Điện Học - Thí Nghiệm Máy Điện phần 3

Chia sẻ: Dqwdwegrth Vdhrdthergw | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mỗi quá trình chuyển đổi luôn gắn liền với sự hao tổn năng lượng, đặc biệt ở máy điện, sự hao tổn năng lượng là rất nhỏ, nếu so sánh với các loại máy khác. Máy điện có thể cho 1 hiệu suất tới 0,99 (99 %).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Điện Học - Thí Nghiệm Máy Điện phần 3

7 100% T 67% 67% o A a 67% A a 33% 33% B 100% 33% 33% 33% B b C c 33% C c 100% o 100% A a a A 100% 100% 100% 100% B B b b 100% 100% 100% C C c c 100% a A 100% 100% 100% b B 100% 100% C c Hçnh 5.5 Sæû phán bäú doìng âiãûn giæîa caïc pha khi ngàõn maûch
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi QUAÏ TRÇNH QUAÏ ÂÄÜ TRONG M.B.A Chæång 6 6.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Quaï trçnh quaï âäü trong mba laì quaï trçnh mba chuyãøn tæì chãú âäü xaïc láûp náöy sang chãú âäü xaïc láûp khaïc khi coï sæû thay âäøi mäüt trong caïc âaûi læåüng xaïc âënh chãú âäü laìm viãûc cuía mba nhæ : táön säú, âiãûn aïp, phuû taíi.. Theo yãúu täú doìng âiãûn ngæåìi ta phán ra : quaï doìng âiãûn vaì quaï âiãûn aïp. 6.2. QUÏA DOÌNG ÂIÃÛN Xeït quaï doìng âiãûn xaíy ra trong hai træåìng håüp : 1. Âoïng mba vaìo læåïi khi khäng taíi. 2. Ngàõn maûch âäüt nhiãn. 6.2.1. Âoïng mba vaìo læåïi khi khäng taíi. Ta tháúy : • Luïc laìm viãûc bçnh thæåìng doìng âiãûn khäng taíi : I0 ≤ 10 % Iâm . • Luïc âoïng mba vaìo læåïi âiãûn : I0 >> Iâm . Vç sao ?. Giaí thæí âiãûn aïp âàût vaìo dáy quáún så cáúp (hçnh 6.1) luïc âoïng K laì: u1 = U1msin(ωt + Ψ0). Ψ0: laì goïc pha cuía âiãûn aïp luïc âoïng mba vaìo læåïi. Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp cuía dáy quáún så laì: dφ u1 = U1msin(ωt + Ψ0) = r1i 0 + W1 . (6.1) dt Ta tháúy quan hãû φ = f(i0) laì quan hãû phi φ tuyãún. Âãø tênh toaïn âån giaín, ta giaí thiãút φ tè K W1φ lãû våïi i0 , nghéa laì : i 0 = . u1 L1 W2 W1 Våïi L1: hãû säú tæû caím cuía dáy quáún så. Viãút laûi phæång trçnh (6.1), ta coï: dφ U1m r Hçnh 6.1 Så âäö âoïng mba sin(ωt + Ψ0 ) = 1 φ + . vaìo læåïi âiãûn luïc khäng taíi W1 L1 dt
2 Giaíi phæång trçnh trãn, ta coï nghiãûm laì: φ = φ’ + φ’’ . Thaình pháön xaïc láûp cuía tæì thäng: π φ’ = φmsin(ωt + Ψ0 - ). 2 = - φmcos(ωt + Ψ0). L1 U1m Våïi : φ m = . W1 r12 + (ωL1 ) 2 Thaình pháön tæì thäng tæû do: r1 − t φ = Ce L1 '' . Xaïc âënh hàòng säú C våïi âiãöu kiãûn t = 0 trong loîi theïp coï tæì thäng dæ ±φdæ, nãn: φ⎮t=0 = (φ’ + φ”)⎮t=0 = - φmcosΨ0 + C = ± φdæ . ⇒ C = φmcosΨ0 ± φdæ . r1 − t Váûy : φ” = (φmcosΨ0 ± φdæ) e L1 . Ta coï, sau khi giaíi phæång trçnh : r1 − t φ = - φmcos(ωt + Ψ0) + (φmcosΨ0 ± φdæ) e L1 . Tæì phæång trçnh trãn ta tháúy : 1. Âiãöu kiãûn thuáûn låüi nháút khi âoïng mba vaìo læåïi âiãûn laì : π Ψ0 = tæïc âiãûn aïp u1 = U1m vaì tæì thäng φdæ = 0, luïc âoï: 2 φ = - φmcos(ωt + Ψ0) = φmsinωt . tæïc laì xaïc láûp ngay khi âoïng mba vaìo læåïi, khäng xaíy ra quaï trçnh quaï