1) Nguyờn lý làm việc của mỏy phỏt điện một chiều
Nguyờn lý làm việc của mỏy phỏt điện 1 chiều dựa trờn định luật cảm ứng điện từ trong trường hợp thanh dẫn chuyển động tương đối với từ trường cực từ.
Xột trường hợp đơn giản nhất là mỏy điện 1 chiềucú rụto chỉ gồm 1 khung dõy abcd quay với tốc độ n (vũng/phỳt) trong từ trường của 1 cặp cực từ NS. Hai chổi than được đặt cố định và tỡ lờn 2 phiến gúp A và B (hỡnh 7.8).
Giả sử tại thời điểm xột khung dõy cú vị trớ như hỡnh 7.8ạ Theo đú, thanh dẫn ab nằm dưới cực từ N sẽ xuất hiện s.đ.đ cảm ứng e cú chiều từ b đến a, cũn thanh dẫn
174
cd nằm dưới cực từ S cũng sẽ xuất hiện s.đ.đ cảm ứng e cú chiều từ d đến c (theo quy
tắc bàn tay phải).
Hỡnh 7.8 Nguyờn lý làm việc mỏy phỏt điện một chiều Trị số của e được tớnh theo cụng thức:
e = Bvl (V) (7.1)
Trong đú:
B(T) là từ cảmtrung bỡnhdưới một cực từ. v(m/s) là vận tốc dài của thanh dẫn trờn rụto;
v = D/2 = Dn/60 (7.2)
D (m) là đường kớnh ngoài rụto. (rad/s) là vận tốc gúc của rụto. l (m) là chiều dài của thanh dẫn.
Như vậy chổi than A tỡ vào phiến gúp nối với thanh ab sẽ cú cực tớnh dương (+), cũn chổi than B tỡ vào phiếngúp nối với thanh cd sẽ cú cực tớnh õm (-).
Khi khung dõy quay được nửa vũng (hỡnh 7.8b) thỡ thanh dẫn ab sẽ nằm dưới cực từ S và cd sẽ nằm dưới cực từ N. Đồng thời vành gúp cũng quay được nửa vũng nờn chổi than A sẽ tỡ lờn phiến gúp nối với thanh cd, chổi B tỡ lờn phiến gúp nối với thanh ab. Do đú, mặc dự chiều của s.đ.đ e trong cỏc thanh dẫn sẽ ngược lại nhưng cực tớnh tại cỏc chổi than A và B vẫn khụng thay đổị
Khi khung dõy quay trũn thỡ s.đ.đ e biến thiờn hỡnh sin theo thời gian và sẽ đạt cực trịtại cỏc vị trớ như hỡnh 7.8.
Về gúc pha thỡ eab và ecd lệch pha nhau 1800. Kết quả là s.đ.đ eư ở 2 đầu chổi than sẽ cú chiều khụng đổi nhưng đập mạch (hỡnh 7.9).
Để s.đ.đ đầu ra cú trị số lớn hơn và ớt đập mạch thỡ ta bố trớ nhiều khung dõy gồm nhiều vũng dõy nối tiếp nhau và lệch nhau một gúc nào đú(hỡnh 7.10).
A
B
A
B
175
Hỡnh 7.9 Dạng súng mỏy phỏt một chiều chỉ cú một phần tử
Hỡnh 7.10 Dạng súng mỏy phỏt một chiều cú 2 phần tử
2) Nguyờn lý làm việc của động cơ điện một chiều
Nguyờn lý làm việc của động cơ 1 chiều dựa trờn định luật lực điện từ trong trường hợp dõy dẫn mang dũng điện đặt trong từ trường cực từ.
Nếu ta đặt nguồn điện 1 chiều vào 2 đầu chổi than (cực + vào chổi A, cực - vào chổi B) thỡ dũng điện qua khung dõy sẽ cú chiều từ a đến b và từ c đến d.
Giả sử, ban đầu khung dõy cú vị trớ như (hỡnh 7.11). Do đú, mỗi thanh dẫn ab (nằm dưới cực N) và cd (nằm dưới cực S) sẽ chịu tỏc dụng của một lực cú chiều được xỏc định theo quy tắc bàn tay trỏi và cú trị số:
F = BIl (N) (7.3)
Với I là dũng điện trong thanh dẫn. Trong đú:
Ft = Fcoslà thành phần lực tiếp tuyến với bề mặt rụto. Fn = Fsinlà thành phần lực phỏp tuyến với bề mặt rụto.
Ft Fn F
176 là gúc hợp bởi và .
Thành phần tiếp tuyến với rụto của cỏc lực điện từ sẽ hợp thành 1 cặp ngẫu lực và tạo ra mụmen làm khung dõy quay quanh trục của nú theo chiều của cặp ngẫu lực.
Khi khung dõy quay được 900 thỡ Ft = 0 nhưng khung vẫn tiếp tục quay theo quỏn tớnh.
Khi khung dõy quay được 1800 thỡ thanh ab sẽ nằm dưới cực S, thanh cd nằm dưới cực N, đồng thời phiến gúp nối với thanh ab sẽ tỡ lờn chổi than B, phiến nối với thanh cd sẽ tỡ lờn chổi than A nờn dũng điện trong cỏc thanh dẫn sẽ đổi chiều nhưng lực điện từ và mụmen sinh ra cú chiều khụng thay đổị
Mụmen này cú trị số biến thiờn tựy thuộc vào vị trớ của khung dõy trong từ trường và đạt cực đại tại cỏc vị trớ như hỡnh 7.11.Do đú, khung dõy sẽ quay với tốc độ khụng đềụ Để cho rụto quay đều và cú mụmen đủ lớn thỡ ta bố trớ nhiều khung dõy gồm nhiều vũng dõy trờn rụto có trục lệch nhau một gúc (điờ ̣n) nào đú.
Hỡnh 7.11 Nguyờn lý làm việc của động cơ một chiều