Máy biến áp xoay

5. Phương pháp nghiên cứu máy điện

3.9.7. Máy biến áp xoay

Má y biến á p xoay là một thiết bị điện làm việc theo nguyên lý về cảm ứng điện từ. Má y biến á p xoay có thể cho ra một điện á p thay đổi theo góc xoayαcủa rôto.

Má y biến á p xoay có cấu trúc rất đa dạ ng, như ng phổ biến nhất là má y biến á p xoay hai cực, chế tạ o tương tự như động cơ không đồng bộ rôto dây quấn công suất nhỏ. Trên stato và rôto có đặt dây quấn hai pha đối xứng lệch nhau trong không gian 900điện.

Đ iện á p đầu ra của má y biến á p xoay có thể tỉ lệ vớ i sinα, cosαhoặc vớ i bản thân gócαcủa rôto. Nhờ vậy trong cá c điều kiện nhất định biên độ của sức điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp cũng biến đổi theo quy luật tư ơng tự. Có thể phân loạ i má y biến á p xoay như sau:

+ Má y biến á p xoay sin-cos, ua= Umsinα, ub= Umsinα. + Má y biến á p xoay tuyến tính, u = k.αvớ i k = const.

Má y biến á p xoay có thể thực hiện đư ợ c cá c hàm số khá c nhau, đặc tính của nó phụ thuộc vào sơ đồ nối dây.

Má y biến á p xoay đư ợ c sử dụng trong cá c hệ thống tự động thực hiện cá c phép tính hình học và lư ợ ng giá c nhằm biến đổi hệ toạ độ, phân tích dựng véc tơ. Trong hệ tự động động cơ chúng sử dụng để đo giá trị sai lệch của vị trí nhất định. Trong cá c má y tính, cá c sơ đồ hệ thống quay trong trạ m rađa…

1. Máy biến áp xoay sin - cos

Má y biến á p xoay sin-cos có cấu tạ o giống như một động cơ không đồng bộ hai pha rôto dây quấn công suất nhỏ. Cấu tạ o gồm hai phần chính stato và rôto.

+ Lõi sắt stato hình trụ do cá c lá thép kỹ thuật điện ghép lạ i vớ i nhauvà xẻ rã nh bên trong, dù ng để dẫn từ.

+ Dây quấn stato (dây quấn sơ cấp làm bằng đồng có bọc cá ch điện, gồm có hai cuộn dây đư ợ c quấn rải, đặt lệch nhau trong không gian một góc 900điện. Hai cuộn dây này có cá c thông số giống nhau(số vòng dây, điện khá ng, điện trở). Dây quấn dù ng để tạ o ra từ trư ờng.

* Rôto gồm lõi sắt và dây quấn

+ Lõi sắt giống lõi sắt stato đư ợ c ghép từ cá c lá thép kĩ thuật điện có cá ch điện tốt nhất và đư ợ c xẻ rã nh mặt ngoài. Lõi sắt dù ng để dẫn từ.

+ Dây quấn rôto (dây quấn thứ cấp) làm bằng đồng có bọc cá ch điện, gồm có hai cuộn dây đư ợ c quấn rải, đặt lệch nhau trong không gian một góc 900điện. Hai cuộn dây này có cá c thông số giống nhau(số vòng dây, điện khá ng, điện trở). Dây quấn dù ng để tạ o ra từ trư ờng. U W1 1 Wn U2 ‹ 2 W‹ 2 W‹‹ α 2 U‹‹

Hình 3.60: Sơ đồ nguyên lý má y biến á p xoay sin - cos

Khi đặt vào dây quấn kích thích sơ cấp W1 trên stato một điện á p xoay chiều t

sin U 2

u1 = 1 ω thì khi xoay rôto đi một gócαta sẽ nhận đư ợ c ở đầu ra dây quấn thứ cấp ’

