnh cạnh nhau:

6 Vùng pha của dây quấn:

Trang 29

Phân loại dây quấn máy điện xoay chiều:

1.  Phân theo số lớp trong rãnh:

Dây quấn một lớp: trong một rãnh chỉ đặt

một cạnh tác dụng

Số phần tử của dây quấn: S = Z/2

Trang 30

1.  Phân theo số lớp trong rãnh:

Dây quấn hai lớp: trong một rãnh đặt hai

cạnh tác dụng của 2 phần tử khác nhau

Số phần tử của dây quấn: S = Z

Trang 31

2 Phân theo số pha

• Dây quấn một pha

• Dây quấn hai pha

• Dây quấn ba pha

3 Phân theo bước dây quấn

• Dây quấn bước đủ

• Dây quấn bước dài

• Dây quấn bước ngắn

(y = τ)(y > τ)(y < τ)

Trang 32

4 Phân theo cách nối các phần tử:

• Dây quấn xếp

• Dây quấn sóng

Trang 33

5 Phân theo hình dạng phần tử dây quấn:

• Dây quấn đồng khuôn

• Dây quấn đồng tâm

• Dây quấn phân tán

Trang 34

Sơ đồ khai triển là sơ đồ cắt phần ứng bằng một đường thẳng song

song với trục máy rồi trải nó ra trên một mặt phẳng

Trang 35

6 Đấu dây quấn:

• Đấu cực thật: Dòng điện qua các nhóm tạo thành các cực từ N và

S xen kẽ nhau

Trang 36

6 Đấu dây quấn:

• Đấu cực giả: Các bối dây cách nhau ít nhất 1 khoảng trống

Trang 37

Dây quấn đồng khuôn

Trang 38

Dây quấn đồng tâm

Trang 39

XÉT DÂY QUẤN BA PHA CÓ q LÀ SỐ NGUYÊN

Trang 40

Dây quấn một lớp:

+ Tính các đại lượng đặc trưng của dây quấn

Trang 41

sao sđđ, ở đôi cực từ thứ hai, do có vị trí

giống nhau trong từ trường, nên hoàn toàn

trùng với hình sao của đôi cực từ thứ nhất

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Dây quấn một lớp: Sơ đồ triển khai

Trang 45

Từ sơ đồ khai triển ta thấy:

+ Mỗi pha có hai nhóm phần tử dây quấn

+ Mỗi nhóm có q phần tử dây quấn

+ Các phần tử của một nhóm phải mắc nối tiếp nhau

+ Các nhóm có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song phụ thuộc vào điện áp

+ Dây quấn gồm các phần tử có kích thước giống nhau gọi là dây quấn

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Dây quấn một lớp: Sơ đồ triển khai

Trang 49

Các bối dây giống như những vòng tròn đồng tâm gọi là dây quấn đồng tâm

• Đây là dây quấn dễ tự động hóa trong quá trình đặt dây quấn vào rãnh

• Khi thực hiện dây quấn đồng tâm phải bẻ phần đầu nối mỗi nhóm lên

để chúng không chồng chéo nhau

Các kiểu dây quấn đồng tâm, đồng khuôn gọi là dây quấn tập trung vì

Trang 50

Dây quấn một lớp: Dây quấn phân tán

Có thể nối các cạnh tác dụng của các phần tử theo

thứ tự khác là (2-7), (8-13) và (14-19), (20-1) Như

vậy ta có thể nối các cạnh tác dụng của các phần

tử ở các pha theo thứ tự sau:

Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1)

Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5)

Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9)

Trang 51

Dây quấn một lớp: Dây quấn phân tán

Trang 52

Dây quấn hai lớp:

Bao gồm dây quấn xếp và dây quấn sóng

Ưu điểm: Làm bước ngắn để cải thiện dạng sóng sđđ

Nhược điểm: Lồng dây và sửa chữa khó khăn

Trang 53

Dây quấn xếp:

Xét dây quấn xếp hai lớp có: Z=24; 2p=4; m=3

+ Tính các đại lượng đặc trưng

Trang 54

Các phần tử lệch pha nhau một góc 300

+ Pha A có các phần tử: 1,2,7,8; 13,14,19,20

+ Pha B có các phần tử: 5,6,11,12; 17,18,23,24

+ Pha C có các phần tử: 9,10,15,16; 21,22,3,4

Trang 55

Cách nối các pha y = 5

Trang 56

Vẽ sơ đồ khai triển cho pha a:

+ Do q = 2 nên mỗi cực từ có hai phần tử

+ Các phần tử trong mỗi nhóm phải mắc nối tiếp nhau

+ Các nhóm có thể mắc song song hoặc nối tiếp phụ thuộc điện áp

+ Số nhánh song song nhiều nhất bằng số cực từ (n ≤ 2p)

Trang 57

Vẽ sơ đồ khai triển cho pha a:

Trang 58

Dây quấn sóng: với Z = 18, 2p = 4, m = 3

Trang 59

DÂY QUẤN CÓ q LÀ PHÂN SỐ

Số phần tử của một pha dưới một cực từ:

Trang 60

Ví dụ: Vẽ giản đồ khai triển dây quấn có Z = 18; 2p = 4 ; m = 3

Các thông số đặc trưng của dây quấn:

Trang 61

Trang 62

Sơ đồ nối dây các pha: y = 4

Định dạng
Số trang	164
Dung lượng	16,52 MB