Bài giảng máy điện I - Phần 1 Máy điện một chiều - Chương 6 docx

CHƯƠNG 6 : MÁY PHÁT MỘT CHIỀU
 6.1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
 6.2: ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA MÁY PHÁT MỘT CHIỀU
 6.3: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
Next
Phần I
Back
 6.4: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP
 6.5: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HỢP
 6.6: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Next
Chương 6
Back
 6.1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1. Phân loại: Tuỳ theo phương pháp kích thích cực từ chính MFMC
được phân thành 2 loại:
a) Máy phát điện một chiều kích từ độc lập:
b) Máy phát 1 chiều tự kích:
U
I
I
kt
I
ư
Hình a
U
I I
I
ư
Hình b

Trong mọi trường hợp công suất kích thích chiếm 0,3  0,5%
P
đm
.
+ Máy phát một chiều kích thích song song: I = I
ư
+ I
kt
(hình a).
+ Máy phát một chiều kích thích nối tiếp: I = I
kt
= I
ư
(hình b).
+ Máy phát một chiều kích thích hỗn hợp: I = I
ư
+ I
ktss
(hình c).
I
ư
I
U
I
kt
Hình c
U
I
I
ktss

I
ktnt
I
ư
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Next
Chương 6
Back
2. Phương trình cân bằng mô men:
Ta có: P
1
= p
cơ
+ p
Fe
+ P
đt
Chia 2 vế cho : hay: M
q
= M
0
+ M
đt
Trong đó: M
q
là mômen của máy phát điện.
M
0
là mômen cản không tải.
M

đt
là mômen điện từ.






dtFeco
1
PPPP
Nếu đặt M
0
+ M
đt
= M
CT
(mômen cản tĩnh) thì phương trình cân bằng
mômen sẽ là: M
q
= M
CT
3. Phương trình cân bằng điện áp:
U.I
ư
= E
ư
.I
ư
- (I

ư
2
r
dq
+ U
tx
I
ư
)











tx
dq
I
U
rIEU
Đặt là điện trở mạch phần ứng

tx
dq
I

U
rr


 U = E
ư
- I
ư
r
ư
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
P
1
p
cơ
p
Fe
P
đt
p
cu
P
2
P
2
= P
đt
- (p
cu
+ p

f
)
4. Các đặc tính của máy phát 1 chiều:
Có 5 dạng đặc tính:
+ Đặc tính không tải: U
0
= E = f(I
kt
) khi I = 0, n = const.
+ Đặc tính ngắn mạch: I
n
= f(I
kt
) khi U = 0, n = const.
+ Đặc tính ngoài: U = f(I) khi I
kt
= const, n = const.
+ Đặc tính phụ tải: U = f(I
kt
) khi I
ư
= const, n = const.
+ Đặc tính điều chỉnh: I
kt
= f(I
ư
) khi U = const, n = const.
Next
Chương 6
Back

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Đặc tính không tải: U = f(I
kt
) khi I = 0, n = const.
6.2: NHỮNG ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA
MÁY PHÁT MỘT CHIỀU
Đặc tính được xác định bằng thực nghiệm theo sơ đồ thí nghiệm
Khi I = 0  U = E
ư
= C
e
.

.n = C
e
’.

.
 Đặc tính lặp lại dạng đường cong từ hoá riêng của máy điện.
I
kt
V
A
I
ư
A'
-I
ktm
I
ktm

A
U
B
0
I
kt
B’
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Next
Chương 6
Back
2. Đặc tính ngắn mạch: I
n
= f(I
kt
) Khi U = 0, n = const.
0
I
kt
(1)
(2)
I
n
(1): Máy đã được khử từ dư.
(2): Máy chưa được khử từ dư.
- Do U = 0 ta có E
ư
= I
ư
R

ư
nghĩa là
toàn bộ sức điện động sinh ra để bù
đắp cho sụt áp trên mạch phần ứng.
- Mặt khác: dòng ngắn mạch được hạn chế bằng (1,25  1,5)I
đm
và
R
ư
rất nhỏ vì vậy E
ư
nhỏ  I
kt
tương ứng nhỏ  mạch từ không
bão hoà. Do E
ư
tỷ lệ tuyến tính với I
kt
nên I cũng tỷ lệ với I
kt
 đặc
tính có dạng đường thẳng.
Next
Chương 6
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Dựng tam giác đặc tính
(1): đặc tính không tải
(2): đặc tính ngắn mạch.
Độ lớn của AB phụ thuộc vào loại máy, lớn nhất ở MĐMC không có cực từ phụ

