Ch¬ng IX. m¸y ®iÖn 1 chiÒu
9.1. Nguyên lý làm việc
9.2. Cấu tạo
9.3. Phân loại
9.4. Sức điện động phần ứng và mô men điện từ
9.5. Từ trường và phản ứng phần ứng
9.6. Tia lửa điện và biện pháp khắc phục
9.7. Máy phát điện một chiều
1
9.8. Động cơ điện một chiều
c
9.1 Nguyên lý làm việc
b tde
Máy phát
a
B l v
SS
tde Độ lớn: Chiều: theo qui tắc bàn tay phải
tde d
NN -
+
b
b
c
c
c
c
b
n
n
a
d
d
a
d
c
b
b
+
+
d
a
+
-
-
-
-
-
+
+
d
a
a
2
1
3
2
1
9.2 CÊu t¹o
1. Phần tĩnh ( phần cảm) a. Cực từ chính b. Cực từ phụ c. Gông từ
- Roto
3
- Cổ góp
7
2. Phần quay ( phần ứng )
5
4
6
Cổ góp
3 – Chổi than
2
5
C¸c ®¹i lợng ®Þnh møc
• P®m : C«ng suÊt ®Çu ra, W, kW
- Máy phát : Công suất điện
- §éng c¬ : Công suất c¬
• U®m : V, kV
• I®m : A, kA
6
• Tèc ®é quay n®m, hiÖu suÊt,…
3
2) Kích từ song song
1) Kích từ độc lập
9.3 Phân loại Dựa vào cách nối dây của 2 phần: - Dây quấn stato (phần cảm-kích từ) - Dây quấn roto (phần ứng)
U
U
Eư
Eư
- - + +
Ikt
Ikt
Ukt
+
3) Kích từ nối tiếp
-
4) Kích từ hỗn hợp +
U
-
U
ktn
Eư
Ikt
Eư
kts
N
D
v
- +
v
B
9.4 Sức điện động phần ứng và mô men điện từ 1- Sức điện động phần ứng n
B
S
D 2p
e
v
Dn 60
l + B: Từ cảm trung bình dưới mặt cực + l : Chiều dài tác dụng thanh dẫn + v : Vận tốc dài của thanh dẫn + N: Tổng số thanh dẫn phần ứng
eư = Blv
+ 2a : số nhánh song song
n
e
Dn l D 60 l 2p p 30
Eư
e
E =
n
E =
N 2a
pN 60a
Iư
eư
iư
ke : không đổi
2a
E = k n
e
8
N 2a
4
f
i
®t
Ip D a
I l D 2a l 2p
Fđt
Nf
I
F ®t
®t
M F ®t ®t
pN Da
D 2
D
Mđt
M
I
®t
I
M = k ® t
m
pN 2 a
Fđt
fđt = Bliư 2- Mô men điện từ I 2a
I
Pđt = Mđt
nI
pN 60a
pN 2 a
2 n 60
E I
tP ®
9
3- Công suất điện từ
N
N
m’
m
n
m
n
m
n
n’
Φư
Φcf
S Ảnh hưởng của PƯPƯ: Làm méo và giảm Φc Khử Φư: - Cực từ phụ đặt xen kẽ cực từ chính
9.5 Từ trường và phản ứng phần ứng - Φc: Từ trường chính do stato (kích từ) - Φư: Từ trường roto (phần ứng) khi Iư 0 - Tác động của Φư lên Φc: PƯPƯ
- Dq cực từ phụ nối tiếp dq pư
5
9.6 Hiện tượng tia lửa điện trên vành góp và biện pháp khắc phục
1. Nguyên nhân
eư: s.đ.đ do pưpư
Dq bù
- Do phần tử của dq pư có hiện tượng đổi chiều dòng khi đi qua chổi than. Khi đó trong phần tử dq pư có các s.đ.đ: eM: s.đ.đ hỗ cảm eL: s.đ.đ tự cảm - Khi đi qua chổi than, phần tử này bị nm dòng lớn Tia lửa điện khi phiến góp tách ra khỏi chổi than
Dq cực từ phụ
N
2. Cách khắc phục
ư
• Dùng cực từ phụ
Sf
Nf
f
• Dùng dây quấn bù
nđc
nF
• Dịch chổi than
S
Nguyên nhân do cơ do tiếp
U
I
Iư
xúc không tốt giữa vành góp & chổi than
Eư
9.7 Máy phát điện: 1. Phương trình cơ bản
Ikt
Ukt
a) Máy phát kích từ độc lập:
U = Eư – Rư Iư
kt
I
kt
U R
kt
Ở chế độ định mức: Uđm = Eưđm – Rư Iưđm Iư = I ;
P ®m U ®m
U
I
I Iư
kt
Eư
U R
kt
Iưđm = Iđm
Ikt
Rđ/c
I
b) Máy phát kích từ song song: U = Eư – Rư Iư Iư = I + Ikt Ở chế độ định mức :
kt
Iưđm = Iđm + Ikt Uđm = Eưđm – Rư Iưđm P ®m U ®m
6
2. Quá trình thành lập điện áp U
a) Máy kích từ độc lập
Eư Ikt Ukt n
Ikt
Eư = ke n => U = Eư – Rư Iư
b. Máy phát kích từ song song U
U = f(Ikt ) = Rkt Ikt Eư = f(Ikt ) Edư Eư
Ikt
Rđ/c n th
Ikt Edư
kt cùng chiều dư Edư => Ikt1 => kt => tổng => Eư
=> Ikt2 > Ikt1. ….
