Gíao trình máy điệnthiết bị điện

THÔNG TIN TÀI LIỆU

giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện giáo trình máy điện

phÇn I : m¸y ®iÖn ch¬ng I Kh¸i niÖm chung § 1 - §Þnh nghÜa , ph©n lo¹i vµ øng dông trong c«ng nghiÖp 1- §Þnh nghÜa Theo quan ®iÓm vÒ n¨ng lîng th× m¸y ®iÖn lµ çc thiÕt bÞ dïng ®Ó truyÒn t¶i hoÆc ®Ó biÕn ®æi n¨ng lîng nµy thµnh n¨ng lîng kh¸c . VÝ dô:- M¸y biÕn ¸p lµ thiÕt bÞ truyÒn t¶i n¨ng lîng ®iÖn xoay chiÒu tõ cÊp ®iÖn ¸p nµy sang cÊp ®iÖn ¸p kia - M¸y ph¸t lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng c¬ thµnh n¨ng lîng ®iÖn - §éng c¬ lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng lîng ®iÖn thµnh n¨ng l¬ng c¬ Qu¸ tr×nh truyÒn t¶i hoÆc biÕn ®æi n¨ng lîng ®iÖn tõ trong çc m¸y ®iÖn ®Òu ph¶i th«ng qua trêng ®iÖn tõ tån t¹i trong m¸y. Do ®ã bÊt kú mét m¸y ®iÖn nµo còng ®Òu cã hai m¹ch: m¹ch ®iÖn vµ m¹ch tõ . Çc m¸y ®iÖn cã nhiÒu lo¹i vµ cÊu t¹o tuy cã kh¸c nhau ,song ®øng vÒ mÆt n¨ng lîng th× cã thÓ coi m¸y ®iÖn nh mét thiÕt bÞ ®iÖn cã hai cöa: cöa vµo lµ cöa nhËn n¨ng lîng ®a vµo m¸y, cöa ra lµ cöa ®a n¨ng lîng tõ m¸y ra ngoµi xem h×nh 1 (H 1-1) - NÕu lµ m¸y ph¸t ®iÖn th× n¨ng lîng ®a vµo cöa vµo lµ c¬ n¨ng thÓ hiÖn qua m« men M vµ tèc ®é quay n t¸c dông lªn trôc m¸y ph¸t cßn n¨ng lîng ph¸t ra lµ ®iÖn n¨ng thÓ hiÖn qua dßng ®iÖn i vµ ®iÖn ¸p u cña m¸y ph¸t ph¸t ra. - NÕu lµ ®éng c¬ ®iÖn th× ngîc l¹i, n¨ng l¬ng ®a vµo cöa vµo lµ®iÖn n¨ng(u,i),vµ n¨ng lîng lÊy ra lµ c¬ n¨ng(M,n). Trêng hîp çc m¸y ®iÖn truyÒn t¶i n¨ng lîng ®iÖn nh m¸y biÕn ¸p th× n¨ng lîng cöavµo vµ cöa ra ®Òu lµ ®iÖn n¨ng(vµo lµ u1,i1ra lµ u2,i2 ) . Ta cã thÓ coi nh mét dßng ch¶y n¨ng lîng qua m¸y ®iÖn nh ë h×nh 2 (H1-2). Dßng n¨ng lîng ch¶y vµo m¸y víi c«ng suÊt P 1 , mét phÇn n¨ng lîng nµy bÞ mÊt m¸t trong m¸y víi c«ng suÊt ∆ p. Nh vËy dßng n¨ng lîng ch¶y ra khái m¸y víi c«ng suÊt b»ng :P2 = P1- ∆ p . 2- Ph©n lo¹i m¸y ®iÖn Ngêi ta ph©n lo¹i m¸y ®iÖn theo çc dÊu hiÖu sau: a – Theo lo¹i dßng ®iÖn ngêi ta chia lµm 2 lo¹i: M¸y ®iÖn mét chiÒu vµ m¸y ®iÖn xoay chiÒu 1 §iÓm kh¸c nhau c¬ b¶n vÒ cÊu t¹o cña m¸y ®iÖn xoay chiÒu vµ m¸y ®iÖn mét chiÒu lµ m¸y ®iÖn mét chiÒu cã thªm bé phËn chæi than vµ cæ gãp. T¸c dông cña bé nµy sÏ häc ë phÇn cÊu t¹o cña m¸y ®iÖn mét chiÒu. b – Theo tÝnh chÊt c«ng t¸c ngêi ta chia lµm : + §éng c¬ lµ loµi biÕn ®æi n¨ng lîng ®iÖn thµnh c¬. + M¸y ph¸t lµ lo¹i biÕn ®æi n¨ng lîng c¬ thµnh ®iÖn. + M¸y biÕn ¸p lµ lo¹i biÕn ®æi ®iÖn ¸p nµy thµnh ®iÖn ¸p kh¸p. MÆc dï nã kh«ng cã phÇn ®éng vµ vÒ thùc tÕ nã chØ biÓu diÔn mét thiÕt bÞ ®iÖn tõ nhng ngêi ta hîp nhÊt nã víi m¸y ®iÖn v× chóng gièng nhau vÒ qu¸ tr×nh ®iÖn tõ. c – C¨n cø vµo møc ®é b¶o vÖ vµ ph¬ng ph¸p lµm m¸t ngêi ta chia çc m¸y ®iÖn thµnh çc lo¹i sau : + CÊu t¹o loaÞ hë: lo¹i nµy cho phÐp dïng trong phßng kh«, s¹ch. + CÊu t¹o lo¹i kÝn b×nh thêng: lo¹i nµy cho phÐp dïng nhiÒu trong c«ng nghiÖp. + CÊu t¹o lo¹i kÝn: lo¹i nµy cho phÐp dïng nhiÒu bôi bÈn vµ Èm ít. + CÊu t¹o lo¹i chèng næ: lo¹i nµy cho phÐp dïng ë nh÷ng n¬i cã thÓ g©y næ. 3 – øng dông trong c«ng nghiÖp Çc m¸y ®iÖn gi÷ vai trß chñ yÕu trong çc thiÕt bÞ ®iÖn dïng ë mäi lÜnh vùc x¶n suÊt nh c«ng nghiÖp, l©m nghiÖp, x©y dùng + M¸y ph¸t ®iÖn ph¸t ra n¨ng lîng ®iÖn cung cÊp ®iÖn cho çc c¬ quan xÝ nghiÖp ®Ó phôc vô s¶n xuÊt. + §éng c¬ ®iÖn ®Ó biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng. Nã chiÕm phÇn lín phô t¶i ®iÖn trong çc xÝ nghiÖp. + Çc m¸y biÕn ¸p ®îc dïng ®Ó t¶i ®iÖn ®i xa vµ dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p nµy sang ®iÖn ¸p kh¸c cã cïng tÇn sè. Ngoµi ra cßn cã çc lo¹i m¸y ®iÖn ®Æc bÖt kh¸c dïng ®Ó biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu nµy thµnh dßng ®iÖn xoay chiÒu kh¸c, biÕn ®æi sè pha nµy thµnh sè pha kh¸c. Nh÷ng m¸y ®ã gäi chung lµ çc m¸y biÕn ®æi. §2 – Sö dông çc quy t¾c bµn tay , quy t¾c Lens ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu cña tõ tr êng vµ dßng ®iÖn trong m¸y ®iÖn 1 – Quy t¾c bµn tay ph¶i Quy t¾c nµy dïng ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu cña s®® trong mét thanh dÉn chuyÓn ®éng trong mét tõ trêng ®Òu. VÝ dô: Cã mét thanh dÉn AB chuyÓn ®éng trong 1 tõ trêng kh«ng ®æi N-S cã çc ®êng søc tõ B( Φ ) víi mét vËn tèc v nh h×nh vÏ (H1-3 ). Khi ®ã trong thanh dÉn AB xuÊt hiÖn mét s®® c¶m øng cã gi¸ trÞ lµ e = BLV ( L = L AB) vµ chiÒu ®îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. N B(φ ) v A S H 1 -3 2 B e Quy t¾c : cho ®êng søc xuyªn qua lßng bµn tay ph¶i , chiÒu ngãn tay çi cho·i ra chØ chiÒu chuyÓn ®éng cua thanh dÉn AB, chiÒu tõ cæ tay ®Õn çc ®Çu ngãn tay ckØ chiÒu s®® e (chiÒu tõ A → B). NÕu hai ®Çu cña thanh dÉn AB ®îc kÝn m¹ch qua t¶i th× s®® e sÏ sinh ra dßng ®iÖn i cã chiÒu nh chiÒu cña s®® e. 2- Quy t¾c bµn tay tr¸i Quy t¾c bµn tay tr¸i ®îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh lùc ®iÖn tõ sinh ra trong mét thanh dÉn chuyÓn ®éng trong tõ trêng ®Òu N-S. VÝ dô: N Cã thanh dÉn AB mang dßng ®iÖn I qua nã vµ B A ®îc ®Æt trong mét tõ trêng ®Òu N-S cã çc ®êng søc lµ B, thanh dÉn AB sÏ chÞu 1 lùc ®iÖn tõ : F®t=B.I..L.sin α B Fdt ë ®ã α -gãc t¹o bëi chiÒu cña c¶m øng tõ B vµ dßng ®iÖn I cßn chiÒu cña lùc ®iÖn tõ ®îc x¸c ®Þnh S theo chiÒu quy t¾c bµn tay tr¸i . H 1 -4 Quy t¾c : Cho ®êng søc xuyªn qua lßng bµn tay tr¸i, chiÒu tõ cæ tay ®Õn çc ngãn tay x¸c ®Þnh chiÒu dßng ®iÖn , chiÒu ngãn tay c·i cho·i ra chØ chiÒu lùc ®iÖn tõ. Theo ®Þnh luËt nµy : NÕu biÕt 2 trong 3 th«ng sè th× cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc th«ng sè thø 3 3- Quy t¾c vÆn nót chai. Quy t¾c vÆn nót chai ®îc dïng ®Ó x¸c ®Þnh : + X¸c ®Þnh chiÒu cña s®® trong mét vßng d©y(cuËn d©y) khi cã tõ th«ng mãc vßng qua nã. VÝ dô : Cã mét vßng d©y ab, chÞu mãc vßng cña tõ th«ng Φ biÕn thiªn. Trong nã sÏ xuÊt hiÖn mét s®® e cã chiÒu tõ b → a nh h×nh 5 (H1-5). Néi dung cña quy t¾c nh sau : Cho çi vÆn nót chai tiÕn theo chiÒu cña tõ th«ng th× chiÒu qay cña çi çn chØ chiÒu cña s®® c¶m øng. VÒ gi¸ trÞ e = - d Φ /dt + X¸c ®Þnh chiÒu cña tõ th«ng hoÆc chiÒu cña dßng ®iÖn VÝ dô : NÕu biÕt chiÒu cña dßng ®iÖn ch¹y trong mét thanh dÉn hay mét vßng d©y th× ta x¸c ®Þnh ®îc chiÒu cña tõ th«ng do dßng ®iÖn ®ã sinh ra lµ : H1-6 3 - §èi víi mét thanh dÉn h×nh 6-a(H1-6.a) : Quy t¾c nh sau : Cho vÆn nót chai tiÕn theo chiÒu dßng ®iÖn th× chiÒu quay cña çi vÆn nót chai chØ chiÒu tõ th«ng Φ . - §èi víi mét vßng d©y hay mét cuén d©y h×nh 6-b (H1-6.b) : Quy t¾c nh sau : Cho çi cña çi vÆn nót chai quay theo chiÒu dßng ®iÖn th× chiÒu tiÕn cña çi vÆn nót chai chØ chiÒu tõ th«ng Φ . 4 – Çc ®Þnh luËt c¬ b¶n dïng trong m¸y ®iÖn Nguyªn lý lµm viÖc cña tÊt c¶ çc m¸y ®iÖn ®Òu dùa trªn c¬ së cña hai ®Þnh luËt : C¶m øng ®iÖn tõ vµ lùc ®iÖn tõ : a - §Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ §Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ do Maxoen ®Ò xíng vµ b¶n chÊt cña ®Þnh luËt nh sau: Khi tõ th«ng Φ mãc vßng víi mét vßng d©y nµo ®ã vµ thay ®æi theo thêi gian th× trong vßng d©y ®ã sÏ xuÊt hiÖn mét s®® c¶m øng xem h×nh 7 (H1-7). BiÓu diÔn vÒ sè lîng theo c«ng thøc sau : e = -d Φ /dt (*). Tõ c«ng thøc nµy ta thÊy : Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén d©y tû lÖ víi tèc biÕn ®æi tõ th«ng d Φ /dt mãc vßng víi cuËn d©y ®ã. Sù thay ®æi tõ th«ng Φ cã tÓ t¹o ra do dßng ®iÖn biÕn ®æi ch¹y trong vßng d©y ®ã(hay cuén d©y) hay 1 vßng d©y ( cuén d©y ) ngo¹i lai nµo ®ã hoÆc cã thÓ x¶y ra do sù chuyÓn ®éng cña vßng d©y ®«i víi tõ trêng hay chuyÓn ®éng cña nh÷ng phÇn tö sinh ra tõ trêng ®èi víi vßng d©y ®ã. Sù thay ®æi tõ th«ng cßn cã thÓ x¶y ra ®ång thêi c¶ hai nguyªn nh©n nãi trªn, tøc lµ võa cã sù thay ®æi tõ th«ng theo thêi gian, võa cã sù chuyÓn ®éng cña vßng ®©y… TÊt c¶ çc nguyªn nh©n sinh ra tõ th«ng nãi trªn ®Òu x¶y ra trong çc lo¹i m¸y ®iÖn kh¸c nhau. C«ng thøc (*) cha cho biÕt híng cña s®® c¶m øng. VËy ®Ó m« t¶ chÝnh x¸c hiÖn tîng c¶m øng ®iÖn tõ th× ta ph¶i x¸c ®Þng híng cña s®® c¶m øng. Quy t¾c Lens : S®® c¶m øng lu«n cã chiÒu sinh ra dßng ®iÖn t¹o ra tõ th«ng chèng l¹i sù thay ®æi cña tõ th«ng cò (tõ th«ng sinh ra nã). Tøc lµ theo quy t¾c nµy th× khi tõ th«ng mãc vßng víi tõ vßng d©y t¨ng lªn th× trong vßng d©y sÏ xuÊt hiÖn s®® c¶m øng sao cho dßng ®iÖn mµ nã sinh ra trong vßng d©y kÝn m¹ch sÏ t¹o ra mét tõ th«ng chèng l¹i tõ th«ng mãc víi vßng d©y ®ang nghiªn cøu tøc lµ chèng l¹i sù t¨ng cña tõ th«ng xem h×nh 8(H1- 8). ë h×nh vÏ 8(H1-8) ta quy íc ⊕ lµ chiÒu d¬ng cña tõ th«ng Φ vµ chiÒu d¬ng cña s®® e lµ chiÒu mòi tªn nÐt liÒn. Theo quy t¾c vÆn nót chai th× nÕu tõ th«ng xuyªn qua vßng d©y t¨ng mét lîng ∆Φ trïng víi chiÒu chiÒu d¬ng cña Φ tøc ∆Φ 4 >0 vµ e = - d Φ /dt < 0 th× chiÒu cña s®® c¶m øng ngîc víi chiÒu d¬ng quy íc vµ vÏ theo chiÒu mòi tªn, nÐt ®øt ë h×nh 8-a . T¬ng tù nÕu tõ th«ng xuyªn qua vßng d©y gi¶m th× e = - d Φ /dt > 0 vµ chiÒu cña s®® c¶m øng trïng víi chiÒu chiÒu d¬ng quy íc ë h×nh 8-b. T¬ng tù tõ th«ng xuyªn qua mét cuén d©y cã w N vßng th× khi tõ th«ng biÕn thiªn, trong cuén d©y sÏ B e c¶m øng mét s®® lµ e = - wd Φ /dt =- d Ψ /dt ë ®ã B (φ ) Ψ = w. Φ gäi lµ tõ th«ng mãc vßng lÊy cuén d©y. v Trong trêng hîp mét thanh dÉn cã ®é dµi L A chuyÓn ®éng víi tõ trêng ®Òu cã c¶m øng tõ B víi vËn tèc v th× s®® c¶m øng lµ e = B.L.v nh ®· tr×nh S bµy ë môc quy t¾c bµn tay ph¶i . Xem h×nh vÏ 9 (H1-9). H 1 -9 b - §Þnh luËt c¶m lùc ®iÖn tõ §Þnh luËt nµy x¸c ®Þnh ®é lín vµ chiÒu cña lùc t¸c dông t¬ng hç gi÷a tõ trêng vµ thanh dÉn mang dßng ®iÖn ®Æt trong tõ trêng. §Þnh luËt nµy sö dông quy t¾c bµn tay tr¸i: N Gt : Cã mét thanh dÉn mang dßng ®iÖn I ®Æt B B trong tõ trêng ®Òu cã cêng ®é c¶m øng tõ B thanh dÉn sÏ chÞu mét lùc t¸c dông F = I.B.L.sin α . ë ®ã L lµ chiÒu dµi thanh dÉn, α lµ gãc hîp bëi Fdt A c¶m øng tõ B vµ dßng ®iÖn I . ChiÒu cña lùc ®iÖn tõu F x¸c ®Þnh theo quy t¾c S bµn tay tr¸i (®· häc), xem h×nh 10(H1-10). H 1 -1 0 § 3- Çc vËt liÖu dïng trong m¸y ®iÖn VËt liÖu dïng ®Ó chÕ t¹o m¸y ®iÖn cã thÓ chia thµnh bèn lo¹i sau : 1- VËt liÖu tõ : M¹ch tõ dïng ®Ó dÉn tõ. V× thÕ ®Ó cã ®é dÉn tõ lín nhÊt th× m¹ch tõ ®îc chÕ t¹o b»ng nh÷ng vËt liÖu cã tÝnh m¹nh ( µ >1). TÝnh chÊt cña m¹ch tõ ®îc biÓu diÔn b»ng hai tÝnh chÊt : - TÝnh chÊt nhiÔm tõ ®îc biÓu diÔn díi d¹ng ®êng cong tõ ho¸ hoÆc b»ng quan hÖ gi÷a c¶m øng tõ B vµ cêng ®é tõ trêng H ( B = f(H) ). - Tæn hao : VËt liÖu tõ ®Æt trong tõ trêng biÕn ®æi sÏ bÞ ®èt nãng v× cã tæn hao tõ trÔ vµ tæn hao cña dßng phu c« (dßng xo¸y). Tæn hao ®ã lµ : ∆ pfe = ∆ ph + ∆ pf ë ®ã : + ∆ ph lµ tæn hao tõ trÔ. ∆ ph= chB2f , ch lµ hÖ sè phô thuéc vµo lo¹i vËt liÖu lµm m¹ch tõ. + ∆ pf lµ tæn hao dßng phu c«. ∆ pf = cfB2f2 , cf lµ hÖ sè phô thuéc vµo ®é dÉn ®iÖn cña vËt liÖu, ®é dÇy cña vËt liÖu tÝnh theo híng vu«ng gãc víi híng cña ®êng søc. NÕu çc l¸ thÐp çch ®iÖn nhau th× cf l¹i tû lÖ víi b×nh ph¬ng bÒ dÇy tÊm thÐp. §iÒu nµy chøng minh cho ta biÕt : M¹ch tõ ph¶i lµm b»ng thÐp l¸ kü thuËt ®iÖn máng çch ®iÖn víi nhau . 5 Tæn hao trong lâi thÐp ®îc tÝnh lµ : ∆ pfe = (ch.B2.f +cf.B2.f2).G.kfe ë ®ã : G lµ träng lîng s¾t cña m¹ch tõ, kfe lµ hÖ sè chó ý tíi tæn hao s¾t ë thùc tÕ sÏ m¹nh h¬n. Çc l¸ thÐp kü thuËt dïng lµm m¹ch tõ trong m¸y ®iÖn theo ký hiÖu xña liªn x« nh sau : ∋ 11, ∋ 12, ∋ 21 , ∋ 45 . Çc l¸ thÐp nµy ®îc gia c«ng nãng cã ®é dÇy tõ 0,35 ÷ 0,5 mm vµ cã phñ mét líp çch ®iÖn. 2 – VËt liÖu lµm m¹ch ®iÖn : Lµ ®ång, nh«m hoÆc hîp kim cña nã. VËt liÖu lµm d©y dÉn lµ d©y ®ång mÒm nã cã ®Æc ®iÓm lµ : §é dÉn ®iÖn cao, hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë nhá. §ång lµm cæ gãp lµ ®ång cøng, ®Æc ®iÓm cña nã lµ : DÉn ®iÖn tèt vµ ®é bÒn c¬ häc cao. Nh«m ®îc chÕ t¹o thµnh çc thanh dÉn ë r«to lång sãc cña ®éng c¬ vµ cuén d©y biÕn ¸p. 3 – VËt liÖu çch ®iÖn : Lµ mét chÊt r¾n hay chÊt láng. Nhiªm vô cña nã lµ çch ®iÖn gi÷a çc d©y dÉn cã dßng ®iÖn víi nhau hoÆc gi÷a çc d©y dÉn víi çc phÇn cßn l¹i. TÝmh chÊt c¬ b¶n cña vËt liÖu çch ®iÖn lµ : - Cã tÝnh chÊt çch ®iÖn tèt - ChÞu ®îc sù thay ®æi cña nhiÖt ®é - Cã søc bÒn c¬ häc tèt - ChÞu ®îc ¶nh hëng cña ®é Èm vµ çc t¸c dông vÒ ho¸ häc Ngoµi ra vËt liÖu çch ®iÖn cßn cã tÝnh dÉn nhiÖt cao, ®µn håi tèt. §é bÒn v÷ng cña m¸y ®iÖn phô thuéc vµo ®é bÒn v÷ng cña vËt liÖu çch ®iÖn. Cßn tuæi thä cña vËt liÖu çch ®iÖn th× phô thuéc vµo nhiÖt ®é, ®é Èm, ®é rung ®éng …. Ngêi ta chia vËt liÖu çch ®iÖn lµm 7 cÊp c¨n cø theo nhiÖt ®é c«ng t¸c : KÝ hiÖu cÊp Y NhiÖt ®é ®Æc trng 95 vña tõng cÊp A E 105 120 B 130 F 155 H 180 C >180 ViÖc çch trong çc cuén d©y cã thÓ chia thµnh : - Çch ®iÖn gi÷a çc vßng d©y - Çch ®iÖn gi÷a çc m« bin - Çch ®iÖn gi÷a çc ®Çu cuén d©y - Çch ®iÖn gi÷a çc ®Çu cuén d©y vµ gi÷a çc m« bin - Çch ®iÖn gi÷a çc cuén d©y vµ r·nh - Çch ®iÖn gi÷a çc ®Çu cuén d©y vµ bé phËn gi÷ cuén d©y - Çch ®iÖn gi÷a çc phiÕn gãp, gi÷a çc phiÕn gãp víi trôc m¸y - Çch ®iÖn gi÷a çc cùc tõ víi cuén d©y ®Æt lªn nã Çc vËt liÖu çch ®iÖn thêng lµ : Çc lo¹i giÊy çch ®iÖn, çc lo¹i çc t«ng çch ®iÖn, gç phÝp, çc lo¹i v¶i nhùa çch ®iÖn, s¬n çch ®iÖn (gåm cã s¬n tÈm vµ s¬n phñ), b¨ng v¶i thuû tinh, mª ca . 4 – VËt liÖu kÕt cÊu : VËt liÖu kÕt cÊu lµ vËt liÖu dïng ®Ó chÕ t¹o çc chi tiÕt chÞu t¸c ®éng c¬ häc nh lµ trôc m¸y, æ trôc, vá m¸y vµ n¾p m¸y. Trong m¸y ®iÖn çc vËt liÖu kÕt cÊu thêng lµ gang, thÐp l¸, thÐp rÌn, kim lo¹i mÇu vµ hîp kim cña chóng, çc chÊt dÎo . 6 § 4 – CÊu t¹o chung cña m¸y ®iÖn + VÒ mÆt c¬ häc ngêi ta chia m¸y ®iÖn ra lµm 2 phÇn : - PhÇn tÜnh ( phÇn kh«ng chuyÓn ®éng ) gäi lµ stato . - PhÇn ®éng ( phÇn quay ) gäi lµ r«to . R«to vµ stato ®îc ®Æt ®ång trôc nhau çch nhau mét khe khÝ. Nãi chung stato ®Æt ngoµi r«to ®Æt trong ( riªng qu¹t trÇn th× r«to ®Æt ngoµi ). PhÇn tÜnh cßn ®îc trang bÞ thªm vá b¶o vÖ ( th©n m¸y ), n¾p ®ì æ bi, bÖ m¸y, gi¸ ®ì chæi than. PhÇn ®éng : §èi víi ®éng c¬ dÞ bé r«to d©y qÊn cßn cã thªm çc vµnh trît, cßn ®èi víi m¸y ®iÖn mét chiÒu th× cã thªm cæ gãp vµ çnh qu¹t g¾n trªn trôc r«to ®Ó lµm m¸t . + VÒ mÆt ®iÖn tõ ngêi ta chia ra : PhÇn øng vµ phÇn c¶m. - PhÇn øng lµ phÇn cña m¸y ®iÖn mµ trong ®ã ®Æt cuén d©y, cuén d©y nµy tham gia trùc tiÕp vµo viÖc biÕn ®æi c¬ thµnh ®iÖn n¨ng hoÆc ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng vµ v× vËy nã ®îc nèi víi nguån hoÆc víi m¸y tiªu thô ®iÖn n¨ng v× vËy t¬ng øng gäi lµ phÇn øng, cßn d©y quÊn ®Æt trªn nã gäi lµ d©y quÊn phÇn øng. PhÇn øng gåm cã hai phÇn : Lâi thÐp vµ cuén d©y. Trong m¸y ®iÖn xoay chiÒu th× ®a sè phÇn øng lµ phÇn tÜnh (stato ), cßn trong m¸y ®iÖn mét chiÒu th× phÇn øng lµ phÇn ®éng (r«to ). - PhÇn c¶m lµ phÇn t¹o ra tõ trêng trong m¸y, nã còng gåm cã hai phÇn : Lâi thÐp vµ cuén d©y. Nã lµ stato cña m¸y mét chiÒu vµ phÇn lín lµ r«to cña m¸y xoay chiÒu. § 5 – Çc th«ng sè ®Þnh møc cña m¸y ®iÖn Gi¸ trÞ cña çc th«ng sè øng víi chÕ ®é ®Þnh møc gäi lµ çc gi¸ trÞ ®Þnh møc. Çc gi¸ trÞ ®Þnh møc cña çc th«ng sè quan träng nhÊt ®îc ghi trªn nh·n m¸y ®ã lµ : + C«ng suÊt ®Þnh møc : - Víi ph¸t ®iÖn mét chiÒu th× c«ng suÊt ®Þnh møc lµ c«ng suÊt ®iÖn ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ký hiÖu lµ : P®m [ w, kw ] . - Víi m¸y ph¸t xoay chiÒu th× c«ng suÊt ®Þnh møc lµ c«ng suÊt biÓu kiÕn ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ký hiÖu lµ : S®m [ VA, KVA, MVA ] - Víi ®éng c¬ th× c«ng suÊt ®Þnh møc lµ c«ng suÊt ph¸t ra trªn trôc ®éng c¬ ký hiÖu lµ : P®m [ W , KW ] + §iÖn ¸p ®Þnh møc : Lµ ®iÖn ¸p trªn çc cùc cña m¸y ký hiÖu lµ: U®m [ V , KV ] + Dßng ®iÖn ®Þnh møc lµ dßng øng víi chÕ ®é c«ng t¸c ®Þnh møc ký hiÖu lµ : I®m [ A , KA ] Ngoµi ra cßn cã çc gi¸ trÞ ®Þnh møc kh¸c nh : + Tèc ®é ®Þnh møc n®m [ v/ph ] ; M« mem ®Þnh møc M ®m ; HÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc COS ϕ ®m ; HiÖu suÊt ®Þnh møc : η [%] 7 § 6 – Ph¸t nãng vµ lµm m¸t Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y ®iÖn sÏ cã mét tæn hao. Tæn hao trong m¸y ®iÖn gåm cã tæn hao s¾t tõ ( do hiÖn tîng tõ trÔ vµ ®iÖn xo¸y ) trong lâi thÐp, tæn hao ®ång trong ®iÖn trë d©y quÊn vµ tæn hao ma s¸t (ë m¸y ®iÖn quay). TÊt c¶ çc tæn hao n¨ng lîng ®Òu biÕn thµnh nhiÖt n¨ng lµm nãng m¸y ®iÖn (nhÊt lµ çc vËt liÖu çch ®iÖn ). Do vËy ngêi ta ph¶i ®a ra çc ph¬ng ph¸p lµm m¸t m¸y ®iÖn : - Lµm m¸t tù nhiªn : Lµ ph¬ng ph¸p kh«ng dïng thªm mét thiÕt bÞ phô nµo trong m¸y. Ph¬ng ph¸p nµy Ýt dïng . - Ph¬ng ph¸p tù lµm m¸t : lµ ph¬ng ph¸p g¾n trªn trôc m¸y mét sè çnh qu¹t giã. ¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n nhng nhîc ®iÓm lµ møc ®é lµm m¸t phô thuéc vµo tèc ®é quay. V× vËy çc m¸y cã tèc ®é thay ®æi vµ çc m¸y ®ãng ng¾t nhiÒu lÇn trong mét giê sÏ kh«ng cã lîi . - Ph¬ng ph¸p nh©n t¹o : Lµ ph¬ng ph¸p t¹o ra sù chuyÓn ®éng chÊt lµm m¸t b»ng truyÒn ®éng bªn ngoµi n»m ë ngoµi ph¹m vi m¸y. Sù chuyÓn ®éng chÊt lµm m¸t cã thÓ ë trong chu tr×nh kÝn hoÆc hë, (chÊt lµm m¸t cã thÓ lµ kh«ng khÝ, níc ,hoÆc lµ mét chÊt khÝ nµo ®ã nh hy®r«). §èi víi biÕn ¸p th× chÊt lµm m¸t thêng b»ng kh«ng khÝ hoÆc dÇu çch ®iÖn. 8 Ch¬ng II M¸y biÕn ¸p ( 5t ) § 2– 1 §Þnh nghi· vµ ph©n lo¹i 1 – Kh¸i niÖm Khi truyÒn t¶i n¨ lîng ®iÖn xoay chiÒu tõ vÞ trÝ A sang vÞ trÝ B víi kho¶ng çch rÊt lín nh h×nh 2-1(H2-1) th× ngêi ta sö dông m¸y biÕn ¸p v× lµ : Theo c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt P = m.U.I.cos ϕ ⇒ I = P/ 3 .U.cos ϕ NÕu P , cos ϕ lµ kh«ng ®æi th× t¨ng U sÏ lµm cho I gi¶m, mµ I gi¶m th× sÏ lµm cho tiÕt diÖn d©y dÉn (sd) còng gi¶m theo. V× vËy víi kho¶ng çch AB rÊt lín, nÕu gi¶m ®îc tiÕt diÖn d©y dÉn th× sÏ tiÕt kiÖm ®îc kim lo¹i mÇu chÕ t¹o nªn d©y dÉn. Ngoµi ra líi diÖn phôc vô cho sinh ho¹t cÇn cã ®iÖn ¸p thÊp (nh chiÕu s¸ng, çc m¸y mãc phôc vô sinh ho¹t ) th× ®/¸p U ≤ 220v víi môc ®Ých ®¶m b¶o an toµn cho ngêi sö dông. Nh vËy ®Ó thùc hiÖn ®îc çc môc ®Ých trªn th× ngêi ta ph¶i dïng çc biÕn ¸p theo s¬ ®å khèi sau xem h×nh 2-2(H2-2) Tõ çc môc ®Ých trªn ta ®i tíi ®Þnh nghÜa vÒ m¸y biÕn ¸p nh sau : §Þnh nghÜa : M¸y biÕn ¸p lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn tõ tÜnh ®îc dïng ®Ó biÕn ®æi hÖ thèng ®iÖn xoay chiÒu nµy thµnh hÖ thèng xoay chiÒu kh¸c cã trÞ sè dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, sè pha kh¸c víi hÖ thèng thø nhÊt. Ngoµi môc ®Ých sö dông biÕn ¸p vµo lÜnh vùc truyÒn t¶i n¨ng lîng ®iÖn vµ cho sinh ho¹t th× biÕn ¸p cßn ®îc dïng cho çc khÝ cô ®o lêng, hµn, thay ®æi sè pha . 2- Ph©n lo¹i m¸y biÕn ¸p Ngêi ta ph©n lo¹i m¸y biÕn ¸p theo çc dÊu hiÖu sau : - Theo sè pha ngêi ta chia thµnh : BiÕn ¸p 1 pha, 2 pha, 3 pha, 6 pha, 9 pha, 12 pha . - Theo sè d©y qu¸n ngêi ta chia thµnh : BiÕn ¸p mét cuén d©y (biÕn ¸p tù ngÉu), biÕn ¸p 2 cuén d©, biÕn ¸p nhiÒu cuén d©y. - Theo trÞ sè vÒ ®iÖn gi÷a s¬ cÊp vµ thø cÊp ta cã: BiÕn ¸p t¨ng ¸p th× U1 < U2 , biÕn ¸p h¹ ¸p th× U1> U2 - Theo c«ng dông ta cã : BiÕn ¸p ®iÖn lùc (cã c«ng suÊt lín), biÕn ¸p ®o lêng, biÕn ¸p hµn, biÕn ¸p dïng thay ®æi sè pha. - Theo vÞ trÝ ®Æt ta cã : BiÕn ¸p ®Æt trong nhµ, biÕn ¸p ®Æt ngoµi trêi . - Theo ph¬ng ph¸p lµm m¸t ta cã : BiÕn ¸p lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ (biÕn ¸p kh«), biÕn ¸p lµm m¸t b»ng dÇu (biÕn ¸p dÇu). 