Đề cương bài giảng Máy điện - ĐH Bách khoa Tp.HCM

ĐH Bách khoa – ĐHQG Tp.HCM
Khoa : Điện – Điện Tử
Bộ môn : Thiết Bị Điện

ðề cương Môn học ðại học

MÁY ðIỆN
(ELECTRICAL MACHINERY)
Mã số MH : 408003
: 3 (3.1.4)
TCHP:
LT: 45
BT: 15
TH:
ĐA:
BTL/TL:
- Tổng: 60
(Ghi chú rõ nếu có hình thức khác như TT ngồi trường, tham quan, ...
các mơn này có thể dùng đơn vị "buổi", "tuần" thay cho số tiết – đính
kèm dự trù chi tiết định mức chi phí thực hành TN đặc biệt là khi đi thực
tập bên ngồi để dễ dàng cho xét duyệt kinh phí sau này)
- Đánh giá
: Kiểm tra:
30% Kiểm tra Viết giữa kỳ 45 – 60 phút
Thang điểm 10/10
Thi cuối kỳ: 70% Thi Viết cuối kỳ - 90'
- Môn tiên quyết
: - Biến đổi năng lượng điện cơ
MS: 408001
- Môn học trước
: MS:

- Môn song hành
: MS:
- CTĐT ngành
: Điện năng (Tham chiếu CTĐT ngành Điện- Điện Tử trường Đại Học
Illinois- Urbana Champaign )
- Trình độ
: Mơn bắt buộc chun ngành Điện Năng, năm thứ 3.
(khối kiến thức-KT)
- Ghi chú khác
:
- Số tín chỉ
- Số tiết

1. Mục tiêu của môn học:
Máy điện là môn học bắt buộc của sinh viên chuyên ngành Điện năng năm 3 hay môn tự chọn
cho các chuyên ngành khác của ngành Điện – Điện tử. Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp
các kiến thức nền tảng về các thiết bị điện cơ. Sinh viên hồn thành khóa học sẽ có khả năng
giải thích và chứng minh trên cơ sở tốn học các q trình vận hành của các thiết bị điện cơ.
Sinh viên cũng có thể nhận dạng được các loại máy điện có khả năng đáp ứng yêu cầu công
việc, tuy nhiên, thiết kế chi tiết của các thiết bị điện cơ không thuộc nội dung môn học.
Aims:
This course is a undergraduate junior level core for power engineering and elective for other
electrical engineering majors. The goals are to impart an understanding of electro-mechanics from
theoretical base. The successful student will be able to explain how various electromechanical
devices work, and justify the explanation mathematically. Further, the students should be able to
conceive a device that is capable of meeting performance criteria, though detailed design is not part
of the course.

2. Nội dung tóm tắt mơn học:
Mơn học cung cấp các kiến thức liên quan đến thiết bị biến đổi năng lượng điện cơ (nguyên

lý, cấu tạo, ứng dụng, các phương pháp tính, cách xây dựng mơ hình tốn và mạch tương đương).
Máy biến áp lực (máy biến áp một và ba pha, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp đo lường).
Máy điện quay: Máy điện không đồng bộ (xây dựng và phân tích mạch tương đương, cách xác định
các thơng số mạch tương đương theo thí nghiệm, phân tích đặc tính moment,…), máy điện đồng bộ
(xây dựng và phân tích mạch tương đương, điện kháng đồng bộ, các đặc tính vận hành, đặc tính góc
PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Tr.1/5


Đề cương MH : De

cuong_MayDien_Nghiem thu.doc

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

tải ở điều kiện ổn định,…), máy điện một chiều (phản ứng phần ứng, vấn đề đổi chiều và giải pháp,
phân tích dựa trên mạch điện và mạch từ, các đặc tính vận hành ở chế độ xác lập…), các loại động
cơ công suất nhỏ.
Course outline:
The course provides knowledge about basic principles of electro-mechanical conversion, theories of
single- and three-phase transformers, auto-transformers, instrument transformers, principles of
rotating electrical machines, induction machines (equivalent circuit, parameter determination,
torque characteristic analysis, etc), synchronous machines (synchronous inductances, equivalent
circuit, open and short-circuit characteristics, steady-state power angle characteristics, etc). DC
machines (effects of amature MMF, commutator action, analytical fundamentals – electric circuit
and magnetic circuit aspects, etc), low power motors.

