CHUONG 2: CHUONG 2: MAY ĐIỆN MOT CHIEU
2.6. QUA TRINH BIEN DOI NANG LUQNG 1. Các tôn hao trong máy điện một chiều
Trong máy điện một chiều, đại bộ phận công suất cơ biến thành công suất điện (máy phát) hay công suất điện biến thành công suất cơ (động cơ). Chỉ có một bộ phận rất ít biến thành tốn hao trong máy dưới hình thức tỏa nhiệt ra ngoài không khí. Tổn hao trong may tùy theo tính chất được phân làm các loại sau:
a) Tén hao Peo: Bao gom ton hao 6 bi, ton hao ma sat chối than với vành góp, ton hao do thông gIÓ.. . Tôn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay của may va lam cho 6 bi, vành góp nóng lên.
b) Tén hao sat pre: Do từ trễ và dòng điện xoáy trong lõi thép gây ra. Tôn hao này phụ thuộc vào vật liệu, chiều dài của tắm thép, trọng lượng lõi thép, từ cảm và tần số £ Khi lõi thép đã định hình thì tôn hao thép tý lệ với f và B?.
Hai loại tốn hao trên khi không tải đã tồn tại nên gọi là tôn hao không tải:
Po=PcotPFe
Tén hao co va sat sinh ra momen him va momen nảy tồn tại khi không tải nên gọi là momen khong tai Mo. Quan hé gitta Mo Va Po như sau:
Ms# P, (2.15)
oO Trong đó @ la tốc độ goc cua rotor.
c) Tổn hao đồng pcu: Tốổn hao đồng bao gồm hai phần: tôn hao đồng trong mạch phần Ứng pcu va tôn hao đồng trong mạch kich tt peut.
Tốn hao đồng trong phân ú ứng bao gom ton hao đồng trong dây quan phan ứng luˆr¿, tổn hao đồng trong, dây quân cực tử phụ 1? 1 tốn hao tiếp - xúc giữa chỗi than và vành góp ro.
Thường với chôi than graphit điện áp giáng trên chỗ tiếp xúc của hao chối than khống chế 2LU¿,= 2V nên pạ = 2l.
Trong, tính toán, thường gộp tất cả các tốn hao đồng trên phân ú ứng lại và viết đưới dạng pu= lu2Ru trong đó R„= r¿+ rr + ra bao gồm điện tro dây quân ứng ru, điện trở dây quân phụ rr và điện trở tiếp xúc chỗi than px, mặt dù re thực tế không phải là không đổi.
Tốn hao đồng trong mạch kích từ bao gồm tôn hao đồng của dây quấn kích từ và tốn hao đồng của điện trở diéu chinh trong mach kich tir. Vi vay Pout = Url, trong do Ut là điện ap đặt trên mạch kich tir va It 1a dong điện kích từ.
d) Tén hao phụ pr:
Ton hao phụ trong thép có thê do từ trường phân bố không đều trên bề mặt phân ứng, các bulông óc vít trên phần ứng làm từ trường phân bồ không đều trong lõi sắt, ảnh hưởng của răng, rãnh làm từ trường đập mạch sinh ra.
Ton hao trong dong có thê do quá trình đối chiều làm dòng điện trong phân tử thay đối, dòng điện phân bố không đều trên bề mặt chối than làm tôn hao tiếp xúc lớn, từ trường phân bố không đều trong rãnh làm cho trong dây dẫn sinh ra dòng điện xoáy, tốn hao trong dây nối cân bằng sinh ra. Trong máy điện một chiều p¡ tương đối khó tính. Thường lấy bằng 1% công suất định mức.
2.6.2. Quy trình năng lượng và các phương trình cân bằng năng lượng
a) Máy phát điện Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng bên máy do một động cơ sơ cấp bất kỳ kéo hay quay với một. tốc độ nhất định.
Giả thiết công suất kích từ do một máy khác cung cấp nên không tính vào công suất đưa từ động cơ sơ cấp vào máy phát điện.
Công suất cơ đưa vào P¡, tiêu hao di m6t phan dé bu vao tén hao co peo và ton hao sat pre, còn đại bộ phận biến đối thành công suất điện từ Pa.. Ta có:
P1 =Pa + (Peo + Pre) = Pa + Po Par = Evle.
Khi có dòng điện chạy trong dây dẫn thì có tổn hao đồng, nên công suất điện đưa ra P2 bằng:
(2.16)
Pa = Pa — Pou = Euly — l2R. = Ulu (2.17)
Peo P. “
P, =M,œ
—>
Py, =Mw =E, P,=U1,
——>
SOS
| .
Hình 2.13: Gián đô năng lượng của máy phái điện một chiêu Chia hai về của phương trình (2.17) với lu ta được:
U=E,- I,R, (2.18)
Đó là phương trình cân băng suất điện động (phương trình cân bằng áp) của máy phát điện một chiều.
Có thê viết công suất cơ đưa vào, công suất không tải và công suất điện từ theo dạng momen nhân với tốc độ góc và như vậy có thê viết thành:
Mio = Mow + Mo (2.19)
Chia hai vé cho @ ta duge: Mi = Mo + M (2.20)
Trong đó:
M:: momen đưa vào M: momen điện từ Mo: momen không tải.
Quan hệ trên gọi là phương trình cân bằng momen cua máy phát điện một chiêu.
b) Động cơ điện Động cơ điện lây công suât điện vào va truyền công suât cơ ra đầu trục.
Công suât điện mà động cơ điện nhận được từ dưới vào băng:
PI =UI = U(¿ + It) (2.21)
(động cơ điện kích từ song song) Trong đó:
|=. + It: dong điện từ lưới điện vào (1, là dòng điện vào phần ứng, I là dòng điện kích từ).
U: điện áp ở đầu cực may.
Công suất P+, một phần cung cấp cho mạch kích từ Ult còn phần lớn đi vào phân ứng U1„„
tiêu hao một ít trên dây quấn đồng trong mạch phần ứng pcuu„, còn đại bộ phận là công suất điện từ Pa, ta có:
Pt = Pour + Pout + Pa (2.22)
Công suất điện từ sau khi chuyển thành công suất cơ thì còn tiêu hao một ít đê bù vào tôn hao co peo và tốn hao sắt pre (gọi chung là tôn hao không tải hay công suất không tải po Cuỗi cùng phân còn lại là công suất đưa ra đâu trục Pa = Mao. Ta có:
Pa: = Poo + Pre + P2 = Po + P2 (2.23)
P. ut
Z Po = Peo +Pre
P,=E,I,=Mo P,=M,o— i
4
Pout
Hình 2.14: Gián đồ năng lượng động cơ điện một chiêu Từ công thức trên, ta có công suất điện trong mạch phần ứng bằng:
Ul. = Par + Pcuw = Eule + lu2Ru (2.24)
Chia hai về cho lu ta được phương trình:
U=E¿ + I,R¿ (2.25)
Đó là phương trình cân bằng suất điện động của động cơ điện một chiều.
Cũng từ công thức cân băng công suat, ta co thé viet:
Mo = Moo + Mao (2.26)
Chia hai về cho @ ta được:
M = Mo + Mz (2.27)
Trong do:
Mz: momen dua ra dau truc may Mo: momen khong tai Quan hệ nảy gọi là phương trình cân bằng momen của động cơ điện một chiều (E¿, l¿: là suất điện động và dòng điện của dây quần phần ứng).