intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Máy điện 1: Chương 5 - TS. Trần Tuấn Vũ

Chia sẻ: Caphesua | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

43
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Máy điện 1: Chương 5 Máy điện một chiều cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về máy điện 1 chiều; Cấu tạo, nguyên lý hoạt động; Quan hệ điện từ trong máy điện một chiều; Từ trường trong máy điện 1 chiều; Máy phát điện 1 chiều; Động cơ điện 1 chiều. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Máy điện 1: Chương 5 - TS. Trần Tuấn Vũ

  1. Học phần EE3140 – MÁY ĐIỆN I Chương 5 Máy điện Một chiều TS. Trần Tuấn Vũ BM Thiết Bị Điện - Điện Tử Viện Điện / C3-106 vu.trantuan@hust.edu.vn / 0906 298 290 ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 1 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Tóm tắt Chương 4 – Máy điện Đồng bộ 1. Khái niệm chung & cấu tạo máy điện ĐB 2. Từ trường trong MĐ đồng bộ Các mục chính đã học buổi trước 3. Quan hệ điện từ trong MĐ ĐB 4. Máy phát điện đồng bộ làm việc với tải đối xứng 5. Máy phát điện đồng bộ làm việc với tải song song 6. Động cơ điện đồng bộ Buổi học này Chương 5 – Máy điện một chiều 1. Tổng quan về máy điện 1 chiều 2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Các mục sẽ học 3. Quan hệ điện từ trong máy điện một chiều buổi này 4. Từ trường trong máy điện 1 chiều 5. Máy phát điện 1 chiều 6. Động cơ điện 1 chiều ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 2
  2. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Tổng quan về máy điện 1 chiều Động cơ 1 chiều, cán thép, đưa vào sử dụng từ 1915, đại tu 1955, vẫn còn hoạt động ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 3 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Tổng quan về máy điện 1 chiều ĐC 1 chiều, cán thép đưa vào sử dụng 1950: 2500 kN.m @50 vg/ph ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 4
  3. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Tổng quan về máy điện 1 chiều ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 5 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấp điện cho ĐCMC MFĐMC Cấp dòng MC cho công nghiệp điện phân Cấp dòng kích từ cho MĐĐB ĐCMC Đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt: rộng liên tục Ít thông dụng Nhược điểm của Cấu tạo có hệ thống tiếp xúc (vành góp, chổi than) hay gây sự cố MĐMC Dây quấn phần ứng (rôto) khó chế tạo Giá thành cao. ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 6
  4. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động a) Phần tĩnh (phần cảm, stato): để sinh ra từ trường. Thành phần Tác dụng Thành phần chính Cấu tạo Tác dụng b) Phần quay Lõi sắt = thép Cảm ứng Vỏ máy (gông từ ) Thép đúc Dẫn từ (phần ứng, KTĐ sức điện Lõi sắt = thép lá 0,5 - rôto) Dây quấn phần động 1 mm Sinh ra từ ứng Cực từ chính Dây quấn kích từ: trường c) Bộ phận Vành góp gồm Chỉnh lưu - Độc lập đổi chiều nhiều phiến hoặc nghịch - Song song góp bằng đồng lưu - Nối tiếp cách điện mica - Hỗn hợp Chổi than Cực từ phụ Lõi sắt = thép đúc Cải thiện Dây quấn kích từ đổi chiều ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 7 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Máy phát b etd c Độ lớn: etd = B l v etd N a d S Chiều: theo qui tắc bàn tay phải - + Φ c b b c c c b n n d a a d d b c b + d + a + - - + - - + - a d a ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 8
  5. Chương 9 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 9 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 10
