Bài giảng máy điện 1 (máy điện một chiều máy biến áp)

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn

Back

Néi dung

Next

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn
PhÇn 1: M¸y ®iÖn mét chiÒu
PhÇn 2: M¸y biÕn ¸p

Back

Néi dung

Next


Bài giảng máy điện

Phần mở đầu
Máy điện
Máy điện tĩnh
Máy biến áp

Máy điện quay
Máy điện
một chiều

động cơ

một chiều

Máy phát
một chiều

động cơ
không
đồng bộ

Máy phát
không
đồng bộ

Máy điện
xoay chiều

Máy điện
không
đồng bộ

Máy điện
đồng bộ

động cơ
đồng bộ

Máy phát
đồng bộ

Bài giảng máy điện

1. Vai trò của các loại máy điện trong nền kinh tế quốc dân:

MF

MBA

MBA

Hộ
tiêu
thụ

2. Khái niệm, phân loại và phơng pháp nghiên cứu máy điện:
a, Đại cơng về máy điện:
- Nguyên lý làm việc của máy điện dựa trên cơ sở của định luật cảm
ứng điện từ. Sự biến đổi năng lợng trong máy điện đợc thực hiện
thông qua từ trờng trong nó. Để tạo đợc những từ trờng mạnh và
tập trung, ngời ta dùng vật liệu sắt từ làm mạch từ.
ở máy biến áp mạch từ là một lõi thép đứng yên. Còn trong các
máy điện quay, mạch từ gồm hai lõi thép đồng trục: một quay, một
đứng yên và cách nhau bằng một khe hở.
b, Phơng pháp nghiên cứu máy điện:
Back

Nội dung

Next


Bài giảng máy điện

3. Sơ lợc về vật liệu chế tạo máy điện:
Gồm có vật liệu tác dụng, vật liệu kết cấu và vật liệu cách điện.
Vật liệu tác dụng: bao gồm vật liệu dẫn điện và dẫn từ dùng để chế
tạo dây quấn và lõi sắt.
Vật liệu cách điện: dùng để cách điện các bộ phận dẫn điện với các
bộ phận khác của máy và cách điện các lá thép của lõi sắt.
Vật liệu kết cấu: chế tạo các chi tiết máy và các bộ phận chịu lực cơ
giới nh trục, vỏ máy, khung máy.
Sơ lợc đặc tính của vật liệu dẫn từ, dẫn điện và cách điện dùng
trong chế tạo máy điện.
a, Vật liệu dẫn từ:
b, Vật liệu dẫn điện:
c, Vật liệu cách điện:
Cấp cách điện
Y
A
E
B
F
H
C
0
Nhiệt độ ( C)
90 105
120
130
155
180
>180
Back

Nội dung

Next

Bài giảng máy điện

Phần 1: Máy điện một chiều
Chơng 1 : Nguyên lý làm việc - kết cấu cơ bản
Chơng 2 : Dây quấn Máy điện một chiều
Chơng 3 : Các quan hệ điện từ trong máy
Chơng 4 : Từ trờng trong máy điện một chiều
Chơng 5 : Đổi chiều
Chơng 6 : Máy phát điện một chiều
Chơng 7 : Động cơ một chiều
Chơng 8 : Máy điện một chiều đặc biệt
Back

Nội dung

Next


Bài giảng máy điện

Chơng 1:
Nguyên lý làm việc- kết cấu cơ bản
1.1: Cấu tạo của máy điện một chiều
1.2: Nguyên lý làm việc
1-3: các lợng định mức

Next

Nội dung

Back

Phần I: máy điện một chiều
1.1: Cấu tạo của máy điện một chiều
1. Phần tĩnh (Stato):

Dây quấn cực từ chính
Cực từ phụ

a) Cực từ chính:
(Là bộ phận để
sinh ra từ thông
kích thích)

Dây quấn cực từ phụ
Cực từ chính

b) Cực từ phụ:
Đặt giữa các cực từ chính, dùng để cải thiện đổi chiều.
c) Gông từ (vỏ máy):
d) Các bộ phận khác:
Nắp máy: Bảo vệ an toàn cho ngời và thiết bị.
Cơ cấu chổi than: Đa dòng điện từ phần quay ra mạch
ngoài.
Back