âäü. 2. Âiãöu kiãûn báút låüi nháút khi âoïng mba vaìo læåïi âiãûn laì : Ψ0 = 0 tæïc âiãûn aïp u1 = 0 vaì tæì thäng φdæ > 0, luïc âoï: r1 − t φ = - φmcosωt + (φm + φdæ) e L1 . φmax φ Khi ωt = π thç φ = φmax vç r 2φm luïc laìm π φ’ ωt 0 viãûc bçnh thæåìng, nãn luïc náöy loîi theïp m.b.a ráút baío hoìa vaì doìng tæì hoïa I0 trong quaï trçnh quaï âäü seî ráút låïn, cåî Hçnh 6.2 Sæû biãún thiãn tæì thäng 100 láön doìng I0 φ(t) luïc doïng maûch báút låüi nháút
3 VÊ DUÛ 1 : Luïc bçnh thæåìng : I0 = 5%Iâm . Luïc qtrçnh quïa âäü : I0 = 5Iâm . Mba bë càõt khoíi læåïi khi âoïng khäng taíi. 6.2.2. Quaï doìng âiãûn khi ngàõn maûch ÅÍ âáy chè xeït quïa trçnh quïa âäü tæì luïc bàõt âáöu xaíy ra ngàõn maûch âãún khi thaình láûp chãú âäü ngàõn maûch xaïc láûp. Tênh doìng âiãûn In åí quïa trçnh quïa âäü. xn in rn Våïi rn = r1 + r’2 u1 u1 xn = x1 + x’2 = ωLn Hçnh 6.3 Så âäö luïc mba bë ngàõn maûch Viãút phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp : di n u1 = U1msin(ωt + Ψn) = rn i n + L n . dt Trong âoï Ψn: laì goïc pha cuía âiãûn aïp luïc mba xaíy ra ngàõn maûch. Giaíi phæång trçnh trãn våïi âiãöu kiãûn ban âáöu t = 0 thç in = 0, ta âæåüc : in = i’ + i’’ rn − t = − 2I n cos(ωt + Ψn ) + 2I n cos Ψn e Ln U1 våïi : I n = . rn + (ωL n ) 2 2 Ngàõn maûch xaíy ra báút låüi nháút khi Ψn = 0, våïi rn
4 • Haûi mba : 1. Dáy quáún noïng vaì bë chaïy caïch âiãûn. 2. Gáy læûc cå hoüc phaï kãút cáúu dáy quáún. • Baío vãû : 1. Duìng relais taïc âäüng nhanh càõt chäù sæû cäú ra khoíi mba. 2. Mba bë nm caïc voìng dáy bãn trong, ngæåìi ta thæåìng duìng relais håi, relais so lãûch âãø baío vãû càõt mba ra khoíi læåïi. 6.3. QUAÏ ÂIÃÛN AÏP TRONG M.B.A 6.3.1. Nguyãn nhán gáy quaï âiãûn aïp : Um0 Um U Um Pâ MBA 0.5Um t (μs) 1.2 50 Hçnh 6.4 Soïng quaï âiãûn aïp Hçnh 6.5 Soïng quaï âiãûn aïp træåïc vaì sau chäúng seït Khi mba laìm viãûc trong læåïi âiãûn thæåìng chëu nhæîng âiãûn aïp xung kêch, coìn goi laì quaï âiãûn aïp, coï trë säú gáúp nhiãöu láön trë säú âiãûn aïp âënh mæïc. Nguyãn nhán gáy quaï âiãûn aïp : 1. Thao taïc âoïng càõt âæåìng dáy hoàûc caïc maïy âiãûn. 2. Ngàõn maûch chaûm âáút keìm theo häö quang. 3. Seït âaïnh vaìo âæåìng dáy taíi âiãûn trãn khäng vaì soïng seït truyãön âãún mba. Âáy laì soïng nguy hiãøm nháút âäúi våïi mba, vç coï trë säú haìng triãûu vän.Tæì soïng quaï âiãûn aïp, ta tháúy : a. Tæì nåi xuáút hiãûn lan truyãön vãö hai phêa våïi täúc âäü gáön bàòng C. b. Daûng xung khäng chu kyì våïi âáöu soïng ráút däúc, coìn âuäi bàòng phàóng hån. c. Thåìi gian tàng tæì 0 ÷ Um khoaíng μs (hçnh 6.1). Âãø giaím biãn âäü Um0 cuía soïng quaï âiãûn aïp ta duìng bäü chäúng seït phoïng âiãûn P (hçnh 6.2), âãø dáùn âiãûn têch cuía soïng xung kêch xuäúng âáút. Ta tháúy Um0 laì biãn âäü træåïc chäúng seït ráút låïn. Sau taïc âäüng cuía bäü chäúng seït, âiãûn aïp cuía soïng xung kêch giaím âi nhiãöu Um. Biãn âäü sau bäü chäúng seït Um nhoí hån trë säú thæí âäü bãöìn caïch âiãûn cuía mba.
