machine ele tricity 1 chappter 1 máy điện 1

MÁY ĐIỆN NỘI DUNG MÔN HỌC  Chương 1: Tổng quan máy điện chiều Chương 2: Tổng quan máy biến áp  Chương 3: Tổng quan máy điện không đồng  Chương 4: Tổng quan máy điện đồng Chương 1: Tổng quan máy điện chiều  1.1 Đại cương máy điện chiều (MĐMC)  1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC  1.1.2 Cấu tạo MĐMC  1.1.3 Các đại lượng định mức MĐMC  1.1.4 Phân loại MĐMC  1.2 Các đặc tính máy phát điện chiều  1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC)  1.3.1 Mở máy ĐCĐMC  1.3.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐMC 1.1 Đại cương máy điện chiều 1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC • Máy điện chiều làm việc dựa vào ngun lý cảm ứng điện từ • MĐMC làm việc chế độ máy phát điện chế độ động điện n c 1.1.1.1 Chế độ máy phát điện Sơ đồ nguyên lý máy điện chiều hình 1-1 Máy gồm: • Khung dây abcd đặt từ trường nam châm N-S, hai đầu nối với phiến góp (2 nửa vịng đồng) • Khung dây phiến góp quay quanh trục • Hai chổi điện (chổi than) A, B đặt cố định ln tì lên phiến góp e d b B e A + a R Hình 1-1 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 1.1 1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC 1.1.1.1 Chế độ máy phát điện • Khi khung dây quay, dẫn ab, cd cắt n c đường sức từ trường • Theo định luật cảm ứng điện từ, dẫn b B e A + xuất sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng, trị số tức thời s.đ.đ cảm ứng là: e = B.l.v e d a R (1-1) B - Cảm ứng từ nơi dẫn quét qua, l - Chiều dài dẫn nằm từ trường, v - vận tốc quét dẫn Hình 1-1 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC • Chiều s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải: • Theo vị trí khung dây hình 1-1 chiều quay khung dây hình vẽ dẫn ab nằm dười cực bắc N, s.đ.đ cảm ứng e có chiều từ b đến a Thanh dẫn cd nằm cực nam S, chiều s.đ.đ từ d đến c • Nếu mạch ngồi khép kín qua tải, sức điện động khung dây sinh mạch ngồi dịng điện chạy từ chổi than A đến chổi than B • Do Các cạnh ab, cd khung dây thay đổi vị trí cực từ (hình 1-2) nên s.đ.đ cảm ứng chúng s.đ.đ xoay chiều (đường hình 1-3) A R A B + B R Hình 1-2 Vị trí khung dây thời điểm khác e i t + R R Hình 1-3 S đ đ khung dây dịng điện mạch ngồi 1.1.1 Ngun lý làm việc MĐMC • Nếu cảm ứng từ khe hở khơng khí (nơi dẫn qt qua) phân bố hình sin s.đ.đ khung dây hình sin • Vì chổi điện A ln tì lên phiến góp nối với dẫn nằm vùng cực bắc N, chổi B ln tì lên phiến góp nối với dẫn nằm vùng cực nam S nên dịng điện mạch ngồi chạy theo chiều định từ chổi A đến chổi B • S.đ.đ cảm ứng xoay chiều khung dây chỉnh lưu thành s.đ.đ chiều mạch nhờ hệ thống phiến góp chổi than • Nếu máy phát có khung dây hình điện áp hai chổi điện A, B có dạng đường hình 1-3, điện áp chiều đập mạch A C B E D e i t Hình 1-3 S.đ.đ khung dây dịng điện mạch 1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC • Trên thực tế, để s.đ.đ chổi than có giá trị lớn để giảm đập mạch s.đ.đ, người ta dùng nhiều khung dây đặt lệch khơng gian góc để làm thành dây quấn phần ứng máy điện chiều • Vì có nhiều khung dây nên có nhiều phiến góp, phiến góp cách điện với ghép lại thành cổ góp • Ví dụ, máy có hai khung dây đặt vng góc với điện áp hai chổi than hình 1-4 A C B E D e i t Hình 1-3 S.đ.