Chơng I

Next


m¸y ®iÖn mét chiÒu

Back

Next

Ch−¬ng I

phÇn c¶m ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
Cùc tõ

vá

Bu l«ng

Cuén d©y


phần cảm động cơ điện một chiều
vỏ

cực từ

Bu lông

cuộn dây

máy điện một chiều
2. Phần ứng (Rôto):
Rãnh
a) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ.
+) Với các máy công suất vừa và lớn ngời ta dập lỗ
thông gió dọc trục.
+) Với các máy điện công suất lớn còn xẻ rãnh thông
gió ngang trục.
thông gió dọc trục
b) Dây quấn phần ứng: Là phần sinh Lỗ
ra sức
Lõi sắt
điện động và có dòng điện chạy qua.
+) Dây quấn thờng làm bằng đồng có bọc
Nêm
cách điện. Để tránh khi quay dây quấn bị
văng ra miệng rãnh thờng đợc nêm chặt
Cách
bằng tre, gỗ phíp và đầu dây quấn thờng
điện
đợc đai chặt.
rãnh
+) Với các MĐ công suất nhỏ dây quấn có
Dây
tiết diện tròn, còn máy có công suất vừa và
quấn
lớn dây quấn có tiết diện hình chữ nhật.

Back

Chơng I

Next


phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

Cæ gãp

lâi thÐp

d©y quÊn

trôc

phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

lâi thÐp
Cæ gãp

cuén d©y
trôc


máy điện một chiều
c) Vành đổi chiều (Vành góp):
Dùng biến đổi dòng xoay
chiều thành dòng một chiều.

Phiến góp

d) Các bộ phận khác:
Cánh quạt: Dùng làm mát.
Trục máy: gắn lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.
Trục làm bằng thép các bon tốt.

Back

Next

Chơng I

máy điện một chiều

1.2: Nguyên lý làm việc
I

Phần tĩnh: Gồm 1 hệ thống từ có 2
cực N và S.

n

N
A
+

Phần động: Gồm khung dây abcd
(1phần tử dây quấn).

bc

Rt

U
-

B

da

e
Fđt

Fđt
I c
b

da e
S

1. Nguyên lý làm việc ở chế độ máy phát:
Theo định luật cảm ứng điện từ: trị số sức điện động trong từng
thanh dẫn ab và cd đợc xác định: e = B.l.v
Trong đó: B là trị số cảm ứng từ ở nơi dây dẫn quét qua
l là chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trờng.
v là vận tốc dài của thanh dẫn.
Back

Chơng I

Next


máy điện một chiều
Sức điện động và dòng xoay chiều cảm ứng
t
trong thanh dẫn đã đợc chỉnh lu thành sức
điện động và dòng 1 chiều nhờ hệ thống
vành góp chổi than.Ta có thể biểu diễn sức
t
điện động và dòng điện trong thanh dẫn và ở
mạch ngoài nh hình vẽ:
N
Khi mạch ngoài có tải thì ta có: U = E - IR
n
F, Mđt
Trong đó: E là sức điện động của máy phát.
IR là sụt áp trên khung dây abcd
U là điện áp giữa 2 đầu cực
S
Khi đó vòng dây sẽ chịu 1 lực tác dụng gọi là lực từ:
Fđt = B.I.l
Tơng ứng ta sẽ có mô men điện từ: Mđt = Fđt.D/2.= B.I.l.D/2
Từ hình vẽ ta thấy ở chế độ máy phát Mđt ngợc với chiều quay
phần động nên nó đợc gọi là M hãm.
Back

Chơng I

Next

máy điện một chiều
2. Nguyên lý làm việc ở chế độ động cơ:
ở chế độ động cơ Mđt cùng chiều với chiều
N
quay phần động gọi là mômen quay.
F, Mđt
Nếu điện áp đặt vào động cơ là U thì ta có:
n
U = E + IR
Nh vậy: ở chế độ động cơ thì U > E còn ở chế độ máy
phát thì U < E

Back

Chơng I

S

Next


máy điện một chiều

1-3: các lợng định mức
1. Công suất định mức: Pđm
- Tải của MĐ ứng với độ tăng nhiệt cho phép của máy theo điều
kiện lúc thiết kế đợc quy định là công suất định mức của máy.

