Bài giảng kỹ thuật điện chương 9 ths phạm khánh tùng

KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG IX MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Máy điện chiều (đặc biệt động điện chiều) sử dụng nhiều bên cạnh máy điện xoay chiều Động điện chiều có ưu điểm khả điều chỉnh tốc độ n phẳng, phạm vi điều chỉnh rộng, mômen mở máy Mmở lớn Máy điện chiều dùng để khuếch đại, chuyển đổi tốc độ, cấu chấp hành, thiết bị điện có yêu cầu đặc biệt Máy điện chiều có nhược điểm chủ yếu có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền, tin cậy, nguy hiểm môi trường dễ cháy, nổ Khi sử dụng động chiều, cần phải có nguồn chiều kèm theo (máy phát điện chiều, chỉnh lưu CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Cấu tạo máy điện chiều Máy điện chiều có tính thuận nghịch, nên dùng làm máy phát động Những phần máy điện chiều gồm stato với cực từ, rơto với dây quấn, cổ góp chổi điện cổ góp CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Stato (phần tĩnh) Stato gọi phần cảm, lõi thép thép đúc, mặt có gắn cực từ cực từ phụ Dây quấn cực từ đặt cực từ Dây quấn cực từ phụ đặt cực từ phụ (giữa cực từ chính) CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2 Rôto (phần quay) Rôto máy điện chiều gọi phần ứng gồm lõi thép dây quấn phần ứng a) Lõi thép: Dạng hình trụ, làm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, phủ sơn cách điện, ghép lại Trên thép có dập lỗ thơng gió để làm mát rãnh để đặt dây quấn rôto CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU b) Dây quấn: Dây quấn rôto gọi dây quấn phần ứng, thường làm dây đồng, có cách điện với với lõi thép Dây quấn phần ứng có đặc điểm sau: - Đặt rãnh lõi thép rôto thành lớp: - Gồm nhiều phần tử (bối dây), phần tử có vịng dây hai đầu nối với hai phiến góp - Hai cạnh tác dụng phần tử (phần bối dây đặt rãnh) đặt hai cực từ khác tên - Tạo thành mạch nhánh gồm nhiều cạnh tác dụng phần tử ghép lại Vì rãnh có hai lớp → cạnh tác dụng đặt lớp trên, cạnh tác dụng xếp lớp CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Dây quấn phần ứng máy điện có phần tử (1-2, 3-4, 5-6 7-8) Sơ đồ đặt dây Rôto Sơ đồ triển khai: CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Mạch nhánh dây quấn phần ứng (mỗi cạnh tác dụng biểu diễn sđđ: CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3 Cổ góp chổi điện Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn đầu trục Hình vẽ cắt cổ góp để dễ thấy rõ hình dạng phiến góp hình phiến góp Chổi điện (chổi than) làm than graphit Các chổi tì chặt lên cổ góp nhờ lị so giá chổi điện gắn nắp máy CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Nguyên lý làm việc 2.1 Nguyên lý phương trình điện áp máy phát điện chiều Máy gồm có khung dây abcd đầu nối với phiến góp Khung dây phiến góp quay quanh trục với tốc độ khơng đổi từ trường hai cực nam châm N-S Các chổi điện A B đặt cố định tì sát vào phiến góp CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU So sánh trường hợp b với a, ta thấy phương pháp dùng biến trở mắc vào mạch phần ứng cho hiệu suất thấp nhiều so với phương pháp giảm điện áp đặt vào động CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Ví dụ 6: Một máy phát điện chiều kích từ song song cơng suất định mức Pđm = 7,5 kW, điện áp định mức Uđm = 230 V, tốc độ quay định mức nđm = 1450 vg/ph; Điện trở mạch phần ứng Rư = 0,54 , điện trở mạch kích từ song song Rkt = 191,66 , điện áp rơi chổi than 2V Máy phát sử dụng chế độ động U = 220V, quay với tốc độ n = 1162 vg/ph hiệu suất  = 0,825 Xác định công suất điện động tiêu thụ, cơng suất hữu ích trục động CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài giải: - Chế độ máy phát: Dòng điện định mức máy phát: I đm.p Pđm 7500    32,6A U đm 230 Dịng điện kích từ: U đm 230 I kt    1,2A R kt 191,66 Dòng điện phần ứng: I u.p  Iđm.p  I kt.p  32,6  1,2  33,8A CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Sức điện động phần ứng: E u.p  Uđm  I u.p R u   230  33,8.0,54   250,25V - Chế độ động cơ: Vì từ thơng  hai chế độ nhau, sức điện động tỷ lệ với tốc độ Sức điện động phần ứng động cơ: E u đ  E u p nđ 1162  250,25 200,5V np 1450 Dòng điện phần ứng động I u đ U  E u.