GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 1

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

228
lượt xem 98
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn luôn luôn chiếm một vị trí quan trọng, bởi nó có các ưu điểm sau: Đối với động cơ điện một chiều: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, bằng phẳng vì vậy chúng được dùng nhiều trong công nghiệp dệt, giấy , cán thép, ... Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn điện một chiều cho động cơ điện một chiều, làm nguồn kích từ cho máy phát điện đồng bộ, dùng trong công nghiệp mạ điện...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 1

ø PHAÀN MOÄT MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Chöông 1 ÑAÏI CÖÔNG VEÀ MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Trong neàn saûn xuaát hieän ñaïi maùy ñieän moät chieàu vaãn luoân luoân chieám moät vò trí quan troïng, bôûi noù coù caùc öu ñieåm sau: Ñoái vôùi ñoäng cô ñieän moät chieàu: Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä roäng, baèng phaúng vì vaäy chuùng ñöôïc duøng nhieàu trong coâng nghieäp deät, giaáy , caùn theùp, ... Maùy phaùt ñieän moät chieàu duøng laøm nguoàn ñieän moät chieàu cho ñoäng cô ñieän moät chieàu, laøm nguoàn kích töø cho maùy phaùt ñieän ñoàng boä, duøng trong coâng nghieäp maï ñieän vv ... Nhöôïc ñieåm: Giaù thaønh ñaét do söû duïng nhieàu kim loaïi maøu, cheá taïo vaø baûo quaûn coå goùp phöùc taïp. §1.1 NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Ngöôøi ta coù theå ñònh nghóa maùy ñieän moät chieàu nhö sau: Laø moät thieát bò ñieän töø quay, laøm vieäc döïa treân nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø ñeå bieán ñoåi cô naêng thaønh ñieän naêng moät chieàu (maùy phaùt ñieän) hoaëc ngöôïc laïi ñeå bieán ñoåi ñieän naêng moät chieàu thaønh cô naêng treân truïc (ñoäng cô ñieän) Phaàn caûm M,n U-...I- ⎞ MF → Phaàn öùng ↓ Choåi than M,n ÑC ⎞ → ↓ Phieán goùp U-...I- Hình 1.1. Sô ñoà khoái chæ cheá ñoä laøm Taûi vieäc cuûa maùy ñieän moät chieàu Hình 1.2. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy ñieän moät chieàu 1. Maùy phaùt ñieän Maùy goàm moät khung daây abcd hai ñaàu noái vôùi hai phieán goùp, khung daây vaø phieán goùp ñöôïc quay quanh truïc cuûa noù vôùi moät vaän toác khoâng ñoåi trong töø tröôøng cuûa hai cöïc nam chaâm. Caùc choåi than A vaø B ñaët coá ñònh vaø luoân luoân tì saùt vaøo phieán goùp. Khi cho khung quay theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø trong thanh daãn seõ caûm öùng neân söùc ñieän ñoäng theo ñònh luaät Faraday ta coù: e = B.l.v (V) B: Töø caûm nôi thanh daãn queùt qua. (T) l: Chieàu daøi cuûa thanh daãn naèm trong töø tröôøng. (m) v: Toác ñoä daøi cuûa thanh daãn (m/s). 7
