Tài liệu Quá trình điện từ trong máy điện một chiều doc

Chơng 8. Quá trình điện từ trong máy điện một chiều
8.1 Sức điện động, mômen v công suất điện từ.
Giả sử chiều của


nh hình 4.1, khi cho phần ứng quay với tốc độ n, giả sử theo
chiều kim đồng hồ. Từ thông


quét qua dây quấn phần ứng v cảm ứng lên trong thanh
dẫn s.đ.đ:
e
td
= B
tb
.l.v 4.1
Trong đó:
Hình 4.1 S.đ.đ v mô men điện từ Hình 4.2 Mô men điện từ trong
Trong máy phát điện 1 chiều động cơ điện 1 chiều
60
n
p2
60
nD
v

==
v
l
B

tb


=
4.2
Vậy
60
n
.p2e
td

=
4.3
Nếu gọi N l tổng số thanh dẫn thì số thanh dẫn trong một nhánh song song l N/2a.
Nh vậy s.đ.đ của dây quấn phần ứng sẽ l:

nCn
60a
pN
e
2a
N
E
etdu

===
(V) vậy E

= C
e

n 4.4
Trong đó:


tính bằng (Wb); n (vg/ph); C
e
= pN/60a l hệ số S.đ.đ.
Khi trong thanh dẫn có dòng điện i

với chiều nh hình 4.1 v 4.2, thì thanh dẫn sẽ chịu
một lực điện từ tác động, chiều xác định theo quy tắc bn tay trái, độ lớn:
f
đt
= B
tb
.l.i

, với i

= I

/2a thì f
đt
= B
tb
.l. I

/2a 4.5
v M = NfD/2 với D = 2p

/

v B
B
tb
=


/

l 4.6
Ta có: M = C
M


.I

(N.m) 4.7
Trong đó C
M
= pN/2

a l hệ số mômen

Máy điện 2
40
Hoặc

uM
.I.C
9,81
1
M

=
(kg.m) 4.8
Trong chế độ máy phát M ngợc chiều n; E

cùng chiều i

. Chế độ động cơ ngợc lại.
- Công suất điện từ.
Đây l công suất ứng với M lấy vo ở chế độ máy phát v đa ra ở chế độ động
cơ.
P
đt
= M.

với
60
n2


=
l tốc độ góc của phần ứng.
uuuudt
IE.n.I
60a

pN
.I
a2
pN
.
60
n2
P ===

với
n
60a
pN
E
u

=

Vậy P
đt
= E

.I

4.9
Chế độ máy phát: Đầu vo c/s cơ P = M.

; Đầu ra c/s điện P = E

.I

Chế độ động cơ: Đầu vo c/s điện P = E

.I

; Đầu ra c/s cơ P = M.


8.2 Quá trình năng lợng v các phơng trình cân bằng.
1. Tổn hao trong máy điện 1 chiều.
a) Tổn hao cơ (p
cơ
)
Đây l tổn hao do ma sát ổ bi, chổi than v vnh góp; tổn hao thông gió lm mát. p
cơ
tỷ
lệ với n v hiệu suất ổ bi,...
b) Tổn hao sắt (p
fe
)
Nguyên nhân do từ trễ v dòng điện xoáy p
fe


f
1,2-1,6
v B
2
Tổn hao không tải:
P

0
= p
cơ
+ p
fe
ta có M
0
= p
0
/


c) Tổn hao đồng (p
cu
):
Bao gồm: p
cu.
v p
cu.t
p
cu.
= I

2
.R

với R

= r

+ r
f
+ r
tx
p
cu.t
= U
t
.i
t
d) Tổn hao phụ (p
f
)
Tổn hao phụ trong đồng v thép (p
f
= 1%P
đm
)
2. Quá trình năng lợng v các phơng trình cân bằng.
a) Máy phát điện.
Gọi P
1
l c/s cơ đa vo đầu trục của máy phát, để biến thnh c/s điện từ nó phải mất đi
các tổn hao p
cơ
v p
fe
.
P
đt

= P
1
- (p
cơ
+ p
fe
) = P
1
- p
0
= E

.I

Vậy P
đt
= P
1
- p
0
hay M.

= M
1
.

- M
0
.

Hay ta có phơng trình cân bằng mômen: M = M
1
- M
0
4.10
Máy điện 2
41
Công suất điện đa ra bé hơn
công suất điện từ một lợng tổn hao
trên R

P
2
= P
đt
- p
cu.
= E

.I

-I

2
.R

=
U.I

Vậy ta đợc phơng trình điện áp:
U = E

- I

.R

4.11
Hình 4.3 Giản đồ năng lợng chế độ máy
b) Động cơ điện.
Công suất lấy vo l c/s điện, c/s đa ra l c/s cơ.
P
1
= P
đt
+ p
cu.
= E

.I

+ I

2
.R


= U.I

Ta có pt cần bằng điện áp:

U = E

+ I

.R

4.12
Công suất cơ đa ra đầu trục bé
hơn c/s điện lợng tổn hao không tải.
Hình 4.4 Giản đồ năng lợng chế độ động
P
2
= P
đt
- p
0
hay P
đt
= P
2
+ p
0

hoặc M

= M
2

+ M
0

Ta có phơng trình cân bằng mômen:
M = M
2
+ M
0
4.13
Từ sự phân tích trên ta vẻ đợc giản đồ năng lợng:
4. Tính chất thuận nghịch của máy điện một chiều
Giả sử máy đang lm việc chế độ máy phát với

0
R
UE
I
u
u
u


=

E

> U v M l mômen hãm. Nếu giảm I
t
thì

t

giảm xuống, dẫn tới E

giảm xuống,
cho tới khi E

< U thì I

đổi dấu, máy chuyển sang chế độ động cơ.











Máy điện 2
42