Đang tải... (xem toàn văn)
Stâ âáûp maûch laì mäüt soïng âæïng, noï phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian (hçnh 10.1). Stâ quay troìn.. Hçnh 10.2a vaì b cho ta tháúy vë trê c[r]
(1)Đại Học Đà Nẵng - Trường Đại học Bách Khoa Khoa Điện - Nhóm Chun mơn Điện Cơng Nghiệp
Giáo trình MÁY ĐIỆN
Biên soạn: Bùi Tấn Lợi
Chæång 11
SỨC TỪ ĐỘNG CỦA DÂY QUẤN MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU
11.1 STĐ ĐẬP MẠCH VAÌ STĐ QUAY
-π/2
π/2 3π/2 F
α t =T/6 t =T/4
t =3T/4
Hình 10.1 Stđ dập mạch thời điểm khác Giả thiết để việc khảo sát đơn giản:
• δ
• Rμ thẹp ≈ 0, nghéa l μFe = ∞
11.1.1. Stđ đập mạch
Biểu thức toán học stđ đập mạch:
α ω
=F sin t.cos
F m (10.1)
trong âọ α l gọc khäng gian
Trong biểu thức trên, t = const thì: )
( f cos F
F= m1 α= α
trong Fm1 =Fmsinωt biên độ tức thời stđ đập mạch lúc phân bố F hình sin khơng gian
Cịn α = const vị trí cố định : F=Fm2sinωt
trong Fm2 =Fmcosα F vị trí biến đổi tuần hồn theo thời gian
Stđ đập mạch sóng đứng, phân bố hình sin khơng gian biến đổi hình sin theo thời gian (hình 10.1)
11.1.2. Stâ quay trn
Biểu thức tốn học stđ quay tròn: ) t sin( F
(2)Hình 10.2 Vị trí sóng quay ngược (a) quay thuận α π π 3π 2π t=T/4 t= F (b) (-α) α Fm π π 3π π t=T/4 t= F (a) (+α)
Thật vậy, giả sử ta xét điểm sóng stđ có trị số không đổi: const
) t
sin(ω mα = hay (ωtmα)=const
Lấy vi phân theo thời gian:
ω ± = α dt d (10.3) Ta thấy, đạo hàm α theo t tốc độ góc quay:
• α >0 dt d
ứng vói sóng quay thuận, tức dấu (-) (10.2)
• α <0 dt d
ứng vói sóng quay ngược, tức dấu (+) (10.2)
Hình 10.2a b cho ta thấy vị trí sóng quay thuận quay ngược thời điểm khác
11.1.3.Quan hệ stđ đập mạch stđ quay:
Để thấy rõ quan hệ stđ đập mạch stđ quay, trước hết ta ý :
1 m
m
m F sin( t ) F F
2 ) t sin( F cos t sin
F ω α = ω −α + ω +α = + (10.4)
nghĩa stđ đập mạch tổng hai stđ quay : F1 quay thuận với tốc độ góc+ ω
và F2 quay ngược tốc độ góc -ω có biên độ stđ quay
nửa biên độ stđ dập mạch
Mặt khác, ta có biểu thức lượng giác:
α ω ± α ω = α ±
ωt ) F sin t.cos F cos t.sin sin(
Fm m m =
= Fm sin t.cos Fmsin( t ).cos( )
2 π − α π − ω ± α
ω (10.4a)
(3)11.2 STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA
11.2.2.Stđ phần tử
Giả thiết:
Hình10.3 a Đường sức từ dòng điện i; b Đường biểu thị stđ dọc khe hở máy
τ/2 τ τ/2
a
b c
d
g e
Fpt1 Fpt
δ
- Dây quấn đặt stato - Phần tử có Wpt vòng dây
- Dây quấn bước đủ (y = τ )
- Cho qua phần tử dây quấn dịng điện i = 2Isinωt - Ta có đường sức từ sinh hình 10.3a
Theo đl tồn dịng điện, dọc theo đường sức từ khép kín ta viết :
∫Hrdrl =iWpt
trong H - cường độ từ trường dọc theo đường sức từ Nếu giả thiết Rμ nhỏ (μFe = ∞) nên HFe = 0, ta có:
H2δ = iWpt
Như vây stđ ứng với khe hở khơng khí bằng:
pt
pt iW
F
= (10.6)
Ta thấy:
