Bài giảng máy điện chương 1 cơ sở lý thuyết của máy điện

Chương 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÁY ĐIỆN

1. Định nghĩa và phân loại

1.2 Phân loại
1.2.1 Phân theo dòng điện
+ Máy điện xoay chiều

1.1 Định nghĩa

Máy điện là thiết bị điện từ làm việc trên nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng
thành điện năng, hoặc biến đổi điện năng thành cơ năng,
hoặc dùng để biến đổi các thông số điện như điện áp, dòng
điện....
Để biến đổi các dạng năng lượng trong máy điện có 2
phần là : Mạch từ (lõi thép) và Mạch điện (Dây quấn)

+ Máy điện một chiều

1.2.2 Phân theo sự chuyển động tương đối
+ Máy điện tĩnh

+ Máy điện quay

Iro n co re

In su lation
Secon dar y

win din g

Term ina ls

1


Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng
Máy điện
Máy điện tĩnh

Máy biến áp

Động
cơ
KĐB

Máy điện xoay chiều

Máy
phát
điện
KĐB

2.1 Định luật cảm ứng điện từ

1. Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây
Khi từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ
cảm ứng sức điện động e.

Máy điện quay

Máy điện không
đồng bộ

2. Các định luật dùng trong máy điện

Máy điện một chiều

Máy điện đồng
bộ
Động
cơ
ĐB

Máy
phát
điện
ĐB

Động
cơ
một
chiều

Máy
phát
điện
một
chiều

Theo công thức Maxwell:

e =−

dΦ
dt

Chiều của e được xác định theo quy tắc
vặn nút chai

xφ

e

Nếu cuộn dây có N vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây sẽ
là:

e =−

N dΦ d Ψ
=−
dt
dt

2


2.2 Định luật lực điện từ
2. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường

Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường,
trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e có trị số là:
e = Blv
Trong đó:

B là từ cảm (T)

Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ
trường thì thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của một lực điện từ có trị số
là:
F = Bil (N)

Trong đó:

B: Từ cảm (T)

i : Dòng điện (A)
l : Chiều dài thanh dẫn (m)

l là chiều dài của thanh dẫn (m)
v là tốc độ của thanh dẫn (m/s)

Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc
bàn tay phải

2.3 Định luật dòng điện toàn phần
Trong máy điện, lõi thép là mạch từ dùng để dẫn từ thông,
định luật toàn dòng điện áp dụng trong mạch từ.

Mạch từ trong máy điện có thể là lõi thép đồng nhất hoặc
lõi thép có khe hở, trên lõi thép có cuộn dây.

Nếu H là vectơ cường độ từ trường do tập hợp các dòng điện tạo ra
và L là một đường cong kín bao quanh chúng thì:

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

3. Các vật liệu dùng trong máy điện
3.1 Vật liệu dẫn điện
- Dùng để chế tạo các bộ phận dẫn điện.

- Vật liệu thường dùng là đồng, nhôm được chế tạo
theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật có bọc cách điện ở
ngoài. Lớp cách điện ở bên ngoài dây thường là: vải sợi,
sợi thuỷ tinh, giấy, nhựa hoá học, sơn êmay...

3


Dạng đường cong từ hoá của một số vật liệu dẫn từ
3.2 Vật liệu dẫn từ

- Dùng để chế tạo các bộ phận của mạch từ.
- Vật liệu chế tạo mạch từ thường là: thép lá kỹ thuật
điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn.

* Trong các mạch từ có từ thông biến đổi thường dùng
thép lá kỹ thuật điện dày 0,35 - 0,5 mm để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy.

* Trong những mạch từ có từ thông không đổi, thường
dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá thông thường.

Tuỳ theo độ bền nhiệt người ta chia vật liệu cách điện
thành 7 cấp:
3.3 Vật liệu cách điện
Dùng để cách ly các bộ phận dẫn điện với bộ phận không
dẫn điện, hoặc cách ly những bộ phận dẫn điện với nhau.
- Các vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao,
chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền về cơ học.

- Vật liệu cách điện thường dùng trong máy điện là: giấy,
vải lụa, amiăng, sợi thuỷ tinh, mica......

Cấp cách điện

Nhiệt độ cho phép

Cấp Y

90o

Bông,giấy, vải, tơ lụa, sợi

Cấp A

105o

Vải sợi xenlulô, sợi tự nhiên

Cấp E

120o

Cấp B

130o

Màng vải, sợi tổng hợp gốc
hữu cơ
Mica, sợi thuỷ tinh, amiăng

Cấp F

155o

Cấp H

180o

Giống loại B nhưng dùng sơn tẩm
sấy hoặc chất kết dính gốc silic hữu
cơ

Cấp C

>180o

Vật liệu gốc mica, thuỷ tinh

Vật liệu

Giống loại B nhưng được tẩm
sấy và kết dính bằng sơn

4


4.Phát nóng và làm mát máy điện

Khi máy điện hoạt động, sự biến đổi năng lượng trong
máy sẽ có tổn hao.Tổn hao này gồm có:

3.4 Vật liệu kết cấu
- Dùng để chế tạo các chi tiết chịu các tác động cơ học
như: trục, ổ bi, nắp máy, vỏ máy.

- Trong máy điện, vật liệu kết cấu thường là : gang, thép,
thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp kim của chúng, các
chất dẻo.

-

Tổn hao sắt từ trong lõi thép do hiện tượng từ trễ và
dòng điện xoáy.

-

Tổn hao đồng trong dây quấn

-

Tổn hao do ma sát

Các tổn hao này biến thành nhiệt và làm cho máy điện
nóng lên.
Để máy điện làm việc lâu dài và hiệu quả cần phải có
các biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh để làm
mát máy điện.

5