- Công suất định mức đều đợc tính ở đầu ra của máy.
2. Các đại lợng định mức khác:
- Các trị số điện áp, dòng điện, tốc độ quay, hệ số công suất... ứng
với Pđm đều là các trị số định mức.

Back

Chơng I

Next

máy điện một chiều

Chơng 2:
Dây quấn Máy điện một chiều
2.1. Nhiệm vụ, cấu tạo, phân loại
2.2. Dây quấn xếp đơn
2.3. Dây quấn xếp phức tạp
2.4. Dây quấn sóng đơn giản
2.5. Dây quấn sóng phức tạp
2.6. Dây cân bằng điện thế
Back

Phần I

Next


máy điện một chiều

2.1: Nhiệm vụ - cấu tạo - phân loại

1. Nhiệm vụ của dây quấn phần ứng:

- Sinh ra đợc 1 sức điện động cần thiết, hay có thể cho 1 dòng điện
nhất định chạy qua mà không bị nóng quá 1 nhiệt độ nhất định để
sinh ra 1 mômen cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt, cách
điện tốt, làm việc chắc chắn, an toàn. Tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn
giản.
2. Cấu tạo của dây quấn phần ứng:
Đầu nối
- Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối
với nhau theo 1 quy luật nhất định.
- Phần tử dây quấn là 1 bối dây gồm 1 hay
nhiều vòng dây mà 2 đầu của nó nối vào 2
Cạnh tác dụng
phiến góp.
- Các phần tử nối với nhau thông qua 2 phiến
góp đó và làm thành các mạch vòng kín.
Back

Next

Chơng 2

máy điện một chiều
Nếu trong 1 rãnh phần ứng (rãnh thực)
chỉ đặt 2 cạnh tác dụng (dây quấn 2 lớp) thì
rãnh đó gọi là rãnh nguyên tố. Nếu trong 1
rãnh thực có 2u cạnh tác dụng với u = 1,2,3...

thì rãnh thực đó chia thành u rãnh nguyên tố.

u=1

u=2

u=3

Quan hệ giữa rãnh thực Z và rãnh nguyên tố Znt : Znt = u.Z
Quan hệ giữa số phần tử của dây quấn S và số phiến góp G: S = G.
Znt = S = G
3. Phân loại:
- Theo cách thực hiện dây quấn:
+ Dây quấn xếp đơn và xếp phức tạp.
+ Dây quấn sóng đơn và sóng phức tạp.
+ Trong 1 số trờng hợp còn dùng cả dây quấn hỗn hợp: kết hợp
cả dây quấn xếp và sóng.
Back

Chơng 2

Next


máy điện một chiều

Dạng xếp

Dạng sóng

Dây quấn có phần
tử đồng đều

Dây quấn có phần
tử theo cấp

- Theo kích thớc các phần tử: dây quấn có phần tử đồng đều và dây
quấn theo cấp.

4. Các bớc dây quấn:
- Bớc dây quấn thứ nhất y1 :khong cỏch cnh tỏc dng 1 & 2
ca 1 phn t.
- Bớc dây quấn thứ hai y2 : khong cỏch cnh tỏc dng th hai
ca phn t 1 v cnh tỏc dng 1 ca phn t th 2.
- Bớc dây tổng hợp y : khong cỏch gia 2 cnh tỏc dng th
nht ca hai phn t lin k.
- Bớc vành góp yG : khong cỏch gia 2 thanh gúp ca 1 phn
t.
Back

Chơng 2

Next

máy điện một chiều

2.2: Dây quấn xếp đơn
y1
1. Bớc cực và các bớc dây quấn:
y

y2
a) Bớc cực : Là chiều dài phần ứng dới 1 cực
.D
D là đờng kính phần ứng
=
[cm..]
2p
là bớc cực
1 2
3
Z
p là số đôi cực
= nt [rãnh ng. tố]
2p
Z
b) Các bớc dây quấn: Bớc dây quấn thứ nhất y1: y1 = nt
2p
Trong đó: là 1 số hoặc phân số để y1 là 1 số nguyên.
Z nt
+ Nếu y1 =
ta có dây quấn bớc đủ.
2p
Z
+ Nếu y1 > nt ta có dây quấn bớc dài.
2p
Z nt
ta có dây quấn bớc ngắn.
+ Nếu y1 <
2p
Back