3. Tài liệu học tập: (nên trong khoảng 3-5 đầu sách)
[1]

[2]
[3]
[4]
[5]

Nguyễn Chu Hùng, Tôn Thất Cảnh Hưng, Kỹ Thuật Điện 1, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí
Minh, 2000.
Nguyễn Hữu Phúc, Kỹ Thuật Điện 2, Máy Điện Quay, Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh,
2003.
A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, and S. D. Umans, Electric Machinery, 6th ed., New York:
McGraw-Hill, 2003.
Chee Mung Ong, Electric Machinery Mathlab Simulation, Prentice Hall 1997.2.
P. Krause, D. Wasynczuk, and S. D. Sudhoff, Analysis of Electric Machinery, IEEE Press,
2002.

4. Các hiểu biết,các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học
1. Giải thích các nguyên lý cơ bản của quá trình biến đổi năng lượng điện cơ, tính tốn và giải
tích lực/moment trong trường từ, sự tương tác điện – từ thơng qua lực lorentz, tính tốn năng
lượng của hệ thống trường từ một – hay nhiều nguồn kích thích; giải thích về từ trường quay
trong hệ thống máy điện, ..v.v.
2. Phân tích, tính tốn các biến trạng thái thuộc mơ hình tĩnh của máy điện một chiều, xoay
chiều. Tính tốn các thơng số vào và ra của hệ thống máy điện.
3. Giải thích và tính tốn chế độ vận hành máy điện một cách hiệu quả nhất (hiệu suất cao),
giúp sinh viên quan tâm nhiều hơn đến vấn đề tiết kiệm năng lượng, một vấn đề mang tính
tồn cầu, từ đó góp phần làm giảm lượng khí thải CO2, và bảo vệ mơi trường.
4. Giải thích và thiết kế được các mơ hình động đơn giản (hoặc là các phương trình) bằng
simulink của matlab, giúp sinh viên tiếp cận nhanh hơn các mơn học chun ngành sau này.
5. Có khả năng nhận dạng được các loại máy điện, sự tương thích về tải cũng như u cầu
cơng việc.
Bảng tương ứng chuẩn đầu ra của môn học và chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo

Chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo
Chuẩn đầu ra mơn học
a
b
c
d
e
f
g
h
i
1
2
3
4
5

j

k

Tr.2/5


Đề cương MH : De

cuong_MayDien_Nghiem thu.doc

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

Learning outcomes:
1. Ability to explain Electromechanical Energy Conversion Principles, calculate and analyze
the forces and torques in magnetic field systems via the lorentz force law, energy in singly
and multiply-excited magnetic field systems, magnetic fields in rotating machinery and so
on.
2. Ability to analyze steady-state models of AC/DC machines, calculate the input/output
parametters of AC/DC machines (b,e).
3. Ability to explain and calculate the operating regimes to improve productivity of electrical
machines in terms of energy efficiency. So the students can understand about energy saving,
how to reduce CO2. (j,h).
4. Ability to explain and design simulation of basically dynamic model (or equations) by
matlab/simulink tools (k).
5. Ability to identify the kinds of electrical machine according to their loads or/and their
applied fileds.

