Đổi chiều dòng điện trong máy điện một chiều

Chơng 9.

Đổi chiều dòng điện trong m.đ.1.c

9.1 Đại cơng
Đổi chiều l ton bộ các hiện tợng xảy ra của dòng điện trong phần tử dây quấn phần ứng,
khi nó dịch chuyển từ vị trí bị chổi than nối ngắn mạch qua ranh giới tiếp theo. Xét 1 dây
quấn xếp đơn giản, hình 5.1
Khi t = 0, Chổi than phủ
hon ton lên phiến 1. Lúc đó
nếu dòng điện chạy trong
phần tử b l (+ i), thì tại thời
điểm t = Tđc Chổi than rời
khỏi phiến 1 v phủ hon
ton lên phiến 2, lúc ny phần
tử (b) đã chuyển sang một
nhánh khác v dòng điện
trong nó đổi chiều (- i).
Vị trí trung gian khi 0 < t
< Tđc phần tử (b) bị nối ngắn
mạch, dòng điện chạy trong
phần tử (b) lúc ny biến thiên
Hình 5.1 Quá trình đổi chiều trong dây quấn
theo những quy luật rất phức
tạp, phụ thuộc vo quá trình quá độ trong phần tử (b) v các phần tử cùng đổi chiều ở các
nhánh khác.
Thờng Tđc< 0,001 (s) nên fđc = 1000 - 3000 (Hz).
5.2 Quá trình đổi chiều.
Viết phơng trình định luật K1 v K2 cho nút (1), (2) v mạch vòng của phần tử (b) ta
có:
5.1

i + i - i 1 = 0
i - i - i 2 = 0
5.2
5.3
rpt.i + (rd + rtx1).i1 - (rd + rtx2).i2 = e
Trong đó:
i l dòng điện chạy trong phần tử (b) bị nối ngắn mạch;
i1 v i2 l dòng điện chạy trong dây nối với phiến đổi chiều 1 v 2;
rpt l điện trở của phần tử dây quấn;
rd l điện trở dây nối;
rtx1 v rtx2 l điện trở tiếp xúc giữa chổi than với phiến 1 v 2;
e l tổng các s.đ.đ cảm ứng đợc trong phần tử đổi chiều (b), nó gồm:
a) S.đ.đ tự cảm eL, do sự biến thiên của dòng điện trong phần tử đổi chiều sinh ra.
b) S.đ.đ hổ cảm eM, do các dòng điện đổi chiều trong các phần tử khác hổ cảm qua.
c) S.đ.đ đổi chiều eđc, do phần tử đổi chiều chuyển động trong vùng trung tính hình học
có B 0.
Vậy e = eL + eM + eđc = epk + eđc.

5.4

Giải 3 phơng trình trên, khi bỏ qua rpt v rd (vì chúng rất bé), ta đợc:
Máy điện 2

43


i=

rtx2 rtx1
e

.i u +
rtx1 + rtx2
rtx1 + rtx2

5.5

Giả thiết rtx1 v rtx2 tỷ lệ nghịch với bề mặt tiếp xúc Stx1 v Stx2 giữa chổi than v phiến
góp 1 v 2. Nếu coi quá trình đổi chiều từ t = 0 đến t = Tđc , nghĩa l bc = bG thì:
S tx1 =

Tdc t
S
Tdc

v

S tx2 =

t
S
Tdc

5.6

Trong đó: S l mặt tiếp xúc ton phần giữa chổi than v phiến đổi chiều, thì rtx l điện
trở tiếp xúc ton phần. Từ đây ta có:
rtx1 =

T
S

rtx = dc rtx
S tx1
Tdc t

rtx2 =

T
S
rtx = dc rtx
S tx2
t

5.7

Thay các giá trị trên vo (4) ta có:
2t
e
).iu +
i = (1
Tdc
rn

với

Tdc2
rn = rtx .
t (Tdc t)

5.8

1. Đổi chiều đờng thẳng.
Nếu e = 0 ta có i = (1

2t
).iu
Tdc

Quan hệ giữa i = f(t) l đờng thẳng, trên hình
vẻ ta có mật độ dòng điện:
Phía ra j1 =
Phía vo

i1
T
i
T
= dc . 1 = dc .tg 1
S tx1
S Tdc t
S
j2 =

i2
T i
T
= dc . 2 = dc .tg 2
S tx2
S t
S

Vì 1 = 2 nên j1 = j2 nghĩa l mật độ dòng
điện ở phía phiến góp đi ra bằng phía phiến góp đi
vo, điều ny rất thuận lợi cho quá trình đổi chiều.

Hình 5.2 Đổi chiều đờng

2. Đổi chiều đờng cong.
Thực tế e 0, nên ngoi dòng điện ở trên còn có
dòng điện phụ:
if =

e 0

5.9

rn

Đờng biểu diễn rn v if nh hình 5.3.
a) Đổi chiều trì hoãn (e > 0)
Hình 5.3
Dòng
Lúc ny i = icb + if v dòng điện đổi chiều đi qua giá
trị zéro chậm hơn đổi chiều đờng thẳng (a a'), hình
5.4. Khi đổi chiều trì hoãn 1 > 2 nên j1 > j2 tia lửa xuất hiện ở phía chổi than đi ra. Điều
ny giống nh tia lửa khi ta mở cầu dao có tải.

Máy điện 2

44

b) Đổi chiều vợt trớc
(e < 0)
Lúc ny i = icb - if v dòng điện đổi chiều đi qua giá trị zéro sớm hơn đổi chiều đờng
thẳng (a a''), hình 5.5. Khi đổi chiều vợt trớc 1 < 2 nên j1 < j2 tia lửa xuất hiện ở
phía chổi than đi vo. Điều ny giống nh tia lửa khi ta đóng cầu dao có tải.
9.3 Nguyên nhân sinh tia lửa v biện pháp khắc phục.
1. Nguyên nhân.
a) Nguyên nhân về cơ
- Vnh góp không đồng
tâm với trục
- Sự cân bằng phần quay
không tốt gây dao động
hớng kính
- Cổ góp không tròn, lực
ép chổi than không đủ.
b) Nguyên nhân về điện
- Sức điện động đổi chiều
không triệt tiêu đợc s.đ.đ
Hình 5.4 Đổi chiều trì hoãn Hình 5.5
phản khánh e 0
- Sự phân bố không đều
của mật độ dòng điện trên bề mặt tiếp xúc
- Tác dụng nhiệt, hóa...

Đổi chiều

2. Biện pháp khắc phục.
a) Giải quyết các tồn tại cơ khí
a) Bố trí cực từ phụ.

Sức từ động của cực từ phụ Ff ngoi việc
phải cân bằng đợc Fq còn phải tạo nên đuợc
eđc đủ lớn lm triệt tiêu epk.
c) Xê dịch chổi than khỏi đờng trung tính
hình học

Hình 5.6 Xê dịch chổi than để

Những máy nhỏ không bố trí cực từ phụ, để cải thiện đổi chiều ta có thể xê dịch chổi
than khỏi đờng trung tính hình học.
Trờng hợp máy phát ta xê dịch chổi than theo chiều quay một góc = +
Trong đó: ứng với góc l đờng trung tính vật lý, thêm một góc để tạo nên s.đ.đ
đổi chiều đủ triệt tiêu s.đ.đ phản kháng epk. Hình 5.6
d) Dây quấn bù.
Tạo nên từ trờng lm triệt tiêu từ trờng phần ứng dới bề mặt cực từ nhờ vậy m từ
trờng khe hở sẽ phân bố đều đặn, thuận lợi cho quá trình đổi chiều.

Máy điện 2

45