Chơng 2

Next


máy điện một chiều
- Bớc dây quấn tổng hợp (y) và bớc vành góp (yG ):
Đặc điểm của dây quấn xếp đơn là 2 đầu của 1 phần tử
nối vào 2 phiến góp kề nhau nên yG = y = 1.
- Bớc dây quấn thứ hai y2: Trong dây quấn xếp đơn: y1 = y2 + y

y2 = y1 - y.
2. Sơ đồ khai triển:
Khai triển dây quấn xếp đơn MĐMC có Znt = S = G = 16, 2p = 4.
a) Tính các bớc dây quấn:
y1 = Z nt = 16 = 4 (Bớc đủ) y2 = y1 - y = 4 -1 = 3.
4 y = yG = 1.
2p
b)Thứ tự nối các phần tử:
Căn cứ vào các bớc dây quấn ta có thể bố trí cách nối các phần tử
để thực hiện dây quấn.
Back

Chơng 2

Next

máy điện một chiều
Lớp trên 1 2

+y1

3 4

5 6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 1

Lớp dới 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4
c) Giản đồ khai triển:
- Giả sử tại thời điểm khảo sát phần tử 1 nằm trên đờng trung tính
hình học (đó là đờng thẳng trên bề mặt phần ứng mà dọc theo nó
cảm ứng từ bằng 0).
- Vị trí của các cực từ trên hình vẽ phải đối xứng nhau, khoảng cách
giữa chúng phải đều nhau. Chiều rộng cực từ bằng 0,7 bớc cực.Vị trí
của chổi than trên phiến đổi chiều cũng phải đối xứng, khoảng cách
giữa các chổi than phải bằng nhau. Chiều rộng chổi than lấy bằng 1
phiến đổi chiều.
- Yêu cầu chổi than phải đặt ở vị trí để dòng điện trong phần tử khi bị
chổi than ngắn mạch là nhỏ nhất và sức điện động lấy ra ở 2 đầu chổi
than là lớn nhất. Nh vậy chổi than phải đặt trên trung tính hình học
và trục chổi than trùng với trục cực từ.
Khai triển


máy điện một chiều

Sơ đồ khai triển dây quấn MĐMC
Dây quấn xếp đơn có Znt = S = G = 16, 2p = 4.

n

2

1

4

3

5

6

1

A1

2

3

4

+

11

12

13 14

N

5

B1

+
A

Back

9 10

S

N

16

8

7

6

7

8

-

9

A2
B

15 16
S

10

11

12

+

13

14

B2

-

15

Next

Chơng 2

máy điện một chiều
3.Xác định số đôi mạch nhánh:
Nhìn từ ngoài vào dây quấn phần ứng có
thể biểu thị bằng sơ đồ sau:

A1
B1

(-)
B2

(+)

A2

- Ta thấy: dây quấn phần ứng là 1 mạch điện gồm 4 mạch nhánh
song song hợp lại. (Mạch nhánh song song là phần dây quấn nằm
giữa 2 chổi điện có cực tính khác nhau).
Nếu máy có 2p cực thì sẽ có 2p mạch nhánh song song.
Kết luận:
- Trong dây quấn xếp đơn giản thì số mạch nhánh song song bằng
số cực từ hay số đôi mạch nhánh song song bằng số đôi cực : a = p
- Nếu dây quấn xếp thoả mãn 2 điều kiện: chổi than nằm trên
đờng trung tính hình học và hệ thống mạch từ đối xứng thì sức

điện động các nhánh bằng nhau và đạt giá trị lớn nhất.
Back

Chơng 2

Next


máy điện một chiều

2-3: dây quấn xếp phức tạp
1. Bớc dây quấn:
Đặc điểm của dây quấn xếp phức tạp là yG = m (m = 2, 3, 4...).
Thông thờng chỉ dùng m = 2. Trong những máy công suất thật lớn
mới dùng m > 2.
Khi m = 2 = yG:
y1
- Nếu số rãnh nguyên tố và số phần tử là chẵn thì ta
y y2
đợc 2 dây quấn xếp đơn độc lập.
- Nếu số rãnh nguyên tố và số phần tử lẻ ta đợc 2 dây
1 2 3 4 5
quấn xếp đơn nhng không độc lập mà nối tiếp nhau
thành 1 mạch kín.
Nh vậy có thể coi dây quấn xếp phức tạp gồm m dây quấn xếp đơn
làm việc song song nhờ chổi than. Và chổi than phải có bề rộng m
lần phiến góp mới có thể lấy điện ra.
Back