Course Objectives
1
2
3
4
5

a

b

c

d

Program Outcomes
e
f
g
h

i

j

k

5. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:
Sinh viên nên tham dự giờ giảng trên lớp để nắm bắt vấn đề vì đây là môn học liên quan nhiều đến
ứng dụng thực tế, nhiều khái niệm kỹ thuật mới.
Bài tập về nhà cần được nộp khoảng 2 tuần sau khi đầu đề bài tập được công bố.
Các cột điểm cho bài tập về nhà, và kiểm tra giữa kỳ sẽ được tổng hợp thành điểm kiểm tra (chiếm
30%), tỷ lệ giữa các phần do giảng viên công bố cho sinh viên ngay khi bắt đầu mơn học.
Thi cuối kỳ (chiếm 70%) sử dụng hình thức thi viết, với thời lượng 90 phút.
Sinh viên chỉ cần đạt điểm tổng hợp là 5 trở lên thì xem như đạt môn học.
Learning Strategies & Assessment Scheme:
Students should attend the lecture to easily understand and read the refferences because this subject
is close to real application with a lot of new conceptions.
Homework assignments are normally due in 2 weeks time, from the moment they are announced
(posted on the web site).
Homework assignment, and mid-term examination will be added together to make up the first mark
(30%), and their weighting factors are to be fixed by the instructor and announced to the student
right at the beginning of the course.
Final examination (70%) will make use of writing format, lasting 90 minutes.
A minimum final mark of 5 is required to pass the course.

6. Nội dung chi tiết::
Tuần

Nội dung

Tài liệu

Ghi chú

Tr.3/5


Đề cương MH : De

1

2

3

7,8,9

4,5,6

cuong_MayDien_Nghiem thu.doc

CHƯƠNG 1 : Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ
1.1 Lực và moment trong hệ các mạch từ
1.2 Cân bằng năng lượng

1.3 Năng lượng và lực từ trong hệ một nguồn kích từ
1.4 Tính tốn lực từ: Đồng năng lượng
1.5 Năng lượng và lực từ trong hệ nhiều nguồn kích từ
1.6 Lực và moment trong hệ các mạch từ có nam châm vĩnh cửu
1.7 Phương trình động lực
1.8 Các phương pháp giải tích
CHƯƠNG 2: Máy Biến áp
2.1 Giới thiệu về máy biến áp
2.2 Điều kiện khơng tải
2.3 Ảnh hưởng của dịng sơ cấp: Máy biến áp lý tưởng
2.4 Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương
2.5 Các yếu tố kỹ thuật trong phân tích máy biến áp
2.6 Máy biết áp từ ngẫu: Máy biến áp nhiều cuộn dây
2.7 Máy biến áp ba pha
2.8 Máy biến điện áp và máy biến dòng
CHƯƠNG 3 : Các vấn đề cơ bản của máy điện quay
3.1 Khái niệm
3.2 Giới thiệu về máy điện một chiều và xoay chiều
3.3 Sức từ động dây quấn rải
3.4 Từ trường trong máy điện
3.5 Từ trường quay trong máy điện xoay chiều
3.6 Sức điện động cảm ứng
3.7 Moment trong máy điện cực từ ẩn
3.8 Máy điện tuyến tính
3.9 Hiện tượng bão hồ mạch từ
3.10 Từ thơng tản
CHƯƠNG 4 : Máy điện không đồng bộ 3 pha
5.1 Tổng quan về máy điện khơng đồng bộ
5.2 Dịng và từ thơng trong máy điện khơng đồng bộ
5.3 Các phương trình cơ bản

5.4 Phân tích mạch tương đương
5.5 Phương trình tính moment và cơng suất dùng mạch
Thevenin
5.6 Các thí nghiệm khơng tải và ngắn mạch
5.7 Mô phỏng máy điện không đồng bộ.
CHƯƠNG 5: Máy điện đồng bộ
4.1 Tổng quan về máy điện đồng bộ
4.2 Điện kháng đồng bộ. Mạch điện tương đương
4.3 Các đặc tính khơng tải và ngắn mạch
4.4 Đặc tính cơng suất – góc máy đồng bộ trong trạng thái xác
lập
4.5 Các đặc tính vận hành
4.6 Các điều kiện làm việc song song các máy phát điện đồng bộ
4.8 Vấn đề điều chỉnh công suất tác dụng, công suất phản kháng
trong điều kiện máy phát làm việc với lưới điện vô cùng lớn
4.9 Vấn đề điều chỉnh công suất tác dụng, công suất phản kháng
trong điều kiện máy phát làm việc với các máy phát khác có cơng
suất tương đương
4.10 Động cơ đồng bộ : vấn đề mở máy; các đặc tính vận hành