đ  220  200,5     32,4A Ru 0,54 CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Dòng điện động tiêu thụ Iđ  I u.đ  I kt  32,4  1,2  33,6A Công suất động tiêu thụ P1.đ  U.Iđ  220.33,6  7392W Cơng suất hữu ích động cơ: P2.đ  .P1.đ  0,825.7392  6100W CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài tập chương Bài số 9.1 Một máy phát điện chiều kích từ nối tiếp, dẫn N = 300, điện áp hai đầu cực máy 110V, dòng tải 100A, phần ứng máy quay với tốc độ 1500 vg/ph Xác định độ lớn từ thông cực máy, biết điện trở dây quấn phần ứng 0,1  số đôi mạch nhánh a = CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài giải: Phương trình điện áp phần ứng máy phát : U  Eu  Iu R u E u  U  I u R u  110  100.0,1  120V Từ thông máy phát : 60.a.E 60.1.120    8.103 Wb pN.n 2.300.1500 CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài số 9.2 Một máy phát chiều kích từ song song, điện trở dây quấn phần ứng 0,25 , điện trở mạch kích từ 44, điện trở tải 4 Điện áp đặt lên tải 220V Tính dịng điện phần ứng sức điện động máy Bài giải: Dòng điện tải: U 220 I   55A R Dịng điện kích từ: U 220 I kt    5A R kt 44 CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Theo sơ đồ nối dây máy phát chiều kích từ song song: I u  I  I kt  55   60A Sức điện động phần ứng: E u  U  I u R u  220  60.0,25  235V CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài số 9.3: Một máy phát điện chiều kích từ hỗn hợp có dịng điện mạch ngồi I = 100A, điện áp đặt lên tải 110V, điện trở phần ứng Rư = 0,07, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rktnt = 0,07; điện trở dây quấn kích từ song song Rkt// = 24 a) Xác định Eư, Iư b) Xác định tổn hao dây quấn phần ứng dây quấn kích từ c) Xác định cơng suất máy phát hiệu suất CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài giải: a) Dòng điện sức điện động phần ứng: Dịng điện kích từ song song I kt // I U 110    4,58A R kt // 24 Dòng điện phần ứng Iư Ikt I u  I  I kt //  100  4,58  104,58A Sức điện động phần ứng E u  U  I u R u  R nt  E u  110  104,580,07  0,07  124,6V CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU b) Tổn hao dây quấn phần ứng kích từ: Pu  I 2u R u  104,582.0,07  766W Pkt.nt  I 2u R nt  104,582.0,07  766W Pkt //  I 2kt // R kt //  4,582.24  503W c) Công suất máy phát hiệu suất P2  U.I  110.100  11.103 W 11.103    0,844 P2   P 11.10  766  766  503 P2 CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài số 9.4 Một động điện chiều kích từ song song có Uđm = 220V, Rư = 0,4 , Iđm = 52 A, Rkt = 110, tốc độ không tải n0 ≈ U/kE.Φ = 1100 (vg/ph) Hãy tính: a) Eư lúc tải định mức b) Tốc độ lúc tải định mức c) Pđt, Mđt lúc tải định mức CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Bài giải CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ... dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Phương trình cân điện áp động điện chiều U  Eu  Iu R u Rư - điện trở dây quấn phần ứng U - điện áp cấp cho động IưRư - điện. .. sức điện động phần ứng (sức phản điện) CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Từ trường sức điện động máy điện chiều 3.1 Từ trường máy điện chiều Khi máy điện chiều khơng tải, từ trường máy dịng điện. .. trình điện áp máy phát điện chiều: Chế độ máy phát điện: dòng điện sđđ chiều U  Eu  Iu R u Rư - điện trở dây quấn phần ứng U - điện áp đầu cực máy IưRư - điện áp rơi dây quấn phần ứng Eư - sức điện