5 6.3.2. Maûch âiãûn thay thãú vaì phæång trçnh vi phán Táön säú soïng quaï âiãûn aïp (xung kêch) laì : ω 1 1 1 fx = x = = = = 2,08.10 5 Hz −6 2π Tx 4 t d 4.1,2.10 Thaình láûp så âäö thay thãú : Goüi : C’d laì âiãûn dung giæîa caïc pháön tæí cuía dáy quáún våïi nhau. C’q laì âiãûn dung giæîa caïc pháön tæí cuía dáy quáún våïi âáút. Khi quaï âiãûn aïp dung khaïng xc
6 1. u x = D1e αx + D 2 e − αx = U m khi x =1 2. u x = D1e αx + D 2 e − αx = 0 khi x = 0 shαx Ta tçm âæåüc : u x = U m (6.3) shα Træåìng håüp dáy quáún khäng näúi âáút, ta cuîng coï : chαx ux = Um . (6.4) chα 6.3.3. Sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc dáy quáún: Veî caïc quan hãû (6.3) vaì (6.4), ta âæåüc sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu : Um Um α=0 1 1 α=1 .8 .8 α=0 .6 .6 .4 α=5 .4 α=5 .2 .2 α=10 α=10 1 .8 1 .2 .2 .8 .6 .4 0 .6 .4 0X A X A (a) (b) Hçnh 6.6 Sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc dáy quáún. a/. Khi näúi âáút. b/. Khi khäng näúi âáút. Ta tháúy : α = 0 sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc theo dáy quáún âãöu : ux = xUm. α caìng låïn sæû phán bäú âiãûn aïp ban âáöu doüc theo dáy quáún khäng âãöu, maì táûp trung chuí yãúu vaìo âáöu dáy quáún. α > 5 sæû phán bäú âiãûn aïp khäng phuû thuäüc vaìo sæû näúi âáút hay khäng. Vç ràòng giaín âäö thay thãú mba gäöm r, L, C hçnh thaình, nãn mäüt loaût nhæîng maûch voìng dao âäüng vaì qtqâ tæì âiãûn aïp ban âáöu âãún âiãûn aïp cuäúi cuìng åí mäùi âiãøm cuía dáy quáún âãöu mang âàûc tênh dao âäüng. Do täøn hao trãn âiãûn tråí caïc dao âäng seî tàõt dáön. Biãn âäü dao âäüng vaì quaï âiãûn aïp xuáút hiãûn khi âoï tàng lãn våïi sæû tàng vãö âäü khaïc nhau giæîa phán bäú âiãûn aïp âáöu vaì cuäúi. Âãø giaím nguy hiãøm do dao âäüng âoï cáön giaím α âãún mæïc coï thãø. Giaím α seî tàng kêch thæåïc mba nhæ váûy seî tàng giaï thaình, nghéa laì khäng thæûc hiãûn âæåüc.
7 Baío vãû mba khoíi quaï âiãûn aïp : 1. Tàng cæåìng caïch âiãûn åí âáöu vaì cuäúi dáy quáún. 2. Taûo ra âiãûn dung maìn chàõn ténh âiãûn, dæåïi daûng nhæîng voìng kim loaûi håí coï boüc caïch âiãûn.
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 7 MAÏY BIÃÚN AÏP ÂÀÛC BIÃÛT 7.1. MBA BA DÁY QUÁÚN Mba ba dáy quáún laì mba coï mäüt dáy quáún så vaì hai dáy quáún thæï, duìng âãø cung cáúp âiãûn cho caïc læåïi âiãûn coï âiãûn aïp khaïc nhau, æïng våïi caïc tè säú biãún âäøi : U1 W1 U W k 12 = = ; k 13 = 1 = 1 (7.1) U 2 W2 U 3 W3 &2 I &3 &1 I I & & & T 213 U1 31 2 U3 U2 Hçnh 7.1 Mba ba dáy quáún Æu âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún : 1. Giaï thaình saín xuáút reí hån mba hai dáy quáún. 2. Màût bàòng chiãúm chäù beï hån. 3. Liãn tuûc truyãön taíi nàng læåüng tæì dáy quáún så sang hai dáy quáún thæï hoàûc truyãön tæì dáy quáún thæï náöy sang dáy quáún thæï khaïc. 4. Täøn tháút nàng læåüng beï hån mba 2 dáy quáún khoaíng chæìng hai láön. Khuyãút âiãøm cuía mba ba dáy quáún so våïi mba hai dáy quáún : 1. Âäü tin cáûy cuía mba 3 dáy quáún beï hån mba 2 dáy quáún vç ... 2. Viãûc bäú trê âáöu ra cuía mba 3 dáy quáún phæïc taûp hån mba 2 dáy quáún. Cuîng nhæ maïy biãún aïp hia dáy quáún, ngæåìi ta chãú taûo maït biãún aïp ba dáy quáún theo kiãøu täø maïy biãún aïp ba pha hoàûc maïy biãún aïp ba pha ba truû, åí mäùi pha âàût
