Máy điện II Phần 8

Quá trình điện từ trong máy điện một chiều 8.1 Sức điện động, mômen vμ công suất điện từ.. Giả sử chiều của φδ như hình 4.1, khi cho phần ứng quay với tốc độ n, giả sử theo chiều kim đồ

Chương 8 Quá trình điện từ trong máy điện một chiều

8.1 Sức điện động, mômen vμ công suất điện từ

Giả sử chiều của φδ như hình 4.1, khi cho phần ứng quay với tốc độ n, giả sử theo chiều kim đồng hồ Từ thông φδ quét qua dây quấn phần ứng vμ cảm ứng lên trong thanh dẫn s.đ.đ:

Trong đó:

Hình 4.1 S.đ.đ vμ mô men điện từ Hình 4.2 Mô men điện từ trong

Trong máy phát điện 1 chiều động cơ điện 1 chiều

60

n p 2 60

n

D

π

l

B tb δ

τ

φ

Vậy

60

n p 2

Nếu gọi N lμ tổng số thanh dẫn thì số thanh dẫn trong một nhánh song song lμ N/2a

Như vậy s.đ.đ của dây quấn phần ứng sẽ lμ:

n C n 60a

pN e

2a

N

E u = td = φδ = eφδ (V) vậy E ư = C e φδn 4.4

Trong đó: φδ tính bằng (Wb); n (vg/ph); Ce = pN/60a lμ hệ số S.đ.đ

Khi trong thanh dẫn có dòng điện i ư với chiều như hình 4.1 vμ 4.2, thì thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác động, chiều xác định theo quy tắc bμn tay trái, độ lớn:

f đt = B tb l.i ư , với i ư = I ư /2a thì f đt = B tb l I ư /2a 4.5

vμ M = NfD/2 với D = 2pτ/π vμ BB

Trong đó C M = pN/2πa lμ hệ số mômen

Hoặc C M . δ .I u

9,81

1

Trong chế độ máy phát M ngược chiều n; E ư cùng chiều i ư Chế độ động cơ ngược lại

- Công suất điện từ

Đây lμ công suất ứng với M lấy vμo ở chế độ máy phát vμ đưa ra ở chế độ động

cơ

P đt = M.ω với

60

n 2

ω π

= lμ tốc độ góc của phần ứng

u u u δ u

δ

60a

pN I

a 2π

pN 60

n 2π

60a

pN

E u = φδ

Chế độ máy phát: Đầu vμo c/s cơ P = M.ω; Đầu ra c/s điện P = E ư I ư

Chế độ động cơ: Đầu vμo c/s điện P = E ư I ư ; Đầu ra c/s cơ P = M.ω

8.2 Quá trình năng lượng vμ các phương trình cân bằng

1 Tổn hao trong máy điện 1 chiều

a) Tổn hao cơ (p cơ )

Đây lμ tổn hao do ma sát ổ bi, chổi than vμ vμnh góp; tổn hao thông gió lμm mát p cơ tỷ

lệ với n vμ hiệu suất ổ bi,

b) Tổn hao sắt (p fe )

Nguyên nhân do từ trễ vμ dòng điện xoáy p fe∼ f 1,2-1,6 vμ B 2

Tổn hao không tải:

P 0 = p cơ + p fe ta có M 0 = p 0 / ω

c) Tổn hao đồng (p cu ):

Bao gồm: p cu.ư vμ p cu.t

p cu.ư = I ư 2 R ư với R ư = r ư + r f + r tx

p cu.t = U t i t

d) Tổn hao phụ (p f )

Tổn hao phụ trong đồng vμ thép (p f = 1%P đm )

2 Quá trình năng lượng vμ các phương trình cân bằng

a) Máy phát điện

Gọi P 1 lμ c/s cơ đưa vμo đầu trục của máy phát, để biến thμnh c/s điện từ nó phải mất đi

các tổn hao p cơ vμ p fe

P đt = P 1 - (p cơ + p fe ) = P 1 - p 0 = E ư I ư

Vậy P đt = P 1 - p 0 hay M.ω = M 1 ω - M 0 ω

Hay ta có phương trình cân bằng mômen: M = M 1 - M 0 4.10

Công suất điện đưa ra bé hơn

công suất điện từ một lượng tổn hao

trên R ư

P 2 = P đt - p cu.ư = E ư I ư -I ư 2 R ư =

U.I ư

Vậy ta được phương trình điện áp:

U = E ư - I ư R ư 4.11 Hình 4.3 Giản đồ năng lượng chế độ máy

b) Động cơ điện

Công suất lấy vμo lμ c/s điện, c/s đưa ra lμ c/s cơ

P 1 = P đt + p cu.ư = E ư I ư + I ư 2 R ư

= U.I ư

Ta có pt cần bằng điện áp:

Công suất cơ đưa ra đầu trục bé

hơn c/s điện lượng tổn hao không tải Hình 4.4 Giản đồ năng lượng chế độ động

P 2 = P đt - p 0 hay P đt = P 2 + p 0

hoặc Mω = M 2ω + M 0ω

Ta có phương trình cân bằng mômen:

Từ sự phân tích trên ta vẻ được giản đồ năng lượng:

4 Tính chất thuận nghịch của máy điện một chiều

Giả sử máy đang lμm việc chế độ máy phát với

R

U E I

u

u

u = ư 〉

E ư > U vμ M lμ mômen hãm Nếu giảm I t thì φt giảm xuống, dẫn tới E ư giảm xuống,

cho tới khi E ư < U thì I ư đổi dấu, máy chuyển sang chế độ động cơ