Khi máy điện làm việc, trong dây quấn phần ứng có dòng điện chạy qua. Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mô-men điện từ trên trục máy.
Giả sử ở một chế độ làm việc nào đó của máy điện một chiều, từ trường và dòng điện phần ứng ở dưới một cực từ như hình. Theo quy tắc bàn tay trái, mô- men điện từ do lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn có chiều từ phải sang trái.
Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn bằng: F=Btbliư Nếu tổng số thanh dẫn của dây quấn là N, dòng điện trong mạch nhánh là a I i u u 2 = thì mô-men điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng là: 2 2
DlN lN a I B M u tb = Trong đó:
· Btb: từ cảm trung bình trong khe hở không khí; Iư: dòng điện phần ứng
· l: chiều dài tác dụng của thanh dẫn; D: đường kính ngoài của phần ứng Do π τ p D=2 và Btb τlσ Φ = nên ta có biểu thức: Mđt= π IuΦσ a pN 2 = CMIưΦσ(Nm)
Trong đó: Φσlà từ thông dưới mỗi cực từ Wb; CM = a pN
π
2
là hệ số phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn. Nếu mô-men tính bằng kGm thì ta có biếu thức sau: Mđt=9,81 1 σ π IuΦ a pN 2 (kGm)
Trong máy phát điện, khi có tải thì dòng điện sinh ra sẽ cùng chiều với sức điện động nên mô-men điện từ sinh ra sẽ ngược chiều với chiều quay của máy nên mô-men điện từ là mô-men hãm.
Trong động cơ điện, khi cho dòng điện vào phần ứng thì dưới tác dụng của từ trường, trong dây quấn sẽ sinh ra mô-men điện từ kéo máy quay, vì vậy chiều quay của máy sẽ cùng chiều với chiều quay của mô- men.
Nhận xét:
· Mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư và từ thông. Muốn thay đổi mômen điện từ ta phải
thay đổi dòng điện phần ứng hay thay đổi dòng kích từ. Muốn đổi chiều mômen điện từ ta phải đổi chiều dòng điện phần ứng hay dòng kích từ.
Công suất ứng với mô-men điện từ lấy vào (máy phát) hay đưa ra (động cơ) gọi là công suất điện từ của máy điện một chiều và bằng: Pđt=Mϖ Với: · Mômen điện từ là: Mđt= r dt P ω
· wr là tần số góc quay của rotor được tính theo tốc độ quay n: wr = 60
2πn
Thay các giá trị trên vào ta có: Pđt= n Iu EuIu
a
pN Φσ =
60
Từ công thức trên ta thấy quan hệ giữa công suất điện từ với mô-men điện từ và sự trao đổi năng lượng trong máy điện một chiều. Trong máy phát điện, công suất điện từ đã chuyển công suất cơ Mω thành công suất điện từ EưIư. Còn trong động cơ điện, công suất điện từ đã chuyển công suất điện EưIư thành công suất cơ Mω.
BÀI 4: PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG TRONG MÁY ĐIỆNMỘT CHIỀU MỘT CHIỀU