ø Chieàu cuûa söùc ñieän ñoäng ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay phaûi nhö vaäy theo hình veõ söùc ñieän ñoäng cuûa thanh daãn cd naèm döôùi cöïc S coù chieàu ñi töø d ñeán c, coøn thanh ab naèm döôùi cöïc N coù chieàu ñi töø b ñeán a. Neáu maïch ngoaøi kheùp kín qua taûi thì söùc ñieän ñoäng trong khung daây seõ sinh ra ôû maïch ngoaøi moät doøng ñieän chaïy töø A ñeán B. Neáu töø caûm B phaân boá hình sin thì e bieán ñoåi hình sin daïng soùng söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong khung daây nhö hình 1.3a . Nhöng do choåi than A luoân luoân tieáp xuùc vôùi thanh daãn naèm döôùi cöïc N, choåi than B luoân luoân tieáp xuùc vôùi thanh daãn naèm döôùi cöïc S neân doøng ñieän maïch ngoaøi chæ chaïy theo chieàu töø A ñeán B. Noùi caùch khaùc söùc ñieän ñoäng xoay chieàu caûm öùng trong thanh daãn vaø doøng ñieän töông öùng ñaõ ñöôïc chænh löu thaønh söùc ñieän ñoäng vaø doøng ñieän moät chieàu nhôø heä thoáng vaønh goùp vaø choåi than, daïng soùng söùc ñieän ñoäng moät chieàu ôû hai choåi than nhö hình 1.3b. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. 2. Ñoäng cô ñieän Neáu ta cho doøng ñieän moät chieàu ñi vaøo choåi than A vaø ra ôû B thì do doøng ñieän chæ ñi vaøo thanh daãn döôùi cöïc N vaø ñi ra ôû caùc thanh daãn naèm döôùi cöïc S, neân döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng seõ sinh ra moät moâ men coù chieàu khoâng ñoåi laøm cho quay maùy. Chieàu cuûa löïc ñieän töø ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay traùi. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. B, e → a. Töø caûm hay s.ñ.ñ hình sin trong khung daây tröôùc chænh löu e, i Hình 1.4. Qui taéc baøn tay phaûi vaø → qui taéc baøn tay traùi Trong ñoù: B: Töø caûm E: Söùc ñieän ñoäng caûm öùng b. S.ñ.ñ vaø doøng ñieän ñaõ ñöôïc chænh löu nhôø vaønh goùp I: Doøng ñieän F: Löïc ñieän töø Hình 1.3 Caùc daïng soùng s.ñ.ñ §1.2 CAÁU TAÏO CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Keát caáu cuûa maùy ñieän moät chieàu coù theå phaân laøm hai thaønh phaàn chính laø phaàn tónh vaø phaàn quay. 1. Phaàn tónh hay stator Ñaây laø phaàn ñöùng yeân cuûa maùy noù goàm caùc boä phaän chính sau: a. Cöïc töø chính Laø boä phaän sinh ra töø tröôøng goàm coù loõi saét cöïc töø vaø daây quaán kích töø loàng ngoaøi loõi saét cöïc töø.Loõi saét cöïc töø 1laøm baèng theùp laù kyõ thuaät ñieän hay theùp caùc 8
ø bon daøy 0,5 ñeán 1mm gheùp laïi baèng ñinh taùn. Loõi maët cöïc töø 2 ñöôïc keùo daøi ra (loõm vaøo) ñeå taêng theâm ñöôøng ñi cuûa töø tröôøng.Vaønh cung cuûa cöïc töø thöôøng baèng 2/3 τ (τ: Böôùc cöïc, laø khoaûng caùch giöõa hai cöïc töø lieân tieáp nhau). Treân loõi cöïc coù cuoän daây kích töø 3, trong ñoù coù doøng moät chieàu chaïy qua, caùc daây quaán kích töø ñöôïc quaán baèng daây ñoàng moãi cuoän ñeàu ñöôïc caùch ñieän kyõ thaønh moät khoái, ñöôïc ñaët treân caùc cöïc töø vaø maéc Hình 1.5. Cöïc töø chính 1) Loõi cöïc noái noái tieáp