BÀI 5 : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
5.3 .NGUYấN Lí LÀM VIỆC CƠ BẢN CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
CHIỀU
Mỏy điện một chiều cú thể làm việc ở chế độ mỏy phỏt điện hoặc động cơ điện dựa vào nguyờn tắc cảm ứng điện từ.
5.3.1 Chế độ mỏy phỏt điện
Xột một mỏy phỏt điện một chiều đơn giản, dõy quấn phần ứng chỉ cú một khung dõy abcd, hai đầu được nối với hai phiến gúp, hai chổi điện A, B đặt cố định và luụn tỡ sỏt vào phiến gúp. Khung dõy abcd được đặt trong lũng của nam chõm vĩnh cữu N-S (hỡnh 5-5).
Khi dựng động cơ sơ cấp quay khung dõy quanh trục của nú với một vận tốc khụng đổi, cỏc thanh dẫn ab, cd sẽ cắt cỏc đường sức từ trường, theo định luật cảm ứng điện từ trong thanh dẫn sẽ cảm ứng cỏc sức điện động, giỏ trị tức thời được xỏc định theo biểu thức:
e = B.l.v (5-1)
Trong đú: B: từ cảm nơi thanh dẫn quột qua. l: chiều dài của thanh
dẫn.
v: vận tốc quột qua của thanh
dẫn.
Chiều sức điện động cảm ứng được xỏc định theo qui tắc bàn tay phải. Như hỡnh 5-5 thỡ thanh dẫn ab nằm dưới cực từ N, sức điện động cảm ứng sẽ cú chiều từ trong ra ngồi (từ b đến a), thanh dẫn cd nằm dưới cực từ S, sức điện động cảm ứng cú chiều từ ngồi vào trong (từ d đến c).
Do khung dõy quay nờn cỏc thanh dẫn ab, cd lần lượt thay đổi vị trớ nằm dưới cỏc vựng cực từ N-S, do đú sức điện động cảm ứng trong cỏc thanh dẫn là sức điện động xoay chiều. Chổi than A luụn tỡ lờn phiến gúp nối với thanh dẫn nằm dưới vựng cực từ N nờn cú cực tớnh (+), chổi than B tỡ lờn phiến nối với thanh dẫn nằm
Hỡnh 5-5. Nguyờn lý làm việc
dưới vựng cực từ S nờn cú cực tớnh (-). Dũng điện chạy qua phụ tải chỉ theo một chiều từ A đến B. Như vậy hệ thống cổ gúp - chổi than đĩ chỉnh lưu dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều qua phụ tải.
(a) (b)
Hỡnh 5-6. Đồ thị điện ỏp đầu cực mỏy phỏt điện một chiều.
Nếu mỏy phỏt điện một chiều cú một khung dõy abcd (hỡnh 5-5) thỡ điện ỏp đầu cực A, B cú dạng như hỡnh 5-6a là điện ỏp đập mạch. Để điện ỏp lớn và ớt đập mạch (hỡnh 5-6b) phải cú thanh dẫn nối tiếp nhau và bố trớ lệch nhau trong khụng gian một gúc a nào đú, cú nhiều phiến gúp hợp thành một cổ gúp. Nhờ vậy điện ỏp giữa hai chổi than là tổng cỏc sức điện động trờn cỏc thanh dẫn trong một mạch nhỏnh.
Ở chế độ mỏy phỏt điện, dũng điện phần ứng cựng chiều với sức điện động phần ứng Eư. Phương trỡnh cõn bằng điện ỏp là:
U = Eư - Iư.Rư (5-2) Trong đú:
Rư: điện trở dõy quấn phần ứng. U: điện ỏp đầu cực mỏy phỏt.
Iư.Rư: điện ỏp rơi trờn dõy quấn phõn ứng.
Eư: sức điện động phần ứng.
5.3.2 Chế độ động cơ điện
Ngược lại với mỏy phỏt điện một chiều, thay vỡ dựng động cơ sơ cấp quay rụto thỡ đặt vào hai chổi điện AB nguồn điện một chiều, dũng điện một chiều chạy trong cỏc thanh dẫn nằm trong từ trường của nam chõm N-S sẽ chịu tỏc dụng một lực điện từ F cú độ lớn:
F = Btb.l.i (5-3)
Trong đú: Btb: Cảm ứng từ trung bỡnh trong khe hở. l: chiều dài của thanh dẫn.
i: dũng điện chạy trong thanh dẫn.
Chiều lực điện từ được xỏc định bằng qui tắc bàn tay trỏi, nếu chổi điện A nối với cực (+) và chổi điện B nối với cực (-) của nguồn điện, thỡ thanh dẫn nào nằm dưới vựng cực từ N, dũng điện trong thanh dẫn sẽ chạy từ ngồi vào trong và thanh dẫn nào nằm dưới cực từ S, dũng điện trong thanh dẫn sẽ cú chiều chạy từ trong ra ngồi. Do đú lực điện từ tỏc dụng lờn cỏc thanh dẫn ở mỗi vựng cực từ cú chiều khụng đổi, mụmen quay sẽ cú chiều khụng đổi làm cho khung dõy quay theo một chiều nhất định.