MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CẤU TẠO MÁY

Chia sẻ: Nguyen Duy Nhan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:127

2
1.074
lượt xem
592
download

MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CẤU TẠO MÁY

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi, song máy điện một chiều vẫn tồn tại đặc biệt là động cơ một chiều. Động cơ một chiều thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu mômen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng, phạm vi rộng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CẤU TẠO MÁY

  1. CHƯƠNG V: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU NHẤN VÀO ĐÂY ĐỂ TRỞ VỀ TRANG ĐẦU NHẤN VÀO PHẦN VĂN BẢN CÓ LINK ĐỂ XEM HÌNH MUỐN XEM PHIM XIN TRỞ VỀ TRANG CHỦ Bài 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. GIỚI THIỆU Ngày nay mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi, song máy điện một chiều vẫn tồn tại đặc biệt là động cơ một chiều. Động cơ một chiều thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu mômen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng, phạm vi rộng.
  2. Trong các thiết bị tự động, ta thấy các máy điện khuyếch đại, các động cơ chấp hành cũng là máy điện một chiều. Ngoài ra, các máy điện một chiều còn thấy trong các thiết bị điện ôtô, tàu thủy, máy bay… Các máy phát điện một chiều điện áp thấp dùng trong các thiết bị điện hóa, thiết bị hàn điện có chất lượng cao Thiếu sót chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều, cần có nguồn điện một chiều kèm theo (máy phát điện một chiều hay bộ chỉnh lưu). II. CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
  3. Máy điện một chiều gồm stator với cực từ, rotor với dây quấn và cổ góp với chổi điện. 1. Stator Còn gọi là phần cảm, gồm có cực từ chính, cực từ phụ, gông từ nắp máy và cơ cấu chổi điện. a. Cực từ chính: Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi thép cực từ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện hay thép các bon dày 0,5mm hay 1mm được ép chặt và tán lại. Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối.
  4. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bulông. Dây quấn kích từ được làm bằng đồng bọc cách điện, được quấn thành từng cuộn, mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi lồng vào thân lõi thép cực từ. Các cuộn dây ở các cực từ chính được nối nối tiếp nhau sao cho khi có dòng điện chạy qua chúng thì hình thành các cực từ trái dấu xen kẽ. b. Cực từ phụ: Cực từ phụ gồm có lõi thép và dây quấn. Lõi thép thường làm bằng thép khối còn dây quấn cực từ phụ có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được đặt xen kẽ với cực từ chính và được dùng để cải thiện đổi chiều. Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bu lông. c. Gông từ: Gông từ làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện công suất lớn gông từ làm bằng thép đúc, còn máy điện công suất vừa và nhỏ thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn. d. Cơ cấu chổi than: Gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và tỳ chặt lên cổ nhờ lò xo. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì cố định lại bằng vít.
  5. Chổi than làm bằng than hay gra-phít, đôi khi ta trộn thêm bột đồng để làm tăng độ dẫn điện. Chổi than có nhiệm vụ đưa dòng điện từ phần ứng ra ngoài hay ngược lại. e. Nắp máy: Nắp máy để bảo vệ dây quấn và đảm bảo an toàn cho con người. Đối với các máy điện công suất vừa và nhỏ, nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi và thường làm bằng gang. 2. Rotor: Còn gọi phần ứng gồm lõi thép, dây quấn phần ứng và cổ góp.
  6. a. Lõi thép rotor: Hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật dày 0,5 mm phủ sơn cách điện, ghép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra. Các lá thép được rập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Trong những máy cỡ trung bình trở lên đôi khi còn có lỗ để tạo sự thông gió dọc trục còn ở máy lớn hơn thì lõi sắt được chia thành từng đoạn nhỏ, giữa các đoạn ấy ta để một khe hở để thông gió ngang trục. b. Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động cảm ứng và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần
  7. ứng làm bằng đồng có bọc cách điện, có tiết diện hình tròn (đối với máy có công suất bé) hay hình chữ nhật (đối với máy công suất lớn) được đặt trong các rãnh của lõi thép theo một sơ đồ cụ thể và được cách điện với rãnh. Để tránh dây quấn bị văng ra khi rotor quay (lực ly tâm), ở miệng rãnh có dùng nêm bằng tre hay bakelit. c. Cổ góp: Cổ góp gồm có các phiến góp bằng đồng có đuôi én được ghép lại thành hình trụ tròn, giữa các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mica dày 0,4 đến 1,2mm. Hai đầu vành én có 2 vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và phiến góp cũng được cách điện bằng các tấm mica. Đuôi vành góp nhô cao lên một ít để hàn các đầu dây của phần tử nối với phiến góp. Thông qua chổi điện và cổ góp, dòng điện xoay chiều trong dây quấn rotor được đổi thành dòng điện một chiều đưa ra mạch ngoài, do đó cổ góp còn gọi là vành đổi chiều.
  8. III. CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC Các thông số định mức của máy điện một chiều thường do nhà chế tạo quy định và được ghi trên biển tên (name plate). Gồm có: Công suất định mức Pđm, điện áp định mức Uđm, dòng điện định mức Iđm IV. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Máy điện một chiều có thể làm việc ở chế độ máy phát điện, động cơ điện dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. XIN MỜI XEM PHIM 1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều Nhấn vào hình để xem phim Máy phát điện AC và DC
  9. Hình dưới mô tả nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều trong đó dây quấn phần ứng chỉ có 1 phần tử nối với 2 phiến đổi chiều.
  10. Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sức điện động xác
  11. định theo quy tắc bàn tay phải và giá trị tức thời được tính theo biểu thức: e=B.l.v · B: từ cảm ứng nơi thanh dẫn quét qua · v: vận tốc quét của thanh dẫn; l: chiều dài tác dụng của thanh dẫn Theo hình từ trường hướng từ cực N đến S, chiều quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sức điện động có chiều đi từ b đến a. Ở thanh dẫn phía dưới chiều sức điện động đi từ d đến c. Sức điện động của phần tử bằng 2 lần sức điện động của thanh dẫn. Nếu nối 2 chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ có dòng điện, điện áp của máy phát điện có cực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh ab ở cực S, thanh dc ở cực N, sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có chổi điện đứng yên, chổi A vẫn nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với phiến góp phía dưới nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Ta có máy phát điện một chiều với cực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B. Nếu máy chỉ có 1 phần tử, điện áp đầu cực như hình. Để điện áp lớn và ít đập mạch, dây quấn phải có nhiều phần tử và nhiều phiến đổi chiều. Ở chế độ máy phát điện, dòng điện phần ứng Iư cùng chiều với sức điện động phần ứng Eư. Phương trình cân bằng điện áp là U= Eư-RưIư
  12. · RưIư là điện áp rơi trên dây quấn phần ứng; Rư là điện trở của dây quấn phần ứng · U là điện áp đầu cực máy phát điện; Eư là sức điện động phần ứng 2. Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều Nhấn vào hình dưới để xem phim Hình dưới mô tả nguyên lý làm việc của động cơ một chiều. Khi cho điện áp một chiều U vào 2 chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện. Dưới tác dụng của nam châm lên các thanh dẫn ab, cd có dòng điện, sẽ sinh ra lực điện từ tác dụng làm cho rotor quay.
  13. Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn: F=Btbl.i · Btb: cảm ứng từ trung bình trong khe hở · i: dòng điện chạy trong thanh dẫn; l: chiều dài thanh dẫn Khi phần ứng quay được ½ vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau. Do có phiến góp, đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động Eư. Chiều sức điện động sẽ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ, chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư còn được gọi là sức phản điện. Phương trình cân bằng điện áp là: U=Eư+IưRư Nhấn vào hình dưới để xem phim
  14. Chiều quay của phần ứng động cơ DC Bài 2: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. CẤU TẠO CỦA DÂY QUẤN PHẦN ỨNG 1. Tổng quan. Dây quấn phần ứng là bộ phận quan trọng nhất của máy điện vì nó tham gia trực tiếp vào quá trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng và ngược lại. Ngoài ra dây quấn phần ứng còn chiếm một tỷ lệ