và dây quấn bù. ở máy có cực từ phụ và dây quấn bù phản ứng phần ứng hầu như
bị triệt tiêu, cạnh AB  0. ở MĐMC kích từ hỗn hợp, dây quấn nối tiếp có tác
dụng trợ từ và nếu sức từ động của nó lớn hơn AB, nghĩa là ngoài phần sức từ
động triệt tiêu ảnh hưởng của phản ứng phần ứng còn sức từ động để trợ từ thì
cạnh AB sẽ nằm về bên phải của BC.
Giả sử khi ngắn mạch trong phần ứng có dòng I
đm
tương ứng với dòng kích thích
I
t
= OC: 1 phần OD để sinh ra sức điện động khắc phục điện áp rơi trên điện trở
phần ứng I
đm
.R
ư
= AD = BC; Phần còn lại DC = AB dùng để khắc phục phản ứng
phần ứng lúc ngắn mạch.
0 C D
I
t
E
nm
I
nm
=I
đm
B A
U (1)
I (2)E,I
A B

U (1)
I (2)
I
nm
=I
đm
E
nm
0 D C I
t
E,I
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Next
Chương 6
Back
ABC có cạnh BC tỷ lệ với dòng điện phần ứng và cạnh AB trong điều kiện
mạch từ không bão hoà tỷ lệ với phản ứng phần ứng (tỷ lệ với I) gọi là tam giác
đặc tính.
3. Đặc tính phụ tải: U = f(I
kt
) khi I
ư
= const, n = const.
Next
Chương 6
Back
Dạng đặc tính:
(1): Đặc tính không tải.
(2): Đặc tính phụ tải.
 Đường (2) có thể xác định khi biết đường (1) và tam giác đặc tính:

Giả sử đã biết tam giác đặc tính ở 1 chế độ tải nào đó. VD tải định
mức là tam giác ABC. Ta đặt tam giác sao cho đỉnh A nằm trên đặc
tính không tải, các cạnh AB và BC song song với trục hoành và trục
tung đồng thời tỷ lệ với phụ tải, khi tam giác dịch chuyển song song
với chính nó đỉnh C sẽ vẽ nên đặc tính phụ tải.
0
A
1
B
1
C
1
(2)C
B
A
(1)
U
I
kt
I
kt
R
t
I
ư
A
V
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
4. Đặc tính ngoài: U = f(I) Khi I
kt

= const, n = const.
U
đm
= U
0
- U
đm
với điều kiện I
kt
=I
ktđm
gọi là độ biến đổi điện áp định mức:
 
%155%100
U
UU
%U
dm
dm0



0 I
đm
I
U
E
ư
U
đm

U
U
0
U
đm
* Có thể dựng đặc tính ngoài từ đặc
tính không tải và tam giác đặc tính:
Cho OP = I
kt
= const
PP' = U
I = 0
= E
ư
 điểm D
Đặt tam giác ABC có AB và BC theo
tỷ lệ ứng với I = I
đm
sao cho A nằm
trên đặc tính không tải còn BC nằm
trên đường thẳng đứng PP'  PC là
điện áp khi I = I
đm
 ta có điểm D' vẽ
ở góc phần tư thứ 2.
U
D'
I I
đm
0

P I
kt
P'
A
B
C
D
I
đm
/2
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
I
kt
R
t
I
ư
A
V
I
kt
0
I
ư
5. Đặc tính điều chỉnh:
I
kt
= f(I
ư
) Khi U = const, n = const

Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần phải
điều chỉnh dòng kích thích như thế nào để
giữ cho điện áp đầu ra của máy phát
không thay đổi khi tải thay đổi.
Next
Chương 6
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Điều kiện tự kích của máy:
 6.3: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
Để đảm bảo máy tự kích được cần có các điều kiện sau:
- Trong máy phải tồn tại 1 lượng từ dư 
d
= (2  3)% 
đm
- Cuộn dây kích thích phải đấu đúng chiều hoặc máy quay đúng
chiều để sinh ra dòng i
kt
> 0
- Nếu tốc độ quay bằng hằng số thì điện trở mạch kích thích phải nhỏ
hơn 1 điện trở tới hạn nào đó. Hoặc nếu điện trở mạch kích thích bằng
hằng số thì tốc độ quay phải lớn hơn 1 tốc độ tới hạn nào đó.
U
I
I
kt
I
ư
Nếu máy phát thoả
mãn 3 điều kiện trên

thì quá trình tự kích
xảy ra như sau:
Next
Chương 6
Back
r
kt2
r
kt1
U = I
kt
r
kt
I
kt
0
U
r
th
A
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
 Để hở mạch kích thích và quay máy phát đến n
đm
. Do trong
máy tồn tại 
d
nên trong dây quấn sẽ cảm ứng 1 sức điện động
E và trên 2 cực máy sẽ có 1 điện áp U = (2  3)% U
đm
.