9 - Theo çch ®Æt cuén d©y ta cã : BiÕn ¸p kiÓu trô, biÕn ¸p kiÓu bäc . § 2– 2 Çc th«ng sè ®Þnh møc cña m¸y biÕn ¸p Gi¸ trÞ cña çc th«ng sè øng víi chÕ ®é ®Þnh møc cña m¸y b/a ®îc gäi lµ çc gi¸ trÞ ®Þnh møc. Tuy nhiªn trªn biÓn cña m¸y b/a ngêi ta chØ ghi çc th«ng sè sau : + C«ng suÊt ®Þnh møc : S®m [VA, KVA, MVA] . + §iÖn ¸p s¬ cÊp ®Þnh møc lµ ®iÖn ¸p øng víi c«ng suÊt ®Þnh møc : U1®m [ V, KV ] . + §iÖn ¸p thø cÊp ®Þnh møc lµ ®iÖn ¸p trªn d©y quÊn thø cÊp khi biÕn ¸p lµm viÖc kh«ng t¶i vµ phÝa s¬ cÊp ®a vµo mét ®iÖn ¸p ®Þnh møc : U2®m [ V, KV ] . + Dßng ®iÖn s¬ vµ thø cÊp ®Þnh møc lµ dßng ®iÖn t¬ng øng víi c«ng suÊt ®Þnh møc : I1®m[ A, KA ] ; I2®m[ A, KA ] . Chó ý : ë m¸y b/a th× hiÖu suÊt t¬ng ®èi cao (η ≈ 1 ) nªn cã thÓ coi : I1®m ≈ S®m/U1®m ; I2®m ≈ S®m/U2®m . Ngoµi ra cßn cã çc ®¹i lîng ®Þnh møc kh¸c nh : Tæ nèi d©y ; Träng lîng m¸y ; tÇn sè f ; cos ϕ ; §iÖn ¸p ng¾n m¹ch v.v… § 2 – 3 CÊu t¹o cña m¸y biÕn ¸p mét pha M¸y biÕn mét pha ®îc cÊu t¹o bëi çc phÇn sau : Lâi thÐp, cuén d©y, bÓ ®ùng dÇu (vá m¸y ), çc ®Çu ra . 1/ Lâi thÐp Lµ phÇn dÉn tõ cña b/a vµ lµm khu«n ®Ó ®Æt cuén d©y. Lâi thÐp ®îc ghÐp tõ çc l¸ thÐp KT§víi nhau ( nh»m gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y ) cã ®é dÇy tõ 0,35 ÷ 0,5 mm. Lâi gåm cã hai phÇn : Trô ( T ) vµ g«ng ( G ) . - Trô lµ phÇn ®Ó ®Æt d©y quÊn. - G«ng lµ phÇn ®Ó khÐp kÝn m¹ch tõ. NÕu lµ b/a kiÓu trô th× cuén d©y ®Æt lªn tÊt c¶ çc trô T ; Cßn nÕu lµ b/a kiÓu bäc th× cuén d©y chØ ®Æt ë trô gi÷a cßn hai trô ngoµi cïng th× kh«ng ®Æt cuén d©y xem h×nh2-3( H2-3 ) Çc l¸ thÐp ®îc ghÐp l¹i víi nhau b»ng çc ®inh èc. XiÕt cµng chÆt cµng ®ì tiÕng ån khi m¸y c«ng t¸c. Thêng çc l¸ thÐp ®îc ghÐp víi nhau theo kiÓu tr¸o trë ®Çu- ®u«i hoÆc lµ kiÓu tiÕp xóc khi ®· ®îc c¾t theo mét h×nh nhÊt ®Þnh, cã thÓ lµ ch÷ I, L, E … Xem h×nh 2-4 ( H2-4). 10 TiÕt diÖn cña trô cµng gÇn víi h×nh trßn cµng tèt v× nã sÏ chÞu ®îc lùc ®iÖn tõ lín sinh ra khi bÞ ng¾n m¹ch. Xem h×nh 2-5 ( H2-5 ) 2 / Cuén d©y m¸y biÕn ¸p D©y quÊn m¸y biÕn ¸p lµ lo¹i d©y quÊn tËp trung ( so víi m¸y ®iÖn quay ). D©y quÊn nµy ®îc chÕ t¹o b»ng ®ång hoÆc nh«m. D©y quÊn cã tiÕt diÖn nhá th× dïng lo¹i d©y cã tiÕt diÖn trßn, cßn d©y quÊn cã tiÕt diÖn lín th× dïng lo¹i d©y cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt . Ph©n lo¹i d©y quÊn m¸y b/a : - D©y quÊn s¬ cÊp : Lµ d©y quÊn nhËn n¨ng lîng ®iÖn xoay chiÒu cÇn biÕn ®æi. T¬ng øng víi nã th× çc ®¹i lîng nh U, I , W… trong d©y quÊn nµy ® îc gäi lµ çc ®¹i lîng s¬ cÊp. Trong ky hiÖu cã thªm chØ chØ sè ‘’1’’ ( nh lµ U1, I1,W1…). - D©y quÊn thø cÊp lµ d©y quÊn ®a n¨ng lîng ®iÖn ®· ®îc biÕn ®æi ®Õn çc m¸y tiªu thô. Çc ®¹i lîng t¬ng óng víi d©y quÊn nµy ®îc gäi lµ çc ®¹i lîng thø cÊp vµ trong ký hiÖu cã thªm chØ sè “2” ( nh lµ U2 , I2 , W2….) . Theo gi¸ trÞ vÒ ®iÖn ¸p trªn tõng cuén d©y ngêi ta ph©n ra : Cuén cao ¸p , cuén thÊp ¸p. NÕu lµ biÕn ¸p ba cuén d©y th× cßn cã thªm cuén ®iÖn ¸p trung b×nh . Theo çch bè trÝ cuén d©y víi lâi th× ngêi ta chia thµnh çc cuén d©y ®ång t©m (lång vµo nhau ), çc cuén d©y xen kÏ. Çch bè trÝ cuén d©y víi lâi : Theo quan ®iÓm vÒ çch ®iÖn th× cuén d©y cao ¸p ®Æt ngoµi, cuén d©y thÊp ¾p ®Æt trong ®Ó dÔ dµng cho viÖc çch ®iÖn víi lâi . NÕu theo quan ®iÓm vÒ to¶ nhiÖt th× cuén cã dßng ®iÖn lín ®Æt ngoµi, cuén d©y cã dßng ®iÖn bÐ ®Æt trong (biÕn ¸p hµn) . Yªu cÇu ®èi víi cuén d©y biÕn ¸p - Ph¶i sö dông ®ång víi hiÖu suÊt cao . - Th¶i nhiÖt dÔ dµng. - Cã ®ñ ®é bÒn vÒ c¬ häc ( chèng ®îc lùc ®iÖn ®éng, nhÊt lµ khi ng¾n m¹ch x¶y ra, chèng ®îc va ch¹m ). - Cã ®ñ ®é bÒn vÒ ®iÖn ®Ó chèng ®îc hiÖn tîng xuyªn thñng. 3 / Vá m¸y 11 Vá m¸y lµ mét thïng b»ng thÐp mµ bªn trong ®Æt lâi vµ cuén d©y ®Ó khái va ch¹m vÒ c¬ khÝ.Víi b/a lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ th× thïng b»ng thÐp ®ã cßn ®îc chÕ t¹o çc cöa tho¸ng ®Ó th«ng giã. §èi víi çc biÕn ¸p cã c«ng suÊt lín th× trong thïng ®îc ®ùng dÇu ®Ó lµm m¸t. DÇu biÕn ¸p cã çc ®Æc ®iÓn sau: DÉn nhiÖt tèt, çch ®iÖn tèt, hót Èm nhiÒu. H×nh d¸ng cña vá m¸y phô thuéc vµo yªu cÇu lµm m¸t cña cuén d©y. Vá cã g©n t¶n nhiÖt ®Ó t¨ng tiÕt diÖn to¶ nhiÖt. Trªn n¾p cßn cã 1 b×nh nhá, b×nh nµy ®îc nèi víi thïng dÇu b»ng mét èng nhá. B×nh nhá nµy cã ý nghÜa lµ khi biÕn ¸p lµm viÖc nãng th× dÇu sÏ d©ng lªn b×nh ®ã. Tõ ®ã mµ ta biÕt ®îc møc dÇu trong b×nh vµ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña m¸y b/a. 4 / Çc ®Çu d©y ra cña m¸y biÕn ¸p Çc ®Çu d©y ra cña b/a lµ n¬i ®a ®iÖn vµo vµ lÊy ®iÖn ra. V× vËy chóng ®îc çch ®iÖn víi vá. §èi víi çc b/a cã ®iÖn ¸p cao th× ngêi ta sÏ dïng sø ®Ó bäc çc ®Çu ra cña b/a. Çc ®Çu ra ®îc g¾n trªn vá m¸y . § 2 – 4 Nguyªn lÝ lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p Nguyªn lÝ lµm viÖc cña m¸y b/a dùa trªn sù t¸c dông t¬ng hç ®iÖn tõ gi÷a çc cuén d©y kh«ng chuyÓn ®éng ®èi víi nhau. S¬ ®å nguyªn lý cña biÕn ¸p mét pha nh h×nh 2-6. * Gi¶ thiÕt m¸y b/a kh«ng t¶i . NÕu ®a ®iÖn ¸p xoay chiÒu mét pha u1 vµo cuén d©y s¬ cÊp w1 cã tÇn sè lµ f1 th× u1 sÏ sinh ra mét dßng ®iÖn i1 ch¹y trong cuén s¬ cÊp w1 dßng ®iÖn i1 nµy sinh ra mét tõ th«ng Φ 1= Φ 0 tõ th«ng Φ 1 mãc vßng víi c¶ hai cuén w1 vµ w2 NÕu gäi tõ th«ng mãc vßng v¬i cuén w1 lµ Ψ1 vµ víi cuén w2 lµ Ψ 2 th× : Ψ 1 = w1. Φ 1 ; Ψ 2 = w2. Φ Ngoµi ra dßng ®iÖn i1 cßn sinh ra tõ th«ng chØ mãc vßng víi cuén w1 mµ kh«ng mãc vßng víi cuén w2 ta gäi lµ tõ th«ng t¶n cña cuén w1 ®ã lµ Φ s1 Tõ th«ng Φ 1 cã thÓ thay ®æi ®iÒu hoµ theo thêi gian nÕu nh ®iÖn ¸p u1 ®Æt vµo cuén w1 lµ mét hµm ®iÒu hoµ cña thêi gian. Tøc lµ Φ 1 = Φ m1.cos ωt ; ë ®ã : Φ m1 lµ biªn ®é cña tõ th«ng ; ω = 2 Π f1 lµ tèc ®é gãc cña ®iÖn ¸p u1 Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ th× trong çc cuén d©y suÊt hiÖn çc s®® : e1 = - d Ψ 1/dt = - w1.d Φ 1/dt = w1. Φ 1m. ω .sin ω t e2 = - d Ψ 2/dt = - w2.d Φ 1/dt = w2. Φ 1m. ω .sin ω t GÝa trÞ hiÖu dông cña chóng lµ : E1 = (w1. Φ 1m. ω )/ 2 = (2 Π f1. Φ 1m.w=)/ 2 = 4,44.f1.w1. Φ 1m E2 = (w2. Φ 1m. ω )/ 2 = … = 4,44.f1.w2. Φ 1m Tõ ®ã ⇒ E1/E2 = W1/W2 = K (1) 12 * Gi¶ thiÕt trªn çc cùc cña cuén d©y thø cÊp(W 2) ®Êu vµo mét phô t¶i th× trong cuén w2 sÏ cã dßng i2 ch¹y tõ cuén thø cÊp ®Õn t¶i. Nh vËy n¨ng lîng ®· ®îc truyÒn tõ cuén w1 sang cuén w2 . Dßng ®iÖn i2 còng t¹o ra mét t th«ng Φ 2 còng mãc vßng víi c¶ cuén w1 vµ w2 ; Tõ th«ng trong m¸y biÕn ¸p b©y giê lµ Φ , Φ lµ tæng hîp cña tõ th«ng Φ 1 vµ Φ 2 . Ngoµi ra dßng ®iÖn i 2 cßn t¹o ra mét tõ th«ng chØ mãc víi cuén thø cÊp vµ ®îc gäi lµ tõ th«ng t¶n cña cuén thø cÊp w2 ký hiÖu lµ Φ s2 NÕu bá qua s®® sinh bëi tõ th«ng t¶n vµ ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë t¸c dông cña çc cuén d©y th× khi ®ã U1 ≈ E1 , U2 ≈ E2 vµ biÓu thøc (1) sÏ trë thµnh : U1/U2 = W1/W2 = K (2) , K ®îc gäi lµ hÖ sè biÕn ¸p V× hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p rÊt cao η ba ≈ 1 nªn S = U1.I1 ≈ U2.I2 ⇒ U1/U2 = I2/I1 Hay U1/U2 = I2/I1 = W1/W2 = K (3) NX : Tõ (3) ta thÊy r»ng : M¸y biÕn ¸p truyÒn n¨ng lîng ®iÖn xoay chiÒu tõ cuén d©y nµy sang cuén d©y kh¸c cho phÐp biÕn ®æi ®iÖn ¸p tû lÖ thuËn víi sè vßng d©y vµ dßng ®iÖn tû lÖ nghÞch víi sè vßng d©y. § 2– 5 M¸y biÕn ¸p ba pha Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p ba pha nh lý lµm viÖc cña m¸y b/a mét pha ®· häc. Ta chØ nghiªn cøu vÒ cÊu t¹o çch ®Êu çc cuén d©y, lµm viÖc song çc b/a . 1 – CÊu t¹o cña m¸y biÕn ¸p ba pha Sù h×nh thµnh m¹ch tõ cña m¸y b/a ba pha : XuÊt ph¸t tõ 3 biÕn ¸p mét pha nh sau : xem h×nh 2-7 13 ë h×nh 2-7 çc cuén d©y s¬ cÊp ®îc ®Çu h×nh sao cßn çc cuén thø cÊp ta kh«ng chó ý tíi. §iÖn ¸p U vµ tõ th«ng Φ cña chóng nh h×nh vÏ (H2-8). Khi hÖ thèng m¹ch tõ vµ çc cuén d©y ®¶m b¶o çc ®iÒu kiÖn dèi xøng th× t¹i mäi thêi ®iÓm tõ th«ng mãc vßng víi cuén d©y K b»ng kh«ng (v«n mÐt V chØ “0”). Nh vËy ta cã thÓ t¹o ra mét lâi thÐp m¸y biÕn ¸p nh h×nh 2-9 ( H2-9 ). ë ®ã cét gi÷a kh«ng cÇn thiÕt vµ ta bá ®i. Nh vËy ta cã mét biÕn ¸p ba pha ba lâi ®èi xøng. BiÕn ¸p nh h×nh 2-9 Ýt dïng v× cång kÒnh vµ phøc t¹p cho viÖc gia c«ng, chÕ t¹o do ®ã ngêi ta sÏ chÕ t¹o lo¹i m¹ch tõ ph¼ng nh h×nh 2-10 (H2-10). Lo¹i b/a nµy m¹ch tõ kh«ng ®èi xøng, xong ®é kh«ng ®èi xøng nµy kh«ng lín l¾m. TiÕt diÖn lâi thÐp ë trô vµ g«ng b»ng nhau. Chó ý : Ph¶i nèi çc cuén d©y cho ®óng ®Ó ®¶m b¶o cho tõ th«ng khÐp kÝn m¹ch tõ. NÕu ®Êu kh«ng ®óng th× tõ th«ng sÏ khÐp kÝn qua kh«ng khÝ. V× vËy dßng tõ ho¸ I µ sÏ t¨ng lªn v× ®é dÉn tõ gi¶m ®i do tõ th«ng khÐp m¹ch qua kh«ng khÝ . 18 2 – Çch ®Êu çc cuén d©y cña m¸y biÕn ¸p 3 pha Çc cuén d©y cña m¸y b/a sau khi quÊn xong cã thÓ ®Êu nã theo h×nh Y hoÆc theo h×nh ∆ hoÆc theo h×nh zÝc z¾c. NÕu ta gäi çc ®Çu vµo (çc ®Çu ®Çu ) cña cuén d©y s¬ cÊp lµ A, B , C . Cßn çc ®Çu ra (çc ®Çu cuèi ) lµ X, Y, Z . Cßn cuén thø cÊp t¬ng øng lµ : a, b, c lµ çc ®Çu ®Çu vµ x, y, z lµ çc ®Çu cuèi . • xÐt çc cuén d©y s¬ cÊp : - NÕu çc cuén d©y pha ë phÝa s¬ cÊp ®Êu víi nhau theo h×nh Y th× çc ®Çu X, Y, Z ®îc ®Êu chôm l¹i víi nhau thµnh mét ®iÓm, cßn çc ®Çu A, B, C ®îc ®a tíi nguån nh h×nh 2-11(H2-11). NÕu çc cuén d©y pha ë s¬ cÊp ®Êu theo h×nh ∆ th× cã thÓ ®Êu theo 2 kiÓu nh h×nh 2-12(H2-12). Tøc lµ ®Çu cña cuén d©y nµy nèi víi cuèi cña cuén d©y kia ®Ó t¹o thµnh mét m¹ch kÝn cßn çc ®Çu A, B, C ®îc nèi víi nguån. 19 Chó ý: Khi nhµ m¸y s¶n xuÊt b/a cã ghi trªn biÓn m¸y çc gi¸ trÞ ®Þnh møc cña m¸y vµ çch ®Êu çc cuén d©y lµ Y hay ∆ ë m¹ch s¬ cÊp th× ta ph¶i tu©n theo tr×nh tù ®ã . ThÝ dô nhµ m¸y ghi ®Êu Y mµ ta l¹i ®Êu ∆ th× khi ®ã ®iÖn ¸p Ufa ∆ = 3 Ufa Υ nh vËy cã thÓ dÉn ®Õn ch¸y biÕn ¸p. Ngîc l¹i th× ®iÖn ¸p ra nhá ®i vµ kh«ng tËn dông hÕt c«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p vµ kh«ng ®ñ ®iÖn ¸p ra ë m¹ch thø cÊp biÕn ¸p. • XÐt çc cuén d©y ë m¹ch thø cÊp : Çc cuén d©y ë m¹ch thø cÊp cã thÓ ®Êu h×nh Y hoÆc ∆ nh ë m¹ch s¬ cÊp. Ngoµi ra ë m¹ch thø cÊp cßn dïng çch ®Êu zÝc z¾c. §èi víi cuén d©y ®Êu zÝc z¾c th× khi chÕ t¹o ngêi ta quÊn mçi cuén thµnh hai nöa cuén nh nhau vµ ®Æt chóng ë çc lâi kh¸c nhau. Cuèi cña nöa cuén nµy ®Êu víi ®Çu ®Çu cña nöa cuén kia nh h×nh2-13(H2-13). * §å thÞ vÐc t¬, quan hÖ ®iÖn ¸p pha vµ ®iÖn ¸p d©y, dßng ®iÖn pha vµ dßng ®iÖn d©ycho çc kiÓu ®Êu trªn : §Êu h×nh Y A Xem h×nh 2-14 .Tõ H2-14 ta cã UAB = UA – UB UA B = Ud 30 UBC = UB – UC UCA = UC – UA Y Z U B Y = U fa mµ UAB = Ud = U.facos30o = 3 /2 . 2Ufa = 3 Ufa X Cßn Id = Ifa C B VËy ®Êu Y ta cã : Id = Ifa H 2 -1 4 Ud = 3 Ufa 0 §Êu h×nh ∆ NÕu gäi IAX , IBY , ICZ lµ çc dßng ®iÖn ch¹y trong çc cuén d©y pha kÝ hiÖu lµ I fa . Cßn IA , IB ,IC lµ çc dßng ®iÖn ch¹y tõ nguån tíi biÕn ¸p hay tõ biÕn ¸p ra t¶i th× theo H2-15 . Ta cã : IA = IAX – IBY IB = IBY – ICZ IC = ICZ – IAX 20 A I A X = I fa 300 IA = Id Y Z X C B H 2 -1 5 ta còng tÝnh ®îc : Ud = Ufa Id = 3 Ifa §Êu zÝc z¾c Tõ ®å thÞ vÐc t¬ h×nh 2-16 ta cã : Ufa = 2.U1/2cuén .cos30o = 3 .U1/2cuén VËy Ud = 3 Ufa = 3 U1/2cuén . Cßn Id = Ifa VËy ®Êu zÝc z¾c ta cã : Ud =3U1/2cuén Id = Ifa a , a1 U a x = U fa c 2 c 2' c1 c a 2 a '2 y z x Ucz = U fa H 2 -1 6 Ch¬ng III. §éng c¬ ®iÖn dÞ bé. (12t) § 3 - 1 §Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i 1 - §Þnh nghÜa §éng c¬ ®iÖn dÞ bé ( kh«ng ®ång bé ) lµ lo¹i ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu mµ tèc ®é quay cña r«to kh¸c víi tèc ®é quay cña tõ trêng quay trong m¸y. HiÖn nay ®a sè çc ®éng c¬ ®iÖn ®îc dïng trong s¶n xuÊt lµ lo¹i ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé v× nã cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, lµm viÖc tin cËy, gi¸ thµnh thÊp vµ dÔ dµng vËn hµnh . 2 – Ph©n lo¹i Ngêi ta ph©n lo¹i ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé dùa vµo çc dÊu hiÖu sau : - Theo sè pha ngêi ta chia thµnh : §éng c¬ ®iÖn dÞ bé 1 pha, 2 pha , 3pha. Chñ yÕu lµ lo¹i ®éng c¬ 1 pha vµ 3pha - Theo cÊu t¹o ngêi ta chia thµnh : + §éng c¬ ®iÖn dÞ bé cã cæ gãp. + §éng c¬ ®iÖn dÞ bé kh«ng cã cæ gãp . Lo¹i nµy ®îc chia thµnh : . Lo¹i cã r«to kiÓu lång sãc . Lo¹i cã r«to kiÓu d©y quÊn Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn cã u ®iÓm lµ : ViÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt h¬n lo¹i r«to kiÓu lång sãc. - Còng theo cÊu t¹o ngêi ta chia thµnh : KiÓu kÝn, kiÓu hë, kiÓu chèng næ . § 3-2 CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé 3 pha §éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha gåm cã 2 phÇn : - PhÇn chuyÓn ®éng gäi lµ r«to. - PhÇn kh«ng chuyÓn ®éng gäi lµ stato. 1 – Stato Stato gåm cã : vá , lâi thÐp , d©y quÊn . - Vá m¸y : Lµm nhiÖm vô b¶o vÖ m¹ch tõ vµ gi÷ chÆt lâi thÐp stato, vá cã d¹ng trô rçng , cã ch©n ®Ó cè ®Þnh m¸y trªn bÖ vµ cã hai n¾p m¸y ë hai ®Çu ®Ó ®ì trôc 21 m¸y vµ b¶o vÖ phÇn ®Çu d©y quÊn . Çc m¸y cã c«ng suÊt bÐ th× thêng lµ vá b»ng nh«m, cßn çc m¸y cã c«ng suÊt trung b×nh vµ lín th× vá lµm b»ng gang. - Lâi thÐp stato : Lµm nhiÖm vô dÉn tõ vµ ®îc ghÐp tõ çc l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn víi nhau (®Ó chèng dßng ®iÖn xo¸y ) theo mét h×nh trô rçng . MÆt trong cña çc l¸ thÐp ®îc dËp thµnh çc r·nh ®Ó ®Æt cuén d©y stato. Xem h×nh3-1(H3-1). - D©y quÊn stato : §îc quÊn thµnh tõng çc m« bin , mµ çc c¹nh cña çc m« bin ®ã ®îc ®Æt vµo çc r·nh cña lâi thÐp stato . Çc m« bin nµy ®îc çch ®iÖn nhau vµ çch ®iÖn víi lâi thÐp. 2 – R«to R«to gåm cã : lâi thÐp , trôc m¸y vµ d©y quÊn . - Lâi thÐp r«to còng ®îc dËp tõ çc l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn cã d¹ng h×nh trßn vµ mÆt ngoµi cña çc l¸ thÐp ®ã ®îc dËp thµnh çc r·nh ®Ó ®Æt cuËn d©y, cßn ë gi÷a ®îc dËp lç trßn ®Ó lång trôc m¸y. Çc l¸ thÐp nãi trªn ®îc ghÐp l¹i víi nhau thµnh mét trô trßn mµ ë gi÷a lµ lång trôc m¸y , mÆt ngoµi cña trô lµ çc r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn r«to. Thêng çc l¸ thÐp r«to ®îc tËn dông phÇn bªn trong çc l¸ thÐp cña stato. Xem h×nh 3-1 (H3-1). - Trôc m¸y lµm b»ng thÐp tèt vµ ®îc lång cøng víi lâi thÐp r«to . Trôc ®îc ®ì bëi hai æ bi trªn hai n¾p m¸y. - D©y quÊn r«to cã hai lo¹i : Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn vµ lo¹i r«to kiÓu lång sãc. a / Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn Lo¹i r«to nµy th× d©y quÊn r«to lµ ba pha gièng nh d©y quÊn stato. D©y quÊn r«to ba pha thêng ®Êu h×nh sao Y . Ba ®Çu cña d©y quÊn nµy ®îc ®a ra 3 vµnh trît b»ng ®ång trªn trôc m¸y. Ba vµnh trît nµy ®îc çch ®iÖn nhau vµ çch ®iÖn víi trôc m¸y. Tú lªn ba vµnh trît lµ ba chæi than nèi víi m¹ch ngoµi qua biÕn trë Rt. BiÕn trë nµy gäi lµ biÕn trë khëi ®éng hay biÕn trë ®iÒu chØnh tèc ®é. Xem h×nh 3-2(H3-2). ë H3-2a lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ dÞ bé r« to lång sãc , cßn H3-2b lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ dÞ bé r« to d©y quÊn . b / Lo¹i r«to lång sãc Lo¹i r«to nµy , d©y quÊn r«to lµ çc thanh dÉn b»ng ®ång thau hoÆc nh«m ®Æt trong çc r·nh cña r«to , hai ®Çu cña çc thanh dÉn ®îc nèi víi hai vßng ng¾n 22 m¹ch còng b»ng ®ång thau ho¹c nh«m vµ nh vËy d©y quÊn r«to h×nh thµnh mét çi lång gièng nh lång con sãc nªn gäi lµ r«to lång sãc. Xem h×nh 3-3 (H3-3) . S¬ ®å nguyªn lÝ cña hai lo¹i ®éng c¬ nãi trªn nh h×nh3-2 (H3-2) . § 3 – 3 Tõ trêng quay trong ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha 1 – Sù h×nh thµnh tõ trêng quay §Ó hiÓu râ tõ trêng quay trong ®éng c¬ dÞ bé ba pha ta xÐt trêng hîp ®¬n gi¶n nhÊt : stato gåm cã s¸u r·nh , trong ®ã ®Æt ba cuén d©y cã trôc cña nã lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 120o, mçi cuén d©y chØ cã mét vßng d©y vµ ®îc kÝ hiÖu lµ: A, B, C (çc ®Çu ®Çu ) ; t¬ng øng X, Y, Z ( çc ®Çu cuèi) . gt : ®a vµo ba cuén d©y ®ã mét hÖ thèng dßng ba pha ®èi xøng sau: iA = Im.sin ωt ; iB = Im.sin( ωt -120o) ; iC = Im.sin( ωt + 120 0 ) . Çc dßng ®iÖn nµy ®îc biÓu diÔn trªn ®å thÞ i = f(t) nh h×nh 3-4(H3-4). 23 Quy íc - Dßng ®iÖn ch¹y tõ ®Çu ®Çu ®Õn ®Çu cuèi cuén d©y pha lµ dßng ®iÖn d¬ng vµ ngîc l¹i lµ ©m. - Dßng ®iÖn ch¹y tõ phÝa ta xuyªn qua mÆt bªn kia trang giÊy mang dÊu (+) , cßn ®i tõ phÝa bªn kia trang giÊy vÒ phÝa ta mang dÊu (.) . XÐt cho tõng thêi ®iÓm : + T¹i ωt = 90 o, theo ®å thÞ i = f(t) ta thÊy iA = Im lµ d¬ng ; iB = iC = Im/2 vµ lµ ©m.Theo quy íc trªn ta ®¸nh dÊu chiÒu dßng ®iÖn nh trªn h×nh 3-5a ( tøc lµ i A d¬ng nã sÏ ®i tõ ®Çu ®Çu A ®Õn ®Çu cuèi X, cßn iB vµ iC ©m nã sÏ ®i tõ çc ®Çu cuèi Y vµ Z ®Õn çc ®Çu ®Çu B vµ C .Trªn h×nh 3-5a ta dïng quy t¾c vÆn nót chai ®Ó t×m ra chiÒu ®êng søc tõ trêng , kÕt qu¶ trôc cña tõ trêng stato trïng víi trôc cña cuén d©y pha AX (H3-5a). + T¹i ωt = 90 o+120o , ta thÊy iB = Im lµ d¬ng ; iA = iC = Im/2 vµ lµ ©m ; Theo quy íc nãi trªn ta l¹i ®¸nh dÊu chiÒu dßng ®iÖn vµo çc cuén d©y nh trªn h×nh 3-5b . V× iB lµ d¬ng nªn dßng ®iÖn ®i tõ ®Çu ®Õn cuèi cuén d©y pha BY, i A vµ iC ©m nªn ®i cuèi ®Õn ®Çu cuén d©y pha AX vµ CZ. Dïng quy t¾c vÆn nót chai ta t×m 24 ®îc chiÒu cña ®êng søc tõ trêng vµ v× vËy t×m ®îc chiÒu cña tõ th«ng tæng stato. KÕt qu¶ trôc cña tõ trêng tæng stato trïng víi trôc cña cuén d©y pha BY. Nh vËy so víi truêng hîp ωt = 90 o th× b©y giê tõ trêng tæng ®· quay ®i mét gãc 120o. Xem h×nh 3-5b. + T¹i ωt = 90° + 240° , ta thÊy iC = Im lµ d¬ng ; iA = iB = Im/2 lµ ©m. Theo quy íc nãi trªn ta l¹i ®¸nh ®Êu chiÒu dßng ®iÖn vµo çc cuén d©y pha nh trªn h×nh 3-5c. V× dßng iC d¬ng nªn nã ®i tõ ®Çu ®Çu C ®Õn ®Çu cuèi Z cña cuén d©y pha CZ , i A vµ iB ©m nªn dßng ®iÖn ®i tõ çc ®Çu cuèi ®Õn çc ®Çu cña cuén d©yAX vµ BY. Dïng quy t¾c vÆn nót chai ta l¹i t×m ®îc chiÒu cña ®¬ng søc tõ trêng vµ chiÒu cña tõ th«ng tæng. KÕt qu¶ lµ trôc cña tõ trêng tæng stato trïng víi trôc cña cuén CZ. Nh vËy so víi hîp ωt = 90° th× b©y giê tõ trêng tæng ®· quay ®îc mét gãc 240o. Xem (H3-5c) . + T¹i ωt = 90° + 360° , B»ng çch ly luËn trªn ta cã tôc cña tõ trêng tæng b©y giê sÏ quay vÒ trïng víi trôc cña tõ trêng tæng t¹i thêi ®iÓm ωt = 90° . Qua nh÷ng ®iÒu võa tr×nh bÇy trªn ta thÊy : Tõ trêng tæng cña hÖ ba pha trong ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha lµ mét tõ trêng quay. Víi çch cÊu t¹o trªn th× tõ trêng quay cña m¸y lµ tõ trêng quay cña mét ®«i cùc (p=1) . §Ó cã tõ trêng quay cña p ®«i cùc th× trôc cña 3 cuén d©y pha ë stato cÇn ph¶i ®Æt lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc lµ 120 o/p = 120o ®iÖn nh ë h×nh 3-6 ( H3-6). ⇒ α o c¬ = α o ®iÖn ; P = 2 ⇒ 90o c¬ = 180o ®iÖn hay 90o Chó ý : p = 1 c¬ øng víi 2.90o c¬ = 180o ®iÖn . 2 – Tèc ®é quay cña tõ trêng quay Tèc ®é quay cña tõ trêng quay phô thuéc vµo tÇn sè dßng ®iÖn vµ sè ®«i cùc trong m¸y. Trong trêng hîp võa xÐt trªn cã mét ®«i cùc ( p = 1 ), th× khi dßng ®iÖn biÕn thiªn ®îc mét chu k× th× tõ trêng quay ®îc mét vßng . NÕu tÇn sè dßng ®iÖn lµ f tøc lµ trong mét gi©y dßng ®iÖn biÕn ®îc f chu k× th× tõ trêng quay ®îc f 25 vßng . NÕu m¸y cã hai ®«i cùc ( p = 2 ) th× khi dßng ®iÖn biÕn thiªn ®îc mét chu k× th× tõ trêng quay ®îc 1/2 vßng . Nh vËy trong mét gi©y tõ trêng quay ®îc f/2 vßng. Tæng qu¸t : NÕu m¸y cã p ®«i cùc th× sè vßng quay cña tõ trêng trong mét gi©y lµ f/60 . VËy tèc ®é quay cña tõ trêng trong mét phót lµ: n 1 = 60f1/p [ v / ph] . 3 - TÝnh chÊt cña tõ trêng quay Mét hÖ thèng dßng ®iÖn ba pha ®èi xøng ch¹y trong 3 cuén d©y ®Æt lÖch nhau120o sÏ sinh ra mét tõ trêng quay ®ãi xøng cã tÝnh chÊt sau: 1/ Tõ trêng quay cã ®é lín kh«ng ®æi vµ b»ng 2/3 tõ trêng quay cùc ®¹i cña mét pha. Nã quay víi tèc ®é n 1 = 60f1/p [ v / ph] gäi lµ tèc ®é ®ång bé. §èi víi mçi m¸y th× tèc ®é nµy lµ kh«ng ®æi. 2/ Khi thø tù dßng ®iÖn ®i vµo çc cuén d©y lµ A , B , C th× chiÒu quay cña trôc tõ trêng tæng sÏ trïng víi vÞ trÝ trôc cña cuén d©y pha A råi ®Õn trïng víi trôc cña cuén d©y pha B sau ®ã ®Õn trïng víi trôc cña cuén d©y pha C. NÕu thø tù dßng ®iÖn nµy thay ®æi ( thÝ dô A , C , B ) th× chiÒu quay cña tõ trêng sÏ ngîc l¹i . TÝnh chÊt nµy ®îc ¸p dông ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha. § – 4 Nguyªn lÝ lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha §éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha lµm viÖc theo nguyªn lÝ c¶m øng ®iÖn tõ . Tøc lµ : Khi cho dßng ®iÖn ba pha ch¹y vµo d©y quÊn 3 pha ®Æt ë stato cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé th× trong m¸y sinh ra mét tõ trêng quay quay víi tèc ®é n 1 = 60f1/p , ë ®ã f1 lµ tµn sè dßng ®iÖn líi , p lµ sè cÆp cùc trong m¸y . Tõ trêng nµy sÏ quyÐt lªn d©y quÊn nhiÒu pha tù ng¾n m¹ch ë r«to vµ c¶m øng trong d©y quÊn ®ã çc s®® vµ dßng ®iÖn . Tõ th«ng do dßng ®iÖn nµy t¹o ra hîp víi tõ th«ng cña stato t¹o thµnh tõ th«ng khe khÝ . Dßng ®iÖn ë d©y quÊn r«to t¸c dông víi tõ th«ng tæng khe khÝ t¹o ra m«men quay lµm quay r«to . §ã lµ nguyªn lÝ lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha. T¸c dông nãi trªn sÏ quan hÖ mËt thiÕt víi tèc ®é quay cña r«to(n) . Víi nh÷ng ph¹m vi tèc ®é kh¸c nhau th× chÕ ®é c«ng t¸c cña m¸y ®iÖn dÞ bé còng kh¸c nhau . §Ó chØ ph¹m vi tèc ®é cña m¸y ngêi ta ®a ra hÖ sè trît: S= n1 − n n1 Khi n = n1 → s = 0 n 〉 n1 n 〈 n1 n〈 0 n=0 → s 〈0 → s 〉0 → s 〉1 → s=1 § – 5 BiÓu thøc m«men quay vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha khi thay ®æi çc th«ng sè cña biÓu thøc 1 – BiÓu thøc momen quay. Ngêi ta ®· chøng minh ®îc çc biÓu thøc m«men quay cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha sau : 26 Mq = m 2 .I 22 .R2 / s ω1 (1) (1) ®îc gäi lµ biÓu thøc thø nhÊt cña m«men quay . ë ®ã m2 lµ sè pha cña r«to , I2 lµ dßng ë r«to , R2 lµ ®iÖn trë cña cuén d©y r«to. Mq = K.I2. Φ .COS ϕ 2 (2) . (2) ®îc gäi lµ biÓu thøc thø hai cña m«men quay. ë ®ã K lµ hÖ sè, Φ lµ tõ th«ng tæng hîp trong m¸y , COS ϕ 2 lµ hÖ sè COS ϕ cña m¹ch r«to . COS ϕ 2 = R2 / s ( R2 / s ) 2 + X 2 2 2 Mq = m1U 1 R ' 2 / s ω1 ( R1 + R ' 2 / s) 2 + ( X 1 + X ' 2 ) 2 (3) (3) ®îc gäi lµ biÓu thøc thø 3 cña m«men quay. ë ®ã : m1 – Sè pha stato ω 1 = 2 Π f1 – Lµ tÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p líi R1 – Lµ ®iÖn trë cña cuén d©y stato X1 – Lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cuén d©y stato R’2 - Lµ ®iÖn trë cña m¹ch r«to ®· quy ®æi vÒ stato X’2 - Lµ ®iÖn kh¸ng t¶n cña m¹ch r«to ®· quy ®æi vÒ m¹ch stato Tõ biÓu thøc (3) ta cã quan hÖ M = f(s) nh h×nh 3-7(H3-7). Muèn t×m Max ta lÊy ®¹o hµm cña Mq theo s råi cho ®¹o hµm ®ã b»ng kh«ng tøc lµ dMq = 0 vµ tõ ®ã ta t×m ®îc : ds R' 2 Sth = R12 + X k2 Xk = X1 + X '2 V× R1 rÊt bÐ nªn R 12 cµng bÐ . VËy coi R 12 = 0 ⇒ Sth = R' 2 X 1 + X 2' (4) (4) gäi lµ ®é trît tíi h¹n . Víi Sth ta cã m«men quay tíi h¹n ( gäi lµ m«men quay cùc ®¹i Max hay Mth ) lµ : thay (4) vµo (3) víi R 12 = 0 ta cã : m1 U 12 Max = 2ω1 R1 + X k (5) 2 - §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ dÞ bé ba pha khi thay ®æi çc th«ng sè cña ®éng c¬ a / §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ dÞ bé ba pha §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay cña ®éng c¬ víi m«men quay trªn trôc ®éng c¬. Tøc lµ quan hÖ n = f(M). 27 Tõ (3) nÕu thay s = n1 − n n1 vµ rót ra n = f (M) th× ta cã quan hÖ n= f (M). §Æc tÝnh cã d¹ng nh h×nh 3- 8 (H3-8). 28 b / §Æc tÝnh c¬ cña ®«ng c¬ dÞ bé ba pha khi thay ®æi çc th«ng sè cña ®éng c¬ * Thay ®æi ®iÖn trë phô trong m¹ch r«to. Tõ (4) ta thÊy : NÕu thªm Rp vµo m¹ch r«to th× S th bÞ t¨ng lªn , tøc nth gi¶m ®i, cßn theo (5) th× Max = const vµ ta vÏ ®îc çc ®Æc tÝnh c¬ øng víi tõng gi¸ trÞ cña R p Xem h×nh 3-9 (H3-9). §iÒu võa nãi trªn chØ ¸p dông cho ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha r«to d©y quÊn. * Thay ®æi ®iÖn ¸p n¹p vµo stato cña ®éng c¬ Còng tõ c«ng thøc (4) vµ (5) ta thÊy khi thay ®«i ®iÖn ¸p n¹p vµo stato ®éng c¬ th× Sth = const , cßn Max th× thay ®æi vµ ta cã ®Æc tÝnh nh h×nh 3-10 (H3-10). * Thay ®æi tÇn sè n¹p vµo stato ®éng c¬. Tõ biÓu thøc tèc ®é quay cña ®éng c¬ dÞ bé ba pha: n = n1(1 – s) ; n1 = 60f1/p ; ë ®ã f1 lµ tÇn sè n¹p tõ líi , p sè ®«i cùc ë stato. Ta thÊy nÕu f1 thay ®æi th× n1 vµ n còng thay ®æi . Nªn ®Æc tÝnh cã d¹ng nh h×nh 3-11(H3-11). * Thay ®æi sè cÆp cùc cña stato. Còng tõ biÓu thøc tèc ®é quay n = n1.(1-s) = 60f1/p.(1-s) ta thÊy : khi thay ®æi sè ®«i cùc p th× n vµ n1 còng ®Òu thay ®æi. V× p lµ çc sè nguyªn nªn n 1 thay ®æi nh¶y bËc. §Æc tÝnh c¬ trong trêng hîp nµy cã d¹ng nh h×nh 3-12 (H3-12) . §3-6 Khëi ®éng ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé 3 pha §Þnh nghÜa : Qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng c¬ lµ qu¸ tr×nh xÈy ra trong ®éng c¬ khi ®a ®iÖn ¸p vµo stato cña ®éng c¬ vµ r«to cha chuyÓn ®éng . Sau ®ã th× ®éng c¬ ®îc gia tèc ®Õn tèc ®é ®Þnh møc t¬ng øng víi t¶i ®Þnh møc. I - Dßng khëi ®éng vµ m«men khëi ®éng + Dßng ®iÖn khëi ®éng : Tõ s¬ ®å t¬ng ®¬ng cña m¸y ®iÖn dÞ bé nh h×nh 3-13 (H3-13) ta thÊy : 1− s Khi khëi ®éng s = 1 ( tøc n = 0 ) → R '2 = 0 . Nh vËy ®éng c¬ sÏ lµm viÖc s trong chÕ ®é ng¾n m¹ch do ®ã dßng ®iÖn khëi ®éng ( I k® ) t¨ng lªn rÊt lín . I k® = (4 – 8) I®m . Ik® lín g©y t¸c h¹i : - G©y nguy hiÓm cho ®éng c¬ vÒ vÊn ®Ò th¶i nhiÖt vµ ®Æc biÖt nguy hiÓm cho çc ®éng c¬ khëi ®éng nhiÒu lÇn trong mét giê. - G©y sôt ¸p cho líi ®iÖn vµ v× thÕ lµm ¶nh hëng tíi qu¸ tr×nh c«ng t¸c cho çc phô t¶i kh¸c. Theo h×nh H3-13 th× : Ik® ≈ I '2 = U1 ( R1 + R ) + ( X 1 + X 2' ) 2 ' 2 2 (6) + M«men khëi ®éng : MÆc dï Ik® lín nhng Mk® bÐ v× Mk® = K. Φ .I2.COS ϕ 2 ; I2 ≈ Ik® rÊt lín nhng COS ϕ 2 = R2 / s ( R2 / s) 2 + X 22 rÊt bÐ khi khëi ®éng ( tøc khi s = 1 ) vµ COS ϕ 2 = 0,1 ÷ 0,3 khi khëi ®éng . Trong qu¸ tr×nh khëi ®éng th× l¹i cÇn M k® lín ®Ó qu¸ tr×nh khëi ®éng ®îc nhanh . Mk® viÕt theo ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn nh sau : ' m U 2 1 R2 Mk® = 1 = ω1 ( R1 + R2 ' ) 2 + ( X 1 + X 2' ) 2 m1 2 ' ' .I 2 R2 (7) ω1 Theo (6) ta thÊy nÕu t×m çch gi¶m dßng khëi ®éng th× theo (7) M k® còng gi¶m theo. VËy muèn ®¶m b¶o gi¶m dßng khëi ®éng mµ m«men khëi ®éng t¨ng th× ta cÇn ph¶i dung hoµ hai biÓu thøc (6) vµ (7). Do ®ã xÐt qu¸ tr×nh khëi ®éng ngêi ta ph¶i ®a ra çc chØ tiªu khëi ®éng sau : - Béi cña m«men khëi ®éng Kk®M = M kd ph¶i lín . M dm - Béi cña dßng khëi ®éng Kk®I = Ik®/I®m ph¶i bÐ . - Tæn hao n¨ng lîng ph¶i bÐ . - Thêi gian khëi ®éng võa ph¶i . §Ó ®¶m b¶o çc chØ tiªu trong qu¸ tr×nh khëi ®éng ta cã çc ph¬ng ph¸p khëi khëi ®éng sau: II – Çc ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ dÞ bé ba pha 1 / Khëi ®éng b»ng çch thªm ®iÖn trë phôRp vµo m¹ch r«to (ph¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho ®éng c¬ dÞ bé ba pha r«to d©y quÊn ) + S¬ ®å nguyªn lý : xem h×nh 3-14 (H3-14) . + Thao t¸c : - ChuÈn bÞ khëi ®éng : CÇu dao A1 ®Ó hë m¹ch . §a con ch¹y T vÒ vÞ trÝ I lµ vÞ trÝ mµ cã Rp lµ lín nhÊt trong m¹ch r«to. - Khëi ®éng : §ãng cÇu dao A1, ®éng c¬ ®îc ®a ®iÖn ¸p vµo m¹ch stato vµ ®îc khëi ®éng víi toµn bé ®iÖn trë lµ R p1 = R1 + R2 + R3 . §éng c¬ ®îc gia tèc, tèc ®é ®«ng c¬ ®îc ph¸t triÓn tõ 0 ®Õn mét gi¸ trÞ n nµo ®ã . Vµ sau mét thêi gian ∆ t gi©y nµo ®ã n ↑ , cßn Ik® ↓ , ta l¹i dÞch con ch¹y T vÒ phÝa II ®Ó lo¹i dÇn R p ra khái m¹ch r«to , tøc lo¹i R1ra khái m¹ch r«to vµ lóc nµy Rp trong m¹ch r«to lµ Rp2 = R2 + R3 . Tèc ®é ®«ng c¬ l¹i ®îc ph¸t triÓn , tøc n ↑ cßn Ik® ↓ . Vµ nh vËy sau mét thêi gian ∆t gi©y nµo ®ã ta l¹i dÞch con ch¹y T vÒ phÝa II ®Ó lo¹i dÇn R p ra khái m¹ch r«to , tøc lo¹i R2 ra khái m¹ch r«to . Tèc ®é ®éng c¬ l¹i tiÕp tôc ®îc ph¸t triÓn vµ sau thêi gian ∆t gi©y nµo ®ã ta lo¹i bá nèt R3 ra khái m¹ch r«to. §éng c¬ ®îc gia tèc vµ ph¸t triÓn ®Õn n = n®m th× qu¸ tr×nh khëi ®éng kÕt thóc. + §Æc tÝnh c¬ nh h×nh 3-15 (H3-15): ë ®ã H3-15a lµ ®Æc tÝnh ®iÖn c¬ , cßn H3-15b lµ ®Æc tÝnh c¬ . Cã 3 nÊc ®iÖn trë R 1,R2,R3 . Ta cã 4 ®Æc tÝnh c¬ : Mét ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn vµ 3 ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o: - §Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ( § T C T N ) lµ ®Æc tÝnh cã çc th«ng sè cña ®éng c¬ lµ ®Þnh møc . - §Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o (§ T C N T ) lµ ®Æc tÝnh cã mét trong çc th«ng sè cña ®éng c¬ ®· ®îc thay ®æi bëi con ngêi . + ¦u khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p : - ¦u ®iÓm : Mk® lín = Max ; Ik® ↓ - KhuyÕt ®iÓm : Cång kÒnh v× cã Rp 2 – Khëi ®éng trùc tiÕp ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha ( Ph¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho ®éng c¬ dÞ bé 3 pha lång sãc ) + S¬ ®å nguyªn lÝ xem h×nh 3-16a: §©y lµ ph¬ng ph¸p khëi ®éng mµ ta chØ ®ãng trùc tiÕp ( ®ãng cÇu dao A ) ®éng c¬ vµo líi ®iÖn. §éng c¬ ®îc gia tèc theo ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. §Æc tÝnh c¬ nh h×nh 3-16b . §©y lµ ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®¬n gi¶n nhÊt . Nhng dßng khëi ®éng l¹i lín . NÕu t¶i lín th× thêi gian khëi ®éng l©u vµ lµm nãng m¸y. MÆt kh¸c ¶nh hëng tíi ®iÖn ¸p líi. Nhng nÕu nguån ®iÖn t¬ng ®èi lín th× dïng ph¬ng ph¸p nµy nµy lµ ®¬n gi¶n nhÊt . 3 - Khëi ®éng b»ng çch gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato cña ®éng c¬ Ph¬ng ph¸p nµy còng chØ ¸p dông cho ®éng c¬ dÞ bé r«to lång sãc . Víi ph¬ng ph¸p nµy lµm gi¶m ®îc Ik® nhng Mk® còng gi¶m theo . Do vËy nh÷ng ®éng c¬ cã t¶i lín , yªu cÇu Mk® lín th× kh«ng ®îc dïng ph¬ng ph¸p nµy . Tuy vËy ®èi víi nh÷ng ®éng c¬ yªu cÇu Mk® bÐ ( nh nh÷ng ®éng c¬ cã t¶i Mc ≡ n 2 , nh nh÷ng ®éng c¬ qu¹t giã hay nh÷ng ®éng c¬ lai b¬m chÊt láng ) th× dïng ph¬ng ph¸p nµy lµ thÝch hîp . a / Khëi ®éng ®éng c¬ b»ng biÕn ¸p tù ngÉu + S¬ ®å nguyªn lÝ nh h×nh 3-17a(H3-17a) + Thao t¸c : - ChuÈn bÞ : Çc cÇu dao A1, A2 ®Ó hë ; A3 ®ãng ; con trît T ®a vÒ vÞ trÝ “ I ” - Khëi ®éng : §ãng cÇu dao A1 . BiÕn ¸p tù ngÉu cã ®iÖn . Nhng çc con trît T ®ang ®Ó ë vÞ trÝ “ I “ nªn ®iÖn ¸p ®Æt vµo çc cuén d©y stato ®éng c¬ b»ng kh«ng , ®éng c¬ cha quay. Ta dÞch chuyÓn con ch¹y T mét çch tõ tõ vÒ phÝa “II’’, ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ t¨ng dÇn nªn ®éng c¬ quay vµ tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÇn . Khi con ch¹y T vÒ ®óng vÞ trÝ “ II ” th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ lµ ®Þnh møc, tèc ®é ®éng c¬ ®¹t ®Þnh møc (n®m ) . Lóc nµy ta tiÕn hµnh më cÇu dao A3 vµ ®ãng cÇu dao A2 ®Ó ®iÖn ®i tõ líi trùc tiÕp vµo ®éng c¬. KÕt thóc qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng c¬. + §Æc tÝnh c¬ nh h×nh 3-17b (H3-17b) + ¦u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p : Gi¶m ®îc dßng khëi ®éng nhng m«men khëi ®éng còng gi¶m theo vµ v× cã biÕn ¸p tù ngÉu nªn cång kÒnh , kh«ng kinh tÕ. b/ Khëi ®éng b»ng çch ®a ®iÖn trë hay ®iÖn kh¸ng vµo m¹ch stato + S¬ ®å nguyªn lÝ nh h×nh 3-18 (H3-18): + Thao t¸c : - ChuÈn bÞ : Çc cÇu dao A1 , A2 , ®Òu më . - Khëi ®éng : §ãng cÇu dao A 1 , lóc ®ã ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ lµ U ®c= U1®m– ∆ Ux ë ®ã ∆ Ux lµ ®iÖn ¸p sôt trªn cuén kh¸ng X. §éng c¬ ®îc ®Æt vµo U®c vµ ®îc quay, tèc ®é quay n t¨ng lªn. Sau mét thêi gian ∆t nµo ®ã ta ®ãng cÇu dao A2 , ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ b©y giê lµ U®c =U1®m vµ tèc ®é ®éng c¬ tiÕp tôc t¨ng , ®Õn khi n = n®m th× qu¸ tr×nh khëi ®éng kÕt thóc . + ¦u nhîc ®iÓm : Ph¬ng ph¸p nµy th× gi¶m ®îc dßng khëi ®éng nhng m«men khëi ®éng còng gi¶m theo vµ v× cã cuén kh¸ng nªn cång kÒnh . c / Khëi ®éng b»ng çch ®æi nèi Y → ∆ . Thùc chÊt cña ph¬ng ph¸p nµy lµ gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬. Lóc c«ng t¸c b×nh thêng th× ®éng c¬ ®Êu tam gi¸c ∆ cßn lóc khëi ®éng th× ®éng c¬ ®Êu Y. Tøc lµ ph¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho çc ®éng c¬ ë chÕ ®é c«ng t¸c b×nh lµ ®Êu tam gi¸c ∆ . §iÒu kiÖn ®Ó mét ®éng c¬ cã thÓ thùc hiÖn ®îc viÖc ®æi nèi Y → ∆ lµ : - §éng c¬ ph¶i cã 6 ®Çu d©y trªn hép ®Êu d©y. - ChÕ ®é lµm viÖc b×nh thêng lµ chÕ ®é ®Êu tam gi¸c ∆ . + S¬ ®å nguyªn lÝ nh h×nh 3-19 (H3-19). +Thao t¸c : - ChuÈn bÞ khëi ®éng : CÇu dao A1 më ; CÇu dao A2 chuyÓn vÒ vÞ trÝ ®Êu sao Y - Khëi ®éng : §ãng cÇu dao A1 , khi ®ã cuén d©y stato ®Êu h×nh Y ®îc cÊp ®iÖn tõ líi, ®éng c¬ ®îc quay. Sau mét thêi gian ∆t nµo ®ã tèc ®é ®éng c¬ t¨ng ta ®ãng cÇu dao A2 vÒ phÝa çc cuén d©y ®Êu ∆ §iÖn ¸p ®Æt vµo mçi cuén d©y b©y giê lµ U d = Ufa . §éng c¬ tiÕp tôc ph¸t triÓn vÒ tèc ®é . §Õn khi n = n ®m th× qu¸ tr×nh khëi ®éng kÕt thóc . + §Æc tÝnh c¬ trong qu¸ tr×nh khëi ®éng : §Ó vÏ ®îc ®Æc tÝnh chÝnh x¸c ta ph¶i tÝnh Ik®y , Ik® ∆ ; Mk®y , Mk® ∆ U1 Ik®y = 3.Z k ( v× Ifa = Uf/Zk mµ Ufa = Ud/ 3 ) ë ®ã U1- §iÖn ¸p d©y ; Zk–Tæng trë ng¾n m¹ch cña ®éng c¬. Tøc khi khëi®éng s = 1 th× tæng trë Zk øng víi khi khëi ®éng gäi lµ tæng trë ng¾n m¹ch. U 1 Ik® ∆ = 3. Z ( v× Id ∆ = 3. Ifa ; Ifa ∆ = U1/Zk ) k ⇒ I kdy I kd∆ = 1 3 Cßn Mk® ~ U Fa2 hay Mk® = C. U Fa2 . VËy : Khi ®Êu Y → Ufa = Ud 3 Khi ®Êu ∆ → Ufa = Ud ⇒ Mk®y = C. U d2 3 ; Mk® ∆ = C. U d2 ; ⇒ M kdy = 1 3 M kd∆ VËy khi khi khëi ®éng b»ng ph¬ng ph¸p ®æi nèi Y → ∆ th× dßng ®iÖn khëi ®éng gi¶m ®i 3 lÇn nhng m«men khëi ®éng còng gi¶m ®i 3 lÇn . Sù gi¶m m«men khëi ®éng lµ khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy. §Æc tÝnh c¬ nh h×nh vÏ H3-20 . + ¦u khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p . - ¦u ®iÓm : §¬n gi¶n , dßng khëi ®éng gi¶m ®i 3 lÇn . - KhuyÕt diÓm: M«men khëi ®éng còng gi¶m ®i 3 lÇn . §ã lµ nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy . 4 – Khëi ®éng mÒm (soft start ) . 1) - §Þnh nghÜa : Khëi ®éng mÒm lµ ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ th«ng qua mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn mµ : §«i víi déng c¬ mét chiÒu th× thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®ã lµm gi¶m ®iÖn ¸p ®¨t vµo ®éng c¬, cßn ®èi víi ®éng c¬ xoay chiÒu th× thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®ã sÏ biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu cã ®iÖn ¸p vµ tÇn sè c«ng nghiÖp xuèng çc gi¸ trÞ thÊp ®Ó t¹o nªn ®Æc tÝnh ®éng c¬ trong chÕ ®é khëi ®éng cã dßng ®iÖn khëi ®éng n»m trong giíi h¹n cho phÐp vµ vÉn t¹o ®îc m«men khëi ®éng lín . Nh vËy khëi ®éng mÒm kh«ng can thiÖp vµo th«ng sè cña ®éng c¬, kh«ng thay ®æi kÕt cÊu cña m¹ch khëi ®éng mµ thay ®æi çc ®¹i luîng cña nguån cÊp vµo ®éng c¬. Bé khëi ®éng mÒm thêng lµ bé biÕn ®æi DC (Direction Current) thµnh DC hoÆc AC ( Alternating Current) thµnh DC cho ®éng c¬ mét chiÒu vµ bé biÕn tÇn cho ®éng c¬ xoay chiÒu, ®iÒu khiÓn biÕn tÇn thêng cã mét phÇn mÒm riªng t¹o tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ thêng sö dông bé ®iÒu khiÓn PLC ( PLC = Programable Logic Control ). PLC lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logÝc lËp tr×nh ®îc hay kh¶ tr×nh, cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t çc thuËt to¸n ®iÒu khiÓn logÝc th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh . 2) – Bé ®iÒu khëi ®éng mÒm m¹ch hë . 1 / Bé khëi ®éng mÒm cho ®éng c¬ mét chiÒu : H×nh vÏ 3 – 21 2 / Bé khëi ®éng mÒm cho ®éng c¬ xoay chiÒu : H×nh vÏ 3-22 3 / Bé khëi ®éng mÒm m¹ch kÝn : H×nh vÏ 3 – 23 § 3 – 7 §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé ba pha Khi nghiªn cøu vÊn ®Ò ®iÒu chØnh tèc ®é ngêi ta ph¶i ®¶m b¶o çc yªu cÇu sau: - Giíi h¹n ®iÒu chØnh ph¶i réng. - §é nhÊp nh« cña sù ®iÒu chØnh ph¶i gÇn nh lµ ph¼ng, tøc lµ ®é ®iÒu chØnh ph¶i l¸ng. - TÝnh kinh tÕ cña viÖc ®iÒu chØnh ph¶i cao. Ta cã çc ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh sau : 1 - §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi tÇn sè f1 Theo c«ng thøc n = 60 f 1 60 f 1 .(1-s) = n1.(1-s) ; ( n1 = ) p p NÕu thay ®æi tÇn sè nguån n¹p th× n 1 vµ n ®Òu thay ®æi. Nhng ph¬ng ph¸p nµy sÏ ¶nh hëng tíi s®® vµ Mq . V× U1 ≈ E1 = 4,44.f1.ktp1.w1. Φ . 10-8 = K. Φ .f1 . ë ®ã k tp1 lµ hÖ sè d©y quÊn. V× U1 lµ ®iÖn ¸p líi nªn U1 = const ; VËy khi: + Khi gi¶m tÇn sè f1 lµm cho tõ th«ng trong m¸y t¨ng v× vËy ®éng c¬ sÏ lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ tõ, mÆt kh¸c tõ th«ng t¨ng lµm cho dßng tõ ho¸ I µ t¨ng dÉn ®Õn tæn hao lín . + Khi t¨ng tÇn sè f1 lµm cho tõ th«ng trong m¸y gi¶m, nhng hÖ sè qu¸ t¶i gi¶m ( Kqt = M ax ↓ ). M dm U 12 V× Max = C. 2 ¬ ®ã C lµ mét hÖ sè vµ ®· bá qua R1 f1 VËy khi t¨ng f1 lµm cho Max gi¶m . V× vËy ®Ó cã hÖ sè qu¸ t¶i Kqt = const th× : M ax' U 1'2 f 12 M ax M ax' M' = hay = = 2 . '2 M ax U 1 f1 M M M' U 1' f1' M' = . U1 f1 M ⇒ (*) ë ®©y f 1 lµ tÇn sè cña líi ®· thay ®æi . øng vãi f 1 lµ M ' , M ax , U ; M ' vµ M lµ çc m«men øng víi f 1' vµ f1 ' ' ' ' M' Trong thùc tÕ yªu cÇu m«men kh«ng ®æi tøc = 1 , vËy th× : M U1 U 1' f' = 1 tøc = const f1 U1 f1 VËy khi ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè, nÕu gi÷ cho m«men kh«ng ®æi th× khi thay ®æi tÇn sè ®i a Hz th× ph¶i thay ®æi ®iÖn ¸p ®i a V«n. §Æc tÝnh c¬ cã d¹ng nh h×nh H3-24a . Cßn khi yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é ph¶i gi÷ cho c«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬ lµ kh«ng ®æi Pc = const , tøc M ~ Pdt P 1 ≈ c . NghÜa lµ tõ c«ng thøc M = f ω1 ω1 Pdt P = c ) ; Tøc lµ ®· bá qua tæn hao th× P = C.M.f1 = const ω1 ω f M' = 1' ( **) . Thay (**) vµo (*) ta cã : Hay C.M.f1 = C. M ' . f1′ ⇒ M f1 ( lÏ ra M = U 1' f1' = . U1 f1 f1 = f 1' f 1' f1 (***) . Theo (***) ta thÊy : NÕu ®¶m b¶o cho c«ng suÊt c¬ Pc = const th× khi thay ®æi ®æi ®iÖn ¸p ®i a v«n th× ph¶i thay ®æi tÇn sè ®i §Æc tÝnh c¬ nh h×nh H3-24b . a , Hz . Tãm l¹i : Thay ®æi tèc ®é b»ng çch thay ®æi tÇn sè th× ph¶i thay ®æi ®ång thêi c¶ ®iÖn ¸p ®a vµo ®éng c¬. §Ó thùc hiÖn ®îc ®iÒu ®ã ta cã hai çch : + Sö dông m¸y ph¸t ®ång bé cã ®iÖn ¸p U1 vµ tÇn sè f1 ph¸t ra tû lÖ víi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t ®Ó sao cho U = const . f + Dïng nguån cã bé biÕn ®æi tÇn sè còng cã thÓ lµm thay ®æi ®ång thêi U vµ f. ¦u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p ¦u : - Ph¹m vi ®iÒu chØnh réng, ®é ®iÒu chØnh l¸ng, kh«ng tæn hao vÒ nhiÖt Nhîc :- Kh«ng kinh tÕ v× ph¶i cã bé biÕn ®æi phøc t¹p, kång kÒnh vµ ®¾t tiÒn. 2 - §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi sè cÆp cùc P Còng theo c«ng thøc n = n1.(1-s) = 60 f1 .