2 ba dáy quáún nhæ hçnh 7.1. Tiãu chuáøn täø näúi dáy mba 3 dáy quáún Y0/Y0/Δ-12-11 vaì täø mba 3pha hay mba 3pha ba truû Y0/Δ/Δ-11-11. Theo qui âënh tiãu chuáøn vãö cäng suáút chãú taûo mba 3 dáy quáún: S1âm/S1âm S2âm/S1âm S3âm/S1âm . 1 1 1 1 1 2/3 1 2/3 2/3 (1 2/3 1) 7.1.1. Phæång trçnh cå baín, så âäö thay thãú, âäö thë vectå cuía mba 3 dáy quáún. Quaï trçnh âiãûn tæì trong mba 3 dáy quáún âæåüc mä taí mhæ mba 2 dáy quáún, táút caí caïc âaûi læåüng cuía hai dáy quáún thæï 2, 3 quy âäøi vãö säú voìng cuía dáy quáún så: W W2 W W I '2 = I 2 ; I 3 = I 3 3 ; U '2 = U 2 1 ; U 3 = U 3 1 ' ' W1 W1 W3 W2 Cuîng nhæ mba 2dáy quáún, doìng tæì hoïa mba3dáy quáún ráút nhoí âæåüc xaïc âënh : &1 + & '2 + & 3 = & 0 ≈ 0 I I I' I (7.2) Sââ häø caím : − E1 = −E '2 = Z m & 0 våïi Zm = rm + jxm . & & I Sââ taín trong mäùi dáy quáún: E σ1 = − jx 1&1 ; E 'σ 2 = − jx '2 & '2 ; E 'σ3 = − jx 3 & 3 . I' & & & '' I I Våïi doìng cán bàòng häø caím : &1 = &1 − & 0 ≈ &1 I' I I I Âiãûn khaïng : x1, x2’, x’3 laì âiãûn khaïng taín tæång âæång cuía dáy quáún, âæåüc tçm tháúy khi coï tênh âãún aính hæåíng cuía caïc dáy quáún khaïc. (Ngáùu håüp tæì thäng taín). Phæång trçnh cán bàòng âiãûn aïp cuía mba ba dáy quáún : U1 = −E1 − E σ1 + r1&1 = −E1 + Z1&1 & & & & I I U '2 = E '2 + E 'σ 2 − r2 & '2 = E '2 − Z '2 & '2 . & & & & ' (7.3) I I U 3 = E 3 + E σ3 − r3 & 3 = E 3 − Z 3 & 3 . & ' &' &' &' '' '' I I Z1 Z2’ & ' &3 Z3’ I' I 2 &1 &0 I I & U3 & & U1 U2 Zm Hçnh 7.2 Så âäö thay thãú mba 3 dáy quáún
3 Täøng tråí nhaïnh tæì hoaï Zm tçm âæåüc bàòng tênh toaïn hoàûc thê nghiãûm. Caïc täøng tråí Z1,Z’2,Z’3, âæåüc xaïc âënh tæì thê nghiãûm ngàõn maûch (hçnh 7.3) nhæ: Zn12 = Z1 + Z’2 = rn12 + jxn12 Zn13 = Z1 + Z’3 = rn13 + jxn13 (7.4) Zn23 = Z’2 + Z’3 = rn23 + jxn23 . Giaíi hãû phæång trçnh ta tçm âæåüc :Z1 , Z’2 , Z’3. 1 Z1= (Zn12 + Zn13- Zn23); 2 1 Z’2= (Zn12+ Zn23- Zn13); (7.5) 2 1 Z’3= (Zn13+ Zn23- Zn12). 2 2 2 Un 2 1 1 Un 1 Un 3 3 3 Z2’ Z2’ Z2’ Z1 Z1 Z1 Z3’ Z3’ Un Z3’ Un Un Hçnh 7.3 Så âäö vaì maûch âiãûn thay thãú khi thê nghiãûm ngàõn maûch mba ba dáy quáún jx’2I’2 Tæì âäö thë vectå cuía mba ba dáy jx1I1 r’2I’2 quáún (hçnh 7.4), ta tháúy U’2 khäng U’3 nhæîng phuû thuäüc vaìo I’2 maì coìn phuû U’2 -E’2 thuäüc vaìo I’3. Vaì U’3 khäng nhæîng phuû -I’2 I1 thuäüc vaìo I’3 maì coìn phuû thuäüc vaìo I’2. Âãø giaím aính hæåíng náöy ta cáön φ giaím täøng tråí Z1 bàòng caïch âàût cuäün I0 dáy 1 vaìo giæîa 2 dáy quáún 2 vaì 3, luïc -I’3 âoï x1 coï thãø coï giaï trë ám. Hçnh 7-4 Âäö thë vectå mba 3 dáy quáún
