7.1. Phõn loại mỏy phỏt điện một chiều
Dựa vào phương phỏp cung cấp dũng điện kớch từ, người ta chia mỏy điện một chiều ra cỏc loại sau:
* Mỏy điện một chiều kớch từ độc lập. Dũng điện kớch từ của mỏy lấy từ nguồn điện khỏc, khụng liờn hệ với phần ứng của mỏy (hỡnh 4-12).
* Mỏy điện một chiều kớch từ song song. Dõy quấn kớch từ nối song song 'với mạch phần ứng (hỡnh 4.12b).
* Mỏy điện một chiều kớch từ nối tiếp. Dõy quấn kớch từ mắc nối tiếp với mạch phần cứng (hỡnh 4.12c).
* Mỏy điện một chiều kớch từ hỗn hợp. Gồm hai dõy quấn kớch từ: Dõy quấn kớch từ song song và dõy quấn kớch từ nối tiếp, trong đú dõy quấn kớch từ song song thường là chủ yếu (hỡnh 4.12d).
7.2. Mỏy phỏt điện một chiều kớch từ độc lập
Sơ đồ mỏy phỏt điện kớch từ độc lập vẽ trờn hỡnh 4-12a, dũng điện phần ứng Iư bằng dũng điện tải I.
Phương trỡnh dũng điện là: Iư = I (4.13a) Phương trỡnh điện ỏp là:
Mạch phần ứng: U - Eư - RưIư (4.13b) Mạch kớch từ: Ukt = Ikt (Rkt + Rdc) (4.13c) Trong đú: Rư là điện trở dõy quấn phần ứng
Rkt là điện trở dõy quấn kớch từ Rđc là điện trở điều chỉnh.
Khi dũng điện tải I tăng, dũng điện phần ứng tăng, điện ỏp U giảm xuống do hai nguyờn nhõn sau:
- Tỏc dụng của từ trường phần ứng làm cho từ thụng giảm, kộo theo sức điện động Eư giảm.
- Điện ỏp rơi trong mạch phần ứng RưIư tăng.
Đường đặc tớnh ngoài U = f(I) khi tốc độ và dũng điện kớch từ khụng đổi, vẽ trờn hỡnh 4-13b. Khi tải tăng điện ỏp giảm, độ giảm điện ỏp khoảng 8 10% điện ỏp khi khụng tải.
Để giữ cho điện ỏp mỏy phỏt khụng đổi phải tăng dũng điện kớch từ. Đường đặc tớnh điều chỉnh Ikt = f(I), khi giữ điện ỏp và tốc độ khụng đổi vẽ trờn hỡnh 4-13c.
Mỏy phỏt kớch từ độc lập cú ưu điểm về điều chỉnh điện ỏp, thường gặp trong cỏc hệ thống mỏy phỏt - động cơ để truyền động mỏy cỏn, mỏy cắt kim loại thiết bị tự động
trờn tàu thuỷ, mỏy bay VV... song cú nhược điểm là cần cú nguồn điện kớch từ riờng.
Hỡnh 4.13. Mỏy phỏt điện một chiều độc lập
7.3.Mỏy phỏt điện kớch từ song song
Sơ đồ mỏy phỏt điện kớch từ song song vẽ trờn hỡnh 4-14a. Để thành lập điện ỏp cần thực hiện một quỏ trỡnh tự kớch từ
Lỳc đầu, mỏy khụng cú dũng điện kớch từ, từ thụng trong mỏy do từ dư của cực từ tạo ra , bằng khoảng 2 ữ 3% từ thụng định mức. Khi quay phần
ửng, trong dõy quấn phần ứng sẽ cú sức điện động cảm ứng do từ thụng du sinh ra. Sức điện động này khộp mạch qua dõy quấn kớch từ (điện trở mạch kớch từ ở vị trớ nhỏ nhất), sinh ra dũng điện kớch từ, làm tăng từ trường cho mỏy. Quỏ trỡnh tiếp tục cho đến khi đạt điện ỏp ổn định. Để mỏy cú thể thành lập điện ỏp, cần thiết phải cú từ dư và chiều từ trường dõy quấn kớch từ phải cộng chiều từ trường dư. Nếu khụng cũn từ dư, ta phải mồi
để tạo từ dư, nếu chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tớnh dõy quấn kớch từ hoặc đổi chiều quay phần ứng.
Phương trỡnh cõn bằng điện ỏp là:
Mạch phần ứng: U = Eư - RưIư (4.14a)
Mạch kớch từ: U = Ikt(Rkt + Rđc) (4.14b) Phương trỡnh dũng điện:
Iư = I + Ikt (4.14c)
Khi dũng điện tải tăng, dũng điện phần ứng tăng, ngoài hai nguyờn nhõn làm điện ỏp U đầu cực giảm, làm cho dũng điện kớch từ giảm, từ thụng và sức điện động càng giảm, chớnh vỡ thế đường đặc tớnh ngoài dốc hơn so với mỏy kớch từ độc lập và cú dạng như hỡnh 4-14b. Từ đường đặc tớnh ta thấy, khi ngấn mạch, điện ỏp U = 0, dũng kớch từ bằng khụng, sức điện động trong mỏy chỉ do từ dư sinh ra vỡ thế dũng điện ngắn mạch In
nhỏ so với dũng điện định mức. Để điều chỉnh điện ỏp, ta phải điều chỉnh dũng điện kớch từ, đường đặc tớnh điều chỉnh Ikt= f(I), khi U, n khụng đổi vẽ trờn hỡnh 4-14c.
7.4. Mỏy phỏt điện kớch từ nối tiếp
Sơ đồ nối dõy như hỡnh 4.15a.
Dũng điện kớch từ là dũng điện tải do đú khi tải thay đổi, điện ỏp thay đồi rất nhiều. trong thực tế khụng sử dụng mỏy phỏt kớch từ nối tiếp. Đường đặc tớnh ngoài U f(I) vẽ trờn hỡnh 4.15b. Dạng đường đặc tớnh ngoài được giải thớch như sau: Khi tải tăng,
dũng điện tư tăng, từ thụng và Eưtăng, do đú U tăng, khi I= (2 ữ 2,5) Iđm, mỏy bóo hoà, thỡ I tăng U sẽ giảm.
7.5. Mỏy phỏt điện kớch từ hỗn hợp
Sơ đồ nối dõy vẽ trờn hỡnh 4- 1 6a. Khi nối thuận, từ thụng của dõy quấn kớch từ nối tiếp cựng chiều với từ thụng của dõy quấn kớch từ song song. khi tải tăng, từ thụng cuộn nối tiếp tăng làm cho từ thụng của mỏy tăng lờn, sức điện động của mỏy tăng, điện ỏp đầu cực của mỏy được giữ hầu như khụng đổi Đõy là ưu điểm lớn nhất của mỏy phỏt điện kớch từ hỗn hợp. Đường đặc tớnh ngoài U = f(i) vẽ trờn hỡnh 4-16b.
Khi nối ngược, chiều từ trường của dõy quấn kớch từ nối tiếp ngược với chiều từ trường của dõy quấn kớch từ song song, khi tải tăng điện ỏp giảm rất nhiều. Đường đặc tớnh ngoài U = f(I) vẽ trờn hỡnh 4-16c. Đường đặc tớnh ngoài dốc, nờn được sử dụng làm mỏy hàn điện một chiều.