ĐHCN giáo trình máy điện nhiều tác giả, 74 trang

GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang 1 CƠ SỞ ĐIỆN TỪ TRONG LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 1.1 Khái qt chung Máy điện định nghĩa thiết bị chuyển hố lượng điện thành dạng lượng khác, ngược lại Máy điện định nghĩa thiết bị chuyển đổi lượng điện cấp điện áp sang cấp điện áp khác Từ định nghĩa, dựa cơng dụng đặc điểm làm việc, phân loại máy điện sau : Máy điện tĩnh : Máy biến áp (máy biến áp ba pha, máy biến áp pha) Máy điện Quay : o Máy điện chiều (máy điện DC) : Máy phát động o Máy điện xoay chiều (máy điện AC) : Máy điện đồng khơng đồng : Máy phát động - Máy phát : Biến đổi dạng lượng khác thành điện - Động : Biến đổi lượng điện thành - Máy biến áp : Biến đổi nguồn điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Được sử dụng thơng dụng truyền tải phân phối điện Cho dù loại máy điện có khác cấu trúc, tính , ngun lý chung cho tất máy điện dựa ngun lý điện từ Do trước vào phân tích máy điện ta nên phân tích qua tượng điện từ liên quan GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang 1.2 Các định luật điện từ: Trong phần phân tích tượng điện từ liên quan làm sở phân tích máy điện chương sau I.2.1 Lực Lorentz Lực điện từ tác động lên điện tích chuyển động trường điện từ Hình 1.1 Lực Lorentz Xét điện tích Q chuyển r động trường từ có mật độ từ thơng B với vận tốc r v hình vẽ (Hình 1.1) Dưới tác động từ trường, điện tích Q chịu tác động r lực từ Fm định nghĩa: + Q θ r V r E r B r Fe r Fm r Fdt r r r Fm = Q.v xB (1-1) r r Lưu ý : vxB tích có hướng hai vectơ vectơ r r r Lực Fm có phương vng góc với mặt phẳng chứa v B có độ lớn: (1-2) Fm = Q v.B sin θ r Hình 1.2 Quy tắc bàn tay phải r θ : góc nhỏ hai vectơ v B vx B r Chiều Fm xác định theo chiều tiến địnhr ốc thuận cho đinh ốc quay từ r v đến B theo chiều góc nhỏ (hoặc dùng quy tắc bàn tay phải Hình 1.2) Nếu mơi trường xét, có điện r r trường E ngồi lực từ Fm điện tích Q chịu tác động lực điện trường r r Fe = QE an r v θ O B (1-3) Và lực Lorentz định nghĩa : r r r r r r Fdt = Fe + Fm = Q E + v xB ( ) (1-4) Như hat mang điện tích, dịch chuyển trường điện từ có lực tác động lên điện tích đó, lực gọi lực Lorentz I.2.2 Lực từ tác động lên phần tử mang dòng điện Xét dây dẫn l mang dòng điện I đặt từ trường ngồi có mật r độ từ thơng B hình vẽ (Hình 1.3) Trên l xét đoạn vi phân GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang dl, mang điện tích dQ dQ dịch chuyển đoạn dl khoảng thời gian dt với vận tốc v, dl = v.dt Lực từ tác động lên phần tử dòng dQ: Hình 1.3 r r r dF = dQ v xB ( ) Lực từ tác động lên dây dẫn Với dQ xem điện tích dịch chuyển trường điện từ l ta có : dQ = I dt r r r ⇒ dF = I dt.v xB r r r ⇔ dF = I v dtxB r r r ⇔ dF = I dl xB r Trong : d l véctơ chiều dài vi phân r dl r B r dF I dọc theo l, có chiều theo chiều dòng điện r Nếu dây dẫn thẳng, từ trường B dọc theo dây dẫn lực tác động lên dây dẫn tính : r r r F = I l xB (1-4) r l vectơ chiều dài l, có hướng chiều dòng điện I Độ lớn lực từ : F = I l.B.sin θ r r θ : góc nhỏ hình thành l với B