Phần 1: Biến đổi điện cơ
Trong thế giới quanh ta, hiện tượng biến đổi điện cơ xảy ra ở khắp nơi, có
thể từ trong cơ thể nhỏ bé của các vi khuẩn đến các hình tinh vĩ mô cả gần
gũi lẫn xa xôi.
t. gian
HT điện trường đt HT cơ
tổn hao
động cơ điện
máy phát
Trường điện từ
Hầu hết các thiết bị điện của ta hiện nay đều biến đổi điện cơ thông
qua từ trường.
-Theo thống kê và kinh nghiệm thì thiết bị điện kiểu điện dung (điện
trường) chỉ có ưu việt khi F cao hoặc P nhỏ.
-Các thiết bị điện cảm (từ trường) phù hợp với F trung bình và thấp, P
trung bình và lớn.
1.1 Ba định luật biến đổi điện cơ:
a. Không có biến đổi điện cơ đạt hiệu suất 100%
Tốn hao nhiệt vì vậy trong khi nghiên cứu, thiết bị biến đổi điện cơ
người ta vừa tìm cách giảm các tổn hao đồng thời có các biện pháp
thích hợp để dẫn nhiệt làm mát máy.
Mô hình chung nhất của thiết bị điện người ta thường dùng mô hình
mạng 2/3 cửa để mô tả.
Nếu mạng 2 cửa phải mô tả tổng trở nội tại của thiết bị
u,i M,n
Nếu mạng 3 cửa thì cửa 3 là năng lượng nhiệt đặc trưng cho tổn hao.
u,i M,n
Q, t
b. Tất cả các thiết bị biến đổi điện cơ đều có tính thuận nghịch:
Nghĩa là một thiết bị đã biến đổi được từ điện đến cơ thì bản thân nó
cũng có thể biến đổi được từ cơ sang điện.
Mặc dù một thiết bị có tính thuận nghịch nhưng do tính kinh tế- kỹ
thuật; Các thiệt bị được chế tạo dùng riêng theo một chiều nào đó và
chú ý rằng ở các thiết bị này chỉ thuận nghịch điên – cơ mà không liên
quan đến NL nhiệt.
Định mức : 400v 380v
230v 220v
nguồn phụ tải
Thấp cao
6,3 kV suy hao 6 kV
380 V
c. Từ trường của phần tĩnh và động của thiết bị biến đổi điện cơ đồng bộ:
Ví du: Từ trường và đồng bộ.
- Ở MDDB phần cảm ở Roto khi làm việc từ trường roto quay
với tốc độ n =n1 và từ trường phần ứng cũng quay với tốc độ
quay n1=n
- Với MĐKĐB thì roto trượt với tốc độ từ trường
Điện
Cơ
Tăng NL từ
trường
tổn
hao
Tổn hao
==>nhiệt
TH
đồng
TH sắt từ
TH
cơ
1
1
n
nn
s
Nhưng tốc độ từ trường roto lại quay với tốc độ của từ trường
stato tương ứng tốc độ trượt này, vì vậy nó quay đồng bộ nhau.
- MĐ chiều do phần ứng luôn ở roto nên từ trường phần cảm
1.2 Mô tả quá trình biến đổi năng lượng điện cơ:
Quá trình biến đổi năng lượng điện cơ mô tả chi tiết như sau:
Động cơ:
Năng lượng điện đầu vào sẽ cân bằng với năng lượng cơ ở đầu ra +
tăng năng lượng từ trường và các loại tổn hao
= + +
= + +
Thông thường các bt nc để tiện lợi người ta chuyển TH đồng thành
TH trên đường dây, hay nói cách khác điện năng ở đầu vào thường
được tính = CS điện - tổn hao đồng
Điện năng = Điện - tổn hao đồng
Vì vậy ta có Pt: Điện năng đầu vào cân bằng với công suất cơ và độ
thay đổi của NL từ trường
dwe = dwcơ + dwtt
Trong đó : dwtt có khi tính điện và có khi bỏ qua tổn hao trong lõi thép.
Từ Pt này người ta có thể tính NL dwtt thông qua thay đổi dwe ; dwcơ.
Hoặc dwcơ thông qua dwe; dwtt
Thí dụ: Cần tính dwtt : dwtt = dwe - dwcơ
Trong đó:
1.dwe = u.i.dt
u: Điện áp cảm ứng (đã kéo điện trở ra ngoài)
dwe = -e =
dt
d
2. dwcơ = F. dx
M.dt
=> dwtt = i.d
- F.dx thẳng
dwtt = i.d
- M.d : quay
NL từ trường này có thể biểu diễn bằng đẳng thức toán học như vừa viết
hoặc bằng hình học
3. Biểu diễn dwtt hình học
+
-
Giả sử tại vị trí xác định nào đó khi lực điện từ cân bằng với lực lò xo; quan
hệ
(i) của hệ
tương đương đường cung từ hoá
ψ
ψ1 x= x1
x= x2
i
i1
Thay đổi dòng điện để khi hở không thay đổi ; ta có đường đặc tính quan hệ
(i) như đường cong số 2 => mỗi vị trí cố định (cân bằng) thì:
dwcơ = 0
i=0 => i1
= o =>
1 Ta có NL tt tương ứng với diện tích hình gạch chéo trên hình
dwtt = dwe - dwcơ = 0
dwtt = dwe = i.d
4. Đối năng lượng:
Ta đã biết trên toạ độ đề các biểu diễn đường cong từ hoá thí nghiệm
tích giới hạn bởi đường cong và trục sim đặc trưng cho NL tích luỹ trong từ
trường
ψ
i
Đối năng lượng không có ý nghĩa vật lý
Wd =
i
=
id
Nghiên cứu hệ biến đổi điện cơ chuyển động thẳng
g
+
- dx
x x1