Máy điện 1 - Chương 1

Máy điện một chiều(MĐ1C) hiện ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong sản xuất và đời sống. Nó dùng làm động cơ điện, máy phát điện hoặc tổ hợp máy, thiết bị điện một chiều chuyên dụng. Cô

Trần Văn Chính, Nguyễn Hồng Anh, Bùi Tấn Lợi, Võ Quang SơnMÁY ĐIỆN 1 2008Lời nói đầuTrong quá trình khai thác sử dụng các tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho nền kinh tế không thể không nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, đặc biệt là điện năng. Điện năng không xảy ra trong tự nhiên dưới dạng sử dụng được và cũng không tích trữ được lượng điện lớn. Điện năng phải phát ra liên tục để cung cấp cho những nhu cầu về điện và điện năng được sử dụng rộng rãi trong mọi lãnh vực vì các ưu điểm sau:• Điện năng được sản xuất tập trung với nguồn công suất lớn.• Điện năng có thể truyền tải đi xa với hiệu suất cao.• Điện năng dễ dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác.• Nhờ điện năng có thể tự động hoá mọi quá trình sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cùng với công nghệ thông tin đã đưa nền sản xuất xã hội sang giai đoạn kinh tế tri thức.Máy điện là thiết bị điện dùng để sản xuất, tiêu thụ và biến đổi điện năng. Máy điện nghiên cứu những ứng dụng của các hiện tượng điện từ nhằm biến đổi năng lượng. Máy điện là phần tử quan trọng nhất của bất kỳ thiết bị điện năng nào. Nó được sử dụng rộng rãi trong dân dụng, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế.Giáo trình Máy điện 1 này gồm ba phần :Phần I cung cấp các kiến thức chung về máy điện và nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng của máy biến áp.Phần II cung cấp các kiến thức chung về máy điện xoay chiều. Phần III cung cấp các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng của máy điện không đồng bộ.Giáo trình Máy điện 1 được biên soạn dựa trên kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm ở Bộ môn Điện Công Nghiệp - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng và tham khảo giáo trình của các trường bạn. Đây là giáo trình nhằm giúp cho sinh viên chuyên ngành và không chuyên ngành điện làm tài liệu tham khảo, học tập, đồng thời làm tài liệu để sinh viên thuận tiện học tập khi thầy giáo giảng bằng phương tiện giảng dạy mới.Do trình độ có hạn, giáo trình Máy điện không tránh khỏi thiếu sót, xin hoan nghênh mọi sự góp ý của bạn đọc. Các ý kiến đóng góp xin gởi về các tác giả ở Bộ môn Điện Công Nghiệp - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng.Các tác giả2 PHẦN THỨ NHẤT MÁY BIẾN ÁPChương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÁY ĐIỆN1.1. KHÁI NIỆM CHUNGTừ thời thượng cổ con người đã biết đến những hiện tượng liên quan đến điện như sấm, sét. Nhà triết học Hylạp cổ đại Thales von Milet đã nhận thấy hiện tượng nhiễm điện do ma sát khi chà miếng hổ phách lên vải khô.Năm 1785 Charles Coulomb thiết lập định luật mang tên ông.Năm 1821 Faraday chế tạo ra