CHƯƠNG 5 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MƠN HỌC : MÁY ĐIỆN MÃ MƠN : 401041 CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 04/06/2013 401041 – Chương CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.1 Đại cương 5.2 Ngun lý làm việc máy phát động chiều 5.3 Sức điện động, cơng suất momen điện từ máy điện chiều 5.4 Phản ứng phần ứng 5.5 Ngun nhân tia lửa điện phương pháp cải thiện đổi chiều 5.6 Máy phát điện chiều 5.7 Động điện chiều 04/06/2013 401041 – Chương 5.1 Đại cương Máy điện chiều dùng làm động điện, máy phát điện hay dùng điều kiện làm việc khác Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt Vì máy dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ Máy phát điện chiều dùng làm nguồn cho động điện chiều, làm nguồn kích từ máy điện đồng bộ, cung cấp nguồn điện chiều điện áp thấp cho cơng nghiệp điện hóa học tinh luyện đồng, nhơm, mạ điện So với máy điện xoay chiều, máy điện chiều có nhược điểm : giá thành đắt hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Tuy nhiên, ưu điểm vừa kể trên, máy điện chiều giữ tầm quan trọng định sản xuất cơng nghiệp 04/06/2013 401041 – Chương 5.1 Đại cương 1/ Cấu tạo: 04/06/2013 401041 – Chương 5.1 Đại cương 2/ Các thơng số định mức: - Cơng suất định mức Pđm (W KW) - Điện áp định mức Uđm (V) - Dòng định mức Iđm (A) - Tốc độ định mức nđm (vòng/phút) Ngồi ra, có thơng số khác như: kiểu máy, phương pháp kích từ dòng kích từ … 04/06/2013 401041 – Chương 5 5.2 Ngun lý làm việc máy phát động DC 1/ Ngun lý làm việc máy phát DC Phương trình điện áp máy phát điện chiều : U = Eư – IưRư Trong : Rư : điện trở dây quấn phần ứng U : điện áp đầu cực máy phát 04/06/2013 401041 – Chương 5.2 Ngun lý làm việc máy phát động DC 2/ Ngun lý làm việc động DC Phương trình điện áp máy phát điện chiều : U = Eư + IưRư Eư : ngược chiều Iư nên gọi sức phản điện 04/06/2013 401041 – Chương 5.3 Sức điện động, cơng suất momen điện từ máy điện DC 1/ Sức điện động : Sức điện động dẫn: e = Btb.l.v Sức điện động phần ứng: p.N  n. 60.a  Eư= kE.n. pN kE  Hằng số phụ thuộc kết cấu 60 a 04/06/2013 401041 – Chương 5.3 Sức điện động, cơng suất momen điện từ máy điện DC 2/ Cơng suất điện từ momen điện từ: Cơng suất điện từ: pN Pđt  I  n..I 60a Momen điện từ: pN M đt  I   k M I  2 a pN kM  2 a 04/06/2013 Hằng số phụ thuộc kết cấu 401041 – Chương 5.4 Phản ứng phần ứng Tác dụng từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi phản ứng phần ứng Từ trường máy từ trường tổng hợp từ trường cực từ từ trường phần ứng N N N Trung tÝnh vËt lý n Trung tÝnh N h×nh häc S­ S 04/06/2013 n Trung tÝnh h×nh häc ­ S S 401041 – Chương 10 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: b) Đặc tuyến vận tốc theo dòng kích từ Đó đường cong n = f(Ik), Iư = số U = số Theo cơng thức : n  U  I Rư kE  n tỉ lệ nghịch với  mà mạch từ chưa bão hòa, từ thơng  tỉ lệ với Ik, mà, n=f(Ik) có dạng hyperbol 04/06/2013 401041 – Chương 31 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: c) Đặc tuyến vận tốc Đó đường cong n = f(Iư), Ik = số, U = số theo : n