  6. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Dây quấn máy điện 1 chiều ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 11 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Tóm tắt Chương 4 – Máy điện Đồng bộ 1. Khái niệm chung & cấu tạo máy điện ĐB 2. Từ trường trong MĐ đồng bộ Các mục chính đã học buổi trước 3. Quan hệ điện từ trong MĐ ĐB 4. Máy phát điện đồng bộ làm việc với tải đối xứng 5. Máy phát điện đồng bộ làm việc với tải song song 6. Động cơ điện đồng bộ Buổi học này Chương 5 – Máy điện một chiều 1. Tổng quan về máy điện 1 chiều 2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Các mục sẽ học 3. Quan hệ điện từ trong máy điện một chiều buổi này 4. Từ trường trong máy điện 1 chiều 5. Máy phát điện 1 chiều 6. Động cơ điện 1 chiều ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 12
  7. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Các đại lượng định mức/đọc nhãn ĐC ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 13 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Phân loại MĐMC U U Ut MĐMC kích từ độc lập MĐMC kích song song U MĐMC kích từ nối tiếp MĐMC kích từ hỗn hợp ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 14
  8. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Quan hệ điện từ trong MĐMC 3.1. Sức điện động phần ứng MĐMC ⊕ N • πD φ v D eư = Blv B= τ= n 2p τl v + B: từ cảm trung bình dưới mặt cực ur ⊕ S • + l : chiều dài tác dụng thanh dẫn B πDn φ πDn + v: vận tốc dài của thanh dẫn v = eư− = l 60 πD 60 + N: tổng số thanh dẫn phần ứng l 2p + 2a : số nhánh song song pφ eư− = n N pN Eư 30 Eư− = eư− E ư− = φn 2a 60a Iư eư iư ke : không đổi E ư− = k e φn 2a N ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 15 2017 2a 15 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Quan hệ điện từ trong MĐMC 3.2. Mômen điện từ I −ư φ Iư− pφ Iư− fđt = Bliư i ư− = f đt®t = l = 2a πD 2a πD a l 2p Fđt pN D Fđt®t = Nfđt®t = φI ư− Mđt®t = Fđt®t πDa 2 Mđt D pN M đt®t = φIư− M đt® t = k m φ I ư− 2πa Fđt 3.3. Công suất điện từ pN 2πn pN Pđt = Mđt .Ω = φIư− = φnIư− 2πa 60 60a Pđt®t = Eư− I −ư ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 16
  9. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Quan hệ điện từ trong MĐMC 3.4. Cân bằng năng lượng trong MĐMC 3.4.1. Máy phát điện - pt (điện): cấp cho mạch kích từ; - pcơ: tổn hao cơ; + p0: tổn hao không tải; + pFe: tổn hao sắt từ; - pư (pCu): tổn hao trên dây quấn phần ứng. P1 p 0 Pđt *Phương trình cân bằng mômen: − = → M1 - M0 = Mđt ω ω ω MFĐMC MFĐMC kích từ độc lập: kích từ song song: *Phương trình cân bằng điện áp: Eư.Iư – Rư.Iư2 = U.Iư → U = Eư - Rư.Iư → I = Iư → I = Iư - It ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 17 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Quan hệ điện từ trong MĐMC 3.4. Cân bằng năng lượng trong MĐMC 3.4.2. Động cơ điện - pt (điện): cấp cho mạch kích từ; - pcơ: tổn hao cơ; + p0: tổn hao không tải; + pFe: tổn hao sắt từ; - pư (pCu): tổn hao trên dây quấn phần ứng. Pđt p 0 P2 *Phương trình cân bằng mômen: − = → Mđt - M0 = M2 ω ω ω MFĐMC MFĐMC kích từ độc lập: kích từ song song: *Phương trình cân bằng điện áp: U.Iư - Rư.Iư2 = Eư.Iư → U = Eư + Rư.Iư → I = Iư → I = Iư + It ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 18
  10. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Quan hệ điện từ trong MĐMC Hiệu suất động cơ? ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 19 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 4. Từ trường trong MĐMC 4.1. Tổng quan Khi không tải : Iư = 0 → Φδ = Φt; Khi có tải : Iư ≠ 0 → Φδ = Φt + Φư; Φδ - từ thông khe hở không khí; Φt - từ thông cực từ (phần cảm, dây quấn kích từ); Φư - từ thông phần ứng; Tác dụng của Φư lên Φt gọi là phản ứng phần ứng. 4.2. Từ trường phần ứng Từ trường phần ứng với giả thiết Φt = 0 ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 20