chiếc máy điện đầu tiên. Ngày đó được xem như một mốc đánh dấu sự ra đời của nghành chế tạo máy điện.Năm 1825 nhà bác học Pháp Andre Marie Ampere phát minh ra các định luật cơ bản của điện động học Năm 1824 P.Barlow làm ra một động cơ gồm hai bánh xe bằng đồng gắn trên một trục. Chúng được đặt trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. “Bánh xe Barlow” tiếp xúc với thuỷ ngân và quay khi có dòng điện chạy qua.Năm 1831 Faraday khám phá ra định luật cảm ứng điện từ, một trong những định luật quan trọng làm nền tảng cho ngành chế tạo máy điện. Năm 1832 Pixxi chế tạo được một máy phát điện có cực từ quay và cuộn dây cố định quấn trên lõi thép Năm 1834 B.S.Yakobi đã chế tạo một động cơ làm việc theo nguyên tắc hút và đẩy giữa một nam châm điện và một nam châm vĩnh cửu. Năm 1838 các kĩ sư Nga đã lắp một bộ 4 động cơ trên một xuồng máy và chiếc xuồng này đã chở 2 hành khách chạy ngược dòng Neva. Như vậy lần đầu tiên động cơ điện được sử dụng vào thực tế.Năm 1860 A. Pacinotti và sau đó năm 1870 Z. Gramme đưa ra máy điện có lõi sắt hình xuyến. Máy điện của Gramme đã tạo ra một cuộc cách mạng về mặt thương mại của các máy điện và nó là cơ sở cho các máy điện hiện đại3 Năm 1873 F. Hefner và Siemen thay thế lõi sắt hình xuyến bằng lõi sắt hình trống. Từ năm 1878 các máy điện được chế tạo rãnh trên lõi sắt để đặt dây quấn.Năm 1880 Thomas A Edison sản xuất ra chiếc máy điện đầu tiên có lõi sắt làm bằng các lá thép ghép lại.Năm 1885 các kĩ sư Hungari đưa ra chiếc máy biến áp có lõi sắt kín.Năm 1889 M.O.Dolivo-Dobrovolsky đề xuất ra động cơ điện không đồng bộ ba pha và máy biến áp ba pha. Từ năm 1890 hệ thống ba pha được dùng rộng rãi. Nó đánh dấu thời kì phát triển của hệ thống dòng điện xoay chiều.Năm 1970 người ta bắt đầu dùng các nguyên tố đất hiếm để chế tạo các nam châm vĩnh cửu mạnh và có kích thước nhỏ.Năm 1978 kĩ thuật đệm từ bắt đầu phát triển ở Nhật Mỹ và Đức và đến năm 1989 những tàu hoả thử nghiệm dùng đệm từ trường đã đạt tốc độ 400 km/h.Năm 1991 trong phòng thí nghiệm của KfA-Karlsruhe (Đức) đã xuất hiện các động cơ siêu nhỏ dùng trong y khoa và robot.Lịch sử phát triển của máy điện đã trải qua nhiều thời kì với sự đóng góp to lớn của các nhà bác học. Ngày nay chúng ta gặp những máy điện có công suất từ vài mW đến hàng trăm MW.Máy điện là thiết bị biến đổi năng lượng cơ điện. Nói chung, một thiết bị biến đổi năng lượng cơ điện là một thiết bị có sự liên kết giữa hệ điện và hệ cơ. Kết hợp một cách thích hợp hai hệ này cho phép chúng ta biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ hay ngược lại. Trong các máy phát năng lượng cơ đưa vào hệ cơ được biến thành năng lượng điện nhờ trường liên kết. Như vậy hệ cơ cung cấp năng lượng qua trường liên kết đến hệ điện. Trong các động cơ, năng lượng điện được đưa vào hệ điện và biến thành năng lượng cơ nhờ trường liên kết, nghĩa là hệ điện cung cấp năng lượng qua trường liên kết đến hệ cơ.Sự liên