(1 − s ) th× khi thay ®æi P dÉn ®Õn n vµ n 1 p còng ®Òu thay ®æi. §Ó thùc hiÖn ®îc ph¬ng ph¸p thay ®æi sè cÆp cùc th× khi chÕ t¹o ngêi ta ph¶i ®a ra nhiÒu ®Çu d©y cña cuËn d©y stato vµ ph¶i thay ®æi çch ®Êu th× sè cÆp cùc P sÏ thay ®æi . Víi ®éng c¬ dÞ bé r«t d©y quÊn th× khi thay ®æi sè cÆp cùc P cña stato th× ®ång thêi ph¶i ph¶i thay ®æi sè cÆp cùc P cña r«to . VËy rÊt phøc t¹p vµ do ®ã ph ¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho ®éng c¬ dÞ bé lång sãc ( V× ë ®éng c¬ dÞ bé r«to lång sãc th× sè cÆp r«to lu«n tù ®éng b»ng sè cÆp cùc cña stato ) . Thêng ngêi ta chÕ t¹o 2, 3 cuËn d©y cã sè cÆp cùc P kh¸c nhau hoÆc lµ 1 cuËn d©y nhng cã ®Çu d©y ra ®Ó thay ®æi çch ®Êu . Ta chøng minh thay ®æi çch ®Êu dÉn ®Õn thay ®æi sè cÆp cùc P nh h×nh H3-25. Ta gi¶ thiÕt cã 2 m«bin : M«bin 1 cã 2 c¹nh lµ A vµ B ; M«bin 2 cã 2 c¹nh lµ C vµ D . NÕu ®Êu nèi tiÕp 2 m«bin nh h×nh H3-25a , dïng quy t¾c vÆn nót chai ta x¸c ®Þnh ®îc chiÒu cña çc ®êng søc tõ vµ ta cã 2p = 4 tøc p = 2. NÕu ®Êu nèi tiÕp 2 m«bin nh H3-25b . B»ng çch x¸c ®Þnh t¬ng tù ta cã 2p = 2 tøc p = 1 . NÕu ®Êu song song 2 m«bin nh H3-25c . Ta cã 2p = 2 ; p = 1. Trong thùc tÕ ngêi ta gi¶i quyÕt nh sau : Lóc ®Çu 3 cuËn d©y cña stato ®Êu h×nh ∆ sau ®ã cã thÓ chuyÓn thµnh ®Êu Y Y hay lóc ®Çu 3 cuén d©y cña stato ®Êu h×nh Y sau ®ã chuyÓn thµnh ®Êu Y Y. VÝ dô chuyÓn tõ ∆ → Y Y nh h×nh H3-26 . * §Æc tÝnh c¬ nh h×nh H3-27 *¦u khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy : + ¦u ®iÓm : Ph¹m vi ®iÒu chØnh réng, kh«ng kång kÒnh. + KhuyÕt ®iÓm : §é ®iÒu chØnh nh¶y bËc v× P lµ sè nguyªn . 3 - §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi ®iÖn trë phô Rp m¾c vµo m¹ch r«to ( Ph¬ng phµ nµy chØ ¸p dông cho ®éng c¬ dÞ bé r«to d©y quÊn ) * S¬ ®å nguyªn lÝ : Nh s¬ ®å nguyªn lÝ khi khëi ®éng ®éng c¬ dÞ bé r«to d©y quÊn. * Thao t¸c : NÕu ®éng c¬ ®ang lµm viÖc víi tèc ®é n = n ®m ; M = M®m ; Rp = 0 . Th× muèn thay ®æi tèc ®é vÒ tèc ®é nhá h¬n n®m th× ta chØ viÖc dÞch chuyÓn con ch¹y T vÒ phÝa I tøc ®a dÇn çc nÊc ®iÖn trë cña Rp vµo m¹ch r«to. Tøc thªm Rp3 = R3 …….. Ta cã n ' * §Æc tÝnh c¬ : nh h×nh H3-28 * ¦u , khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p + ¦u ®iÓm : Cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é l¸ng nÕu nh biÕn trë Rp cã nhiÒu nÊc. + KhuyÕt ®iÓm : - ChØ ®iÒu chØnh theo chiÒu gi¶m tèc ®é. - Tæn hao trªn ®iÖn trë ®iÒu chØnh. - M«men trªn trôc ®éng c¬ mµ bÐ th× viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é lµkh«ng râ rÖt . 4- §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi ®iÖn ¸p n¹p ViÖc thay ®æi ®iÖn ¸p n¹p còng g©y nªn sù thay ®æi ®Æc tÝnh c¬. Ta biÕt lµ : Max = C1.U 12 . VËy khi gi¶m ®iÖn ¸p U1 〈 U1®m th× Max gi¶m cßn R2' Sth = = const vµ nÕu nh ®éng c¬ cã Mc = const th× khi : X 1 + X 2' - U1 = 0,9U1®m ta cã tèc ®é gi¶m tõ n®m vÒ n2 - U1 = 0,7U1®m th× ®éng c¬ bÞ dõng díi ®iÖn v× Max 〈 Mc * §Æc tÝnh c¬ nh h×nh H3-29 * KhuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ : + Kho¶ng ®iÒu chØnh chØ ®Õn nth. + M¸y cã thÓ bÞ dõng nÕu gi¶m qu¸ ®iÖn ¸p. + Khi U1 gi¶m trong khi ®ã Mc , P®t vÉn kh«ng thay ®æi dÉn ®Õn dßng I2 t¨ng v× lµ P®t = C.E2.I2.COS ϕ 2 ≈ C.U1.I2.COS ϕ 2 ⇒ gi¶m U1 th× lµm cho dßng ®iÖn I2 t¨ng ( V× P®t = const ). V× vËy nã Ýt ®îc sö dông trong thùc tÕ . §Ó thùc hiÖn viÖc gi¶m ®iÖn ¸p ®a vµo stato ®éng c¬ ngêi ta cã thÓ dïng biÕn ¸p tù ngÉu, ®iÖn kh¸ng hay ®iÖn trë m¾c vµo m¹ch stato. ChØ kh¸c lµ thao t¸c ngîc l¹i so víi khi khëi ®éng ®éng c¬. CH¦¥NG IV : M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. § 4 – 1 §Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i 1 / §Þnh nghÜa M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®iÖn mµ tèc ®é quay cña r«to b»ng víi tèc ®é quay cña tõ trêng quay trong m¸y . Ngµy nay nguån n¨ng lîng ®iÖn ®îc sö dông trªn thÕ giíi chñ yÕu lµ n¨ng lîng ®iÖn xoay chiÒu , th× m¸y ph¸t ®ång bé lµ nguån chÝnh ®Ó ph¸t ra n¨ng lîng ®iÖn ®ã . 2 / Ph©n lo¹i Ngêi ta ph©n lo¹i m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé theo çc dÊu hiÖu sau : - Theo sè pha : ta cã m¸y ph¸t ®ång bé 1 pha vµ m¸y ph¸t ®ång bé 3 pha - Theo c«ng suÊt : ta cã m¸y ph¸t ®ång bé c«ng suÊt nhá , c«ng suÊt trung b×nh vµ c«ng suÊt lín - Theo cÊu t¹o : ta cã m¸y ph¸t ®ång bé cùc låi vµ m¸y ph¸t ®ång bé cùc Èn - Theo ®éng c¬ s¬ cÊp lai m¸y ph¸t : ta cã §iªzen – MF ; Tuèc bin – MF. § 4 – 2 CÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé M¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé gåm cã hai phÇn : PhÇn quay gäi lµ r«to PhÇn tÜnh gäi lµ stato Cuén kÝch tõ cã thÓ ®Æt ë stato hoÆc r«to. Nhng do khã kh¨n vÒ mÆt gia c«ng vµ sù ho¹t ®éng kh«ng tin cËy ( do sö dông nhiÒu tiÕp xóc ®iÖn nh chæi than vµnh trît) nªn phÇn lín çc m¸y ph¸t ®ång bé cã cuén kÝch tõ ®Æt ë r«to . ChØ mét sè tr êng hîp th× cuén kÝch tõ míi ®Æt ë stato . Khi ®ã phÇn c¶m lµ phÇn tÜnh cßn phÇn øng lµ r«to 1 / Stato víi chøc n¨ng lµ phÇn c¶m ( ®Æt cuén kÝch tõ ) , r«to víi chøc n¨ng phÇn øng Khi ®ã stato cã cÊu t¹o nh cÊu t¹o stato cña m¸y ®iÖn mét chiÒu chØ kh¸c lµ kh«ng cùc tõ phô vµ cuén d©y cùc tõ phô. Cßn r«to cã cÊu t¹o nh r«to cña m¸y ®iÖn dÞ bé ba pha r«to d©y quÊn H×nh vÏ H4-1 tr×nh bµy cÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®ång bé lo¹i nµy 2 / Stato víi chøc n¨ng lµ phÇn øng , r«to víi chøc n¨ng lµ phÇn c¶m H×nh vÏ H4-2 tr×nh bµy cÊu t¹o cña m¸y ph¸t ®ång bé lo¹i nµy . Trong trêng hîp nµy stato cã cÊu t¹o hoµn toµn gièng stato cña m¸y ®iÖn dÞ bé ba pha . Cßn r«to th× cã hai lo¹i : R«to cùc låi vµ r«to cùc Èn . + Lo¹i r«to cùc låi nh h×nh H4-3 Lo¹i nµy nh×n vµo r«to ta biÕt ngay ®îc sè cÆp cùc P b»ng bao nhiªu . (VÝ dô tªn h×nh H4-2 : P = 2 ; 2P = 4 ) . Trôc ngang q vu«ng gãc 90 0 ®iÖn víi trôc däc d ( Trôc cùc tõ ) . D©y quÊn kÝch tõ ®îc quÊn xung quanh cùc tõ . ë m¸y cã c«ng suÊt lín th× trªn mÆt cùc tõ cßn xÎ r·nh ®Ó ®Æt cuén d©y æn ®Þnh . ¥ m¸y ph¸t cùc låi th× tèc ®é quay thÊp ( NÕu cao sÏ ¶nh hëng ®Õn ®é bÒn c¬ khÝ do lùc ly t©m g©y nªn ) . + Lo¹i cùc Èn nh h×nh H4-4 ë lo¹i nµy ngêi ta xÎ r·nh ë 2/3 chu vi r«to ®Ó ®Æt cuén kÝch tõ . Khi ®ã trôc cña r¨ng lín gäi lµ trôc däc d . Vu«ng gãc víi trôc däc d lµ trôc ngang q . Ngoµi ra trªn trôc r«to cßn ®Æt çc vµnh trît vµ tú lªn çc vµnh trît lµ çc chæi than . Chó ý : - VÒ nguyªn t¾c th× r«to cùc låi còng nh r«to cùc Èn ®Òu lµm b»ng thÐp dÉn tõ d¹ng khèi . Xong do ¶nh hëng cña tõ trêng xoay chiÒu tõ phÇn øng lan sang nªn ë lo¹i cùc låi , phÇn mám cùc ®îc lµm b»ng thÐp l¸ kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i víi nhau . Cßn lo¹i cùc Èn th× ®Ó tiÖn cho viÖc chÕ t¹o nªn toµn bé lâi thÐp r«to ngêi ta ghÐp b»ng thÐp l¸ kÜ thuËt ®iÖn . - Sù ph©n bè c¶m øng tõ trong khe khÝ phô thuéc vµo h×nh d¹ng phÇn cuèi cña cùc tõ ( Tøc lµ ®Ó c¶m øng tõ trong khe khÝ ph©n bè h×nh sin ) . VËy khe khÝ trong m¸y ph¸t cùc låi sÏ ®îc chÕ t¹o nh sau : §é réng cña khe khÝ sÏ t¨ng theo ®é réng cña mÆt cùc tõ nh h×nh H4-5 . - Khe khÝ cña m¸y ph¸t ®ång bé lín h¬n nhiÒu so víi m¸y dÞ bé . V× ë m¸y dÞ bé th× khe khÝ ph¶i gi¶m nhá ®Ó gi¶m dßng kh«ng t¶i . Khe khÝ cña m¸y ®ång bé kho¶ng ( 0,5 – 5 )mm . § 4 – 3 Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸yph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha Ta xÐt nguyªn lÝ lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha dùa trªn m« h×nh m¸y ®iÖn ®¬n gi¶n nh h×nh H4-6 . §©y lµ mét m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé cùc låi mµ cuén kÝch tõ ®Æt ë r«to . Dßng mét chiÒu ®a vµo cuén kÝch tõ nhê hai vµnh trît vµ chæi than ®Æt trªn trôc m¸y ( Kh«ng vÏ trong m« h×nh nµy ) NÕu quay nam ch©m ®iÖn b»ng mét m¸y lai nµo ®ã víi mét tèc ®é n = const th× ta ®îc mét tõ trêng quay . Tõ trêng quay nµy cã tÇn sè biÕn thiªn lµ f = n.p/60 (1) . ë ®ã P – lµ sè ®«i cùc cña nam ch©m ®iÖn ; n- lµ tèc ®é cña m¸y lai . Tõ trêng quay nµy c¾t lªn çc cuén d©y 3 pha ë stato lµm xuÊt hiÖn trong 3 cuén d©y 3 s®® lµ : eA = Em.Sin ωt ; eB = Em.Sin( ωt − 120 0 ) ; eC = Em.Sin( ωt + 120 0 ) ; Mµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña s®® mçi pha lµ : Efa = 4,44.W.f. Φ . Ktp .10-8[ v ] . §Ó cã c«ng thøc trªn ta dùa vµo gi¶ thiÕt sau ®©y : Tõ trêng quay cña nã cã d¹ng kh«ng sin nhng chóng ta ph©n tÝch chóng thµnh çc sãng ®iÒu hoµ bËc cao vµ chØ nghiªn cøu sãng ®iÒu hoµ bËc nhÊt cña tõ trêng ®ã . Nªn c«ng thøc trªn tõ th«ng Φ cã d¹ng h×nh Sin . ë c«ng thøc trªn th× tõ th«ng Φ lµ tõ th«ng mãc vßng víi tÊt c¶ çc vßng d©y stato vµ r«to ( Gäi lµ tõ th«ng c«ng t¸c ) . Ngoµi tõ th«ng Φ cßn cã tõ th«ng t¶n Φ t nh ë m¸y dÞ bé . Thay f = p.n/60 vµo ta cã : E = 4,44 . n.p . Φ .W.Ktp { V ] 60 ë ®ã W lµ sè vßng d©y cña cuén d©y fa stato ; K tp – lµ hÖ sè d©y quÊn toµn phÇn cña cuén d©y . Trong c«ng nghiÖp f = const ( 50 Hz hoÆc 60 Hz ) . §Ó m¸y lµm niÖc ®ång bé th× sè cùc cña stato vµ r«to ph¶i b»ng nhau . NÕu nh cuén d©y 3 pha ë stato ®îc ®Êu víi t¶i ba pha ®èi xøng th× sÏ cã mét hÖ thèng dßng 3 pha ®èi xøng ch¹y trong çc cuén d©y stato . HÖ thèng dßng 3 pha ®èi xøng nµy t¹o ra mét tõ trêng quay nh ®· nghiªn cøu trong m¸y dÞ bé . Tõ trêng quay nµy quay víi tèc ®é lµ n1 = 60 f (2) p So s¸nh (1) vµ (2) ta thÊy n = n 1 . Tøc lµ trong m¸y ph¸t ®ång bé th× tèc ®é quay cña r«to b»ng víi tèc ®é quay cña tõ trêng quay trong m¸y . ChÝnh lÝ do ®ã mµ ta gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé . § 4 – 4 Çc ph¬ng ph¸p kÝch tõ trong m¸y ph¸t ®ång bé Çc m¸y ph¸t ®iÖn trªn tµu thuû hiÖn nay cã çc ph¬ng ph¸p kÝch tõ sau ®©y : 1 / KÝch tõ b»ng m¸y ph¸t kÝch tõ §©y lµ ph¬ng ph¸p kÝch tõ ®éc lËp . M¸y ph¸t kÝch tõ cã thÓ ®îc lai b»ng ®éng c¬ lai m¸y ph¸t hoÆc tõ bªn ngoµi ®a vµo. S¬ ®å cña ph¬ng ph¸p nµy nh h×nh H4-7 . 2 / HÖ thèng tù kÝch qua bé chØnh lu b¸n dÉn. §©y lµ ph¬ng ph¸p tù kÝch cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé . §iÖn ¸p xoay chiÒu tõ m¸y ph¸t ®ång bé ®îc lÊy qua bé chØnh lu CL ®a ®Õn cuén kÝch cña m¸y ph¸t . S¬ ®å nguyªn lÝ nh h×nh H4-8 : 3 / HÖ thèng tù kÝch qua bé chØnh lu b¸n dÉn cã ®iÒu khiÓn HÖ thèng nµy còng nh hÖ thèng tù kÝch víi bé chØnh lu b¸n dÉn . Nhng kh¸c lµ bé b¸n dÉn nµy cã ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn kÝch tõ cña m¸y ph¸t xoay chiÒu . 4 / HÖ thèng kÝch tõ kh«ng chæi than Lo¹i nµy hiÖn nay ®ang ®îc sö dông nhiÒu trªn çc tµu thuû . HÖ thèng kÝch tõ nµy cã cÊu t¹o kh¸c víi çc hÖ thèng kÝch tõ nãi trªn lµ : M¸y ph¸t kÝch tõ lµ mét m¸y ph¸t xoay chiÒu mµ cuén d©y xoay chiÒu lµ cuén 3 pha ®Æt ë r«to cÊp ®iÖn cho cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t ®ång bé MF qua mét bé chØnh lu CL . Bé chØnh CL ®îc gäi lµ bé chØnh lu quay (bé ®i èt quay) . Cßn stato cña m¸y ph¸t kÝch tõ MFkt cã thÓ lµ mét nam ch©m vÜnh cöu nhá hoÆc cuén kÝch tõ dÆt ë stato . S¬ ®å nguyªn lÝ cña hÖ thèng kÝch tõ kh«ng chæi than nh trªn h×nh H4-9 §iÒu kh¸c nhau c¬ b¶n so víi hÖ thèng kÝch tõ cã chæi than lµ : §iÖn ¸p mét chiÒu sau bé chØnh lu CL ®a ®Õn cuén kÝch tõ WktMF cña m¸y ph¸t ®ång bé ®îc nèi trùc tiÕp kh«ng qua chæi than vµ vµnh trît . V× vËy nªn gäi lµ hÖ thèng kÝch tõ kh«ng chæi than. §Ó çc m¸y ph¸t ®ång bé cã thÓ tù kÝch ®îc cÇn ph¶i cã 3 ®iÒu kiÖn chÝnh sau ®©y : - M¸y ph¸t ph¶i cã tõ d . - §iÖn trë m¹ch kÝch tõ ph¶i bÐ . - Tõ d Φ d ph¶i cïng chiÒu víi tõ th«ng trong m¸y sinh ra . § 4 – 5 Ph¶n øng phÇn øng trong m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha 1 / Kh¸i niÖm Ta biÕt r»ng khi m¸y ph¸t ®ång bé ba pha chÞu t¶i ®èi xøng th× trong m¸y ( trong cuén d©y phÇn øng ) sÏ t¹o ra mét tõ trêng quay , quay víi tèc ®é n1 = 60.f/p . Tõ trêng nµy ®øng im so víi tõ trêng kÝch tõ . Hai tõ trêng nµy sÏ t¸c dông t¬ng hç lªn nhau . VËy sù t¸c dông cña tõ trêng phÇn øng lªn tõ trêng kÝch tõ (tõ trêng chÝnh ) gäi lµ ph¶n øng phÇn øng . T¸c dông nãi trªn cã thÓ lµm t¨ng , gi¶m hoÆc mÐo tõ trêng chÝnh . Dùa vµo trôc cña hai tõ trêng phÇn øng vµ tõ trêng kÝch tõ mµ ngêi ta chia ph¶n øng phÇn øng ( P . ¦ . P . ¦ ) thµnh P . ¦ . P . ¦. däc trôc , ngang trôc vµ hçn hîp . a – P . ¦ . P . ¦ däc trôc Ta xem tõ trêng phÇn øng lµ hai cùc tõ th× : + NÕu F ngîc chiÒu víi Fkt th× ta cã P . ¦ . P . ¦. lµ däc trôc khö tõ , h×nh H410a + NÕu F cïng chiÒu víi Fkt th× ta cã P . ¦ . P . ¦ . lµ däc trôc trî tõ , h×nh H410b b – P . ¦ . P . ¦ . ngang trôc NÕu F ⊥ Fkt th× ta cã P . ¦ . P . ¦ . lµ ngang trôc , h×nh vÏ H4-11. c – P . ¦ . P . ¦ . hçn hîp Khi trôc cña tõ trêng phÇn øng vµ tõ trêng kÝch tõ hîp víi nhau mét gãc 0 < θ < 90 0 th× ta cã P . ¦ . P . ¦ lµ hçn hîp tøc lµ thµnh phÇn tõ tr êng phÇn øng ®îc ph©n thµnh hai thµnh phÇn däc vµ ngang trôc . Vµ trong m¸y x¶y ra ®ång thêi hai P . ¦ . P . ¦ däc vµ ngang tôc . Trong m¸y ph¸t ®ång bé khi chÞu t¶i , tuú thuéc vµo tÝnh chÊt cña t¶i lµ thuÇn trë, thuÇn c¶m hay thuÇn dung hoÆc lµ trë – c¶m , trë – dung mµ trong m¸y còng x¶y ra çc P .¦ . P . ¦ lµ ngang , däc hay hçn hîp . Vµ ta xÐt çc trêng hîp dã : 2 / P . ¦ . P . ¦ khi t¶i lµ thuÇn trë §Ó x¸c ®Þnh t¶i lµ thuÇn trë th× trong m¸y x¶y ra P . ¦ . P . ¦ g× ? Ta ngiªn cøu nh sau : - XÐt m« h×nh cña m¸y ph¸t ®ång bé h×nh H4-12b - TÝnh chÊt cña t¶i qua ®å thÞ vÐc t¬ h×nh H4-12a - H×nh ¶nh tõ trêng däc theo chu vi r«to h×nh H4-12c V× t¶i lµ thuÇn trë nªn dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p (s®®) lµ trïng pha nhau nªn ta cã h×nh H4-12a . Trªn h×nh H4-12a ta chiÕu vÐc t¬ dßng ®iÖn lªn trôc th¼ng ®øng ( trïng víi vÐc t¬ IA vµ EA ) ta cã IA = Im (+) ; IB = IC = Im/2 (-) . Ta ®¸nh dÊu chiÒu dßng ®iÖn vµo h×nh H4-12b , sau ®ã dïng quy t¾c vÆn nót chai ta x¸c ®Þnh ®îc trôc cña st® phÇn øng . Theo h×nh H4-12b ta thÊy st® phÇn øng vu«ng gãc víi st® kÝch tõ nªn ta nãi trong trêng hîp t¶i lµ thuÇn trë th× P . ¦ . P . ¦ lµ ngang trôc . H×nh ¶nh tõ trêng däc theo khe khÝ gi÷a r«to vµ stato nh h×nh H4-12c . Theo h×nh H4-12c ta cã Fkt = Fktmax t¹i trôc d ; Fkt = 0 t¹i trôc q . Cßn Fq = Fqmax t¹i trôc q cßn Fq = 0 t¹i trôc d . Fth lµ céng ®å thÞ cña Fkt vµ Fq víi nhau . Nh vËy tõ trêng tæng hîp trong m¸y bÞ mÐo ®i . TÝnh liªn tôc cña P . ¦ . P . ¦ nh h×nh H4-13. ë ®ã m« t¶ tÝnh liªn tôc nh sau : Fkt ⇒ Φ kt ⇒ E kt ⇒ I q ⇒ Fuq ⇒ Φ uq ⇒ EUq chËm pha sau Φ uq mét gãc 90 0 so víi Φ uq . ë ®ã Iq lµ dßng phÇn øng t¹o ra P . ¦ . P . ¦ ngang trôc cßn Eq lµ s®® ngang trôc cña P . ¦ . P . ¦ do Φ q t¹o ra . NX : Khi t¶i lµ thuÇn trë th× st® phÇn øng vµ st® kÝch tõ lµ vu«ng gãc nhau . VËy ta cã P . ¦ . P . ¦ lµ ngang trôc . Vµ khi x¶y ra P . ¦ . P . ¦ lµ ngang trôc th× sÏ lµm mÐo tõ trêng cùc tõ . Vµ nh vËy sÏ lµm cho tõ trêng trong m¸y kh¸c víi h×nh sin . §iÒu nµy sÏ g©y nªn çc sãng hµi bËc cao cho tõ th«ng vµ cho s®® trong m¸y . 3 / P . ¦ . P . ¦ . khi t¶i lµ thuÇn c¶m Khi t¶i lµ thuÇn c¶m th× dßng ®iÖn I chËm sau søc ®iÖn ®éng E mét gãc ψ = Π . 2 Cßn çc qu¸ tr×nh kh¸c xÐt nh khi t¶i lµ thuÇn trë . Qu¸ tr×nh xÐt nh ë h×nh vÏ H414 . ë ®ã : H4-14a lµ m« h×nh cña m¸y ph¸t ®ång bé ba pha ; §å thÞ vÐc t¬ nãi lªn quan hÖ gi÷a søc ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn trong trêng hîp ψ = Π nh ë H4-14b ; 2 H×nh d¹ng cña tõ th«ng nh H4-14c . V× dßng ®iÖn I chËm sau søc ®iÖn ®éng E mét gãc Ψ = Π nªn trªn ®å thÞ vÐc t¬ H4-14b t¹i thêi ®iÓm xÐt I A = 0 cßn IB = IC nhng 2 cã dÊu ngîc nhau . V× vËy ta ®¸nh dÊu chiÒu dßng ®iÖn lªn H4-14a , sau ®ã dïng quy t¾c vÆn nót chai ta t×m ®îc ®êng søc tõ trêng . Ta thÊy : Khi t¶i lµ c¶m kh¸ng th× st® kÝch tõ Fkt cïng ph¬ng víi st® phÇn øng Fd , nhng cã chiÒu ngîc nhau . VËy P . ¦ . P . ¦ . lµ däc trôc khö tõ . V× P . ¦ . P . ¦ . lµ däc khö tõ nªn st® phÇn øng trong trêng hîp nµy kÝ hiÖu lµ Fd . TÝnh liªn tôc cña ph¶n øng phÇn øng nh H4-15 vµ ®îc diÔn t¶ nã nh sau : Fkt → Φ kt → Ekt → Id → Fd → Φ d → Ed . V× lµ P . ¦ . P . ¦ . lµ däc trôc khö tõ nªn tõ th«ng kÝch tõ Φ kt bÞ gi¶m ®i nªn Ekt , U trong m¸y còng gi¶m ®i. 5 / P . ¦ . P . ¦ . khi t¶i lµ thuÇn dung V× t¶i lµ thuÇn dung nªn dßng ®iÖn I vît tríc s®® E mét gãc Ψ = còng nh çch xÐt cho çc trêng hîp trªn ta cã nh h×nh H4-16a,b,c.d . Π 2 . Vµ H4-16 NX : Khi t¶i lµ thuÇn dung th× trong m¸y x¶y ra P . ¦ . P . ¦ . däc trôc trî tõ . TÝnh liªn tôc cña P . ¦ . P . ¦ . ®îc m« t¶ trªn h×nh H4-16d , qu¸ tr×nh ®ã ®îc biÓu diÔn nh sau : Fkt → Φ kt → Ekt → Id → Fd → Φ d → Ed . V× P . ¦ . P . ¦ . lµ däc trôc trî tõ nªn tõ th«ng tæng hîp Φ th t¨ng lªn nªn s®® E vµ ®iÖn ¸p U còng t¨ng lªn . 6 / P . ¦ . P . ¦ . khi t¶i lµ hçn hîp NÕu t¶i lµ trë – c¶m th× khi ®ã dßng ®iÖn I chËm sau s®® E mét gãc lµ Ψ . VËy dßng ®iÖn phÇn øng I → F → Φ . Ta ph©n tÝch dßng I thµnh hai thµnh phÇn : I → Id – lµ thµnh phÇn däc trôc. I → Iq – lµ thµnh phÇn ngang trôc . T¬ng øng ta cã Fd vµ Fq . §å thÞ vÐc t¬ biÓu diÔn dßng ®iÖn I vµ søc tõ ®éng F nh h×nh vÏ H4-17 . Tõ h×nh vÏ ta thÊy : khi 0 < Ψ < Π th× trong m¸y x¶y ra ®ång 2 thêi hai P . ¦ . P . ¦ . lµ ngang trôc vµ däc trôc khö tõ . TÝnh liªn tôc cña qu¸ tr×nh P . ¦ . P . ¦ . ®îc biÓu diÔn nh sau : Fkt →Φ kt → Ekt → I → Id → Fd → Φ d → Ed → Iq → Fq → Φ q → E q NÕu t¶i lµ trë – dung th× còng theo çch ph©n tÝch trªn th× khi - Π < Ψ < 0 th× 2 trong m¸y còng x¶y ra ®ång thêi hai ph¶n øng dã lµ P . ¦ . P . ¦ . ngang trôc vµ däc trôc trî tõ . ¶nh hëng cña P . ¦ . P . ¦ . ngang vµ däc trôc nh d· nãi ë çc phÇn trªn . § 4 – 6 Çc ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®ång bé 1 / §Æc tÝnh kh«ng t¶i + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh kh«ng t¶i lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ph¸t víi dßng ®iÖn kÝch tõ khi n = const vµ I t¶i = 0 . Tøc lµ : E0 = f(Ikt) khi f=const vµ It¶i = 0 . V× f = const tøc n = const nªn E 0 = C. Φ . Do vËy mµ ®Æc tÝnh nµy sÏ cã d¹ng ®êng cong tõ ho¸. S¬ ®å thÝ nghiÖm nh h×nh vÏ H4-18. §©y lµ s¬ ®å nèi d©y cÇn thiÕt ®Ó lµm thÝ nghiÖm lÊy çc ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®ång bé . ë s¬ ®å ®ã khi lµm thÝ nghiÖm ®Ó lÊy ®Æc tÝnh kh«ng t¶i th× K 2 më . §iÒu chØnh R®c ®Ó cã çc gi¸ trÞ cña dßng kÝch tõ Ikt kh¸c nhau vµ t¬ng øng lµ çc s®® kh¸c nhau qua Ampe kÕ A1 vµ V«n kÕ V. Khi thÝ nghiÖm ta lÊy ®îc 2 ®Æc tÝnh : 1 ®Æc tÝnh cã mòi tªn ®i lªn øng víi khi ta t¨ng dßng kÝch tõ , cßn 1 ®Æc tÝnh n÷a cã mòi tªn ®i xuèng øng víi khi gi¶m dßng kÝch tõ . S®® øng víi I kt = 0 ta cã E0 = Ed ®îc gäi lµ s®® d cña m¸y ph¸t . S®® do sù tån t¹i cña tõ th«ng d Φ d trong m¸y vµ ta sÏ lÊy ®êng trung b×nh ®i qua gèc to¹ ®é. §Æc tÝnh nh h×nh H4-19 2 / §Æc tÝnh ng¾n m¹ch + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ng¾n m¹ch (æn ®Þnh) víi dßng ®iÖn kÝch tõ khi tÇn sè f = const vµ ®iÖn ¸p U = 0 . Tøc lµ : Ing = f(Ikt) khi f = const vµ U = 0 . Khi lµm thÝ nghiÖm ®Ó lÊy ®Æc tÝnh nµy cÇn ph¶i thùc hiÖn çc thao t¸c sau : - Nèi ngh¾n m¹ch çc tæng trë t¶i Zt . - §Ó R®c ë gi¸ trÞ lín nhÊt trong m¹ch kÝch tõ . - Quay m¸y ph¸t víi mét tèc ®é kh«ng ®æi ( n = const ) . - §ãng K1 vµ K2 . - Ghi çc gi¸ trÞ Ikt vµ Ing tõ çc ®ång hå A1 , A. - Dùng ®Æc tÝnh theo çc sè liÖu võa lÊy ®îc nh ë h×nh H4-20 Çc ®êng Ing1 , Ing2 , Ing3 biÓu thÞ cho çc trêng hîp ng¾n m¹ch 1 pha , 2 pha , 3 pha . §êng ng¾n m¹ch 3 pha lµ thÊp h¬n v× khi ng¾n m¹ch 3 pha th× x¶y ra P . ¦ . P . ¦ . lín nªn X lín lµm cho Ing3fa bÐ . 3 / §Æc tÝnh t¶i + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh t¶i lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p trªn çc trô ®Êu d©y cña m¸y víi dßng ®iÖn kÝch tõ Ikt khi tÇn sè f = const ; dßng ®iÖn t¶i I = const ; hÖ sè cos ϕ = const . TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®Ó lÊy ®Æc tÝnh cÇn ph¶i thao t¸c nh sau : - Quay m¸y ph¸t víi tèc ®é n = const . - §ãng K1. - §iÒu chØnh R®c ®Ó E0 = U®m ; §Ó Zt ë vÞ trÝ Zt = Rt . - §ãng K2 vµ ®iÒu chØnh Rt ®Ó I = const . - §äc gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn kÝch tõ Ikt trªn ®ång hå Ampe A1 vµ ®iÖn ¸p U trªn Vol - kÕ V ghi vµo b¶ng . - TiÕn hµnh nhiÒu lît ®Ó lÊy çc gi¸ trÞ cña Ikt vµ U víi tõng gi¸ trÞ cña cos ϕ sau ®ã ta vÏ ®îc ®Æc tÝnh nh h×nh H4-21 . Trªn h×nh H4-21 lµ çc ®Æc tÝnh t¶i cña m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé øng víi tõng lo¹i t¶i lµ thuÇn dung Zt = Xc , thuÇn c¶m Zt = Xl , thuÇn trë Zt = Rt . §Æc tÝnh t¶i lµ mét ®Æc tÝnh tæng qu¸t . V× khi I = 0 ta cã ®Æc tÝnh kh«ng t¶i E 0 = f(Ikt) . V× vËy nÕu lÊy ®Æc tÝnh kh«ng t¶i trõ ®i ( ϕ > 0 ) hoÆc céng víi ( ϕ < 0 ) mét s®® cña P . ¦ . P . ¦ . E vµ s®® t¶n Et th× ta ®îc mét ®Æc tÝnh t¶i víi mét gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn I vµ hÖ sè cos ϕ nµo ®ã . Π TÊt c¶ çc ®Æc tÝnh t¶i cã 0 < cos ϕ < 1 ( 0 < ϕ < ) ®Òu n»m kÑp gi÷a hai ®Æc 2 Π . Vµ ®Òu ®i qua ®iÓm n»m trªn trôc hoµnh . 2 Π TÊt c¶ çc ®Æc tÝnh t¶i cã < ϕ < 0 th× ®Òu n»m bªn trªn ®Æc tÝnh kh«ng t¶i 2 Π vµ bªn díi ®Æc tÝnh cã ϕ = − vµ còng ®i qua mét ®iÓm n»m trªn trôc hoµnh . 2 Nªó x©y dùng ®Æc tÝnh t¶i víi tõng gi¸ trÞ dßng ®iÖn t¶i I vµ hÖ sè cos ϕ = 0 ( Π ϕ= ) th× ta cã mét hä ®Æc tÝnh nh h×nh H4-22 . 2 tÝnh cã ϕ = 0 vµ ϕ = 4 / §Æc tÝnh ngoµi : + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ngoµi lµ mèi quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ph¸t víi dßng ®iÖn t¶i khi dßng ®iÖn kÝch tõ , tÇn sè , hÖ sè cos ϕ lµ kh«ng ®æi Tøc lµ U = f( I ) khi Ikt = const ; f = const ; cos ϕ = const . X©y dùng ®Æc tÝnh ngoµi : a / T¶i lµ thuÇn trë: S¬ ®å t¬ng ®¬ng vµ ®å thÞ vÐc t¬ cña m¸y nh h×nh H4-23a,b. Gt : bá qua R ( R = 0 ) th× ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®ång bé lµ : E 0 = U + JIX . BiÓu diÔn ph¬ng tr×nh nµy b»ng ®å thÞ vÐc t¬ h×nh H4-23b . Theo h×nh H4-23b th× vÒ trÞ sè ta cã : 2 I2 2 2 ( IX ) U U E 02 = U 2 + ( I.X ) 2 ⇒ 1 = 2 + E 02 = E 02 + ( E 0 ) 2 (*) E0 X E0 Víi mçi m¸y th× X = const ; E 0 = const vµ tû sè = Ing«® = const lµ dßng ng¾n X m¹ch æn ®Þnh . y2 x2 VËy ph¬ng tr×nh ( * ) lµ ph¬ng tr×nh cña ®êng ªlÝp 1 = 2 + 2 . b a Nh vËy t¶i thuÇn trë th× ®Æc tÝnh ngoµi cã d¹ng ®êng ªlÝp . §Æc tÝnh nh h×nh vÏ H424 . (®êng cã gãc ϕ = 0 ) . b / T¶i lµ thuÇn kh¸ng Π . trong trêng hîp nµy ®iÖn ¸p U vµ 2 dßng ®iÖn I lµ vu«ng gãc nhau nªn JI X l ≡ pha víi U do ®ã E 0 , U , J I Xl lµ trïng Khi t¶i lµ thuÇn kh¸ng tøc Zt = Xl ⇒ ϕ = pha nhau . VËy ®å thÞ vÐc t¬ cña nã lµ h×nh H4-25 . Theo H4-25 ta cã ph¬ng tr×nh E0 = U + I.Xl lµ tæng sè häc ⇒ U = E0 – I.Xl . V× E = const nªn ⇒ U = f(I) lµ mét ®êng th¼ng nh ®êng cã gãc ϕ = Π trªn h×nh 2 H4-24 . c / T¶i lµ thuÇn dung Khi t¶i lµ thuÇn dung th× P . ¦ . P . ¦ . lµ trî tõ nªn U > E0 .Tøc lµ E0 = U - I.Xc H·y so s¸nh H4-25 víi H4-26 ta thÊy : Il ngîc pha víi Ic nªn ta cã biÓu thøc trªn ⇒ U = E0 + Ic.Xc . V× E0 = const ; Xc = const nªn U = f(I) lµ ®êng th¼ng . §êng Π nµy thÓ hiÖn trªn h×nh H4-24 øng víi gãc ϕ = − . §êng th¼ng nµy b¾t ®Çu tõ E 0 . 2 Nhng nã còng chØ lµ ®êng th¼ng trong mét ph¹m vi nµo ®ã . V× khi It t¨ng ®Õn Ing(U = 0) th× tô ®iÖn bÞ xuyªn thñng , lµm mÊt tÝnh dung kh¸ng cña t¶i , dßng ®iÖn lóc nµy b»ng Ing« ( Hay cã thÓ gi¶i thÝch lµ : khi It ↑ ⇒ Φ th ↑ ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã lµm cho m¹ch tõ bÞ b·o hoµ nªn U kh«ng t¨ng n÷a mµ sÏ bÞ sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn vµ diÖn kh¸ng cña m¸y . Tøc lµ ë cuèi ®Æc tÝnh sÏ tôm vÒ mét ®iÓm ( U = 0 , I = I ng ) trªn h×nh H4-24 . ) d / Khi t¶i lµ hçn hîp + T¶i lµ R – Xl ( 0 < COS ϕ < 1 ) th× çc ®Æc tÝnh n»m gi÷a ®êng COS ϕ =1 ( ϕ = 0 )vµ COS ϕ = 0 ( ϕ = Π ) ( ϕ > 0 ) . Xem h×nh H4-24 . 2 + T¶i lµ R – Xc th× çc ®Æc tÝnh n»m gi÷a ®êng COS ϕ = 1 vµ COS ϕ = 0 ( ϕ=− Π ; ϕ < 0) . Xem h×nh H4-24 . 2 Víi çc dßng kÝch tõ Ikt kh¸c nhau th× çc ®Æc tÝnh ngoµi sÏ dÞch chuyÓn song song víi nhau nh h×nh H4-27 . 5 / §Æc tÝnh ®iÒu chØnh + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ®iÕu chØnh lµ mèi quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch tõ I kt víi dßng ®iÖn t¶i I khi U , f , cos ϕ = const . Tøc : I kt = f(I) khi U = const ; f = const ; cos ϕ = const .Tõ ®Æc tÝnh ngoµi ta thÊy : + §Æc tÝnh ngoµi øng víi ϕ = − Π nh ë h×nh H4-28c th× khi dßng t¶i I t¨ng th× 2 ®iÖn ¸p U t¨ng ; mµ theo ®iÒu kiÖn cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh th× U = const nªn ta ph¶i gi¶m dßng ®iÖn kÝch tõ Ikt . VËy ta cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh nh h×nh H4-28b ®êng cã ϕ=− Π 2 + Çc ®Æc tÝnh ngoµi øng víi 0 < ϕ < Π nh ë h×nh H4-28a ta thÊy khi dßng ®iÖn 2 t¶i I t¨ng lµm cho ®iÖn ¸p U gi¶m ; mµ theo ®iÒu kiÖn cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh th× U = const vËy ta ph¶i t¨ng dßng ®iÖn kÝch tõ I kt . Çc ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh trong trêng hîp nµy nh ë h×nh H4-28b øng víi çc ®êng cã 0 ≤ ϕ ≤ Π . 2 Π ϕ < < 0 lÝ luËn t¬ng tù ta còng vÏ ®îc çc ®Æc 2 Π tÝnh ngoµi nh ë h×nh H4-28b øng víi çc ®êng cã gãc − < ϕ < 0 2 Çc ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh vÏ ®îc øng víi tõng gi¸ trÞ cña cos ϕ nh h×nh H4-28b . + Çc ®Æc tÝnh ngoµi øng víi − H4-28 § 4 -7 Çc th«ng sè cña m¸y ph¸t ®ång bé Trªn biÓn cña m¸y ph¸t ®ång bé ngêi ta ghi çc th«ng sè ( Çc th«ng sè ®Þnh møc ) sau : U®m [ V, KV ] : §iÖn ¸p ®Þnh møc trªn çc cùc cña m¸y ph¸t . I®m [ A , KA ] : Dßng ®iÖn ®Þnh møc øng víi c«ng suÊt ®Þnh møc f®m [ Hz ] : TÇn sè ®Þnh møc øng víi c«ng suÊt vµ dßng ®Þnh møc Ukt®m [ V ] : §iÖn ¸p kÝch tõ ®Þnh møc Ikt®m [ A ] : Dßng kÝch tõ ®Þnh møc S®m [ VA , KVA , MVA ] : C«ng suÊt ®Þnh møc Cos ϕ dm , Çch ®Êu cuén d©y Y hay ∆ , HiÖu suÊt …. Chó ý : ë m¸y ph¸t ®ång bé thêng cho c«ng suÊt biÓu kiÕn v× sù ®èt nãng kh«ng ph¶i chØ do cos ϕ (P) quyÕt ®Þnh mµ lµ do c«ng suÊt biÓu kiÕn quyÕt ®Þnh . NÕu ë mét m¸y nµo ®ã chØ cho biÕt c«ng suÊt P [ W , KW ] th× cã nghÜa lµ cho biÕt c«ng suÊt cña m¸y lai .ViÖc cho biÕt cos ϕ ®m gi÷ mét vai trß quan träng v× ®Ó giíi h¹n dßng kÝch tõ . VÝ dô : cos ϕ = 0,8 th× khi çc m¸y ph¸t ®ã lµm viÖc ®Þnh møc nÕu cos ϕ < 0,8 lµ ®· t¨ng dßng kÝch tõ lªn qu¸ lín so víi dßng kÝch tõ ®Þnh møc I kt®m . Cßn Ikt®m lµ dßng kÝch tõ mµ øng víi gi¸ trÞ ®ã ta nhËn ®îc U®m vµ cos ϕ ®m . § 4 – 8 Sù thiÕt lËp ®iÖn ¸p vµ çc ®iÒu kiÖn tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé tù kÝch Qu¸ tr×nh tù kÝch cña çc m¸y ph¸t ®ång bé tù kÝch còng gièng nh cña çc m¸y ph¸t mét chiÒu tù kÝch ( Häc sau ) nã chØ kh¸c lµ : HÖ thèng tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé cã thªm bé chØnh lu b¸n dÉn CL , b/a TP , vµ mét sè phÇn tö kh¸c phôc vô cho sù tù kÝch ban ®Çu nh h×nh vÏ H4-29a . §iÖn trë cña bé chØnh lu b¸n dÉn khi gi¸ trÞ dßng ®iÖn qua nã bÐ th× ®iÖn trë cña nã rÊt lín . H¬n n÷a çc phÇn tö chØnh lu b¸n dÉn lµ phi tuyÕn nªn ë tÇn sè thÊp th× ®iÖn trë cña chóng rÊt lín . V× hai lý do trªn nªn qu¸ tr×nh tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé khã kh¨n h¬n m¸y ph¸t mét chiÒu . H×nh vÏ H4-29b lµ ®å thÞ biÓu diÔn qu¸ tr×nh tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé . Theo ®å thÞ ta thÊy : Qu¸ tr×nh tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé kh«ng thÓ x¶y ra ®îc nÕu nh kh«ng sö dông çc biÖn ph¸p ®Æc biÖt . Çc biÖn ph¸p ®ã lµ : 1 / T¨ng tõ d cho m¸y b»ng çch ®Æt thªm çc ®Öm tõ gi÷a cùc tõ vµ vá m¸y . Lóc ®ã ®êng ®Æc tÝnh 1 sÏ dÞch chuyÓn lªn phÝa trªn thµnh ®êng 3 vµ qu¸ tr×nh tù kÝch thµnh c«ng . Ph¬ng ph¸p nµy rÊt Ýt sö dông v× nã lµm cho m¸y ph¸t cã cÊu t¹o phøc t¹p vµ kÝch thíc lín . 2 / Gi¶m ®iÖn trë m¹ch kÝch tõ b»ng çch dïng mét nguån n¨ng lîng tõ bªn ngoµi ë thêi k× tù kÝch ban ®Çu , t¹o ra çc m¹ch céng hëng …. Khi ®ã ®êng 1 sÏ dÞch chuyÓn xuèng ®êng 4 . trªn tµu thuû ngêi ta dïng ph¬ng ph¸p thø 2 . Nh vËy çc ®iÒu kiÖn tù kÝch cña m¸y ph¸t ®ång bé lµ : - M¸y ph¸t ph¶i cã tõ th«ng d Φ d ban ®Çu . - ChiÒu cña tõ th«ng d Φ d ph¶i cïng chiÒu víi tõ th«ng cña cuén kÝch tõ sinh ra hay lµ chiÒu cña dßng kÝch tõ ph¶i sao cho t¹o ra tõ th«ng kÝch tõ Φ kt cïng chiÒu víi tõ th«ng d Φ d - §iÖn trë m¹ch kÝch tõ ph¶i bÐ ë mét gi¸ trÞ nµo ®ã gäi lµ ®iÖn trë tíi h¹n . CH¦¥NG V : M¸y ®iÖn mét chiÒu. § 5 – 1 Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i 1 / Kh¸i niÖn M¸y ®iÖn mét chiÒu lµ m¸y dïng ®Ó biÕn ®æi n¨ng lîng c¬ thµnh n¨ng lîng ®iÖn mét chiÒu hoÆc ngîc l¹i . Ta chØ ngiªn cøu m¸y mét chiÒu cã vµnh gãp . 2 / Ph©n lo¹i m¸y ®iÖn mét chiÒu Ngêi ta ph©n lo¹i m¸y ®iÖn mét chiÒu theo çc dÊu hiÖu sau : - Theo ph¬ng ph¸p t¹o nªn tõ trêng kÝch tõ ngêi ta chia lµm 2 lo¹i sau : + M¸y mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp : Cuén kÝch tõ ( Wkt ) ®éc lËp vÒ ®iÖn víi cuén d©y phÇn øng ( W ) . + M¸y mét chiÒu tù kÝch gåm : * M¸y kÝch tõ song song : Cuén Wkt ®Êu song song víi cuén W * M¸y kÝch tõ nèi tiÕp : Cuén Wkt ®Êu nèi tiÕp víi cuén W * M¸y kÝch tõ hçn hîp : Cuén Wktnt ®Êu nèi tiÕp víi cuén W Cuén Wktss ®Êu song song víi cuén W S¬ ®å nguyªn lÝ cña tõng lo¹i nh h×nh H5-1 - Theo chøc n¨ng ngêi ta ph©n thµnh : MF , §C . - Theo cÊu t¹o ngêi ta chia thµnh : M¸y mét chiÒu cã vµnh gãp vµ m¸y mét chiÒu kh«ng vµnh gãp Trong s¶n xuÊt m¸y mét chiÒu vÉn ®îc coi lµ mét m¸y quan träng v× : + §èi víi ®éng c¬ mét chiÒu nã cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèc ®é tèt . V× vËy nã ®îc sö dông nhiÒu trong çc ngµnh c«ng nghiÖp mµ ë ®ã cã yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é cao + §èi víi m¸y ph¸t th× nã sÏ ph¸t ra nguån mét chiÒu cho çc ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu , çc nguån kÝch tõ cho m¸y ph¸t ®ång bé . Nhng nhîc ®iÓm cña m¸y mét chiÒu lµ : Gi¸ thµnh ®¾t , sö dông nhiÒu kim lo¹i mÇu , chÕ t¹o vµ b¶o qu¶n phøc t¹p . § 5 – 2 Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu . a / Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu . XÐt mét khung d©y abcd ®Æt gi÷a hai cùc cña mét nam ch©m N – S kh«ng chuyÓn ®éng nh h×nh H5-2 . Hai ®Çu cña khung ®îc nèi víi hai vµnh khuyªn dÉn ®iÖn . Tú lªn hai vµnh khuyªn lµ hai chæi than A , B ®Ó nèi ®iÖn víi m¹ch ngoµi . NÕu ®em quay khung d©y víi mét tèc ®é n = const theo chiÒu kim ®ång hå th× çc c¹nh ab , cd sÏ lÇn lît n»m díi cùc N råi chuyÓn ®Õn cùc S sau mét thêi gian nµo ®ã . Thíi gian nµy phô thuéc vµo tèc ®é quay n . Nh vËy khi khung quay th× tõ th«ng mãc vßng víi khung d©y thay ®æi lµm c¶m øng trong khung d©y mét s®® lµ : e = B.L.V (1) . ë ®ã B – lµ c¶m øng tõ ; L – lµ chiÒu dµi hai c¹nh cña khung n»m trong tõ trêng L = Lab + Lcd ; V – lµ vËn tèc quÐt cña khung d©y . ë ®iÒu kiÖn nghiªn cøu th× L,V= const vËy (1) cã thÓ viÕt thµnh : e = K.B ; K = L.V = const . Nh vËy sù thay ®æi cña s®® e phô thuéc vµo sù thay ®æi cña c¶m øng tõ B ®èi víi khung d©y . Sù ph©n bè c¶m øng tõ B däc theo khe khÝ nh h×nh H5-3 . V× c¶m øng tõ B däc theo khe khÝ lµ h×nh sin nªn s®® e còng lµ h×nh sin . Híng cña s®® e ®îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i . Tøc lµ t¹i thêi ®iÓm xÐt th× trªn c¹nh ab th× chiÒu cña s®® e ®i tõ a → b , cßn c¹nh cd th× chiÒu cña s®® e ®i tõ c → d vµ ta quy ®Þnh : s®® ®i vµo chæi lµ ( + ) vµ s®® ®i ra khái chæi lµ (- ) . VËy chæi B(+) vµ chæi A( - ) . Khi c¹nh ab ®æi chç cho c¹nh cd vµ c¹nh cd ®Õn vÞ trÝ cña c¹nh ab th× chiÒu cña s®® trong khung d©y sÏ ®æi híng. Tøc s®® trong c¹nh ab lóc nµy cã chiÒu ®i tõ b → a vµ c¹nh cd cã chiÒu tõ d → c . Nh vËy so víi trêng hîp trªn th× b©y giê chæi A+ , chæi B- . Nh vËy trong çc c¹nh cña khung ta thÊy s®® sÏ thay ®æi theo thêi gian vµ thay ®æi híng 2 lÇn cña m×nh trong mét vßng quay cña khung . Thêi gian ®Ó s®® nµy thay ®æivµ lÆp l¹i ®îc gäi lµ chu k× T . Sè chu k× trong mét gi©y gäi lµ tÇn sè f : f= p.n [ Hz ] 60 NÕu trªn hai chæi ®Æt vµo mét phô t¶i nµo ®ã th× t¶i ®ã sÏ ch¹y mét dßng xoay chiÒu cã tÇn sè f . M¸y ®iÖn ho¹t ®éng theo nguyªn lý trªn gäi lµ m¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu . b / Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu §Ó cã dßng ®iÖn qua t¶i lµ mét chiÒu th× ngêi ta thay hai vµnh khuyªn thµnh 2 nöa vµnh khuyªn vµ ph¶i ®Æt sao cho khi s®® trªn çc c¹nh cña khung ®æi híng th× mçi nöa vµnh khuyªn còng ®æi chæi tiÕp xóc . Bé phËn nµy gäi lµ cæ gãp hay bé chØnh lu c¬ khÝ nh h×nh H5-4a . Tõ h×nh vÏ H5-4a ta thÊy : §Çu tiªn chæi A tiÕp xóc víi nöa vµnh khuyªn nèi c¹nh ab th× sù tiÕp xóc ®ã sÏ kÐo dµi 180 0 råi chuyÓn sang tiÕp xóc víi nöa vµnh khuyªn nèi c¹nh cd nh h×nh H5-4b. Lóc nµy c¹nh cd l¹i n»m ë vÞ trÝ nh c¹nh ab tríc ®ã . Qua ®©y ta thÊy r»ng : s®® trong khung d©y abcd vÉn lµ s®® xoay chiÒu , nhng trªn hai chæi A,B ta l¹i cã s®® mét chiÒu. S®® vµ dßng ®iÖn sau khi ®îc chØnh lu nh h×nh H5-5 . §Ó cã s®® gi÷a çc chæi lµ lín vµ gi¶m sù ®Ëp m¹ch cña s®® ®ã th× ngêi ta dïng nhiÒu khung d©y ®Æt lÖch nhau mét gãc nµo ®ã trong kh«ng gian lµm thµnh d©y quÊn phÇn øng, çc khung ®ã ®îc nèi víi çc phiÕn gãp díi çc chæi . Çc phiÕn gãp nµy ®îc çch ®iÖn víi nhau vµ çch ®iÖn víi trôc, chóng ghÐp l¹i víi nhau thµnh cæ gãp ( gäi lµ vµnh gãp ). Khi ®ã s®® vµ dßng ®iÖn trªn hai chæi nh h×nh H56. c / Nguyªn lÝ lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu NÕu cho dßng ®iÖn mét chiÒu vµo hai chæi A,B ( B+ , A- ) nh ë h×nh H5-7a . Th× dßng ®iÖn chØ ®i vµo thanh dÉn n»m díi cùc S vµ ®i ra ë thanh dÉn n»m díi cùc N . Nªn díi t¸c dông cña tõ trêng kh«ng ®æi N-S lªn çc c¹nh cña khung d©y sÏ sinh ra Mq cã chiÒu kh«ng ®æi lµm quay khung nh ë h×nh H5-7b . T¹i H5-7b ta thÊy chiÒu cña lùc ®iÖn tõ F ®t còng cã chiÒu kh«ng ®æi nh ë h×nh H5-7a .( Lùc ®iÖn tõ trªn çc c¹nh cña khung ®îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i ) . § 5 – 3 CÊu t¹o cña m¸y ®iÖn mét chiÒu 1 / CÊu t¹o chung CÊu t¹o chung cña m¸y ®iÖn mét chiÒu nh h×nh H5-8 1-Vá m¸y 2- Lâi thÐp r«to 3- Cùc tõ chÝnh 4- Cùc tõ phô 5- Cuén d©y cùc tõ chÝnh 6- Cuén d©y cùc tõ phô 7- Cuén d©y phÇn øng 8- Cæ gãp 9- Chæi than 10- Khe khÝ 11- BÖ m¸y 12- Mãc ®Ó di chuyÓn m¸y 13- Trôc m¸y Ngoµi ra cßn hai n¾p m¸y, æ bi , hép ®Êu d©y , gi¸ ®ì chæi than , çnh qu¹t lµm m¸t. 2 / Stato gåm cã : + Vá m¸y : §îc lµm b»ng thÐp ®óc lµm nhiÖm vô b¶o vÖ m¸y vµ dÉn tõ trong m¹ch tõ stato . ( kh¸c víi vá cña m¸y ®iÖn dÞ bé lµ ë m¸y mét chiÒu lµ vá lµm nhiÖm vô dÉn tõ ) . ( V× tõ th«ng Φ = const nªn lâi tõ kh«ng cÇn ghÐp tõ çc l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn ) . + Cùc tõ chÝnh : §îc g¾n chÆt vµo mÆt trong cña vá m¸y b»ng çc bu l«ng . VÒ nguyªn t¾c th× cùc tõ chÝnh cã thÓ lµm b»ng thÐp khèi ( v× Φ = const ) , nhng v× dßng ®iÖn ë r«to lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu do ®ã nã sinh ra tõ th«ng phÇn øng Φ lµ tõ th«ng xoay chiÒu , v× vËy phÇn mám cùc ®îc chÕ t¹o b»ng thÐp l¸ kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i víi nhau . Nhng nh vËy g©y khã kh¨n cho viÖc chÕ t¹o . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc chÕ t¹o c¶ cùc tõ b»ng thÐp l¸ kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i víi nhau nh h×nh H5-9 . + Cuén d©y cùc tõ chÝnh : Lµ cuén d©y kÝch tõ cña m¸y mét chiÒu , nã ®îc ®Æt trªn cùc tõ chÝnh gåm c¶ cuén kÝch tõ nèi tiÕp vµ cuén kÝch tõ song song ( nÕu lµ m¸y kÝch tõ hçn hîp ) . Çc cuén kÝch tõ nµy ®· ®îc quÊn theo mét khu«n s½n . + Cùc tõ phô : Lµm nhiÖm vô c¶i thiÖn qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu ( Chèng tia löa trªn cæ gãp vµ chæi than ) . Cùc tõ phô còng ®Æt cuén d©y nh ë cùc tõ chÝnh . Cuén d©y cùc tõ phô nèi nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng . Cùc tõ phô ®îc ®Æt gi÷a hai cùc tõ chÝnh kh¸c tªn kÒ nhau . Cùc tõ phô lµm b»ng thÐp khèi ( V× nã tôt s©u so víi cùc tõ chÝnh nªn Ýt chÞu ¶nh hëng cña tõ th«ng phÇn øng Φ lµ tõ th«ng xoay chiÒu ) . Çc cuén d©y cùc tõ chÝnh còng nh cuén d©y cùc tõ phô ®îc çch ®iÖn víi lâi tõ . + Gi¸ ®ì chæi than : Gi¸ nµy cã thÓ dÞch chuyÓn ®îc chæi than trªn cæ gãp . Gi¸ lµm nhiÖm vô ®ì chæi than . §iÒu chØnh gi¸ ®Ó çc chæi n»m trªn ®êng trung tÝnh h×nh häc ( Khi kh«ng cã t¶i ) hoÆc trung tÝnh vËt lÝ ( Khi cã t¶i ) . Gi¸ ®ì vµ cÇn chæi çch ®iÖn nhau . Çc chæi ®îc tú lªn cæ gãp nhê çc lß so . + N¾p m¸y : Lµm nhiÖm vô b¶o vÖ m¸y . PhÝa cæ gãp th× n¾p cã çc cöa sæ cóp xuèng ®Ó th«ng giã vµ ch¸nh ®îc níc b¾n vµo . Cã thÓ më cöa sæ nµy ®Ó quan s¸t tia löa trªn cæ gãp . + B¶ng ®Çu d©y : Lµ n¬i ®a ®iÖn vµo ( ®/c¬ ) hoÆc lÊy ®iÖn ra ( m / f ) . B¶ng ®Çu d©y cã kÝ hiÖu nh h×nh H5-10 . ë h×nh H5-10 kÝ hiÖu : AB – Cuén d©y phÇn øng ; GH – Cuén bï ; EF – Cuén nèi tiÕp ; CD – Cuén kÝch tõ song song Thêng ®Çu BG ®· ®îc nèi víi nhau s½n nªn trªn hép chØ cßn s¸u ®Çu nh h×nh H510b . + BiÓn m¸y : G¾n trªn vá m¸y ghi çc ®¹i lîng ®Þnh møc nh : n®m , U®m , I®m , Ikt®m , Ukt®m … 3 / R«to gåm cã : + Lâi thÐp : Cã d¹ng h×nh trô , ®îc ghÐp tõ çc l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn víi nhau . Trªn çc l¸ thÐp ®ã ngêi ta ®· dËp s½n çc r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn phÇn øng . Çc l¸ thÐp ®îc dËp s½n lç ë gi÷a ®Ó luån trôc . + D©y quÊn phÇn øng : §îc ®Æt trong çc r·nh cña phÇn øng , çc ®Çu d©y ®îc bÎ cong ®Ó tiÖn s¾p xÕp çc phÇn ®Çu cuén d©y cho gän gµng . Çc r·nh ®îc lãt çch ®iÖn gi÷a d©y quÊn vµ m¹ch tõ . Ngoµi ra trªn d©y quÊn phÇn øng cßn cã ®ai ch»ng ®Ó ®ai khái bÞ bung ra do lùc ly t©m lín . + Cæ gãp : §îc lµm tõ çc phiÕn ®ång ghÐp l¹i víi nhau . Mét ®Çu cña phiÕn ®îc nèi víi çc ®Çu thanh dÉn cña cuén d©y phÇn øng . Çc phiÕn gãp ®îc çch ®iÖn nhau vµ çch ®iÖn víi trôc . + Çnh qu¹t : §îc lµm b»ng nh«m hay s¾t , nã ®îc dïng ®Ó lµm m¸t m¸y . + Gi¸ ®ì chæi than vµ chæi than : §Ó ®a ®iÖn ra hoÆc lÊy ®iÖn vµo 4 / Khe khÝ : Lµ kho¶ng çch kh«ng gian gi÷a cùc tõ chÝnh vµ phÇn øng . § 5-4 . D©y quÊn cña m¸y ®iÖn mét chiÒu a / D©y quÊn phÇn c¶m ( D©y quÊn kÝch tõ ) D©y quÊn phÇn c¶m lµ d©y quÊn tËp chung , nã ®îc quÊn xung quanh çc cùc tõ vµ ®îc nèi víi nhau sao cho t¹o ra çc cùc tõ phï hîp víi yªu cÇu . H×nh H5-11 vµ H5-12 m« t¶ lo¹i d©y quÊn nµy . ë ®ã H5-11 m« t¶ m¸y cã 2 cùc , H5-12 m« t¶ m¸y cã 4 cùc . b / D©y quÊn phÇn øng D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn d©y ®ång ®Æt trong çc r·nh cña phÇn øng t¹o thµnh mét m¹ch vßng kÝn ( nÕu bá qua chæi than ) . D©y quÊn phÇn øng lµ bé phËn quan träng nhÊt cña m¸y ®iÖn v× nã tham gia trùc tiÕp çc qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng lîng ®iÖn thµnh c¬ hoÆc ngîc l¹i . D©y quÊn phÇn øng cã cÊu t¹o nh sau : + Vßng d©y : Gåm cã 2 thanh dÉn ®Æt ë hai cùc kh¸c tªn kÒ nhau , hai ®Çu nµy cña 2 thanh dÉn ®îc nèi víi nhau , 2 ®Çu kia cña 2 thanh dÉn ®îc ®Ó hë m¹ch ®Ó cã thÓ nèi nèi tiÕp víi vßng d©y tiÕp theo hoÆc nèi víi 2 phiÕn gãp kh¸c nhau . H×nh vÏ H5-13 m« t¶ kh¸i niÖm nµy . + Bèi d©y ( m« bin ) : Gåm cã 1 hay nhiÒu vßng d©y , cã 2 ®Çu ®îc nèi víi 2 phiÕn gãp kh¸c nhau n h×nh H5-14 . ë ®ã H5-14a lµ m« bin cã 3 vßng d©y , cßn H5-14b lµ m« bin cã 1 vßng d©y . Nhng dï bèi d©y cã nhiÒu vßng ®i ch¨ng n÷a th× trªn s¬ ®å tr¶i ta còng chØ vÏ 1 c¹nh t¸c dông cña m« bin b»ng 1 mét nÐt mµ th«i . + Cuén d©y gåm cã nhiÒu m« bin ®Êu l¹i víi nhau . Cã thÓ ®Êu nèi tiÕp hay song song çc bèi d©y ®ã . + PhÇn øng cña m¸y ®iÖn mét chiÒu thêng quÊn 2 líp : C¹nh tr¸i tr¸i cña m« bin n»m ë líp trªn , cßn c¹nh ph¶i cña m« bin ®ã n»m ë líp díi çch nhau mét bíc d©y quÊn y1 . + Bíc cùc τ : lµ kho¶ng çch gi÷a 2 cùc kh¸c tªn kÒ nhau . Nã ®îc ®o b»ng sè r·nh : τ= Z 2p + Bíc cæ gãp yk : lµ kho¶ng çch gi÷a 2 phiÕn gãp cã 2 c¹nh t¸c dông cña mét m« bin nèi vµo chóng vµ nã ®îc ®o b»ng sè phiÕn gãp K + Bíc thø nhÊt cña cuén d©y y 1 : Lµ kho¶ng çch gi÷a 2 c¹nh t¸c dông cña mét m« bin . Nã ®îc ®o b»ng sè r·nh y1 = Z 2p + Bíc thø 2 cña cuén d©y y2 : Lµ kho¶ng çch gi÷a c¹nh t¸c dông thø 2 cña m« bin thø nhÊt víi c¹nh t¸c dông thø nhÊt cña m« bin thø 2 . + Bíc tæng hîp y : Lµ kho¶ng çch gi÷a hai c¹nh t¸c dông t¬ng øng cña 2 m« bin liªn tiÕp nhau . Nã còng ®îc ®o b»ng sè r·nh . H×nh vÏ H5-15 m« t¶ çc bíc cuén d©y y1 ; y2 ; y . VÝ dô : S¬ ®å d©y quÊn phÇn øng ®¬n gi¶n nhÊt víi çc sè liÖu : Z = 12 ; K =12 ; 2p = 4 ; D©y quÊn xÕp ®¬n y = yk = 1 tõ ®©y ta tÝnh ra çc sè liÖu kh¸c lµ : y1 = τ = Z 12 = = 3 ; y2 = y 1 – y = 3 – 1 = 2 . 