Next

Chơng 2

máy điện một chiều
2. Sơ đồ khai triển:
Dây quấn xếp phức tạp có: yG = m = 2; 2p = 4; Znt = S = G = 24.
Z 24
a) Các bớc dây quấn: y1 =
=
= 6 y2 = y 1 - y = 6 - 2 = 4
2p
4
b) Thứ tự nối các phần tử:
Lớp trên 1 3 5 7

yG = y = 2
9 11 13 15 17 19 21 23 1

+y1
Lớp dới 7

9 11 13 15 17 19 21 23 1

Lớp trên

4

2

6

8 10 12 14 16 18 20

3

5

22 24

+y1
Lớp dới 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2
Back

Chơng 2

4

6

Khép kín
2

Khép kín
Next


máy điện một chiều
Giản đồ khai triển dây quấn MĐMC
Dây quấn xếp phức tạp yG = m = 2; 2p = 4; Znt = S = G = 24.

n

1 2

3

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

4 5 6 7

S

N

1 2

23 24

3

4

5

6 7

A1 +

N

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

B1 A

S

A2 +

+

B2 -

B -

CựcDây
từ và
quấn
chổixếp
điệnphức
nh tạp
ở dây
do quấn
m dây
xếpquấn
đơn.xếp
Chỉ đơn
kháccùng
là bềđấu

rộngchung
chổi
do đógóp
số để
đôicómạch
nhánh
dâyquấn
quấn:
điệnchổi
2 than
lần phiến
thể lấy
điện song
đồng song
thời ởcủa
2 dây
ra. a =
m.p.
Back
Next
Chơng 2

máy điện một chiều

2-4: dây quấn sóng đơn
1. Bớc dây quấn:
y1 = Z nt
2p

y1 y2

y

.

Dây quấn sóng đơn khác với dây quấn xếp đơn ở yG.
Muốn cho khi quấn xong vòng thứ nhất đầu cuối của phần tử thứ p
phải kề với đầu đầu của phần tử đầu tiên thì số phiến đổi chiều mà
các phần tử vợt qua phải là: p.yG = G 1 yG = G 1 (G là số
p
phiến góp).
Dấu (+) ứng với dây quấn phải. Dấu (-) ứng với dây quấn trái.
Z nt
.
2p
y = yG = G 1
p

y1 =

Back



y2 = y - y1 = yG - y1.

Chơng 2

Next

máy điện một chiều
2. Sơ đồ khai triển:
Khai triển dây quấn sóng đơn có Znt = S = G = 15; 2p = 4
a) Bớc dây quấn:
y1 = Z nt = 15 - 3 = 3 (bớc ngắn) .
2p
4 4
15 1
G 1
y = yG =
=
= 7 (dây quấn trái)
2
p

y2 = y - y1 = 7 - 3 = 4.

b) Thứ tự nối các phần tử:
Lớp trên

1

8

14 6 13 5 12 4 11 3 10 2

15 7

9

1

+y1 +y2

Lớp dới 4 11 3 10 2 9
Back

8 15 7 14 6 13 5 12

1

Next

Chơng 2

máy điện một chiều
Giản đồ khai triển dây quấn MĐMC
Dây quấn sóng đơn có Znt = S = G = 15; 2p = 4

n

1

3

2

5

4

6

4

9

11

10

S

N

3

8

7

5

6

7

8

A +

13

14

15
S

N

9

10

11

B1 -

A1 +

12

12

13

A2 +

14

15

1

2

B2 -

B -

Dây quấn sóng đơn chỉ có 1 đôi mạch nhánh song song: a = 1.
Quy luật nối dây của dây quấn sóng đơn là nối tiếp tất cả các phần
tử dới ở các cực có cùng cực tính lại rồi nối với các phần tử ở dới các
cực có cực tính khác cho đến hết.
Back

Chơng 2

Next


máy điện một chiều

2-5: dây quấn sóng phức tạp
1. Bớc dây quấn: Tơng tự nh với dây quấn sóng đơn.
Riêng bớc vành góp: yG = G m
p