kết giữa hệ điện và hệ cơ được thực hiện nhờ từ trường hay điện trường, nghĩa là trường liên kết trong máy điện là điện trường hoặc từ trường. Nói chung cả hai trường này đều có mặt trong máy điện. Sự tích luỹ năng lượng trong các trường này liên quan đến sự biến đổi năng lượng. Năng lượng trong trường liên kết sẽ thay đổi hoặc có xu hướng thay đổi trong suốt quá trình biến đổi năng lượng. Có thể nói rằng xu hướng giải phóng năng lượng của trường liên kết và thực hiện công cơ học là nguyên nhân tồn tại mối liên kết giữa hệ điện và hệ cơ.Sự biến đổi năng lượng cơ điện phụ thuộc vào quan hệ giữa một bên là điện trường và từ trường và bên kia là lực cơ học, mô men và chuyển động. Các hiện tượng sau đây thường được dùng trong các thiết bị biến đổi năng lượng cơ điện: - Lực cơ học tác dụng lên thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường, giữa các thanh dẫn có dòng điện nhờ từ trường của chúng. - Lực cơ học tác dụng lên vật liệu sắt từ và có xu hướng làm nó chuyển dời đến vị trí có từ cảm lớn nhất. - Lực cơ học tác dụng lên các bản cực được tích điện của tụ điện và lên điện môi đặt trong điện trường. - Một số tinh thể bị biến dạng khi gradient điện áp tác dụng theo một hướng xác định. Ngược lại khi chúng bị biến dạng, các điện tích xuất hiện trong chúng. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng áp điện. Mặc dù sự biến dạng của tinh thể khi có điện áp đặt vào rất nhỏ song lực xuất hiện có thể rất lớn.4 - Một số vật liệu sắt từ bị biến dạng nhỏ khi chịu tác dụng của từ trường. Ngược lại, đặc tính từ bị ảnh hưởng khi vật liệu chịu tác dụng của ứng suất cơ học. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng từ giảo. Cũng như hiệu ứng áp điện, lực có thể lớn khi biến dạng rất nhỏ. Như vậy có rất nhiều hiện tượng tự nhiên có thể dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Trong giáo trình này, chúng ta chủ yếu nghiên cứu các máy điện làm việc dựa trên hiện tượng thứ nhất và thứ hai vì chúng là các máy điện thông dụng trong thực tế. Còn trong chương này trình bày khái quát về máy điện, tóm tắt các định luật vật lý dùng trong máy điện, trình bày khái quát các vật liệu từ tính và các mạch từ đơn giản. Trong các chương kế tiếp, các khái niệm trong chương này được dùng để phân tích các loại máy điện.`1.2. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI1.4.1. Định nghĩaMáy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện tư, về cấu tạo gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (dây quấn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi các thông số điện năng như điện áp, dòng điện, tần số, số pha .Như vậy máy điện là một hệ điện từ gồm có mạch từ và mạch điện liên quan với nhau. Mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí. Các mạch điện gồm hai hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng với các bộ phận mang chúng.1.4.2. Phân loại máy điệnMáy điện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, các