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

[1,2]

Hiểu,
Vận dụng

[1,2]

Nắm vững

Vận dụng

[1-5]

Vận dụng
Tổng hợp

[1-5]

Nắm vững
Vận dụng

[1-5]

Nắm vững
Vận dụng

Tr.4/5


Đề cương MH : De

cuong_MayDien_Nghiem thu.doc

10,11 CHƯƠNG 6 : Máy điện một chiều
6.1 Tổng quan về máy điện một chiều
6.2 Sức từ động phản ứng phần ứng
6.3 Phân tích dựa trên mạch điện
6.4 Phân tích dựa trên mạch từ
6.5 Các đặc tính vận hành

6.6 Vấn đề đổi chiều và dây quấn cực từ phụ
6.7 Dây quấn bù
6.8 Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
6.9 Mô phỏng máy điện một chiều
12,13 CHƯƠNG 7: Các loại động cơ khác
,14 7.1 Động cơ từ trở
7.1.1 Tổng quan
7.1.2 Cấu tạo các loại động cơ từ trở
7.1.3 Dạng sóng dịng cần thiết cho việc tạo moment quay
7.1.4 Các hệ truyền động dùng động cơ từ trở
7.1.5 Động cơ từ trở trong trường hợp mạch từ phi tuyến
7.2 Động cơ công suất nhỏ
7.2.1 Động cơ khơng đồng bộ một pha
7.2.2 Đặc tính mở máy và vận hành của động cơ không đồng bộ
một pha và động cơ đồng bộ
7.2.3 Từ trường quay áp dụng cho động cơ không đồng bộ một
pha
7.2.4 Máy điện 2 pha làm việc không đối xứng : phương pháp
các thành phần đối xứng
7.2.5 Động cơ vạn năng
7.2.6 Động cơ bước
7.2.7 Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu
7.2.8 Động cơ xoay chiều nam châm vĩnh cửu

PĐT, Mẫu 2008-ĐC

[1-5]

Nắm vững
Vận dụng

[1-5]

Hiểu,
Vận dụng

Tr.5/5


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

CHƯƠNG 1:
CÁC NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH
BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ
I. Các ngun lí của q trình biến đổi năng lượng điện cơ
I.1. Lực và moment trong hệ các mạch từ

(

)

r
r r r
F=q E+ v×B
r
r r
F
=

q
.
v
×B
Nếu chỉ có từ trường:
Mà q = I .t
Định luật Lorentz:

(

)

r r
r
Fe = I l × B

Nên

r
F

z

r
I

iz
iy

0

y

r r r
iz = ix × iy

ix
x

r
B

Tích có hướng

r
Fe
r
I
r
I

r
Fe

r
B

Slide Máy điện

I.1

Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB
r
Fe1

r
Fe

r
I

r
I

r
B

α

r
B

Biết I=10A, B=0,5T, R=0,1m, l=0,3m, α=30o.
Tính lực điện từ Fe tác động lên mỗi thanh dẫn rotor?
Tính moment tác động lên 2 thanh dẫn rotor?
I.2. Cân bằng năng lượng
Động cơ

dWfld
+ pconv
dt
dWmech
= ploss− mech +
+ p mech
dt

pe = pCu +

pconv

Máy phát

dWmech
+ pconv
dt
dWfld
= pCu +
+ pe1 − pe 2
dt
= t e .ωmech
với te là moment điện từ.

p m = ploss− mech +
pconv
pconv

Slide Máy điện

I.2


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

Điện năng = Năng lượng từ trường + Cơ năng + Nhiệt năng

dWelec = dWfld + dWmech + dWtemp

Nếu bỏ qua tổn hao nhiệt:

ei.dt = dWfld + dWmech

idλ = dWfld + d(f fld x )
dWfld = idλ − f fld dx
Slide Máy điện

dWfld
+ pc
dt
Welec = Wfld + Wmech

e.i =

với

e=

dλ
dt

và

Wmech = f fld x

giả sử ffld=const.

