CHƯƠNG 5 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

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

CHƯƠNG 5:
MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

04/06/2013

401041 – Chương 5

1


CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
5.1. Đại cương
5.2. Nguyên lý làm việc của máy phát và động cơ một chiều.
5.3. Sức điện động, công suất và momen điện từ của máy
điện một chiều.
5.4. Phản ứng phần ứng.
5.5. Nguyên nhân tia lửa điện và phương pháp cải thiện đổi
chiều.
5.6. Máy phát điện một chiều
5.7. Động cơ điện một chiều

04/06/2013

401041 – Chương 5

2

5.1. Đại cương
Máy điện một chiều có thể dùng làm động cơ điện, máy
phát điện hay dùng trong những điều kiện làm việc khác.
Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất
tốt. Vì vậy máy được dùng nhiều trong những ngành công
nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ.
Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn cho các động
cơ điện một chiều, làm nguồn kích từ trong máy điện đồng bộ,
cung cấp nguồn điện một chiều điện áp thấp cho công nghiệp
điện hóa học như tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện ...
So với máy điện xoay chiều, máy điện một chiều có
những nhược điểm như : giá thành đắt hơn, chế tạo và bảo
quản cổ góp phức tạp. Tuy nhiên, do những ưu điểm vừa kể
trên, máy điện một chiều vẫn còn giữ một tầm quan trọng nhất
định trong sản xuất công nghiệp.
04/06/2013

401041 – Chương 5

3


5.1. Đại cương
1/ Cấu tạo:

04/06/2013

401041 – Chương 5

4


5.1. Đại cương
2/ Các thông số định mức:
- Công suất định mức Pđm (W hoặc KW)
- Điện áp định mức Uđm (V)
- Dòng định mức Iđm (A)
- Tốc độ định mức nđm (vòng/phút)
Ngoài ra, còn có các thông số khác như: kiểu máy,
phương pháp kích từ và dòng kích từ …

04/06/2013

401041 – Chương 5

5


5.2. Nguyên lý làm việc của máy phát
và động cơ DC
1/ Nguyên lý làm việc của
máy phát DC
Phương trình điện áp của máy
phát điện một chiều :
U = Eư – IưRư
Trong đó :
Rư : điện trở dây quấn phần
ứng.
U : điện áp đầu cực máy phát.

04/06/2013

401041 – Chương 5

6


5.2. Nguyên lý làm việc của máy phát
và động cơ DC
2/ Nguyên lý làm việc của
động cơ DC
Phương trình điện áp của máy
phát điện một chiều :
U = Eư + IưRư
Eư : ngược chiều Iư nên còn gọi
là sức phản điện.

04/06/2013

401041 – Chương 5

7


5.3. Sức điện động, công suất và momen
điện từ của máy điện DC
1/ Sức điện động :
Sức điện động của mỗi thanh dẫn:
e = Btb.l.v

Sức điện động của phần ứng:
p.N
Eö 
.n.
60.a

 Eư= kE.n.

pN
kE 
Hằng số phụ thuộc kết cấu
60 a
04/06/2013

401041 – Chương 5

8


5.3. Sức điện động, công suất và momen
điện từ của máy điện DC
2/ Công suất điện từ và momen điện từ:
Công suất điện từ:

pN
Pñt  Eö .I ö 
.n..I ö
60a
Momen điện từ:

pN
M ñt 
.I ö .  k M .I ö .
2 a
pN
kM 
2 a

04/06/2013

Hằng số phụ thuộc kết cấu

401041 – Chương 5

9


5.4. Phản ứng phần ứng
Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ
gọi là phản ứng phần ứng. Từ trường trong máy là từ trường
tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng.
N

N

N
Trung tÝnh
vËt lý

n

Trung tÝnh
N h×nh häc

S­

S

04/06/2013

n

Trung tÝnh
h×nh häc

­

S

S

401041 – Chương 5

10


5.5. Nguyên nhân tia lửa điện và phương
pháp cải thiện đổi chiều.
1. Nguyên nhân cơ khí :
- Vành góp không đồng tâm với trục

- Sự cân bằng quay không tốt, gây dao động hướng kính.
- Cổ góp không tròn, lực ép chổi than không đủ.

04/06/2013

401041 – Chương 5

11


5.5. Nguyên nhân tia lửa điện và phương
pháp cải thiện đổi chiều.
2. Nguyên nhân về điện :
Khi rotor quay, liên tiếp có phần tử chuyển đổi từ mạch nhánh
này sang mạch nhánh khác, trong phần tử đổi chiều ấy, sẽ
xuất hiện các sức điện động sau :
a. Sức điện động tự cảm eL do sự biến thiên dòng điện trong
phần tử đổi chiều.
b. Sức điện động hỗ cảm em do sự biến thiên dòng điện
trong các phần tử đổi chiều khác lân cận.
c. Sức điện động eq do từ trường phần ứng gây ra.
Khi đi qua chổi than, các phần tử này bị nối tắt, mà tổng các
sức điện động khác 0, do đó phát sinh tia lửa điện.

