CÁC KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN, MẠCH TỪ TRONG MÁY ĐIỆN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
MÔN HỌC : MÁY ĐIỆN 1
MÃ MÔN : 401041

CHƯƠNG 1:
CÁC KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT VÀ
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN, MẠCH TỪ
TRONG MÁY ĐIỆN
04/06/2013

401041 – Chương 1

1


CHƯƠNG 1:
1.1. Các khái niệm cơ bản
1.2. Các định luật cơ bản
1.3. Các nguyên lý biến đổi và tính thuận nghịch trong
máy điện.
1.4. Tính toán mạch từ.
1.5. Vật liệu chế tạo máy điện
1.6. Tổn hao và làm mát máy điện
1.7. Các bước khảo sát máy điện

04/06/2013

401041 – Chương 1

2

1.1. Các khái niệm cơ bản
Máy điện là tbị điện từ, có nguyên lý làm việc dựa theo định
luật cảm ứng điện từ và lực điện từ.
• Về cấu tạo : bao gồm 2 phần chính là
 Mạch điện : dây quấn máy điện
 Mạch từ : lõi thép
• Máy điện có nhiều loại, được phân loại theo nhiều cách khác
nhau:
- Theo công suất
- Theo chức năng
- Theo dòng điện
- Theo nguyên lý làm việc
Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp như sau :
•

04/06/2013

401041 – Chương 1

3


1.1. Các khái niệm cơ bản

04/06/2013

401041 – Chương 1

4

1.2. Các định luật cơ bản
trong máy điện
1/ Định luật cảm ứng điện từ (Faraday Law’s)
a) Trường hợp từ thông biến thiên đâm xuyên qua
vòng dây
Sức điện động cảm ứng trong 1 vòng dây :

Sức điện động cảm ứng trong N vòng dây :

04/06/2013

401041 – Chương 1

5


1.2. Các định luật cơ bản
trong máy điện
1/ Định luật cảm ứng điện từ (Faraday Law’s)
b) Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường
Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc
với đường sức từ trường, 2 đầu thanh
dẫn xuất hiện sức điện động :

e [V]; v [m/s]; B [T]

04/06/2013

401041 – Chương 1

6


1.2. Các định luật cơ bản
trong máy điện
2/ Định luật lực điện từ (Laplace law’s)
Khi thanh dẫn mang dòng điện
đặt vuông góc với đường sức từ
trường, thanh dẫn sẽ chịu một lực
điện từ tác động có trị số là

F[N]; B[T]; i[A]; l[m]

04/06/2013

401041 – Chương 1

7


1.3. Nguyên lý chuyển đổi năng lượng
trong máy điện

Nguyên lý máy phát điện

Nguyên lý động cơ điện

Tuỳ theo năng lượng đưa vào mà máy điện có thể làm việc ở chế độ

máy phát hay động cơ điện  Tính thuận nghịch của máy điện
 Tất cả máy điện đều có tính thuận nghịch
04/06/2013

401041 – Chương 1

8


1.4. Tính toán mạch từ
1/ Định luật Ohm từ
Định luật Ohm từ suy từ định
lý Ampere (định luật bảo toàn
dòng điện), phát biểu như sau :
Nếu là từ trường do một tập
hợp dòng điện i1, i2, …, in tạo ra
và nếu C là một đường kín bao
quanh chúng thì :
 
 H.d    i k
C
04/06/2013

401041 – Chương 1

9


1.4. Tính toán mạch từ
1/ Định luật Ohm từ

Bây giờ xét mạch từ hình sau :

Ta có : H.l = W.i
hay : B



  W.i

1 

  W.i
  S
Vậy: H.l =   = W I = F
F: sức từ động
 : từ thông
 : từ trở
04/06/2013

401041 – Chương 1

 Định luật Ohm từ

10


1.4. Tính toán mạch từ
2/ Định luật Kirrchoff 2 mạch từ
Trong trường hợp tổng quát, nếu mạch từ gồm m phần tử
ghép nối tiếp; phần tử j có chiều dài j, tiết diện Sj, độ từ thẩm j,

từ trở j ; và nếu ta quấn trên đó n cuộn dây; cuộn k có Wk vòng
thì :
Ví dụ:

H1l1 + H2l2 = (1 + 2) = W1i1 – W2i2 = F1– F2
 Định luật Kirrchoff 2 mạch từ

04/06/2013

401041 – Chương 1

11


1.4. Tính toán mạch từ
3/ Định luật Kirrchoff 1 mạch từ

Tại một nút bất kỳ trong mạch từ, tổng từ thông đi vào và ra khỏi
nút bằng không  Định luật bảo toàn từ thông.

