Giáo trình Máy điện (Nghề Điện công nghiệp Trình độ CĐTC)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN NGHỀ ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ trung cấp/cao đẳng (Ban hành theo Quyết định số: 568/QĐ-CĐN ngày 21 tháng năm 2018 Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) Năm 2018 LỜI GIỚI THIỆU TÀI LIỆU Máy điện ngành kỹ thuật ứng dụng tượng điện từ để biến đổi lượng, điều khiển, xử lý tín hiệu Năng lượng điện ngày trở nên cần thiết đóng vai trị vơ quan trọng đời sống sản xuất người Với chương trình mơn học 60 tiết, giáo trình cung cấp cho học sinh sinh viên hiểu biết máy điện Vì điều nhiều chỗ có tính chất tóm lược Trong nội dung trình bày có phần lý thuyết chung có phần tập lồng vào kinh nghiệm, học rút từ thực tế Trong trình biên soạn thân cố gắng rút gọn, cô đọng vấn đề đưa vào số mẫu tập, xác định hư hỏng cụ thể cho phù hợp với trình độ học sinh sinh viên hình thức đào tạo trường Giáo trình Máy điện biên soạn nhằm cung cấp cho học sinh sinh viên ngành chuyên ngành điện kiến thức xoay quanh vấn đề sau: BÀI - KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN BÀI - MÁY BIẾN ÁP BÀI - MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ BÀI - MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ BÀI - MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Kèm theo chương, có số tập áp dụng phần lý thuyết học, giúp học sinh sinh viên rèn luyện kỹ tính tốn máy điện Mỗi cán giáo viên phải có kiến thức định máy điện để nâng cao hiểu biết chung phục vụ tốt cho chuyên ngành Khi biên soạn giáo trỉnh ủng hộ Ban Giám Hiệu đặc biệt tổ môn giúp đỡ đồng nghiệp Hiện giáo trình tham khảo máy điện có nhiều giáo trình phải thích hợp cho đơn vị cấp học Vì trình độ chun mơn kinh nghiệm có hạn nên việc biên soạn giáo trình khơng gặp khiếm khuyết Chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến q thầy học sinh sinh viên Xin chân thành cám ơn An Giang, ngày 15 tháng 03 năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên Trần Đức Anh MỤC LỤC GIỚI THIỆU TÀI LIỆU BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN II ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN IV SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN V PHÁT NĨNG & LÀM MÁT MÁY ĐIỆN Câu hỏi ơn tập : BÀI 2: MÁY BIẾN ÁP I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP II CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIẾN ÁP III CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP IV NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP V MƠ HÌNH TỐN & SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA MÁY BIẾN ÁP VI CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP VII TỔN HAO & HIỆU SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP VIII MÁY BIẾN ÁP BA PHA IX MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG X CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT XI CÁC SỰ CỐ THÔNG THƯỜNG XẢY RA TRONG MÁY BIẾN ÁP Câu hỏi ôn tập : Bài tập máy biến áp : BÀI 3: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ II CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN KHƠNG ĐỒNG BỘ IV MƠ HÌNH TỐN & SƠ ĐỒ THAY THẾ CỦA ĐCĐKĐB PHA V MÔMEN QUAY CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA VI MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA VII ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VIII ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA IX XÁC ĐỊNH CỰC TÍNH ĐCĐKĐB PHA X NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Ở ĐCĐKĐB PHA XI NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Ở ĐCĐKĐB PHA Câu hỏi ôn tập : Bài tập động điện không đồng bộ: BÀI 4: MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ II CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ IV CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ V SỰ LÀM VIỆC SONG SONG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ VI ĐỘNG CƠ VÀ MÁY BÙ ĐỒNG BỘ Câu hỏi ôn tập : Trang 7 9 10 13 13 17 19 22 28 29 32 35 39 40 40 47 49 53 55 59 62 65 67 71 71 73 74 74 78 79 81 81 82 85 87 BÀI 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU II CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU IV TỪ TRƯỜNG VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU V CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ, MƠMEN ĐIỆN TỪ VI TIA LỬA ĐIỆN TRÊN CỔ GĨP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VII MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU VII ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Câu hỏi ôn tập : Bài tập máy điện chiều 88 89 91 93 94 95 96 99 102 102 BÀI KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu bài: Phát biếu khác loại máy điện hoạt động theo cấu tạo theo nguyên tắc hoạt động, theo loại dòng điện Giải thích q trình phát nóng làm mát máy điện hoạt động, theo nguyên tắc định luật điện I CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ DÙNG TRONG MÁY ĐIỆN Trong nghiên cứu máy điện ta thường dùng định luật sau: định luật cảm ứng điện từ, định luật lực điện từ định luật mạch từ Các định luật trình bày giáo trình vật lý, nêu lại điểm áp dụng cho nghiên cứu máy điện Định luật lực điện từ Lực điện từ có ứng dụng rộng rãi kỹ thuật, sở để chế tạo máy điện, khí cụ điện Thực nghiệm chứng tỏ đặt dây dẫn thẳng có dịng điện vng góc với đường sức từ trường đều, xuất lực điện từ tác dụng lên dây dẫn xác định sau: + Trị số lực tỉ lệ với cường độ từ cảm, chiều dài dây dẫn đặt từ trường (gọi chiều dài tác dụng) cường độ dòng điện F = B.l.i (1-1) Ở đây: F: lực điện từ (N) l: chiều dài tác dụng (m) B: cường độ từ cảm (T) i: cường độ dòng điện (A) + Phương chiều lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1-1); ngửa bàn tay trái cho đường sức từ (hoặc véctơ từ cảm B) xun qua lịng bàn tay, chiều bốn ngón tay duỗi thẳng theo chiều dịng điện ngón tay duỗi chiều lực điện từ Trường hợp dây dẫn khơng đặt vng góc mà lệch góc ≠ 900 trị số lực F xác định công thức: F = B.l.i.sin (1-2) Định luật cảm ứng điện từ Năm 1831, nhà vật lý học người Anh Michel Faraday phát tượng cảm ứng điện từ, tượng kỹ thuật điện Nội dung tượng là: từ thông biến thiên kèm theo xuất sức điện động, gọi sức điện động cảm ứng a) Trường hợp từ thông biến thiên xuyên qua vòng dây Năm 1833, nhà vật lý học người Nga Lenx phát quy luật chiều sức điện động cảm ứng định luật cảm ứng điện từ phát biểu sau: từ thông Φ biến thiên xuyên qua vòng dây, làm xuất sức điện động gọi sức điện động cảm ứng vịng dây Sức điện động có chiều cho dịng điện sinh tạo thành từ thơng có tác dụng chống lại biến thiên từ thơng sinh Định luật viết dạng phương trình Maxwell: dΦ e=(1-3) dt Dấu  hình (1-2) chiều Φ từ ngồi vào Nếu cuộn dây có W vịng, sức điện động cảm ứng cuộn dây là: e = -W dΦ dΨ =dt dt (1-4) Trong đó:  = WΦ gọi từ thơng móc vịng cuộn dây Đơn vị từ thông Webe (Wb), sức điện động votl (V) b) Trường hợp dẫn chuyển động từ trường Hình vẽ (1-3) biểu diễn dẫn chuyển động từ trường nam châm vĩnh cửu Khi dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường B với vận tốc v, dẫn cảm ứng sức điện động e có trị số: e = B.l.v (1-5) Trong đó: B: cường độ từ cảm (T) l: chiều dài hiệu dung dẫn (m) v: vận tốc dẫn (m/s) Chiều dài sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 1-3); ngửa bàn tay phải cho đường sức từ (hoặc véctơ từ cảm B) xuyên qua lòng bàn tay, ngón tay duỗi thẳng vng góc theo chiều quay dẫn, chiều bốn ngón tay duỗi thẳng chiều sức điện động e II ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY ĐIỆN Định nghĩa máy điện Máy điện thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi lượng thành điện (máy phát điện) ngược lại biến đổi điện thành (động điện), dùng để biến đổi thơng số điện biến đổi điện áp, dịng điện, tần số, số pha,… Máy điện máy thường gặp nhiều ngành kinh tế công nghiệp, giao thông vận tải, dụng cụ sinh hoạt gia đình Phân loại máy điện Dựa vào nguyên lý biến đổi lượng máy điện phân loại thành hai loại sau: a) Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, biến đổi từ thông cuộn dây khơng có chuyển động tương Thường dùng để biến đổi thông số điện máy biến áp biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp xoay chiều có giá trị khác,… phân loại sau: - Theo công dụng: + Máy biến áp điện lực: Dùng truyền tải phân phối điện + Máy biến áp đo lường: Dùng kĩ thuật đo lường + Máy biến áp hàn: Dùng kĩ thuật hàn + Máy biến áp âm tần, cao tần: Dùng kĩ thuật điện tử + Máy biến áp lò: Dùng lò luyện kim - Theo số pha: + Máy biến áp pha + Máy biến áp pha b) Máy điện quay Nguyên lý làm việc dựa vào tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ từ trường dịng điện cuộn dây có chuyển động tương gây Loại máy điện thường dùng để biến đổi dạng lượng, ví dụ biến đổi thành điện (máy phát điện) biến đổi điện thành (động điện) Q trình biến đổi có tính chất thuận nghịch Máy điện quay phân loại sau: - Máy điện xoay chiều: + Máy điện không đồng (MKĐB): động không đồng (ĐKĐB); máy phát không đồng (MFKĐB) + Máy điện đồng (MĐB): động đồng (ĐĐB); máy phát đồng (MFĐB) - Máy điện chiều: + Động chiều (ĐMC) + Máy phát chiều (MFMC) Hình 1-5 Sơ đồ phân loại máy điện III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ĐIỆN Máy điện có tính thuận nghịch nghĩa làm việc chế độ máy phát điện động điện Nguyên lý làm việc máy phát điện Cho động sơ cấp vào dẫn lực học F dẫn chuyển động với tốc độ từ trường nam châm N-S dẫn cảm ứng sức điện động e Nếu nối vào cực dẫn điện trở R tải, có dòng điện i chạy dẫn cung cấp điện cho tải Nếu bỏ qua điện trở dẫn, điện áp đặt vào tải u = e Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là: p = ui = ei (1-6) Dòng điện i nằm từ trường chịu tác dụng lực điện từ Fđt = B.l.i có chiều như hình vẽ 1-6 Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ cân với lực động sơ cấp: Fcơ = Fđt, máy quay Nhân hai vế biểu thức với tốc độ v ta có: Fcơ.v = Fđt.v = B.i.l.v = e.i (1-7) Điều có nghĩa là, cơng suất động sơ cấp Pcơ =Fcơ.v biến đổi thành công suất điện