1.Một số khái niệm: 5.2: QUÁ TRÌNH ĐỔI CHIỀU a Quá trình đổi chiều: b Chu kỳ đổi chiều: Quá trình đổi chiều của dòng điện khi phần tử di động trong vùng trung tính hình học và bị chổi t
Trang 1CHƯƠNG 5 : ĐỔI CHIỀU
5.1: NGUYÊN NHÂN SINH RA TIA LỬA
TRÊN VÀNH GÓP
5.2: QUÁ TRÌNH ĐỔI CHIỀU
5.3: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN
ĐỔI CHIỀU
Trang 25.1: NGUYÊN NHÂN GÂY TIA LỬA TRÊN VÀNH GÓP
1 Nguyên nhân về cơ khí:
- Vành góp không đồng tâm với trục
- Sự cân bằng bộ phận quay không tốt
- Bề mặt vành góp không phẳng do những phiến đổi chiều hoặc mi
ca cách điện giữa các phiến đổi chiều nhô lên
- Lực ép chổi than không thích hợp (mạnh quá có thể làm mòn chổi
và vành góp), kẹt chổi trong hộp chổi, hộp chổi than không được giữ chặt hay đặt không đúng vị trí
2 Nguyên nhân về điện:
- Do sức điện động phản kháng không triệt tiêu hết sức điện động đổi chiều
- Do sự phân bố không đều mật độ dòng điện trên mặt tiếp xúc và quan hệ phi tuyến của điện trở tiếp xúc: rtx = f(t,) với là thông số đặc trưng cho tác dụng nhiệt và hiện tượng điện phân dưới chổi
Trang 33 Các cấp tia lửa điện:
Bảng các cấp tia lửa điện (*)
- Ta thấy tia lửa mạnh gây hao mòn nhanh chóng chổi than và vành góp Do đó tia lửa cấp 2 chỉ cho phép với những tải xung ngắn hạn, tia lửa cấp 3 nói chung là không cho phép
- Chỉ làm việc lâu dài với cấp tia lửa 1
Trang 41.Một số khái niệm:
5.2: QUÁ TRÌNH ĐỔI CHIỀU
a) Quá trình đổi chiều:
b) Chu kỳ đổi chiều:
Quá trình đổi chiều của dòng điện khi phần
tử di động trong vùng trung tính hình học và bị
chổi than nối ngắn mạch gọi là sự đổi chiều
B1
B2 N
Trang 5- Quá trình đổi chiều của dòng điện trong mỗi phần tử tồn tại trong 1 khoảng thời gian rất ngắn
- Khoảng thời gian để dòng điện hoàn thành việc đổi chiều gọi là chu
kỳ đổi chiều (Tđc) Đó là thời gian cần thiết để vành góp quay đi 1 góc ứng với chiều rộng của chổi, nghĩa là Tđc = (1)
G
c
v
b
bc là chiều rộng của chổi góp
vG là vận tốc dài của vành góp
Gọi DG là đường kính vành góp Ta có: bG =
bG là bước vành góp
vG = DG n = bG.G.n
G
DG
Gọi G là hệ số trùng khớp thì: G =
Thay vào (1):
Tđc = = G (2)
G
c b b
n G b
b
G
c
1
(Đây là chu kỳ đổi chiều của dây quấn xếp đơn)
Trang 62 Các sức điện động trong mạch vòng đổi chiều:
- Sức điện động tự cảm
c
c L
T
i
2 L dt
di L
- Sức điện động hỗ cảm eM:
n 1
n dc
u Mn
n n
1
n n
1
Mn
T
i
2 e
dt
di M e
e
Mn là hệ số hỗ cảm giữa phần tử đang xét và phần tử thứ n
in là dòng điện trong phần tử thứ n
- Sức điện động đổi chiều eđc: sinh ra khi phần tử đổi chiều chuyển động trong từ trường tổng hợp tại vùng trung tính:
eđc = 2.W.Bđc.lđc.vư
W: số vòng của phần tử đổi chiều
Bđc: Từ cảm đổi chiều
- Sức điện động phản kháng epk: epk = eL + eM
Để đảm bảo đổi chiều được tốt thì sức điện động phản kháng phải luôn luôn ngược chiều với sức điện động đổi chiều
Trang 73 Phương trình đổi chiều:
Theo định luật Kishop 2 viết cho mạch vòng phần tử b:
i.rpt + i1.(rtx1 + rd) - i2.(rtx2 + rd) = e (1)
Trong đó:
rpt : Điện trở của phần tử đổi chiều
rd : Điện trở dây nối
rtx1,2: Điện trở tiếp xúc của chổi than với phiến góp 1 và 2
e : Tổng các sức điện động sinh ra trong phần tử đổi chiều:
e = eM + eL + eđc = epk + eđc
Theo định luật Kishop 1 viết cho các nút 1 và 2:
i: dòng ngắn mạch chạy trong phần tử đổi chiều
i1, i2: dòng chạy qua dây nối với các phiến đổi chiều 1 và 2
1 2
i1 i2
a b c
1 2
Trang 8Các dòng i, i1, i2 có thể tính từ các phương trình (1), (2) và (3) nếu các đại lượng khác đã biết
i.rpt + i1.(rtx1 + rd) - i2.(rtx2 + rd) = e
i + iư - i1 = 0
- i + iư - i2 = 0
- Ở mức độ gần đúng giả thiết rpt 0, rd 0 Ta có:
i1.rtx1 - i2.rtx2 = e