04/06/2013

401041 – Chương 5

12

5.5. Nguyên nhân tia lửa điện và phương
pháp cải thiện đổi chiều.
4/ Biện pháp khắc phục
- Loại trừ nguyên nhân cơ khí
- Dây quấn cực từ phụ và dây quấn bù mắc nối tiếp với dây
quấn phần ứng
- Dời chổi than đến vị trí trung tính vật lý.
N
Sf

Nf
S

Cực từ phụ
04/06/2013

Dây quấn bù
401041 – Chương 5

13


5.6. Máy phát điện DC
1/ Máy phát điện kích từ độc lập:
a) Mạch tương đương

Iö = It
Ut = Eö – Iö .Rö = It . Rt
Uk = Ik (Rk + Rs) =Ik . Rf

Eö = kE . n.
04/06/2013

401041 – Chương 5

14


5.6. Máy phát điện DC
1/ Máy phát điện kích từ độc lập:
b) Đặc tuyến không tải: Eư = f (Ik)

04/06/2013

401041 – Chương 5

15


5.6. Máy phát điện DC
1/ Máy phát điện kích từ độc lập:
c) Đặc tuyến ngoài: U = f(I)

U o  U ñm
U % 
100%
U ñm
Eö  U ñm

100%

U ñm

04/06/2013

401041 – Chương 5

16


5.6. Máy phát điện DC
1/ Máy phát DC kích từ độc lập:
d) Đặc tuyến điều chỉnh: Ik = f(Iư)

04/06/2013

401041 – Chương 5

17


5.6. Máy phát điện DC
2/ Máy phát DC kích từ song song:
a) Điều kiện tự kích
- Phải có từ dư. Nếu không còn từ dư, ta phải mồi để tạo từ
dư.
- Chiều của từ trường dư phải cùng chiều với từ trường dây
quấn kích từ. Nếu chiều 2 từ trường ngược nhau, ta phải đổi
cực tính dây quấn kích từ hoặc đổi chiều quay phần ứng.
- Điện trở điều chỉnh kích từ khi khởi động phải ở vị trí nhỏ
- Vận tốc quay phải lớn.

04/06/2013

401041 – Chương 5

18


5.6. Máy phát điện DC
2/ Máy phát DC kích từ song song:
b) Mạch tương đương

Ut = Uk

U = Eư – Iư Rư
Iö = Ik + It
Eư= kE.n.(d+s)
04/06/2013

Ik (Rk + Rs) = It.Rt

401041 – Chương 5

19


5.6. Máy phát điện DC
2/ Máy phát DC kích từ song song:
c) Đặc tuyến ngoài : U = f(I)

04/06/2013

401041 – Chương 5

20


5.6. Máy phát điện DC
2/ Máy phát DC kích từ song song:
d) Đặc tuyến điều chỉnh: Ik = f (Iư)
Khi Iư tăng, điện áp sụt nhiều, do đó mức độ tăng dòng
kích từ phải nhiều hơn , từ đó đặc tính điều chỉnh sẽ dốc hơn.

04/06/2013

401041 – Chương 5

21


5.6. Máy phát điện DC
3/ Máy phát DC kích từ hỗn hợp:
a) Mạch tương đương

Rẽ ngắn

Rẽ dài

Iư = Ik + In ; In = It

Iư = Ik + It ; In = Iư

= Iư.Rư + In.Rn +Ut

= Iư .(Rư +Rn) + Ut

Uk = Ut = Ik.(Rk + Rs) = Ik .Rf
Uk = Ik.(Rk + Rs) = In.Rn + Ut
= kE.n.(s n)
(+) : nối thuận  hỗn hợp cộng ; (-) : nối ngược  hỗn hợp trừ
04/06/2013

401041 – Chương 5

22


5.6. Máy phát điện DC
3/ Máy phát DC kích từ hỗn hợp:
b) Đặc tuyến ngoài : U = f (I)
Ut

(1): Nối thuận bù thừa

(1)

U0
(4)

(2)

(2): Nối thuận bù đủ

(3)

(3): Kích từ song song
(4): Nối ngược

0

04/06/2013

It

401041 – Chương 5

23


5.6. Máy phát điện DC
4/ Tổn hao và hiệu suất của máy phát DC
- Tổn hao cơ :
pmq
- Tổn hao sắt từ :
pFe
p0 = pmq + pFe : tổn hao cơ = tổn hao quay = tổn hao cơ +
từ
- Tổn hao đồng ứng :
- Tổn hao kích từ:
- Công suất cơ vào :

- Công suất điện ra :
P2
- Hiệu suất :
 
P1
04/06/2013

pCu: = Iư2.Rư
pk = Uk. Ik
P1 = M1.
P2 = U.I
P2
P2  ( pFe  pmq  pCu  pk )
401041 – Chương 5

24


5.7. Động cơ một chiều
1/ Đại cương, sức điện động và momen của động cơ
một chiều.
Động cơ điện một chiều được dùng trong giao thông, các
cơ cấu truyền động tự động, những nơi cần điều chỉnh tốc độ
chính xác, liên tục trong dãi rộng.
Phân loại động cơ một chiều tương tự như máy phát điện
một chiều : kích từ độc lập, song song, nối tiếp và hỗn hợp.
Sức điện động

pN
Eö 

n .  k E .n .
60a
Đối với động cơ, dòng điện Iư ngược chiều với sức điện
động, nên Eư còn gọi là sức phản điện.
04/06/2013

401041 – Chương 5

25