I.3


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

I.3. Năng lượng và lực từ trong hệ một nguồn kích từ

dx dWmech
=
Chuyển động thẳng:
dt
dt
dθ
dWmech
p
t
t
=

=
ω
=
c
e
e
Chuyển động quay:
dt
dt
pc = f fld

⇒
⇒

dWmech
dx
dWmech
te =
dθ

f fld =

Với năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây máy điện:

dWfld = idλ − f fld dx
giả sử i=const khi x thay đổi rất chậm.
⇒

f fld = −

∂Wfld
∂x

(λ=ψ=từ thơng móc vịng)
Nếu mạch từ tuyến tính,

Wfld (λ0 , x 0 ) =

λ = L( x )i , nên Wfld chỉ phụ thuộc vào λ và x.

λ0 ,x 0

∫ dW (λ , x ) = ∫ dW (0, x ) + ∫ dW (λ , x )
fld

fld

0, 0

Mà khi

λ =0

Slide Máy điện

λ0 ,x 0

0, x 0

thì

f fld = 0

0, 0

nên

dWfld (0, x ) = 0

fld

0

0, x 0

I.4


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ
λ0

⇒

λ0

Wfld (λ0 , x 0 ) = ∫ i(λ , x 0 )dλ = ∫
0

Wfld (λ , x ) =

0

λ
L( x 0 )

1 1 2
λ
2 L( x )

dλ =

TB

1 1
λ20
2 L( x 0 )

f fld (λ0 , x ) = −

∂Wfld (λ0 , x )
∂x

Có thể tính năng lượng tích lũy trong từ trường thơng qua mật độ khối của
năng lượng từ trường theo thể tích V:

 B0

Wfld = ∫  ∫ HdBdV



V 0

Nếu mạch từ tuyến tính, B = µH :

1 B 
Wfld = ∫ 
dV
2 
µ
2

V

Cho mạch từ tuyến tính. Tính Wfld khi piston dịch chuyển một đoạn x=0,01m?
Biết N=1000 vịng, δ=0,002m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A.
Với
vì

L = N 2 µo

Aδ

δ

F = NI = ΦR m = N

Mạch từ tuyến tính,

λ
L

=N

λ = L( x )i

NΦ
L

nên

We =

với

Rm = µ

δ
Aδ

1 1 2 1
λ = L( x )i 2
2 L( x )
2

1
i 2 2 Sδ i 2 N 2 µ
2
We = L( x)i = N µ
=
(d − x)l

2
2
δ
2 δ
Slide Máy điện

I.5


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

I.4. Tính tốn lực từ: Đồng năng lượng

⇒
⇒

dWfld (λ , x ) = idλ − f fld dx
∂Wfld
∂Wfld
dx
dWfld (λ , x ) =
dλ +
∂λ
∂x
∂Wfld
∂Wfld
=
−

f
i=
fld
và
∂x
∂λ
hay

Wfld tính theo λ và x.

f fld (λ0 , x ) = −

∂Wfld (λ0 , x )
∂x

Định nghĩa “đồng năng lượng” W’fld theo i và x:
'
(i, x ) = iλ − Wfld (λ , x)
Wfld