04/06/2013

401041 – Chương 1

12


1.5. Vật liệu chế tạo máy điện
1/ Vật liệu dẫn điện :
Dùng chủ yếu là đồng (Cu) và nhôm (Al) vì chúng có điện trở

bé, chống ăn mòn tốt. Tùy theo yêu cầu về cách điện và độ bền
cơ học người ta còn dùng hợp kim của đồng và nhôm. Có chỗ
còn dùng cả thép để tăng sức bền cơ học và giảm kim loại màu
như vành trượt.

04/06/2013

401041 – Chương 1

13


1.5. Vật liệu chế tạo máy điện
2/ Vật liệu dẫn từ :
• Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz hoặc
60Hz, người ta dùng thép lá dày 0,350,5mm có pha thêm 25%
Si để giảm tổn hao từ trễ và dòng xoáy. Thép lá được chế tạo
bằng phương pháp cán nóng hoặc cán nguội. Phương pháp cán
nguội cho độ từ thẩm cao hơn và tổn hao và tổn hao lõi (từ trễ,
dòng xoáy) thấp hơn.
• Ở đoạn mạch từ có từ thông không đổi (không bị tổn hao từ trễ
và dòng xoáy), người ta dùng thép đúc, thép rèn.

04/06/2013

401041 – Chương 1

14

1.5. Vật liệu chế tạo máy điện
3/ Vật liệu cách điện :
Vật liệu cách điện để cách ly các phần dẫn điện và không dẫn
điện, hoặc các phần dẫn điện với nhau. Yêu cầu của chúng là khả
năng cách điện cao, chịu nhiệt tốt, không bị ẩm và có độ bền cơ.
Cách điện bọc dây dẫn càng chịu nhiệt cao thì nhiệt độ cho phép
của dây dẫn càng lớn và dây càng mang được dòng điện lớn.

04/06/2013

401041 – Chương 1

15


1.5. Vật liệu chế tạo máy điện
4/ Vật liệu kết cấu:
Vật liệu kết cấu để chế tạo các chi tiết chịu lực cơ học như
trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy; thường là gang, thép lá, thép rèn,
kim loại màu, chất dẻo…

04/06/2013

401041 – Chương 1

16


1.6. Tổn hao, phát nóng và làm mát
máy điện

Năng lượng
đầu vào

MÁY
P1

Năng lượng
đầu ra

P2

Hiệu suất

P2

1
P1

Năng lượng
tổn thất

P
04/06/2013

401041 – Chương 1

17


1.6. Tổn hao, phát nóng và làm mát

máy điện
Các loại tổn hao :
- Tổn hao lõi thép pFe (tổn hao sắt từ) : do dòng xoáy và hiện
tượng từ trễ khi có dòng điện xoay chiều đi qua
- Tổn hao đồng pCu: do dòng điện chạy qua điện trở dây quấn
- Tổn hao cơ do ma sát pmq

Các tổn hao chuyển thành năng lượng gì ? Tác
hại ra sao ? Cách khắc phục?

04/06/2013

401041 – Chương 1

18


1.8. Các bước khảo sát máy điện
Việc khảo sát máy điện được tiến hành theo các bước
sau :
(1) Khảo sát các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện.
(2) Từ các định luật vật lý, viết hệ phương trình toán học
mô tả sự làm việc của máy điện (mô hình toán học).
(3) Từ mô hình toán học, thành lập mạch tương đương
của máy điện.
(4) Từ mạch tương đương, khảo sát các đặc tính làm
việc của máy.

04/06/2013

401041 – Chương 1

19