I.2.3 Moment – Moment từ cuộn dây I.2.3.a Moment r Moment lực F điểm O hình vẽ (Hình 1.4) định nghĩa : r r r T = r xF (1-5) r Điểm P đặt lực rF nằm mặt phẳng xy, lực F nằm r r mặt phẳng xy moment T F gây điểm Or trùng với trục z Như vậy, trục T trục mà cánh tay đòn r quay quanh bị tác r động lực F r Gọi α góc hình thành rr r F Ta thấy moment lực F tạo Hình 1.4 Moment z r T y r r x P α r F GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang r để quay cánh tay đòn r quanh điểm O lớn F thẳng góc r r r với r O F song song với r I.2.3.b Moment từ cuộn dây Xét cuộn dây phẳng hình chữ nhật, có vòng dây nằm mặt phẳng xy cho tâm cuộn dây trùng với gốc O (Hình 1.5) Cuộn r dây đặt từ trường có mật độ từ thơng B Lực từ tác động lên cạnh khung dây : Hình 1.5 Moment r (Các cạnh song song với B khơng có lực tác dụng) r r r r Ft = Il (− a y )x(Ba x ) = BIla z r r r r Fp = Il (a y )x(Ba x ) = − BIlaz r Lực Ft có điểm đặt lực trung điểm z r Ft l r −d r cạnh trái, cánh tay đòn rt =  ax y r B I x I r Fp d   r Lực Fp có điểm đặt lực trung điểm cạnh phải, cánh tay đòn r  d r rp =  a x 2 Moment tổng lực gốc O : r r r  d r  r r d r  T = Tp + Tt =  − ax  x(BIla z ) +  a x  x(− BIla z )   2  r r r T = (BIld )a y = BISa y (1-6) S : diện tích cuộn dây Cơng thức (1-6) cuộn dây có hình dạng Tổng qt : Mộtr cuộn dây phẳng có N vòng, mang dòng điện I, đặt từ trường B moment từ định nghĩa (Hình 1.6): Hình 1.6 r r m = N I S an Moment từ (1-7) Là vectơ thẳng góc với diện tích S vòng dây, chiều theo quy tắc đinh ốc thuận quy tắc bàn tay phải Với moment từ, từ trường có r r m = N I S an r r r T = mxB I r B N vòng dây GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang moment tác động lên cuộn dây suy từ cơng thức (1-6) r r r T = mxB (1-8) Khung dây có khuynh hướng quay đến moment từ có r hướng với mật độ từ thơng B Từ thơng xun qua khung dây lớn nhất, moment tác động lên khung dây khơng Điều cho thấy, ta đặt khung dây mang dòng điện I từ trường, khung dây có xu hướng chuyển động cho từ thơng xun qua khung dây cực đại Đây ngun lý để hình thành q trình chuyển động động điện I.3 Độ tự cảm cuộn dây Xét cuộn dây có N vòng, mang dòng điện I có chiều hình vẽ (Hình1.7 ) Φ từ thơng dòng điện chạy vòng dây cuộn dây gây Từ thơng móc vòng cuộn dây định : Hình 1.7 ψ = N φ Độ tự cảm cuộn dây (Wb – vòng) (1-9) Φ Độ tự cảm cuộn dây định nghĩa : L= ψ N.Φ = I I (H ) I (1-10) I.4 Định luật Faraday Từ định nghĩa lực Lorentz, Khi điện tích chuyển động với vận tốc v vùng có từ trường B lực từ tác động lên điện tích (xem lại I.2.1): r r r r Fm = Q.v xB = QxEm Ta định nghĩa cường độ trường điện chuyển động : r r F r r = v xB Em = Q (1-11) Như vậy, dẫn mang nhiều điện tích tự chuyển động r r từ trường B , điện trường Em làm cho điện tích dịch chuyển, tạo hiệu điện hai đầu dẫn Độ lớn điện GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang r tùy thuộc vào hướng Em hay nói cách khác tùy thuộc r vào vị trí tương đối dẫn đặt từ trường B Điện đầu a đầu b dẫn : a r r a r r r vab = ∫ Em dl = ∫ v xB dl ( ) b (1-12) b Biểu thức 1-11; 1-12 hai biểu thức