vôùi nhau. Cuoän daây ñöôïc quaán vaøo 2) Maët cöïc 3) Daây quaán kích töø khung daây 4, thöôøng laøm baèng nhöïa hoaù hoïc hay 4) Khung daây giaáy bakeâlit caùch ñieän. Caùc cöïc töø ñöôïc gaén chaët 5) Voû maùy 6) Bu loâng baét chaët cöïc töø vaøo vaøo thaân maùy 5 nhôø nhöõng bu loâng 6. voû maùy b. Cöïc töø phuï Ñöôïc ñaët giöõa cöïc töø chính duøng ñeå caûi thieän ñoåi chieàu, trieät tia löûa treân choåi than. Loõi theùp cuûa cöïc töø phuï cuõng coù theå laøm baèng theùp khoái, treân thaân cöïc töø phuï coù ñaët daây quaán, coù caáu taïo gioáng nhö daây quaán cuûa cöïc töø chính. Ñeå maïch töø cuûa cöïc töø phuï khoâng bò baõo hoøa thì khe Hình 1.6. Cöïc töø phuï 1) Loõi; 2) Cuoän daây hôû cuûa noù vôùi rotor lôùn hôn khe hôû cuûa cöïc töø chính vôùi rotor. c. Voû maùy (Goâng töø) Laøm nhieäm vuï keát caáu ñoàng thôøi duøng laøm maïch töø noái lieàn caùc cöïc töø. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa thöôøng duøng theùp taám ñeå uoán vaø haøn laïi. Maùy coù coâng suaát lôùn duøng theùp ñuùc coù töø (0,2 - 2)% chaát than. d. Caùc boä phaän khaùc - Naép maùy: Ñeå baûo veä maùy khoûi bò nhöõng vaät ngoaøi rôi vaøo laøm hö hoûng daây quaán. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa naép maùy coù taùc duïng laøm giaù ñôõ oå bi. - Cô caáu choåi than: Ñeå ñöa ñieän töø phaàn quay ra ngoaøi hoaëc ngöôïc laïi. Hình 1.7. Cô caáu choåi than 1) Hoäp choåi than 2) Choåi than 3) Loø so eùp 4) Daây caùp daãn ñieän 9
ø 2. Phaàn quay hay rotor 4 3 a. Loõi saét phaàn öùng: Ñeå daãn töø thöôøng duøng theùp laù kyõ thuaät ñieän daøy 0,5 mm coù sôn caùch ñieän caùch ñieän hai maët roài 2 eùp chaët laïi ñeå giaûm toån hao do doøng ñieän xoùay gaây 1 neân. Treân caùc laù theùp coù daäp caùc raõnh ñeå ñaët daây Hình 1.8. Laù theùp phaàn öùng quaán. Raõnh coù theå hình thang, hình quaû leâ hoaëc hình 1) Truïc maùy 2) Loã thoâng gioù doïc truïc chöõ nhaät... Trong caùc maùy lôùn loõi theùp thöôøng chia 3) Raõnh 4) Raêng thaønh töøng theáp vaø caùch nhau moät khoaûng hôû ñeå laøm nguoäi maùy, caùc khe hôû ñoù goïi laø raõnh thoâng gioù ngang truïc. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn daäp caùc raõnh thoâng gioù doïc truïc. b. Daây quaán phaàn öùng Laø phaàn sinh ra söùc ñieän ñoäng vaø coù doøng ñieän chaïy qua. Daây quaán phaàn öùng thöôøng laøm baèng daây ñoàng coù boïc caùch ñieän. Trong maùy ñieän nhoû thöôøng duøng daây coù tieát dieän troøn, trong maùy ñieän vöøa vaø lôùn coù theå duøng daây tieát dieän hình chöõ nhaät. Daây quaán ñöôïc caùch ñieän caån thaän vôùi raõnh vaø loõi theùp. Ñeå traùnh cho khi quay bò vaêng ra ngoaøi do söùc ly taâm, ôû mieäng raõnh coù duøng neâm ñeå ñeø chaët vaø phaûi ñai chaët caùc phaàn ñaàu noái daây quaán. Neâm coù theå duøng tre goã hoaëc ba keâ lít. c. Coå goùp Daây quaán phaàn öùng ñöôïc noái ra coå goùp. Coå