2

W và ’’ 2

W nằm trên rôto một điện á p xoay chiều u2bằng: t sin U 2 t sin sin U k 2 u ’ 2 1 1 ’ 2 = α ω = ω t sin U 2 t sin cos U k 2 u ’’ 2 1 1 ’’ 2 = α ω = ω Trong đó: dq1 1 2 2 dq 1 W . k W . k k = ; U’ =k1U1sinα 2 ;U2'' =k1U2cos. Như vậy ta thấy trị số hiệu dụng của điện á p ra ’

2

U tỉ lệ vớ i sinα, ’’ 2

U tỉ lệ vớ i cosα. Khi má y biến á p xoay có tải, dòng điện ’

2 i và ’’ 2 i trong cá c dây quấn ’ 2 W và ’’ 2 W tạ o nên từ trư ờng ' 2  và '' 2

 , có thể chia cá c từ thông đó thành hai phần dọc trục và ngang trục từ trư ờng dây quấn sơ cấp1 . Từ trư ờng ngang trục φ’ cosα

2 và2''sinlàm cho từ trư ờng tổng bị méo đi, nên quan hệ hình sin của sức điện động vớ i gócαbị phá hủy. Đ ể triệt tiêu thành phần này, trên stato ta đặt dây quấn ngắn mạ ch Wnvuông góc

vớ i dây quấn W1. Dòng điện trong dây quấn ngắn mạ ch này sẽ sinh ra từ trư ờng bù thành phần từ trư ờng ngang trục, do đó có thể giảm sai số đến mức tối thiểu.

2. Máy biến áp xoay tuyến tính

Khi góc xoayαtrong khoảng 0 < α< 650, điện á p ở đầu cuối hai dây quấn nối tiếp '

2

W và Wn tỷ lệ thuận vớ i góc xoayα, còn dây quấn ’’ 2

W ở rôto nối kín mạ ch vớ i tổng trở Zfdù ng để bù từ trư ờng ngang trục.

Hình 3.61: Má y biến á p xoay tuyến tính

Má y biến á p xoay ngày nay có sai số điện á p không quá 5%. Trong trư ờng hợ p đặc biệt, có thể làm cho sai số bé hơn (0,05ữ 0,07)%. Công suất của má y biến á p xoay thông thư ờng trong khoảng vài VA vớ i U = 115 V và f = 50HZđến (400 đến 2500) Hz.

Câu hỏi

1. Nguyên lý làm việc của má y điều chỉnh pha và má y điều chỉnh cảm ứng. Hai loạ i má y này giống nhau và khá c nhau ở những điểm nào? Có thể lấy động cơ điện KĐ B rôto dây quấn ra làm má y điều chỉnh pha và má y điều chỉnh cảm ứng đư ợ c không?

2. Nguyên lý làm việc của má y biến đổi tần số. 3. Nguyên lý làm việc của hệ tự đồng bộ(xenxin).

Giả sử má y phá t tín hiệu có số đôi cực là p, má y thu có số đôi cực là 2p, khi rôto má y phá t quay một gócθthì rôto má y thu quay một góc bằng bao nhiêu.

4. Xenxin một pha và xenxin ba pha có những ư u điểm gì?

5. Nguyên lý làm việc của động cơ thừa hành xoay chiều và má y biến á p á p xoay.

Tài liệu tham khảo

[1] Vũ Gia Hanh, Trần Khá nh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Vă n Sá u. Má y điện 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1998.

[2] Trần Khá nh Hà. Má y điện 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1998.

[3] Phạ m Vă n Bình, Lê Vă n Doanh. Thiết kế má y biến á p. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2001.

[4 Trần Khá nh Hà. Thiết kế má y điện. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1997. [5]. Nguyễn Hồng Quang, Nguyễn Phúc Hải. Má y điện trong cá c thiết bị tự động. Nhà

xuất bản giá o dục 2001.

[6]. Nguyễn Trọng Thắng, Nguyễn Thế Kiệt. Công nghệ chế tạ o và tính toá n sửa chữa má y điện (3 tập). Nhà Xuất bản Giá o dục 1998.