quan trọng ngun lý làm việc máy phát điện Và chất định luật Faraday Định luật Faraday cho dẫn chuyển động r Nếu dẫn thẳng chuyển động với vận tốc v vng góc với từ r trường B , đồng thời dây dẫn vng góc với hai dây dẫn có chiều dài l dây dẫn có điện áp : V = B.l.v (1-13) Định luật Faraday : Khi từ thơng biến thiên Φ = Φ (t ) theo thời gian xun qua khung dây khung dây xuất điện áp cảm ứng v(t) : Hình 1.8 V =− dΦ dt Điện áp cảm ứng (1-14) Định luật trường hợp từ thơng Φ xun qua cuộn dây dòng điện i chạy cuộn dây sinh V =− dψ di = −L dt dt ic r B a + _ ic R b Φư (1-15) Điện áp V cuộn dây gọi điện áp tự cảm ứng cuộn dây Dấu ( - ) biểu thức 1-14; 1-15 liên quan đến cực tính điện áp cảm ứng Điện áp cảm ứng sinh từ thơng cảm ứng biến thiên theo t có cực tính cho dòng điện mà sinh khung dây sinh từ thơng chống lại biến thiên từ thơng sinh Hình 1.9 Điện áp cảm ứng r F a I + r Bb _ r v trường hợp dây dẫn chuyển động với r R vận tốc v từ trường khơng đổi theo thời gian, cực tính điện áp cảm ứng dây dẫn xác định theo quy tắc : nối dây dẫn kín mạch GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang dòng điện cảm ứng tạo có chiều cho lực từ tác động lên dây dẫn chống lại chuyển động dây.(Hình 1.9) I.5 Mạch từ tốn mạch từ Mạch từ Hình 1.10 Xét cuộn dây dài, lõi khơng khí (Hình1.10) C đường sức từ trường Áp dụng định luật lưu số Ampere, ta có : r r H ∫ d l = N.I C từ trường chủ yếu tập trung bên lõi cuộn dây, ta có : H l = N.I ⇒H= N I L L chiều dài lõi Trong lõi dây khơng khí mật độ từ thơng: B = µ H = 4π10 −7 H Từ thơng xun qua lõi : Φ = B 0S Với S tiết diện lõi vng góc với vectơ cảm ứng từ B Xét mạch từ có lõi sét từ (Hình 1.11) Gọi µr độ từ thẩm tương đối vật liệu, mật độ từ thơng vật liệu : Hình 1.11 B = µ r µ H = µ B Vì độ từ thẩm tương đối vật liệu sắt từ tương đối lớn so với khơng khí, với cường độ từ trường H mật độ từ thơng B từ thơng Ф qua vật liệu dẫn từ lớn nhiều so với qua khơng khí Theo Hình 1.11 mặt dù dây quấn khơng chạy dọc theo lõi thép, từ thơng chạy theo lõi thép Điều khơng thể xãy khơng khí, cần quan tâm đến vấn đề mạch từ Hình 1.12a,b sau đường cong từ hố (quan hệ B –H) vật liệu sắt từ, đường cong từ hố cho phép xác định độ từ thẩm vật liệu Hình 1.12: GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Đường cong B – H Trang GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện Trang Một mẫu vật liệu sắt từ thử cách tác động lên từ trường H tăng dần đo mật độ từ thơng B tương ứng Từ xác định đường cong từ hố hay đường cong B – H hình1.12 số loại vật liệu sắt từ Từ đường cong từ hố, ứng với giá trị H, ta suy giá trị B tương ứng, từ tính độ từ thẩm tương đối vật liệu Cách đo B ? ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… ……………………… µr = B µ 0H Chú ý : Hầu hết vật liệu dẫn từ cho phép mật độ từ thơng qua B ≤ 1,8 T thường B =1,2 T ÷ 1,4T Bằng phương pháp này, xây dựng đặc tuyến biểu diễn mối quan hệ µr với H cho vật liệu sắt từ thép Silic hình 9.6 Tính chất phi tuyến mối quan hệ đòi hỏi phải phân tích mạch từ phương pháp đồ thị Phân tích mạch từ ? Hình 1.13 B H I I ? n vòng S F Rm E R Định luật mạch từ Xét lõi thép từ có chiều dài trung bình L, tiết diện thẳng S, cuộn dây kích từ có n vòng, mang dòng điện kích từ I Cuộn dây kích từ mang dòng điện I tạo mạch từ cường độ từ trường H Áp dụng lưa số Ampere ta có : H l = N.I = F Gọi F=N.I=H.L sức từ động Trong lõi thép có mật độ từ thơng B từ thơng Ф chạy xun mạch từ GT Máy Điện – Cơ sở điện từ lý thuyết máy điện φ = B.S = µ H S = µ Trang 10 N I N I S= L L µ S Gọi R m = L µ.S từ trở mạch từ Và ta có F=N.I=H.L=Rm.Φ Như ta sơ đồ mạch từ tương đương hình 1.13 Có tương tự mạch điện mạch từ ( xem hình 1.13) Bảng so sánh tương tự mạch điện mạch từ : Mạch điện Đại lượng Mạch từ Chú thích Chú thích σ = − ρ.µ [S/m]:điện µ = µ r µ [H/m] : Độ dẫn suất vật liệu, tỷ lệ từ thẩm vật liệu, thuận với độ linh động r r J = σE Đại lượng âm điện tử tự mật r r B = µH hay gọi từ dẫn suất vật liệu độ âm điện tử vật liệu Rm: Từ trở mạch R: Điện trở.[Ω] R=ρ l l = S σ S ρ : Điện trở suất Rm = l µ S từ σ : Điện dẫn suất E Sức điện động F Sức từ động I Cường độ dòng điện Ф Từ thơng E=R.I Định luật Ohm mạch điện F=Rm.Ф Định luật Ohm mạch từ Khác mạch điện mạch từ : Điện dẫn suất σ khơng phụ thuộc vào dòng điện I, độ thẩm từ µ (µr) phụ thuộc vào B Do phải biết µr tính Rm, µr biết sau tính B H Vì vậy, phương pháp tính tốn mạch từ khác với cách tính mạch điện Khác ? GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) M đl = J dω = (M Đ − M C ) > dt Trang 27 MĐ: moment động MC: moment cản I n = f(t) Imm1 Imm2 I = f(t) n ổn đònh t1 t2 t3 t4 t5 t c) Hạ điện áp đặt vào phần ứng: A + B U M - C Ukt + I mm = - U1 Rư với U1 < U đm Mạch kích từ phải đặt điện áp U =m nguồn khác Nguồn cung cấp cho phần ứng điều chỉnh Momen mở máy phải đủ lớn V.7.3.Đảo chiều quay động chiều : Muốn đảo chiều quay động điện chiều, đảo chiều dòng điện kích từ đảo chiều cực tính nguồn đđđiện đưa vào phần ứng V.7.4.Điều khiển tốc độ động điện chiều: U = C E φn + I R n= U − IưRư CEφ Do : để điều khiển tốc độ động điện chiều ta có phương pháp: Điều khiển Φ Bộ Mơn Thiết Bị Điện GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 28 Điều khiển điện áp đặt vào phần ứng Điều khiển Rư Điều khiển từ thông Dòng kích từ hay từ thông động kích từ song song động kích từ hổn hợp thay đổi cách mắc biến trở nối tiếp với cuộn dây kích từ song song Tăng điện trở mạch kích từ làm giảm từ thông tăng tốc độ Ngược lại, giảm điện trở mạch kích từ làm tăng tốc độ Điều khiển điện trở mạch phần ứng Điện trở mạch phần ứng động thay đổi cách mắc nối tiếp biến trở vào phần ứng Khi điện trở nối tiếp tăng, điện áp qua phần ứng động giảm tốc độ động giảm Ngược lại, tốc độ động tăng điện trở nối tiếp giảm Phương pháp điều khiển tốc độ thường sử dụng cho động kích từ nối tiếp Điều khiển điện áp Tốc độ động điều khiển cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng a) Động kích từ song song: Đặc tính tốc độ tự nhiên: (mạch phần ứng điện trở phụ) n= Rư M U − C Eφ C E C M φ U = const , It = const R M n = n0 − k n n0 ∆n nđ m n = f(M) k: số M Mđm Do Rư nhỏ nên tải thay đổi từ → đònh mức tốc độ giảm ít→ đặc tính cứng→ động DC kích thích song song dùng trường hợp tốc độ không đổi tải thay đổi (máy cắt kim loại,quạt…) Bộ Mơn Thiết Bị Điện GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 29 Điều chỉnh tốc độ : • Phương pháp thay đổi Φ ( tốc độ lớn tốc độ đònh mức ) n0 + It n03 I Iư Mc = const n02 M Φ2 < Φ Φ1 < Φđm Φđm U n01 Rđc - Mc M Thay đổi Rđc để thay đổi dòng kích thích dẫn đến thay đổi từ thông Φ Đây phương pháp điều chỉnh kinh tế Ikt nhỏ, ( – 5)%Iđm nên tổn hao Rđc nhỏ Tốc độ quay động điều chỉnh phẳng phạm vi rộng Khi Rđc↑→ Ikt ↓→ Φ↓ → = Cư Φ n↓→ I = U − ↑→ M↑ > Mcản→ Rư n↑→ ↑→ Iư↓ Quá trình tiếp diễn đến lúc động làm việc ổn đònh.( Mđt = CM.Φ.Iư) Chú ý: Iư ↑ xuất tia lửa điện vành đổi chiều nên không điều chỉnh n phạm vi lớn Bình thường, động làm việc chế độ đònh mức với kích thích tối đa (Φ = Φmax) nên điều chỉnh theo chiều hướng giảm Φ, tức điều chỉnh tốc độ vùng tốc độ đònh mức giới hạn điều chỉnh tôc độ bò hạn chế điều kiện khí đổi chiều máy • Phương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng ( thấp tốc độ đònh mức ) : Mắc điện trở nối tiếp với mạch phần ứng Dòng điện qua phần ứng bò giảm Iư Rf M Rđc Bộ Mơn Thiết Bị Điện I U GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 30 Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ quay vùng tốc độ quay đònh mức kèm theo tổn hao lượng điện trở phụ, làm giảm hiệu suất động Vì phương pháp áp dụng động điện có công suất nhỏ • Phương pháp thay đổi điện áp: n M = const n01 m n02 U1 < m n03 U2 < U1 M Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay dước tốc độ đònh mức nâng cao điện áp điện áp đònh mức động Khi U↓ , n0↓ độ dốc phụ thuộc Rư b) Động kích từ nối tiếp: n Đặc tính : (do It = Iư = I) φ = K φ I n = f(M) M.K φ φ2 M = C M φ.I = C M →φ= Kφ CM n= C M U K φ M − Rư C E K φ M 0,25 Moment mở máy lớn nên sử dụng trường hợp cần mở máy có moment lớn Đặc tính cho thấy tốc độ quay giảm nhanh M↑ Khi không tải ( I = , M = 0) tốc độ động lớn → không để ĐC nối tiếp làm việc không tải Thông thường cho phép động làm việc tối thiểu P2 = (0,2 ÷ 0,25)Pđm → động kích từ nối tiếp ưu việt nơi cần điều kiện mở máy nặng nề cấn tốc độ thay đổi vùng rộng Bộ Mơn Thiết Bị Điện GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 31 Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thông Φ: Thay đổi Φ phương pháp sau: - Mắc song song dây quấn kích thích điện trở - Mắc shunt dây quấn phần ứng điện trở - Thay đổi điện áp • Mắc shunt dây quấn kích thích: Φ↓→n↑, điều chỉnh Φ Znt Cạnh nằm gọi lớp Cạnh nằm gọi lớp +y1 -y2 (1+y1 - y2) +y1 (1+y1) Trong trình lập sơ đồ, số thứ tự rãnh tìm 0, số âm hay dương có giá trò tuyệt đối > Znt ta qui đổi giá trò thực rãnh theo qui tắc: + Nếu số thứ tự hay âm : Số thứ tự rãnh tương đương = số thứ tự có + Znt + Nếu số thứ tự dương > Znt : Số thứ tự rãnh tương đương = số thứ tự có – Znt • Vẽ đoạn thẳnng song song đặc trưng cho số rãnh nguyên tố • Căn vào sơ đồ nối phần tử → xây dựng sơ đồ khai triển dây quấn • Đặt cực từ sơ đồ dây quấn vẽ vò trí chổi than ( cực từ có nhiêu chổi than) • Đồ thò hình tia đa giác sức điện động • Từ ta tìm kết luận dây ( dây có hoàn thành đúng, số mạch nhánh song song, số phiến góp, chổi than) b) Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp đơn dây quấn máy điện chiều có : Znt = S = G = 16 2p = Giải • Các bước dây: y = Z nt 16 = =4 2p y = yG = y = y1 – y = Bộ Mơn Thiết Bị Điện GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 35 • Sơ đồ nối phần tử : Lớp 10 11 12 6’ 7’ 8’ 9’ 10’ 11’ 12’ 13’ 14’ 15’ 16’ +y1 -y2 Lớp 5’ 13 14 15 16 1’ 2’ 3’ 4’ Số đôi mạch nhánh: Số đôi mạch nhánh ghép song song dây quấn phần ứng số cực từ 2a = 2p = số đường chổi hay số đôi mạch nhánh số đôi cực từ: a = p Đa giác sức điện động: Gọi: αđ: góc điện rãnh nguyên tố kề - 14 αđ = - 15 p.360° Z nt p: số đôi cực - 16 - 13 1-9 Theo thí dụ trên: α= 2.360° = 45° 16 - 12 - 11 + 16 10 14 Đa giác sđđ dây quấn xếp đơn đa giác sđđ trùng 11 15 13 10 13 12 14 - Bộ Mơn Thiết Bị Điện - 10 GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 36 V.8.3 Dây quấn xếp phức tạp : • Tính bước dây : m : bậc dây quấn + Thường m =2 , công suất thật lớn m > + Dây quấn xếp đôi : m = + Dây quấn xếp ba : m = y = yG = m ; m = 2, 3… y1 = Z nt ± ε = số nguyên 2p y = y1 - y + Phần tử I nối với phần tử thứ III + dây quấn xếp xen kẽ nối song song y1 y y2 yG • Sơ đồ nối phần tử: Lớp +y1 Lớp (1+y1)’ Sơ đồ khai triển Bộ Mơn Thiết Bị Điện -y2 (1+y1 - y2) +y1 ( )’ ( ) ( )’ GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 37 Ví dụ: vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp đôi có Znt = S = G = 24 ; 2p = Giải Sơ đồ nối phần tử: Lớp 7’ 9’ 11’ 13’ 15’ Lớp Lớp 7’ 9’ 11’ 13’ 15’ Lớp 11 13 17’ 19’ 11 13 17’ 19’ 15 17 21’ 15 23’ 17 21’ 19 21 1’ 19 23’ 3’ 21 1’ 3’ 23 5’ 23 5’ − Ta có mạch điện làm việc song song thông qua chổi than − Chiều rộng chổi than = m phiến góp ( để lấy điện đồng thời hai dây quấn được) − Vò trí chổi than tâm cực từ, đặt cực từ tâm bước cực τ 23 24 τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A1 τ + B1 + Bộ Mơn Thiết Bị Điện - - A2 + B2 - GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 38 • Số mạch nhánh song song: 2a = 2mp m: số bậc phức tạp • Đa giác sức điện động: α điện = p.360 2.360 = = 30 o Z nt 24 V.8.4 Dây quấn sóng đơn: • Tính bước dây : y1 = Z nt ± ε = số nguyên 2p y = yG = G ±1 p “ – “: sóng trái (đỡ tốn đồng) thường dùng “ + “: sóng phải y2 = y – y • Sơ đồ nối phần tử: Lớp +y1 Lớp (1+y1 + y2) +y1 +y2 (1+y1)’ ( )’ ( ) ( )’ Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn sóng đơn có: Znt = S = G = 15 2p = Giải + y1 = Z nt 15 ± ε = − = (chọn bước ngắn) 2p 4 y = yG = G ± 15 − = =7 p y2 = y – y1 = + Sơ đồ nối phần tử : Lớp 15 14 Lớp 4’ 11’ 3’ 10’ 2’ 9’ • Số mạch nhánh song song: 2a = Bộ Mơn Thiết Bị Điện 13 1’ 8’ 12 15’ 11 7’ 14’ 10 6’ 13’ 5’ 12’ GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 39 V.8.5 Dây quấn sóng phức tạp: • Tính bước dây : y = yG = y1 = G±m p Z nt ± ε = số nguyên 2p y = y – y1 • Sơ đồ nối phần tử: Lớp +y1 Lớp +y2 (1+y1 + y2) +y1 (1+y1)’ ( )’ ( ) ( )’ Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn sóng đôi, quấn trái phần ứng: Znt = S = G = 18 2p = Giải y = yG = y1 = G−2 =8 p Z nt 18 ±ε = − =4 2p y = y – y1 = Sơ đồ nối phần tử : + Số lẻ: Lớp Lớp + Số chẵn:Lớp Lớp 5’ 13’ 10 6’ • Số mạch nhánh song song: 2a= 2m Bộ Mơn Thiết Bị Điện 14’ 17 15 3’ 11’ 1’ 13 9’ 17’ 18 16 14 4’ 12’ 2’ 10’ 18’ 11 7’ 15’ 12 8’ 16’ GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 40 V.8.6 Dây quấn hỗn hợp: y1x = y1s y2x y2s yGx yGs Điều kiện dây quấn hỗn hợp: y1x= y1s y2x= y2s 2ax= 2as 2mxp= 2ms mxp = ms Nếu xếp đơn : mx = ms ∈ p Khi p=1 xếp đơn - sóng đơn p= xếp đơn - sóng đôi p= xếp đơn - song ba Ví dụ: vẽ sơ đồ khai triển dây quấn hổn hợp có: Znt = S = G = 24 2p = Giải Xếp đơn sóng + Z nt 24 = 2p y x = y Gx = y x = y 1x − y x = y 1x = + sóng ba: y1s = = y1x y s = y Gs = G − 24 − = =7 p y2s = ys – y1s = = y2x → Sơ đồ nối phần tử Bộ Mơn Thiết Bị Điện GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 41 V.8.7 Dây cân điện thế: Trong tất loại dây quấn, trừ dây quấn hỗn hợp, a≠ phải đặt dây cân điện để làm cho điều kiện đổi chiều tốt Có hai loại dây cân điện Dây cân điện loại dùng để triệt tiêu không đối xứng hệ thống mạch từ máy điện thường dùng dây quấn xếp; loại hai dùng để triệt tiêu không đối xứng phân bố điện áp cổ góp Dây cân điện nối liền điểm dây quấn lý thuyết đẳng Các điểm đẳng xác đònh nhờ đa giác sức điện động dây quấn Số dây cân điện đặt cáng nhiều tốt, để giảm giá thành chế tạo, thường không đặt toàn số dây cân điện Trong máy điện cực công suất lớn, thường đặt đến dây cân điện Trong máy điện công suất vừa lớn (Pđm> 100kw), số dây cân điện 20-30% tổng số phần tử dây quấn phần ứng Chỉ máy lớn quan trọng động điện dùng cán thép máy phát điện kích từ máy phát điện tua bin hơi… dùng toàn dây cân điện Tiết diện dây cân điện lấy ¼ đến ½ tiết diện dây quấn phần ứng Bộ Mơn Thiết Bị Điện [...]... song Trang 70 GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) 5 Máy Điện DC V.1 Khái qt V.2 Cấu tạo V.3 Ngun lý làm việc V.4 Từ trường lúc máy điện DC có tải V.5 Quan hệ điện từ trong máy điện DC V.6 Máy phát DC V.7 Động cơ DC V.8 Sơ đồ dây quấn máy điện DC Bộ Mơn Thiết Bị Điện Trang 1 GT Máy Điện – Máy Điện Một Chiều (DC) Trang 2 V.1 Khái qt Máy điện một chiều là thiết bò điện dùng để biến đổi cơ năng thành điện. .. truyền tải Trang 50 CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP của máy biến áp và giảm nhỏ kích thước Đồng thời dùng vật liệu dẫn điện là dây nhôm thay cho dây đồng để giảm khối lượng trong máy biến áp 2.2 ĐỊNH NGHĨA Máy biến áp là một thiết bò điện từ tónh làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi điện áp của mạng điện xoay chiều từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác nhưng vẫn giữ nguyên tần số Máy biến áp... Một Chiều (DC) Trang 3 + Gông từ ( vỏ máy ): dùng để gắn các cực từ, làm mạch từ nối liền các cực từ Do vậy vỏ máy được dẫn từ, đây là điểm khác biệt với vỏ máy của máy điện xoay chiều + Trong các loại máy điện công suất lớn, gông từ thường làm bằng thép đúc, máy điện công suất nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại, có khi máy nhỏ dùng gang làm vỏ máy + Các bộ phận khác: