The electromotive force generated in the rotor is alternating electromotive force
The case of magnetic flux through the coil: when the changing magnetic field passes through the coil, an electromotive force is induced in the loop.
In the case of induced electromotive force in a straight wire moving through the magnetic field: when the wire frame is rotated in a magnetic field, the electromotive force in the wire frame is sine.
- A DC magnetic field, rotating in the coil, will generate alternating electromotive force.
In the armature of a d.c. generator with many tracks, each track has many guides Because:
When the rotor is rotated, the armature winding conductors cut off the magnetic field, and the electromotive force-sensing conductor is:
e=B.l.v.sin𝞪 We have:
B: Average magnetic inductance below the magnetic pole
V: Speed of guide bar
l: Effective length of the guide bar
When rotating every 1 track, it creates 1 sine, so a DC generator has many grooves, so it creates many sine views and it goes in a straight line and each track has many guides.
Formula:
E=P . N60N
Câu 19 . Cho biết các loại kích từ của máy phát điện một chiều, vẽ sơ đồ nguyên lý, Ứng dụng.
Các loại kích từ của máy phát điện một chiều và sơ đồ nguyên lý:
Theo phương pháp kích từ, máy điện một chiều được phân thành:
- Máy phát điện một chiều kích từ độc lập.
Gồm :
+ Máy phát điện một chiều kích từ bằng điện từ.
+ Máy phát điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
Sơ đồ máy phát điện một chiều kích từ độc lập - Máy phát điện một chiều tự kích:
Máy phát điện một chiều kích từ song song.
Sơ đồ máy phát điện một chiều kích từ song song
Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp.
Sơ đồ nguyên lý máy phát điện kích từ nối tiếp
Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp.
Sơ đồ nguyên lý máy phát điện kích từ hỗn hợp
* Ứng dụng:
Máy phát điện giúp cho các doanh nghiệp cũng như các cơ sở sản xuất kinh doanh hiện nay khắc phục được tình trạng mất điện. Khi có lịch ngắt điện đột ngột của công ty Điện lực, thiết bị sẽ giúp cho hoạt động tại các nhà máy, xí nghiệp….
được diễn ra liên tục và không bị gián đoạn do mất điện.
Thiết bị còn được ứng dụng trong sinh hoạt hàng ngày của con người. Bởi, khi mất điện đột ngột không chỉ gây ảnh hưởng đến các hoạt động nông và công nghiệp mà còn ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt hàng ngày như không thể nấu cơm, sử dụng máy bơm nước, các thiết bị điện trong nhà,…
Câu 20 . Nguyên lý hoạt động máy phát DC và nguyên lý hoạt động động cơ DC.
Mục đích của biến trở kích từ là gì (động cơ và máy phát)?
Phần ứng là khung dây a b c d (quấn trên lõi thép phần ứng) có hai đầu dây nối với hai phiến đổi chiều (phiến góp), 2 chổi than cố định luôn tì lên cổ góp và đưa điện đến phụ tải.
Dùng một động cơ sơ cấp (tua bin hoặc cơ đốt trong,…) quay phần ứng máy phát.
Khi khung quay với tốc độ không đổi, hai thanh dẫn ab, cd lần lượt nằm dưới 2 cực từ khác tên (từ trường của hai cực nam châm không đổi), khung quay sẽ cảm ứng nên một sức điện động xoay chiều :
e = B. l. v.sin
B : từ cảm –Mật độ từ thông.
L : chiều dài cạnh tác dụng của thanh dẫn ab+cd v : tốc độ dài của thanh dẫn.
: là góc nhỏ giữa vận tốc v và từ cảm B.
Chiều của sức điện động xác định theo qui tắc bàn tay phải, trên thanh ab chiều từ b → a, thanh cd chiều từ d → c. sức điện động trong khung dây là sức điện động xoay chiều nhưng nhờ có phiến góp và chổi than A( + ); B (- ) (sau khi quay 1800 nó cũng không đổi cực tính ).
Nguyên lý hoạt động của động cơ DC
Khi cho điện áp Một chiều U vào hai chổi than tiếp xúc với hai phiến góp 1 và 2, trong dây quấn phần ứng có dòng điện
Hai thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm cho rôto quay, chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí hai thanh dẫn và hai phiến góp 1 và 2 đổi chổ cho nhau, đổi chiều dòng điện trong các thanh dẫn và chiều lực tác dụng không đổi cho nên động cơ có chiều quay không đổi
Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường và sinh ra sức điện động cảm ứng trong dây quấn rôto
Mục đích của biến trở kích từ : Máy phát:
Điều chỉnh điện áp
Mắc biến trở nối tiếp với cuộn dây kích từ song song. Tăng điện trở ở mạch kích từ làm giảm từ thông và do đó tăng tốc độ. Ngược lại, giảm điện trở mạch kích từ làm tăng tốc độ.
