ĐẠI CƯƠNG• Khi máy điện làm việc không tải I = 0, từ trường trong máy chỉ do dòng điện một chiều i t chạy trong dây quấn kích thích đặt trên các cực từ sinh ra - gọi là từ trường cực t
Trang 1CHƯƠNG 20
TỪ TRƯỜNG
TRONG MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ
Trang 220-1 ĐẠI CƯƠNG
• Khi máy điện làm việc không tải (I = 0), từ trường trong máy chỉ do
dòng điện một chiều i t chạy trong dây quấn kích thích đặt trên các cực
từ sinh ra - gọi là từ trường cực từ.
• Khi máy có tải (I ≠ 0), ngoài từ trường cực từ còn có từ trường do
dòng điện tải sinh ra (từ trường phần ứng).
• Nếu máy là ba pha, từ trường do dòng điện phần ứng sinh ra là từ
trường quay Từ trường quay có thể phân tích thành từ trường cơ bản
và các từ trường bậc cao.
• Trong các từ trường đó, từ trường cơ bản là quan trọng nhất vì nó có
tốc độ quay và chiều quay giống như từ trường cực từ.
• Tác dụng của từ trường cơ bản với từ trường cực từ gọi là phản ứng
phần ứng.
Trang 3• Phản ứng phần ứng trong máy điện đồng bộ có ảnh hưởng rất
nhiều đến từ trường cực từ, mức độ ảnh hưởng của nó phụ thuộc vào tính chất của tải và cấu tạo của máy là cực ẩn hay cực lồi.
• Như vậy, khi máy làm việc có tải, dọc khe hở tồn tại một từ
trường thống nhất, nó là tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng Chính từ trường đó sinh ra các s.đ.đ ở các dây quấn của stato.
Trang 420-2 TỪ TRƯỜNG CỦA DÂY QUẤN KÍCH THÍCH
(TỪ TRƯỜNG CỰC TỪ)
20.2.1 Đối với máy điện cực lồi
Xét một máy có p đôi cực.
Gọi w t là số vòng của dây quấn kích thích.
i t là dòng điện kích thích.
Sức từ động của một cực từ là:
p
i
W
t
2
(20-1)
Từ thông do sức từ động F t sinh ra
trong trường hợp p = 2 được trình bày
trên hình 20-1.
Ở đây: Φ t - từ thông chính đi qua khe
hở δ và móc vòng với dây quấn phần ứng
Φ - từ thông tản của cực từ.
Hình 20-1 Từ trường của dây quấn kích thích của máy điện đồng bộ
Trang 5H×nh 20-2 Tõ tr êng do d©y quÊn kÝch thÝch ë khe hë cña M§§B bé cùc låi
B t
B tm1
B tm 2
1
-/2
B t
b)
b c =
m
Sự phân bố đường sức từ ở mặt cực như ở
hình 20-2a.
Đường biểu diễn cảm ứng từ B t dọc theo
bước cực τ như ở hình 20-2b.
Do khó khăn về gia công độ cong mặt cực
nên không thể tạo được cảm ứng từ B t hình
sin (đường 1).
Đường phân bố cảm ứng từ không hình sin
đó có thể phân tích thành sóng cơ bản và các
sóng bậc cao.
Trong máy điện đồng bộ, sóng cơ bản đóng
vai trò chủ yếu sinh ra s.đ.đ cơ bản trong
dây quấn stato, còn các từ trường bậc cao
thường rất nhỏ hoặc đã có các biện pháp cải
thiện
Trang 6• Sự khác nhau giữa sóng cơ bản và từ trường B t được biểu thị bằng hệ
số dạng sóng k t của từ trường:
trong đó: B tm1 - biên độ của từ trường cơ bản,
B tm – biên độ của cảm ứng từ B t
Trị số k t phụ thuộc vào tỉ số δ m /δ và hệ số mặt cực α = b c /τ.
Thường δ m /δ = 1,0 ÷ 2,5, α = 0,67 ÷ 0,75 và k t = 0,95 ÷ 1,15.
Từ biểu thức (20-2) ta có:
tm
tm t
B
B
(20-2)
t
t t d
t d
t tm
t
p
i
W K
K
K K
K
F B
K
2
.
.
.
1
trong đó: kδ là hệ số khe hở,
kμd - hệ số bão hoà dọc trục cực từ
Trang 7• Từ thông ứng với sóng cơ bản của cảm ứng từ bằng:
• Khi rôto quay với tốc độ ω =2πf, từ thông móc vòng với dây quấn stato
ứng với sóng cơ bản của từ trường kích từ sẽ biến thiên theo quy luật hình sin:
tưd = wk dqt1 cost
Sức điện động hỗ cảm trong dây quấn stato sẽ là:
trong đó:
t
t t d
tm
p
k
w k
k
l l
.
.
.
1 1
t E
t
wk dt
d
sin
1
t ud t
t t d
dq
p
k
w k
k
l wk
Trang 8Hệ số hỗ cảm của dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng là:
Điện kháng hỗ cảm tưng ứng là:
x ưd = ω.M ưd (20-7)
Hệ số tự cảm của dây quấn kích thích bằng:
L t = L tδ + L σt (20-8)
trong đó L σt - hệ số tự cảm của dây quấn kích thích ứng với từ thông tản của cực từ (biểu thức có trong tài liệu thiết kế).
L tδ - hệ số tự cảm của dây quấn kích thích ứng với từ thông khe hở Φ tδ của cực từ.
t = k. t1 (20-9)
p
k w
wk k
k
l
d
p
w k
k
l i
w
d t
t
t t
2 0
Kết hợp (20-9) và (20-4) ta có:
Trang 920.2.2 Đối với mỏy điện cực ẩn.
Sự phõn bố cỏc đường sức từ ở
mặt cực như ở hỡnh 20-3a.
Đường biểu diễn từ cảm B t của
cực từ cú dạng hỡnh thang như ở
hỡnh 20-3b.
Biờn độ súng cơ bản của từ
trường đú bằng:
Hình 20-3 Từ tr ờng ở khe hở của MĐĐB cực ẩn và cách xác định biên độ
sóng cơ bản của từ tr ờng đó
a)
d
(1-)
B tm
B tm
B t
B
b)
tm tm
tm t
B
2
2
sin 4 cos
2
2 4
cos
4 cos
2
) 1 (
2
) 1 (
0 2
2
(20-11)
Do đú:
2
2
sin 4
1
tm
tm
B
Trang 10γ - là tỷ số giữa phần có quấn dây của bước cực với bước cực Thường γ = 0,6 ÷ 0,85 và k t = 1,065 ÷ 0,965.
Hệ số hỗ cảm M ưd của dây quấn kích thích của máy đồng bộ cực ẩn cũng được tính theo công thức (20-6).
Hệ số tự cảm của dây quấn kích thích ứng với từ thông khe hở
L tδ cũng có thể được tính theo biểu thức (20-10), trong đó:
t
k k
2 1 2
