Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 5 - Nguyễn Thế Hoạch

Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 5 Những khái niệm chung về máy điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm và phân loại; Các định luật cơ bản ứng dụng trong máy điện; Tính chất thuận nghịch của máy điện; Cấu tạo chung của máy điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 5 Những khái niệm chung về

máy điện

5 Máy điện

điện

Chương 5 Những khái niệm chung về máy điện

5.1 Khái niệm chung

Định nghĩa:

Theo quan điểm năng lượng thì máy điện là các thiết bị

điện dùng để tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ.

Quá trình truyền tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ trong

các máy đều phải thông qua từ trường tồn tại trong máy

Do đó bất kỳ một máy điện nào cũng đều có hai mạch là

mạch điện và mạch từ.

5.2 Phân loại máy điện

Máy điện được phân theo các tiêu chuẩn cơ bản sau:

- Theo năng lượng dòng điện xoay chiều hay một chiều:

+ Máy điện xoay chiều

+ Máy điện một chiều

- Theo số pha gồm có:

+ Máy điện xoay chiều một pha + Các máy điện xoay chiều nhiều pha (thường là ba pha)

- Theo tốc độ tương đối giữa từ trường quay và roto:

+ Máy điện không đồng bộ + Máy điện đồng bộ

Classification of Rotating electrical Machines

5.3 Các định luật cơ bản dùng trong máy điện

Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở hai định luật đó là:

- Định luật cảm ứng điện từ

- Định luật điện từ

5.3.1 Định luật cảm ứng điện từ

Khi từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện

động, chiều sức điện động phải như thế nào để dòng điện do nó sinh ra có xu

hướng chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó

Nội dung của định luật thu gọn công thức Maxwel: d

e = - f

Định luật cảm ứng điện từ

Hình 5.1 Xác định sức điện động cảm ứng theo công thức Mexwel

Trong công thức trên thì chiều dương của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc văn nút chai

Trường hợp từ thông f xuyên qua cuộn dây có w vòng, khi từ thông biến thiên trong cuộn dây sẽ cảm ra sức điện động là e và ta có:

Trường hợp thanh dẫn có độ dài l chuyển động vuông góc trong từ trường đều có cường độ từ cảm B với vận tốc đều V thì sức điện động cảm ứng trong thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải và sẽ có trị số: E = B.l.V

Hình 5.2 Quy tắc bàn tay phảI Hình 5.3 Quy tắc bàn tay trái

5.3.2 Định luật lực điện từ

Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trường thanh dẫn sẽ chịu tác dụng một lực điện từ có trị số:

Chiều của lực điện từ được xác định theo qui tắc bàn tay trái

5.4 Tính chất thuận nghịch của máy phát và động cơ điện

Các máy quay đều có tính chất đặc biệt là: nó vừa có thể làm việc ở chế độ máy phát

điện (biến cơ năng thành điện năng) vừa có thể làm việc ở chế độ động cơ (biến điện năng thành cơ năng) Đó là tính chất thuận nghịch cảu máy phát điện và động cơ

điện

D.C Motor & A.C Motor

A.C Generator

A.C Motor

Electromechanical energy conversion

5.5 Vật liệu dùng trong máy điện

5.5.1 Vật liệu cấu trúc

Là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết để nhận hoặc truyền tải các tác động cơ học ví

dụ như trục máy, ổ trục, vỏ máy, nắp máy… Vật liệu thường dùng là gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp chất của chúng, chất dẻo.

5.5.2 Vật liệu tác dụng

Là vật liệu dùng để chế tạo những bộ phận dẫn từ hoặc dẫn điện tạo thành mạch từ và mạch điện trong máy điện:

- Vật liệu dẫn từ là các vật liệu sắt từ khác nhau như thép lá kĩ thuật điện, gang thép

đúc, thép rèn, thép lá

- Vật liệu dẫn điện: Trong các vật liệu làm dây dẫn điện tốt nhất là đồng vì nó có điện

trở suất nhỏ sau đó là nhôm, ngoài ra còn dùng dây dẫn là những hợp kim như đồng thau (hỗn hợp của đồng, thiếc kẽm) đồng đỏ pha phốt pho…

3 Vật liệu cách điện

Gồm bốn nhóm sau:

- chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải lụa, sợi bông.

- chất vô cơ: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh.

- các chất tổng hợp.

5.6 Phát nóng và làm mát máy điện

Trong quá trình làm việc thì tổn hao đồng trong các cuộn dây và tổn hao sắt từ trong lõi thép làm máy điện phát nóng.

Máy điện bị phát nóng làm giảm tuổi thọ của các vật liệu chế tạo do đó cần làm mát máy

điện Cách thức làm mát máy điện phụ thuộc vào mức độ phát nóng và khả năng chịu nhiệt của vật liệu chế tạo máy Có 2 cách làm mát :

- làm mát bằng đối lưu tự nhiên