2. Sơ đồ khai triển:
a) Tính bớc dây quấn: y1 = Z nt

2p

m = 2; 2p = 4; Znt = S = 18.
= 18 2 = 4 (dây quấn bớc ngắn)

G m 18 2
=
yG =
= 8 = y;
p
2

4

y2 = y - y1 = 8 - 4 = 4.

b) Thứ tự nối các phần tử:
Lớp trên 2 10 18 8 16
+y1

4 12

2

14 4 12 2 10 18 8 16
9 17 7 15 5 13 3 11 1
+y2

Lớp dới 5 13

Back

6 14

Khép kín

+y2

Lớp dới 6
Lớp trên 1
+y1

4

3 11

1

9

7

17

Khép kín

15

Next

máy điện một chiều
Giản đồ khai triển dây quấn MĐMC
Dây quấn sóng phức tạp có: m = 2; 2p = 4; Znt = S = 18

n

1

2

3

5

4

7

6

S

N

3

4

5

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

8

6

7

9

8

A1 +

N

10

11

12

B1 A

+

13 14

S

15

A2 +

16 17

18

1

2

B2 -

B -

Dây quấn sóng phức tạp gồm m dây quấn sóng đơn hợp lại do
đó số đôi mạch nhánh song song của dây quấn sóng phức tạp: a = m.
Back

Chơng 2

Next


máy điện một chiều
2.6: Dây cân bằng điện thế
1.Điều kiện để dây quấn đối xứng:
- Dây quấn MĐMC tơng ứng nh 1 mạch điện gồm 1 số nhánh
song song ghép lại. Mỗi nhánh gồm 1 số phần tử nối tiếp nhau.

- ở điều kiện bình thờng: sức điện động sinh ra trong các mạch
nhánh song song bằng nhau, dòng điện phân bố đều trong các nhánh.
- Dây quấn phải đảm bảo 1 số yêu cầu sau:
+ Đảm bảo về cảm ứng từ: Hệ thống mạch từ phải có cấu tạo
đối xứng, từ thông ở các cực nh nhau.
+ Điều kiện về dây quấn: Tất cả các dây quấn tạo thành mạch
nhánh phải tơng đơng nhau và số phần tử của các nhánh cũng phải
tơng đơng.
Back

Next

Chơng 2

máy điện một chiều
2. Dây cân bằng điện thế loại 1:
- Dây cân bằng điện thế làm mất sự không đối xứng của mạch
từ trong MĐ để cân bằng điện thế ở các mạch nhánh của dây
quấn xếp nằm dới các cực từ có cùng cực tính đợc gọi là dây
cân bằng loại 1. Bớc thế yt bằng số phiến đổi chiều dới mỗi
đôi cực:
G G
=
yt =
p
a
3. Dây cân bằng loại 2:
- Dây cân bằng làm mất sự phân bố không đối xứng của điện
áp trên vành góp gọi là dây cân bằng loại 2.
Bớc thế: yt =

Back

Chơng 2

S G
=
a
a
Next


máy điện một chiều

Chơng 3:
Các quan hệ điện từ trong máy
3.1: Sức điện động dây quấn phần ứng
3.2: Mô men điện từ - công suất điện từ
3.3: Cân bằng năng lợng - tổn hao
- hiệu suất

Back

Next

Phần I

máy điện một chiều
3.1: Sức điện động dây quấn phần ứng
Sức điện động trung bình cảm ứng trong 1 thanh dẫn có chiều
dài l, chuyển động với vận tốc v trong từ trờng bằng: etb = Btb.l.v

.D .n
n
là bớc cực
v=
= 2p.
D là đờng kính phần ứng.
60
60

p là số đôi cực.
Btb =
l
n là tốc độ quay phần ứng(v/phút)
: từ thông khe hở dới mỗi cực từ (Wb)
Nếu gọi N là tổng số thanh dẫn của dây quấn thì mỗi mạch
nhánh song song sẽ có N thanh dẫn nối tiếp nhau. Nh vậy sức điện
2a

n
n
động của máy:
e =
.l. 2p.
= 2p. .
tb

N
pN
. .n
E =

.etb =
2a
60a

Trong đó: Ce =
Back

l

60

60

Hay E = Ce..n (V)