⇒

'
'
∂Wfld
∂Wfld
(i, x )
(i, x )
dW (i, x ) = d(iλ ) − dWfld (λ , x ) =
di +

dx
∂i
∂x
'
fld

Trong đó:

mà

d(iλ ) = idλ + λdi
− dWfld (λ , x ) = −idλ + f fld dx

'
'
(i, x )
(i, x )
∂Wfld
∂Wfld
dW (i, x ) = λdi + f fld dx =
di +
dx
⇒
∂i
∂x
'
'
∂Wfld
(i, x )
(i, x )

∂Wfld
f
=
λ
=
fld
⇒
và
∂i
∂x
'
∂Wfld (i,θ )
t
=
e
Tương tự, moment:
∂θ
'
fld

Với hệ thống tuyến tính,

λ = L( x )i , có thể tính đồng năng lượng:
i0

i0

0

0

W (i 0 , x 0 ) = ∫ λ (i, x 0 )di = ∫ L( x 0 )idi =
'
fld

⇒

1
W = L( x )i 2
2
'
fld

Slide Máy điện

1
L( x 0 )i 02
2
'
∂Wfld
(i 0 , x )
f fld (i0 , x ) =
∂x

I.6


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

Khi mạch từ tuyến tính, λ và i tỷ lệ:

 H0

W = ∫  ∫ BdH dV


V 0

Nếu mạch từ tuyến tính, B = µH :
'
fld

1

'
Wfld
= ∫  µH 2 dV
2

V
Chú ý, theo định nghĩa:

'
Wfld + Wfld
= λi

, kể cả khi mạch từ khơng tuyến tính.

Mạch từ khơng tuyến tính (bảo hịa).

Ví dụ: Tính lực tác động lên piston ffld theo Wfld và W’fld
khi piston dịch chuyển một đoạn x=0,01m?
Biết N=1000 vịng, δ=0,002m=g+g, d=0,15m, l=0,1m, I=10A.
Tính cho trường 2 hợp: mạch từ cịn tuyến tính ψ = L( x)i và đã bảo hòa ψ ≠ L(x )i .

Wfld (λ , x ) =

Slide Máy điện

1 1 2
λ
2 L( x )

f fld (λ0 , x ) = −

∂Wfld (λ0 , x )
∂x
I.7


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

'
∂Wfld
(i 0 , x )
f fld (i0 , x ) =
∂x

1
W = L( x )i 2
2
'
fld

Với

L = N 2 µo

TB

Aδ

δ

Ví dụ: Tính lực tác động lên nắp
mạch từ biết N = 100 vòng?

I.1. Lực và moment trong hệ các mạch từ có nam châm vĩnh cửu
'
Wfld
(i, x ) = iλ − Wfld (λ , x ) = Wfld (λ , x )
0

Với

W (i f = 0, x ) = ∫ λ (i f , x )dif
'
fld

If 0

Trong đó If0 là dòng điện chạy trong cuộn dây giả tưởng tạo ra từ trường vừa đủ khử
từ trường NCVC.
I.2. Năng lượng và lực từ trong hệ nhiều nguồn kích từ
Ví dụ: Máy điện có 2 cuộn dây, mạch từ tuyến tính (chế độ động cơ):

Slide Máy điện

I.8


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

rotor

θ
ir
ur

stator
is
us

Cách 1: Tính cho 2 cuộn dây:
p in = p e lec = p Cu +
pc = ploss _ m +

dWe
+ pc
dt

dWm
+ pout
dt

u s ( t ) = R sis (t ) − es ( t ) = R si s (t ) +

dλs (t )
dt

λs = Lsis + Lsri r

u r ( t ) = R r i r (t ) − e r ( t ) = R r is (t ) +

dλr (t )
dt

λr = L rsis + L r i r

pin = u s i s + u r i r
p Cu = R s i s2 + R r i 2r
1
1
Wes = λsis = (Lsis2 + Lsr i r is )
2
2

