tài liệu máy điện 1

Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn 1

Back

Néi dung

Next


Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn

M¸y ®iÖn mét chiÒu
Chương 1: Tổng quan về máy điện một chiều
1.1 Đại cương về máy điện một chiều
1.1.1. Nguyên lý làm việc cơ bản của MĐMC
1.1.2. Cấu tạo của MĐMC
1.1.3. Các đại lượng định mức của MĐMC
1.1.4 Phân loại MĐMC
1.2 Biểu thức sức điện động phần ứng
1.3 Biểu thức mô men điện từ và công suất điện từ,
1.4 Phương trình cân bằng điện áp của máy phát và động cơ điện
một chiều
1.5. Các đặc tính của Máy phát điện một chiều
1.6 Mở máy và điều chỉnh tốc độ Động cơ điện một chiều
1.6.1. Mở máy ĐCĐMC
1.6.2. Điều chỉnh tốc độ ĐCĐMC

Back

Néi dung

Next


máy điện một chiều

1.1: Nguyên lý làm việc

bc

I

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

A
+

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

n

N
da

Fđt

Rt

U

e

Fđt
I b
c

da e

-

B

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

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

Next


máy điện một chiều

2. Nguyên lý làm việc ở chế độ động cơ:
N
F, Mđt

ở chế độ động cơ Mđt cùng chiều với chiều
quay phần động gọi là mômen quay.
Nếu điện áp đặt vào động cơ là U thì ta có:
U = E + IR

n
S

Nh vậy: ở chế độ động cơ thì U > E còn ở chế độ máy phát
thì U < E

Back

Next


Phần I: máy điện một chiều
1.2: Cấu tạo của máy điện một chiều
1. Phần tĩnh (Stato):
a) Cực từ chính:
(Là bộ phận để
sinh ra từ thông
kích thích)

Dây quấn cực từ chính
Cực từ phụ
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

Next


m¸y ®iÖn mét chiÒu

Back

Next


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

vá

Bu l«ng

Cuén d©y


phÇn c¶m ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
vá

cùc tõ

cuén d©y

Bu l«ng


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.
Lỗ thông gió dọc trục
b) Dây quấn phần ứng: Là phần sinh 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 đđiện
ợc 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

Next


phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu

Cæ gãp

d©y quÊn

lâi thÐp

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


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... ứng với Pđm đều là
các trị số định mức.

Back

Next

máy điện một chiều
1.4: 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:
etb =
.l. 2p.
= 2p. .

60
l
60
N
pN
Hay E = Ce..n (V)
. .n
E=
.e =
tb
2a
60a
pN
Trong đó: Ce =
là hệ số phụ thuộc kết cấu máy và dây quấn.
60a
Back

Next


máy điện một chiều
1.5. 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
M
trờng lên dây dẫn có dòng điện chạy qua sẽ

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
I2 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.
2a

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
Pđt =

2n
pN
pN
..I .
=
.n..I = E . I
60
2a
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

Next


máy điện một chiều
1.6: PHN LOI MY IN MT CHIU
I-1. Phân loại MP: Tuỳ theo phơng pháp kích thích cực từ chính
MFMC đợc phân thành 2 loại:
I
U
a) Máy phát điện một chiều kích từ độc lập:
I
b) Máy phát 1 chiều tự kích:
U

I

U

U

I

I

I
Ikt

Hình a

Iktnt

Ikt

I
I

I

Iktss

Hình b

Hình c

+ Máy phát một chiều kích thích song song: I = I + Ikt
(hình a).
+ Máy phát một chiều kích thích nối tiếp: I = Ikt = I
(hình b).
+ Máy phát một chiều kích thích hỗn hợp: I = I + Iktss
(hình c).
Trong mọi trờng hợp công suất kích thích chiếm 0,3 0,5% Pđm.
Back

