PHẠM VĂN BÌNH M Á Y Đ IỆ N TỔNG QÚÁT :ang THU VIEN DH NHA TRANG * 0 0 3000018698 * PHẠM VĂN BÌNH MÁY ĐIỆN TỔNG QUÁT (T i bả n lần th ứ n h ấ t) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM Cống ty cổ phần sách Đại học - Dạy nghề - Nhà xuất Giáo dục Việt Nairn giữ quyền công bố tác phỉẩm 04 - 2009/CXB/253 - 2117/GD Mã số: 77B716y9-D)AI Mỗi cách mạng khoa học công nghệ gắn liền với phát chế ngự nguồn lượng Năng lượng nước mở đầu cho kỷ nguyên khí hố Năng lượng điện từ mở đầu cho kỷ ngun điện khí hố So với nguồn lượng khác cơ, thuỷ, khí, quang , lượng điện từ phát chậm giác quan người không cảm nhận tượng điện từ Các định luật điện từ phát kỷ thứ XIX Với định luật cảm ứng điện từ M Faraday phát năm 1831 làm sở lý luận cho đời máy phát điện, động điện, dụng cụ đo nhiều thiết bị điện khác Ngày với phát triển khoa học công nghệ, máy phát chế tạo với công suất 1600MW, động điện với cơng suất 10000kW với tính đa dạng nguyên lý Ohm, Ampe, Faraday đề ngự trị Điện động lực cho sản xuất đại Biến đổi lượng điện - ln mang tính chất thời Nó sở lý luận cho kỹ sư điện, nhờ phân tích, tổng hợp, thiết kế tối ưu thiết bị điện Các môn học kỹ sư điện xây dựng sở biến đổi lượng điện Các loại máy điện đa dạng Lý luận máy điện tổng quát Park đề giúp việc nhận thức loại máy điện rõ ràng hồn chỉnh, nhờ điều khiển chúng cách dễ dàng Cuốn sách Máy điện tổng quát trình bày cách hệ thống lý thuyết biến đổi lượng điện - máy điện tổng quát Đây tài liệu quan trọng cho sinh viê» ngành Điện Nó giúp cho học viên lớp cao học, nghiên cứu sinh kỹ sư điện làm việc viện nghiên cứu sản xuất Sách trình bày rõ ràng biến đổi lượng điện - máy điện tổng quát, ứng dụng biến đổi toạ độ phân tích trạng thái làm việc máy điện, phân tích q trình q độ ứng dụng điều khiển động Cuốn sách bao gồm nhiều ví dụ tập giải sẵn giúp bạn đọc ứng dụng lý luận vào thực tiễn Tác giả nhiều năm nghiên cứu giảng dạy lĩnh vực biến đổi điện cơ, tập hợp nghiên cứu tư liệu lĩnh vực Mặc dù biên soạn kỹ đồng thời nhận nhiều ý kiến đóng góp cửa TS Trần Vãn Thịnh - Trưởng Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử, TS Phạm Hùng Phi - Trưởng nhóm chuyên môn Kỹ thuật điện ứng dụng sơ đồ tổng quát điều khiển động Ý kiến đóng góp TS Bùi Văn Thi lý thuyết biên đoi điện cơ; phức tạp lý luận lĩnh vực trình độ cịn hạn chế tác giả nên sách có thiếu sót Tac giả mong góp ý nhận xét đông đảo bạn đọc Mọi ý kiến nhận xét xin gửi môn Thiết bị Điện - Điện tử, trường ĐHBK Hà Nội, điện thoại 0L8692511 Xin chân thành cảm ơn GĐ Trung tâm đào tạo, bảo dưỡng công nghiệp - ĐHBKHN PGS Lê Văn Doanh K H Á I K IỆ I C O ' B Ả N V Ẻ M Ạ C H T Ừ 1.1 VẬT LIỆU SẤT TỪ 1.1.1 Khái niệm chung Ngày vật liệu từ sử dụng rộng rãi nhiều loại thiết bị điện (TBĐ), ví dụ: Vật liệu từ dùng để chế tạo mạch từ mây phát điện, động điện, máy biến áp, dụng cụ đo điện dùng để chế tạo nhiều loạii chi tiết khác cho máy thu hình, máy điện thoại Sắt số kim loại khác coban, niken, tungsten hợp kim chúng có khả