4 7.1.2. Âäü thay âäøi âiãûn aïp thæï cáúp mba ba dáy quáún. Dáy quáún 1 vaì 2 : U1dm − U '2 ΔU *12 = . U1dm = unr*12 cosϕ2 + unx*12 sinϕ2 + unr*(3) cosϕ3 + unx*(3) sinϕ3 (7.6) Trong âoï: ' ' rn12 I '2 x n12 I '2 x 1I 3 r1I 3 = ; u nx*12 = ; u nr*(3) = = ; ; u nr*12 u nx*(3) U1dm U1dm U1dm U 1dm Dáy quáún 2 vaì 3 : U1dm − U 3 ' ΔU *13 = . U1dm = unr*13 cosϕ3 + unx*13 sinϕ3 + unr*(2) cosϕ2 + unx*(2) sinϕ2 .(7.7) Trong âoï: x I' ' r1 I '2 x 1 I '2 rn13 I 3 u nr*13 = ; u nx*13 = n13 3 ; u nr*( 2 ) = u nx*( 2 ) = ; ; U1dm U1dm U 1dm U 1dm I2 , I3 : doìng âiãûn taíi. cosϕ2 ,cosϕ3 : hãû säú cäng suáút. 7.2. MAÏY BIÃÚN AÏP TÆÛ NGÁÙU. Mba tæû ngáùu laì loaûi mba maì åí âoï ngoaìi sæû liãn hãû vãö tæì coìn coï sæû liãn hãû træûc tiãúp våïi nhau vãö âiãûn giæîa dáy quáún så cáúp vaì dáy quáún thæï cáúp . E2 I2 E2 I2 IHA ICA IHA ICA x a x a E1 I1 UHA E1 I1 UCA UHA UCA A A X X ICA ICA a a E2 I2 E2 I2 U2 U2 IHA IHA x x A UCA A UCA UHA UHA E1 I1 U1 E1 I1 U1 X X Näúi ngæåüc (b) Näúi thuáûn (a) Hçnh 7.5 Så âäö cuía mba tæû ngáùu mäüt pha
5 Hçnh 7.4 trçnh baìy hai kiãøu näúi dáy cuía mba tæû ngáùu : Näúi thuáûn hçnh 7.5a vaì ngæåüc 7.5b Ta tháúy cäng suáút truyãön taíi cuía mba tæû ngáùu gäöm hai thaình pháön : 1. Truyãön qua nhåì tæì træåìng trong loîi theïp. 2. Truyãön dáùn træûc tiãúp. Dung læåüng thiãút kãú mba tæû ngáùu laì dung læåüng truyãön dáùn nhåì tæì træåìng: Stkãú = E1I1 = E2I2 (7.8) Dung læåüng mba tæû ngáùu truyãön qua luïc váûn haình thæûc tãú : Sttaíi = UCAICA = UHAIHA (7.9) Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía mba TN: U 1 E1 I 2 = = =K (7.10) U 2 E 2 I1 Tè säú biãún âäøi âëãn aïp cuía læåïi âiãûn : U CA I HA = = K thæåìng K< 2.5. (7.11) U HA I CA Xeït træåìng håüp näúi thuáûn (hçnh a): ( U − U HA )I CA S tkãú E 2 I2 1 = = CA = 1− (7.12) S ttaíi U CA I CA U CA I CA K Xeït træåìng håüp näúi ngæåüc (hçnh b): ( U − U HA )I HA S tkãú E2I2 1 = = CA = (1 − )K = K − 1 (7.13) S ttaíi U CA I CA U CA I CA K Nhæ váûy kiãøu näúi thuáûn coï låüi hån nãn âæåüc duìng trong thæûc tãú. Cäng duûng cuía mba TN : 1. Mba tæû ngáùu duìng âãø liãn laûc giæîa caïc hãû thäúng âiãûn coï caïc cáúp âiãûn aïp khaïc nhau trong hãû thäúng âiãûn nhæ : 110-220; 220-500; 330-750 kV. 2. Mba tæû ngáùu duìng âãø måí maïy caïc âäüng cå khäng âäöng bäü cäng suáút låïn. 3. Mba tæû ngáùu duìng räüng raîi laìm nguäön cho caïc thiãút bë âiãûn sinh hoaût. 4. Mba tæû ngáùu duìng åí caïc phoìng thê nghiãûm âãø thay âäøi âiãûn aïp liãn tuûc. Æu nhæåüc âiãøm cuía mba tæû ngáùu : • Æu âiãøm : 1. Mba tæû ngáùu chãú taûo reî hån mba 2 dáy quáún cuìng cäng suáút. 2. Luïc váûn haình täøn hao trong mba tæû ngáùu cuîng nhoí hån: ∑ p = ∑ p (1 − 1 ) nghéa laì täøn hao chè coìn (1 − 1 ) so våïi mba 2 dáy S ttai S tke k k quáún.