2p 4 S¬ ®å vÏ ®îc nh h×nh H5-16 . § 5 – 5 . Çc ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu I . Çc ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp 1 / §Æc tÝnh kh«ng t¶i : - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh kh«ng t¶i lµ quan hÖ gi÷a s®® ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ph¸t víi dßng ®iÖn kÝch tõ khi dßng ®iÖn t¶i b»ng kh«ng vµ tèc ®é m¸y lai kh«ng ®æi tøc lµ : E0 = f(Ikt) khi I = 0 vµ n = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm ®Ó lÊy ®Æc tÝnh nh h×nh H5-17a . Tõ c«ng thøc E0 = Ce. Φ .n . V× n = const ; Ce = const nªn E0 ~ Φ ; mµ Φ ~ Ikt nªn E0 ~ Ikt . VËy theo H5-17a th× V«n-mÐt dïng ®Ó ®o gi¸ trÞ cña s®® E 0 ; Ampe-mÐt dïng ®Ó ®o gi¸ trÞ cña dßng kÝch tõ . §iÒu chØnh gi¸ trÞ cña R ®c ta ®äc gi¸ trÞ t¬ng øng trªn V«n- mÐt vµ Ampe-met ghi vµo b¶ng biÓu , sua ®ã vÏ ®Æc tÝnh . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-17b . Trªn H5-17b ta thÊy : V× lµ m¸y kÝch tõ ®éc lËp nªn thay ®æi cùc tÝnh cña cuén kÝch tõ th× dÉn ®Õn thay ®æi cùc tÝnh cña m¸y ph¸t , vµ v× vËy ta cã thÓ vÏ ®îc toµn bé chu tr×nh cña ®Æc tÝnh kh«ng t¶i . NÕu m¸y cã tõ d th× khi Ikt = 0 ta cã E0 = Ed . §êng ®Æc tÝnh theo chiÒu mòi tªn ®i lªn lµ t¨ng dßng kÝch tõ 0 ®Õn +Iktm . §êng ®Æc tÝnh theo chiÒu mòi tªn ®i xuèng lµ gi¶m dßng kÝch tõ +I ktm ®Õn- Iktm . Sau ®ã l¹i tiÕp tôc t¨ng dßng kÝch tõ tõ –Iktm ®Õn 0 th× ta cã E0 = -Ed . §iÒu ®ã lµ do hiÖn tîng tõ trÔ cña m¹ch tõ . E d = 2 ÷ 3%U®m , nªn nÕu bá qua Ed th× ®Æc tÝnh kh«ng t¶i lµ ®êng trung b×nh qua gèc to¹ ®é ( ®êng nÐt ®øt ) . §©y còng chÝnh lµ ®êng cong tõ ho¸ cña m¸y . Víi nh÷ng gi¸ trÞ kh¸c nhau cña tèc ®é ta cã çc ®Æc tÝnh kh¸c nhau . Tøc lµ cã mét hä ®Æc tÝnh víi çc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña tèc ®é nh h×nh H5-18 . 2 / §Æc tÝnh ng¾n m¹ch - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn chay trong cuén d©y phÇn øng víi dßng ®iÖn ch¹y trong cuén d©y kÝch tõ khi ®iÖn ¸p trªn çc cùc cña m¸y b»ng kh«ng vµ tèc ®é quay kh«ng ®æi . Tøc lµ : Ing = f(Ikt) khi U = 0 ; n = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm : nh h×nh H5-19a . Chó ý : §iÒu chØnh dßng kÝch tõ tõ 0 ®Õn I kt nµo ®ã ®Ó cho Ing = 1,1I®m . §iÒu chØnh R®c ®äc gi¸ trÞ dßng ®iÖn trªn 2 ®ång hå ghi vµo b¶ng biÓu sau ®ã vÏ ®Æc tÝnh . §Æc tÝnh vÔ ®îc nh h×nh vÏ H5-19b . Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t : U = E – I.R v× khi ng¾n m¹ch U = 0 nªn E = I.R ⇒ Ing = E/R = Ce.Φ.n R . V× R lµ ®iÖn trë d©y quÊn phÇn øng , cã gi¸ trÞ rÊt bÐ nªn chØ cÇn Ce. Φ .n bÐ còng cho ta Ing = 1,1I®m . V× thÕ chØ cÇn dßng kÝch tõ rÊt bÐ . V× dßng kÝch tõ lµ bÐ nªn m¹ch tõ cha b·o hoµ nªn quan hÖ Ing = f(Ikt) lµ ®êng th¼ng nh h×nh H5-19b . ë ®ã ®êng 1 nÕu m¸y cã tõ d ; ®êng 2 lµ ®êng kh«ng tÝnh ®Õn tõ d . 3 / §Æc tÝnh t¶i - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh t¶i lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ph¸t vîi dßng ®iÖn kÝch tõ khi tèc ®é cña m¸y vµ dßng ®iÖn t¶i lµ kh«ng ®æi . Tøc lµ : U = f(Ikt) khi n = const ; I = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm : Nh h×nh H5-20a §iÒu chØnh R®c vµ Rt ®Ó cã mét dßng ®iÖn I ë Am-pe A 2 nµo ®ã . Thay ®æi Ikt vµ thay ®æi ®Ó cã I = const . §äc çc gi¸ trÞ cña I kt vµ U ghi vµo b¶ng biÓu , sau ®ã dùng ®å thÞ . §å thÞ dùng ®îc nh h×nh H5-20b . Tõ c«ng thøc E0 = Ce. Φ .n vµ U = E – I.R ; ë ®ã E < E0 v× tæn hao do ph¶n øng phÇn øng U < E v× tæn hao do sôt ¸p trªn ®iÖn trë R , do ®ã mµ ®Æc tÝnh t¶i thÊp h¬n ®Æc tÝnh kh«ng t¶i . Trªn h×nh H5-20b th× ®êng E = f(Ikt) lµ ®êng lÊy ®îc b»ng phÐp céng E = U + I.R . øng víi mçi dßng t¶i kh¸c nhau ta sÏ cã mét hä ®Æc tÝnh t¶I nh h×nh 5-20d ( H5-20d ) 4 / §Æc tÝnh ngoµi - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ngoµi lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y ph¸t víi dßng ®iÖn t¶i khi tèc ®é quay kh«ng ®æi vµ dßng ®iÖn kÝch tõ lµ kh«ng ®æi Tøc lµ : U = f(I) khi n = const ; Ikt = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm : Nh s¬ ®å ë thÝ nghiÖm lÊy ®Æc tÝnh t¶i . ChØ kh¸c lµ khi b¾t ®Çu thay ®æi dßng t¶i th× kh«ng ®iÒu chØnh ®Õn dßng kÝch tõ . V× : U = E – I.R mµ E = Ce. Φ. n = const (v× n = const ; Ikt = const ) , nªn U = f(I) lµ ®êng th¼ng . Nhng khi I ↑ t¬ng ®èi lín th× ¶nh hëng cña ph¶n øng phÇn øng lµ ®¸ng kÓ nªn U = f(I) kh«ng ph¶i lµ ®êng th¼ng n÷a . Nh vËy khi ®ã ngoµi sôt ¸p I.R cßn cã sôt ¸p do ph¶n øng phÇn øng n÷a . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-21a . Cßn nÕu thay ®æi dßng kÝch tõ th× ta cã hä ®Æc tÝnh nh h×nh H5-21b . 5 / §Æc tÝnh ®iÒu chØnh - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ®iÒu chØnh lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch tõ víi dßng ®iÖn t¶i khi tèc ®é quay vµ ®iÖn ¸p lµ kh«ng thay ®æi . Tøc lµ : Ikt = f(I) khi n = const ; U = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm nh khi lÊy ®Æc tÝnh t¶i chØ kh¸c lµ thay ®æi I kt vµ thay ®æi I sao cho U = const . §äc çc dßng ®iÖn trªn A1 vµ A2 ghi vµo b¶ng biÓu sau ®ã vÏ ®Æc tÝnh .§Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-22b . MÆt kh¸c tõ ®Æc tÝnh ngoµi vÏ trªn h×nh H522a ta thÊy : NÕu I ↑ → U ↓ . VËy ®Ó U = const th× ta ph¶i t¨ng Ikt . II . Çc ®êng ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song 1 / Qu¸ tr×nh tù kÝch ( sù thiÕt lËp ®iÖn ¸p ) vµ çc ®iÒu kiÖn tù kÝch Khi r« to quay víi mét tèc ®é n = const th× do t¸c dông cña tõ d Φ d lµm cho trong cuén d©y phÇn øng c¶m øng s®® lµ Ed . Ed = 2 ÷ 3%U®m . Ed nµy ®Æt lªn toµn bé cuén kÝch tõ song song lµm cho cuén kÝch tõ cã dßng ®iÖn ch¹y qua . dßng ®iÖn nµy t¹o ra tõ th«ng kÝch tõ Φ kt . NÕu Φ kt nµy cïng chiÒu víi tõ th«ng d Φ d th× lµm cho E0 ↑⇒ Ukt ↑⇒ Ikt ↑⇒ E0 ↑↑ vµ t¨ng ®Õn khi nµo th× dõng l¹i vµ dõng l¹i t¹i ®©u? Ta sÏ nghiªn cøu QTQ§ xÈy ra tong m¸y : Ph¬ng tr×nh viÕt cho m¹ch kÝch tõ lµ : Ukt = Ikt.Rkt + L dIkt dt (1) Ukt = E0 (2) thay (2) vµo (1) ta cã E0 = Ikt.Rkt + L dIkt dIkt hay L = E0 – Ikt.Rkt dt dt Rkt = R®c + Rwkt ; Rwkt lµ ®iÖn trë cña cuén kÝch tõ W kt . NÕu Rkt = const th× tÝch Rkt.Ikt sÏ tû lÖ thuËn víi Ikt . BiÓu diÔn Ikt.Rkt lµ ®êng sè 1 trªn h×nh H5-23b Theo ®å thÞ th× Tg ∝ = I KT R KT = Rkt (3) I KT VËy cø mét gi¸ trÞ cña RKT sÏ cho ta mét dêng th¼ng vµ nghiªng mét gãc tÝnh theo c«ng thøc (3) .Trªn ®å thÞ : ®êng (2) biÓu diÔn E0=f(IKT) cßn kho¶ng çch gi÷a 2 ®êng (1) vµ (2) biÓu diÔn gi¸ trÞ ®¹i lîng L dI kt dI . Khi L kt = 0 tøc lµ E0=IKTRKT dt dt th× qu¸ tr×nh tù kÝch sÏ kÕt thóc .Nh vËy IKT æn ®Þnh ®îc x¸c ®Þnh b»ng giao ®iÓm gi÷a hai ®êng (1) vµ (2) (®iÓm A) trªn h×nh H5-23b . Còng tõ ®å thÞ ta thÊy r»ng :nÕu t¨ng R KT th× ®iÓm A sÏ lïi vÒ phÝa gèc to¹ ®é.Víi mét gi¸ trÞ cña RKT nµo ®ã th× ®êng (1) sÏ tiÕp tuyÕn víi ®êng (2) lµ ®êng (5). Lóc nµy qu¸ tr×nh tù kÝck sÏ kh«ng thùc hiÖn ®îc v× L dI kt = 0 tøc lµ cêng ®é kÝck tõ dt b»ng kh«ng .Gi¸ trÞ ®iÖn trë øng víi tiÕp tuyÕn nµy gäi lµ ®iÖn trë giíi h¹n Rth §é nghiªng cña cña ®Æc tÝnh kh«ng t¶i phô thuéc vµo tèc ®é n .VËy øng víi mét tèc ®é m¸y lai n nµo ®ã ta l¹i cã mét gi¸ trÞ ®iÖn trë tíi h¹n t¬ng øng. §êng cã n1>n lµ ®êng (4) trªn h×nh H5-23b . Nh vËy ë m¸y tù kÝck ph¶i chó ý chän Rkt sao cho ®Ó cho khi kÕt thóc qu¸ tr×nh tù kÝck sÏ cho ta gi¸ trÞ E0>U®m . NÕu chän Rkt qu¸ lín ( mÆc dï Rkt < Rth ) th× qu¸ tr×nh tù kÝch sÏ kÕt thóc sím vµ E0 < U®m . Nh vËy m¸y kh«ng ®ñ ®iÖn ¸p ph¸t ra . VËy çc ®iÒu kiÖn tù kÝch cña m¸y tù kÝch lµ : - M¸y ph¶i cã tõ d Φ d . - ChiÒu quay cña m¸y ph¶i sao cho dßng ®iÖn qua cuén kÝch tõ t¹o ra Φ kt cïng chiÒu víi Φ d . - §iÖn trë kÝch tõ võa ph¶i : Rkt < Rth . M¸y kh«ng tù kÝch ®îc lµ do : + ChiÒu quay kh«ng ®óng . + MÊt tõ d ( Φ d = 0 ) . + §Êu cuén kÝch tõ kh«ng ®óng ( cã thÓ ngîc cuén kÝch tõ ) . + §øt cuén kÝch tõ hay Rkt qu¸ lín . 2 / §Æc tÝnh kh«ng t¶i - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh kh«ng t¶i lµ quan hÖ gi÷a s®® trªn çc cùc cña m¸y víi dßng ®iÖn kÝch tõ khi tèc ®é quay kh«ng ®æi vµ dßng ®iÖn t¶i b»ng kh«ng , tøc E0 = f(Ikt) khi n = const vµ I = 0 . V× ë m¸y kÝch tõ song song kh«ng ®æi chiÒu ®îc cùc tÝnh cuén kÝch tõ nªn ®Æc tÝnh kh«ng t¶i chØ n»m ë gãc phÇn t thø 1 . §Æc tÝnh x¸c ®Þnh khi cã qu¸ tr×nh tù kÝch xÈy ra . T¹i ®ã dßng kÝch tõ Ikt = 2 ÷ 3% Ikt®m nªn rÊt khã x¸c ®Þnh . VËy chØ vÏ ®îc phÇn trªn cña ®Æc tÝnh nh h×nh H5-24 . Cßn phÇn díi cña ®Æc tÝnh lµ ®o¹n nÐt ®øt . Muèn x¸c ®Þnh toµn bé ®Æc tÝnh ta ph¶i t¸ch cuén kÝch tõ song song ra thµnh kÝch tõ ®éc lËp vµ khi ®ã sÏ vÏ phÇn nÐt ®øt . 3 / §Æc tÝnh t¶i §Æc tÝnh nµy vÏ ®îc nh h×nh H5-25 . §Æc tÝnh nµy gièng nh ë m¸y kÝch tõ ®éc lËp . 4 / §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y kÝch tõ song song - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ngoµi lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p trªn çc cùc cña m¸y ph¸t víi dßng ®iÖn t¶i khi tèc ®é quay vµ ®iÖn trë m¹ch kÝch tõ kh«ng ®æi . Tøc lµ U = f(I) khi n = const ; Rkt = const . - S¬ ®å thÝ nghiÖm nh h×nh H5-26a . U ë m¸y kÝch tõ ®éc lËp th× Ikt = R = const . Cßn ë m¸y kÝch tõ song song kt U th× : Ikt = R tû lÖ víi sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p U . kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho ta ®Æc tÝnh kt nh ®êng 1 h×nh H5-26b . Gi¶i thÝch ®Æc tÝnh nh sau : Khi I ↑⇒ I.R ↑⇒ U ↓ , mÆt kh¸c v× Ikt ~ U nªn U ↓⇒ Ikt còng ↓ do ®ã trong kho¶ng I = 0 ÷ Ith ®Æc tÝnh bÞ thÊp ®i ( U ↓ ) so víi ®Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t kÝch tõ ®éc lËp ( ®êng sè 2 h×nh H5-26b ) . Khi I ↑ tíi Ith ta tiÕp tôc ↓ Rt nhng dßng I kh«ng t¨ng n÷a mµ gi¶m nhanh vÒ I ng ; Ing = Ed (1) . §iÒu nµy cã thÓ gi¶i thÝch lµ : R Khi I cßn bÐ , m¸y cha bÞ b·o hoµ th× ¶nh hëng cña P.¦.P.¦. hÇu nh cha cã . Lóc nµy sôt ¸p chñ yÕu trªn R . Do ®ã U = E – I.R cßn lín . Khi I ↑ tíi Ith th× do ¶nh hëng cña P.¦.P.¦. tíi chÕ ®é c«ng t¸c cña m¸y vµ m¸y bÞ b·o hoµ m¹nh h¬n (do I ↑ ) . Khi ®ã ¶nh hëng cña P.¦.P.¦. g©y ra sôt ¸p kh«ng chØ do I.R mµ cßn sôt ¸p do sôt ¸p do P.¦.P.¦. g©y nªn . V× vËy ∆U lín . Khi ∆U lín ∆U ⇒ Ikt ↓⇒ E ↓ (v× Ikt ↓ ) ⇒ U ↓↓⇒ I ↓ Ing khi U = 0 vµ I kt = 0 trong m¸y cßn s®® d do Φ d t¹o nªn vµ v× vËy dßng ch¹y trong m¸y b©y giê lµ Ing = Ed . R 5 / §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y kÝch tõ song song - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y kÝch tõ song song lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch tõ víi dßng ®iÖn t¶i khi ®iÖn ¸p vµ tèc ®é kh«ng ®æi . Tøc lµ : Ikt = f(I) khi U, n = const . §Æc tÝnh nµy lÊy ®îc gÇn gièng nh cña m¸y ph¸t kÝch tõ ®éc l©p. V× víi b¶n th©n m¸y ph¸t th× sù ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ ®Ó gi÷ cho ®iÖn ¸p kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi lµ kh«ng phô thuéc vµo Ikt lÊy ®îc tõ ®©u : tõ mét nguån kh¸c bªn ngoµi hay tõ çc ®Çu cùc cña m¸y . ChØ chó ý lµ víi m¸y kÝch tõ song song khi t¨ng t¶i th× ®iÖn ¸p sôt nhiÒu h¬n nªn møc ®é t¨ng dßng ®iÖn kÝch tõ ph¶i lín h¬n do ®ã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh dèc h¬n . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-27. 6/ §Æc tÝnh ng¾n m¹ch §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ch¹y trong cuén d©y phÇn øng víi dßng ®iÖn kÝch tõ khi ®iÖn ¸p trªn çc cùc m¸y ph¸t b»ng kh«ng vµ tèc ®é cña m¸y lµ kh«ng ®æi . Tøc lµ I ng = f(Ikt) khi U = 0 vµ n = const . Theo ®Þnh nghÜa th× ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch cña m¸y ph¸t kÝch tõ song song kh«ng lÊy ®îc v× khi U = 0 th× Ikt = 0 . NÕu thÝ nghiÖm ta chØ lÊy ®îc mét ®iÓm Ing = Ed R III . Çc ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t kÝch tõ nèi tiÕp ë çc m¸y ph¸t kÝch tõ nèi tiÕp th× cuén kÝch tõ nèi nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng nªn sè vßng d©y cña cuén nèi tiÕp Ýt h¬n sè vßng d©y cña cuén kÝch tõ cña çc m¸y kÓ trªn . Nhng tiÕt diÖn cña d©y quÊn kÝch tõ l¹i lín h¬n . M¸y ph¸t kÝch tõ nèi tiÕp thuéc lo¹i tù kÝch , do ®ã cÇn cã tõ d vµ chiÒu quay quy ®Þnh ®Ó Φ d ≡ Φ kt . H¬n n÷a m¹ch ngoµi ph¶i cã t¶i . V× I kt = I = I nªn khi n = n®m th× chØ cßn l¹i 2 ®¹i lîng biÕn ®æi lµ U vµ I do ®ã m¸y ph¸t nµy chØ cã thÓ lÊy ®îc 1 ®Æc tÝnh U = f(I) . Cßn çc ®Æc tÝnh kh¸c chØ cã thÓ lÊy ®îc theo s¬ ®å kÝch tõ ®éc lËp ( Tøc lµ ph¶i ng¾t cuén kÝch tõ nèi tiÕp ra vµ ®a nguån ngoµi vµo ) . §Æc tÝnh lÊy ®îc nh h×nh H5-28 IV . Çc ®Æc tÝnh cña m¸y kÝch tõ hçn hîp - S¬ ®å ®Êu cña m¸y ph¸t kÝch tø hçn hîp nh h×nh H5-29 Tuú theo çch ®Êu mµ tõ th«ng cña hai cuén Wkt// vµ Wktnt cã thÓ cïng hay ngîc chiÒu nhau : H×nh H5-29a th× Wkt// vµ Wktnt lµ ®Êu thuËn th× U ↑ trong ph¹m vi I ↑ nµo ®ã H×nh H5-29b th× Wkh// vµ Wktnt lµ ®Êu ngîc th× U ↓ khi I ↑ ( nã chØ dïng lµm m¸y ph¸t hµn ) . ë ®©y cuén kÝch tõ song song dãng vai trß c¬ b¶n , cßn cuén kÝch tõ nèi tiÕp bï hoÆc trõ tõ th«ng khi t¶i t¨ng vµ sôt ¸p trªn R . V× vËy khi m¸y ph¸t kÝch tõ hçn hîp ®Êu thuËn cã thÓ tù ®éng gi÷ ®îc ®iÖn ¸p U trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh . Çc ®Æc tÝnh kh«ng t¶i , ®Æc tÝnh t¶i , ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch t¬ng tù nh m¸y ph¸t kÝch tõ song song . Ta chØ quan t©m ®Õn ®Æc tÝnh ngoµi vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh . 1 / §Æc tÝnh ngoµi - §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t kÝch tõ hçn hîp lµ quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p ph¸t ra trªn çc cùc cña m¸y víi dßng ®iÖn t¶i khi ®iÖn trë cña m¹ch kÝch tõ vµ tèc ®é m¸y kh«ng ®æi . Tøc lµ U = f(I) khi Rkt , n =const . §Æc tÝnh lÊy ®îc nh h×nh H5-30 . ë ®ã : §êng 1 øng víi khi ®Êu çc cuén kÝch tõ lµ thuËn vµ bï thõa . §êng 2 øng víi khi ®Êu çc cuén kÝch tõ lµ thuËn vµ bï võa . §êng 3 lµ cña m¸y kÝch tõ song song . §êng 4 øng víi khi ®Êu çc cuén kÝch tõ lµ ngîc. 2 / §Æc tÝnh ®iÒu chØnh §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y kÝch tõ hçn hîp lµ quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn kÝch tõ vµ dßng ®iÖn t¶i khi ®iÖn ¸p trªn çc cùc cña m¸y vµ tèc ®é cña m¸y lµ kh«ng ®æi . Tøc lµ : Ikt = f(I) khi U = const vµ n = const . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-31 . Trªn h×nh H5-31 th× : - §êng 1 cho m¸y kÝch tõ hçn hîp ngîc. - §êng 2 cho m¸y kÝch tõ hân hîp thuËn bï võa . - §êng 3 cho m¸y kÝch tõ hçn hîp thuËn bï thõa . - §êng 4 cho m¸y kÝch tõ song song . §5 – 6 X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ n = f(M) cña çc ®éng c¬ mét chiÒu 1 / §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ song song vµ ®éc lËp + §Þnh nghÜa : §Æc tÝnh c¬ lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay vµ m« mem trªn trôc ®éng c¬ khi ®iÖn ¸p U tªn çc cùc ®éng c¬ , dßng ®iÖn kÝch tõ I kt , tæng trë m¹ch phÇn øng lµ kh«ng ®æi . Tøc lµ n = f(M) khi U = const , I kt = const , ∑ Ru = R = const . + Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña ®éng c¬ lµ : U = E + I.R = Ce. Φ.n . ⇒ n= U I .R C e .Φ C e .Φ MÆt kh¸c M = C M . Φ .I (1) ⇒ I= M (2) C M .Φ Thay (2) vµo (1) ta cã : U M .R n = C .Φ − C .C .Φ 2 (3) e e M V× U = const ; R = const ; Ikt = const ⇒ Φ = const . Nªn quan hÖ n = f(M) lµ mét ®êng th¼ng y = a – bx . (3) ®îc gäi lµ ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ song song . §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ nµy vÏ ®îc nh h×nh H5-32 . Còng tõ (3) ta cã : U M .R no = C .Φ lµ tèc ®é kh«ng t¶i ; ∆ n = C .C .Φ 2 lµ ®é sôt tèc ®é . e e M 2 / §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp Tõ ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu : U − I .R U = E + I.R = C e .Φ.n +I.R ⇒ n = C .Φ . Ta xÐt cho hai ®o¹n ®Æc tÝnh : e a / XÐt khi 0 < I ≤ I®m ( M¸y cha b·o hoµ ) V× m¸y cha b·o hoµ nªn Φ = K.I ⇒ Vµ tõ M = C M .Φ .I ⇒ M = C M .K.I 2 = C 'M .I 2 hay I = C "M M U U − M .C M" .R U − M .C M" .R " n= = hay n = C e . - C (*) , , " Ce I u M C e .C M M ë ®ã C e , C lµ çc hÖ sè ®îc nhãm l¹i tõ çc ph¬ng tr×nh trªn . Tõ pt (*) ta thÊy trong kho¶ng I = 0 ÷ I®m th× ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng hy bÐc b«n . b / XÐt khi I > I®m ( M¸y bÞ b·o hoµ ) . Khi ®ã tõ th«ng Φ kh«ng tû lÖ víi dßng ®iÖn I n÷a mµ ®é gi¶m tèc ®é l¹i chØ do I.R lµ chÝnh nªn ®Æc tÝnh sÏ lÖch lªn phÝa trªn cña ®Æc tÝnh hy-bÐc-b«n (Tho¶i dÇn ). §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-33 . " 3 / §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ hçn hîp §éng c¬ kÝch tõ hçn hîp cã ®¨c tÝnh trung gian gi÷a 2 lo¹i ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp vµ ®éng c¬ kÝch tõ song song v× : Do cã cuén kÝch tõ song song nªn khi kh«ng t¶i ®Æc tÝnh sÏ cã ®iÓm n0 . Do cã cuén kÝch tõ nèi tiÕp nªn khi t¶i t¨ng → I ↑ Φ ↑→ n ↓ nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ hçn hîp thuËn sÏ mÒm h¬n ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ song song . Tuy nhiªn tõ th«ng Φ kh«ng t¨ng m¹nh nh ë ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp , nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ hçn hîp thuËn sÏ cøng h¬n so víi ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-34 . § 5 – 7 Çc th«ng sè ¶nh hëng ®Õn ®Æc tÝnh c¬ n = f(M) 1 / Khi thay ®æi ®iÖn tr¬ phÇn øng cña ®éng c¬ U M .R Tõ ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ n = C .Φ − C .C .Φ 2 Víi ®iÒu kiÖn U = const ; Φ e e M hay Ikt = const . NÕu thªm Rp vµo m¹ch phÇn øng th× ∆ n = M .( R + R p ) C e .C M .