Động cơ điện:
Giảm dòng mở máy , tránh làm hỏng cổ góp chổi than, dùng trong các trường hợp mở máy moment lớn và cần tốc độ thay đổi trong vùng rộng
Câu 21 . Kể tên các yếu tố quyết định độ lớn của sức điện động được sinh ra trong máy điện DC? Yếu tố nào là thay đổi? Khi một máy phát DC cung cấp cho tải, điện áp đầu cực của máy phát không bằng sức điện động được sinh ra. Tại sao?
Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối tiếp nhau thành mạch vòng kín. Các chổi điện chia dây quấn thành nhiều nhánh song song. Sức điện động phần ứng bằng tổng các sức điện động thanh dẫn trong một nhánh. Nếu số thanh dẫn của dây quấn là N, số nhánh song song là 2a (a là số đôi mạch nhánh), số thanh dẫn một nhánh N/2a, sức điện động phần ứng:
E = e = Btbl.v
Tốc độ dài v (m/s) xác định theo tốc độ quay n (vg/ph):
v =. D . n60 Từ thông mỗi cặp cực :
= Btb. D . l 2p
Vậy Suất điện động phụ thuộc vào tốc độ quay và từ thông
Thay đổi sdd : điều chỉnh tốc độ quay n , hoặc điều chỉnh từ thông bằng cách điều chỉnh dòng kích từ.
Khi một máy phát DC cung cấp cho tải, điện áp đầu cực của máy phát không bằng sức điện động được sinh ra vì
Khi Máy điện có tải, dòng điện trong dây quấn phần ứng (rôto) sinh ra từ trường phần ứng .Tác dụng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi là phản ứng phần ứng. Từ trường trong máy là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng .
Khi tải lớn, dòng điện phần ứng lớn, từ trường phần ứng lớn, từ thông của máy bị giảm xuống, kéo theo sức điện động phần ứng giảm, điện áp máy phát giảm .
Câu 22 .Phản ứng phần ứng trong máy điện một chiều.
Khi động cơ điện DC mang tải thì từ trường tổng của phần ứng và phần cảm sẽ lệch 1 góc so với từ trường phần cảm. Điều này khiến cho đường trung tính vật lý của nó lệch với đường 1 góc so với đường trung tính hình học. Hiện tượng này được gọi là phản ứng phần ứng
Sở sĩ chúng ta phải nghiên cứu phản ứng phần ứng bởi vì từ đó sẽ làm sao để triệt tiêu được từ trường phần ứng của máy điện 1 chiều (có thể chế tạo thêm cực từ phụ hoặc dây quấn bù với các loại máy công suất lớn).Mục đích cuối cùng để hạn chế tia lửa điện sinh ra trên cổ góp,thuận lợi cho công tác bảo dưỡng.
Đối với động cơ điện, phản ứng phần ứng là sự thể hiện phản lực cơ học đáp trả lại mạng điện bằng quan hệ điện từ. Chính nhờ phản ứng phần ứng, mà lực cản của tải càng tăng, thì dòng điện càng tăng theo, công suất điện đặt vào động cơ cũng tăng theo.
Đối với máy phát điện, thì ngược lại. Phản ứng phần ứng là thể hiện tải của điện thành lực cản cơ học thông qua quan hệ điện từ. Khi đó, dòng điện tải càng tăng, thì phản ứng phần ứng đòi hỏi sức kéo của động cơ sơ cấp phải tăng theo để đáp ứng cho máy phát.
EQ \F(N,2a)
Câu 23 . Mục đích của cực từ phụ là gì? Dây quấn cực từ phụ được mắc như thế nào?
Mục đích: để kịp thời khắc phục từ trường phần ứng khi tải thay đổi, dây quấn cực từ phụ và dây quấn bù đấu nối tiếp với mạch phần ứng.
Dây quấn của cực từ phụ được mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng.
Câu 24 .Phân biệt sức điện động, điện áp định mức, điện áp trên tải, dòng điện định mức, dòng điện không tải, dòng điện trên tải của máy phát DC?
Sức điện động:
a) Sức điện động thanh dẫn:
Khi rôto quay, các thanh dẫn phần ứng cắt từ trường, trong mỗi thanh dẫn cảm ứng sđđ:
e = Btbl.v
Btb - cường độ từ cảm trung bình dưới cực từ v - vận tốc dài của thanh dẫn
l - chiều dài hiệu dụng thanh dẫn
Sức điện động phần ứng Eư :
Sức điện động phần ứng bằng tổng các sức điện động thanh dẫn trong một nhánh.
