II. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC Ở TẢI ĐỐI XỨNG
6. Quá trình năng lượng & các phương trình cân bằng
6.1. Tổn hao trong máy điện một chiều:
Tổn hao cơ pcơ: bao gồm tổn hao ổ bi, tổn hao ma sát chổi than với vành góp,
tổn hao do thơng gió … Tổn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay của máy và làm cho ổ bi, vành góp nóng lên.
Tổn hao sắt pFe : do từ trễ và dịng điện xốy trong lõi thép gây nên. Tổn hao
này phụ thuộc vào vật liệu, chiều dày của tấm thép, trọng lượng lõi thép, từ cảm và tần số f. Khi lõi thép đã định hình thì tổn hao thép tỉ lệ với f 1,2 1,6 và B2. Hai loại tổn hao trên khi không tải đã tồn tại nên gọi là tổn hao không tải: p0 = pcơ + pFe
Tổn hao đồng pCu : gồm hai phần: tổn hao đồng trong mạch phần ứng pCu.ư và
tổn hao đồng trong mạch kích thích pCu.t .
- Tổn hao đồng trong phần ứng bao gồm tổn hao đồng trong dây quấn phần ứng
u ur
I 2 , tổn hao đồng trong dây quấn cực từ phụ Iu2rf , tổn hao tiếp xức giữa chổi than và vành góp ptx. Thường với chổi than graphit điện áp giáng trên chổ tiếp xúc của hai chổi than 2Utx = 2V nên ptx = 2Iư.
PCu.ư = Iư2.Rư với : Rư = rư + rf + rtx ( rtx thực tế không phải là không đổi )
- Tổn hao đồng trong mạch kích thích gồm tổn hao đồng của dây quấn kích thích và tổn hao đồng của điện trở điều chỉnh trong mạch kích thích. Vậy, pCu.t = Ut.It , trong đó Ut là điện áp đặt trên mạch kích thích và It là dịng điện kích thích. Tổn hao phụ pf : trong đồng và thép đều sinh ra tổn hao phụ:
- Tổn hao phụ trong thép: có thể do từ trường phân bố không đều trên bề mặt phần ứng, các bulơng ốc vít trên phần ứng làm từ trường phân bố không đều trong lõi sắt, ảnh hưởng của răng rãnh làm từ trường đập mạch … sinh ra. - Tổn hao trong đồng : có thể do q trình đổi chiều làm dịng điện trong phần tử
thay đổi, dịng điện phân bố khơng đều trên bề mặt chổi than làm tổn hao tiếp xúc lớn, từ trường phân bố không đều trong rãnh làm cho trong dây dẫn sinh ra dịng điện xốy, tổn hao trong dây nối cân bằng sinh ra.
6.2. Quá trình năng lượng trong máy điện một chiều và các phương trình cân bằng: * Máy phát điện:
Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng nên máy do một động cơ sơ cấp bất kỳ kéo quay với một tốc độ nhất định.
Giả thiết cơng suất kích từ do một máy khác cung cấp.
Công suất cơ đưa vào P1, tiêu hao đi một phần để bù vào tổn hao cơ và tổn hao sắt còn đại bộ phận biến đổi thành cơng suất điện từ. Ta có:
P1 = Pđt + ( pcơ + pFe ) = Pđt + p0 Pđt = EưIư
Khi có dịng điện chạy trong dây dẫn thì có tổn hao đồng nên cơng suất điện đưa ra P2 bằng:
P2 = Pđt – pCu = EưIư – Iư2Rư = UIư
phương trình cân bằng sức điện động của máy phát điện một chiều là: U = Eư - IưRư
và phương trình cân bằng mơmen của máy phát điện một chiều là: M1 = M0 + M
* Động cơ điện:
Động cơ lấy công suất điện vào và truyền công suất cơ ra đầu trục. Công suất điện mà động cơ điện nhận được từ lưới vào bằng:
P1 = UI = U( Iư + It ) trong đó :
I = Iư + It : dòng điện từ lưới điện vào; U : điện áp ở đầu cực máy.
Công suất P1 một phần cung cấp cho mạch kích thích UIt cịn phần lớn đi vào phần ứng UIư , tiêu hao một ít trên dây quấn đồng trong mạch phần ứng pCu.ư , còn đại bộ phận là cơng suất điện từ. Ta có :
Pt = pCu.ư + pCu.t + Pđt
Công suất điện từ sau khi chuyển thành cơng suất cơ thì cịn tiêu hao một ít để bù vào tổn hao cơ và tổn hao sắt, phần còn lại là công suất đưa ra ở đầu trục P2 = M2. Ta có:
Pđt = pcơ + pFe + P2 = p0 + P2
Công suất điện trong mạch phần ứng bằng:
UIư = Pđt + pCu.ư = EưIư + Iư2Rư
phương trình cân bằng sức điện động của động cơ điện một chiều là: U = Eư + IưRư
và phương trình cân bằng mơmen của động cơ điện một chiều là: M = M0 + M2