nắp máy và cơ cấu... dụng nhiều trong giao thông vận tải với điều kiện làm việc nặng nhọc, thiết bò nâng, hạ; các động cơ chấp hành trong các hệ thống điều chỉnh tự động với công suất nhỏ (vài watt) Máy phát điện một chiều (DC generator) là máy phát kích từ cho máy phát điện đồng bộ; dùng trong kỹ thuật hàn, mạ điện chất lượng cao, dùng trong điện hóa, điện ôtô Nhược điểm chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp điện. .. gọi là điện áp rơi trên các cuộn dây b) Phương trình cân bằng sức từ động ∗ Khi máy biến áp không tải không tải: i2 = 0 ( hở mạch thứ cấp) Dòng điện trong dây quấn sơ cấp là i0, từ thông chính trong máy lúc này do sức từ động i0N1 sinh ra Trang 63 CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP ∗ Khi máy biến áp làm việc có tải: i2 ≠ 0.Từ thông chính trong máy do sức từ động trên hai cuộn dây sinh ra (i1N1+i2N2) Nếu bỏ qua điện. .. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Hình : Trạm biến áp Hình : Máy biến áp một pha Máy biến áp ra đời ở nước ta từ rất sớm, máy biến áp chủ yếu được sử dụng trong điện lực để nâng cao điện áp của mạng điện khi truyền tải điện năng đi xa Khi đến các hộ tiêu thụ, máy biến áp làm giảm điện áp xuống mức phù hợp với phụ tải cần sử dụng Khuynh hướng phát triển hiện nay của máy biến áp là dùng các loại vật liệu có từ tính... sao (Y/Y), rất ít được sử dụng vì vấn đề điều hoà và cân bằng Trang 58 CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP Trong các máy biến áp truyền tải điện năng, phía cao áp thường đấu Y và phía hạ áp thường đấu ∆ vì: Khi dấu Y: điện áp pha nhỏ hơn điện áp dây 3 lần, (U p = Ud 3 ), do đó các vấn đề cách điện trong máy giảm, chi phí giảm Cá cuộn dây điện áp cao của các máy biến áp hoạt động trên 100 000 V thường được đấu Y Khi... vậy: đối với máy biến áp 1 pha tỉ số biến áp chỉ phụ thuộc vào tỉ số vòng dây ( N1 ) còn ở máy biến áp 3 pha còn phụ thuộc vào tổ nối N2 dây 2.10 QUAN HỆ ĐIỆN TỪ TRONG MÁY BIẾN ÁP Trang 61 CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP 2.10.1 Các Phương Trình Cơ Bản Của Máy Biến p b) Phương trình cân bằng sức điện động Ta đã biết, sức điện động sinh ra trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp là : e1 = − N1 dΦ dψ 1 =− dt dt e2 = − N... áp khi không tải và điện áp đặt vào sơ cấp là đònh mức • Công suất đònh mức (dung lượng đònh mức) là công suất biểu kiến phía thứ cấp của máy biến áp : Sđm (VA, KVA), đặc trưng cho khả năng chuyển tải năng lượng của máy Trang 54 CHƯƠNG 2 MÁY BIẾN ÁP o Máy biến áp 1 pha: Sđm = S2 =U2 đm I2 đm o Máy biến áp 3 pha: Sđm = S2 = 3 U2 đm I2 dm Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp, xem máy biến áp là lý tưởng... 2 = 2 N1 K Từ phương trình cân bằng trên ta thấy, lúc máy biến áp có tải, dòng điện sơ cấp gồm hai thành phần Thành phần dòng I0 tạo nên từ thông chính trong lõi thép Thành phần (- I’2) có tác dụng bù lại tác dụng khử từ của dòng điện thứ cấp Khi tải tăng, dòng điện thứ cấp I2 tăng lên, thì thành phần bù (- I’2) cũng tăng lên Để giữ cho từ thông trong máy không thay đổi thì dòng điện cấp I1 cũng tăng