1. Mục tiêu của bài:
2.1.2. Nguyên lý làm việc
Cũng như các máy điện khác, máy điện một chiều có thể làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ
a. Chế độ máy phát điện:
Muốn cho máy làm việc ở chế độ máy phát điện, ta đấu cuộn kích từ vào nguồn kích từ để tạo ra từ trường trong máy rồi dùng động cơ sơ cấp (như máy nổi, máy điezen, hoặc động cơ xoay chiều ...) quay rơto với vận tốc n. Lúc đó các bối dây phần ứng sẽ quét qua từ trường phần cảm sinh ra sức điện động cảm ứng, chiều sức điện động xác định bằng quy tắc bàn tay phải và do đó nó sẽ đổi chiều mỗi khi bối dây quay hết một cực từ. Như vậy sức điện động trong bối dây là sức điện động xoay chiều.
Nhờ cách đấu các nhóm bối dây với cổ góp và chia các bối thành hai nhóm tạo thành hai mạch rẽ, một nhóm nằm dưới cực bắc N và nhóm kia nằm dưới cực nam S. Hai nhánh này nối song song với nhau và cho sức điện động chung ở chổi than (+)
và (-).
Khi rôto quay các bối dây lần lượt đổi chỗ chuyển từ cực này qua trung tính sang cực kia. Sức điện động trong các bối đổi chiều, nhưng
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện
1 chiều
sức điện động của mỗi nhánh vẫn có chiều khơng đổi, do đó sức điện động lấy ra trên chổi than là sức điện động một chiều.
Nếu ta đấu chổi than với một tải (hình 4-2) sẽ có dòng điện qua mạch.
Dòng điện qua các bối dây cùng chiều với sức điện động. Các dòng điện này tác dụng với từ trường phần cảm tạo ra lực từ F, chiều xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Ta thấy lực F sinh ra mômen gọi là mơmen điện từ có tác dụng chống lại chiều quay của rơto. Muốn rơto tiếp tục quay thì mơmen sơ cấp M1của động cơ sơ
cấp phảithắng được mômen cản không tải M0và mômen điện từ M
M1 = M0 + M
Như vậy công suất cơ máy nhận được từ động cơ sơ cấp là:
P = M1
đã biến thành công suất điện từ:
Pđt = M = Iư Eư
ở đây là tốc độ rôto, Eư và Iưlà sức điện động và dòng điện phần ứng
Gọi điện trở phần ứng là rư , điện áp trên cực máy là U ta có phương trình cân
Eư = U + Iư Eư hay U = Eư – Iư rư
Từ biểu thức trên ta thấy khi làm việc ở chế độ máy phát sức điện động luôn
luôn lớn hơn điện áp trên cực máy, trừ khi khơng tải Iư = 0 thì U0 = E0
b. Chế độ động cơ điện:
Khi làm việc ở chế độ động cơ, rơto nối với máy cơng tác có mơmen cản hữu
ích M2 cịn dây quấn phần ứng nối vào mạng điện một chiều (hình4-3). Cuộn kích từ đấu vào nguồn kích từ.
Dịng điện qua dây quấn phần ứng sẽ tạo ra mômen điện từ. Mômen này sẽ làm quay rơto. Muốn giữ chiều quay như cũ thì mơmen điện từ phải cùng chiều quay (tức ngược chiều với chế độ máy phát) do đó dịng điện đi vào bối dây cũng
phải ngược lại so với chế độ máy phát. Muốn rôto quay đều với tốc độ thf
mômen điện từ phải thắng được mômen cản không tải M9 và mơmen cản hữu ích
M2 M = M0 + M2
Khi rôto quay dây quấn phần ứng quét qua từ trường phần cảm
sính ra sức điện động phần ứng Eư.
Công suất điện từ động cơ nhận từ mạng:
Pđt = M = Eư Iư
biến thành công suất cơ kéo
máy công tác: P2 = M2
Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc động cơ
một chiều
gọi điện trở phần ứng là rư thì phương trình cân bằng sức điện động là:
U = Eư + Iư rư hay Eư = U – Iư rư
Từ biểu thức trên ta thấy ở chế độ động cơ điện áp luôn luôn lớn hơn sức điện động phần ứng.