  15. khá cao trong cơ cấu giá thành của máy phát điện một chiều. Các yêu cầu đặt ra cho dây quấn phần ứng là: · Sinh ra một sức điện động cần thiết, có thể cho một dòng điện nhất định chạy qua để sinh ra một mô men cần thiết mà không bị nóng quá nhiệt độ quy định, đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt. · Kết cấu đơn giản, tiết kiệm vật liệu, làm việc chắc chắn an toàn Dây quấn phần ứng chia làm dây quấn xếp đơn và xếp phức tạp và dây quấn sóng đơn và sóng phức tạp. Một số máy điện một chiều có công suất lớn còn dùng loại dây quấn hỗn hợp, kết hợp giữa dây quấn sóng và xếp. 2. Cấu tạo của dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử dây quấn nối với nhau theo một quy luật nhất định. Phần tử là một bối dây gồm một hay nhiều vòng dây mà 2 đầu của nó nối vào 2 phiến góp. Các phần tử nối với nhau thông qua các phiến góp đó và làm thành mạch vòng kín. Mỗi phần tử có 2 cạnh tác dụng, đó là phần đặt vào rãnh của lõi sắt. Phần nối 2 cạnh tác dụng nằm ngoài lõi sắt gọi là phần đầu nối.
  16. Để dễ chế tạo, một cạnh tác dụng của phần tử đặt ở lớp dưới của một rãnh còn cạnh tác dụng kia đặt ở lớp trên của một rãnh khác. Các phần tử khác cũng xếp thứ tự như vậy vào các rãnh kề bên cho đến khi đầy các rãnh. Nếu trong một rãnh phần ứng (gọi là rãnh thực) chỉ đặt 2 cạnh tác dụng (một cạnh nằm ở lớp trên và một cạnh nằm ở lớp dưới rãnh) thì ta gọi rãnh đó là rãnh nguyên tố. Nếu trong một rãnh thực đó có đặt 2u cạnh tác dụng (u=1,2,3,4…n) thì ta có thể chia rãnh thực đó thành u rãnh nguyên tố. Vì vậy quan hệ giữa số rãnh thực Z của phần ứng với số rãnh nguyên tố là: Znt=uZ Giữa số phần tử của dây quấn S, số rãnh nguyên tố Znt và số phiến góp G cũng có mối quan hệ nhất định. Vì mỗi phần tử có 2 đầu nối và 2 phiến góp, đồng thời ở mỗi phiến góp lại nối 2 đầu của 2 phần tử lại với nhau, nên số phần tử S bằng số phiến góp G. Tức là S=G Vì mỗi rãnh nguyên tố đặt 2 cạnh tác dụng mà mỗi phần tử cũng có 2 cạnh tác dụng nên Znt=S=G Rãnh thực có 1,2,3 rãnh nguyên tố
  17. Tuỳ theo kích thước của các phần tử mà ta chia dây quấn thành dây quấn có phần tử đồng đều và dây quấn theo cấp. · Dây quấn có phần tử đồng đều là dây quấn mà kích thước các phần tử hoàn toàn giống nhau. · Dây quấn theo cấp là dây quấn mà khi cạnh tác dụng thứ nhất của các phần tử cùng nằm trong một rãnh thực thì cạnh tác dụng thứ 2 của chúng lại nằm trong rãnh thực khác nhau. Vì vậy kích thước của các phần tử không bằng nhau. Dây quấn có phần tử đồng đều a và theo cấp (b,c) 3. Các bước dây quấn. Các bước dây quấn xếp và sóng
  18. Quy luật nối các phần tử dây quấn có thể được xác định theo bước dây quấn sau: · Bước dây quấn thứ nhất y1: đó là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của một phần tử đo bằng số rãnh nguyên tố. · Bước dây quấn thứ hai y2: đó là khoảng cách giữa cạnh tác dụng thứ 2 của phần tử thứ nhất với cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử thứ hai nối tiếp ngay sau đó và đo bằng số rãnh nguyên tố. · Bước dây quấn tổng hợp y: Đó là khoảng cách giữa 2 cạnh tương ứng của 2 phần tử liên tiếp nhau đo bằng rãnh nguyên tố. · Bước trên vành góp yG: đó là khoảng cách giữa 2 phiến góp có 2 cạnh tác dụng của cùng một phần tử nối vào đó và đo bằng số phiến góp.
  19. Gọi khoảng cách giữa 2 cực từ tính theo chu vi phần Z nt τ= ứng là bước cực τ , ta có: 2p II. DÂY QUẤN XẾP ĐƠN Do đặc điểm về bước dây quấn của kiểu dây này là các phần tử nối nối tiếp nhau đều xếp lên nhau nên ta gọi là kiểu dây quấn xếp. 1. Bước dây quấn. a. Bước dây quấn thứ nhất y1: Bước dây quấn thứ nhất phải được chọn sao cho sức điện động cảm ứng trong phần tử lớn nhất. Muốn vậy thì 2 cạnh tác dụng phải cách nhau một bước cực, vì lúc này trị số tức thời của sức điện động của 2 cạnh tác dụng bằng nhau về trị số và ngược chiều nhau và do trong một phần tử đuôi của 2 cạnh tác dụng nối với nhau nên sức điện động tổng của phần tử bằng tổng số học sức điện động của 2 cạnh tác dụng. Nếu biểu thị sức điện động của mỗi cạnh tác dụng bằng 1 véc tơ thì 2 sức điện động của 2 cạnh này cùng phương và véc tơ sức điện động tổng của phần tử bằng 2 lần véc tơ sức điện động của một cạnh tác dụng. Z nt Vì số rãnh nguyên tố dưới mỗi bước cực bằng 2p nên Z nt Z nt y1 = y1 = tốt nhất là 2p . Nếu 2p không phải là số nguyên
  20. Z nt thì phải chọn y1 bằng một số nguyên gần bằng 2p , ta có: Z nt y1 = ±ε · 2p = Số nguyên Khi: Z nt y1 = · 2p ta có dây quấn bước đủ Z nt y1 = +ε · 2p ta có dây quấn bước dài Z nt y1 = −ε · 2p ta có dây quấn bước ngắn Dây quấn thường được thực hiện theo bước ngắn vì đỡ tốn đồng hơn. Nhưng cả bước dài và ngắn thì sức điện động tổng đều nhỏ hơn bước đủ do 2 sức điện động của 2 cạnh tác dụng không cùng phương. Sức điện động của phần tử: bước đủ, ngắn, dài
Đồng bộ tài khoản