U  I Rư kE  Nếu momen M2= (khơng tải) tổn hao khơng tải M0=0 Iư = động quay với tốc độ khơng tải lý tưởng: U n1  k E  04/06/2013 401041 – Chương 32 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: c) Đặc tuyến vận tốc - Trên thực tế, lúc khơng tải, động phải lấy dòng khơng tải I0 để bù vào tổn hao khơng tải P0, quay với tốc độ khơng tải n0 < n1 U  Rư I n0  k E  - Khi động kéo tải định mức, lấy dòng định mức quay với tốc độ định mức: nđm U  Rư I ưđm  k E  Phần trăm thay đổi vận tốc : n %  04/06/2013 n0  nđm n n R I 100%  đm 100%  ưđm 100% nđm n1 U 401041 – Chương 33 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: d) Đặc tuyến momen Đó đường cong M = f(Iư), Ik = số Theo cơng thức: M  k M I  M tỉ lệ với Iư nên đặc tuyến đường thẳng qua O Muốn có momen M2, ta phải trừ momen tổn hao M0 04/06/2013 401041 – Chương 34 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: e) Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ) Đó đường cong n = f(M), Ik = số, U = số Ta có : n  U  I Rư  U  Rư I k E  thay : Iư  Ta có : n  04/06/2013 k E  k E  M k M  U Rư  M kE  kE k M  401041 – Chương 35 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: Nhận xét : động chiều kích từ song song có đặc tính cứng, tốc độ động thay đổi theo tải, chúng dùng nhiều máy cắt gọt kim loại, máy công cụ v.v… Khi có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ, ta dùng động chiều kích từ độc lập 04/06/2013 401041 – Chương 36 5.7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: f) Cơng suất - Cơng suất điện vào động : P1  U I p  U I  I - Tổn hao mạch kích từ : k k k k R f pCu.ư  I ư2 Rư - Tổn hao đồng phần ứng : - Còn lại cơng suất tạo gọi cơng suất điện từ : Pđt  I - Sau trừ tổn hao khơng tải (tổn hao quay): P0 = pmq + pFe lại cơng suất có ích P2 (cơng suất ra) : P2 = Pđt – P0 = Pđt – (pmq + pFe) = M2. 04/06/2013 401041 – Chương 37 5.7 Động chiều 6/ Động DC kích từ nối tiếp: I = In = Iư = U – Iư (Rư +Rn) = kE.n. Lưu ý : mạch từ chưa bão hòa, từ thơng  tỉ lệ thuận với dòng kích từ In, có nghĩa tỉ lệ thuận với Iư Do : I ư1   I ư2  với Iư1, 1 Iư2, 2 dòng từ thơng ứng với trường hợp khác 04/06/2013 401041 – Chương 38 5.7 Động chiều 6/ Động DC kích từ nối tiếp: a) Đặc tuyến vận tốc Đó đường cong n = f(Iư) U=hằng số U  I ( Rư  Rn ) I ( Rư  Rn ) U n   k E  k E  k E  Khi Iư nhỏ, mạch từ chưa bão hòa  = k.Iư (do  tỉ lệ với Iư), suy : ( Rư  Rn ) U n  k E k  I k E k  Không cho phép động kích từ nối tiếp mở máy tình trạng không tải non tải 04/06/2013 401041 – Chương 39 5.7 Động chiều 6/ Động DC kích từ nối tiếp: b) Đặc tuyến momen Đó đường cong M = f(Iư), U = số Theo cơng thức : M = kM..Iư Khi Iư nhỏ,  = k.Iư, suy : M = kM.k.Iư2 nên đặc tuyến có dạng parabol 04/06/2013 401041 – Chương 40 5.7 Động chiều 6/ Động DC kích từ nối tiếp: c) Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ) Đó đường cong n = f(M), U = số k M ( Rư  Rn ) U n  k E k  k E k M Nhận xét : Động chiều kích từ nối tiếp có đặc tính mềm, mạch từ chưa bão hòa, momen quay động tỷ lệ với bình phương dòng điện tốc độ giảm theo tải Động kích từ nối tiếp phù hợp chế độ tải nặng nề 04/06/2013 401041 – Chương 41 5.7 Động chiều 7/ Động DC kích từ hỗn hợp: a) Mạch tương đương phương trình: Trong đó, sức điện động trường hợp : Rẽ ngắn = kE.n. = kE.n.