Bài giảng máy điện chương 6 ths phạm khánh tùng

PHẦN – VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CHƯƠNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Từ thông phần cảm xuyên qua dây quấn phần ứng biến thên dây quấn phần ứng sinh sức điện động (sđđ) Có hai cách để tạo biến thiên từ thông xuyên qua dây quấn phần ứng + Cho dây quấn phần ứng chuyển động tương đối từ trương phần cảm + Cho xuyên qua dây quấn phần ứng đứng yên, từ trương phần cảm đập mạch từ trường không đổi từ dẫn mạch từ hay đổi Yêu cầu từ trường phân bố dọc khe hở máy hình sin để sđđ cảm ứng dây quấn có dạng hình sin CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Thực tế: cấu tạo máy, từ trường cực từ dây quấn khác sin → phân tích thành sóng (bậc 1) sóng bậc cao ν (bậc 3,5, ) Phân tích từ cảm B thành sóng hình sin B1, B3, B5, B7, Từ trường B1 có bước cực τ, Bν có bước cực τν = τ / ν Khi rôto chuyển động, từ trường B1, B3, B5, B7, cảm ứng dây quấn sđđ e1, e3, e5, e7, Do tần số f khác nên sđđ tổng dây quấn có dạng không sin CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN 1.1 Sđđ dây quấn từ trường sóng (bậc 1) a Sđđ dẫn Thanh dẫn chiều dài l chuyển động với vận tốc v từ trường phân bố hình sin dọc khe hở: x Bx  Bm sin   Sđđ dẫn:  e tđ  Bx v.l  Bm v.l.sin x  x 2 Với : v    2.f t T CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tốc độ góc:   2.f Từ thơng ứng với bước cực từ:   Bml.  Sức điện động: etd  .f  sin t Trị hiệu dụng sđđ:  E td  f    f  2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG b Sđđ vòng dây Sđđ bối dây (phần tử) Sđđ vòng dây gồm hai dẫn đặt hai rãnh cách khoảng y hiệu số hình học sđđ lệch góc (y/τ)π hai dẫn Từ hình vẽ: E v  E 'td  E 'td'  y E v  2E td sin   2f .k n 2 y  Với: k n  sin  sin  2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Thông thường:  y 1  nên kn – hệ số bước ngắn Nếu hai rãnh nói có đặt bối dây (phần tử) gồm Npt vòng dây sđđ bối dây: E pt   2k n f Npt CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG c Sđđ nhóm bối dây Giả thiết ta có q bối dây mắc nối tiếp đặt rải rãnh liên tiếp Góc lệch pha từ trường hai rãnh cạnh nhau:  2.p Z Với: Z/p – số rãnh đôi cực từ Các vectơ Ept lệch pha góc α Góc γ = qα vùng pha CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Sđđ tổng nhóm bối dây Eq tổng hình học q vectơ: E q  AB  2OA sin q q q sin E pt 2 E q  2AK 2   sin sin 2 q sin  qE k E q  qE pt pt r1  q sin sin CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Để có stđ dây quấn ba pha ta lấy tổng ba stđ đập mạch Muốn cho phân tích dễ dàng, ta phân stđ bậc ν pha thành hai stđ quay thuận quay ngược stđ tổng dây quấn ba pha tổng tất stđ quay thuận quay ngược đó: FA  Ff sin t cos  Ff F sin( t   )  f sin( t   ) 2 FB  Ff sin( t  2 / 3) cos (  2 / 3) Ff  sin[(t  2 / 3)  (  2 / 3)]  Ff  sin[(t  2 / 3)  (  2 / 3)] CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG FC  Ff sin( t  4 / 3) cos (  4 / 3)  Ff sin[(t  4 / 3)  (  4 / 3)]  Ff  sin[(t  4 / 3)  (  4 / 3)] Trong : ν = 1, 3, 5, chia thành ba nhóm: 1) ν = mk = 3k (với k = 1, 3, ν = 3, 9, 15, ) 3) ν = 2mk + = 6k + (với k = 0, 1, 2, ν = 1, 7, 13, ) 4) ν = 2mk - = 6k - (với k = 1, 2, ν = 5, 11, 17, ) CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét stđ quay thuận: Ff Ff FA.t  sin( t   )  sin[(t   )  0(  1)2 / 3] 2 Ff