Pđ = e.i, tức biến thành điện máy phát điện Nguyên lý làm việc động điện Cung cấp điện cho máy phát điện, điện áp u nguồn điện gây dòng điện i chạy dẫn Dưới tác dụng từ trường có lực điện từ Fđt = B.l.i tác dụng lên dẫn chuyển động với tốc độ v có chiều hình 1-7 Như công suất điện Pđ = u.i đưa vào động biến thành công suất Pcơ = Fđt.v trục động Điện biến đổi thành Tính thuận nghịch máy điện Qua mục (1) (2) ta nhận thấy, thiết bị điện từ (thanh dẫn đặt từ trường nam châm N-S), tùy theo lượng đưa vào (cơ hay điện năng) mà máy điện làm việc chế độ máy phát điện hay động điện Đây tính thuận nghịch máy điện Mọi loại máy điện có tính thuận nghịch IV SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY ĐIỆN Vật liệu chế tạo máy điện gồm: vật liệu dẫn điện, vật liệu dẫn từ, vật liệu cách điện, vật liệu kết cấu Vật liệu dẫn điện Vật liệu dẫn điện dùng để chế tạo phận dẫn điện: - Vật liệu dẫn điện dùng máy điện tốt đồng, chúng khơng đắt có điện trở suất nhỏ Ngồi cịn dùng nhơm hợp kim khác đồng thau, đồng phốt - Đối với phận khác vành đổi chiều, lồng sóc, vành trượt, ngồi đồng, nhơm người ta cịn dùng hợp kim đồng nhơm, có chỗ cịn dùng thép để tăng độ bền học giảm kim loại màu Vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ dùng để chế tạo phận mạch từ: - Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,35  0,5 mm - Ở tần số cao hơn, dùng thép kỹ thuật điện dày 0,1  0,2 mm - Thép kỹ thuật điện chế tạo phương pháp cán nóng cán nguội - Ở đoạn mạch từ có từ trường không đổi, thường dùng thép đúc, thép rèn thép Vật liệu cách điện - Vật liệu cách điện dùng để cách ly phận dẫn điện không dẫn điện, cách ly phận dẫn điện với - Độ bền vững nhiệt chất cách điện bọc dây dẫn định nhiệt độ cho phép dây định tải - Nếu tính chất cách điện cao lớp cách điện mỏng kích thước máy giảm - Chất cách điện máy điện chủ yếu thể rắn, gồm nhóm: + Chất hữu thiên nhiên giấy, vải lụa + Chất vô amiăng, mica, sợi thủy tinh + Các chất tổng hợp + Các loại men, sơn cách điện Chất cách điện tốt mica, song tương đối đắt nên dùng máy điện có điện áp cao Thơng thường dùng vật liệu có sợi giấy, vải, sợi,… Chúng có độ bên học tốt, mềm, rẻ tiền dẫn nhiệt xấu, hút ẩm, cách điện Căn vào độ bền nhiệt, vật liệu cách điện chia nhiều loại cấp điện sau: Cấp Nhiệt độ giới hạn Nhiệt độ trung Vật liệu cách cho phép vật liệu bình cho phép dây điện (0C) quấn (0C) Bơng, giấy, vải, tơ lụa, sợi tổng hợp Y 90 85 không qua tẩm sấy sơn cách điện Sợi xenlulô, tơ tẩm A 105 100 vật liện lỏng E Vài loại màng tổng hợp 120 115 Amiăng, sợi thủy tinh có chất kết B 130 120 dính vật liệu gốc mica Amiăng, vật liệu gốc mica, sợi thủy F 155 140 tinh có chất kết dính tẩm tổng hợp Vật liệu gốc mica, amiăng, sợi thủy H 180 165 tinh phối hợp chất kết dính tẩm silic hữu Vật liệu gốc mica, thủy tinh C > 180 hợp chất chúng dùng trực tiếp khơng có chất liên kết Ngồi cịn có chất cách điện thể khí (khơng khí, hydro) thể lỏng (dầu máy biến áp) Vật liệu kết cấu Vật liệu kết cấu vật liệu để chế tạo chi tiết chịu tác động học trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy Trong máy điện, vật liệu kết cấu thường gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu hợp kim chúng, chất dẻo V PHÁT NĨNG & LÀM MÁT MÁY ĐIỆN Trong q trình làm việc có tổn hao cơng suất Tổn hao máy điện gồm tổn hao sắt từ (do tượng từ trễ dịng điện xốy) thép, tổn hao đồng điện trở dây quấn tổn hao ma sát (ở máy điện quay) Tất tổn hao biến thành nhiệt làm nóng máy điện Để làm mát máy điện, phải có biện pháp tản nhiệt môi trường xung quanh Sự tản nhiệt phụ thuộc vào bề mặt làm mát máy mà phụ thuộc vào đối lưu khơng khí xung quanh môi trường làm mát khác dầu biến áp, Thường vỏ máy điện chế tạo có cánh tản nhiệt máy điện có hệ thống quạt gió để làm mát Kích thước máy, phương pháp làm mát, phải tính tốn lựa chọn độ tăng nhiệt vật liệu cách điện máy không vượt độ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cách điện làm việc lâu dài khoảng 20 năm Khi máy điện làm việc chế độ định mức, độ tăng nhiệt phần tử không vượt độ tăng nhiệt cho phép Khi máy tải, độ tăng nhiệt vượt nhiệt độ cho phép, khơng cho phép q tải lâu dài Câu hỏi ôn tập : Giải thích ứng dụng định luật cảm ứng điện từ máy điện? Giải thích ứng dụng định luật lực điện từ máy điện? Định nghĩa máy điện? Cách phân loại máy điện? Giải thích nguyên lý thuận nghịch máy điện? Các vật liệu chế tạo máy điện gì? Hình 5-4 Phiến đổi chiều cổ góp Đi phiến góp; Bề mặt phiến góp; Tấm cách điện Chổi điện; Vành ốp hình chữ V III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Máy điện chiều làm việc chế độ máy phát điện động điện dựa vào nguyên tắc cảm ứng điện từ Chế độ máy phát điện Xét máy phát điện chiều đơn giản, dây quấn phần ứng có khung dây abcd, hai đầu nối với hai phiến góp, hai chổi điện A, B đặt cố định ln tì sát vào phiến góp Khung dây abcd đặt lịng nam châm vĩnh cữu N-S (hình 5-5) Khi dùng động sơ cấp quay khung dây quanh trục với vận tốc khơng đổi, dẫn ab, cd cắt đường sức