Φ 2 sÏ t¨ng lªn , tøc lµ ®Æc tÝnh sÏ dèc xuèng . §Æc tÝnh vÏ ®îc nh h×nh H5-35 . ë ®ã h×nh H5-35a cho ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp , cßn H5-35b cho ®éng c¬ kÝch tõ song song vµ ®éc lËp 2 / Khi thay ®æi tõ th«ng Φ Còng tõ khi ↓ Φ ⇒ n ↑ . Riªng ®èi víi ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp ta cã thÓ thay U M .R ®æi ®îc c¶ hai ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ n = C .Φ − C .C .Φ 2 ta thÊy nÕu U = const ; e e M Rp = 0 mµ khi thay ®æi tõ th«ng Φ th× : V× chØ thay ®æi tõ th«ng Φ theo chiÒu gi¶m dßng kÝch tõ nªn chiÒu t¨ng gi¶m tõ th«ng Φ . §Æc tÝnh c¬ trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tõ th«ng Φ cho ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp nh h×nh H5-36b , ®èi víi ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp vµ song song nh h×nh H5-36a . 3 / Khi thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ U M .R Còng tõ biÓu thøc n = C .Φ − C .C .Φ 2 e e M nÕu Φ=const , R=const (RP=0) U Ta thÊy : khi thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ( ↓ U) th× n0 = C .Φ ↓ cßn ®é e dèc cña ®Æc tÝnh kh«ng ¶nh hëng tøc lµ ∆n = MR = const Ce C M Φ 2 nªn ta cã çc ®êng th¼ng song song nhau , nhng gi¶m ®iÖn ¸p chØ ®óng cho ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp, cßn çc ®éng c¬ kh¸c nÕu ↓ U → IKT còng gi¶m , tøc Φ ↓ → n0 = const . §Æc tÝnh c¬ trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p U nh h×nh 5-36c ( H5-37c). § 5 – 8 Khëi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu U − IR Tõ c«ng thøc n = C Φ ta thÊy : e U Khi khëi ®éng n = 0 → I = IK§= . V× R lµ ®iÖn trë m¹ch phÇn øng rÊt bÐ nªn R IK§ rÊt lín vËy ®Ó gi¶m dßng khëi ®éng th× ngêi ta cã çc ph¬ng ph¸p sau : - Khëi ®éng trùc tiÕp . - Khëi ®éng b»ng çch thªm ®iÖn trë vµo m¹ch phÇn øng . - Khëi ®éng b»ng çch gi¶m ®iÖn ¸p n¹p vµo phÇn øng ®éng c¬ . * Yªu cÇu cña qu¸ tr×nh khëi ®éng lµ : - MK§ ph¶i lín . - IK§ ph¶i bÐ . - Thêi gian khëi ®éng ph¶i ng¾n . 1/ Khëi ®éng ®éng c¬ mét chiÒu b»ng çch ®a ®iÖn trë vµo m¹ch r«to . §Ó gi¶m IK§ ngêi ta ®a thªm ®iÖn trë vµo m¹ch r«to vµ c¾t dÇn ®iÖn trë ®ã cho ®Õn khi kÕt thóc qu¸ tr×nh khëi ®éng . B¾t ®Çu khëi ®éng th× IK§ = U dm . VËy ta ph¶i chän RK§ sao cho IK§ cùc ®¹i lµ R + R KD kh«ng lín l¾m vµ MK§ lµ kh«ng nhá , v× nÕu ngîc l¹i th× thêi gian khëi ®éng sÏ bÞ kÐo dµi . Thêng : - Khi khëi ®éng kh«ng t¶i th× Mk®0 = M®M - Khi khëi ®éng cã t¶i th× Mk®=(1,5 ÷ 3) M®m * So s¸nh víi ®éng c¬ kÝch tõ song song vµ ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp mµ nãi vÒ quan ®iÓm khëi ®éng lµ : - §éng c¬ kÝck tõ nèi tiÕp cã u ®iÓm lµ Mk®nt > Mk®// ( khi cã cïng dßng ®iÖn khëi ®éng ) hay nãi çch kh¸c lµ ®Ó t¹o ra M k® nh ë ®éng c¬ kÝch tõ song song th× ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp ph¶i khëi ®éng khi cã t¶i v× nÕu khëi ®éng kh«ng t¶i tuyÖt ®èi ( tøc Φ = 0 v× I = 0 ) → n ↑ = ∞ v× vËy ngêi ta sö dông ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp ë nh÷ng n¬i cÇn cã MK§ lín (®éng c¬ ®· ®îc nèi víi t¶i b»ng mét khíp nèi cøng vµ v× vËy kh«ng dïng ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp ë nh÷ng b¨ng chuyÒn ) CÇn chó ý khi m¾c ®iÖn trë khëi ®éng trong m¹ch phÇn øng ®Ó trong suèt thêi gian khëi ®éng cho ta Φ Max vµ v× vËy cho ta Mk®max S¬ ®å nguyªn lý : Nh h×nh H5-37 a,b,c . ë ®ã H5-37a lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ kÝch tõ song song m¾c ®iÖn trë R k® sai , cßn ë H5-37b lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ kÝch tõ song song m¾c ®iÖn trë Rk® lµ ®óng . H5-37c lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp . §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ë ph¬ng ph¸p nµy nh h×nh vÏ H5-38 a,b . ë ®ã H538a lµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch tõ song song vµ ®éc lËp , cßn H5-38b lµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp . 2/ Khëi ®éng b»ng çch t¨ng dÇn ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ Phong ph¸p nµy ®ßi hái nguån ®iÖn ®éc lËp vµ ®iÒu chØnh ®îc ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ . Khi ®ã ë m¹ch kÝch tõ ph¶i ®Æt U kt = Ukt®m tõ mét nguån ®iÖn kh¸c .Thùc chÊt cña ph¬ng ph¸p nµy lµ hÖ thèng m¸y ph¸t - ®éng c¬ ( MF-§C ) 3/ Khëi ®éng trùc tiÕp ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Lµ ph¬ng ph¸p ®ãng trùc tiÕp ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµo líi ®iÖn . Ph¬ng U dm =(10 ÷ 30)I®m .Nªn ph¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho R ®éng c¬ mét chiÒu c«ng suÊt bÐ P ≤ 1kw ph¸p nµy lµm cho IK§ = § 5 – 9 §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu U − IR Tõ c«ng thøc n = C Φ e chØnh tèc ®é sau: U M .R hay n = C .Φ − C .C .Φ 2 ta cã çc ph¬ng ph¸p ®iÒu e e M 1/ §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi ®iÖn trë phô Rp trong m¹ch r«to Ph¬ng ph¸p nµy ¸p dông cho tÊt c¶ çc lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu . S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh vÏ H5-39 a,b . ë ®ã H5-39a lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ kÝch tõ song song trong qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh, cßn H5-39b lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp . Tõ c«ng thøc trªn ta thÊy: nÕu U = const ; Φ = const th× khi thay ®æi Rp tèc ®é ®éng c¬ sÏ thay ®æi . §Æc tÝnh c¬ cã d¹ng nh h×nh H5-40 . ë ®ã : H5-40a cho ®éng c¬ kÝch tõ song song vµ ®éc lËp H5-40b cho ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp *¦u khuyÕt ®iÓm cña ph¬ng ph¸p ¦u ®iÓm : - §¬n gi¶n - §é ®iÒu chØnh l¸ng nÕu biÕn trë Rp cã nhiÒu nÊc KhuyÕt ®iÓm : - Tæn hao lín v× : U = E+I.(R+Rp) Hay I.U=I.E+I2(R+Rp) 2 Th× U.I = P1 ; I.E = P®t ; cßn ∆P = I .(R+Rp) lµ tæn hao trªn ®iÖn trë R p vµ ®iÖn trë m¹ch phÇn øng R . - Khi MC trªn trôc ®éng c¬ qu¸ bÐ th× ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¬ng ph¸p nµy kh«ng râ rÖt . 2/ §iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi tõ th«ng kÝch tõ Ph¬ng ph¸p nµy còng ¸p dông cho t¸t c¶ çc lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu U − IR U M .R Tõ c«ng thøc n = C Φ hay n = C .Φ − C .C .Φ 2 ta thÊy:khi U=const ; R=const e e e M .NÕu gi¶m Φ th× tèc ®é n t¨ng lªn .Vµ ta chØ ®iÒu chØnh tèc ®é theo chiÒu t¨ng n ( Φ gi¶m) , v× lµ kh«ng thÓ t¨ng dßng ®iÖn I kt ®Õn qu¸ Ikt®m . Víi ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp cßn cã thÓ ®iÒu chØnh tõ th«ng Φ theo chiÒu gi¶m vµ t¨ng ®îc .S¬ ®å nguyªn lý cña çc lo¹i ®éng c¬ kÝch tõ song song vµ kÝch tõ nèi tiÕp nh h×nh H5-41 . ë ®ã H5-41a cho ®éng c¬ kÝch tõ song song cßn ë h×nh H5-41b,c,d cho ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp , mµ H5-41c lµ ®iÒu chØnh tõ th«ng theo chiÒu t¨ng cña tõ th«ng Φ . Víi ®éng c¬ kÝch tõ hçn hîp th× cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng çch tæng hîp 2 lo¹i ®éng c¬ nµy . §Æc tÝnh c¬ cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch ®iÒu chØnh tõ th«ng Φ nh h×nh H5-42a,b . ë ®ã H5-42a cho ®éng c¬ kÝch tõ song song , cßn H5-42b cho ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp . ¦u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p ¦u ®iÓm : §é ®iÒu chØnh tèc ®é l¸ng ; kh«ng cã tæn hao Nhîc ®iÓm : Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é bÐ v× tèc ®é kh«ng thÓ t¨ng qu¸ tèc ®é ®Þnh møc nhiÒu . 3 / §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu b»ng çch thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ Khi muèn thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ trong ph¹m vi réng th× ngêi ta thêng dïng ph¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ , víi ®iÒu kiÖn Φ = const . Tøc lµ ph¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông cho ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp , cßn çc ®éng c¬ mét chiÒu kh¸c U M .R th× kh«ng ¸p dông ®îc v× : C .Φ − C .C .Φ 2 . NÕu U thay ®æi th× lµm cho Φ thay e e M ®æi , vËy lµm cho n ≈ const . Ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng çch thay ®æi ®iÖn ¸p U chñ yÕu dïng hÖ thèng m¸y ph¸t - ®éng c¬ ( MF - §C ). * S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh vÏ H5-43 CÊu t¹o s¬ ®å : §C3~ - ®éng c¬ dÞ bé lai m¸y ph¸t MF vµ m¸y ph¸t kÝch tõ MFkt MF – M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cÊp ®iÖn mét chiÒu cho ®éng c¬ §C . MF cã cuén kÝch tõ lµ Wktmf . §C cã cuén kÝch tõ lµ Wkt§C . R®c1 , R®c2 , R®c3 t¬ng øng lµ çc ®iÖn trë ®iÒu chØnh dßng kÝnh tõ cho m¸y ph¸t MF , ®éng c¬ §C vµ m¸y ph¸t kÝch tõ MFkt . K – C«ng t¾c ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc tÝnh cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t MF . * Nguyªn lý lµm viÖc : §Ó chuÈn bÞ cho hÖ thèng lµm viÖc ta cÇn : - §iÒu chØnh R®c1 ®Ó sao cho ®iÖn trë trong m¹ch cuén kÝch tõ WktMF lµ lín nhÊt - §iÒu chØnh R®c2 ®Ó sao cho ®iÖn trë trong m¹ch cuén kÝch tõ Wkt§C lµ bÐ nhÊt - §iÒu chØnh R®c3 ®Ó sao cho ®iÖn trë trong m¹ch cuén kÝch tõ WktMFkt lµ bÐ nhÊt - Khëi ®éng m¸y lai m¸y ph¸t . Tøc lµ cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ 3 pha §C 3~ . §éng c¬ §C~ quay . Khi §C3~ quay th× MF vµ MFkt quay ; MFkt ph¸t ra ®iÖn ¸p ®Æt vµo 2 ®Çu ab . V× : R®c1 rÊt lín nªn dßng kÝch tõ trong cuén WktMF gÇn nh b»ng kh«ng , R®c2 lµ bÐ nhÊt nªn dßng ®iÖn kÝch tõ trong cuén W kt§C lµ cùc ®¹i → Φ ®c= Φ m , cßn m¸y ph¸t th× Φ mf = 0 nªn MF cha ph¸t ra ®iÖn ¸p → §C cha quay. - Khëi ®éng ®éng c¬ mét chiÒu §C + §iÒu chØnh ®iÖn trë R§C1 dÇn vÒ gi¸ tri bÐ nhÊt ( ↓ R§C1) ®Ó t¨ng dÇn IKTMF .Khi IKTMF ↑ → E = Ce Φ n t¨ng → U=E-IR t¨ng . §éng c¬ §C= cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo t¨ng dÇn lªn nªn tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÇn vµ sÏ kÕt thóc qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng c¬ khi n®c ↑ =n®m .§©y lµ ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ mét chiÒu b»ng çch t»ng dÇn ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ .§Æc tÝnh c¬ cña qu¸ tr×nh khëi ®éng nh h×nh vÏ H5-44 - §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ §éng c¬ muèn ®iÒu chØnh tèc ®é khi nã ®ang c«ng t¸c æn ®Þnh t¹i mét ®iÓm cña ®Æc tÝnh c¬ nµo ®ã ta chØ viÖc : + Thay ®æi IKTMF b»ng çch thay ®æi gi¸ trÞ R§C1 khi ®ã ®iÖn ¸p ph¸t ra cña MF thay ®æi lµm ®éng c¬ sÏ chuyÓn tõ ®Æc tÝnh ®ang c«ng t¸c æn ®Þnh sang ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p kh¸c vµ æn ®Þnh t¹i ®ã U MR + Thay ®æi IKT§C th× lµm cho n®c= C Φ − C C Φ 2 t¨ng lªn . §Æc tÝnh c¬ dèc dc e dc e M xuèng , ®éng c¬ chuyÓn tõ ®Æc tÝnh cã Φ ®c®m sang ®Æc tÝnh cã Φ ®c< Φ ®c®m. §Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh nh h×nh vÏ H5-45 . - §¶o chiÒu quay ®éng c¬ . Ta ®¶o cÇu dao K ®Ó cho chiÒu dßng ®iÖn I KTMF ch¹y vµo cuén kÝch tõ cña m¸y ph¸t MF lµ ®æi chiÒu , v× vËy s®® E vµ ®iÖn ¸p U sÏ ®æi cùc tÝnh , ®éng c¬ sÏ quay theo chiÒu ngîc l¹i . NÕu t¶i lµ thÕ n¨ng ( Mc1) th× ®éng c¬ sÏ lµm viÖc æn ®Þnh t¹i çc ®iÓm n»m ë gãc ' phÇn t thø IV( çc ®iÓm A4 ,A 4 , A , ( thay ®æi Φ ®c )…) . NÕu t¶i lµ ph¶n kh¸ng (Mc2) th× ®éng c¬ sÏ æn ®Þnh t¹i çc ®iÓm n»m ë gãc phÇn t thø III ( çc ®iÓm A3, A 3 ' A ' ( thay ®æi Φ ®c )…) . * ¦u khuyÕt ®iÓm : ¦u ®iÓm :- Ph¹m vi ®iÒu chØnh réng 0 ≤ n vµ n ≥ n®m - §é ®iÒu chØnh l¸ng. KhuyÕt ®iÓm : -Kh«ng kinh tÕ v× n¨ng lîng tõ nguån ®iÖn xoay chiÒu ®a tíi ph¶i qua nhiÒu kh©u trung gian míi ®Õn ®éng c¬ * * * CH¦¥NG VI: M¸y ®iÖn ®Æc biÖt. §6- 1 . Kh¸i niÖm chung Çc m¸y ®iÖn ®· häc nãi trªn ®îc xÕp vµo nh÷ng phÇn tö thùc hiÖn trong mét hÖ thèng ®iÖn. Trong thùc tÕ s¶n xuÊt ta cßn gÆp rÊt nhiÒu çc lo¹i m¸y ®iÖn kh¸c nhau vµ cã c«ng suÊt bÐ. Chóng ®îc xÕp vµo çc phÇn tö ®iÒu khiÓn trong mét hÖ thèng ®iÖn hoÆc nh÷ng phÇn tö phôc vô cho ®o lêng , n©ng cao chÊt lîng cña viÖc ®iÒu khiÓn, ®iÒu chØnh … Ta sÏ nghiªn cøu mét sè m¸y ®iÖn ®Æc biÖt sau ; § 6 – 2 . BiÕn ¸p ®o lêng vµ biÕn dßng ®o lêng Trong thùc tÕ s¶n xuÊt , khi cÇn ®o çc ®¹i lîng dßng ®iÖn , ®iÖn ¸p , c«ng suÊt … Cã çc gi¸ trÞ rÊt lín , ngêi ta kh«ng thÓ chÕ t¹o ®îc çc dông cô ®o cã çc gi¸ trÞ lín nh vËy ®îc v× kÝch thíc , çch ®iÖn cho dông cô ®o kh«ng ®¸p øng ®îc. V× vËy ngêi ta ph¶i dïng çc biÕn ¸p , biÕn dßng ®Ó h¹ çc gi¸ trÞ ®iÖn ¸p , dßng ®iÖn xuèng råi míi ®a vµo çc ®ång hå ®o . Nh vËy çc biÕn ¸p , biÕn dßng chØ phôc vô cho ®o lêng th× ®îc gäi lµ çc biÕn ¸p vµ biÕn dßng ®o lêng . ViÖc sö dông çc biÕn ¸p vµ biÕn dßng ®o lêng cho phÐp ta tiªu chuÈn ho¸ ®îc çc ®ång hå ®o ë gi¸ trÞ : Vol- mÐt lµ 110v hoÆc 100v cßn Ampe-mÐt lµ 1 ÷ 5 A . I . BiÕn dßng ®o lêng TI a / C©ó t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc - S¬ ®å nguyªn lý cña m¸y biÕn dßng nh h×nh H6-1. - CÊu t¹o : Cuén s¬ cÊp W1 gåm cã mét hay vµi vßng d©y cã tiÕt diÖn rÊt lín vµ nèi nèi tiÕp víi m¹ch cÇn ®o ; cuén thø cÊp W 2 gåm nhiÒu vßng d©y cã tiÕt diÖn t¬ng ®èi bÐ vµ ®îc khÐp kÝn qua çc dông cô ®o cã ®iÖn trë t¬ng ®èi bÐ ( Nh Ampe kÕ, cuén dßng ®iÖn cña Wo¾t kÕ … ). Nh vËy tr¹ng th¸i c«ng t¸c cña biÕn dßng lµ tr¹ng th¸i gÇn nh ng¾n m¹ch . - Nguyªn lý ho¹t ®éng : Khi cã dßng ®iÖn cÇn ®o ch¹y qua cuén s¬ cÊp W 1 th× sÏ cã dßng ch¹y qua thø cÊp W2 . Cßn Ampe kÕ l¹i cã thang ®o t¬ng øng víi m¹ch s¬ cÊp qua mét hÖ sè biÕn dßng . Çc m¸y biÕn dßng thêng ®îc chÕ t¹o víi : I1®m = ( 5 ÷ 1500 )A cßn I2®m = ( 1 ÷ 5 )A. b / Çc tham sè cña m¸y biÕn dßng - HÖ sè biÕn dßng: NÕu bá qua dßng ®iÖn I0 th× ph¬ng tr×nh c©n b»ng st® lµ : I1.W1 = I2.W2 ⇒ I 1 W2 = = Kbd ( kh¸c víi Kba ) gäi lµ hÖ sè biÕn dßng , nã lµ I 2 W1 mét tham sè quan träng cña m¸y biÕn dßng . - Sai sè dßng ®iÖn : Thùc tÕ dßng ®iÖn I0 ≠ 0 nªn biÕn dßng cã sai sè : ∆I = K bd .I 2 − I 1 ë ®ã Kbd.I2 lµ gi¸ trÞ tÝnh theo I0 = 0 ; I1 lµ gi¸ trÞ thùc I1 tÕ tÝnh theo I0 ≠ 0 . - Sai sè gãc δ i : Do I0 ≠ 0 nªn cã sù lÖch pha gi÷a I1 vµ I2 , nªn gãc gi÷a vÐc t¬ I1 vµ I2 khi quay I2 ( hoÆc I1 ) ®i mét gãc 180 0 gäi lµ sai sè gãc δ i cña biÕn dßng . §å thÞ vÐc t¬ biÓu diÔn sai sè gãc nµy nh h×nh vÏ H6-2 . I0 cµng lín th× δ i cµng lín . VËy ®Ó gi¶m sai sè sai sè gãc cña biÕn dßng , th× ngêi ta cho m¸y biÕn dßng lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n m¹ch .Theo sai sè vÒ dßng ®iÖn ngêi ta chia biÕn dßng thµnh 4 cÊp chÝnh x¸c sau : 0,2 ; 0,5 ; 1,0 ; 3,0 . Trong ®ã cÊp 0,2 dïng trong phßng thÝ nghiÖm ; cÊp 0,5 dïng trong c«ng nghiÖp ; cßn cÊp 1,0 vµ cÊp 3,0 dïng trong çc m¹ch r¬ le dßng b¶o vÖ. Sai sè cña biÕn dßng tÝnh b»ng phót “,” . b¶ng thèng kª sai sè cña biÕn dßng vµ biÕn ¸p ®o lêng nh b¶ng6-1 : c / C«ng dông cña biÕn dßng Dïng m¸y biÕn dßng cho viÖc ®o dßng ®iÖn , trong m¹ch cña ®ång hå ®o n¨ng lîng ®iÖn , trong m¹ch b¶o vÖ cña r¬ le , m¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p . Chó ý : - Cuén thø cÊp W2 cña m¸y biÕn dßng ph¶i tiÕp m¸t ®Ó ®Ò phßng ®iÖn ¸p cao tõ bªn phÝa s¬ cÊp lan sang . - Ngoµi ra phßng khi cuén thø cÊp hë m¹ch th× I0 ≈ I1 , mµ I1 l¹i rÊt lín nªn lµm cho m¹ch tõ bÞ b·o hoµ nghiªm träng . Vµ v× vËy lµm cho tõ th«ng Φ kh«ng cßn lµ h×nh sin mµ sÏ cã d¹ng b»ng ®Çu ®êng nÐt ®øt Φ , nh h×nh H6-3. V× vËy xuÊt hiÖn E20 rÊt lín tíi hµng v¹n vol , g©y nguy hiÓm cho ngêi sö dông . V× vËy tríc khi thay Ampe ta ph¶i nèi ng¾n m¹ch 2 cùc thø cÊp cña biÕn dßng nh h×nh H6-4 . II . M¸y biÕn ¸p ®o lêng TU a / CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc - S¬ ®å nguyªn lý : Nh h×nh vÏ H6-5. - CÊu t¹o : Thùc chÊt nã lµ mét biÕn ¸p h¹ ¸p nªn cuén s¬ cÊp cã sè vßng d©y lín , cßn cuén thø cÊp cã sè vßng d©y bÐ . M¹ch tõ nh biÕn ¸p th«ng thêng ®· häc . Cßn çc cuén d©y th× : Cuén W1 m¾c vµo líi cÇn ®o . Cuén W2 ®îc khÐp kÝn qua Vol-mÐt hoÆc cuén ®iÖn ¸p cña Wo¾t-mÐt …. Cuén d©y cña çc dông cô trªn cã ®iÖn trë t¬ng ®èi lín. Nªn coi biÕn ¸p ®o lêng lµm viÖc ë chÕ ®é kh«ng t¶i . VËy ta cã U 10 W1 = =K U 20 W2 Theo hÖ sè biÕn ¸p K ngêi ta kh¾c trªn Vol-mÐt sao cho cã thÓ ®äc ®îc trùc tiÕp ®iÖn ¸p ë m¹ch s¬ cÊp :U1 = K.U2 b / Çc tham sè cña m¸y biÕn ¸p ®o lêng - HÖ sè biÕn ¸p : K= - Sai sè ®iÖn ¸p : U 1 W1 = U 2 W2 ∆U = K .U 2 − U 1 U1 ; K.U2 ®äc ®îc ë ®ång hå vµ coi I0 = 0 U1 lµ gi¸ trÞ thËt . - Sai sè gãc δ U : lµ gãc lÖch gi÷a vÐc t¬ ®iÖn ¸p U1 vµ U2 khi quay U1 ( hoÆc U2 ) ®i mét gãc 180 0 . δ U tÝnh b»ng phót . Ngêi ta còng chia biÕn ¸p do lêng thµnh 4 cÊp chÝnh x¸c nh ë b¶ng trªn ( dùa vµo sai sè ®iÖn ¸p ) . Chó ý : PhÝa thø cÊp vµ vá cña m¸y biÕn ¸p ®o lêng ph¶i nèi m¸t ®Ó tr¸nh ®iÖn ¸p cao tõ phÝa s¬ cÊp lan sang . § 6 – 3 Xen Xin 1 / Kh¸i niÖm §Ó liªn l¹c tõ mét ®iÓm A ®Õn mét ®iÓm B nµo ®ã th× ngoµi viÖc sö dông hÖ thèng liªn l¹c b»ng ®iÖn tho¹i hoÆc v« tuyÕn th× ngêi ta cßn sö dông hÖ thèng liªn l¹c ®ång bé c¶m øng. HÖ thèng nµy kh¸c víi çc hÖ thèng kh¸c lµ : T¹i A ph¸t ra mét tÝn hiÖu gãc lµ ∝ th× t¹i B sÏ nhËn ®îc mét tÝn hiÖu ®iÖn , nhng tÝn hiÖu ®iÖn ®ã tû lÖ víi gãc ∝ . 2 / Ph©n lo¹i Xen Xin Ngêi ta ph©n lo¹i xen xin theo çc dÊu hiÖu sau : Theo cÊu t¹o ngêi ta chia thµnh : + Xen xin kh«ng cùc tiÕp xóc ( kh«ng vµnh trît vµ chæi than ). + Xen xin cã cùc tiÕp xóc gåm : * Xen xin 3 pha : CÊu t¹o nh ®éng c¬ dÞ bé 3 pha r«to d©y quÊn . * Xen xin 1 pha : Nã cã cuén kÝch tõ lµ cuén 1 pha , cßn cuén ®ång bé lµ cuén 3 pha ®Êu Y. Ba ®Çu cßn l¹i ®a ra 3 vµnh trît ®Ó nèi víi m¹ch ngoµi . Cuén 1 pha cã thÓ ®Æt ë r«to hoÆc stato . HÖ thèng çc xen xin cã thÓ c«ng t¸c ë chÕ ®é chØ b¸o hoÆc chÕ ®é biÕn ¸p . 3 / CÊu t¹o ( Xen xin 1 pha ) - Stato : §Æt cuén kÝch tõ 1 pha . - R«to : §Æt 3 cuén d©y lÖch nhau trong kh«ng gian 120 0 vµ ®Êu h×nh sao Y. Nã ®îc chÕ t¹o gièng nh cuén 3 pha ë r«to cña m¸y ®iÖn dÞ bé 3 pha r«to d©y quÊn . S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh vÏ H6-6. 4 / Nguyªn lý lµm viÖc NÕu gäi gãc hîp bëi trôc cña cuén kÝch tõ vµ trôc cuén pha A lµ ∝ , th× khi ®a ®iÖn ¸p xoay chiÒu Ukt~ vµo cuén kÝch tõ Wkt th× trong nã sinh ra tõ th«ng kÝch tõ Φ kt cã híng trïng víi trôc cuén kÝch tõ. Tuú theo vÞ trÝ cña r«to ( gãc ∝ lín hay bÐ ) mµ ta cã s®® c¶m øng trong çc pha lµ kh¸c nhau . Tøc lµ : E A =Em.COS ∝ ; E B =Em. COS( ∝ -120 0 ) ; E C = Em.COS( ∝ + 120 0 ) . ë ®ã Em lµ biªn ®é cña s®® . 