pN
là hệ số phụ thuộc kết cấu máy và dây quấn.
60a
Chơng 3

Next


máy điện một chiều
3.2. Mô men điện từ - công suất điện từ
1. Mômen điện từ:
S
Khi MĐ làm việc trong dây quấn phần ứng
sẽ có dòng điện chạy qua. Tác dụng của từ
n

trờng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua sẽ M
B
sinh ra mômen điện từ trên trục máy.
Btb
- Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn:

f = Btb.l.i
Gọi N là tổng số thanh dẫn của dây quấn và dòng trong mạch nhánh
là: i = I/2a thì mômen điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng là:
2 p

M = Btb. I .l.N. D . Thay D =
và Btb = ta có:

2a
.l
2
I
2 p
M=
.
.l.N.
= pN ..I = CM. .I (Nm)
.l 2a
2
2a
pN
Trong đó: CM =
là hệ số phụ thuộc kết cấu máy.
2 a

là từ thông dới mỗi cực từ (Wb).
Back
Next

máy điện một chiều
2. Công suất điện từ:
Công suất ứng với mômen điện từ (lấy vào với máy phát và đa ra
với động cơ) gọi là công suất điện từ: Pđt = M.
= 2n là tốc độ góc phần ứng.
60
2n
pN
pN
Pđt =
..I .
=
.n..I = E . I
60
2 a
60a
- Trong chế độ máy phát: M ngợc chiều quay với phần ứng nên
đóng vai trò là mômen hãm. Máy chuyển công suất cơ (M.)
thành công suất điện (EI).
- Trong chế độ động cơ: M có tác dụng làm quay phần ứng cùng
chiều với chiều quay phần ứng. Máy chuyển công suất điện (EI)
thành công suất cơ (M.)
Back

Chơng 3

Next


máy điện một chiều
3.3: Cân bằng năng lợng - tổn hao - hiệu suất
1. Tổn hao trong MĐMC:
a) Tổn hao cơ( pcơ):
b) Tổn hao sắt (pFe):
- Hai loại tổn hao trên tồn tại ngay cả khi không tải nên gọi là tổn
hao không tải: p0 = pcơ + pFe. Tổn hao này sinh ra M hãm ngay cả
p
khi không tải nên gọi là M không tải: M0 = 0

c) Tổn hao đồng (pcu): Gồm 2 phần:
2
- Tổn hao đồng trên mạch phần ứng: pcu. = I R
Với: R = r + rb + rf + rtx ; (r : điện trở dây quấn phần ứng;
rf : điện trở cực từ phụ; rb : điện trở dây quấn bù;
rtx: điện trở tiếp xúc chổi than.)
- Tổn hao đồng trên mạch kích thích:
(Bao gồm tổn hao đồng của dây quấn kích thích và của điện trở
điều chỉnh trong mạch kích thích): pcu.kt = Ukt Ikt
Back

Next

Chơng 3

máy điện một chiều
d) Tổn hao phụ: (pf)

Trong đồng và trong thép đều sinh ra tổn hao phụ. Tổn hao phụ
thờng khó tính. Ta lấy pf = 1%Pđm
2. Giản đồ năng lợng và hiệu suất:
a) Máy phát điện:
Pđt = P1 - (pcơ + pFe) = P1 - p0 = E I
P2 = Pđt - pcu = U.I
pcơ
pFe
pcu
- Giản đồ năng lợng:
P1

Pđt

P2

- Hiệu suất:
P P (p +p + p )
p
= 2 = 1 co Fe cu = 1
P1
P1
P1
Back

Chơng 3

Next

máy điện một chiều
b) Động cơ điện:
Ta có công suất điện mà động cơ nhận từ lới:
P1 = U.I = U.(I + Ikt )
Với: I = I + Ikt là dòng nhận từ lới vào.
U là điện áp ở đầu cực máy.
Pđt = P1 - (pcu. + pcu.kt)
Pđt = EI
Còn lại là công suất cơ đa ra đầu trục: P2 = M. = Pđt - (pcơ +pFe)
pcu. + pcu.kt
- Giản đồ năng lợng:
pFe
pcơ
P1

Pđt

P2

- Hiệu suất:

=
Back

P2 P1 (pco + pFe + pcu )
p
=
=1
P1
P1

P1
Chơng 3

Next

máy điện một chiều

Chơng 4 : Từ trờng
trong máy điện một chiều

4-1: từ trờng lúc không tải
-T Trng cc t chớnh4-2: từ trờng khi có tải

Back

Phần I

Next


máy điện một chiều

4-1: từ trờng lúc không tải
1.Từ trờng chính và từ trờng tản:

0

Từ thông chính là từ thông đi qua
khe hở không khí giữa phần ứng và
cực từ trong phạm vi 1 bớc cực.