dẫn từ đặc biệt, gọi vật liệu sát từ Vật liệu sắt từ dễ bị từ hố, có hệ số từ thẩm |Tr cao Người ta giải thích khả dẫn từ, gọi q trình từ hố vật liệu sắt từ sau: Mỗi nguyên tử vật liệu sắt từ đềtu có từ trường định hướng hình thành mạng tinh thể chúng miền từ hoá tự nhiên, từ trurờng miền định hướng khơng gian ba chiều Khi khơng có tác dụng từ trường từ bên (gọi tắt “từ trường ngoài”), vectơ biểu diễn từ trương miền từ hoá xếp hỗn loạn, tổng hợp từ trường miền từ hoá tự nhtiên vật liệu từ cân nhau, nói cách khác từ trường tổng miền từ* hố tự nhiên bàng khơng (hình l.la) Khi có tác dụng từ trường ngồi, miền tiừ hố tự nhiên định hướng theo từ trường ngồi có tác dựng làm từ trường mạnh lên, từ trường ngồi lớn số miền có từ trường định hướng theo từ' trường ngồi nhiều (hình l.lb ) Như khỉ dặt vật liệu sắt từ tròng từ trườmg, bần tlìần vật liệu trở thành nguồn từ trường • ị t • —> • • \ / ị \ t + • • + t / • \ t ị —►• i \ -* t • ✓\ / • t ✓ —* t • «- / \ ✓ t \\ / a) b) ị + -* s» N* —► Nà Nà s* N * -►Nà ỹ* >4 Nà >4 —►N s* >4 Nà >4 Nà s Nà /» —¥ >4 s* b) c) Hình 1.1 a )T trư ờng vùng cản nlhau C ác vùng định hướng đặt từ trường; c) Bìão hồ Khi hầu hết miền có từ trưởng xoay hướng trùng hướng từ trường ngồi (hình 1.lc), tiếp tục tăng từ trường ngồi, khơng tăng từ trường định hướng từ trường miền, ta nói vật liệu bị bão hồ Sau từ hố, giảm dần tác dụng từ trường ngồi, vectơ có ẲU hướng trở lại tình trạng xếp hỗn loạn, ma sát, có số miền giữ lại định hướng theo từ trường ngoài, gọi tượng từ trễ Vật liệu sắt từ có trễ lớn gọi sắt từ cứng, sắt từ cứng (nam châm vĩnh cửu, alnico) hợp kim sắt, coban kim loại samarium, hợp kim đồng-niken, thép crom Vật liệu sát từ có trễ nhỏ gọi sắt từ mềm sắt từ mềm hợp kim sát, niken, coban số loại đất Sắt từ mềm dùng làm mạch từ máy điện 1.1.2 Đường cong từ hố Hình 1.2 biểu diễn thay đồi cường độ từ cảm vật liệu sắt từ tăng từ trường (từ trường kích từ), gọi đường cong từ hố, chia đường cong làm vùng: vùng tuyến tính, vùng phi tuyến vùng bão hồ Hình 1.3 vẽ đường cong từ hoá hai loại vật liệu sắt từ sử dụng cơng nghiệp 1.1.3 Từ hố khử từ X ét m ạch từ h ình 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 H, A.vịng/m Hình -ị Q uan hệ B -H hai loại vật liệu sắt từ 1.1 Oa, đặt điện áp xoay chiều hình sin vào cuộn dây, trình từ hoá khử từ lõi thép biểu diễn hình 1.4 Giả sử thời điểm t = dòng điện i = 0, cường độ từ cảm lõi thép B = Tăng dòng điện, cường độ từ cảm lõi thép tăng theo (đoạn Oa) Giả sử dịng điện i = Im, có cường độ từ cảm Ỉ3S, lơi thcp bão hồ (điểm a đường cong từ hố) Dịng điện bát đầu giảm, cường độ từ cám B giảm theo, không giảm trùng với đường Oa mà theo đường ab, dịng điện i = 0, cường độ từ cảm khơng trở mà Br, Br gọi từ trễ (từ dư) Muốn giảm cường độ từ cảm B tới cần kích từ theo chiều ngược lại Tăng kích từ theo chiều ngược lại, lõi thép bị từ hoá theo chiều ngược lại theo đường cd, d tương ứng với dòng điện i = - l m Giảm dòng điện dần tới 0, cường độ từ cảm khơng trở mà có giá tri Br (từ trễ), dịng điện tiếp tụCí tăng theo chiều ngưọrc lại cường độ từ cảm B giảm dần tới Quá trình tiếp diễn lặp lại theo chu kỳ, hình thành chu trình từ trễ tạo mát từ trễ hình 1.4a Do dịng điện kích từ tỷ lệ với cường độ từ trường H, đường cong từ hoá thường biếu diễn theo quan hệ B(H), giá trị Hc đường cong gọi lực khử từ Hình 1.4b vẽ số chu trình từ trễ trường hợp dịng điện từ hố có độ lớn khác nhau, ta có họ từ trễ Đường nối đỉnh mắt từ trề gọi đường cong từ hố dùng để tính mạch từ Hình 1.4 a) Chu trình từ trễ; b) Họ chu trình từ trễ Đối với thép kỹ thuật điện, đường cong từ hố đường cong khử từ cịin phụ thuộc vào tần số dịng điện từ hố, tần số lớn mắt từ trễ lởn, dòng chiều gần khơng có mắt từ trễ Vật liệu sắt từ cứng có từ dư Bt lớn, có mát từ trễ “béo” Vật liệu sắt từ mềm có từ dư B, nhỏ, có mắt từ trễ “gầy” 1.2 TỪ TRƯỜNG CỦA NAM CHÂM VĨNH cửu Hình 1.5 vẽ đường sức từ trường nam châm vĩnh cửu ựạo) Người ta dùng đường sức để biểu diễn độ lớn, phương chiều từ trtường Đường sức từ trường đường cong khép kín, có hướng từ cực bắcV'à vào cực nam Đe xác định phương chiều từ trường (phương chiềìu đường sức) người ta dùng la bàn nam châm thử hình 1.5a Từ trường có khả từ hố lõi thép tác dụng lực lên nam châm khác lên dây dẫn có dịng điện chạy qua: Một mảnh sắt đặt cạnh nam châm, mảnh sát bị từ hố (hình 1.5b) Đặt hai nam châm có đường sức từ trường chiều cạnh chúng hút (hình 1.5c); ngược lại, đường sức từ trường chúng ngược chiều chúng đẩy (hình 1.5d) c) d) Hình 1.5 a) Nam châm vĩnh cửu nam châm thử ; b) M ảnh vật liệu sắt từ đặt từ trư ờn g; c) Đ n g sức từ trư n g cùa nam châm có cực khác tên đặt cạnh nhau; d) Đ n g sứ c từ trư n g nam châm có cực tên đặt cạnh 1.3 TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIỆN CHẠY QUA THANH DẪN VÀ CHẠY QUA VỊNG DÂY 1.3.1 Từ trường dịng điện chạy qua dẫn Từ trường xuất xung quanh dẫn có dịng điện chạy qua biểu diễn đường sức khép kín bao quanh dây dẫn (hình 1.6a) Chiều từ trường xác định theo quy tắc vặn nút chai, quy tắc bàn tay phải Ampe (hình 1.6c) Phát biểu quy tắc bàn tay phải: ngón tay chi chiểu dịng điện ngón tay cịn trường Nếuthanh dẫn chi chiểu đường sức từ Áp dụng quy tắc bàn tay phải ta dễ dàng xác định chiều từ trường dịng điện qua dẫn Hình 1.6b vẽ đường sức từ trường bao quanh dẫn đặt vng góc với mặt trang giấy (ký hiệu (+) chiều dòng điện vào mặt trang giấy, ký hiệu (•) chiều dịng điện từ trang giấy ra) Hình 1.6d vẽ đường sức từ trường dòng điện qua dây dẫn song song / { ( k © - ' b) / I \ I J \ d) Hình 1.6 a, b) Đ ng sức từ trư ờn g dòng điện chạy qua dây dẫn; c) Xác định chiều từ trường; d) Đ n g sứ c từ trường dòng điện qua hai dảy dẫn song song 1.3.2 Từ trường dòng điện chạy qua vòng dây Từ trường sinh dòng điện qua vòng dây cuộn dây tương tự từ trường nam châm tạo ra, cực tính cuộn dây xác định quy tác bàn tay phải: Nếu giữ cuộn dây lịng bàn tay phải, chiều ngón tay chiều dịng điện thỉ chiều ngón tay chiều