ĐỀ CƯƠNG MÁY điện CHƯƠNG 4 đại học hàng hải

đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.đề cương máy điện đại học hàng hải.

Tuấ n Chương 4: Máy điện chiều Câu 1: Nêu khái niệm máy điện chiều Nêu thông số đặc trưng máy điện chiều khái niệm : Định nghĩa: Máy điện chiều sử dụng nguồn lượng điện chiều, nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ có nhiệm vụ biến đổi lượng điện chiều thành ngược lại Ứng dụng, ưu nhược điểm máy điện chiều - Sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp , dùng để cấp nguồn điện chiều cho động điện chiều, cho mạch kích từ, cho số lĩnh vực công nghiệp như: điện phân, mạ điện, luyện kim… - Ưu điểm cho phép điều chỉnh tốc độ tốt, dùng hệ truyền động điện có yêu cầu ổn định tốc độ cao cán thép, giao thơng, hầm mỏ…, - Nhược điểm cấu trúc có chổi than cổ góp kích thước, trọng lượng máy lớn, tốn nhiều kim loại mầu Mặt khác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy phức tạp Các thông số đặc trưng - Công suất định mức: Pđm công suất phát máy phát đưa trục động cơ; - Điện áp định mức: Uđm điện áp định mức mạch điện phần ứng kích từ; - Dòng điện định mức: Iđm dòng điện định mức mạch điện phần ứng kích từ; - Hiệu suất định mức: ηđm hiệu suất mà máy đạt công tác giá trị định mức; - Tốc độ định mức nđm ; Cấp cách điện F; Cấp bảo vệ IP 23( ); - Nước sản xuất, năm sản xuất, kích thước, trọng lượng Câu 2: Trình bày cấu tạo máy điện chiều 1 Sơ đồ Vỏ máy Lõi thép cực từ Lõi thép cực từ phụ Cuộn dây kích từ nối tiếp Cuộn dây kích từ song song(độc lập) Cuộn dây cực từ phụ Lõi thép phần ứng(roto) Dây quấn cuộn dây phần ứng Trục máy Tuấ n Phân tích phần tĩnh (vỏ, loại cực từ, loại dây quấn, phận lại khác) Phần tĩnh ln phần cảm phần nhận lượng điện chiều để tạo từ trường kích từ máy Vỏ máy (1): Là mạch từ, dùng để dẫn từ gá lắp cực từ, vỏ máy làm nhiệm vụ bảo vệ máy Vỏ làm thép đúc - Cực từ (2) thực tế gồm phần : thân cực,và mặt cực: Thân cực làm thép đúc, mặt cực làm thép KTĐ Cực từ nơi quấn dây kích từ để tạo từ trường phần cảm gọi từ trường kích từ Trên cực từ người ta quấn dây kích từ Wkt - Cực từ phụ (3): Làm thép đúc, mặt cực có khe khí với rơto rộng so với cực từ Trên cực từ phụ, quấn dây kích từ phụ Wp để tạo từ trường phụ - Dây quấn: Là mạch điện, dùng để dẫn điện, làm dây đồng bọc cách điện, dây êmay Dây quấn gồm loại sau:  Dây quấn kích từ nối tiếp (4): Wnt có nội trở bé ,vì số vòng dây tiết diện lớn, Wnt đấu nối tiếp với phần ứng qua chổi than cổ góp điện  Dây quấn kích từ song song (độc lập) (5): Wss: có nội trở lớn, số vòng dây lớn tiết diện dây nhỏ, Wss đấu song song hay độc lập với phần ứng (rơto) - Ngồi ra, phần tĩnh có hai nắp máy hai đầu để đỡ rơto.Hai đầu trục có hai vòng bi, thân máy có trụ đấu dây, đế máy, giá chổi than, chổi than, biển máy, móc vận chuyển Phân tích phần quay (Trục máy, lõi thép, dây quấn, phận lại khác) - Phần quay ln phần ứng phần cảm ứng sức điện động xoay chiều; bao gồm: Lõi thép (7) mạch từ rôto, cấu tạo từ thép KTĐ có độ dày (0,350,5) mm ghép cách điện lại với tạo thành hình trụ tròn rỗng, mặt ngồi rơto xẻ rãnh đặn để đặt dây - Dây quấn (8) mạch điện rôto, dây quấn dây đồng bọc cách điện hay dây êmay Kiểu quấn rải chu vi mặt rơto (cấu tạo dây quấn sinh viên tự tìm nghiên cứu) - Trục rôto (9) làm thép hợp kim có độ bền khí cao Trục dùng để đỡ rôto quay tự hai đầu có hai vòng bi - Ngồi phần quay có cổ góp, cánh quạt làm mát Phân tích Cổ góp chổi than: Cổ góp chổi than phận để biến đổi dòng điện rơ to coi chỉnh lưu hay nghịch lưu khí - Cổ góp: gọi vành góp hay vành đổi chiều có cấu tạo nhiều phiến góp đồng cách điện với - Chổi than: thiết bị đưa dòng điện vào khỏi rơto, có cấu tạo than granit vừa có độ bền cơ, vừa chống mài mòn vừa có độ dẫn điện cao - Tuấ n Câu 3: Phân loại máy điện chiều theo phương pháp kích từ Máy điện chiều kích từ độc lập - Điện áp phần ứng U sinh dòng điện Iư; _ + - Điện áp kích từ Ukt (độc lập với phần ứng) tạo dòng điện Ikt; dòng điện Ikt tạo sức từ động Fkt, sức từ động U Fkt tạo từ trường Φkt Nếu Ukt = const, Ikt = kt = Rkt const, Φkt = const U IIkt + W®l Ukt Máy điện chiều kích từ song song - Cuộn kích từ song song Wss mắc song song với phần ứng cấp điện áp với phần ứng U U + - Dòng điện kích từ phụ thuộc váo điện áp đặt U vào phần ứng: Ikt = R kt _ I- Wss Ikt Máy điện chiều kích từ nối tiếp - Cuộn kích từ nối tiếp Wnt mắc nối tiếp với phần ứng(rơto) thơng qua chổi than cổ góp - Trong máy có dòng điện: Iư = Ikt = Itải - Khi khơng tải Itải = Ikt = 0; nên Φkt = Φdư _ + U IIT Wnt Ikt Máy điện chiều kích từ hỗn hợp - Có hai cuộn kích từ cuộn kích từ song song Wss cuộn kích từ nối tiếp Wnt; U + _ c - Hai cuộn kích từ đấu thuận hay đấu ngược để từ trường tổng tổng hiệu từ trường cuộn Wss    W nt sinh ra, tức là:   ss   nt nt Wnt c F1 ss Wss F2 Tuấ n Câu 4: Trình bày nguyên lý làm việc máy phát điện chiều - Sơ đồ  B N A+ BS - Nguyên lý làm việc:  Khi đặt điện áp chiều Ukt vào cuộn dây kích từ đặt stato máy phát điện chiều, Ukt sinh dòng kích từ Ikt, dòng Ikt sinh sức từ động kích từ Fkt sinh phần cảm từ trường Φkt Đồng thời quay phần ứng(rơto) động cấp bên ngồi đạt đến vòng quay định mức Lúc từ trường Φkt quét lên dẫn (dây quấn) rôto, theo định luật cảm ứng điện từ, dây quấn rôto xuất sức điện động E2 xoay chiều (có chiều xác định quy tắc bàn tay phải) Thơng qua chổi than cổ góp, sức điện động xoay chiều E2 biến đổi thành điện áp chiều mạch  Nếu dây quấn phần ứng gồm khung dây(mô bin) quay hết vòng chiều dòng điện chạy khung dây biến thiên lần, mạch ngồi lại ln ln có có cực âm chổi B cực dương chổi A Hay nói cách khác sức điện động phần ứng xoay chiều điện áp mạch ngồi chiều mơ tả dạng quan hệ sức điện động dây quấn phần ứng điện áp mạch theo thời gian hình sau: Tuấ n e +Em 1800 2700 t 3800 -Em U +Em 1800 t U U t -  Để máy phát phát điện áp U chiều(=) có dạng phẳng phần ứng gồm nhiều khung dây nối tiếp tạo thnahf nhánh song song mà mô bin mắc nối tiếp Kết luận: Chổi than cổ góp chế độ máy phát phận chỉnh lưu khí, có nhiệm vụ biến đổi sức điện động xoay chiều dây phần ứng(rôto) thành điện áp chiều mạch ngồi Câu 5: Trình bày nguyên lý làm việc động điện chiều - Sơ đồ N F I A+ F BS - Nguyên lý làm việc  Khi đặt điện áp chiều vào cuộn dây kích từ phần