5 / HÖ thèng çc Xen xin lµm viÖc ë chÕ ®é chØ b¸o a/ CÊu t¹o cña hÖ thèng : Cã thÓ lµ mét xen xin ph¸t (X 2 F ) vµ mét hay nhiÒu xen xin thu ( X 2 T ) . Ta xÐt 1 hÖ thèng cã 1 X 2 F vµ 1 X 2 T ; Cuén kÝch tõ cña 2 xen xin nµy ®îc ®Êu vµo cïng líi mét pha vµ cuén 3 pha cña 2 xen xin nµy ®îc ®Êu t¬ng øng çc pha víi nhau. S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh H6-7 . b/ Nguyªn lý lµm viÖc : Gäi gãc lÖch gi÷a trôc cuén kÝch tõ víi trôc cña cuén pha A cña X 2 F lµ ∝ F vµ cña X 2 T lµ ∝ T . Th× khi çc cuén kÝch tõ cã ®iÖn th× trong çc cuén d©y pha xuÊt hiÖn çc s®® cã gi¸ trÞ kh¸c nhau vµ tuú thuéc vµo gãc ∝ : ë X 2 F : E AF = Em.COS ∝ F ; E BF = Em.COS( ∝ F -120 0 ) ; E CF =Em.COS( ∝ F +120 0 ). ë X 2 T : E AT = Em.COS ∝ T ; E BT = Em.COS( ∝ T -120 0 ) ; E CT = Em.COS( ∝ T +120 0 ). NÕu 2 xen xin cã cÊu t¹o nh nhau th× Em ë 2 xen xin lµ nh nhau . NÕu ∝ F ≠ ∝ T . th× ∆E1 ≠ 0 ; ∆E 2 ≠ 0 ; ∆E3 ≠ 0 . Lµm xuÊt hiÖn trªn çc d©y dÉn nèi gi÷a chóng çc dßng ®iÖn I1, I2, I3 . V× ∆E1 ≠ ∆E 2 ≠ ∆E3 nªn I1 ≠ I2 ≠ I3 . Khi xuÊt hiÖn çc dßng ®iÖn I1, I2, I3 ch¹y trong çc xen xin th× trong nã xuÊt hiÖn tõ th«ng. Tõ th«ng tæng nµy gåm 2 thµnh phÇn : Thµnh phÇn däc trôc vµ thµnh phÇn ngang trôc. Trong chÕ ®é chØ b¸o th× thµnh phÇn ngang trôc quyÕt ®Þnh viÖc t¹o ra m« mem quay cho çc xen xin ; Cßn trong chÕ ®é biÕn ¸p th× thµnh phÇn däc trôc quyÕt ®Þnh viÖc t¹o ra ®iÖn ¸p ra cho çc xen xin .Thµnh phÇn ngang trôc cña th«ng Φ q t¸c dông víi Φ kt t¹o ra m« men quay Mq ë c¶ 2 xen xin . NÕu quy ®Þnh X 2 F t¹o ra Mq theo chiÒu kim ®ång hå th× X 2 T sÏ cã chiÒu ngîc l¹i ( v× chiÒu dßng ®iÖn trong çc cuén d©y pha cña 2 xen xin nµy cã híng ngîc nhau ). Hai xen xin nµy sÏ ®îc quay ®Õn khi nµo ∝ F = ∝ T hay θ = ∝ F - ∝ T = 0 th× dõng l¹i. NÕu ®Ó c¶ 2X 2 cïng quay nh vËy th× kh«ng cã kh¸i niÖm vÒ X 2 F vµ X 2 T . VËy nÕu dïng mét lùc nµo ®ã gi÷ X 2 F l¹i th× X 2 T sÏ quay ®Õn khi nµo vÒ vÞ trÝ gièng nh X 2 F th× X 2 T sÏ dõng l¹i. HÖ thèng nh vËy gäi lµ hÖ thèng liªn l¹c ®ång bé c¶m øng . HoÆc lµ 2X 2 ®ang ë vÞ trÝ gièng nhau ∝ F = ∝ T = 0 . NÕu quay X 2 F 1 gãc ∝ F vµ cè ®Þnh t¹i ®ã X 2 T sÏ quay 1 gãc ∝ F = ∝ T th× dõng l¹i. HÖ thèng liªn l¹c ®ång bé nµy ®îc sö dông réng r·i trªn çc tµu thuû nh trong tay chu«ng truyÒn lÖnh, trong hÖ thèng chØ b¸o gãc l¸i vµ trong çc hÖ thèng tù ®éng kh¸c. 6-HÖ thèng çc X 2 lµm viªc trong chÕ ®é biÕn ¸p - CÊu t¹o : gåm 1 X 2 F vµ 1X 2 T . Cuén kÝch tõ Wkt cña X 2 F ®îc ®Êu vµo m¹ng 1 pha xoay chiÒu. Cßn cuén 3 pha cña X 2 F vµ X 2 T ®îc ®Êu víi nhau t¬ng øng vÒ pha . Cuén 1 pha cña X 2 T cã trôc vu«ng gãc víi trôc cña cuén 1 pha cña X 2 F vµ nã ®îc dïng ®Ó lÊy tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra . S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh H6-8 . - Nguyªn lý lµm viÖc : Khi cuén 1 pha cña X 2 F cã ®iÖn xoay chiÒu 1 pha U 1~ th× trong nã t¹o ra mét tõ th«ng kÝch tõ Φ ktF . Tõ th«ng nµy c¶m øng trong cuén 3 pha cña X 2 F çc s®® lµ EA , EB , EC . Çc s®® nµy t¹o ra çc dßng ®iÖn I1 , I2 , I3 , ch¹y tõ çc cuén 3 pha cña X 2 F sang X 2 T , lµm sinh ra ë X 2 T çc st® t¬ng øng lµ FAT , FBT , FCT . St® tæng hîp cña X 2 T t¹o ra Φ tht .Tuú thuéc vµo vÞ trÝ cña r«to çc X 2 F vµ X 2 T , tøc tuú thuéc vµo gãc θ =∝ F − ∝ T mµ Φ tht sÏ c¶m øng trong cuén 1 pha cña X 2 T 1 s®® nµo ®ã . Ngêi ta chøng minh ®îc thµnh phÇn däc trôc cña st® tæng Φ d hîp tû lÖ víi gãc θ , vµ v× vËy mµ U RA = U m . sin θ . VËy nÕu θ ≠ 0 ⇒ U ra ≠ 0 . Cßn θ = 0 th× U ra = 0 . Cßn θ ®æi dÊu th× Ura ®æi pha. (Chó ý : Thµnh phÇn däc trôc lµ däc trôc víi cuén kÝch tõ ) §6 – 4 KhuÕch ®¹i tõ . 1 / Kh¸i niÖm - §Þnh nghÜa : KhuÕch ®¹i tõ lµ mét khÝ cô ®iÖn tõ tÜnh , dïng ®Ó khuÕch ®¹i vµ tæng hîp çc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®iÖn mét chiÒu trong çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng , ®iÒu chØnh vµ kiÓm tra . Nã còng ®îc dïng ®Ó biÕn tÝn hiÖu dßng ®iÖn mét chiÒu thµnh tÝn ®iÖn xoay chiÒu . - ¦u nhîc ®iÓm cña khuÕch ®¹i tõ lµ : + ¦u ®iÓm : Cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n , cã ®é tin cËy cao vµ hiÖu suÊt cao , tuæi thä lµm viÖc l©u dµi . V× vËy khuÕch ®¹i tõ ®îc dïng réng d·i trong çc thiÕt bÞ ®iÖn tù ®éng . + Nhîc ®iÓm : V× cã qu¸n tÝnh lµm viÖc lín , nhÊt lµ trong lÜnh vùc tÇn sè cao nªn øng dông nã Ýt nhiÒu bÞ h¹n chÕ . Ngoµi ra khuÕch ®¹i tõ cã kÝch thíc lín , kh¶ n¨ng chuÈn ho¸ kÐm . 2 / CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc - CÊu t¹o : KhuÕch ®¹i tõ ®¬n gi¶n nhÊt gåm mét lâi s¾t tõ mµ trªn nã cã quÊn 2 cuén d©y : Cuén d©y xoay chiÒu W ~ vµ cuén d©y mét chiÒu ®Ó ®iÒu khiÓn W ®k . Cuén d©y xoay chiÒu W~ ®îc nèi tiÕp víi 1 tæng trë phô t¶i Z ft tíi nguån ®iÖn ¸p xoay chiÒu U~ . Cuén ®iÒu khiÓn ®îc nèi víi nguån mét chiÒu cã ®iÖn ¸p lµ U®k . S¬ ®å nguyªn lý nh h×nh H6-9 . Lóc nµy dßng ®iÖn qua phô t¶i còng chÝnh lµ dßng ®iÖn ch¹y qua cuén c«ng t¸c vµ ®îc tÝnh theo c«ng thøc : I ~= U~ = Z U~ R 2 + (ωL~ + X ft ) 2 (1) ë ®ã R – Lµ ®iÖn trë t¸c dông cña cuén W~ vµ phô t¶i ; ω - lµ tÇn sè gãc cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu U~ ( ω =2 Π f ) ; Xft – lµ ®iÖn kh¸ng cña phô t¶i ; L~ - lµ ®iÖn c¶m cña cuén d©y W ~ , tuú thuéc vµo ®é tõ thÈm µ (gäi lµ hÖ sè tõ tõ dÉn ) cña lâi thÐp ë dßng xoay chiÒu , L~ tÝnh b»ng c«ng thøc sau : L ~= 0,44.W~2 .S M .µ ~ LM .10 −8 [H] (2) ë ®ã : W~- lµ sè vßng cña cuén xoay chiÒu W~ . SM – tiÕt diÖn lâi thÐp . LM – ChiÒu dµi trung b×nh cña m¹ch tõ . µ~ = B~ (3) 0,4Π.H ~ Ta cã nhËn xÐt sau : - NÕu ®iÖn ¸p U~ lµ h×nh sin th× c¶m øng tõ B~ còng lµ h×nh sin . - NÕu kh«ng cã tÝn hiÖu vµo ( I= = 0 ) , tøc H= = 0 Th× cêng ®é tõ trêng xoay chiÒu H~ tû lÖ víi c¶m øng tõ xoay chiÒu B ~ . §iÓm lµm viÖc trung b×nh “0” n»m ë gèc ®êng cong tõ ho¸ h×nh H6-10a , do ®ã H~ còng lµ h×nh sin . - NÕu cã tÝn hiÖu vµo ( I= ≠ 0 ) tøc lµ H= ≠ 0 vµ b»ng mét gi¸ trÞ kh«ng ®æi nµo ®ã ®iÓm lµm viÖc trung b×nh N n»m trªn ®o¹n phi tuyÕn cña ®êng cong tõ ho¸ h×nh H6-10a . KÕt qu¶ lµ øng víi cïng mét biªn ®é cña B ~ th× biªn ®é cña H~ sÏ t¨ng lªn ®ét ngét vµ ®é tõ thÈm ë dßng ®iÖn xoay chiÒu cña lâi thÐp µ ~ sÏ gi¶m ®ét ngét ( Theo (3) ) . §êng ®Æc tÝnh nãi lªn quan hÖ cña µ ~ vµo dßng tõ ho¸ mét chiÒu I= nh ë h×nh H6-10b . Do ®ã mµ ®iÖn c¶m L ~ cña cuén d©y xoay chiÒu W~ phô thuéc vµo µ ~ theo c«ng thøc (2) còng sÏ phô thuéc vµo dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn I = nh h×nh H6-10c . Vµ v× vËy mµ dßng ®iÖn phô t¶i I ~ ( còng lµ ®iÖn ¸p , c«ng suÊt cña phô t¶i ) tuú thuéc vµo trÞ sè cña dßng ®iÒu khiÓn I= nh h×nh H6-10d . - NÕu ®êng cong tõ ho¸ cña vËt liÖu s¾t tõ lâi thÐp ë h×nh H6-10a , mµ ë phÇn ®êng th¼ng cã ®é dèc lín th× khi Êy cã kh¶ n¨ng lµm thay ®æi ®¸ng kÓ ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt cña t¶i b»ng sù biÕn thiªn kh«ng nhiÒu trÞ sè tÝn hiÖu vµo U = , nghÜa lµ ®· khuÕch ®¹i tÝn hiÖu vµo . Nguyªn lý ®ã ®ùoc sö dông trong khuyÕch ®¹i tõ . - ë phÇn b·o hoµ cña ®êng cong tõ ho¸ th× ®é dèc ∝ lµ bÐ , tøc lµ µ ~ bÐ do ®ã L~ bÐ , I~ lín . Khi ®ã hÇu nh toµn bé ®iÖn ¸p nguån U~ ®Æt vµo phô t¶i Zpt . Nh vËy b»ng mét tÝn hiÖu ®iÖn mét chiÒu I = nhá ta cã thÓ khèng chÕ ( ®iÒu khiÓn ) ®îc mét dßng ®iÖn phô t¶i lín I~ ë ®Çu ra . V× vËy nã còng ®ång thêi lµ mét thiÕt bÞ khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt, n¨ng lîng khuÕch ®¹i ë ®©y lÊy tõ nguån ®iÖn xoay chiÒu . - Trªn s¬ ®å ë h×nh vÏ H6-9 cã nhîc ®iÓm lµ trong cuén d©y ®iÒu khiÓn sÏ c¶m øng s®® xoay chiÒu , nã sÏ lµm mÐo tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn . §Ó kh¾c phôc hiÖn tîng ®ã ta cã thÓ m¾c thªm 1 cuén kh¸ng nèi tiÕp trong m¹ch ®iÒu khiÓn , nhng khi ®ã h»ng sè thêi gian t¨ng lªn . Trªn thùc tÕ ngêi ta dïng 2 lâi s¾t tõ ghÐp l¹i , trªn ®ã cuèn hai nöa cuén d©y xoay chiÒu W ~ m¾c nèi tiÕp hoÆc song song vµ thuËn chiÒu d©y quÊn . Cßn cuén d©y ®iÒu khiÓn còng quÊn thµnh 2 cuén m¾c nèi tiÕp nhau nhng ngîc chiÒu quÊn d©y nh h×nh vÏ H6-11 . Nh vËy s®® c¶m øng trªn cuén ®iÒu khiÓn sÏ triÖt tiªu nhau. § 6 – 5 §éng c¬ diÖn dÞ bé mét pha 1 / Kh¸i niÖm, cÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc a / Kh¸i niÖm : §éng c¬ ®iÖn dÞ bé mét pha lµ lo¹i ®éng c¬ mµ cuén d©y stato cña nã ®îc ®Êu vµo líi 1 pha cña líi ®iÖn . §éng c¬ dÞ bé 1 pha ®îc dïng trong tù ®éng ho¸, trong c«ng nghiÖp nhÑ vµ trong sinh ho¹t gia ®×nh . C«ng suÊt cña ®éng c¬ mét pha thêng P < 1 KW ( V× nã chØ dïng ®Ó truyÒn ®éng cho nh÷ng bé phËn c¬ khÝ bÐ ). b / CÊu t¹o §éng c¬ dÞ bé mét pha còng cã 2 phÇn : Stato vµ R«to. Thêng th× r«to ®Æt trong cßn stato ®Æt ngoµi . Riªng qu¹t trÇn th× stato ®Æt trong , r«to ®Æt ngoµi . - Stato : Gåm cã vá , lâi thÐp , cuén d©y : * Lâi thÐp ghÐp b»ng çc l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn , mÆt trong ®îc xÎ r·nh ®Ó ®Æt cuén d©y . Víi lo¹i ®éng c¬ cã vßng ®ång ng¾n m¹ch th× d©y quÊn stato ®îc quÊn tËp trung ë xung quanh cùc tõ. Tøc lâi thÐp stato chÕ t¹o d¹ng cùc tõ . * Víi lo¹i kh«ng cã vßng ®ång ng¾n m¹ch th× stato cã 2 cuén d©y : cuén c«ng t¸c vµ cuén khëi ®éng . Trôc cña 2 cuén d©y nµy lµ vu«ng gãc nhau vµ ®Æt ë 2/3 chu vi stato . - R«to : Còng gåm cã lâi thÐp vµ d©y quÊn. Nhng th«ng thêng lµ lo¹i r«to lång sãc . c / Nguyªn lý lµm viÖc Ta gi¶ thiÕt ®éng c¬ cha cã cuén khëi ®éng hay vßng ®ång ng¾n m¹ch th× khi ®a ®iÖn ¸p 1 pha vµo d©y quÊn 1 pha , trong nã sÏ sinh ra mét tõ trêng ®Ëp m¹ch. Tõ trêng nµy ph©n tÝch thµnh phÇn tõ trêng quay cã biªn ®é nh nhau vµ b»ng 1/2 biªn ®é tõ trêng ®Ëp m¹ch : Φ Am = Φ Bm = Φm 2 . Hai tõ trêng nµy quay víi tèc ®é gãc nh nhau lµ ω vµ theo hai chiÒu kh¸c nhau . T¹i tõng thêi ®iÓm tõ th«ng ®Ëp m¹ch cã gi¸ trÞ vµ híng kh¸c nhau . Khi quay hÕt mét vßng th× nã l¹i trë vÒ híng cò . §iÒu võa nãi trªn ®îc m« t¶ trªn h×nh vÏ H6-12a,b,c,d : Gäi Φ A - lµ tõ th«ng quay thuËn . Φ B - lµ tõ th«ng quay ngîc . Vµ tèc ®é quÐt cña çc tõ th«ng nµy lªn çc thanh dÉn r«to lµ : Víi tõ th«ng Φ A lµ : nA = n1- n Víi tõ th«ng Φ B lµ : nB = n1 + n ë ®ã :n1 – lµ tèc ®é quay cña tõ trêng stato n – lµ tèc ®é quay cña r«to VËy ®é trît t¬ng øng cña 2 tõ th«ng ®ã lµ : n1 − n =S n1 n1 + n1 − n1 + n = 2 − SA SB = n1 Çc tõ th«ng Φ A vµ Φ B sinh ra trong çc thanh dÉn r«to çc s®® lµ : - Φ A sinh ra E2A = E2 nh ë ®éng c¬ ®iÖn dÞ bé 3 pha : SA = E2A sinh ra I2A còng nh lµ I2 trong ®éng c¬ dÞ bé 3 pha . Dßng ®iÖn I2 cã tÇn sè f2 = S.f1 nh lµ tÇn sè cña dßng ®iÖn trong r«to cña ®éng c¬ dÞ bé 3 pha . - Φ B sinh ra E2B sinh ra I2B cã tÇn sè f2B = SBf1 = ( 2- S ).f1 Dßng ®iÖn I2A t¸c dông víi Φ A t¹o ra m« men MA = K.I2A. Φ A . Cos ϕ 2 A Dßng ®iÖnI2A t¸c dông víi Φ B t¹o ra m« men MAB Dßng ®iÖn I2B t¸c dông víi Φ B t¹o ra m« men MB = K.I2B. Φ B .Cos ϕ 2 B Dßng ®iÖn I2B t¸c dông víi Φ A t¹o ra m« men MBA NÕu bá qua MAB vµ MBA th× Mq tæng mµ ®éng c¬ sinh ra lµ : Mq = MA – MB ( V× hai m« men nµy ngîc nhau ) Chøng minh : Nh h×nh vÏ H6-13 V× chiÒu c¾t cña Φ A vµ Φ B lµ ngîc nhau nªn E2 vµ I2 cña Φ A vµ Φ B cã chiÒu ngîc nhau , nªn MA ngîc MB R2' S U1 V× I2 = ( R1 + R2' 2 ) + ( X 1 + X 2' ) 2 S vµ Cos ϕ 2 = R2' 2 ) + X 2'2 S = Cos ϕ 2 B nªn | MA| = |MB| ( Khi khëi ®éng th× SA = SB = 1 nªn I2A = I2B ; Cos ϕ VËy Mk® = MA – MB = 0 , tøc lµ ®éng c¬ kh«ng tù khëi ®éng ®îc. §å thÞ biÓu diÔn M = f(s) nh h×nh vÏ H6-14 . 2A Theo h×nh vÏ th× MA cã sù biÕn thiªn gièng y nh ®éng c¬ dÞ bé ba pha : khi n ↑⇒ M ↑ cho tíi khi S = 0 th× MA ↓= 0 . Cßn MB khi S = 2 th× MB = 0 . Nã còng cã sù biÕn thiªn gièng nh ®éng c¬ dÞ bé 3 pha nhng theo chiÒu quay ngîc l¹i. Tõ ®å thÞ ta thÊy r»ng : ChiÒu quay cña ®éng c¬ dÞ bé 1 pha phô thuéc vµo híng ban ®Çu mµ nã nhËn ®îc ( Theo híng quay cña tõ th«ng Φ A th× ®éng c¬ sÏ lµm viÖc trong kho¶ng 0 < S < 1 ; HoÆc theo híng quay cña tõ th«ng Φ B th× ®éng c¬ sÏ lµm viÖc trong kho¶ng 1 < S < 2 ) . 2 / Çc ph¬ng ph¸p khëi ®éng ®éng c¬ dÞ bé 1 pha Nh ®· xÐt nguyªn lý lµm viÖc cña nã ta thÊy : §éng c¬ dÞ bé 1 pha kh«ng cã m« men khëi ®éng . V× vËy muèn ®a ®éng c¬ vµo tr¹ng th¸i c«ng t¸c æn ®Þnh ta ph¶i dïng çc ph¬ng ph¸p bæ trî sau : Môc ®Ých cña çc ph¬ng ph¸p nµy lµ ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ ngay c¶ khi kh«ng t¶i vµ cã t¶i . §Ó t¹o ra Mk® th× ph¶i t¹o ra khi r«to cßn ®øng im mét tõ trêng quay gièng nh ë ®éng c¬ dÞ bé 3 pha ; hoÆc lµ ph¶i lµm yÕu ®i thµnh phÇn tõ trêng quay ngîc trong ®éng c¬ dÞ bé 1 pha . a / Dïng cuén d©y khëi ®éng Wk® §Ó nhËn ®îc tõ trêng quay trßn trong ®éng c¬ dÞ bé 1 pha th× stato ph¶i cã çc cuén d©y ®Æt lÖch trôc nhau trong kh«ng gian vµ dßng ®iÖn ch¹y qua çc cuén d©y ®ã ph¶i lÖch nhau vÒ thêi gian . V× lý do ®ã mµ trªn stato , ngoµi cuén c«ng t¸c cßn cã cuén khëi ®éng ®îc ®Æt trªn 1/3 chu vi stato cßn l¹i . Trôc cña 2 cuén d©y nµy ®Æt lÖch nhau 90 0 trong kh«ng gian . C¶ 2 cuén nµy ®îc m¾c vµo cïng mét pha . Cßn ®Ó nhËn ®îc dßng ®iÖn lÖch pha nhau vÒ thêi gian th× ngêi ta m¾c vµo cuén d©y phô víi mét ®iÖn trë , ®iÖn c¶m hay mét tô ®iÖn vµ ®å thÞ vÐc t¬ khi m¾c çc phÇn tö ®ã cã d¹ng nh h×nh vÏ H6-15. Trêng hîp m¾c R hoÆc Xl vµo cuén khëi ®éng th× gãc lÖch β gi÷a çc dßng ®iÖn rÊt bÐ ( H×nh H6-15b,c ) . ChØ cã dïng tô ®iÖn C th× míi cã sù lÖch pha gi÷a çc dßng ®iÖn lµ 90 0 ( H×nh vÏ H6-15d ) . Cßn ë h×nh H6-15a lµ s¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ dÞ bé mét pha m¾ tô ®iÖn C . Tô ®iÖn C ph¶i ®îc chän sao cho khi S = 1 th× dßng ®iÖn khëi ®éng vµ dßng c«ng t¸c lÖch nhau mét gãc 900 vµ dßng ®iÖn khëi ®éng ph¶i cã gi¸ trÞ sao cho t¹o ra mét tõ th«ng b»ng víi tõ th«ng do cuén c«ng t¸c t¹o ra. Lóc nµy ta cã tõ trêng quay trßn. Tøc lµ tõ trêng quay ngîc kh«ng cßn n÷a , ®éng c¬ sÏ quay . VÒ lý thuyÕt th× : Khi khëi ®éng xong ngêi ta ng¾t cuén khëi ®éng ra. V× lµ khi lµm viÖc b×nh thêng th× f2B > f2A ( v× f2B = (2-SA).fA ) do ®ã X2B ( do Φ B g©y ra ) lín ⇒ I2B M ΦB . V× vËy m« men tæng trªn trôc coi nh do tõ th«ng quay thuËn Φ A sinh ra. MA ≈ Mq ; MB ≈ 0 . Thùc tÕ ngêi ta dïng c¶ tô ®iÖn C còng nh cuén khëi ®éng ®Ó lµm viÖc cïng víi cuén c«ng t¸c. Ngêi ta tÝnh ®îc : C= I Wkd .SinϕWkd ω.U Wkd ë ®ã : IWk® - lµ dßng cña cuén khëi ®éng ; U Wk® - lµ ®iÖn ¸p trªn cuén khëi ®éng ; ϕWkd - lµ gãc lÖch gi÷a ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña cuén khëi ®éng . Trong cuén khëi th× c«ng suÊt cña tô tÝnh lµ : Pc = Uc. IWk® = U Wkd .I Wkd = P – C«ng suÊt cña ®éng c¬ . SinϕWkd b/ Dïng vßng ®ång ng¾n Nh÷ng ®éng c¬ 1 pha c«ng suÊt bÐ khëi ®éng kh«ng t¶i hay t¶i bÐ th× ngêi ta chÕ t¹o ®éng c¬ kiÓu vßng ®ång ng¾n m¹ch . Vßng ®ång ng¾n sÏ cã chøc n¨ng nh mét cuén khëi ®éng . CÊu t¹o cña lo¹i ®éng c¬ kiÓu nµy nh sau : Trªn cùc tõ ngêi ta xÎ 1 r·nh n»m trong kho¶ng 1/3 cùc tõ vµ ®Æt vµo ®ã 1 vßng ®ång ng¾n m¹ch nh h×nh vÏ H6-16 . Tõ h×nh H6-16 ta xÐt vÒ sù lÖch pha cña tõ th«ng : Gi¶ thiÕt : tõ th«ng do cuén c«ng t¸c t¹o ra lµ Φ , tõ th«ng nµy chia lµm 2 thµnh phÇn : Φ ' xuyªn qua vßng ®ång ng¾n m¹ch . ( Φ − Φ ' ) ®i qua 2/3 phÇn cùc tõ cßn l¹i . Φ ' xuyªn qua vßng ®ång ng¾n m¹ch t¹o ra trong vßng ng¾n m¹ch 1 s®® E k . Ek sinh ra dßng ®iÖn Ik , dßng ®iÖn nµy sinh ra tõ th«ng Φ k gäi lµ tõ th«ng thø cÊp . Φ k t¸c dông víi tõ th«ng Φ ' ®Ó t¹o ra tõ th«ng Φ 3 = Φ ' + Φ k . §å thÞ vÐc t¬ nh h×nh vÏ H6-17. Theo ®å thÞ vÐc t¬ th× dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®· t¹o ra sù lÖch pha gi÷a tõ th«ng ®Ëp m¹ch vµ tõ th«ng tæng 1 gãc β . KÕt qu¶ tõ trêng tæng trong m¸y lµ mét tõ trêng quay. Do ®ã mµ ®éng c¬ cã m« men khëi ®éng . Lo¹i ®éng c¬ nµy cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n , vËn hµnh dÔ dµng nªn hiÖn nay ®îc dïng kh¸ phæ biÕn . ¦u nhîc ®iÓm cña ®éng c¬ mét pha lµ gän nhÑ, nhng m« men quay bÐ , tæn hao c«ng suÊt lín, kh¶ n¨ng chÞu t¶i bÐ nªn chØ chÕ t¹o víi c«ng suÊt bÐ ( P ≤ 1KW) . [...]... nơi đa điện vào và lấy điện ra Vì vậy chúng đợc cách điện với vỏ Đối với các b/a có điện áp cao thì ngời ta sẽ dùng sứ để bọc các đầu ra của b/a Các đầu ra đợc gắn trên vỏ máy Đ 2 4 Nguyên lí làm việc của máy biến áp Nguyên lí làm việc của máy b/a dựa trên sự tác dụng tơng hỗ điện từ giữa các cuộn dây không chuyển động đối với nhau Sơ đồ nguyên lý của biến áp một pha nh hình 2-6 * Giả thiết máy b/a... với nguồn 19 Chú ý: Khi nhà máy sản xuất b/a có ghi trên biển máy các giá trị định mức của máy và cách đấu các cuộn dây là Y hay ở mạch sơ cấp thì ta phải tuân theo trình tự đó Thí dụ nhà máy ghi đấu Y mà ta lại đấu thì khi đó điện áp Ufa = 3 Ufa nh vậy có thể dẫn đến cháy biến áp Ngợc lại thì điện áp ra nhỏ đi và không tận dụng hết công suất của máy biến áp và không đủ điện áp ra ở mạch thứ cấp... đảo chiều quay động cơ điện dị bộ ba pha Đ 4 Nguyên lí làm việc của động cơ điện dị bộ ba pha Động cơ điện dị bộ ba pha làm việc theo nguyên lí cảm ứng điện từ Tức là : Khi cho dòng điện ba pha chạy vào dây quấn 3 pha đặt ở stato của động cơ điện dị bộ thì trong máy sinh ra một từ trờng quay quay với tốc độ n 1 = 60f1/p , ở đó f1 là tàn số dòng điện lới , p là số cặp cực trong máy Từ trờng này sẽ... suất của máy biến áp rất cao ba 1 nên S = U1.I1 U2.I2 U1/U2 = I2/I1 Hay U1/U2 = I2/I1 = W1/W2 = K (3) NX : Từ (3) ta thấy rằng : Máy biến áp truyền năng lợng điện xoay chiều từ cuộn dây này sang cuộn dây khác cho phép biến đổi điện áp tỷ lệ thuận với số vòng dây và dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây Đ 2 5 Máy biến áp ba pha Nguyên lý làm việc của máy biến áp ba pha nh lý làm việc của máy b/a... của động cơ điện dị bộ 3 pha Động cơ điện dị bộ ba pha gồm có 2 phần : - Phần chuyển động gọi là rôto - Phần không chuyển động gọi là stato 1 Stato Stato gồm có : vỏ , lõi thép , dây quấn - Vỏ máy : Làm nhiệm vụ bảo vệ mạch từ và giữ chặt lõi thép stato, vỏ có dạng trụ rỗng , có chân để cố định máy trên bệ và có hai nắp máy ở hai đầu để đỡ trục 21 máy và bảo vệ phần đầu dây quấn Các máy có công... 2.90o cơ = 180o điện 2 Tốc độ quay của từ trờng quay Tốc độ quay của từ trờng quay phụ thuộc vào tần số dòng điện và số đôi cực trong máy Trong trờng hợp vừa xét trên có một đôi cực ( p = 1 ), thì khi dòng điện biến thiên đợc một chu kì thì từ trờng quay đợc một vòng Nếu tần số dòng điện là f tức là trong một giây dòng điện biến đợc f chu kì thì từ trờng quay đợc f 25 vòng Nếu máy có hai đôi cực... tốt vì nó sẽ chịu đợc lực điện từ lớn sinh ra khi bị ngắn mạch Xem hình 2-5 ( H2-5 ) 2 / Cuộn dây máy biến áp Dây quấn máy biến áp là loại dây quấn tập trung ( so với máy điện quay ) Dây quấn này đợc chế tạo bằng đồng hoặc nhôm Dây quấn có tiết diện nhỏ thì dùng loại dây có tiết diện tròn, còn dây quấn có tiết diện lớn thì dùng loại dây có tiết diện chữ nhật Phân loại dây quấn máy b/a : - Dây quấn sơ... hình 3-12 (H3-12) Đ3-6 Khởi động động cơ điện dị bộ 3 pha Định nghĩa : Quá trình khởi động động cơ là quá trình xẩy ra trong động cơ khi đa điện áp vào stato của động cơ và rôto cha chuyển động Sau đó thì động cơ đợc gia tốc đến tốc độ định mức tơng ứng với tải định mức I - Dòng khởi động và mômen khởi động + Dòng điện khởi động : Từ sơ đồ tơng đơng của máy điện dị bộ nh hình 3-13 (H3-13) ta thấy :... phơng pháp khởi động động cơ thông qua một thiết bị điều khiển mà : Đôi với dộng cơ một chiều thì thiết bị điều khiển đó làm giảm điện áp đăt vào động cơ, còn đối với động cơ xoay chiều thì thiết bị điều khiển đó sẽ biến đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp và tần số công nghiệp xuống các giá trị thấp để tạo nên đặc tính động cơ trong chế độ khởi động có dòng điện khởi động nằm trong giới hạn cho phép và... 2' c1 c a 2 a '2 y z x Ucz = U fa H 2 -1 6 Chơng III Động cơ điện dị bộ (12t) Đ 3 - 1 Định nghĩa và phân loại 1 - Định nghĩa Động cơ điện dị bộ ( không đồng bộ ) là loại động cơ điện xoay chiều mà tốc độ quay của rôto khác với tốc độ quay của từ trờng quay trong máy Hiện nay đa số các động cơ điện đợc dùng trong sản xuất là loại động cơ điện dị bộ vì nó có cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, giá thành

Ngày đăng: 15/10/2015, 08:49

Xem thêm: Gíao trình máy điệnthiết bị điện