1
1
Wer = λr i r = (Lsr i r is + L r i 2r )
2
2
1
1
1
1
We = λsis + λr i r = Lsis2 + Lr i 2r + Lsr i r is = We'
2
2
2
2

u sis = R sis2 +

dλs
is
dt

λs = Lsis + Lsri r

u r i r = R r i 2r +

dλr
ir
dt

λr = L rsis + L r i r

Slide Máy điện

I.9


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ
pin = u sis + u r i r = pCu +

1
1
We = λsis + λr i r
2
2

Trong khi:

⇔

dλs
dλ
dWe
is + r i r = pCu +
+ pc
dt
dt
dt

dWe
dλ

dλ
+ pc = s is + r i r
dt
dt
dt

⇒

⇒

d(We ) 1 dλs
1 di 1 dλr
1 di
=
is + λs s +
i r + λr r
dt
2 dt
2 dt 2 dt
2 dt

⇒

pc =

⇔ pc =

TB

1 dλs

1 di 1 dλr
1 di
is − λs s +
i r − λr r
2 dt
2 dt 2 dt
2 dt

1 d(Lsis + Lsr i r )
1
di 1 d(Lrsis + Lr i r )
1
di
is − (Lsis + Lsr i r ) s +
i r − (Lrsis + L r i r ) r
2
dt
2
dt 2
dt
2
dt

2pcdt = d(Lsis + Lsr i r )is − (Lsis + Lsr i r )dis
+ d(Lrsis + Lr i r )i r `−(Lrsis + Lr i r )di r

dLs 2
di dL
di
di

di
is + Lsis s + sr isi r + Lsr is r − Lsis s − Lsr i r s
dt
dt
dt
dt
dt
dt
dL
di dL
di
di
di
+ rs isi r + Lrsi r s + r i2r + Lr i r r − Lrsis r − Lr i r r
dt
dt
dt
dt
dt
dt

2pc =

⇔

⇔ 2pc =
⇔ pc =
⇔

pc =

dLs 2 dLsr
dL
dL
is +
isi r + rs isi r + r i 2r
dt
dt
dt
dt

1 dLs 2 dLrs
1 dLr 2
ir
is +
isi r +
2 dt
dt
2 dt
1 dLs dθ 2 1 dLr dθ 2 dLrs dθ
is +
ir +
isi r
2 dθ dt
2 dθ dt
dθ dt

ω=

dθ

dt

 1 dLs 2 1 dLr 2 dLrs 
is +
ir +
isi r ω
⇔ pc = 
2 dθ
dθ
 2 dθ


⇔

te =

pc

ω

=

1 dLs 2 1 dLr 2 dLrs
is +
ir +
is i r
2 dθ
2 dθ
dθ

 1 dLs 2 1 dLr 2   dLrs

te = 
is +
ir  + 
isi r  = Tereluc tan ce + Tefundamental = Tetu tro + Teco ban
2 dθ   dθ
 2 dθ


Động cơ rotor cực từ ẩn:

Slide Máy điện

Tereluc tan ce =

1 dLs 2 1 dLr 2
is +
ir = 0
2 dθ
2 dθ

Tefundamental =

dL rs
i si r
dθ

I.10

Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ
Có thể viết:

TB

1 T dL
pc = i
i
2 dt

1 T dL
te = i
i
2 dθ
i s 
 L s L sr 
i= 
L=

i r 
 L rs L r 

Ví dụ: Thử tính te theo đồng năng luợng:

với:

∂We' (is , ir , x)
te =
∂θ

Cách 2: Tính cho 2 cuộn dây dưới dạng ma trận (tổng quát):
p in = p e lec = p Cu +
pc = ploss _ m +

dWe
+ pc
dt

dWm
+ pout
dt

u s ( t ) = R sis (t ) − es ( t ) = R si s (t ) +

dλs (t )
dt

λs = Lsis + Lsr i r

u r ( t ) = R r i r (t ) − e r ( t ) = R r is (t ) +

dλr (t )
dt

λr = L rsis + L r i r

Với:

