CÁC KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN, MẠCH TỪ TRONG MÁY ĐIỆN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÔN HỌC : MÁY ĐIỆN MÃ MÔN : 401041 CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM, ĐỊNH LUẬT VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN, MẠCH TỪ TRONG MÁY ĐIỆN 04/06/2013 401041 – Chương 1 CHƯƠNG 1: 1.1 Các khái niệm 1.2 Các định luật 1.3 Các nguyên lý biến đổi tính thuận nghịch máy điện 1.4 Tính toán mạch từ 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 1.6 Tổn hao làm mát máy điện 1.7 Các bước khảo sát máy điện 04/06/2013 401041 – Chương 1.1 Các khái niệm Máy điện tbị điện từ, có nguyên lý làm việc dựa theo định luật cảm ứng điện từ lực điện từ • Về cấu tạo : bao gồm phần  Mạch điện : dây quấn máy điện  Mạch từ : lõi thép • Máy điện có nhiều loại, phân loại theo nhiều cách khác nhau: - Theo công suất - Theo chức - Theo dòng điện - Theo nguyên lý làm việc Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp sau : • 04/06/2013 401041 – Chương 1.1 Các khái niệm 04/06/2013 401041 – Chương 1.2 Các định luật máy điện 1/ Định luật cảm ứng điện từ (Faraday Law’s) a) Trường hợp từ thông biến thiên đâm xuyên qua vòng dây Sức điện động cảm ứng vòng dây : Sức điện động cảm ứng N vòng dây : 04/06/2013 401041 – Chương 1.2 Các định luật máy điện 1/ Định luật cảm ứng điện từ (Faraday Law’s) b) Trường hợp dẫn chuyển động từ trường Khi dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường, đầu dẫn xuất sức điện động : e [V]; v [m/s]; B [T] 04/06/2013 401041 – Chương 1.2 Các định luật máy điện 2/ Định luật lực điện từ (Laplace law’s) Khi dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường sức từ trường, dẫn chịu lực điện từ tác động có trị số F[N]; B[T]; i[A]; l[m] 04/06/2013 401041 – Chương 1.3 Nguyên lý chuyển đổi lượng máy điện Nguyên lý máy phát điện Nguyên lý động điện Tuỳ theo lượng đưa vào mà máy điện làm việc chế độ máy phát hay động điện  Tính thuận nghịch máy điện  Tất máy điện có tính thuận nghịch 04/06/2013 401041 – Chương 1.4 Tính toán mạch từ 1/ Định luật Ohm từ Định luật Ohm từ suy từ định lý Ampere (định luật bảo toàn dòng điện), phát biểu sau : Nếu từ trường tập hợp dòng điện i1, i2, …, in tạo C đường kín bao quanh chúng :    H.d    i k C 04/06/2013 401041 – Chương 1.4 Tính toán mạch từ 1/ Định luật Ohm từ Bây xét mạch từ hình sau : Ta có : H.l = W.i hay : B    W.i 1     W.i   S Vậy: H.l =   = W I = F F: sức từ động  : từ thông  : từ trở 04/06/2013 401041 – Chương  Định luật Ohm từ 10 1.4 Tính toán mạch từ 2/ Định luật Kirrchoff mạch từ Trong trường hợp tổng quát, mạch từ gồm m phần tử ghép nối tiếp; phần tử j có chiều dài j, tiết diện Sj, độ từ thẩm j, từ trở j ; ta quấn n cuộn dây; cuộn k có Wk vòng : Ví dụ: H1l1 + H2l2 = (1 + 2) = W1i1 – W2i2 = F1– F2  Định luật Kirrchoff mạch từ 04/06/2013 401041 – Chương 11 1.4 Tính toán mạch từ 3/ Định luật Kirrchoff mạch từ Tại nút mạch từ, tổng từ thông vào khỏi nút không  Định luật bảo toàn từ thông 04/06/2013 401041 – Chương 12 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 