(s  n)  Dấu + ứng với hỗn hợp cộng (từ trường hai dây quấn chiều)  Dấu – ứng với hỗn hợp trừ (từ trường hai dây quấn ngược chiều) Rẽ dài 04/06/2013 401041 – Chương 42 5.7 Động chiều 7/ Động DC kích từ hỗn hợp: b) Đặc tuyến: Động kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nối tiếp kích từ phụ nối ngược (hỗn hợp trừ), có đặc tính cứng nghĩa tốc độ quay khơng thay đổi momen thay đổi 04/06/2013 401041 – Chương 43 5.7 Động chiều 7/ Động DC kích từ hỗn hợp: b) Đặc tuyến: Các động làm việc nặng nề, dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn kích từ chính, dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ phụ nối thuận (hỗn hợp cộng) Ưu điểm động lúc khơng tải (Iư nhỏ,  nhỏ), vận tốc khơng lớn nhờ có từ thơng cuộn song song 04/06/2013 401041 – Chương 44 5.7 Động chiều Một động điện chiều kích từ hỗn hợp cộng, rẽ dài lấy 27A từ nguồn 240V quay 1750 v/p Biết điện trở cuộn kích từ nối tiếp 0,05 , điện trở phần ứng 0,4; tổn hao kích từ song song 460W; tổn hao phụ sắt từ 540W (dòng ứng không tải Iư00) Tính hiệu suất, phần trăm thay đổi tốc độ Biết lúc đầy tải, mạch từ chưa bão hòa từ thông kích từ song song 2,5 lần từ thông kích từ nối tiếp 04/06/2013 401041 – Chương 45 [...]... =Ik Rf = kE n. 04/06/2013 401041 – Chương 5 14 5. 6 Máy phát điện DC 1/ Máy phát điện kích từ độc lập: b) Đặc tuyến khơng tải: Eư = f (Ik) 04/06/2013 401041 – Chương 5 15 5.6 Máy phát điện DC 1/ Máy phát điện kích từ độc lập: c) Đặc tuyến ngồi: U = f(I) U o  U đm U %  100% U đm  U đm  100% U đm 04/06/2013 401041 – Chương 5 16 5. 6 Máy phát điện DC 1/ Máy phát DC kích từ độc lập: d) Đặc tuyến... Phân loại động cơ một chiều tương tự như máy phát điện một chiều : kích từ độc lập, song song, nối tiếp và hỗn hợp Sức điện động pN  n   k E n  60a Đối với động cơ, dòng điện Iư ngược chiều với sức điện động, nên Eư còn gọi là sức phản điện 04/06/2013 401041 – Chương 5 25 5.7 Động cơ một chiều 1/ Đại cương, sức điện động và momen của động cơ một chiều Momen điện từ: M đt p N  I ư   k M I ư  2..a... quay phải lớn 04/06/2013 401041 – Chương 5 18 5. 6 Máy phát điện DC 2/ Máy phát DC kích từ song song: b) Mạch tương đương Ut = Uk  U = Eư – Iư Rư Iư = Ik + It Eư= kE.n.(d+s) 04/06/2013 Ik (Rk + Rs) = It.Rt 401041 – Chương 5 19 5. 6 Máy phát điện DC 2/ Máy phát DC kích từ song song: c) Đặc tuyến ngồi : U = f(I) 04/06/2013 401041 – Chương 5 20 5. 6 Máy phát điện DC 2/ Máy phát DC kích từ song song: d)... ra) M 2  M đt  M 0 04/06/2013 401041 – Chương 5 26 5. 7 Động cơ một chiều 2/ Mở máy động cơ DC Dòng ứng mở máy : I ưm U  Rư  vì điện trở Rư rất nhỏ nên dòng điện phần ứng lúc mở máy rất lớn (khoảng 20 đến 30 lần Iđm) Các biện pháp giảm dòng mở máy : - Dùng Rm nối tiếp với phần ứng - Giảm điện áp đặt vào phần ứng 04/06/2013 401041 – Chương 5 27 5. 