Từ thông của cực từ đợc tính nh sau:
c = 0 + = 0(1+/ 0 ) = 0.t
Với t = 1+


0

là hệ số tản từ của cực từ chính.

2. Sức từ động cần thiết để sinh ra từ thông:
- Do mạch từ hoàn toàn đối xứng và sức từ động ở các cực từ nh
nhau nên ta chỉ cần tính cho 1 đôi cực.
Back

Chơng 4

Next

máy điện một chiều
- Để có từ thông chính 0 ta cần cung cấp cho dây quấn kích
thích 1 sức từ động F0 nào đó. Để đơn giản cho việc tính toán ta dùng
cách phân đoạn mạch từ thành 5 đoạn: khe hở không khí (), răng
phần ứng (hr), lng phần ứng (l), cực từ (hc), gông từ (lG).
Khi đó sức từ động cần thiết cho 1 đôi cực sẽ tính nh sau:
F0 = I.W = H.l = 2H. + 2Hr.hr + H.l + 2Hc.hc + HG.lG
= F + Fr + F + Fc + FG
Trong đó: h chỉ chiều cao, l chỉ chiều dài.
B
Trong mỗi đoạn đó cờng độ từ trờng đợc tính: H =
với B =

à
S
, S, à là từ thông, tiết diện, hệ số từ thẩm của các đoạn.
lG
a) Sức từ động trên khe hở F: F = 2H.
* Khi phần ứng nhẵn:

- Do khe hở giữa cực từ và phần ứng khônghcđều: ở giữa thìhkhe
hở
c
nhỏ, 2 đầu mép cực từ khe hở lớn: max = (1,5 ữ 2,5) nênhphân bố từ
r
h r l
cảm ở những điểm thẳng góc với bề mặt phần ứng cũng
khác nhau.
Back

Chơng 4

Next


máy điện một chiều
- Phân bố từ cảm dới 1 cực từ biểu diễn nh

hình vẽ. Từ cảm ở giữa cực từ có giá trị lớn nhất
còn ở 2 mép cực trị số giảm dần và ở đờng trung

tính hình học giữa 2 cực từ thì bằng 0.
- Để đơn giản ta thay đờng cong từ cảm thực tế

bằng 1 hình chữ nhật có chiều cao là B và đáy là
B
b = . sao cho diện tích hình chữ nhật bằng
diện tích bao bởi đờng cong thực tế. (b là cung

tính toán của cực từ còn là hệ số tính toán
b
cung cực). Trong MĐMC có cực từ phụ thì = 0,62 ữ 0,72;
ở MĐMC không có cực từ phụ thì = 0,7 ữ 0,8
lc
Gọi l là chiều dài phần ứng theo dọc trục
l1
và lc là chiều dài cực từ thì ta có chiều dài tính
toán l = l + lc . Với l = l1- ng.bg
B
2

ng,bg là số rãnh và chiều rộng rãnh thông gió.
Back

l
Next

Chơng 4

máy điện một chiều
Từ cảm khe hở không khí: B = =
S
l .b
Sức từ động đợc tính:

B

F1 = 2.H . = 2 . = 2
.
à0
à0 .l .b
* Khi phần ứng có răng:
t1
- Khi tính toán ta phải quy đổi phần ứng
br1
có răng về phần ứng nhẵn bằng cách tăng
khe hở không khí là ' = K. với ' đợc
gọi là trị số tính toán của khe hở.
t + 10
K là hệ số khe hở: K = 1
b r1 + 10
t1 là bớc răng;
br1 là chiều rộng đỉnh răng
Ta có sức từ động phần ứng khi có răng :
F = 2.H.'
' = K.
Back

F = 2.H. K. = 2.F1. K = 2.
Chơng 4


..K
à 0 .l .b
Next