goùp thöôøng ñöôïc laøm bôûi nhieàu phieán ñoàng moûng ñöôïc caùch ñieän vôùi nhau baèng nhöõng taám mi ca coù chieàu daøy 0,4 ñeán 1,2 mm vaø hôïp thaønh moät hình truï troøn. Hai ñaàu truï troøn duøng hai vaønh eùp Hình 1.9. Hình caét doïc cuûa coå goùp hình chöõ V eùp chaët laïi, giöõa vaønh eùp vaø coå goùp kieåu truï coù caùch ñieän baèng mi ca hình V. Ñuoâi coå goùp 1) Phieán goùp 2) Vaønh eùp hình V cao hôn moät ít ñeå haøn caùc ñaàu daây cuûa caùc phaàn 3) Mi ca caùch ñieän hình V 4) OÁng caùch ñieän töû daây quaán vaøo caùc phieán goùp ñöôïc deã daøng. 5) Ñaàu haøn daây d. Choåi than Maùy coù bao nhieâu cöïc coù baáy nhieâu choåi than. Caùc choåi than döông ñöôïc noái chung vôùi nhau ñeå coù moät cöïc döông duy nhaát. Töông töï ñoái vôùi caùc choåi than aâm cuõng vaäy. e. Caùc boä phaän khaùc - Caùnh quaït duøng ñeå quaït gioù laøm nguoäi maùy. - Truïc maùy, treân ñoù coù ñaët loõi theùp phaàn öùng, coå goùp, caùnh quaït vaø oå bi. Truïc maùy thöôøng ñöôïc laøm baèng theùp caùc bon toát. 10
ø §1.3 CAÙC TRÒ SOÁ ÑÒNH MÖÙC Cheá ñoä laøm vieäc ñònh möùc cuûa caùc maùy ñieän laø cheá ñoä laøm vieäc trong nhöõng ñieàu kieän maø nhaø cheá taïo ñaõ qui ñònh. Cheá ñoä ñoù ñöôïc ñaëc tröng bôûi nhöõng ñaïi löôïng ghi treân nhaõn maùy goïi laø caùc ñaïi löôïng ñònh möùc. - Coâng suaát ñònh möùc: Pñm (W hay KW) laø coâng suaát ñaàu ra cuûa maùy ñieän - Ñieän aùp ñònh möùc: Uñm (V hay KV): Laø ñieän aùp ôû hai ñaàu taûi ôû cheá ñoä ñònh möùc (maùy phaùt) Laø ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô ôû cheá ñoä ñònh möùc (ñoäng cô) - Doøng ñieän ñònh möùc Iñm (A): Laø doøng ñieän cung caáp cho taûi ôû cheá ñoä ñònh möùc (maùy phaùt) Laø doøng ñieän cung caáp cho ñoäng cô ôû cheá ñoä ñònh möùc (ñoäng cô) - Toác ñoä ñònh möùc: nñm (voøng / phuùt). - Hieäu suaát ñònh möùc: ηñm Ngoaøi ra coøn ghi kieåu maùy, caáp caùch ñieän, phöông phaùp kích töø, doøng ñieän kích töø, cheá ñoä laøm vieäc vv ... Hình 1.10. Nhaõn maùy cuûa moät ñoäng cô ñieän moät chieàu 11
ø Caâu hoûi 1. Haõy ñònh nghóa maùy ñieän moät chieàu? 2. Trình baøy nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän vaø ñoäng cô ñieän moät chieàu? 3. Neâu caáu taïo cuûa maùy ñieän moät chieàu? 4. Neâu caùc ñaïi löôïng ñònh möùc cuûa maùy ñieän moät chieàu vaø yù nghóa cuûa chuùng? Baøi taäp 1. Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù coâng suaát ñònh möùc Pñm = 85KW; Uñm = 230 V; nñm= 1470v/phuùt; ηñm = 0.895. Tính doøng ñieän vaø Moment cuûa ñoäng cô sô caáp ôû cheá ñoä ñònh möùc. 2. Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù Pñm = 95 Kw, Uñm =115V; nñm = 2820v/ph; ηñm = 0,792. ÔÛ cheá ñoä ñònh möùc, tính: a. Coâng suaát cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt P1. b. Doøng ñieän cung caáp cho taûi. c. Moment cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt M1. 12