7 Động cơ một chiều 3/ Điều chỉnh tốc độ động cơ DC U... kE  kE k M  401041 – Chương 5 35 5.7 Động cơ một chiều 5/ Động cơ DC kích từ song song: Nhận xét : động cơ một chiều kích từ song song có đặc tính cơ cứng, tốc độ động cơ ít thay đổi theo tải, chúng được dùng nhiều trong các máy cắt gọt kim loại, các máy công cụ v.v… Khi có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ, ta dùng động cơ một chiều kích từ độc lập 04/06/2013 401041 – Chương 5 36 ... suất điện ra : P2 - Hiệu suất :   P1 04/06/2013 pCu: = Iư2.Rư pk = Uk Ik P1 = M1. P2 = U.I P2 P2  ( pFe  pmq  pCu  pk ) 401041 – Chương 5 24 5. 7 Động cơ một chiều 1/ Đại cương, sức điện động và momen của động cơ một chiều Động cơ điện một chiều được dùng trong giao thơng, các cơ cấu truyền động tự động, những nơi cần điều chỉnh tốc độ chính xác, liên tục trong dãi rộng Phân loại động cơ một chiều. .. cơ DC U  I ư Rư n kE  Các phương pháp điều chỉnh tốc độ : - Thêm điện trở vào mạch phần ứng - Thay đổi điện áp U - Thay đổi từ thơng 04/06/2013 401041 – Chương 5 28 5. 7 Động cơ một chiều 4/ Động cơ DC kích từ độc lập I  Iư  U  I ư Rư  k E n. Uk Uk Ik   Rk  Rs R f   Ik 04/06/2013 401041 – Chương 5 29 5. 7 Động cơ một chiều 5/ Động cơ DC kích từ song song: a) Mạch tương đương: I  Ik  Iư... hợp cộng ; (-) : nối ngược  hỗn hợp trừ 04/06/2013 401041 – Chương 5 22 5. 6 Máy phát điện DC 3/ Máy phát DC kích từ hỗn hợp: b) Đặc tuyến ngồi : U = f (I) Ut (1): Nối thuận bù thừa (1) U0 (4) (2) (2): Nối thuận bù đủ (3) (3): Kích từ song song (4): Nối ngược 0 04/06/2013 It 401041 – Chương 5 23 5. 6 Máy phát điện DC 4/ Tổn hao và hiệu suất của máy phát DC - Tổn hao cơ : pmq - Tổn hao sắt từ : pFe p0 =... đổi chiều ấy, sẽ xuất hiện các sức điện động sau : a Sức điện động tự cảm eL do sự biến thiên dòng điện trong phần tử đổi chiều b Sức điện động hỗ cảm em do sự biến thiên dòng điện trong các phần tử đổi chiều khác lân cận c Sức điện động eq do từ trường phần ứng gây ra Khi đi qua chổi than, các phần tử này bị nối tắt, mà tổng các sức điện động khác 0, do đó phát sinh tia lửa điện 04/06/2013 401041 – Chương. .. 04/06/2013 401041 – Chương 5 30 5. 7 Động cơ một chiều 5/ Động cơ DC kích từ song song: b) Đặc tuyến vận tốc theo dòng kích từ Đó là đường cong n = f(Ik), khi Iư = hằng số và U = hằng số Theo cơng thức : n  U  I ư Rư kE  n tỉ lệ nghịch với  mà khi mạch từ chưa bão hòa, từ thơng  tỉ lệ với Ik, mà, do đó n=f(Ik) có dạng hyperbol 04/06/2013 401041 – Chương 5 31 5. 7 Động cơ một chiều 5/ Động cơ DC kích ... 23 5. 6 Máy phát điện DC 4/ Tổn hao hiệu suất máy phát DC - Tổn hao : pmq - Tổn hao sắt từ : pFe p0 = pmq + pFe : tổn hao = tổn hao quay = tổn hao + từ - Tổn hao đồng ứng : - Tổn hao kích từ: -. ..CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5. 1 Đại cương 5. 2 Ngun lý làm việc máy phát động chiều 5. 3 Sức điện động, cơng suất momen điện từ máy điện chiều 5. 4 Phản ứng phần ứng 5. 5 Ngun nhân tia... 36 5. 7 Động chiều 5/ Động DC kích từ song song: f) Cơng suất - Cơng suất điện vào động : P1  U I p  U I  I - Tổn hao mạch kích từ : k k k k R f pCu.ư  I ư2 Rư - Tổn hao đồng phần ứng : -