6 1 3. Âiãûn aïp un cuía mba tn nhoí coìn ( 1 − ) so våïi mba 2 dáy quáún cuìng k cäng suáút. 4. Suût aïp trong mba tæû ngáùu nhoí vç un nhoí. • Nhæåüc âiãøm : 1. Vç un nhoí nãn doìng âiãûn In tæång âäúi låïn. 2. Khi váûn haình våïi læåïi âiãûn trung tênh mba tæû ngáùu phaíi näúi âáút nãúu khäng seî khäng an toaìn. 3. Mba tæû ngáùu yãu cáöu caïch âiãûn cao hån mba thæåìng. 7.3. MAÏY BIÃÚN AÏP ÂO LÆÅÌNG 7.3.1. Maïy biãún âiãûn aïp Maïy biãún âiãûn aïp (hçnh 7.6a) duìng âãø biãún âiãûn aïp cao thaình âiãûn aïp nhoí âãø âo læåìng vaì âiãöu khiãøn. Cäng suáút maïy biãún âiãûn aïp 25÷1000VA. Maïy biãún âiãûn aïp coï dáy quáún så näúi våïi læåïi âiãûn vaì dáy quáún thæï näúi våïi Vän meït, cuäün dáy aïp cuía Watt kãú, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu khiãøn khaïc (hçnh 7.6b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút låïn nãn maïy biãún âiãûn aïp xem nhæ laìm viãûc åí chãú âäü khäng taíi, do âoï sai säú vãö trë säú nhoí vaì bàòng : W1 − U1 U2 W2 ΔU% = (7.14) 100 U1 Goïc δu giæîa U1 vaì U’2 (hçnh 7.6c) cuîng nhoí. U1 A X U1 δu a x U’2 U2 V W (a) (b) (c) Hçnh 7.6 Maïy biãún âiãûn aïp
7 Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía mbâa : Cáúp chênh xaïc 0.5 1 3 Sai säú ΔU ± 0.5% ± 1% ± 3% Sai säú δu ± 20’ ± 40’ K qui âënh 0 Chuï yï : Khi sæí duûng mbâa khäng âæåüc näúi tàõt maûch thæï cáúp vç näúi tàõt maûch thæï cáúp tæång âæång näúi tàõt maûch så cáúp nghéa laì gáy sæû coï ngàõn maûch åí læåïi âiãûn. 7.3.2. Maïy biãún doìng âiãûn : Maïy biãún doìng âiãûn duìng âãø biãún doìng âiãûn låïn thaình doìng âiãûn nhoí âãø âo læåìng bàòng caïc duûng cuû âo tiãu chuáøn vaì âiãöu khiãøn. Cäng suáút Maïy biãún doìng âiãûn : 5÷100VA. Maïy biãún doìng âiãûn (hçnh 7.7a) coï dáy quáún så gäöm êt voìng dáy màõc näúi tiãúp våïi maûch cáön âo doìng vaì dáy quáún thæï gäöm nhiãöu voìng dáy näúi våïi ampe meït, cuäün dáy doìng cuía Watt meït, cuäün dáy cuía caïc råle baío vãû, hoàûc caïc thiãúc bë âiãöu khiãøn khaïc (hçnh 7.7b). Caïc loaûi duûng cuû náöy coï täøng tråí Z ráút beï nãn maïy biãún doìng âiãûn laìm viãûc åí traûng thaïi ngàõn maûch, khi âoï loîi theïp maïy biãún doìng âiãûn khäng baîo hoìa vaì Φ = (0.8÷1)Wb, do âoï sai säú âo læåìng vãö trë säú nhoí vaì bàòng : W I 2 2 − I1 W1 Δi % = (7.15) 100 I1 Goïc δi giæîa I1 vaì I’2 (hçnh 7.7c) cuîng nhoí. I1 δi I1 I2 I’2 A W (b) (c) (a) Hçnh 7.7 Maïy biãún doìng âiãûn
8 Cáúp chênh xaïc vaì sai säú cuía maïy biãún doìng âiãûn : Cc xaïc 0.2 0.5 1 3 10 Ssäú ΔI ± 0.2% ± 0.5% ± 1% ± 3% ±10% S.säú δi ± 10’ ± 40’ ± 80 K qui âënh Chuï yï : Khi sæí duûng maïy biãún doìng âiãûn khäng âæåüc dãø dáy quáún thæï håí maûch vç nhæ váûy doìng tæì hoïa I0 = I1 ráút låïn vaì loîi theïp baîo hoìa nghiãm troüng seî noïng lãn laìm chaïy dáy quáún, hån næîa tæì thäng bàòng âáöu seî sinh ra sââ nhoün âáöu åí dáy quáún thæï coï thãø xuáút hiãûn âiãûn aïp cao haìng nghçn vän laìm cho dáy quáún thæï vaì ngæåìi sæí duûng khäng an toaìn. 7.4. MAÏY BIÃÚN AÏP HAÌN HÄÖ QUANG Laì loaûi maïy biãún aïp âàûc biãût duìng âãø haìn bàòng phæång phaïp häö quang âiãûn. Maïy âæåüc chãú taûo coï âiãûn khaïng taín låïn vaì cuäün dáy thæï cáúp näúi våïi âiãûn khaïng ngoaìi K âãø haûn chãú doìng âiãûn haìn. Vç thãú âæåìng âàûc tênh haìn ráút däúc, phuì håüp våïi yãu cáöu haìn âiãûn (hçnh 7.8). Cuäün dáy så cáúp näúi våïi nguäön âiãûn, cuäün dáy thæï cáúp mäüt âáöu näúi våïi cuäün âiãûn khaïng K räöi näúi tåïi que haìn, coìn âáöu kia näúi våïi táúm kim loaûi cáön haìn. Maïy biãún aïp laìm viãûc åí Khe håí khäng khê chãú âäü ngàõn maûch ngàõn haûn dáy quáún thæï cáúp. Âiãûn aïp U1 thæï cáúp âënh mæïc cuía maïy biãún aïp haìn thæåìng laì 60 K ÷70V. Khi dê que haìn vaìo táúm kim loaûi, seî coï doìng Hçnh 7.8 Så âäö maïy biãún aïp haìn häö quang âiãûn låïn chaûy qua laìm noïng chäù tiãúp xuïc. Khi nháúc que haìn caïch táúm kim loüai mäüt khoaíng nhoí, vç cæåìng âäü âiãûn træåìng låïn laìm ion hoïa cháút khê, sinh häö quang vaì toía nhiãût læåüng låïn laìm noïng chaíy chäù haìn. Âãø âiãöu chènh doìng âiãûn haìn, coï thãø thay âäøi säú voìng dáy cuía dáy quáún thæï cáúp maïy biãún aïp haìn hoàûc thay âäøi âiãûn khaïng ngoaìi bàòng caïch thay âäøi khe håí khäng khê cuía loîi theïp K.