hệ điều khiển và tự động điều chỉnh, khống chế . Máy điện có nhiều loại và có nhiều cách phân loại khác nhau. Ở đây ta phân loại máy điện dựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng gồm các loại như sau : máy điện tĩnh và máy điện quay.a. Máy điện tĩnhMáy điện tĩnh làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, do sự biến đổi từ thông trong các cuộn dây không có sự chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi các thông số điện năng như máy biến áp biến điện áp xoay chiều thành điện áp xoay chiều có giá trị khác, b. Máy điện quay (hoặc có loại chuyển động thẳng)Máy điện quay làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ do từ trường và dòng điện trong các cuộn dây gây ra. Loại máy nầy dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại như điện năng thành cơ năng (động cơ điện). Quá trình biến đổi năng lượng nầy có tính thuận nghịch nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện.5 Để có bức tranh về máy điện, ta có sơ đồ phân loại máy điện thường gặp:1.3. CÁC ĐỊNH LUẬT ĐIỆN TỪ CƠ BẢN DÙNG TRONG MÁY ĐIỆNTrong nghiên cứu máy điện ta thường dùng các định luật sau: định luật cảm ứng điện từ, định luật lực điện từ và định luật dòng điện toàn phần. Các định luật nầy đã được trình bày trong giáo trình vật lý, ở đây nêu lại những điểm chính áp dụng cho nghiên cứu máy điện.1.4.1. Định luật cảm ứng điện từa. Trường hợp từ thông xuyên qua vòng dây biến thiên. Khi từ thông Φ = Φ(t) xuyên qua vòng dây biến thiên trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động (sđđ) e(t). Sđđ đó có chiều sao cho dòng điện do nó sinh ra tạo ra từ thông chống lại sự biến thiên của từ thông sinh ra nó (hình 1-1). Sđđ cảm ứng trong một vòng dây được tính theo công thức: dtdeΦ= [V] (1-1) Nếu cuộn dây có N vòng, sđđ cảm ứng của cuộn dây là: dtddtdNeΨ=Φ= (1-2) trong đó, Φ=ΨN [Wb] gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây; còn t là thời gian.6Máy điệnMáy điện quayMáy biến ápMáy điện xoay chiềuMáy điện một chiều Máy điện đồng bộ Máy điện không đồng bộMáy phát điện không đồng bộĐộng cơ điện một chiềuMáy phát điện một chiềuĐộng cơ điện không đồng bộMáy phát điện đồng bộĐộng cơ điện đồng bộMáy điện tĩnh Hình 1-1 Chiều dương sđđ cảm ứng phù hợp với từ thông theo qui tắc vặn nút chaiΦe Trường hợp từ thông biến thiên hình sin Φ = Φmaxsinωt theo (1-2) ta có:)2tsin(E2)2tsin(EtcosNdtdNemmaxπ+ω=π+ω=ωΦω=Φ=(1-3)b. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từ trường. Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từ trường (đây là trường hợp thường gặp nhất trong máy điện, hình 1-2), trong thanh dẫn cảm ứng sđđ có trị số là: e = Blv (1-4a)trong đó : B[T]: cường độ từ cảm. l[m]: chiều dài tác dụng (effective, hoặc thanh dẫn đặt thẳng góc với đường sức từ trường) của thanh dẫn. V[m/s]: tốc độ dài thanh dẫn. Còn chiều sđđ cảm ứng xác định theo qui tắc bàn tay phải. Từ trường xuyên qua lòng bàn tay, chiều ngón tay cái là chiều chuyển động của thanh dẵn, chiều các ngón tay là chiều sđđ cảm ứng (hình 1-2). Nếu thanh dẫn tạo với từ trường một góc α thì: e = B.l.v.sinα (1-4b) 1.4.2. Định luật lực điện từKhi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ trường (hình 1-3a), thanh dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng có trị số là: f = Bil (1-5a)Trong đó, B[T]: cường độ từ cảm. i [A]: dòng điện chạy trong thanh dẫn. l [m]: chiều dài tác dụng thanh dẫn. f [N]: lực điện từ đo bằng Niuton.Chiều của lực điện từ f được xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 1-3c). Nếu thanh dẫn tạo với từ trường một góc α (hình 1-3b) thì: f = B.i.l.sinα (1-5b)7Hình 1-2 Xác định sđđ cảm ứng theo qui tắc bàn tay phảiHình 1-3 Xác định lực điện từ iBαβ(a)(b)(c) Nếu khoảng cách từ thanh dẫn đến trục quay là d thì mômen tác dụng lên thanh dẫn là:m = 2.f.d = 2.B.l.i.d [Nm] (1-5c)1.4.3. Định luật dòng điện toàn phầnNội dung của định luật dòng điện toàn phần như sau: nếu Hlà véctơ cường độ từ trường do một tập hợp dòng điện i1, i2, . ik, ., in tạo ra và nếu L là một đường cong kín bao quanh chúng thì:∫∑=)L(kildH(1-6)Với ldlà độ dời vi phân trên (L), như trình bày trên hình 1-4. Dấu của ik xác định theo qui tắc vặn nút chai: quay cái vặn nút chai theo chiều ld, chiều tiến của vặn nút chai trùng với chiều dòng điện ik thì dòng điện ik mang dấu dương, còn ngược lại lấy dấu âm.1.4. TỪ TRƯỜNG, MẠCH TỪ VÀ ĐỊNH LUẬT MẠCH TỪ1.4.1. Từ trườngĐiện tích chuyển động sẽ tạo ra từ trường. Trong máy điện, từ trường được tạo bởi các cực từ và dây quấn. Sự phân bố từ trường trong máy phụ thuộc vào kết cấu của máy điện. Trên hình 1-5a,b,c là hình ảnh từ trường tương ứng của thanh dẫn, cuộn dây và nam châm.1.4.2. Mạch từ và định luật mạch từLõi thép của máy điện là mạch từ. Mạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông. Trên hình 1-6a là mạch từ của một cuộn dây có lõi thép và hình 1-7a,b là mạch từ của máy điện quay. Định luật dòng điện toàn phần áp dụng vào mạch từ đồng nhất có một cuộn dây như hình 1-6a, ta có như sau: H.l = Ni = F (1-7)8Hldi1i2i3(L)Hình 1-4 Minh họa định luật dòng điện toàn phầniNSHình 1-5 Từ trường(a)(b)(c) Trong đó:H[A.t/m]: Cường độ từ trường trong mạch từ.l[m] : Chiều dài trung bình của mạch từ. N: Số vòng dây của cuộn dây quấn trên mạch từ.i[A]: gọi là dòng điện từ hóa, tạo ra từ thông cho mạch từ. F = Ni [At]: gọi là sức từ động (stđ) H.l : gọi là từ áp rơi trong mạch từ. Đối với đường dẫn từ là lõi thép, cường độ từ cảm B[T] (mật độ từ thông) trong mạch từ:HHBroµµ=µ=(1-8a)Đối với đường dẫn từ là không khí:HBoµ=(1-8b)Tròn đó, µo là độ từ thẩm tuyệt đối của chân không (không khí):9i1Nl(L)Hình 1-6 Mạch từ đồng nhất có một cuộn dâyΦΦ (i) F (E)ℜ (R)(a) (b)(a)(b)NNSSNNSSHình 1-7 Mạch từ máy điện quayN µo = 4π.10-7 H/m còn : µ = µr µo [H/m]: độ từ thẩm tuyệt đối của vật liệu dẫn từ. µr =µ /µo : độ từ thẩm tương đối của