CHƯƠNG NGUYÊN LÍ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN _Máy điện thiết bị dùng để biến đổi độ lớn cường độ dòng điện điện áp (máy biến áp) biến đổi lượng điện-cơ (máy điện quay) Nói cách khác máy điện thiết bị điện có khả biến đổi truyền tải lượng từ trường ***Máy biến áp: Máy biến áp (MBA) dùng nhiều truyền tải điện Điện máy biến áp biến đổi độ lớn dòng điện điện áp mà không biến đổi dạng lượng Khi truyền tải lượng có lượng nhỏ điện biến đổi sang nhiệt gây nên tổn hao máy ***Máy điện quay dùng nhiều công nghiệp đời sống Máy điện quay thiết bị biến đổi điện-cơ: _Máy điện quay làm việc chế độ biến đổi thành điện gọi máy phát _ Máy điện quay làm việc chế độ biến đổi điện thành gọi động 2.2 PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ ***Dựa vào đặc điểm môi trường trung gian trường điện từ chia máy điện làm loại: Máy điện kiểu cảm ứng (điện cảm): Là thiết bị điện biến đổi lượng điện-cơ thông qua môi trường trung gian từ trường Năng lượng thiết bị tập trung từ trường thực biến đổi điện-cơ nhờ biến thiên tỉ số điện cảm.Nói cách khác biến đổi từ thông móc vòng dây quấn Máy điện kiểu điện dung, loại thiết bị điện có trình biến đổi lượng điện-cơ thông qua điện trường Năng lượng thiết bị tập trung điện trường biến đổi điện Máy điện hỗn hợp (điện cảm-điện dung), loại thiết bị điện có trình biến đổi lượng điệncơ thông qua điện-từ trường.Năng lượng thiết bị tập trung điện-từ trường.-cơ thực biến thiên trị số điện dung.Nói cách khác biến đổi điện trường ***Sơ đồ nguyên lí tổng quát biến đổi điện cơ: Phạm vi ứng dụng loại máy điện: Sử dụng nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất công nghiệp a/ Trong công nghiệp: b/ Trong đời sống: 2.3 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1-Công suất đầu vào công suất đầu ra: a/Công suất đầu vào: _Công suất đầu vào gọi công suất sơ cấp _Công suất đầu vào máy điện công suất điện công suất +Công suất đầu vào máy phát điện công suất P Cơ =Mω +Công suất đầu vào động điện công suất điện P điện =U I b-Công suất đầu _Công suất đầu gọi công suất thứ cấp +Công suất đầu máy phát điện công suất điện +Công suất đầu động điện công suất 2-Từ trường máy điện: _Từ trường tác dụng tương hỗ với dòng điện tạo momen, gọi momen điện từ Ở chế độ máy phát, momen điện từ ngược chiều quay roto, chế độ động momen điện từ chiều quay roto _ Từ trường biến thiên cảm ứng suất điện động dây quấn.Ở chế độ máy phát sđđ chiều dòng điện.Ở chế độ động cơ, sđđ ngược chiều dòng điện 3-Tốc độ gia tốc, momen, công suất chuyển động quay Khi nghiên cứu chuyển động quay thường chọn chiều dương trục quay ngược chiều kim đồng hồ, chiều ngược lại chiều âm ***Tốc độ tính số vòng quay: (vòng/phút) ** *Momen: 2.4 BA ĐỊNH LUẬT BIẾN ĐỔI ĐIỆN-CƠ 1- Định luật thứ 1.1- Biến đổi lượng đơn giản phức tạp Biến đổi lượng đơn giản loại biến đổi hoàn toàn từ dạng lượng chuyển sang dạng khác Biến đổi phức tạp dạng biến đổi từ dạng lượng chuyển sang số dạng lương khác 2- Định luật thứ 2: _Máy điện có tính thuận nghịch _Một máy điện quay làm việc chế độ máy phát