1) Đường biểu diễn stđ khe hở bước cực biểu thị hình chữ nhật abcd có độ cao iWpt
2
bước cực hình chữ nhật dega với qui ước đường sức từ hướng lên Fpt biểu thị tung độ
dổồng (hỗnh10.3b)
2) Vỡ i= 2Isint nờn st phân bố dọc khe hở dạng hình chữ nhật, có độ cao thay đổi trị số dấu theo dòng điện xoay chiều i
(4)cos F cos F cos F
Fpt = pt1 α+ pt3 3α+ + ptν να+
∑ = ν ν να = , , , pt cos F âoï: 2 π ν νπ = α να π = ∫ π π −
ν F cos d F sin
Fpt pt pt
Vaì Fpt = iWpt = IWptsinωt
2
1 Thay ta được:
∑ = ν ν ω να = , , , m pt
pt F cos sin t
F âoï: ν ± = νπ ± = π ν νπ =
ν pt pt pt
m pt IW , IW sin IW
F 2 09
2
2
Stđ phần tử có dịng điện xoay chiều tổng ν sóng đập mạch phân bố hình sin khơng gian biến đổi hình sin theo thời gian
11.2.3. Stđ dây quấn lớp bước
Xeùt stõ: (hỗnh.10.4)
τ τ δ α F α
Fq1 F
pt1
1
1’ 2’ 3’
-π
4
Hình 10.4 Stđ dây quấn lớp bước đủ có q=3
2 3 Fq1 γ=qα α
(5)1) Dây quấn lớp 2) Có q = phần tử
3) Phần tử có Wpt vịng dây
4) Góc lệch pha hai phần tử cạnh nhau:
Z p
π =
α
Tìm Stđ tổng ? = Tổng stđ phần tử
Stđ bậc một nhóm có q phần tử : (giống biểu thức sđđ) với k
1
1 r pt
q qk F
F = r1 : hệ số quấn rải
Sóng bậc ν nhóm có q phần tử : với k
ν ν
ν = r pt
q qk F
F rν : hệ số quấn rải bậc ν
Stđ dây quấn lớp bước đủ : t sin cos
k qF F
, ,
r ptm
q = ∑ να ω
=
ν 135 ν ν
11.2.4. Stđ dây quấn pha hai lớp bước ngắn
Stđ dây quấn pha hai lớp bước ngắn dược xem tổng stđ hai dây quấn lớp bước đủ, đặt lớp đặt lớp lệch pha góc γ độ điện (hình 10.5)
τ τ
y=βτ
δ
γ=(1-β)π
F
0
α
Ff1
Fq1 -π
τ τ
π
Fq1
Ff1
0
Cộng stđ hai lớp dây quấn pha
Fq2 (1-β)π
Hình 10.5 Stđ dây quấn lớp bước đủ có q=3
(6)Phân tích trường hợp dây quấn pha, ta có: )
t sin( F F
k f )
( = ∑ ω να
± =
ν 1ν m
2 Trong âoï :
I p Wk ,
Ff dq
ν
= ν
ν 09
Stđ dq hai pha tổng stđ bậc ν =2mk+1= 4k+ quay thuận stđ bậc ν = 2mk-1= 4k - quay ngược Biên độ biên độ stđ pha bậc ν, tốc độ quay stđ bậc ν nν = n/ν
10.5 PHÂN TÍCH STĐ DÂY QUẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ
Xét stđ sinh dòng điện ba pha iA, iB, iC chạy dây quấn ba pha AX,
BY, CZ đặt lệch pha không gian góc 120o; máy điện có q =
p = (hỗnh 10.7)
A
I &
B
I &
C
I &
t=
C
I &
A
I &
Hình 10.7 Stđ dây quấn ba pha q=1, 2p=2 t=0 t=T/3 B
I &
t= T/3
• Ở thời điểm t = 0, cho dòng điện pha A đạt cực đại iA = Im ; iB = iC = -Im/2
Gỉa thiết chiều dòng điện pha A chạy từ X → A ta suy chiều dòng pha B, C hình vẽ (hình 10.7b) Và ta vẽ stđ FA, FB, FC tìm stđ F
tổng (đ4)
(7)IB = Im ; iA = iC = -Im/2
Chiều dòng điện pha B chạy từ Y → B ta suy chiều dịng pha A, C hình vẽ (hình 10.7b) Và ta vẽ stđ FA, FB, FC tìm stđ F tổng (đ4)
Vậy stđ dòng điện ba pha chạy dây quấn ba pha stđ quay có chiều quay khơng gian có tốc độ :
p f
n1=60 (vng/phụt) hay
p f
n1 = (vòng/gy) Trục stđ tổng trùng với trục pha có dịng điện cực đại