vật liệu dẫn từ. Ta cũng có biểu thức toán học quan hệ giữa từ thông và cường độ từ cảm trong tiết diện ngang của mạch từ:SBΦ=(1-9)Thay biểu thức (1-7a) và (1-8) vào (1-6), ta có :Φℜ=Φ×µ=µ=SllBHlVậyFNiHl==Φℜ=(1-10)Trong đó:Φ[Wb]: từ thông trong mạch từ. S[m2] : tiết diện ngang của mạch từ. Sl×µ=ℜ[At/Wb] từ trở của mạch từ. 1.4.3. Sự tương tự với mạch điệnQuan hệ giữa từ thông, stđ và từ trở của mạch từ tương tự như quan hệ giữa sđđ, dòng điện và điện trở trong mạch điện:F EiR RµΦ = ↔ =Tương tự mạch điện, từ trở tương đương của n mạch từ nối nối tiếp là:1 1 nR R R Rµ µ µ µ= + + +L(1-11)và từ trở tương đương của n mạch từ nối song song là:1 2 n1 1 1 1R R R Rµ µ µ µ= + + +L(1-12)Hình 1-6b trình bày sơ đồ mạch từ với stđ F (tương tự sđđ E), từ trở ℜ (tương tự điện trở R) và từ thông Φ (tương tự dòng điện i). Lõi thép có khe hở không khí (hình 1-8)Cũng áp dụng định luật dòng điện toàn phần vào mạch từ gồm hai đoạn có hiều dài l1 và l2 tiết diện S1 và S2, trên đó quấn hai cuộn dây có số vòng N1 và N2. Cho qua hai cuộn dây là dòng điện i1, i2. Từ hình 1-8, ta có:H1-l1 + H2.l2 = N1-i1 - N2.i2 (1-13)Trong đó:H1,H2[At/m]: Cường độ từ trường tương ứng trong đoạn mạch từ 1, 2.l1, l2[m] : Chiều dài trung bình của đoạn mạch từ 1, 2.i1-N1,i2.N2 [At]: Stđ của cuộn dây 1, 2.10i1N1l1,S1l2,S2i2N2Hình 1-8 Mạch từ có khe hở không khí và hai cuộn dâyΦ [...]... 800 10 00 12 00 14 00 16 00 18 00 2000 B(T) 0 .10 0.32 0.60 0.90 1- 08 1- 18 1- 27 1- 32 1- 36 1- 40 Bài giải 12 Hình VD 1- 1 i N l 1 ,S 1 l 2 ,S 2 Trần Văn Chính, Nguyễn Hồng Anh, Bùi Tấn Lợi, Võ Quang Sơn MÁY ĐIỆN 1 Nếu khoảng cách từ thanh dẫn đến trục quay là d thì mơmen tác dụng lên thanh dẫn là: m = 2.f.d = 2.B.l.i.d [Nm] ( 1- 5c) 1. 4.3. Định luật dịng điện tồn phần Nội dung của định luật dịng điện. .. và N 2 . Cho qua hai cuộn dây là dịng điện i 1 , i 2 . Từ hình 1- 8, ta có: H 1- l 1 + H 2 .l 2 = N 1- i 1 - N 2 .i 2 ( 1- 13) Trong đó: H 1 ,H 2 [At/m]: Cường độ từ trường tương ứng trong đoạn mạch từ 1, 2. l 1 , l 2 [m] : Chiều dài trung bình của đoạn mạch từ 1, 2. i 1- N 1 ,i 2 .N 2 [At]: Stđ của cuộn dây 1, 2. 10 i 1 N 1 l 1 ,S 1 l 2 ,S 2 i 2 N 2 Hình 1- 8 Mạch từ có khe hở khơng khí và hai... 0,87T. 13 400 12 00800 16 00 2000 0.2 0.4 0.6 0.8 1- 0 1- 2 1- 4 1- 6 H(At/m) B(T) (2) (1) Hình VD 1-2 µ o = 4π .10 -7 H/m còn : µ = µ r µ o [H/m]: độ từ thẩm tuyệt đối của vật liệu dẫn từ. µ r =µ /µ o : độ từ thẩm tương đối của vật liệu dẫn từ. Ta cũng có biểu thức tốn học quan hệ giữa từ thơng và cường độ từ cảm trong tiết diện ngang của mạch từ: S B Φ = ( 1- 9) Thay biểu thc ( 1- 7a) v ( 1- 8) vo ( 1- 6),... H 1 l 1 + H 2 l 2 = 2 o 2 1 ro 1 l B l B µ + µµ Cho rằng tiết diện ở khe hở khơng khí bằng tiết diện mạch từ : S 1 = S 2 = S = 4 x 4 =16 cm 2 . Nên B 1 = B 2 = B, vy : )l l ( N B i 2 r 1 o + àà = 2 7 10 ).06,0 6000 40 ( 10 .4600 2 ,1 i + ì = =1, 06 A T thụng tng ứng : Φ =B x S =1, 2. 