Tốc độ dài v (m/s) xác định theo tốc độ quay n (vg/ph):
Từ thông dưới mỗi cực từ:
Thay các giá trị vào biểu thức sức điện động phần ứng:
→
Hệ số, phụ thuộc vào cấu tạo dq phần ứng Điện áp định mức: Uđm (V hay KV)
Là điện áp ở hai đầu tải ở chế độ định mức (máy phát) Là điện áp đặt vào động cơ ở chế độ định mức (động cơ)
Dòng điện định mức : làm (A).
Là dòng điện cung cấp cho tải ở chế độ định mức (máy phát) Là dòng điện cung cấp cho động cơ ở chế độ định mức (động cơ)
Dòng điện có tải:
Khi máy điện một chiều có tải, từ trường không chỉ do dòng điện đi qua cuộn dây kích từ gây ra mà còn do dòng điện phần ứng (rotor) gây ra
I=Iư +Ikt
Điện áp có tải
Khi máy điện một chiều có tải, điện áp gồm điện áp phần ứng và điện áp kích từ U=Uư +Ukt
Dòng điện không tải:
Khi máy điện một chiều làm việc không tải, từ trường trong máy chỉ do dòng điện kích từ phần cảm (stator) gây ra gọi là từ trường cực từ. Vậy Dòng điện không tải là dòng điện kích từ Ikt.
Câu 25 . Đối với máy phát điện một chiều kích từ độc lập và kích từ song song, khi mạch từ chưa bão hòa, phải điều chỉnh thông số gì để giữ điện áp không đổi khi tải tăng?
Dòng kích từ. Bởi vì ban đầu máy phát điện chưa bắt đầu quay, n = 0, Ikích từ=0, và dẫn đến không có từ thông, sức điện động thì máy sẽ không tạo ra điện. Nhưng trên thực tế khi dòng điện bằng không, dẫn đến MM = 0 (MM = kθI), thấy có một chút từ thông xuất hiện và được gọi là từ thông dư (θresidΦual¿. Dẫn đến Eư(res) (từ dư này tạo ra sức điện động). Iktừ=Eư(res)
Rktừ dẫn đến Iktừ tăng, khi Iktừ tăng thì chắc chắn θ sẽ tăng và θ sẽ lớn hơn θresidΦual. Khi θ tăng thì Eư tăng làm cho VT (điện áp phần cuối) tăng ⇨ dòng kích từ cũng tăng (Iktừ= VT
Rktừ), khi Iktừ tăng thì chắc chắn θ sẽ tăng. Và khi đó nhận thấy nó tăng theo vòng lập. và khi bão hòa khởi động, thì sẽ ảnh hưởng tới dòng ngay, nên khi chưa bão hõa cần điều chỉnh Ikích từ để tăng không quá mức.
Câu 26 . Điện áp trên đầu cực của máy phát kích từ song song giảm khi tải tăng?
Giải thích.
- Khi dòng điện tải I tăng, dòng điện phần ứng Iư tăng, điện áp U giảm xuống do những nguyên nhân (ngoài nguyên nhân 1, 2 như máy kích từ độc lập, thêm một nguyên nhân thứ ba):
- Từ trường phần ứng tăng → cho từ thông giảm → sức điện động Eư giảm.
- Điện áp rơi trong mạch phần ứng rưIưtăng.
- Điện áp U giảm → Dòng điện kích từ giảm → Từ thông cực từ và Sức điện động càng giảm → đường đặc tính ngoài dốc hơn so với máy kích từ độc lập.
- Phương trình dòng điện: Iu = I + Ikt
- Phương trình điện áp: U = Eu- RuIu
Ukt = Ikt ( Rkt+Rđc )
Câu 27 . So sánh hiệu suất của máy phát một chiều kích từ độc lập và hiệu suất của máy phát một chiều nam châm vĩnh cửu cùng công suất.
- Hiệu suất máy phát một chiều nam châm vĩnh cửu:
η=PO
PI= Uđm. Iđm
Uđm. Iđm+∆ Psắt ,cơ+∆ PCutrên phầnứng
(trong đó ∆ PCu trên phầnứng=Rứ. Iứ2) - Hiệu suất máy phát một chiều kích từ độc lập: η=PPO
I
=Pđt−∆ PCutrên phầnứng
Pcơ
- Vậy hiệu suất của máy phát điện một chiều nam châm vĩnh cửu lớn hơn kích từ độc lập.
Câu 28. Chiều quay của động cơ điện một chiều được thay đổi như thế nào? Cách đảo chiều quay của động cơ DC kích từ song song.
- Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai.
Thông thường chúng ta sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt. Dòng I của động cơ đi vào Iư cũng thế còn ở máy phát dòng I đi ra.