đường sức từ trường lịng cuộn dây Hình 1.7 vẽ đường sức từ trường dòng điện chạy qua cuộn dây quấn lõi hình trụ Hình 1.7 Đường sức từ trường dịng điện qua cuộn (dây 1.3.3 Sức từ động Từ trường cuộn dây (N vịng dây) có dịng điện Ị chạy qua tỷ lệ với tích số dịng điện với số vịng dây Tích số ỈN đặc trưng cho khả sinh từ trường dược gọi sức từ động (stđ), dơn vị std Ampe.vòng (A.vg) 1.3.4 Cường độ từ cảm, cường độ từ trường từ áp Cường độ từ cảm B đại lượng đặc trưng cho độ lớn từ trường, cường độ từ cảm có đơn vị Weber/m2 hay gọi Tesla (Ts) Quan hệ cường độ từ trường H cường độ từ cảm B biểu diễn cơng thức: B = ịíH (1.1) Trong đó: H cường độ từ trường có đơn vị A.vịng/mét (A.vg/m) Tích phân cường độ từ trường H dọc đường cong gọi từ áp, từ áp có đơn vị A.vg 1.4 ĐỊNH LUẬT TỒN DỊNG ĐIỆN Hình 1.8 vẽ mạch từ máy điện chiều có dây quấn: Dây quấn phần cảm quấn lõi thép stato dây quấn phần ứng quấn lồi thép roto, không vẽ dây quấn phần ứng Nguyên lý làm việc máy điện sau: Dòng điện qua dây quấn phần cảm tạo từ trường máy Khi dây quấn phần ứng chuyển động từ trường cảm ứng sđđ, tỷ lệ với độ lớn từ trường tốc độ roto, nhờ chổi than vành đổi chiều máy nối với tải cung cấp dòng điện chiều cho tái, máy làm việc chế độ máy phát Khi dây quấn phần ứng có dòng điện chạy qua tác động tương hỗ với từ trường máy tạo momen điện từ kéo roto quay, máy làm việc ỏ chế độ động 2.MÁY DIỆN tổng quát.a «r « Ù5 N « * 30 O' © - >c í" ©0 © ôr> 0â 55 oo 30 400 300 596 628 •n T 265 4.0 in 3KB160M 3KB180M s o fN rO 3KB160S tn «n irT r*-* - 7.5 30 r~ â 4,0 T rs 5.5 00 4.0 50 3,5 o 3KB132S 180 - 215 40 Q 3.0 3KB112M 4M *«*1 M & B NT 30 3KB112Sb *N Q 200 N 130 cx 2.2 ■O 165 O 4Ĩ c i* un r-~ r-1 oo VI CM m 44 tu Lu Lu lu 0 /2 /4 0 /3 0 44 44 0 /3 0 /4 0 44 25 rr o" HỆ THÓNG QUẢN LÝ CHÁT LƯỢNG ISO 9001 : 2000 /3 oo CM VI v> QUALITY MANAGEMENT SYSTEM ISO 9001 ; 2000 3,5 ,9 76 ©‘ CM TT o 00 1460 On" m oo 1460 2,5 3,5 oo O' o" ,0 oo o o 2,2 cm" cm" ,0 ,4 VI © ,7 NO cm' 44 c* /4 oo m" 00 ví ,6 _ oo en ,9 44 0 /2 ,0 44 44 44 O' "3CM rn Lu KCT112S4 oo KCT100Sb4 nÓ 44 o NO o o NO KCK100L4 cm" 44 o' 74 ûT Lu KCL100Sb4 Lu /4 0 Ị Lu Lu /4 0 70 o 1470 Lu KCT100Sa4 tu /2 r- ,2 LL ,0 oo 1450 C| o VT v i oo VI oo r- o ©" ■ o" o" ,7 NO oo CM 74 ó oo — - NO On CM CM CJ CM 1,5 /2 00 cñ ,0 ,9 oo ' 23 r- 23 Weight so Insulating class Cấp cách điện - Lu KCKI00S4 CM CM ,7 ©N 1450 V KC H o 67 m Os o" 70 /4 0 ,6 r- 68 /2 ,5 ,0 Vi o" 65 o 3,8 o en ,6 /4 0 /4 0 cấp báo vệ o Lu KCL100Sa4 < 1440 S ÖJD s KO S KCK90Sb4 ja a o 1420 •o KCL90S4 ? 1450 ë o CO ,6 67 O O «rv 1420 s ,3 u CÛ ,8 M ễ • " Starting current ratio KCK90Sa4 ,2 Cosj m mômen khỏi động Starting torque ratio T ị3 “ i HCL80B4 HP j1 Power Maximum factor torque Ỉ Í ratio _ Hiệu suất !1Current Efficiency Dòng điện Tỷ số mô men cực đại V < HCL80A4 o CM kW Speed H Vg/ph R.P.M kS Out put J " oo VT K oo O © os Os oo VT CM V©' CM os VT ©" oo XJ*" XJ* ©" V© VT © os" VT i c~ â" Cf oo C'*' VT xr" ãôô* 00 K en"