Do tính chất nhiễm từ của các cực từ trong lõi thép cực từ (ở chi tiết số 3) đã có từ trường nhưng rất nhỏ (bằng 3 ÷ 5% từ trường định mức) nên được gọi là từ dư nên máy phát điện sau khi chế tạo xong, thì trong các cực từ đã có từ dư.
Tác dụng lực làm quay puly (4) ⇒ rôto quay. Do vậy quấn phần ứng nằm trong từ trường phần cảm (từ dư) ⇒ 2 đầu chổi than có điện áp (hiện tượng cảm ứng điện tử).
Do mạch kích từ được nối kín (cuộn dây (3) nối vào 2 đầu của chổi than) ⇒ có dòng điện cung cấp cho mạch kích từ (3) ⇒ từ trường phần mạch kích từ 3 tăng ⇒ điện áp ở 2 đầu chổi than cũng tăng. Giá trị điện áp UF này tỷ lệ với dòng kích từ (dòng chạy qua cuộn dây 3) và tốc độ quay n của máy.
Khi tốc độ quay của máy phát đủ quy định thì điện áp của máy phát đạt điện áp định mức (trường hợp dòng kích từ IKT đạt giá trị cho phép).
UF∼ n và IKT
c. Các thông số kĩ thuật
Điện áp định mức (Uđm), đơn vị đo là vôn, ký hiệu là V
Là trị số điện áp cần thiết để đảm bảo cho các phu tải hoạt động đảm bảo chất lượng và cho phép máy hoạt động trong thời gian dài.
Công suất định mức (Pm), đơn vị đo là oát, ký hiệu là W
Đặc trưng cho khả năng cung cấp điện của máy mà máy có thể hoạt động được trong thời gian tương đối lâu dài mà vẫn đảm bảo được an toàn
Pđm = Uđm . Iđm Tốc độ quay định mức (n), đơn vị là vòng/phút
Là trị số vòng quay của phần ứng trong một đơn vị thời gian (phút) theo thiết kế để đảm bảo cho máy hoạt động có chất lượng và đảm bảo an toàn.
d. Các đại lượng cơ bản của máy điện một chiều.* Máy phát điện một chiều. * Máy phát điện một chiều.
Máy phát điện là máy để biến đổi các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng thành điện năng, vì vậy đại lượng cơ bản đặc trưng cho máy phát điện là sức điện động cảm ứng của máy và đại lượng làm ảnh hưởng đến quá trình tạo ra sức điện động cua (của) máy là mô men điện từ khi máy hoạt động
- Sức điện động cảm ứng (E)
Theo nguyên lý cảm ứng điện từ và nguyên lý cơ bản của máy phát điện đã xét ở trên suy ra sđđ cảm ứng phụ thuộc quy cách chế tạo máy, tốc độ quay của phần ứng và từ trường của phần cảm theo biểu thức:
E= Ce.n.φ (vôn)
Ce (Ce)- hằng số phụ thuộc quy cách cấu tạo mà không phụ thuộc vào quá trình vận hành máy;
n - Tốc độ quay của phần ứng (vòng/ phút); φ - Từ thông của phần cảm sinh ra.
- Điện áp của máy (U)
Dựa vào mạch điện kín, khi máy phát hoạt động cung cấp điện cho phụ tải thì máy phát và phụ tải là mạch kín nên:
E = U + I.r
Trong đó:
U- điện áp giữa hai chổi than dương và âm của máy.
I.r - độ giảm điện áp trên phần ứng của máy tỷ lệ thuận với dòng điện trong dây quấn phần ứng.
Từ biểu thức Sđđ suy ra:
U = E – I.r
Trong đó I.r tỷ lệ thuận với số lượng phụ tải dùng điện của máy.
Vì vậy nếu sđđ không thay đổi thì khi phụ tải đóng vào máy càng tăng, điện áp của máy càng giảm ( thường gọi là hiện tượng sụt áp của máy phát khi tăng phụ tải).
Mô men điện từ của máy phát điện (Mđđ) (Mđđ), khi máy phát điện hoạt động trong dây quấn phần ứng có dòng điện, do đó phần ứng có lực điện từ tác dụng ( theo nguyên lý lực điện từ ) cho nên có mô men điện từ tác dụng vòa phần ứng.
Mđđ = CMI .φ Trong đó:
CM (CM)- hằng số phụ thuộc quy cách chế tạo máy; I - dòng điện trong dây quấn phần ứng;
φ - từ thông phần cảm sinh ra.
Dùng quy tắc xác định chiều của lực điện từ sẽ xác định được chiều Mđđ. Mô men điện từ tác dụng vào phần ứng của máy phát đóng vai trò là mô men cản của máy. Vì vậy máy phát điện càng tăng phụ tải thì mô men cản càng tăng, mô men cản càng tằng dẫn đến tốc độ quay giảm làm giảm sđđ cảm ứng nên hiện tượng sụt áp cũng tăng lên.
Ngoài ra khi mô men điện từ tăng còn làm ảnh hưởng đến sự mài mòn ổ trục, đến máy lai v.v…
* Động cơ điện một chiều
Mô men điện từ, mô men quay tương tự máy phát điện, mô men điện từ của động cơ:
Mđđ = CMI . φ
Nhưng khác với máy phát, ở chế độ động cơ thì mô men điện từ là mô men quay, còn mô men cản của động cơ là do máy công cụ gây nên.
Dòng điện của nguồn cung cấp cho động cơ: Khi động cơ hoạt động thì nguồn và động cơ tạo thành một mạch kín, khi phần ứng của động cơ quay, trong phần ứng cũng sinh ra Sđđ cảm ứng nhưng chiều Sđđ cảm ứng thì ngược với chiều Sđđ của nguồn cung cấp nên gọi là sức phản điện động. Dựa vào mạch kín có sức phản điện động suy ra:
U = E + I.r
Trong đó:
U - điện áp của nguồn hay điện áp đặt vào2 cực của động cơ.
E = Ce.n.
n- tốc độ quay của phần ứng
I.r - độ giảm điện áp do phần ứng gây nên Từ biểu thức điện áp suy ra:
I =
r E
U −
Khi mô men cản trên trục động cơ thay đổi thì tốc độ quay phần ứng thay đổi dẫn đến dòng điện của nguồn cung cấp cho động cơ cũng thay đổi. Cụ thể khi mô men cản tăng thì dòng điện của nguồn cung cấp cho động cơ cũng tăng lên và ngược lại, do đó khi khởi động nếu động cơ bị kẹt hoặc trong quá trình hoạt động nếu mô men cản trên trục lớn quá quy định theo thiết kế (động cơ quá tải) thì động cơ rất dễ cháy.
Tốc độ quay của động cơ :
Từ biểu thức: U = E + I.r và E = Ce. nφ Suy ra
n = Ce.φ
Ir
U −
Tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào điện áp của nguồn, mô men cân (cản) trên trục và phụ thuộc vào từ thông của phần cảm.