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi NHÆÎNG VÁÚN ÂÃÖ CHUNG Pháön II CUÍA MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU Chæång 8 MAÛCH TÆÌ LUÏC KHÄNG TAÍI 8.1. ÂAÛI CÆÅNG. Tæì træåìng trong maïy âiãûn laì âãø sinh ra sââ vaì mämen âiãûn tæì. Trong háöu hãút maïy âiãûn hiãûn nay, tæì træåìng luïc khäng taíi âãöu do doìng âiãûn mäüt chiãöu chaûy qua dáy quáún kêch thêch âàût trãn cæûc tæì sinh ra. Muûc âêch cuía viãûc nghiãn cæïu maûch tæì luïc khäng taíi cuía maïy âiãûn mäüt chiãöu hay caïc maïy âiãûn khaïc nhæ maïy âiãûn khäng âäöng bäü, maïy âiãûn âäöng bäü ... laì xaïc âënh stâ cáön thiãút âãø taûo ra tæì thäng åí khe håí âuí âãø sinh ra trong dáy quáún pháön æïng mäüt sââ vaì mämen âiãûn tæì theo yãu cáöu thiãút kãú. Trong chæång náöy seî trçnh baìy caïch tênh toaïn cuû thãø maûch tæì maïy âiãûn mäüt chiãöu. Phæång phaïp náöy coï tênh täøng quaït nãn cuîng coï thãø æïng duûng âãø tênh toaïn maûch tæì cuía caïc loaûi maïy âiãûn quay khaïc. 11.1.1. Tæì træåìng chênh vaì tæì træåìng taín. Trong maïy âiãûn, caïc cæûc tæì coï cæûc tênh khaïc nhau âæåüc bäú trê xen keí nhau. Tæì thäng âi tæì cæûc bàõc N qua khe håí vaì vaìo pháön æïng räöi tråí vãö hai cæûc nam N nàòm kãö bãn. Tæì hçnh 8.1 ta tháúy, âaûi bäü pháûn tæì thäng dæåïi mäùi cæûc tæì âi qua khe håí vaìo pháön æïng, coï mäüt pháön ráút nhoí Hçnh 8.1 Xaïc âënh tæì træåìng maïy âiãûn mäüt chiãöu
2 tæì thäng khäng qua pháön æïng maì træûc tiãúp qua caïc cæûc tæì bãn caûnh, gäng tæì, nàõp maïy ... Pháön tæì thäng âi vaìo pháön æïng goüi laì tæì thäng chênh hay tæì thäng khe håí Φ0. Tæì thäng náöy caím æïng sââ trong dáy quáún khi pháön æïng quay vaì taïc duûng våïi doìng âiãûn trong dáy quáún âãø sinh ra momen. Âáy laì pháön chuí yãúu cuía tæì thäng cæûc tæì ΦC. Pháön tæì thäng khäng âi qua pháön æïng goüi laì tæì thäng taín Φσ. Noï khäng caím æïng sââ vaì sinh ra mämen trong pháön æïng song noï váùn täön taûi laìm cho âäü baío hoìa tæì cuía cæûc tæì vaì gäng tæì tàng lãn. Váûy tæì thäng cuía cæûc tæì bàòng: Φσ Φ c = Φ 0 + Φ σ = Φ 0 (1 + ) = σΦ 0 (8.1) Φ0 Φσ hãû säú taín tæì cuía cæûc tæì chênh. Thæåìng σ = 1,15 ÷ 1,28. trong âoï σ = 1 + Φ0 11.1.2. Stâ cáön thiãút âãø sinh ra tæì thäng. Cáön phaíi coï stâ F0 âãø sinh ra tæì thäng chênh Φ0. Stâ náöy do säú ampe voìng trãn âäi cæûc tæì cuía maïy âiãûn sinh ra. Theo âënh luáût toaìn doìng âiãûn, ta coï: ∫ Hdl = ∑ Wi L Aïp duûng âënh luáût náöy vaìo mäüt âäi cæûc tæì cuía maïy (hçnh 8.1), ta coï: F0 = ∑ Wi = ∑ H.l = 2Hδδ + 2Hr.hr + Hæ.læ + 2Hc.lc + Hglg. = F δ + Fr + Fæ + F c + Fg (8.2) trong âoï, caïc chæî nhoí δ, r, æ, c, g chè khe håí, ràng, pháön æïng, cæûc tæì vaì gäng tæì; h - chè chiãöu cao vaì l - chè chiãöu daìi. Cæåìng âäü tæì træåìng âæåüc tênh theo cäng thæïc: B H= (8.3) μ trong âoï: Φ B= tæì caím trãn caïc âoaûn S maûch tæì. Coìn Φ, S vaì μ láön læåüc laì tæì thäng, tiãút diãûn vaì hãû säú tæì tháøm cuía caïc âoaûn maûch tæì. Trong khäng khê μ = 4π.10-7H/m, coìn trong loîi Hçnh 8.2 Xaïc âënh stâ trong maïy âiãûn mäüt chiãöu theïp thç μ khäng phaíi laì hàòng säú, vç váûy tçm træûc tiãúp H theo âæåìng cong tæì hoïa cuía váût liãûu B = f(H).