Nối kín mạch kích thích  trong mạch kích thích sẽ có:
nào đó. Dòng này sinh ra từ thông 
d
’ và tổng (
d
+ 
d
’ ) > 
d
sẽ
sinh ra dòng kích thích lớn hơn. Cứ như vậy máy sẽ tăng kích từ 
điện áp đầu cực tăng lên và máy tiếp tục tự kích cho đến khi nó làm
việc ổn định ở điểm A.
Nếu 
d
’ ngược chiều với 
d
thì máy sẽ không tự kích được.
2. Đặc tính ngoài:
U = f(I) khi I
kt
= const, n = const
U
U
đm
U
đm
(1)
(2)
I

I
th
I
đm
I
0
0
(1): Đặc tính ngoài của MF kích từ độc lập.
(2): Đặc tính ngoài của MF kích từ song song.
Next
Chương 6
Back
kt
'
kt
r
U
I 
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
U
B
0 I
ktm
I
kt
3. Đặc tính không tải:
4. Đặc tính điều chỉnh:
I
kt
= f(I

ư
) khi U = const, n = const
(1): của máy phát kích thích song song
(2): của máy phát kích thích độc lập
Next
Chương 6
Back
I
kt
0
I
ư
(1)
(2)
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
MFMC kích thích nối tiếp cũng thuộc loại tự kích.
 6.4: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP
I I
kt
I
ư
R
t
Do dòng tải I = I
ư
= I
kt
nên trong máy chỉ có 2
lượng phụ thuộc nhau là U và I nên ta chỉ xây
dựng đặc tính ngoài: U = f(I) khi n = const.

- Vì khi tải tăng điện áp 2 đầu cực máy phát thay
đổi nhiều nên thực tế ít dùng loại máy này.
Next
Chương 6
Back
- Khi I = I
th
mạch từ bão hoà điện áp bắt đầu giảm
0
U
U
d
I
th
I
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Máy phát một chiều kích thích hỗn hợp có 2 cuộn
dây kích thích. Tuỳ theo cách đấu dây mà ta có
sơ đồ nối thuận và nối ngược.
 6.5. MÁY PHÁT MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HỢP
U
I
I
ktss
I
ktnt
I
ư
1. Đặc tính ngoài: U = f(I) khi n = const
0 I

U
0
U
(1)
(2)
(3)
(4)
Khi nối thuận điện áp được giữ
hầu như không đổi (đường (2))
Khi bù thừa (đường 1) điện áp
sẽ tăng khi tải tăng. Điều này có
ý nghĩa quan trọng trong việc
truyền tải điện năng đi xa.
Nếu nối ngược 2 dây quấn kích thích (đường (4)) khi tải tăng áp sẽ
giảm nhanh hơn so với ở máy phát kích thích song song (đường (3))
NextBack
Chương 6
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
U
I
I
ktss
I
ktnt
I
ư
2. Đặc tính điều chỉnh:
0
I
(2)

(1)
(3)
I
kt
Đường (1) : Khi nối
thuận 2 dây quấn kích
thích và bù bình thường.
(2) : Khi bù thừa.
(3) : Khi nối ngược 2
dây quấn kích thích.
Next
Chương 6
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Điều kiện ghép các máy phát làm việc song song:
 6.6: MÁY PHÁT MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG
Cùng cực tính:
Sức điện động của máy phát II phải bằng điện áp U của thanh
góp.
Nếu ghép các máy phát kích thích hỗn hợp làm việc song song thì
cần có điều kiện thứ 3: Nối dây cân bằng giữa các điểm m và n như
hình b.
A
A
V
F
2
F
1
Hình a

A
A
m
I
n
F
1
F
2
Hình b
Next
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Chương 6
2. Phân phối và chuyển tải giữa các máy phát điện:
I
I
I
II
(2)
(2')
U
(1')
(1)
E
II
=U
I = I
I
I = I

I
+I
II
Ghép máy phát II làm việc
song song với máy phát I.
Việc thay đổi E
I
và E
II
bằng cách biến đổi dòng kích từ I
ktI
và I
ktII
hoặc bằng cách thay đổi tốc độ quay của các động cơ sơ cấp.
Next
Chương 6
Back
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Do E
2
=U nên máy II chưa tham gia
phát điện và toàn bộ tải vẫn do máy I
đảm nhận. Lúc này đặc tính ngoài
của 2 máy là đường (1) và (2).