1
Chương 1
CƠSỞLÝ THUYẾT CỦA MÁY ĐIỆN
1. Định nghĩa và phân loại
1.1 Định nghĩa
Máy điện là thiết bị điện từlàm việc trên nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi dạng năng lượng nhưcơnăng
thành điện năng, hoặc biến đổi điện năng thành cơnăng,
hoặc dùng để biến đổi các thông số điện như điện áp, dòng
điện....
Để biến đổi các dạng năng lượng trong máy điện có 2
phần là : Mạch từ(lõi thép) và Mạch điện(Dây quấn)
1.2 Phân loại
1.2.1 Phân theo dòng điện
+ Máy điện xoay chiều
+ Máy điện một chiều
1.2.2 Phân theo sựchuyển động tương đối
+ Máy điện tĩnh
+ Máy điện quay
Iron core
Term inals
Secondary
winding
Insu lation
2
Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng
Máy điện
Máy điện tĩnh Máy điện quay
Máy điện xoay chiều Máy điện một chiều
Máy điện không
đồng bộ
Máy điện đồng
bộ
Máy biến áp
Động
cơ
KĐB
Máy
phát
điện
KĐB
Động
cơ
ĐB
Máy
phát
điện
ĐB
Động
cơ
một
chiều
Máy
phát
điện
một
chiều
2. Các định luật dùng trong máy điện
2.1 Định luật cảm ứng điện từ
1. Trường hợp từthông biến thiên xuyên qua vòng dây
Khi từthông biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ
cảm ứng sức điện động e.
Theo công thức Maxwell:
dt
d
e
Φ
−=
Chiều của e được xác định theo quy tắc
vặn nút chai
x
φe
Nếu cuộn dây có N vòng, sức điện động cảm ứng của cuộn dây sẽ
là:
dt
d
dt
dN
e
Ψ
−=
Φ
−=
3
Khi thanh dẫn chuyển động thẳng góc với đường sức từtrường,
trong thanh dẫn sẽcảm ứng sức điện động e có trịsốlà:
e = Blv
Trong đó: B là từcảm (T)
l là chiều dài của thanh dẫn (m)
v là tốc độ của thanh dẫn (m/s)
2. Trường hợp thanh dẫn chuyển động trong từtrường
Chiều của sức điện động cảm ứng được xác định theo quy tắc
bàn tay phải
2.2 Định luật lực điện từ
Khi thanh dẫn mang dòng điện đặt thẳng góc với đường sức từ
trường thì thanh dẫn sẽchịu tác dụng của một lực điện từcó trịsố
là:
F = Bil (N)
Trong đó: B: Từcảm (T)
i : Dòng điện (A)
l : Chiều dài thanh dẫn (m)
Chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái.
Trong máy điện, lõi thép là mạch từdùng để dẫn từthông,
định luật toàn dòng điện áp dụng trong mạch từ.
Mạch từtrong máy điện có thểlà lõi thép đồng nhất hoặc
lõi thép có khe hở, trên lõi thép có cuộn dây.
Nếu H là vectơcường độ từtrường do tập hợp các dòng điện tạo ra
và L là một đường cong kín bao quanh chúng thì:
2.3 Định luật dòng điện toàn phần
3.1 Vật liệu dẫn điện
- Dùng để chếtạo các bộphận dẫn điện.
- Vật liệu thường dùng là đồng, nhôm được chếtạo
theo tiết diện tròn hoặc chữnhật có bọc cách điệnở
ngoài. Lớp cách điệnởbên ngoài dây thường là: vải sợi,
sợi thuỷtinh, giấy, nhựa hoá học, sơn êmay...
3. Các vật liệu dùng trong máy điện
4
3.2 Vật liệu dẫn từ
-Dùng để chếtạo các bộphận của mạch từ.
-Vật liệu chếtạo mạch từthường là: thép lá kỹthuật
điện, thép lá thường, thép đúc, thép rèn.
* Trong các mạch từcó từthông biến đổi thường dùng
thép lá kỹthuật điện dày 0,35 - 0,5 mm để giảm tổn hao do
dòng điện xoáy.
* Trong những mạch từcó từthông không đổi, thường
dùng thép đúc, thép rèn hoặc thép lá thông thường.
Dạng đường cong từhoá của một sốvật liệu dẫn từ
3.3 Vật liệu cách điện
Dùng để cách ly các bộphận dẫn điện với bộphận không
dẫn điện, hoặc cách ly những bộphận dẫn điện với nhau.
- Các vật liệu cách điện phải có cường độ cách điện cao,
chịu nhiệt tốt, tản nhiệt tốt, chống ẩm và bền vềcơhọc.
- Vật liệu cách điện thường dùng trong máy điện là: giấy,
vải lụa, amiăng, sợi thuỷtinh, mica......
Tuỳtheo độ bền nhiệt người ta chia vật liệu cách điện
thành 7 cấp:
Cấp cách điện Nhiệt độ cho phép Vật liệu
Cấp Y 90
o
Bông,giấy, vải, tơlụa, sợi
Cấp A 105
o
Vải sợi xenlulô, sợi tựnhiên
Cấp E 120
o
Màng vải, sợi tổng hợp gốc
hữu cơ
Cấp B 130
o
Mica, sợi thuỷtinh, amiăng
Cấp F 155
o
Giống loại B nhưng được tẩm
sấy và kết dính bằng sơn
Cấp H
180
o
Giống loại B nhưng dùng sơn tẩm
sấy hoặc chất kết dính gốc silic hữu
cơ
Cấp C >180
o
Vật liệu gốc mica, thuỷtinh
5
3.4 Vật liệu kết cấu
-Dùng để chếtạo các chi tiết chịu các tác động cơhọc
như: trục, ổbi, nắp máy, vỏmáy.
- Trong máy điện, vật liệu kết cấu thường là : gang, thép,
thép lá, thép rèn, kim loại màu và hợp kim của chúng, các
chất dẻo.
Khi máy điện hoạt động, sựbiến đổi năng lượng trong
máy sẽcó tổn hao.Tổn hao này gồm có:
- Tổn hao sắt từtrong lõi thép do hiện tượng từtrễvà
dòng điện xoáy.
- Tổn hao đồng trong dây quấn
- Tổn hao do ma sát
Các tổn hao này biến thành nhiệt và làm cho máy điện
nóng lên.
Để máy điện làm việc lâu dài và hiệu quảcần phải có
các biện pháp tản nhiệt ra môi trường xung quanh để làm
mát máy điện.
4.Phát nóng và làm mát máy điện