từ trường, theo định luật cảm ứng điện từ dẫn cảm ứng sức điện động, giá trị tức thời xác định theo biểu thức: e = B.l.v (5-1) Trong đó: B: từ cảm nơi dẫn quét qua l: chiều dài dẫn v: vận tốc quét qua dẫn Chiều sức điện động cảm ứng xác định theo qui tắc bàn tay phải Như hình 5-5 dẫn ab nằm cực từ N, sức điện Hình 5-5 Nguyên lý làm việc động cảm ứng có chiều từ (từ máy phát điện chiều b đến a), dẫn cd nằm cực từ S, sức điện động cảm ứng có chiều từ ngồi vào (từ d đến c) Do khung dây quay nên dẫn ab, cd thay đổi vị trí nằm vùng cực từ N-S, sức điện động cảm ứng dẫn sức điện động xoay chiều Chổi than A ln tì lên phiến góp nối với dẫn nằm vùng cực từ N nên có cực tính (+), chổi than B tì lên phiến nối với dẫn nằm vùng cực từ S nên có cực tính (-) Dịng điện chạy qua phụ tải theo chiều từ A đến B Như hệ thống cổ góp - chổi than chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều qua phụ tải 91 (a) (b) Hình 5-6 Đồ thị điện áp đầu cực máy phát điện chiều Nếu máy phát điện chiều có khung dây abcd (hình 5-5) điện áp đầu cực A, B có dạng hình 5-6a điện áp đập mạch Để điện áp lớn đập mạch (hình 5-6b) phải có dẫn nối tiếp bố trí lệch khơng gian góc a đó, có nhiều phiến góp hợp thành cổ góp Nhờ điện áp hai chổi than tổng sức điện động dẫn mạch nhánh Ở chế độ máy phát điện, dòng điện phần ứng chiều với sức điện động phần ứng Eư Phương trình cân điện áp là: (5-2) U = Eư - Iư.Rư Trong đó: Rư: điện trở dây quấn phần ứng U: điện áp đầu cực máy phát Iư.Rư: điện áp rơi dây quấn phân ứng Eư: sức điện động phần ứng Chế độ động điện Ngược lại với máy phát điện chiều, thay dùng động sơ cấp quay rơto đặt vào hai chổi điện AB nguồn điện chiều, dòng điện chiều chạy dẫn nằm từ trường nam châm N-S chịu tác dụng lực điện từ F có độ lớn: F = Btb.l.i (5-3) Trong đó: Btb: Cảm ứng từ trung bình khe hở l: chiều dài dẫn i: dòng điện chạy dẫn Chiều lực điện từ xác định qui tắc bàn tay trái, chổi điện A nối với cực (+) chổi điện B nối với cực (-) nguồn điện, dẫn nằm vùng cực từ N, dòng điện dẫn chạy từ vào dẫn nằm cực từ S, Hình 5-7 Nguyên lý làm việc dòng điện dẫn có chiều chạy từ động điện chiều ngồi Do lực điện từ tác dụng lên dẫn vùng cực từ có chiều khơng đổi, mơmen quay có chiều khơng đổi làm cho khung dây quay theo chiều định 92 IV TỪ TRƯỜNG VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Phản ứng phần ứng máy điện chiều Khi máy điện chiều chạy không tải máy có từ trường cực từ sinh gọi từ trường từ trường phần cảm (hình 5-8a) Khi máy mang tải, dòng điện chạy dây quấn phần ứng sinh từ trường phần ứng (hình 5-8b) Tác dụng từ trường phần ứng với từ trường phần cảm gọi phản ứng phần ứng (hình 5-8c) Gọi đường thẳng nn’ thẳng góc với trục cực từ N - S đường trung tính hình học, đường thẳng mm’ xun qua phần ứng hai điểm có từ trường đường trung tính vật lý (a) (b) (c) Hình 5-8 Phản ứng phần ứng máy điện chiều Tác dụng phản ứng phần ứng làm méo từ trường tổng hợp máy, máy phát mỏm cực từ trợ từ mỏm vào cực từ bị khử từ Nếu mạch từ khơng bão hịa tác dụng trợ từ khử từ nhau, nên từ trường tổng không thay đổi, từ trường bão hịa tác dụng trợ từ khử từ, nên từ trường máy giảm, sức điện động cảm ứng dẫn giảm Đồng thời phản ứng phần ứng làm cho từ trường hai điểm đường trung tính hình học khác 0, hay nói khác phản ứng phần ứng làm cho đường trung tính vật lí lệch khỏi trung tính hình học góc  theo chiều quay máy phát (đối với động ngược lại) Nếu chổi than đặt đường trung tính hình học từ trường chỗ tiếp xúc chổi than cổ góp khác 0, sức điện động cảm ứng phần tử dây quấn phần ứng bị chổi than làm ngắn mạch, nguyên nhân phát sinh tia lửa điện chỗ tiếp xúc Để khắc phục điều phải xê dịch chổi than lệch khỏi trung tính hình học góc  Từ trường cực từ phụ Trong đa số máy điện chiều người ta bố trí cực từ phụ để trừ bỏ ảnh hưởng phản ứng phần ứng làm dịch đường trung tính vật lý khỏi trung tính hình học Để trừ bỏ từ trường đường trung tính hình học, cực từ phụ đặt xen kẽ với cực từ cực tính cực từ phụ cực tính với cực từ đứng sau theo chiều quay rơto máy phát đứng trước theo chiều quay rôto động Đồng thời phản ứng phần ứng tỷ lệ với dòng điện phần ứng (rôto) nên để triệt tiêu từ trường đường trung tính hình học, dây quấn cực từ phụ nối tiếp với dây quấn phần ứng 93 Sức điện động phần ứng a) Sức điện động dẫn Khi quay rôto, dẫn dây quấn phần ứng cắt từ trường, dẫn cảm ứng sức điện động là: e = Btb.l.v (5-4) Trong đó: Btb: từ cảm trung bình cực từ v: tốc độ dẫn l: chiều dài hiệu dụng dẫn b) Sức điện động phần ứng Eư Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối tiếp thành mạch vịng kín Các chổi than chia dây quấn thành nhiều nhánh song song Sức điện động phần ứng tổng sức điện động dẫn nhánh Nếu số dẫn dây quấn N, số nhánh song song 2a (a số đôi nhánh), số dẫn nhánh điện động phần ứng là: E­ = N N e= Btb lv 2a 2a N , sức 2a (5-5) Tốc độ v xác định theo độ quay n(vg/ph) công thức: πDn 60 v= (5-6) D đường kính rơto Thay (5-6) vào (5-4), ta được: E­ = N πDn Btb l 2a 60 (5-7) Từ thông  cực từ là: Φ = Btb πDl 2p (5-8) Cuối ta có: Eư = pN nΦ 60a (5-9a) Hoặc: Eư = kEnΦ Trong p số đơi cực Hệ số k E = (5-9b) pN phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn phần ứng 60a Qua biểu thức (5-9), sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay phần ứng từ thông cực từ Muốn thay đổi trị số sức điện động, ta điều chỉnh tốc độ quay, điều chỉnh từ thông cách điều chỉnh dịng điện kích từ Muốn đổi chiều sức điện động đổi chiều quay, đổi chiều dịng điện kích từ V CƠNG SUẤT ĐIỆN TỪ, MƠMEN ĐIỆN TỪ CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Cơng suất điện từ máy điện chiều: (5-10) Pđt = Eư Iư Thay giá trị Eư (5-5) vào (5-7) ta có: Pđt = pN nΦ.I ­ 60a (5-11) 94 Mômen điện từ : Pđt ωr (5-12) 2πn 60 (5-13) M đt = Ta có ω r tốc độ góc rơto, tính theo tốc độ quay n(vg/ph) biểu thức: ωr = Thay (5-13) vào (5-12) cuối ta có biểu thức mơmen điện từ là: M đt = Hoặc pN I­ Φ 2πa (5-14) Mđt = kMIưΦ (5-15) pN Trong hệ số k M = phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn 2πa Qua (5-15), mơmen điện từ tỷ lệ với dịng điện phần ứng I từ thông Muốn thay đổi mơmen điện từ, ta phải thay đổi dịng điện phần ứng I thay đổi dịng điện kích từ Ikt Muốn đổi chiều mômen điện từ phải đổi chiều dịng điện phần ứng dịng điện kích từ VI TIA LỬA ĐIỆN TRÊN CỔ GÓP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Khi máy điện làm việc, trình đổi chiều thường gây tia lửa chổi than cổ góp Tia lửa lớn gây nên vành lửa xung quanh cổ góp, phá hỏng chổi than cổ góp, gây nên tổn hao lượng, ảnh hưởng xấu đến môi trường gây nhiễu đến làm việc thiết bị điện tử Sự phát sinh tia lửa cổ góp nguyên nhân khí điện tử Nguyên nhân khí Sự tiếp xúc cổ góp chổi điện khơng tốt, cổ góp khơng trịn, khơng nhẵn, chổi than không qui cách, rung động chổi than cố định khơng tốt lực lị xo khơng đủ để tỳ sát chổi than vào cổ góp Nguyên nhân điện từ Khi rơto quay liên tiếp có phần tử chuyển mạch nhánh sang mạch nhánh khác Ta gọi phần tử phần tử đổi chiều Trong phần tử đổi chiều xuất sức điện động sau: - Sức điện động từ cảm eL, biến thiên dòng điện phần tử đổi chiều - Sức điện động hổ cảm em, biến thiên dòng điện phần tử đổi chiều khác lân cận - Sức điện động eq, từ trường phần ứng gây Hình 5-9 Phần tử đổi chiều Ở thời điểm chổi than ngắn mạch phần tử đổi chiều (hình 5-9), sức điện động sinh dòng điện I chạy quẩn phần tử ấy, tích lũy lượng phóng dạng tia lửa vành góp chuyển động 95 VII MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong kinh tế quốc dân, nhiều ngành sản xuất luyện kim, hóa chất, giao thơng vận tải… địi hỏi phải dùng nguồn điện chiều, ngày thay dòng điện chiều dùng dòng điện xoay chiều công nghiệp phổ biến Thông thường để có nguồn điện chiều, dùng máy phát điện chiều quay động sơ cấp động điện xoay chiều, động đốt trong, tuabin,… Tùy theo cách nối dây dây quấn phần cảm (stato) dây quấn phần ứng (rôto) mà máy phát điện chiều có kiểu kích từ: + Kích từ độc lập: dịng điện kích từ máy lấy từ nguồn điện khác, không liên hệ với phần ứng máy + Kích từ song song: dây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng + Kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ nối nối tiếp với mạch phần ứng + Kích từ hỗn hợp: gồm hai dây quấn kích từ (dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp), dây quấn kích từ song song chủ yếu Máy phát điện chiều kích từ độc lập Sơ đồ máy phát điện chiều kích từ độc lập (hình 5-10a), dịng điện phần ứng Iư dịng điện tải I (a) (b) (c) Hình 5-10 Sơ đồ nối dây MFĐMC kích từ độc lập Phương trình cân dịng điện là: (5-16) Iư = I Phương trình điện áp là: Mạch phần ứng: U = Eư - IưRư (5-17) Mạch kích từ: (5-18) Ukt = Ikt(Kkt + Rđc) Trong đó: Rư: điện trở dây quấn phần ứng Rkt: điện trở dây quấn kích từ Rđc: điện trở điều chỉnh Khi dòng điện tải I tăng, dòng điện phần ứng tăng, điện áp U giảm xuống hai nguyên nhân sau: 96 Tác dụng từ trường phần ứng làm cho từ thông Ф giảm, kéo theo sức điện động Eư giảm Điện áp rơi mạch phần ứng IưRư tăng Đường đặc tính ngồi U = f(I) tốc độ dịng điện kích từ khơng đổi (hình 5-10b) Khi tải tăng điện áp giảm, độ giảm điện áp khoảng (8÷10)% điện áp không tải Để giữ cho điện áp máy phát không đổi phải tăng dịng điện kích từ Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f(I), giữ điện áp tốc độ khơng đổi (hình 5-10c) Máy phát điện kích từ độc lập có ưu điểm điều chỉnh điện áp, thường gặp hệ thống máy phát – động để truyền động máy cán, máy cắt kim loại,… Song có nhược điểm cần có nguồn điện kích từ riêng Máy phát điện kích từ song song Sơ đồ máy phát điện kích từ song song (hình 5-11a) Để thành lập điện áp cần thực q trình kích từ Lúc đầu, máy khơng có dịng điện kích từ, từ thơng máy từ dư cực từ tạo ra, khoảng (2÷3)% từ thông định mức Khi quay phần ứng, dây quấn phần ứng có sức điện động cảm ứng từ thông dư sinh Sức điện động khép kín qua mạch dây quấn kích từ (điện trở mạch dây quấn kích từ nhỏ nhất), sinh dịng điện kích từ, làm tăng từ trường cho máy Q trình tiếp