16 .10 -4 = 19 ,2 .10 -4 Wb Từ thơng móc vịng : Φ=Ψ N = 600 x 19 ,2 .10 -4 = 1, 152 .10 -4 Wb vịng Bài tốn ngược... thơng. Trên hình 1- 6a là mạch từ của một cuộn dây có lõi thép và hình 1- 7a,b là mạch từ của máy điện quay. Định luật dịng điện tồn phần áp dụng vào mạch từ đồng nhất có một cuộn dây như hình 1- 6a, ta có như sau: H.l = Ni = F ( 1- 7) 8 H  ld  i 1 i 2 i 3 (L) Hình 1- 4 Minh họa định luật dịng điện tồn phần i N S Hình 1- 5 Từ trường (a) (b) (c) Hình 1- 11a trình bày mạch từ của máy phát điện có bốn cực... 277.67 l 1 1 1 = = = + + At 14 0. 8 1 0. 3 0.6 9 1 (a) (b) Hình VD 1- 3 a b c d e f g h 0.005 Mạch từ hình VD 1- 1 có kích thước : S = 4x4 cm 2 , l 1 = 40 cm, l 2 = 0,06 cm, cuộn dây N = 600vịng. Giả sử µ r = 6000 đối với sắt. Tìm dịng diện kích từ để có từ cảm trong lõi thép B = 1, 2T , từ thơng tương ứng, và từ thơng móc vịng ? Bài giải Từ cơng thức 1- 17, ta có : ∑ = = m 1j jj lHF Ni = H 1 l 1 +... song song là: 1 2 n 1 1 1 1 R R R R µ µ µ µ = + + +L ( 1- 12) Hình 1- 6b trình bày sơ đồ mạch từ với stđ F (tương tự sđđ E), từ trở ℜ (tương tự điện trở R) và từ thơng Φ (tương tự dịng điện i). Lõi thép có khe hở khơng khí (hình 1- 8) Cũng áp dụng định luật dịng điện tồn phần vào mạch từ gồm hai đoạn có hiều dài l 1 và l 2 tiết diện S 1 và S 2 , trên đó quấn hai cuộn dây có số vịng N 1 và N 2 . Cho... rẻ nhưng dẫn nhiệt và cách điện kém, dễ bị ẩm. Vì vậy chúng phải được tẩm sấy để cách điện tốt hơn. Căn cứ độ bền nhiệt, vật liệu cách điện được chia ra các cấp như bảng 1- 2. Bảng 1- 2 : Các cấp cách điện thường gặp Y A E B F H C 90 0 C 10 5 0 C 12 0 0 C 13 5 0 C 15 5 0 C 18 0 0 C > ;18 0 0 C Ngồi ra cịn có chất cách điện ở thể khí (khơng khí) và thể lỏng (dầu biến áp). Khi máy điện làm việc, do tác động... khơng khí 0 ,14 cm. Cuộn dây quấn trên mạch từ có N = 10 0vịng, điện trở R = 64Ω. Xác định điện áp nguồn một chiều cần thiết để có từ cản 1, 18T trong khe hở. Sử dụng đặc tính từ hố cho ở ví dụ 1- 2. Đáp số : 12 40,7V Bài số 1- 7. Mạch từ như hình BT 1-7 , có chiều dài trung bình l = 1, 5m và tiết diện ngang S = 0,08m 2 . Lõi thép được làm bằng thép lá có đặc tính từ hố như trình bày ở hình 1- 10. Cuộn dây... nhiệt cho phép. Khi máy quá tải độ tăng nhiệt của máy sẽ vượt q nhiệt độ cho phép, vì thế khơng cho phép máy làm việc quá tải lâu dài. 1. 10. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÁY ĐIỆN Việc nghiên cứu máy điện gồm các bước sau: 1. Mô tả các hiện tượng vật lý xảy ra trong máy điện. 2. Dựa vào các định luật vật lý, viết phương trình tốn học mơ tả sự làm việc của máy điện. Đó là mơ hình tốn của máy điện. 3. Từ mơ hình . 400 600 800 10 00 12 00 14 00 16 00 18 00 2000B(T) 0 .10 0.32 0.60 0.90 1- 08 1- 18 1- 27 1- 32 1- 36 1- 40Bi gii 12 Hỡnh VD 1- 1iNl1,S1l2,S2 1- Tính dòng điện kích từTừ. :)ll(NBi2r1o+àà=2 710 ).06,0600040 (10 .46002,1i+ì= =1, 06 AT thụng tng ng : =B x S =1, 2. 16 .10 -4 = 19 ,2 .10 -4 WbT thụng múc vũng : = N = 600 x 19 ,2 .10 -4 = 1, 152 .10 -4