Next


máy điện một chiều
II- 1. Phân loại C:
U

I

U

I

I

I

I
Ukt

Ikt
Hình a

U

U

Ikt
Hình b

I

I
I

I
Hình c

Iktnt

Hình d

Iktss

+ Động cơ một chiều kích thích độc lập: I = I
(hình a).
+ Động cơ một chiều kích thích song song: I = I + Ikt (hình b).
+ Động cơ một chiều kích thích nối tiếp: I = I = Ikt
(hình c).
+ Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp: I = I + Ikt
Back

(hình d).
Next


máy điện một chiều
1.7: Những đặc tính cơ bản của
máy phát một chiều

1. Đặc tính không tải: U = f(Ikt) khi I = 0, n = const.
Đặc tính đợc xác định bằng thực nghiệm theo sơ đồ thí nghiệm
U
A

V
B

I

-Iktm

A

0
B

Ikt

Ikt

Iktm

A'

Khi I = 0 U = E = Ce..n = Ce..
Đặc tính lặp lại dạng đờng cong từ hoá riêng của máy điện.
Back

Next


máy điện một chiều
2. Đặc tính ngắn mạch: In = f(Ikt)

Khi U = 0, n = const.
In

(1): Máy đã đợc khử từ d.
(2): Máy cha đợc khử từ d.
- Do U = 0 ta có E = IR nghĩa là toàn
bộ sức điện động sinh ra để bù đắp cho
sụt áp trên mạch phần ứng.

(2)
(1)

Ikt
0

- Mặt khác: dòng ngắn mạch đợc hạn chế bằng (1,25 1,5)Iđm và R
rất nhỏ vì vậy E nhỏ Ikt tơng ứng nhỏ mạch từ không bão
hoà. Do E tỷ lệ tuyến tính với Ikt nên I cũng tỷ lệ với Ikt đặc tính
có dạng đờng thẳng.

Back

Next


m¸y ®iÖn mét chiÒu
3. §Æc tÝnh phô t¶i: U = f(Ikt)
U
A

D¹ng ®Æc tÝnh:
(1): §Æc tÝnh kh«ng t¶i.

(2): §Æc tÝnh phô t¶i.

A1

Rt

(1)
B
C

0

Back

khi I = const, n = const.

V

(2)

I

B1
C1

Ikt

A
Ikt

Next


máy điện một chiều
4. Đặc tính ngoài:
U = f(I)
Khi Ikt = const, n = const.

U
U0

Uđm

Uđm

Uđm = U0 - Uđm với điều kiện Ikt =Iktđm
gọi là độ biến đổi điện áp định mức:
U 0 U dm
U% =
100% = (5 15 )%
U dm

E
U

0

D

U

A

D'

I

Iđm

I

Iđm

Iđm/2

0

P'
B
C

P Ikt


máy điện một chiều
5. Đặc tính điều chỉnh:
Ikt = f(I)
Khi U = const, n = const
Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần phải
điều chỉnh dòng kích thích nh thế nào để
giữ cho điện áp đầu ra của máy phát

không thay đổi khi tải thay đổi.

Back

Ikt

I

0

Next


máy điện một chiều
1.8: Máy phát một chiều kích từ song song
1. Điều kiện tự kích của máy:
Để đảm bảo máy tự kích đợc cần có các điều kiện sau:
- Trong máy phải tồn tại 1 lợng từ d d = (2 3)% đm
- Cuộn dây kích thích phải đấu đúng chiều hoặc máy quay đúng chiều
để sinh ra dòng ikt > 0
- Nếu tốc độ quay bằng hằng số thì điện trở mạch kích thích phải nhỏ
hơn 1 điện trở tới hạn nào đó. Hoặc nếu điện trở mạch kích thích bằng
hằng số thì tốc độ quay phải lớn hơn 1 tốc độ tới hạn nào đó.
U

rth rkt2 rkt1
A

U

I

I
U = Iktrkt
Ikt
0
Back

Ikt
Next