tục đạt điện áp ổn định Để máy thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư chiều từ trường dây quấn kích từ phải chiều từ trường dư Nếu khơng cịn từ dư, ta phải mồi để tạo từ dư, chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ đổi chiều quay phần ứng (a) (b) (c) Hình 5-11 Sơ đồ nối dây MFĐMC kích từ song song Phương trình cân điện áp là: + Mạch phần ứng: U = Eư - IưRư (5-19) + Mạch kích từ: Ukt = Ikt(kkt + Rđc) (5-20) + Phương trình dịng điện là: (5-21) Iư = I + Ikt Khi dòng điện tải I tăng, dịng điện phần ứng tăng, ngồi hai nguyên nhân làm điện áp U đầu cực giảm, làm cho dịng điện kích từ giảm, từ thơng sức điện động giảm, đường đặc tính ngồi dốc so với máy phát điện chiều kích từ độc lập có dạng (hình 5-11b) Từ đường đặc tính ta thấy, ngắn mạch, điện áp U = 0, dịng điện kích từ 0, sức điện động máy từ dư dòng điện ngắn mạch In nhỏ so với dòng điện định mức Để điều chỉnh điện áp, ta phải điều chỉnh dịng điện kích từ, đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f(I),khi U, n khơng đổi (hình 5-11c) 97 Máy phát điện chiều kích từ nối tiếp Sơ đồ máy phát điện kích từ nối tiếp (hình 5-12a) Dịng điện kích từ dịng điện tải, tải thay đổi, điện áp thay đổi nhiều, thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp Đường đặc tính ngồi U = f(I) (hình 5-12b) Dạng đường đặc tính ngồi giải thích sau: tải tăng, dịng điện Iư tăng, từ thơng Eư tăng, U tăng, I = (2÷2,5)Iđm, máy bão hịa, I tăng U giảm (a) (b) Hình 5-12 Sơ đồ nối dây MFĐMC kích từ nối tiếp Phương trình cân điện áp là: − Mạch từ phần ứng: U = – Iu(Rkt + Rđc) − Mạch kích từ: U = Ikt Rkt − Phương trình dòng điện: Iư = I =Ikt Máy phát điện chiều kích từ hỗn hợp (a) (b) (c) Hình 5-13 Sơ đồ nối dây MFĐMC kích từ hỗn hợp 98 + Khi nối thuận, từ thơng dây quấn kích từ nối tiếp chiều với dây quấn kích từ song song, tải tăng từ thông cuộn nối tiếp tăng làm cho từ thông máy tăng lên, sức điện động máy tăng, điện áp đầu cực máy giữ không đổi Đây ưu điểm lớn máy phát điện kích từ hỗn hợp Đường đặc tính ngồi U = f(I) (hình 5-13b) + Khi nối ngược, chiều từ trường dây quấn kích từ nối tiếp ngược với chiều từ trường dây quấn kích từ song song, tải tăng điện áp giảm nhiều Đường đặc tính ngồi U = f(I) vẽ hình 5-13c Do đường đặc tính ngồi dốc, nên sử dụng làm máy hàn điện chiều Phương trình cân điện áp là: − Mạch từ phần ứng: U = – RưIư − Mạch kích từ: U = Ikt (Rkt + Rđc) − Phương trình dòng điện: Iö = I +Ikt Giản đồ lượng máy phát điện - Moment định mức: M dm = 9,55  - Moment điện từ: M dt = 9,55  Pdm (Nm) n Pdt (Nm) n - Tổn hao phần ứng: Pu=I2uRu (W) - Tổn hao kích từ song song: Pktss=I2ktssRktss (W) - Tổn hao không tải: P0 (W) - Tổng tổn hao: P=Pu + Pktss + P0 - Công suất định mức: Pđm=UđmIđm (W) - Công suất điện từ: Pđt=EuIu (W) - Hiệu suất:  = P −  P P2 P2 = = P1 P2 −  P P1 VII ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Việc chuyển từ chế độ máy phát sang chế độ động xảy hồn tồn tự động, khơng cần thay đổi mạch nối, cụ thể giảm dịng điện kích thích khiến cho E máy phát hạ đến mức E < U, dòng điện phần ứng tự động đổi chiều, lượng chuyển theo chiều ngược lại máy phát trở thành động Động điện chiều dùng phổ biến công nghiệp, giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện,…) Trên thực tế, đặc tính động điện kích từ độc lập kích từ song song giống nhau, cần công suất lớn người ta thường dùng kích từ độc lập để điều chỉnh dịng điện kích thích thuận lợi kinh tế hơn, loại động địi hỏi phải có thêm nguồn điện phụ bên 99 Cũng máy phát, động điện chiều phân loại theo cách kích từ, thành động kích từ độc lập, kích từ song song, kích từ nối tiếp kích từ hỗn hợp Sơ đồ nối dây tương tự trường hợp máy phát Cần ý động kích từ độc lập Iư = I; động kích từ song song hỗn hợp I = Iư + It; động kích từ nối tiếp I = Iư = It Theo công thức, sức điện động động điện chiều là: pN nΦ 60a (5-22) pn I­ Φ 2πa (5-23) U - E­ R­ (5-25) U R­ (5-26) E­ = Đối với động cơ, dòng điện Iư ngược chiều với sức điện động, nên Eư cịn gọi sức phản điện Mơmen điện từ động theo công thức: M đt = Mở máy động điện chiều Từ phương trình cân điện áp mạch phần ứng động cơ: U = Eư + IưRư (5-24) Ta có: I­ = Khi mở máy, tốc độ n = 0, sức điện động E ­ = k E n = , dòng điện phần ứng lúc mở máy: I ­më = Vì Rư nhỏ, dịng điện phần ứng lúc mở máy lớn, gấp ÷ 10 lần Iđm làm hỏng cổ góp chổi điện Dòng điện phần ứng lớn kéo theo dòng điện mở máy Imở lớn, lảm ảnh hưởng đến lưới điện Để mở máy động điện chiều tốt: - Mômen mở máy (hay khởi động) Mk phải có trị số cao có để hồn thành trình mở máy, nghĩa đạt tốc độ quy định thời gian ngắn - Dòng điện mở máy (hay khởi động) Ik phải hạn chế đến mức nhỏ để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy ảnh hưởng xấu đến đổi chiều Thông thường ta áp dụng phương pháp mở máy sau: a) Mở máy nhờ biến trở Hình 5-14 a) Sơ đồ mở máy động điện chiều; b) Các quan hệ I, M n thời gian mở máy động 100 Để tránh nguy hiểm cho động dịng điện mở máy q lớn, người ta dùng biến trở mở