3 8.2. TÊNH STÂ KHE HÅÍ Fδ Stâ åí khe håí bàòng: 2 Fδ = Bδ k δ δ (8.4) μ0 trong âoï: μo = 4π.10-7H/m hãû säú tæì tháøm cuía khäng khê; Bδ tæì caím khe håí khäng khê æïng våïi tæì thäng chênh Φ0 naìo âoï : (theo baíng). Φ0 Bδ = (8.5) α δ τl δ αδ laì hãû säú tênh toaïn cuía cunh cæûc tæì; αδ = bc/τ = 0,62-0,72. våïi: τ laì bæåïc cæûc tæì. lδ laì chiãöu daìi tênh toaïn cuía pháön æïng. l δ = 0,5(l t − l ) (8.6) • lt - chiãöu daìi cæûc tæì theo truûc. • l - chiãöu daìi loîi sàõt pháön æïng khäng tênh raînh thäng gioï. l = l1 - ng.bg (8.7) Coìn l1 chiãöu daìi thæûc loîi sàõt; ng,bg säú raînh vaì bãö räüng raînh thäng gioï kδ hãû säú khe håí liãn quan âãún ràng raînh, coï thãø tênh theo cäng thæïc sau: t + 10δ kδ = 1 (8.8) b r1 + 10δ våïi t1 vaì br1 laì bæåïc ràng vaì bãö räüng cuía âènh ràng. 8.3. TÊNH STÂ RÀNG FZ • Tênh chênh xaïc: • Tênh gáön âuïng: Tæì caím tênh toaïn cuía ràng Brx åí âäü cao x cuía ràng coï thãø tênh nhæ sau: Φt Blt = δδ1 B rx = (8.9) Srx b rx l1k c t1 trong âoï: Φt = Bδlδt1 tæì thäng âi qua mäüt bæåïc ràng t1. 1 brx bZx lδ , l1 - chiãöu daìi tênh toaïn vaì chiãöu daìi thæûc br2 bZ2 cuía loîi sàõt. 2 hZ brx - chiãöu räüng cuía ràng åí âäü cao x. x 3 kc - hãû säú eïp chàût. t1 - bæåïc ràng cuía pháön æïng. Hçnh 8.3 Xaïc âënh stâ ràng Trong thæûc tãú tênh toaïn stâ ràng, chè cáön
4 tênh H åí ba âiãøm trãn chiãöu cao cuía ràng åí tiãút diãûn trãn, giæîa vaì dæåïi cuía noï laì Hr1, Hr.tb, Hr2. Trë säú tênh toaïn cuía cæåìng âäü tæì træåìng trung bçnh: 1 H r = ( H r1 + 4H r .tb + H r 2 ) (8.10) 6 Stâ ràng âäúi våïi mäüt âäi cæûc tæì bàòng: Fr = 2Hrhr (8.11) Thæåìng âãø âån giaín hån, ta chè xaïc âënh tæì caím B vaì cæåìng âäü tæì træåìng H åí tiãút diãûn caïch chán ràng laì hz/3 laìm trë säú trung bçnh âãø tênh toaïn, ta coï: Fr = 2H 1 h r (8.12) z 3 8.4. TÊNH STÂ ÅÍ LÆNG PHÁÖN ÆÏNG Tæì caím åí læng pháön æïng: Φ Φo Bæ = æ = (8.13) S æ 2 h æ l 1k c trong âoï: Φæ = Φ0/2 tæì thäng pháön æïng. Sæ = hæ l1kc tiãút diãûn læng pháön æïng. hæ chiãöu cao pháön æïng. Tæì B ta tçm âæåüc H theo âæåìng cong tæì hoïa B = f(H). Stâ trãn læng pháön æïng: Fæ = Hælæ (8.14) 8.5. TÊNH STÂ TRÃN CÆÛC TÆÌ VAÌ GÄNG TÆÌ Tæì thäng dæåïi cæûc tæì: Φ c = Φ 0 σt (8.15) Tæì thäng trong gäng tæì: 1 1 Φg = Φ c = Φ 0 σt (8.16) 2 2 Tæì caím cæûc tæì vaì gäng tæì: Φc Φ Bc = vaì B g = c (8.17) Sc 2Sg trong âoï: Sc, Sg laì tiãút diãûn cæûc tæì vaì gäng tæì. Tæì âæåìng cong tæì hoïa cuía váût liãûu chãú taûo cæûc tæì vaì gäng tæì, ta tçm âæåüc cæåìng âäü tæì træåìng cæûc tæì Hc vaì gäng tæì Hg .