Hình 2. 6 Sơ đồ nguyên lý ĐCMC
Khi đặt điện áp U vào hai chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện. Dƣới tác dụng của từ trƣờng lên các thanh dẫn ab, cd có dòng điện sẽ sinh ra lực điện từ làm cho rôto quay. Chiều của lực điện từ đƣợc xác định theo quy tắc bàn tay trái nhƣ hình 2.6, độ lớn: F = Btb.l.i.
Trong đó:
Btb mật độ từ cảm trung bình trong khe hở (T);
i: Cƣờng độ dòng điện trong thanh dẫn (A);
l: Chiều dài thanh dẫn (m).
Khi phần ứng quay đƣợc nửa vòng vị trí các thanh dẫn thay đổi, do có các phiến góp đổi chiều dòng điện làm cho chiều lực từ không đổi, rôto quay theo chiều nhất định.
2.1.3 Các đại lượng định mức của máy điện một chiều
Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc dài hạn trong những điều kiện mà xƣởng chế tạo đã quy định. Chế độ đó đƣợc đặc trƣng bằng những đại lƣợng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lƣợng định mức.
Trên nhãn máy thƣờng ghi những đại lƣợng sau: + Công suất định mức Pđm (kW hay W;)
+ Điện áp định mức Uđm (V);
+ Dòng điện định mức Iđm (A);
+ Tốc độ định mức nđm (vg/ph);
Ngoài ra còn ghi các kiểu máy, phƣơng pháp kích từ, dòng điện kích từ và các số liệu về điều kiện sử dụng...
Hình 2. 7 Nhãn máy ĐCMC
Trong nhãn máy trên hình 2.7 ta thấy thông số của động cơ điện một chiều nhƣ
sau: Pđm = 5kW; Uđm = 72V; Iđm = 82A, nđm =2800vg/ph; tốc độ lớn nhất n =
3600vg/ph; cách điện cấp F, kích từ nối tiếp; nhiệt độ môi trƣờng làm việc ≤ 400 .
Công suất định mức ở đây là chỉ công suất đƣa ra của máy điện. Đối với máy phát điện, đó là công suất điện đƣa ra ở đầu cực của máy. Đối với động cơ điện, thì đó là công suất cơ đƣa ra đầu trục.
2.2 Từ trƣờng trong máy điện một chiều
2.2.1 Khái quát chung
Từ trƣờng trong máy điện một chiều chủ yếu là do cực từ và dòng điện phần ứng Iƣ sinh ra.
Khi máy làm việc không tải, trong dây quấn phần ứng không có dòng điện
(Iƣ = 0) từ trƣờng trong máy chỉ do các cực từ kích bằng dòng kích từ It hoặc trong những máy nhỏ có thể là các nam châm vĩnh cửu sinh ra. Từ trƣờng khi đó còn đƣợc gọi là từ trƣờng lúc không tải. Khi rôto quay từ trƣờng này sẽ sinh ra s.đ.đ Eƣ lúc không tải trong dây quấn phần ứng.
Khi máy làm việc có tải, ngoài từ trƣờng cực từ còn có từ trƣờng phần ứng do dòng điện Iƣ sinh ra. Tác dụng của từ trƣờng phần ứng lên từ trƣờng cực từ gọi là phản ứng phần ứng làm hình thành từ trƣờng tổng ở khe hở lúc có tải.
Phản ứng phần ứng làm thay đổi sự phân bố từ trƣờng khe hở lúc không tải có
ảnh hƣởng xấu đến quá trình đổi chiều trong các phần tử dây quấn phần ứng bị đổi chiều nối ngắn mạch gây ra tia lửa điện nơi tiếp xúc chổi than và vành góp. Để cải thiện đổi chiều và sự phân bố từ trƣờng dọc khe hở lúc có tải trong các máy có công suất trung bình và lớn, thƣờng phải đặt thêm các cực từ phụ và đôi khi cả dây quấn bù. Trong những trƣờng hợp đó, từ trƣờng trong máy lúc có tải là tổng hợp của từ trƣờng cực từ, từ trƣờng phần ứng, từ trƣờng cực từ phụ và từ trƣờng dây quấn bù.
Để việc nghiên cứu đƣợc đơn giản, lúc đầu giả thiết rằng mạch từ của máy điện một chiều không bão hòa và áp dụng nguyên lý xếp chồng cộng các từ trƣờng nói trên để có từ trƣờng tổng sau đó mới xét đến ảnh hƣởng của bão hòa.
2.2.2 Từ trường máy điện một chiều lúc có tải