ĐK thành lập điện áp - Tồn tại dư - kt cùng chiều dư - Rkt < Rth
7
U
3. Đặc tính ngoài khi Là đặc tính U = f(I) n = const Rkt = const a) Máy phát kích từ độc lập
Kt đl
Kt ss
U = Eư – Rư Iư - RưIư Khi I = Iư
I
0
- Phản ứng phần ứng tổng giảm U giảm
In. đl
In. ss
a) Máy phát kích từ song song
U = Eư – Rư Iư
Khi I
Iư = I + Ikt - RưIư - Phản ứng phần ứng => tổng => Ikt
Ikt
= > Eư giảm In. ss << In. đl => U
4. Đặc tính điều chỉnh
KT ĐL
Là quan hệ: Ikt = f (I) KT //
0
I
Iktđm Khi n = const U = const
Iđm
8
U
I
Iư
Eư
9.8 Động cơ điện một chiều 1. Phương trình cơ bản
Ikt
Ukt
kt
kt
U R
kt
a) Động cơ kích từ độc lập:
U = Eư + Rư Iư Iư = I I Ở chế độ định mức :
P ®m U ®m ®m
Iưđm = Iđm Uđm = Eưđm + Rư Iưđm
U
I Iư
Eư
b) Động cơ kích từ song song:
U = Eư + Rư Iư Iư = I - Ikt
Ikt
Rđ/c
I
kt
Ở chế độ định mức :
Iưđm = Iđm-Ikt Uđm = Eưđm + Rư Iưđm P ®m U ®m ®m
2. Các phương pháp mở máy
I
m
U R
Im = Iưm U Im ĐC KT độc lập: ĐC KT song song:Im = Iưm + Ikt
Iưm Rf
Ikt Vì Rư rất bé Im rất lớn nếu U = Uđm Yêu cầu: Giảm Im Rđ/c
I
m
để Im (2 2,5 ) Iđm
R
U dm R
f
- Dùng Rf nối tiếp Rư
ĐC TB giảm U - Giảm điện áp: Um << U đm cần thiết bị giảm áp
9
3. Đặc tính cơ: n = f(M)
n
U = Eư + Rư Iư Eư = ke n
U k
R I k
e
e
=> (Đặc tính cơ - điện)
n
n
M
* Với động cơ kích từ song song và độc lập
2
U k
e
e m
no
Δn
nđm
= n
M
n
o
2
R k k
e m
U k e
=> (Đặc tính cơ) M = km Iư R k k
M
Mđm
n
M
n = no- ΔnM
2
U k
R k k
®m
e
e m
4. Điều chỉnh tốc độ
n
o
U k
®m
e
a. Thay đổi Rf nối tiếp mạch phần ứng U Im = const
b
R k k
R f 2
e m
có Rf Iưm Rf(m) độ dốc
no
Ikt Rđ/c Đặc tính tự nhiên n Rf3 > Rf2 > Rf1 = 0 * Đặc điểm 1
2
20
3 M
- Điều chỉnh trơn - Phạm vi tương đối rộng - Vùng nđc < nđm : dưới định mức - Độ cứng đặc tính cơ giảm - Tổn hao trên Rf Mđm
10
n
M
2
U k
R k k
®m
e
e m
n
o
U k
e
b. Giảm điện áp phần ứng U
b
2
R k k
e m
Đặc tính tự nhiên giảm U n = const độ dốc no 1
2 3
M
Mđm
21
U3 < U2 < U1 = Uđm * Đặc điểm - Điều chỉnh trơn - Dải điều chỉnh rộng - Vùng nđc < nđm - Độ cứng đặc tính cơ không thay đổi - Cần nguồn 1 chiều thay đổi được U
n
M
• Tổ MF – ĐC • Bộ chỉnh lưu có điều khiển Được sử dụng rộng rãi nhất
2
U k
R k k
®m
e
e m
c. Thay đổi
n
o
U k
e
3 < 2 < 1 = đm
b
2
R k k
e m
giảm n độ dốc 3
2 no 1
M Đặc tính tự nhiên
* Đặc điểm - Điều chỉnh trơn - Phạm vi tương đối rộng - Vùng nđc > nđm Mđm
Khi Mc = Mđm = const Mđ/c = km Iư = const => Tia lửa mạnh
2
22
Khi Rung, hỏng trục động cơ hạn chế /cn ® n ®m
=> n - Độ cứng đặc tính cơ có thay đổi - Tổn hao ít, hiệu suất cao (Pkt << Pđc)
11
So sánh ĐC 1 chiều và ĐC KĐB :
- Ưu điểm: khả năng điều chỉnh tốc độ tốt
23
- Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá cao, chi phí vận hành và bảo dưỡng lớn, nguồn 1 chiều
12
