CHƯƠNG 5 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

Sức điện động, công suất và momen điện từ của máyđiện một chiều.. Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn cho các độngcơ điện một chiều, làm nguồn kích từ trong máy điện đồng bộ,cung cấp

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

MÃ MÔN : 401041

CHƯƠNG 5:

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

CHƯƠNG 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

5.1 Đại cương

5.2 Nguyên lý làm việc của máy phát và động cơ một chiều.5.3 Sức điện động, công suất và momen điện từ của máyđiện một chiều

5.4 Phản ứng phần ứng

5.5 Nguyên nhân tia lửa điện và phương pháp cải thiện đổichiều

5.6 Máy phát điện một chiều

5.7 Động cơ điện một chiều

Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn cho các động

cơ điện một chiều, làm nguồn kích từ trong máy điện đồng bộ,cung cấp nguồn điện một chiều điện áp thấp cho công nghiệpđiện hóa học như tinh luyện đồng, nhôm, mạ điện

So với máy điện xoay chiều, máy điện một chiều cónhững nhược điểm như : giá thành đắt hơn, chế tạo và bảoquản cổ góp phức tạp Tuy nhiên, do những ưu điểm vừa kểtrên, máy điện một chiều vẫn còn giữ một tầm quan trọng nhất

5.1 Đại cương

1/ Cấu tạo:

5.2 Nguyên lý làm việc của máy phát

5.2 Nguyên lý làm việc của máy phát

5.3 Sức điện động, công suất và momen

điện từ của máy điện DC

a

 Hằng số phụ thuộc kết cấu

5.3 Sức điện động, công suất và momen

điện từ của máy điện DC

2/ Công suất điện từ và momen điện từ:

Công suất điện từ:

a



 Hằng số phụ thuộc kết cấu

5.4 Phản ứng phần ứng

Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từgọi là phản ứng phần ứng Từ trường trong máy là từ trườngtổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng

Trung tÝnh h×nh häc

N

S

5.5 Nguyên nhân tia lửa điện và phương

pháp cải thiện đổi chiều.

1 Nguyên nhân cơ khí :

- Vành góp không đồng tâm với trục

- Sự cân bằng quay không tốt, gây dao động hướng kính

- Cổ góp không tròn, lực ép chổi than không đủ

5.5 Nguyên nhân tia lửa điện và phương

pháp cải thiện đổi chiều.

2 Nguyên nhân về điện :

Khi rotor quay, liên tiếp có phần tử chuyển đổi từ mạch nhánhnày sang mạch nhánh khác, trong phần tử đổi chiều ấy, sẽxuất 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 cácsức điện động khác 0, do đó phát sinh tia lửa điện

5.5 Nguyên nhân tia lửa điện và phương

pháp cải thiện đổi chiều.

4/ Biện pháp khắc phục

- Loại trừ nguyên nhân cơ khí

- Dây quấn cực từ phụ và dây quấn bù mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng

- Dời chổi than đến vị trí trung tính vật lý

5.6 Máy phát điện DC

1/ Máy phát điện kích từ độc lập:

b) Đặc tuyến không tải: E ư = f (I k )

ö ñm ñm

5.6 Máy phát điện DC

1/ Máy phát DC kích từ độc lập:

d) Đặc tuyến điều chỉnh: I k = f(I ư )

- Điện trở điều chỉnh kích từ khi khởi động phải ở vị trí nhỏ

- Vận tốc quay phải lớn

5.6 Máy phát điện DC

2/ Máy phát DC kích từ song song:

c) Đặc tuyến ngoài : U = f(I)

- Công suất cơ vào : P1 = M1.

- Công suất điện ra : P2 = U.I

- Hiệu suất :

)(

2 2

p p

p p

P

P P

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 thông, các

cơ cấu truyền động tự động, những nơi cần điều chỉnh tốc độchính xác, liên tục trong dãi rộng

Phân loại động cơ một chiều tương tự như máy phát điệnmột chiều : kích từ độc lập, song song, nối tiếp và hỗn hợp

N

Các biện pháp giảm dòng mở máy :

- Dùng Rm nối tiếp với phần ứng

- Giảm điện áp đặt vào phần ứng

ö

öm

R U

I 

5.7 Động cơ một chiều

3/ Điều chỉnh tốc độ động cơ DC

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ :

- Thêm điện trở vào mạch phần ứng

- Thay đổi điện áp U

- Thay đổi từ thông

.