i + iư - i1 = 0
1 tx 2
tx
1 tx 2
tx
r r
e i
r
r
r
r i
Vì giả thiết rpt 0, rd 0 nên (rtx1+ rtx2) là tổng trở của phần tử đổi chiều khi bị chổi than ngắn mạch và dòng if chính là dòng ngắn mạch trong phần tử gây bởi e
(4)
if
Trang 9Giả thiết rằng rtx1, rtx2 tỷ lệ nghịch với bề mặt tiếp xúc của chổi điện với phiến đổi chiều 1 và 2 Trong quá trình đổi chiều từ 0 đến
Tđc với điều kiện bc = bG thì các bề mặt tiếp xúc được tính như sau:
S T
t S
dc
T
t
T S
dc
dc 1
tx
Với S là diện tích tiếp xúc toàn phần của
chổi với phiến góp
tx dc
dc tx
1 tx
1
t T
T r
S
S r
2 tx
2
t
T r
S
S
Thay (5), (6) vào (4) ta có:
(5)
nm
e i
T
t
2 1
) 1 T
( t
T
r r
dc
2 dc tx
nm
(6) (7)
Với
Ký hiệu rtx là điện trở tiếp xúc toàn phần
ứng với mặt tiếp xúc toàn phần S ta có:
(*)
(7): Là phương trình đổi chiều tổng quát
S
Stx2
Stx1
Trang 104 Các loại đổi chiều:
a) Đổi chiều đường thẳng:
e = 0 và dòng điện đổi chiều là
dc
i
T
t
2 1
Mật độ dòng điện ở 2 phía đi vào và đi ra bằng
nhau: J1 = J2 nên không có tia lửa xuất hiện (*)
b) Đổi chiều đường cong:
if, rnm
0
(1)
(2)
(3)
t
mà e 0 nên if 0
Dòng điện phụ này sẽ cộng với dòng cơ bản
làm cho dòng điện đổi chiều trở nên phi
tuyến và ta có đổi chiều đường cong
nm
f
r
e
i
(1): rnm(t)
(2): if(t) khi e > 0
(3): i (t) khi e < 0
Ta biểu diễn if dưới dạng sau: (e = const):
Tđc
1
t
i1 t
-iư
0
i2
2 +iư
Trang 11* Giả sử epk > eđc hay e > 0 và giả
thiết rtx = const thì dòng đổi chiều
có dạng:
* Giả sử epk < eđc hay e < 0 thì if đổi
dấu theo đường (3) Khi đó dòng đổi
chiều có dạng:
Ta thấy 1 < 2 nên J1 < J2 => đổi chiều
vượt trước và có tia lửa ở đầu vào của
chổi
Ta thấy 1 > 2 nên J1 > J2 => đổi chiều
mang tính trì hoãn Tia lửa xuất hiện ở
đầu ra của chổi điện khi phần tử rời khỏi
vị trí ngắn mạch
2
0
-iư t
i1
Tđc
1
t i
-iư
Tđc
1
t i1
i2
2 +iư
i
Trang 121.Phương pháp dùng cực từ phụ:
5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐỔI CHIỀU
Biện pháp cơ bản để cải thiện đổi chiều trong MĐMC là tạo ra từ trường đổi chiều tại vùng trung tính hình học bằng cách đặt những cực từ phụ giữa những cực từ chính Muốn vậy sức từ động của cực
từ phụ Ff phải ngược chiều với sức từ động phản ứng ngang trục Về trị số ngoài việc trung hoà phản ứng phần ứng ngang trục còn phải tạo ra 1 từ trường phụ để sinh ra eđc làm triệt tiêu epk
Mặt khác : Fưq và epk tỷ lệ với iư do đó sức từ động cực từ phụ và
từ trường đổi chiều cũng phải biến đổi tỷ lệ với phụ tải Muốn vậy dây quấn cực từ phụ phải nối tiếp với dây quấn phần ứng đồng thời mạch từ cực từ phụ không bão hoà Thông thường khe hở giữa cực
từ phụ với phần ứng lớn hơn so với cực từ chính (từ 1,5 2 lần).
Trang 132 Phương pháp xê dịch chổi than khỏi trung tính hình học:
ë máy phát: Chổi than đang được đặt trên trung
tính hình học Ta xét 1 phần tử dây quấn:
-iư e
đc
epk +iư
eưq
eư
N
n
S
*) Nhận xét: Khi MĐ làm việc ở chế độ máy phát để cải thiện đổi chiều ta phải dịch chổi điện khỏi trung tính hình học 1 góc: = +
theo chiều quay phần ứng Còn ở chế độ động cơ thì dịch chổi điện đi
1 góc ngược chiều quay phần ứng
(: là góc giữa trung tính hình học và trung tính vật lý.
: là góc ứng với điều kiện từ trường tổng bằng từ trường đổi chiều)
Trang 144 Những biện pháp khác:
Chọn chổi than phù hợp, giảm sức điện động phản kháng
3 Dùng dây quấn bù:
Trong các MĐ công suất lớn và tải thay đổi đột ngột người ta thường dùng dây quấn bù để hỗ trợ cho các cực từ phụ Dây quấn
bù được đặt dưới mặt cực từ chính và sẽ triệt tiêu từ trường phần ứng dưới phạm vi mặt cực từ chính và làm cho từ trường chính hầu như không thay đổi Dây quấn bù nối tiếp với dây quấn phần ứng nên có thể bù ở bất cứ tải nào