máy Rk, gồm số điện trở nối tiếp khác đặt mạch phần ứng (hình 5-14a) Biến trở mở máy tính cho dịng điện mở máy Ik = (1,4 ÷ 1,7)Iđm động lớn Ik = (2 ÷ 2,5)Iđm động nhỏ Trước lúc mở máy, tiếp điểm T nằm vị trí chạy biến trở mạch kích thích vị trí b (Rđc = 0) Khi bắt đầu mở máy, gạt T vị trí Nhờ cung đồng M, dây quấn kích từ đặt tồn điện áp từ thơng có trị số cực đại Φ = Φ max Nếu mômen động điện sinh lớn mômen cản (M > Mc ) rôto bắt đầu quay, sức điện động tăng tỉ lệ tốc độ quay n Do xuất tăng lên E, dòng điện phần ứng Iư giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm (hình 5-14b) Khi Iư giảm đến trị số (1,1 ÷ 1,3)Iđm ta gạt T đến vị trí Vì bậc điện trở bị loại trừ, Iư tăng đến giới hạn kéo theo M, n E tăng Sau I, M lại giảm theo quy luật Lần lượt chuyển T đến vị trí 3, 4, Quá trình lặp lại máy đạt đến tốc độ n ≈ nđm Rk loại trừ hoàn toàn động làm việc với toàn điện áp Sự biến thiên I, M n trình mở máy trình bày hình 5-14 cho thấy loại bậc điện trở, I M tăng với số thời gian Tư ≈ hệ số tự cảm phần ứng bé Trái lại giảm dần I M xảy chậm chạp, phụ thuộc vào tăng sức điện động E tốc độ n, nghĩa phụ thuộc vào số thời gian Tcơ lớn khối quay Số bậc điện trở mở máy điện trở bậc thiết kế cho dòng điện mở máy cực đại cực tiểu bậc để đảm bảo cho trình mở máy tốt b) Mở máy điện áp thấp (U < Uđm) Phương pháp đòi hỏi phải dùng nguồn điện độc lập điều chỉnh điện áp để cung cấp cho phần ứng động cơ, mạch kích thích phải đặt điện áp U = Uđm nguồn khác Hình 5-15 Mở máy phương pháp giảm điện áp Đây phương pháp thường dùng việc mở máy động điện cơng suất lớn để ngồi kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp Điều chỉnh tốc độ động điện chiều Từ phương trình (5-24) rút ra: (5-27) Eư = U - IưRư 101 Thay trị số E ­ = k E n , ta có phương trình tốc độ: n= U - I­ R ­ (5-28) k E Việc điều chỉnh tốc độ động điện chiều thực cách thay đại lượng Ф, Rư U  Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi Φ áp dụng tương đối phổ biến, thay đổi tốc độ liên tục kinh tế Trong trình điều chỉnh hiệu suất η ≈ Cte điều chỉnh dựa việc tác dụng lên mạch kích thích có cơng suất nhỏ so với công suất động Cần ý rằng, bình thường động làm việc chế độ định mức với kích thước tối đa (Φ = Φmax ) nên có điều chỉnh theo chiều giảm Φ, tức điều chỉnh tốc độ vùng tốc độ định mức giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế điều kiện khí đổi chiều máy  Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng Rư cho phép điều chỉnh tốc độ quay vùng tốc độ quay định mức kèm theo tổn hao lượng điện trở phụ, làm giảm hiệu suất động điện Vì phương pháp áp dụng động điện có cơng suất nhỏ thực tế thường dùng động điện cần trục  Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay cách thay đổi điện áp cho phép điều chỉnh tốc độ quay tốc độ định mức khơng thể nâng cao điện áp điện áp định mức động điện Phương pháp không gây thêm tổn hao động điện, đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh Câu hỏi ôn tập : Cấu tạo nguyên lý làm việc máy điện chiều? Thế phản ứng phần ứng? Hậu phản ứng phần ứng máy điện chiều? Sức điện động phần ứng máy điện chiều? Công suất điện từ, mômen điện từ máy điện chiều? Nguyên nhân biện pháp khắc phục tia lửa điện máy điện chiều? Sơ đồ nối dây, phương trình đặc trưng đường đặc tính máy phát điện chiều? Cách mở máy điều chỉnh tốc độ động điện chiều? Bài tập máy điện chiều Câu 1: Cho máy phát điện chiều kích từ song song với số liệu sau: công suất định mức Pđm=25kW; điện áp định mức Uđm=115V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=12,5; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,0238; tốc độ quay n=1300v/p; tổn hao không tải P0=4%Pđm Xác định: 1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss; P0; P? 3) Tính Pđt ; P1; ? 4) Tính Mđm; Mđt? 102 Câu 2: Cho máy phát điện chiều kích từ song song với số liệu sau: dòng điện định mức Iđm=98,3kW; điện áp định mức Uđm=115V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=19; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,0735; tốc độ quay n=1300v/p; tổn hao không tải P0=4%Pđm Xác định: 1) Tính Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss; P2 ; Pđm ; P0; P? 3) Tính Pđt; P1 ; ? 4) Tính Mđm; Mđt? Câu 3: Cho máy phát điện chiều kích từ song song với số liệu sau: công suất định mức Pđm=7,5kW; điện áp định mức Uđm=230V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=191,66; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,54; tốc độ quay n=1450v/p; hiệu suất máy phát chiều kích từ song song =0,825 Xác định: 1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss ? 3) Tính P1; Pđt ; P; P0? 4) Tính Mđm; Mđt? Câu 4: Cho máy phát điện chiều kích từ song song với số liệu sau: công suất định mức Pđm=100kW; điện áp định mức Uđm=230V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=57,5; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,05; tốc độ quay n=1450v/p; tổng tổn hao P=110kW Xác định: 1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss ; P0? 