u 

u =  s
u r 

i 
i =  s
i r 

R 0 
R= s
R r 
0

 L s L sr 
L=

 L rs L r 

u = R is +

λ 
λ =  s  = Li
λr 

dλ
dt

p Cu = R s i s2 + R r i 2r = i R i
T

pin = u s i s + u r i r = i u

T

dλ  T
T
T dλ
T dλ
pin = i  R is +
= pCu + i
 = i R is + i
dt 
dt
dt


mà pin = pCu +

dWe
+ pc
dt

Slide Máy điện

I.11


Chương I: Các nguyên lý của quá trình biến đổi điện cơ

TB

dWe

T dλ
+ pc = i
dt
dt

nên

1
1
Wes = λsis = (Lsis2 + Lsr i r is )
2
2
1
1
Wer = λr i r = (Lsr i r is + L r i 2r )
2
2
1
1
1
1
1 T
1 T
We = λsis + λr i r = Lsis2 + Lr i 2r + Lsr i r is = i Li = i λ
2
2
2
2
2
2

dWe 1 di
1 dλ
=
ψ + iT
dt
2 dt
2 dt
T

⇒

vậy:

pc = i

T

T
T
d λ  1 di
1 dλ  T d λ 1 d i
=i
− 
λ + iT
−
λ
dt  2 dt
2 dt 
dt 2 dt

d (Li ) 1 di
(Li ) = i T d L i + iT L di − 1 di Li
pc = i
−
dt
2 dt
dt
dt 2 dt
T

T

T

T

T

vì:

i L

di 1 di
=
Li
dt 2 dt

⇒

1 T dL

pc = i
i
2 dt

⇒

te =

pc

1 T dL
= i
i
ω 2 dθ

Slide Máy điện

I.12


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

TCBinh

Chương 2:
MÁY BIẾN ÁP
I.

Giới thiệu về máy biến áp

MBA một pha:
V1đm, V2đm = V20,
I1đm, I2đm,
Sđm = V2đm.I2đm≈ V1đm.I1đm[VA]
Chương 3: Máy biến áp

1


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

MBA bapha:

TCBinh

Vđm dây, Iđm dây, Sđm = 3 V2đm.I2đm≈

3 V1đm.I1đm[VA]
Máy biến áp là thiết bị điện từ tónh làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng.
Gồm cuộn dây sơ cấp nối nguồn điện và cuộn dây cảm ứng nối tải là cuộn thứ cấp.
Ký hiệu:

Chương 3: Máy biến áp

2


TCBinh

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

ϕ
i1
v1

II.

i2
N1

N2

v2

Zt

Chế độ khơng tải

Chương 3: Máy biến áp

3


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

TCBinh

Ví dụ: Biết Pc =16W, (VI)rms=20VA, V=194Vrms. Tính cos θc, Iϕ
ϕ,
Im?

Chương 3: Máy biến aùp

4


TCBinh

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

ϕ

I&1
& E&
U
1
1

III.

N1

&I = 0
2
N2

&
E& 2 U
2

Ảnh hưởng của dòng sơ cấp; Máy biến áp lý tưởng

Chương 3: Máy biến áp

5


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

TCBinh

Ví dụ: Cho mạch tương đương của một máy biến áp lý tưởng như hình sau:

Chương 3: Máy biến áp

6


TCBinh

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

Trở kháng cuộn thứ cấp R2+jX2 = 1+j4Ω. N1/N2=5:1.
a) Vẽ mạch tương đương quy về sơ cấp.
b) Cấp điện áp vào cuộn sơ cấp 120Vrms, nối tắt A-B, tính dịng điện sơ cấp và
dịng điện qua điểm ngắn mạch?
c) Tính lại nếu R2+jX2 = 0,02+j0,97Ω.

IV.

Kháng trở và sơ đồ mạch tương đương

φ
i1
u1

Chương 3: Máy biến áp

i2
N1

N2

u2

Zt

7


Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương

Chương 3: Máy biến aùp

TCBinh

8