cảm (stato) phần cảm  xuất từ trường kt Đồng thời đặt điện áp chiều vào phần ứng (rơto) dây quấn phần ứng xuất dòng điện Iư Do dẫn (dây quấn) phần ứng có Tuấ n dòng điện qua lại nằm từ trường nên chịu lực điện từ tác động F = BLI, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái; lực F tạo mômen quay làm quay rô to hình  Trên hình vẽ xét cho khung dây dùng quy tắc bàn tay trái, ta xác định chiều lực F từ suy chiều mơ men quay M tốc độ n(), nhờ có chổi than cổ góp mà chiều lực tác dụng khơng đổi chiều Kết luận: Điện áp mạch ngồi chiều dòng điện chạy phần ứng xoay chiều, thời điểm, chiều lực chiều mơmen khơng đổi Chổi than cổ góp đóng vai trò nghịch lưu khí - Câu 6: Thiết lập đặc tính máy phát điện chiều kích từ độc lập Đặc tính khơng tải - Khái niệm:E0 = f(Ikt); n = const; I = - Phân tích: Mạch kích từ nối tiếp với R để thay đổi Ikt Nếu  mạch từ chưa bão hồ kt = CIkt Do đó: E = ke  n = A.kt hay E = B.Ikt  Dạng đặc tính khơng tải đường cong từ hoá lõi thép thường lấy theo đường trung bình Nếu khơng bỏ qua từ trường dư d d = (23)% đm nên sức điện động dư Ed = (23) % Uđm (Ikto giá trị Ikt mà không tải E0 = Uđm) - Đường đặc tính: Eo U®m Ed Ikto Ikt Chú ý: Khi tốc độ thay đổi(n = var), E = ke..n = B.Ikt.n bị thay đổi, n giảm đặc tính khơng tải nhanh bị bão hồ Đặc tính tải Khái niệm: U=f(Ikt), n=const; I=const Phân tích: Ta có U=E= A.với A hệ số khơng đổi  Khi khơng tải ta có đặc tính U= E0= f(Ikt)  Khi có tải, có phản ứng phần ứng nên từ trường  giảm nên E< E0 nên E= f(Ikt)< E0= f(Ikt) Mặt khác có điện áp rơi nên điện áp đầu U=f(Ikt)< E= f(Ikt) - Đường đặc tính:  Tuấ n Đặc tính ngắn mạch - Khái niệm: = f( ), n=const; U=0 - Phân tích:  Ở ta xét ngắn mạch thí nghiệm =0 Sao cho = , dòng nhỏ, nên mạch chưa bão hòa từ, nên đặc tính có dạng đường thẳng  Khi ngắn mạch U=E=0  E=  =  Dạng đặc tính - =A với A hệ số khơng đổi Đường đặc tính: Tuấ n Đặc tính ngồi - Khái niệm: U = f(I); n= const; Ikt = const - Phân tích:  Xuất phát từ phương trình cân điện áp: U = E - Rư I hay U = ke  n - Rư I  Khi tải nhỏ I < Iđm phản ứng phần ứng khơng đáng kể, nên  = const Do phương trình: U = ke n  - Rư I có dạng đường thẳng y = a - bx  Khi tải lớn, I > Iđm tác dụng phản ứng phần ứng nên từ trường  giảm, quan hệ U= f(I) dạng phi tuyến Khi U =  I = Ing E = lớn, máy phát kích từ độc lập Rphải có thiết bị bảo vệ ngắn mạch  Độ thay đổi điện áp định mức: U dm  - U  U dm U  U dm ; U dm%  100  (6  15)% U0 U0 Đường đặc tính : Đặc tính điều chỉnh - Khái niệm: Ikt = f(I); n =const; U = const - Phân tích: + Từ phương trình cân điện áp: U = E - RưI Ta có: E = U + RưI = ken  = ke n.C.Ikt  Ikt = R U  u I k e nC k e nC - Đườn đặc tính: Tuấ n Câu 7: Phân tích q trình thành lập điện áp máy phát chiều kích từ song song Nêu điều kiện tự kích máy phát Sơ đồ: Phân tích q trình điện từ tự kích - Khi quay rơto với tốc độ n = nđm Do phần cảm tồn từ thông dư (d = (2  3)%.đm ) nên đầu cực máy phát xuất suất điện động dư Ed = (2  3)%.Eđm sđđ dư Ed sinh dòng Ikt tạo s.t.