FB.t  sin[(t  2 / 3)  (  2 / 3)] Ff  sin[(t   )  1(  1)2 / 3] Ff FC.t  sin[(t  4 / 3)  (  4 / 3)] F  f sin[(t   )  2(  1)2 / 3] Tổng chúng tổng sóng quay hình sin lệch pha góc (ν - 1)2π/3 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm ν = 3k (  1)2 /  (3k  1)2 /  2k  2 / Nhóm có stđ lệch pha góc 2π/3 quay tốc độ nên tổng chúng không CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm ν = 6k + (  1)2 /  [(6k  1)  1]2 /  4k Nhóm có stđ trùng pha, nên tổng chúng: Fth   Ff sin( t   )  6 k 1 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm 6k – (  1)2 /  [(6k  1)  1]2 /  4k  4 / Nhóm có stđ lệch pha góc 4π/3 stđ tổng chúng không CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tương tự, ta xét stđ quay ngược, stđ ba pha lệch góc với nhóm ν = 3k ν = 6k+ có stđ tổng khơng Nhóm v = 3k: (  1)2 /  (3k  1)2 /  2k  2 / Nhóm v = 6k + 1: (  1)2 /  [(6k  1)  1]2 /  4k  4 / Riêng nhóm ν = 6k – 1: (  1)2 /  [(6k  1)  1]2 /  4k Các stđ trùng pha nên tổng pha: Fng   Ff sin( t   )  6 k 1 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ dây quấn ba pha 3 F3  Fth  Fng   Ff sin( t   )   Ff sin( t   )  6 k 1  6 k 1 F3   Ff sin( t   )  6 k 1 Trong : W.k dq 3 W.k dq Ff  I  1,35 I  .p .p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ dây quấn ba pha tổng stđ bậc ν = 6k+ quay thuận stđ bậc ν = 6k - quay ngược: Biên độ: Ff  Tốc độ:    n hay n    60.f với n  p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 5.2 Stđ dây quấn hai pha Dây quấn pha đặt lệch pha khơng gian góc 90 o điện dịng điện hai pha lệch pha góc 90o Phân tích trường hợp dây quấn pha: F2   Ff sin(t   )  4 k 1 Trong đó: Ff  0,9 W.k dq .p I 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 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG PHÂN TÍCH STĐ DÂY QUẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ Xét stđ sinh dòng điện ba pha i A, iB, iC chạy dây quấn ba pha AX, BY, CZ đặt lệch pha khơng gian góc 120o; máy điện có q = p = Tại thời điểm t = 0, cho dòng điện pha A đạt cực đại i A  I m ; i B  i C  I m / Giả thiết chiều dòng điện pha A chạy từ X → A ta suy chiều dịng pha B, C hình bên CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Vẽ stđ FA, FB, FC tìm stđ F tổng CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tại thời điểm t = T/3, dòng điện pha B đạt cực đại i B  I m ; i C  i A  I m / Chiều dòng điện pha B chạy từ Y → B ta suy chiều dòng pha A, C vẽ stđ FA, FB, FC tìm stđ F tổng CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ dòng điện ba pha chạy dây quấn ba pha stđ quay có chiều quay khơng gian có tốc độ : 60.f f n ( vg / ph ); n  ( vg / s) p p Trục stđ tổng trùng với trục pha có dòng điện cực đại CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG ... .p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ dây quấn ba pha tổng stđ bậc ν = 6k+ quay thuận stđ bậc ν = 6k - quay ngược: Biên độ: Ff  Tốc độ:    n hay n    60 .f với n  p CHƯƠNG 6: ... nhóm ν = 6k + (  1)2 /  [(6k  1)  1]2 /  4k Nhóm có stđ trùng pha, nên tổng chúng: Fth   Ff sin( t   )  ? ?6 k 1 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm 6k – ( ...  )  ? ?6 k 1 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ dây quấn ba pha 3 F3  Fth  Fng   Ff sin( t   )   Ff sin( t   )  ? ?6 k 1  ? ?6 k 1 F3   Ff sin( t   )  ? ?6 k 1