đ khung dây dịng điện mạch ngồi Hình 1-4 1.1.1 Ngun lý làm việc MĐMC 1.1.1.2 Chế độ động điện • Nếu nối hai chổi điện A, B vào nguồn điện chiều, dòng chiều chạy dẫn ab, cd Tác dụng từ trường nam châm lên dẫn có dịng điện sinh lực điện từ Độ lớn lực điện từ xác định theo công thức: F = B.l.i (1-2) c d b A B + a - B - cảm ứng từ trung bình khe hở, l - chiều dài dẫn nằm từ trường, i - dịng điện chạy dẫn Hình 1-5 Ngun lý làm việc động điện chiều 1.1.1 Nguyên lý làm việc MĐMC 1.1.1.2 Chế độ động điện • Chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái • Lực điện từ tác dụng lên dẫn vùng cực có chiều khơng đổi nên mơmen lực điện từ sinh có chiều khơng đổi, làm cho khung dây quay theo chiều định c d b A B + a - Hình 1-5 Nguyên lý làm việc động điện chiều 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.1 Phương trình đặc tính động điện chiều • Từ biểu thức Eư = Ce.Φ.n U = Eư + Iư.Rư ta suy phương trình đặc tính n = f(M) động điện chiều sau: U  I u , Ru , E n  (3-8) Ce  Ce  • Vì M = CM.Φ.Iư → Iư = M/CM.Φ Thay Iư vào phương trình (3-8) ta được: Ru , M U n  (3-9) Ce  C M Ce  Phương trình (3-9) gọi phương trình đặc tính động điện chiều 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.1 Phương trình đặc tính động điện chiều • Từ phương trình (3-9) thấy rằng, việc điều chỉnh tốc độ động điện chiều thực cách:  Thay đổi từ thông Φ  Thay đổi điện áp U  Thay đổi điện trở mạch phần ứng Rư 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.1 Phương trình đặc tính động điện chiều • Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Φ:  Được áp dụng phổ biến, thay đổi tốc độ liên tục kinh tế  Trong trình điều chỉnh hiệu suất động gần không đổi (η ≈ const)  Phương pháp điều chỉnh tốc độ động lớn tốc độ định mức, giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế độ bền khí đổi chiều máy • Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp U:  Chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ tốc độ định mức cho phép điện áp đặt vào động lớn định mức động  Phương pháp không gây thêm tổn hao động điện phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.1 Phương trình đặc tính động điện chiều • Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ:  Chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ nhỏ tốc độ định mức  Gây tổn hao lượng lớn làm giảm hiệu suất động 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích độc lập song song • Với điều kiện U = const, It = const M (hoặc Iư) động thay đổi, từ thông Φ động không đổi, biểu thức (3-9) viết dạng: n  n0  với U n0  Ce  Ce C M  k Ru , M k (3-10) tốc độ không tải lý tưởng động biểu thị độ cứng đặc tính cơ, k lớn đặc tính cứng 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích độc lập song song • Từ phương trình (3-10) thấy rằng, đặc tính động điện chiều kích thích song song đường thẳng • Đường đặc tính ứng với U = Uđm, Φ = Φđm mạch phần ứng khơng có điện trở phụ gọi đặc tính tự nhiên n ∆n n0 Mđm M Hình 3-3 Đặc tính động điện chiều kích thích song song 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích độc lập song song a) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng • Khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng biểu thức (3-8) có dạng: n Rf3 > Rf2 > Rf1 n0 Rf = Rf1 Rf3 n  n0  ( Ru ,  R f ) M Mđm (3-11) Ce C M  • Điện trở phụ lớn đặc tính có độ cứng thấp, đặc tính mềm tốc độ thay đổi nhiều tải thay đổi (hình 3-4) Rf2 M Hình 3-4 Đặc tính ĐCMC chiều kích thích song song ứng với điện trở phụ khác 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích độc lập song song b) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp • Chỉ áp dụng với ĐCĐ MC kích thích độc lập kích thích song song làm việc chế độ kích thích độc lập • Điện áp cấp từ nguồn độc lập điều chỉnh (Ghép tổ MF-ĐC) • Vì khơng cho phép điện áp đặt vào động vượt điện áp định mức nên phương pháp điều chỉnh tốc độ động tốc độ định mức • Khi điều chỉnh tốc độ, mô men không đổi Φ Iư khơng đổi n n 04 n 01 n 02 n 03 U dm M dm I dm M(I) 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích độc lập song song c) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thơng • Thay đổi Rđc mạch kích thích => thay đổi dịng điện kích thích Ikt => thay đổi từ thơng • Các đường điều chỉnh có độ dốc khác cắt trục hoành điểm tương ứng với n=0; Iư = U/Rư • Bình thường động làm việc chế độ định mức nên điều chỉnh dịng kích từ theo hướng giảm => điều chỉnh tốc độ động vùng tốc độ định mức (1) ứng với Φđm n n 04 n 03 n 02 n 01 M dm I dm M(I) 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích nối tiếp • Ikt=Iư =I => Φ = kΦ.I Trong đó: kΦ hệ số tỷ lệ, khơng đổi vùng I < 0,8.Iđm giảm xuống I > (0,8÷0,9) Iđm ảnh hưởng bão hịa mạch từ • Mơ men viết: 2 M  CM .I u  CM k CM U (3.12) Ru  n   Ce k M Ce k • Nếu bỏ qua Rư C2 M n (3.13) 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích nối tiếp • Từ phương trình 3.13 ta thấy mạch từ chưa bão hịa, đặc tính động điện chiều kích thích nối tiếp có dạng đường hypecbon bậc • Tốc độ n giảm nhanh tải tăng đặc biệt tải (I=0, M=0) tốc độ có trị số lớn • Thơng thường với động điện loại cho làm việc với tải tối thiểu P2= (0,2÷0,25)Pđm • Các phương pháp điều chỉnh tốc độ • Thay đổi từ thơng • Thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng • Thay đổi điện áp 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích nối tiếp a) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông • Các biện pháp thay đổi từ thông ĐCĐ MC kích thích nối tiếp: • Rẽ mạch (mắc sun) dây quấn kích thích điện trở (1) • Thay đổi số vịng dây dây quấn kích thích (2) • Rẽ mạch dây quấn phần ứng (3) • Phương pháp (1), (2) điều chỉnh tốc độ vùng định mức • Phương pháp (3) điều chỉnh tốc độ vùng định mức Tuy nhiên tổn hao lớn bị hạn chế bão hòa mạch từ nên phương pháp sử dụng 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích nối tiếp b) Điều chỉnh tốc độ cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng • Điều chỉnh tốc độ động tốc độ định mức • Tổn hao điện trở phụ lớn => giảm hiệu suất => sử dụng 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.3 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích nối tiếp c) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp • Khơng cho phép điện áp đặt vào động điện áp định mức => điều chỉnh tốc độ động tốc độ định mức • Hiệu suất cao=> sử dụng nhiều giao thông vận tải cách chuyển từ nối song song sang nối tiếp động 1.3 Mở máy điều chỉnh tốc độ Động điện chiều (ĐCĐMC) 1.3.2 Điều chỉnh tốc động ĐCĐMC 1.3.2.4 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ MC kích thích hỗn hợp • ĐCĐ MC kích thích hỗn hợp chế tạo cho tác dụng dây quấn kích thích song song nối tiếp bù ngược chiều • Ít sử dụng động có dây quấn song song nối tiếp ngược chiều khó đảm bảo điều kiện làm việc ổn định • Đặc tính mang tính chất trung gian ĐC kích thích song song kích thích nối tiếp • Điều chỉnh tốc độ thực ĐCĐ MC kích thích song song • Sử dụng nơi cần mô men mở máy lớn, gia tốc quay mở máy lớn, tốc độ biến đổi theo tải vùng rộng (máy ép,, máy in, máy cán thép, nâng tải giao thông vận tải dễ hãm chế độ phát điện trả lượng lưới điện) ... Hai chổi điện (chổi than) A, B đặt cố định ln tì lên phiến góp e d b B e A + a R Hình 1- 1 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 1. 1 1. 1 .1 Nguyên lý làm việc MĐMC 1. 1 .1. 1 Chế độ máy phát điện •... Động điện chiều (ĐCĐMC)  1. 3 .1 Mở máy ĐCĐMC  1. 3.2 Điều chỉnh tốc độ ĐCĐMC 1. 1 Đại cương máy điện chiều 1. 1 .1 Nguyên lý làm việc MĐMC • Máy điện chiều làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện. .. cương máy điện chiều (MĐMC)  1. 1 .1 Nguyên lý làm việc MĐMC  1. 1.2 Cấu tạo MĐMC  1. 1.3 Các đại lượng định mức MĐMC  1. 1.4 Phân loại MĐMC  1. 2 Các đặc tính máy phát điện chiều  1. 3 Mở máy điều