đ Fkt = IktWkt ; Fkt tạo kt kt chiều với d điều làm tăng E U Quá trình diễn E0 = Uđm kết thúc q trình tự kích di - Giả sử n = const  Thì ikt Rkt + ikt Rư + Lkt kt  E ; dt dikt E Coi Lkt = const Rư = 0ikt Rkt+ Lkt dt di hay Lkt kt  E - iktRkt dt di Nếu kt > ikt tăng lên trình ikt =Ikt0 dt di  kt  kết thúc q trình tự kích dt Tuấ n Đặc tính q trình tự kích Q trình tự kích phụ thuộc vào điện trở mạch kích từ Rmkt - Q trình tự kích phụ thuộc vào điện trở mạch kích từ Rmkt Các điều kiện tự kích Phần cảm máy phải tồn từ dư: d = (23)%.đm Chiều d phải chiều với kt Điện trở mạch kích từ: Rkt < Rtới hạn Máy phát động sơ cấp quay đến tốc độ định mức 10 Tuấ n Câu 8: Phân tích đặc tính ngồi máy phát chiều kích từ hỗn hợp cơng tác với cuộn kích từ song song cuộn kích từ nối tiếp đấu thuận đấu ngược Sơ đồ Phân tích từ trường tổng cuộn kích từ song song cuộn kích từ nối tiếp đấu thuận đấu ngược - Khi cuộn kích từ song song cuộn kích từ nối tiếp đấu thuận từ thơng máy là: kt = ktss + kt nt ; Với: ktss = const; ktnt = K Iư E = ke kt n = A.kt ; U = ke kt n - Rư Iư Khi dòng điện tải tăng (Iư) từ thơng kích từ tổng tăng(kt ) làm cho sđđ phần ứng tăng sụt áp điện trở phần ứng tăng tổng hợp lại điện áp máy phát xảy ba trường hợp sau: + Nếu bù thừa điện áp máy phát tăng + Nếu bù đủ điện áp máy phát ổn định 11 Tuấ n + Nếu bù thiếu điện áp máy phát giảm - Khi cuộn kích từ song song cuộn kích từ nối tiếp đấu ngược từ thông máy là: kt = ktss - kt nt ; Với: ktss = const; ktnt = K Iư E = ke kt n = A.kt ; U = ke kt n - Rư Iư Khi dòng điện tải tăng (Iư) từ thơng kích từ tổng giảm(kt ) làm cho sđđ phần ứng giảm sụt áp điện trở phần ứng tăng tổng hợp lại điện áp máy phát giảm nhanh khi: Iư = Iđm điện áp máy phát khơng Đường đặc tính 12 Tuấ n Câu 9: Thiết lập phương trình vẽ đặc tính động chiều kích từ song song (độc lập) Sơ đồ Sơ đồ nguyên lý động kích từ độc lập Sơ đồ nguyên lý động kích từ song song Phân tích Ta có PT cân điện áp: U=E + PT cân momen: M= Từ   Từ  I = .I= .n + I (1) + (2) (*)  (  I = (**) Thay (**) vào (*)    =  Trong đó: : tốc độ khơng tải lý tưởng)  = =-  : độ cứng đặc tính đặc tính Phương trình gọi phương trình đặc tính động kích từ độc lập 13 Tuấ n Đường đặc tính : 𝑛 𝑛𝑑𝑚 𝑀𝑑𝑚 𝑀𝑛𝑔 Câu 10: Thiết lập phương trình vẽ đặc tính động chiều kích từ nối tiếp 14 Tuấ n Sơ đồ Phân tích Ta có PT cân điện áp: U=E + PT cân momen: M= Từ   Từ  I =  I = .I= .n + ( (**) (C hệ số) thay vào (*) (1) = C.I (***) M= √ (2) ( *)  Ta √ (1) + Nếu mạch từ chưa bão hòa từ  = C  I= I .I = C.I2 thay vào (***) ta được: √ √ = √ (A,B hệ số) 15 Tuấ n Phương trình gọi PT đặc tính động kích từ nối tiếp Đường đặc tính: 16 ... sụt áp điện trở phần ứng tăng tổng hợp lại điện áp máy phát xảy ba trường hợp sau: + Nếu bù thừa điện áp máy phát tăng + Nếu bù đủ điện áp máy phát ổn định 11 Tuấ n + Nếu bù thiếu điện áp máy phát... mài mòn vừa có độ dẫn điện cao - Tuấ n Câu 3: Phân loại máy điện chiều theo phương pháp kích từ Máy điện chiều kích từ độc lập - Điện áp phần ứng U sinh dòng điện Iư; _ + - Điện áp kích từ Ukt... thuộc vào điện trở mạch kích từ Rmkt - Q trình tự kích phụ thuộc vào điện trở mạch kích từ Rmkt Các điều kiện tự kích Phần cảm máy phải tồn từ dư: d = (23)%.đm Chiều d phải chiều với kt Điện