1/ Vật liệu dẫn điện : Dùng chủ yếu đồng (Cu) nhôm (Al) chúng có điện trở bé, chống ăn mòn tốt Tùy theo yêu cầu cách điện độ bền học người ta dùng hợp kim đồng nhôm Có chỗ dùng thép để tăng sức bền học giảm kim loại màu vành trượt 04/06/2013 401041 – Chương 13 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 2/ Vật liệu dẫn từ : • Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz 60Hz, người ta dùng thép dày 0,350,5mm có pha thêm 25% Si để giảm tổn hao từ trễ dòng xoáy Thép chế tạo phương pháp cán nóng cán nguội Phương pháp cán nguội cho độ từ thẩm cao tổn hao tổn hao lõi (từ trễ, dòng xoáy) thấp • Ở đoạn mạch từ có từ thông không đổi (không bị tổn hao từ trễ dòng xoáy), người ta dùng thép đúc, thép rèn 04/06/2013 401041 – Chương 14 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 3/ Vật liệu cách điện : Vật liệu cách điện để cách ly phần dẫn điện không dẫn điện, phần dẫn điện với Yêu cầu chúng khả cách điện cao, chịu nhiệt tốt, không bị ẩm có độ bền Cách điện bọc dây dẫn chịu nhiệt cao nhiệt độ cho phép dây dẫn lớn dây mang dòng điện lớn 04/06/2013 401041 – Chương 15 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 4/ Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu để chế tạo chi tiết chịu lực học trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy; thường gang, thép lá, thép rèn, kim loại màu, chất dẻo… 04/06/2013 401041 – Chương 16 1.6 Tổn hao, phát nóng làm mát máy điện Năng lượng đầu vào MÁY P1 Năng lượng đầu P2 Hiệu suất P2  1 P1 Năng lượng tổn thất P 04/06/2013 401041 – Chương 17 1.6 Tổn hao, phát nóng làm mát máy điện Các loại tổn hao : - Tổn hao lõi thép pFe (tổn hao sắt từ) : dòng xoáy tượng từ trễ có dòng điện xoay chiều qua - Tổn hao đồng pCu: dòng điện chạy qua điện trở dây quấn - Tổn hao ma sát pmq Các tổn hao chuyển thành lượng ? Tác hại ? Cách khắc phục? 04/06/2013 401041 – Chương 18 1.8 Các bước khảo sát máy điện Việc khảo sát máy điện tiến hành theo bước sau : (1) Khảo sát tượng vật lý xảy máy điện (2) Từ định luật vật lý, viết hệ phương trình toán học mô tả làm việc máy điện (mô hình toán học) (3) Từ mô hình toán học, thành lập mạch tương đương máy điện (4) Từ mạch tương đương, khảo sát đặc tính làm việc máy 04/06/2013 401041 – Chương 19 [...]... hơn và tổn hao và tổn hao lõi (từ trễ, dòng xoáy) thấp hơn • Ở đoạn mạch từ có từ thông không đổi (không bị tổn hao từ trễ và dòng xoáy), người ta dùng thép đúc, thép rèn 04/06/2013 401041 – Chương 1 14 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 3/ Vật liệu cách điện : Vật liệu cách điện để cách ly các phần dẫn điện và không dẫn điện, hoặc các phần dẫn điện với nhau Yêu cầu của chúng là khả năng cách điện cao, chịu... pmq Các tổn hao chuyển thành năng lượng gì ? Tác hại ra sao ? Cách khắc phục? 04/06/2013 401041 – Chương 1 18 1.8 Các bước khảo sát máy điện Việc khảo sát máy điện được tiến hành theo các bước sau : (1) Khảo sát các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện (2) Từ các định luật vật lý, viết hệ phương trình toán học mô tả sự làm việc của máy điện (mô hình toán học) (3) Từ mô hình toán học, thành lập mạch. .. luật Kirrchoff 1 mạch từ Tại một nút bất kỳ trong mạch từ, tổng từ thông đi vào và ra khỏi nút bằng không  Định luật bảo toàn từ thông 04/06/2013 401041 – Chương 1 12 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 1/ Vật liệu dẫn điện : Dùng chủ yếu là đồng (Cu) và nhôm (Al) vì chúng có điện trở bé, chống ăn mòn tốt Tùy theo yêu cầu về cách điện và độ bền cơ học người ta còn dùng hợp kim của đồng và nhôm Có chỗ còn... Tính toán mạch từ 2/ Định luật Kirrchoff 2 mạch từ Trong trường hợp tổng quát, nếu mạch từ gồm m phần tử ghép nối tiếp; phần tử j có chiều dài j, tiết diện Sj, độ từ thẩm j, từ trở j ; và nếu ta quấn trên đó n cuộn dây; cuộn k có Wk vòng thì : Ví dụ: H1l1 + H2l2 = (1 + 2) = W1i1 – W2i2 = F1– F2  Định luật Kirrchoff 2 mạch từ 04/06/2013 401041 – Chương 1 11 1.4 Tính toán mạch từ 3/ Định luật Kirrchoff... phát nóng và làm mát máy điện Năng lượng đầu vào MÁY P1 Năng lượng đầu ra P2 Hiệu suất P2  1 P1 Năng lượng tổn thất P 04/06/2013 401041 – Chương 1 17 1.6 Tổn hao, phát nóng và làm mát máy điện Các loại tổn hao : - Tổn hao lõi thép pFe (tổn hao sắt từ) : do dòng xoáy và hiện tượng từ trễ khi có dòng điện xoay chiều đi qua - Tổn hao đồng pCu: do dòng điện chạy qua điện trở dây quấn - Tổn hao cơ do ma... sức bền cơ học và giảm kim loại màu như vành trượt 04/06/2013 401041 – Chương 1 13 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 2/ Vật liệu dẫn từ : • Ở đoạn mạch từ có từ thông biến đổi với tần số 50Hz hoặc 60Hz, người ta dùng thép lá dày 0,350,5mm có pha thêm 25% Si để giảm tổn hao từ trễ và dòng xoáy Thép lá được chế tạo bằng phương pháp cán nóng hoặc cán nguội Phương pháp cán nguội cho độ từ thẩm cao hơn và tổn... năng cách điện cao, chịu nhiệt tốt, không bị ẩm và có độ bền cơ Cách điện bọc dây dẫn càng chịu nhiệt cao thì nhiệt độ cho phép của dây dẫn càng lớn và dây càng mang được dòng điện lớn 04/06/2013 401041 – Chương 1 15 1.5 Vật liệu chế tạo máy điện 4/ Vật liệu kết cấu: Vật liệu kết cấu để chế tạo các chi tiết chịu lực cơ học như trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy; thường là gang, thép lá, thép rèn, kim loại... điện (2) Từ các định luật vật lý, viết hệ phương trình toán học mô tả sự làm việc của máy điện (mô hình toán học) (3) Từ mô hình toán học, thành lập mạch tương đương của máy điện (4) Từ mạch tương đương, khảo sát các đặc tính làm việc của máy 04/06/2013 401041 – Chương 1 19 ... nhau: - Theo công suất - Theo chức - Theo dòng điện - Theo nguyên lý làm việc Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp sau : • 04/06/2 013 4 010 41 – Chương 1. 1 Các khái niệm 04/06/2 013 4 010 41 – Chương 1. 2... 04/06/2 013 4 010 41 – Chương 16 1. 6 Tổn hao, phát nóng làm mát máy điện Năng lượng đầu vào MÁY P1 Năng lượng đầu P2 Hiệu suất P2  1 P1 Năng lượng tổn thất P 04/06/2 013 4 010 41 – Chương 17 1. 6 Tổn... quấn n cuộn dây; cuộn k có Wk vòng : Ví dụ: H1l1 + H2l2 = ( 1 + 2) = W1i1 – W2i2 = F1– F2  Định luật Kirrchoff mạch từ 04/06/2 013 4 010 41 – Chương 11 1. 4 Tính toán mạch từ 3/ Định luật Kirrchoff