Ch¦¬ng X. m¸y ®iÖn 1 chiÒu
10.1. Nguyên lý làm việc
10.2. Cấu tạo
10.3. Sức điện động phần ứng và mô men điện từ
10.4. Tia lửa điện và biện pháp khắc phục
10.5. Phân loại
10.6. Máy phát điện một chiều
1
10.7. Động cơ điện một chiều
2
c
10.1 Nguyên lý làm việc
b tde
B l v
Độ lớn:
a
Máy phát
SS
tde 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
3
4
10.2 CÊu t¹o 1. Stato ( phần cảm)
5
6
7
8
2. Rôto ( phần ứng )
9
10
3. Chổi điện
C¸c ®¹i lượng ®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
11
• Tèc ®é quay n®m, hiÖu suÊt,…
N
D
v
v
B
10.3 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
Dn l D 60 l 2p
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
e
n
p 30
Eư
e
E =
n
E =
N 2a
pN 60a
Iư
eư
iư
ke : không đổi
2a
E = k n
e
12
N 2a
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
I
®t
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 ®
13
3- Công suất điện từ
10.4 Tia lửa điện trên vành góp - biện pháp khắc phục 1. Nguyên nhân :
14
a. Cơ khí b. Đổi chiều
D/q bù
D/q cực từ phụ
N
ư
2. Biện pháp khắc phục
Sf
Nf
f
nđc
• Cực từ phụ
nF
S
• Dây quấn bù
15
• Dịch chuyển chổi điện
10.5 Phân loại
1. Máy điện một chiều kích từ độc lập U Iđc
IF IưF
• Máy phát Phương trình: Eư Iưđc
Ikt
U = Eư – Rư Iư Iư = I
Ukt
Ở chế độ định mức :
Iưđm = Iđm
Uđm = Eưđm – Rư Iưđm P ®m U ®m
Ở chế độ định mức : • Động cơ:
Phương trình: U = Eư + Rư Iư
Iư = I Iưđm = Iđm
Uđm = Eưđm + Rư Iưđm P ®m U ®m ®m 16
U
IF IưF 2. Máy điện một chiều kích từ song song Iđc • Máy phát Phương trình:
Eư Iưđc U = Eư – Rư Iư Iư = I + Ikt
Ikt Ở chế độ định mức :
I
Rđ/c
kt
Iưđm = Iđm + Ikt
Uđm = Eưđm – Rư Iưđm P ®m U ®m
I
• Động cơ: Phương trình: U = Eư + Rư Iư
kt
Iưđm = Iđm -Ikt Iư = I - Ikt
Ở chế độ định mức : Uđm = Eưđm + Rư Iưđm P ®m U ®m ®m
3. Máy điện một chiều kích từ nối tiếp
17
4. Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp
10.6 Máy phát điện một chiều
U
1. Quá trình thành lập điện áp
Edư U = f(Ikt ) = Rkt Ikt Eư = f(Ikt ) Eư
Ikt
Rđ/c
n th
Ikt Edư
kt cùng chiều dư => tổng => Eư
Edư => Ikt1 => kt => Ikt2 > Ikt1. ….
