Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 5 - Nguyễn Thế Hoạch

Chương 5
Những khái niệm chung về
máy điện

8/2/2012

BMNL

118


5. Máy điện
n Khái niệm và phân loại
n Các định luật cơ bản ứng dụng trong máy

điện
n Tính chất thuận nghịch của máy điện
n Cấu tạo chung của máy điện

8/2/2012

BMNL

119


Chương 5. Những khái niệm chung về máy điện
5.1. Khái niệm chung
Định nghĩa:
Theo quan điểm năng lượng thì máy điện là các thiết bị
điện dùng để tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ.

Quá trình truyền tải hoặc biến đổi năng lượng điện từ trong
các máy đều phải thông qua từ trường tồn tại trong máy.
Do đó bất kỳ một máy điện nào cũng đều có hai mạch là
mạch điện và mạch từ.

8/2/2012

BMNL

120


5.2. Phân loại máy điện
Máy điện được phân theo các tiêu chuẩn cơ bản sau:
- Theo năng lượng dòng điện xoay chiều hay một chiều:
+ Máy điện xoay chiều.
+ Máy ®iƯn mét chiỊu.
- Theo sè pha gåm cã:
+ M¸y ®iƯn xoay chiều một pha
+ Các máy điện xoay chiều nhiều pha (thường là ba pha)
- Theo tốc độ tương đối giữa từ trường quay và roto:
+ Máy điện không đồng bộ
+ Máy điện đồng bộ
8/2/2012

BMNL

121

Classification of Rotating electrical Machines

8/2/2012

BMNL

122


5.3. Các định luật cơ bản dùng trong máy điện
Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện đều dựa trên cơ sở hai định luật đó
là:
- Định luật cảm ứng điện từ
- Định luật điện từ
5.3.1. Định luật cảm ứng điện từ
Khi từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện
động, chiều sức điện động phải như thế nào để dòng ®iƯn do nã sinh ra cã xu
h­íng chèng l¹i sù biến thiên của từ thông sinh ra nó.
Nội dung của định luật thu gọn công thức Maxwel:
8/2/2012

BMNL

e=-

df
dt
123

Định luật cảm ứng điện từ

Hình 5.1. Xác định sức điện động cảm ứng theo công thức Mexwel
Trong công thức trên thì chiều dương của sức điện động cảm ứng xác định
theo quy tắc văn nút chai.
Trường hợp từ thông f xuyên qua cuộn dây có w vòng, khi từ thông biến thiên
trong cuộn dây sẽ cảm ra sức điện ®éng lµ e vµ ta cã:

8/2/2012

df
dy
e = -w
=dt BMNL
dt

124


Trường hợp thanh dẫn có độ dài l chuyển động vuông góc trong từ trường đều có
cường độ từ cảm B với vận tốc đều V thì sức điện động cảm ứng trong thanh dẫn có
chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải và sẽ có trị số: E = B.l.V

Hình 5.2. Quy tắc bàn tay phảI

8/2/2012

Hình 5.3. Quy tắc bàn tay trái

BMNL

125


5.3.2. Định luật lực điện từ
Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trường thanh dẫn sẽ
chịu tác dụng một lực điện từ có trị số:
Chiều của lực điện từ được xác định theo qui tắc bàn tay trái.

5.4. Tính chất thuận nghịch của máy phát và động cơ điện
Các máy quay đều có tính chất đặc biệt là: nó vừa có thể làm việc ở chế độ máy phát
điện (biến cơ năng thành điện năng) vừa có thể làm việc ở chế độ động cơ (biến điện
năng thành cơ năng). Đó là tính chất thuận nghịch cảu máy phát điện và động cơ
điện.

8/2/2012

Hình 5.4. Nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện
BMNL

126


D.C Motor & A.C. Motor

8/2/2012

BMNL

127

A.C. Generator

8/2/2012

BMNL

128


A.C. Motor

8/2/2012

BMNL

129


Electromechanical energy conversion

8/2/2012

BMNL

130


5.5. Vật liệu dùng trong máy điện

5.5.1. Vật liệu cấu trúc
Là vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết để nhận hoặc truyền tải các tác động cơ học ví
dụ như trục máy, ổ trục, vỏ máy, nắp máy Vật liệu thường dùng là gang, thép lá, thép
rèn, kim loại màu và hợp chất của chúng, chất dẻo.

5.5.2. Vật liệu tác dụng
Là vật liệu dùng để chế tạo những bộ phận dẫn từ hoặc dẫn điện tạo thành mạch từ và
mạch điện trong máy điện:
- Vật liệu dẫn từ là các vật liệu sắt từ khác nhau như thép lá kĩ thuật điện, gang thép
đúc, thép rèn, thép lá.
- Vật liệu dẫn điện: Trong các vật liệu làm dây dẫn điện tốt nhất là đồng vì nó có điện
trở suất nhỏ sau đó là nhôm, ngoài ra còn dùng dây dẫn là những hợp kim như đồng
thau (hỗn hợp cđa ®ång, thiÕc kÏm) ®ång ®á pha phèt pho…
8/2/2012

BMNL

131


3. Vật liệu cách điện
Gồm bốn nhóm sau:
- chất hữu cơ thiên nhiên: giấy, vải lụa, sợi bông.
- chất vô cơ: amiăng, mica, sợi thuỷ tinh.
- các chất tổng hợp.

5.6. Phát nóng và làm mát máy điện
Trong quá trình làm việc thì tổn hao đồng trong các cuộn dây và tổn hao sắt từ trong lõi thép
làm máy điện phát nóng.
Máy điện bị phát nóng làm giảm tuổi thọ của các vật liệu chế tạo do đó cần làm mát máy

điện. Cách thức làm mát máy điện phụ thuộc vào mức độ phát nóng và khả năng chịu nhiệt
của vật liệu chế tạo máy. Có 2 cách làm mát :
- làm mát bằng đối lưu tự nhiên
- làm mát cưỡng bức: dùng không khí, dầu, nước, quạt gió

8/2/2012

BMNL

132