  11. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 4. Từ trường trong MĐMC 4.2. Từ trường phần ứng Từ trường phần ứng với giả thiết Φt = 0 Trung tính hình học (TTHH): nằm giữa 2 cực từ. Trung tính vật lí (TTVL): đi qua điểm từ cảm B trên bề mặt phần ứng bằng 0. *Nhận xét : •Phản ứng phần ứng làm méo từ trường của cực từ (có tác dụng ngang trục) •Trung tính vật lý lệch khỏi trung tính hình học. •Có 4 khu vực : 2 khu vực được trợ từ (ít) và hai khu vực bị khử từ (mạnh) ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 21 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 4. Từ trường trong MĐMC 4.3. Từ trường cực từ phụ Tại TTHH, Bδ ≠ 0 là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện làm đổi chiều dòng điện khó khăn, cần thêm cực từ phụ có Bf nằm trên đường TTHH, ngược chiều với từ trường phần ứng và có biên độ bằng nhau ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 22
  12. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 4. Từ trường trong MĐMC 4.4. Từ trường trong dây quấn bù Đối với MĐMC làm việc ở chế độ tải thay đổi đột ngột, phản ứng phần ứng làm méo từ trường khe hở không khí → đổi chiều dòng điện khó khăn. Cần phải làm thêm cuộn cản trên mặt cực từ chính và nối tiếp với dây quấn phần ứng ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 23 Chương 9 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 4. Từ trường trong MĐMC Biện pháp khắc phục tia lửa điện • Cực từ phụ D/q cực ⊕ N • D/q bù từ phụ ⊕⊕ ⊕ ⊕ • Dây quấn bù ⊕ Φư ⊕ Sf Nf • Dịch chuyển chổi điện • Φf • nđc nF • • • • ⊕ S • ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 24
  13. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5. Đổi chiều trong MĐMC 5.1. Khái niệm chung Quá trình biến thiên dòng điện trong phần tử dây quấn khi nó đi vào vùng trung tính hình học và bị chổi than nối ngắn mạch gọi là đổi chiều Ví dụ: Phần tử bị đổi chiều 1 (rãnh 1, 5’) ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 25 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5. Đổi chiều trong MĐMC 5.2. Quá trình đổi chiều Viết phương trình cho nút a, b i + iư - i1 = 0 iư - i - i2 = 0 Rpt.i + (Rd + Rtx1)i1 – (Rd + Rtx2)i2 = Σe iư : dòng trong phần tử không bị đổi chiều hoặc chưa đổi chiều; Rpt : điện trở của phần tử; Rtx1, Rtx2 : điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến đổi chiều tương ứng. Rd : điện trở dây nối. Giải 3 phương trình trên: 2t Σe i = (1 − )i u + Tdc Rn (Rn = Rtx1 + Rtx2) ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 26
  14. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5. Đổi chiều trong MĐMC 5.3. Các biện pháp cải thiện đổi chiều 5.3.1. Nguyên nhân phát sinh tia lửa điện trên vành đổi chiều a. Nguyên nhân về cơ - Vành góp không đồng trục với Rotor - Một vành góp không nhẵn - Lò xo áp chổi không thích hợp b. Nguyên nhân điện từ - Khi phần tử đổi chiều bị nối ngắn mạch thì sinh ra dòng điện phụ if, tích luỹ một năng lượng từ trường WM = L.if/2 . Khi đổi chiều xong mạch điện hở, năng lượng này được giải phóng dưới dạng tia lửa điện. 5.3.2. Các biện pháp khắc phục - Cơ : Cải tiến công nghệ - Điện từ : + Đặt cực từ phụ giữa các cực từ chính + Xê dịch chổi than khỏi trung tính hình học + Dùng dây quấn bù triệt tiêu từ trường phần ứng trong phạm vi cực từ chính ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 27 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 6. Máy phát điện 1 chiều 6.1. Quá trình thành lập điện áp U Eư = f(Ikt ) U = f(Ikt ) = Rkt Ikt Eư Edư Ikt αth Rđ/c α Ikt n Edư Edư => Ikt1 => φkt φkt cùng chiều φdư => φ tổng => Eư => Ikt2 > Ikt1. …. - Tồn tại φdư ĐK thành lập - φkt cùng chiều φdư tg α = Rkt = Rđ/c + rkt điện áp - α < αth => Rđ/c < Rth - nđc sơ cấp đủ lớn ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 28
  15. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 6. Máy phát điện 1 chiều 6.2. Đặc tính ngoài: Quan hệ U = f(I) n = const Điều kiện Rkt = const a. Kích từ độc lập U = Eư – Rư Iư U Khi I - RưIư - Phản ứng phần ứng => từ thông φ tổng giảm U giảm 0 In ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 29 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 6. Máy phát điện 1 chiều b. Kích từ song song U = Eư – Rư Iư Khi I - RưIư - Phản ứng phần ứng Iư = I + Ikt φ tổng U KT ĐL U giảm Ikt φ giảm Eư giảm KT // U 0 In In// ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 30