ö ö

E

U I R n

k







k k

R

U R

f s

k

k

R

U R

I U

từ chưa bão hòa, từ thông 

tỉ lệ với Ik, mà, do đó n=f(I k )

có dạng hyperbol

.

ö ö

E

U I R n

k







Nếu momen ra M2= 0 (không tải) và nếu tổn hao không tải M0=0 thì

Iư = 0 và động cơ quay với tốc độ không tải lý tưởng:

.

ö ö

E

U I R n

- Khi động cơ kéo tải định mức, nó lấy dòng định mức và quay với tốc độ định mức:

Phần trăm thay đổi vận tốc :

0 0

E

U R I n

I R

U n

E

öñm

ö ñm

% n nñm .100% n nñm .100% Rö.Iöñm .100%

5.7 Động cơ một chiều

5/ Động cơ DC kích từ song song:

d) Đặc tuyến momen

Đó là đường cong M = f(Iư), khi Ik = hằng số Theo công thức:

M tỉ lệ với Iư nên đặc tuyến là đường thẳng qua O Muốn có momen ra M2, ta phải trừ đi momen tổn hao M0.



 k I

5.7 Động cơ một chiều

e) Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ)

Đó là đường cong n = f(M), khi Ik = hằng số, U = hằng số

M I

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.

- Còn lại công suất tạo ra cơ năng gọi là công suất điện từ :

- Sau khi trừ đi tổn hao không tải (tổn hao quay):

P 0 = p mq + p Fe còn lại công suất có ích P 2 (công suất ra) :

P 2 = P đt – P 0 = P đt – (p mq + p Fe ) = M 2 

I U

P 1

f k k

ñt E I

P 

5.7 Động cơ một chiều

6/ Động cơ DC kích từ nối tiếp:

Lưu ý : khi mạch từ chưa bão hòa, từ thông  tỉ lệ thuận với dòng kích từ I n , cũng có nghĩa tỉ lệ thuận với I ư Do đó :

với I ư1 ,  1 và I ư2 ,  2 là dòng và từ thông ứng với mỗi trường hợp

) R R

( I

k

U

k

) R R

( I

U n

E

n

E E

ư ư

Khi Iư nhỏ, mạch từ chưa bão

hòa thì  = k.Iư (do  tỉ lệ với

) R R

( I

k k

U n

E

n E

ư ư

Không cho phép động cơ kích

từ nối tiếp mở máy ở tình trạng

không tải hoặc non tải.

5.7 Động cơ một chiều

b) Đặc tuyến momen

Đó là đường cong M = f(I ư ), khi U = hằng số

Theo công thức : M = kM..Iư

Khi Iư nhỏ,  = k.Iư, suy ra : M = kM.k.Iư2 nên đặc tuyến có dạng parabol

5.7 Động cơ một chiều

c) Đặc tuyến momen - vận tốc (đặc tuyến cơ)

Đó là đường cong n = f(M), khi U = hằng số

Nhận xét : Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có

đặc tính cơ mềm, khi mạch từ chưa bão hòa, momen quay động cơ tỷ lệ với bình phương dòng điện và tốc độ giảm theo tải Động cơ kích từ nối tiếp phù hợp trong chế độ tải nặng nề.

) R R

( M

k k k

U n

E

n M

E

ö

 Dấu – ứng với hỗn hợp trừ (từ trường hai dây quấn ngược chiều)

5.7 Động cơ một chiều

Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp cộng, rẽ

dài lấy 27A từ nguồn 240V và 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 cơ phụ và sắt từ 540W (dòng ứng không tải

Iư00) Tính hiệu suất, phần trăm thay đổi tốc độ Biết rằng lúc đầy tải, mạch từ chưa bão hòa và từ thông kích từ song song bằng 2,5 lần từ thông kích từ nối tiếp.