3) Tính P1; Pđt ; ? 4) Tính Mđm; Mđt? Câu 5: Cho động điện chiều kích từ hỗn hợp, điện áp định mức Uđm=220V, dịng điện định mức Iđm=94A, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt//=338, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp phần ứng Rktnt+Ru=0,17, số đôi nhánh a=1, số đôo cực từ p=2, số dẫn N=372, tốc độ n=1100v/p 1) Tính sức điện động Eu (đối với động cịn gọi sức phản điện) 2) Tính từ thông , công suất điện từ Pđt, moment điện từ Mđt Câu 6: Cho động điện chiều kích từ song song suất định mức Pđm=12kW, điện áp định mức Uđm=220V, tốc độ định mức n=685v/p, dòng điện định mức Iđm=64A, dịng điện kích từ Ikt=2A, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,821 Động kéo tải có moment cản khơng đổi, để giảm tốc độ động cơ, người ta dùng hai phương pháp sau: 1) Thêm điện trở phụ Rp=0,7 vào mạch phần ứng Tính tốc độ n hiệu suất  động tình trạng 2) Giảm điện áp đặt vào động Tính tốc độ n hiệu suất  lúc Uđm=176,6V Có nhận xét hiệu suất  hai phương pháp sử dụng 103 Câu Cho động điện kích từ song song, cơng suất định mức P đm=10kW, điện áp định mức Uđm=220V, hiệu suất =0,86, tốc độ n=2250v/p, dịng điện kích từ Ikt=2,26, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,178 1) Tính dịng điện mở máy trực tiếp 2) Để giảm dòng điện mở máy xuống lần dòng điện định mức, tính điện trở mở máy Rmm Câu 8: Cho máy phát chiều kích từ song song, cơng suất định mức Pđm=7,5kW, điện áp định mức Uđm=230V, tốc độ quay định mức nđm=1450v/p, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,54, điện trở dây quấn kích từ Rkt=191,66, điện áp rơi chổi than 2U=2V Máy phát sử dụng chế độ động điện áp định mức Uđm=220V, quay với tốc độ n=1162v/p hiệu suất =0,825 Xác định công suất điện động tiêu thụ P1, công suất định mức Câu 9: Cho máy phát điện chiều kích từ nối tiếp, dẫn N=300, điện áp hai dầu cực máy Uđm=110V, dòng điện tải Iđm=100A, phần ứng quay với tốc độ n=1500v/p Xác định độ lớn từ thông  cực máy, biết điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,1 số đôi mạch nhánh a=1 Câu 10: Cho máy phát chiều kích từ song song, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,25, điện trở dây quấn phần kích từ Rkt=44, điện trở tải Rt=4, điện áp đặt vào tải Uđm=220V Tính dịng điện phần ứng Iu sức điện động Eu máy Câu 11: Cho máy phát điện chiều kích từ hỗn hợp có dịng điện mạch ngồi Iđm=100A, điện áp đặt lên tải Uđm=110V, điện trở phần ứng Ru=0,07, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rktnt=0,07, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt/=24 1) Xác định sức điện động Eu, dòng điện phần ứng Iu 2) Xác định tổng tổn hao dây quấn phần ứng dây quấn kích từ 3) Xác định cơng suất máy phát P1 hiệu suất  Câu 12: Cho động điện kích từ song song có điện áp định mức Uđm=220V, điện trở phần ứng Ru=0,4, dòng điện định mức Iđm=52A, điện trở dây quấn kích từ Rkt=110 tốc độ khơng tải n=1100v/p 1) Tính sức điện động lúc tải định mức Eu 2) Tính tốc độ tải định mức n 3) Tính cơng suất điện từ Pđt, moment điện từ Mđt lúc tải định mức Câu 13: Cho máy phát điện chiều kích từ song song, công suất định mức Pđm=100kW, điện áp định mức Uđm=230V, điện trở phần ứng Ru=0,05, điện trở kích từ Rkt=57,5v Tính sức điện động Eu Uđm trường hợp 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Công nghệ chế tạo Máy điện Máy biến áp, Nguyễn Đức Só, NXB Giáo dục, Hà Nội 1995 - Máy điện 1, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 - Máy điện 2, Vũ Gia Hanh - Trần Khánh Hà - Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 - Hướng dẫn sử dụng sửa chữa Máy biến áp, Động điện, Máy phát điện công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, Hà Nội 1994 - Tính toán cung cấp lựa chọn thiết bị, khí cụ điện, Nguyễn Xuân Phú Nguyễn Công Hiền, NXB Giáo dục, Hà Nội 1998 - Kỹ thuật điện, Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1999 - Công nghệ chế tạo tính toán sửa chữa máy điện 1,2,3 – Nguyễn Thế Kiệt, Nguyễn Trọng Thắng, NXB Giáo dục - Kỹ thuật quấn dây – Nguyễn Thuận, Minh Hải,NXB Đồng Nai - Các máy điện máy biến ( Nguyên lý hoạt động ứn g dụng thực tieãn ), Peter F.Ryff- David Platnick – Joseph A.Karnas, NXB Thống Kê - Sổ tay quấn dây, Minh Trí, NXB Đà Nẵng - Các sách báo tạp chí ñieän ... suất động sơ cấp Pcơ =Fcơ.v biến đổi thành công suất điện Pđ = e.i, tức biến thành điện máy phát điện Nguyên lý làm việc động điện Cung cấp điện cho máy phát điện, điện áp u nguồn điện gây dòng điện. .. ứng điện từ máy điện? Giải thích ứng dụng định luật lực điện từ máy điện? Định nghĩa máy điện? Cách phân loại máy điện? Giải thích nguyên lý thuận nghịch máy điện? Các vật liệu chế tạo máy điện. .. VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU II CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU III NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU IV TỪ TRƯỜNG VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU V CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ, MƠMEN ĐIỆN