  16. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 6. Máy phát điện 1 chiều 6.3. Đặc tính điều chỉnh Quan hệ Ikt = f (I) Ikt n = const Đ/k KT // U = const Iktđm KT ĐL 0 Iđm I ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 31 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều 7. 1. Mở máy n = 0 => Eưm = keφn = 0 U ®m Uđm = Eưm + Rư Iưm => I −m = Rất lớn R− Rất nhỏ Tia lửa mạnh Phải giảm Iưm ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 32
  17. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều *Phương pháp mở máy a. Nối tiếp Rf với Rư Im Uđm U ®m I −m = R− + Rf Eư = 0 Iưm Rf(m) Rf = ? để Im ≤ (2 ÷ 2,5 ) Iđm Ikt • KT độc lập: Im = Iưm Rđ/c • KT song song: Im = Iưm + Ikt b. Giảm điện áp phần ứng Bộ điều chỉnh điện áp ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 33 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều 7.2. Đặc tính cơ: n = f(M) U = Eư + Rư Iư Eư = U - Rư Iư U R I Eư = ke φ n => n = ®m − − − k eφ k eφ * Động cơ kích từ song song và độc lập U ®m R− M = kmφ Iư => n= − M n KT // & ĐL k eφ k ek mφ2 no Khi U và φ = const nđm U ®m = co n st = n o k eφ R− M = const = b k ek mφ2 Mđm n = no- bM ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 34
  18. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều U ®m R− 7. 3. Điều chỉnh tốc độ n = − M k e φ k e k m φ2 a. Thay đổi Rf nối tiếp mạch phần ứng U Im U ®m no = = const k eφ có Rf R + Rf Iưm độ dốc b = − Rf(m) k ek mφ 2 Ikt n Đặc tính tự nhiên Rđ/c * Đặc điểm R > Rf2 > Rf1 = 0 - Điều chỉnh trơn no 1 f3 - Phạm vi tương đối rộng 2 - Vùng nđc < nđm : dưới định mức 3 - Độ cứng đặc tính cơ giảm M - Tổn hao trên Rf ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV Mđm 2017 35 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều U ®m R− b. Giảm điện áp phần ứng U n= − M k e φ k e k m φ2 U no = Đặc tính tự nhiên k eφ n giảm U R− độ dốc b = = const no 1 k e k m φ2 2 * Đặc điểm 3 - Điều chỉnh trơn - Dải điều chỉnh rộng M - Vùng nđc < nđm Mđm - Cần nguồn 1 chiều thay đổi được U - Độ cứng đặc tính cơ không thay đổi U3 < U2 < U1 = Uđm • Tổ MF – ĐC • Bộ chỉnh lưu có điều khiển Được sử dụng rộng rãi nhất ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 36
  19. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 7. Động cơ điện 1 chiều U ®m R− c. Thay đổi φ n= − M k e φ k e k m φ2 U φ 3 < φ 2 < φ 1 = φ đm no = giảm φ k eφ n R− độ dốc b = k e k m φ2 3 * Đặc điểm no 2 1 - Điều chỉnh trơn, phạm vi tương đối rộng - Vùng nđc > nđm Khi Mc = Mđm = const Đặc tính tự nhiên M Mđ/c = km φ Iư = const => Tia lửa mạnh Mđm Khi φ => n hạn chế Rung, hỏng trục - Độ cứng đặc tính cơ có thay đổi n ®/c động cơ ≤2 - Tổn hao ít, hiệu suất cao (Pkt
  20. Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Ví dụ Giải : 1. Tìm Rf nối tiếp mạch Rotor để Im ≤ 2,5 Iđm U ®m U Im= Iưm + I kt => Im = + ®m ≤ 2,5I ®m R − + R f R kt P®m 15.103 I ®m = = = 77,5 A η®m U ®m 0,88.220 220 220 220 + ≤ 2,5.77,5 => Rf ≥ − 0,35 = 0,8 Ω 0,35 + R f 100 2,5.77,5 − 2, 2 2. Tìm nđm ở chế độ máy phát E − ®mF k e φ®mF n ®mF E −®mF Từ Eư = ke φ n => = => n ®mF = n ®m§ E −®m§ k e φ®m§ n ®m§ E ®m§ ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 39 Chương 5 – MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Ví dụ EưđmF = UđmF+ RưIưđmF IưđmF = IđmF + Ikt P®m F 16.103 I ®mF = = = 69,6 A U ®mF 230 IưđmF = IđmF + Ikt = 69,6 +2,2 = 71,8 A EưđmF = 230 + 0,35.71,8 = 255,13 V EưđmĐ = UđmĐ - RưIưđmĐ = 220 - 0,35.(77,5-2,2) = 193,6 255,13 n ®mF = 1300 = 1713 vg/ph 193, 6 ĐHBK HN / Viện Điện / BM TBĐ-ĐT / TTV 2017 40
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
13=>1