làm việc chế độ động _Thiết bị biến đổi điện chế độ đồng thời biến đổi điện sang nhiệt năng, chế độ không tải Máy bù đồng coi máy điện đồng làm việc với lưới điện chế độ không tải _Biến đổi sang nhiệt thiết bị điện không thuận nghịch Thiết bị làm việc dựa nguyên lí biến dổi số từ thẩm số điện môi không gian tích lũy lượng điện từ 3-Định luật thứ 3: Từ trường tham gia biến đổi lượng điện-cơ không chuyển động tương Từ trường tổng momen điện từ: ***Trong đó: ω : Tốc độ góc từ trường Pdt: Công suất điện từ tập trung vào khe hở không khí Máy điện không đồng bộ, tần số dòng điện roto: ***Trong đó: _s : hệ số trượt 2.5 QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ (1) Năng lượng điện biến đổi sang lượng (động điện ) diễn tả phương trình: (2) Năng lượng tổn hao khai triển dạng: ***Kết hợp (1) (2) ta được: ***Trong khoảng thời gian dt lượng nguồn cung cấp dW e, cân với tổng độ tăng lượng từ trường dWt độ tăng lượng dWco, ta có phương trình: dW =dW +dWco e t ***Trong đó: _dWe : biến thiên (thay đổi) lượng điện đầu vào, khoảng thời gian dt _dWt : biến thiên lượng tích lũy từ trường, khoảng thời gian dt _dWco : biến thiên lượng cơ, khoảng thời gian dt 2.6 MÁY ĐIỆN CHUYỂN ĐỘNG QUAY 1-Hệ thống biến đổi điện-cơ chuyển động quay có dây quấn kích từ Máy điện quay có phần stato ( phần đứng yên) roto ( phần quay) ***Phương trình momen: 2-Hệ thống biến đổi điện-cơ chuyển động quay có dây quấn kích từ Từ thông móc vòng qua dây quấn stato roto là: ***Trong đó: Lss-Tự cảm dây quấn Stato Lrr-Tự cảm dây quấn Roto Lsr=Lrs :Hỗ cảm hai dây quân Stato Roto 2.7 MÁY ĐIỆN QUAY CÓ CẤU TẠO HÌNH TRỤ ***Hỗ cảm: Lsr=Lcosθ ***Momen điện từ: _Góc θ=ωcơ.t+δ 1-Máy điện đồng pha: Cho ωr=0, α=0, ωcơ=ωs, dòng điện kích từ roto dòng chiều, tốc độ quay roto tốc độ đồng bộ, Momen tính theo công thức: M dt =− Is Ir L [ sin(2ωs t +δ) +sin δ] ***Khi Momen trung bình là: I I L M dt ( tb ) = −s r sin δ 2-Động không đồng pha ***Nguyên lí: Dựa cảm ứng điện từ, chênh lệch tần số stato roto 2.8 LỰC ĐIỆN TỪ VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MÁY ĐIỆN 1-Định luật lực từ điện: Cho dẫn chiều dài l đặt từ trường B Thanh dẫn chịu lực tác dụng lực: f =i( L.B ), N _Vecto L có chiều dài l trùng hướng dòng điện 2-Sức điện động cảm ứng dẫn chuyển động từ trường: _Một dẫn chuyển động từ trường B với vận tốc v Độ lớn sđđ cảm ứng là: e=(v.B).L _Độ lớn sđđ cảm ứng xác định công thức: e =| (v.B ).L |= v.B.sin α.l.cos δ ***Trong đó: _α: Góc lệch vecto v vecto B _δ: Góc Vecto (v.B) vecto L 2.9 KHỞI ĐỘNG VÀ HÃM MÁY 1- Tốc độ góc (ω), momen điện từ(Mđt ) momen quán tính (J) a/ Tốc độ góc: 2πn n = 60 9, 55 ω= b/ Momen điện từ: N= P P = 9,55 ( Nm) ω n c/ Momen quán tính: N= P P = 9,55 ( Nm) ω n d/ Vật quay trụ tròn đồng chất bán kính tính công thức: d2 r2 = ***Trong đó: _P: công suất _n: số vòng quay _r: bán kính _d:đường kính tiết diện tròn 2-Thời gian khởi động hãm máy: _Ta có phương trình cân Momen M J =M dt −M C =J dω dt _Thời gian khởi động máy: Tω Jn tk = = MJ 9, 55M J ***Trong đó: _M(Nm) _t(s) _n(vg/ph) _J(kg.m2) _ω(rad/s)