- Đảo chiều quay động cơ DC kích từ song song là đảo một trong hai phần là cuộn dây hoặc phần ứng (thì trục động cơ sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ). Khi đảo cả hai phần thì cũng sẽ giống như lúc chưa đảo (cũng chiều kim đồng hồ).
Câu 29 . Phương trình điện áp cơ bản của động cơ DC? Nó khác phương trình điện áp của máy phát như thế nào?
- Đối với động cơ DC: U=Eư+IưRư - Đối với máy phát DC: U=Eư−IưRư
- Iư của động cơ một chiều đi vào còn Iư của máy phát một chiều đi ra.
Câu 30 . Tại sao dòng điện của động cơ tăng nhiều lần khi khởi động? Các phương pháp khởi động động cơ một chiều.
Khi khởi động động cơ điện mang cơ cấu sản xuất, thì dòng điện khởi
động sẽ tăng gấp nhiều lần, cụ thể là từ 5 đến 9 lần Iđm. Vì động cơ luôn tạo dòng phu cô có giá trị lớn để chống lại sự thay đổi bão hòa từ dòng khởi động lớn. ... Hiện tượng sụt áp lưới điện ảnh hưởng đến thiết bị khác.
Các phương pháp:
Phương pháp mở máy động cơ điện 1 chiều bằng khởi động mềm Phương pháp sử dụng biến tần để khởi động
Phương pháp mở máy trực tiếp cho động cơ điện
Câu 31 . Tốc độ cơ bản của động cơ kích từ song song được định nghĩa như thế nào?
Có thể giảm tốc độ dưới tốc độ cơ bản bằng cách thay đổi điện trở của biến trở kích từ song song được không?
- Tốc độ cơ bản của động cơ là tốc độ ghi tên ở điện áp định mức và đầy tải. Tải thay đổi từ không tải đến đầy tải trong phạm vi tốc độ.
- Được, vì ta có thể điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.
n=n0− (Ru+RF) CE. CM. ϕ2δM
Câu 32 : Tại sao động cơ kích từ nối tiếp không được vận hành khi không tải? Tại sao động cơ kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn hơn động cơ kích từ song song có cùng công suất? Nêu một vài ứng dụng của:
a. Động cơ kích từ song song.
b. Động cơ kích từ nối tiếp.
- Tại sao động cơ kích từ nối tiếp không được vận hành khi không tải? Vì do đặc tính cơ mềm, moment tăng thì tốc độ cơ giảm. Khi không tải hoặc tải nhỏ, dòng điện và từ thông nhỏ, tốc độ động cơ tăng có thể gây hỏng động cơ về mặt khí. Nên không được phép động cơ kích từ nối tiếp mở máy không tải hoặc nhỏ tải.
- Tại sao động cơ kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn hơn động cơ kích từ song song có cùng công suất? Vì động cơ kích từ nối tiếp có khả năng quá tải về momen, khi có cùng hệ số quá tải dòng điện như nhau thì momen của động cơ kích từ nối tiếp lớn hơn động cơ kích từ song song dù có cùng công suất.
Một vài ứng dụng:
+ Động cơ kích từ nối tiếp: Vì động cơ một chiều kiểu nối tiếp có thể đạt tới momen quay cực đại từ khi vận tốc còn nhỏ , nó thường được sử dụng để kéo ví dụ như đầu máy xe lửa hay tàu điện. Ngoài ra thì nó còn dùng để khửoi động các loại động cơ xăng hay động có diezen loại nhỏ .
+ Động cơ kích từ song song: Để mở máy dùng biến trở mở máy Rmở, còn dùng để điều chỉnh tốc độ thông thường điều chỉnh Rđc
Câu 33. Vẽ sơ đồ nguyên lý của động cơ kích từ song song. Cách đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ song song.
Hình 1.1 - Sơ đồ nguyên lý động cơ kích từ song song
Cách đảo chiều quay của động cơ một chiều kích từ song song
- Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp khi đảo chiều điện áp phần ứng:
ω= −U
K . ϕ(I)− RΣ+Rf
(K . ϕ(I))2. M
Hình 1.2
- Khi U > 0 động cơ quay thuận ω>0 (tại điểm A trên đặc tính cơ ở góc phần tư thứ nhất của toạ độ [M; ω¿ với phụ tải là MC > 0 )
- Đảo cực tính của điện áp phần ứng động cơ (vẫn giữ nguyên chiều từ thông kích từ) U<
0, phụ tải động cơ theo chiều ngược ω<0
- Động cơ sẽ quay ngược lại ω<0 (tại điểm A’ trên đặc tính cơ ở góc phần tư thứ ba của toạ độ [M; ω¿
- Nếu cho điện trở vào mạch phần ứng , ta sẽ có các tốc độ nhân tạo ngược