tg = Rkt = Rđ/c + rkt
18
ĐK thành lập điện áp => Rđ/c < Rth
- Tồn tại dư - kt cùng chiều dư - < th - nđc sơ cấp đủ lớn
2. Đặc tính ngoài: Quan hệ U = f(I)
Điều kiện
n = const Rkt = const
U
a- Kích từ độc lập
U = Eư – Rư Iư
Khi I
- RưIư - Phản ứng phần ứng
0
=> từ thông tổng giảm
In
19
U giảm
Rt
b. Kích từ song song U = Eư – Rư Iư U
Khi I I Iư Eư
- RưIư - Phản ứng phần ứng tổng
Ikt Iư = I + Ikt U giảm Ikt
Rđ/c
KT ĐL
U
giảm Eư giảm
U
KT //
20
0 In In//
Ikt
3. Đặc tính điều chỉnh
KT ĐL
KT // Quan hệ Ikt = f (I)
0
I
Iktđm Đ/k n = const U = const
Iđm
10.7 Động cơ điện một chiều
®m
I
1. Mở máy n = 0 => Eưm = ken = 0
m
U R
Rất lớn => Uđm = Eưm + Rư Iưm
Rất nhỏ
21
Tia lửa mạnh Phải giảm Iưm
Phương pháp mở máy
I
Eư = 0
m
R
U ®m R
a. Nối tiếp Rf với Rư Uđm Im
f
Iưm Rf(m)
Ikt
Rf = ? để Im (2 2,5 ) Iđm Rđ/c
• KT độc lập: Im = Iưm
• KT song song: Im = Iưm + Ikt
b. Giảm điện áp phần ứng
Nối nối tiếp các rô to
22
Bộ điều chỉnh điện áp
n
n = f(M) 2. Đặc tính cơ: Eư = U - Rư Iư
U k
®m
e
Eư = ke n =>
n
M
U = Eư + Rư Iư R I k e * Động cơ kích từ song song và độc lập
2
U k
R k k
®m
e
e m
KT // & ĐL
=> M = km Iư
n Khi U và = const
= co n st = n
o
no
const
b
2
U ® m k e R k k
e m
nđm
M
n = no- bM
23
Mđm
n
M
2
U k
R k k
®m
e
e m
3. Điều chỉnh tốc độ
a. Thay đổi Rf nối tiếp mạch phần ứng
U Im
n
o
U k
®m
e
= const
có Rf
b
R k k
R f 2
e m
Iưm Rf(m) độ dốc
Ikt
Rđ/c
Đặc tính tự nhiên
n
no
Rf3 > Rf2 > Rf1 = 0 * Đặc điểm
1
2
3
24
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
n
M
2
U k
R k k
®m
e
e m
n
o
U k
e
b. Giảm điện áp phần ứng U
Đặc tính tự nhiên giảm U n
b
2
R k k
= const độ dốc
e m
no 1
2 3
M
Mđm
U3 < U2 < U1 = Uđm
25
* 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
• Tổ MF – ĐC • Bộ chỉnh lưu có điều khiển Được sử dụng rộng rãi nhất
n
M
2
U k
R k k
®m
e
e m
c. Thay đổi
n
o
U k
e
3 < 2 < 1 = đm
b
giảm n
2
R k k
e m
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
Khi
Rung, hỏng trục động cơ
26
hạn chế /cn ® n ®m
=> n - Độ cứng đặc tính cơ có thay đổi - Tổn hao ít, hiệu suất cao (Pkt << Pđc)
So sánh ĐC 1 chiều và ĐC KĐB :
- Ưu điểm: khả năng điều chỉnh tốc độ tốt
- Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá cao, chi phí vận hành và bảo dưỡng lớn, nguồn 1 chiều
Ví dụ :
Động cơ 1 chiều KT// có : Pđm = 15 kW; Uđm = 220 V;
Rư = 0,35 ; Rkt =100 ; đm = 0,88; nđm= 1300 vg/ph
1. Tìm Rf nối tiếp mạch Roto để Im 2,5 Idm
27
2. Cho đ/c làm việc ở chế độ máy phát với Pđm = 16 kW; Uđm = 230V; biết Ikt = const. Tìm nđm ở chế độ máy phát
Giải :
®m
I
2,5I
1. Tìm Rf nối tiếp mạch Roto để Im 2,5 Idm
®m
m
R
U R
U ®m R
f
kt
3
=> Im= Iưm + I kt
I
®m
P ®m U
15.10 0,88.220
®m
®m
R
0,35
2,5.77,5
77,5 A
f
220 2,5.77,5 2, 2
220 100
220 0,35 R
f
=> = 0,8
®mF
n
n
§
®mF
®m
2. Tìm nđm ở chế độ máy phát
E E
k k
n ®mF ®mF n
e
E ®mF E § ®m
§
§
§
®m
®m
®m
e
28
=> Từ Eư = ke n =>
3
®mF
I
®mF
16.10 230
= 69,6 A
®mF
EưđmF = UđmF+ RưIưđmF IưđmF = IđmF + Ikt P U
= 69,6 +2,2 = 71,8 A IưđmF = IđmF + Ikt
= 255,13 V EưđmF = 230 + 0,35.71,8
EưđmĐ = UđmĐ - RưIưđmĐ
n
1300
®mF
= 220 - 0,35.(77,5-2,2) = 193,6
255,13 193, 6
29
= 1713 vg/ph
