intTypePromotion=1

Giáo trình máy điện (máy điện một chiều và máy biến áp)

Chia sẻ: Pt Pt | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:144

0
373
lượt xem
174
download

Giáo trình máy điện (máy điện một chiều và máy biến áp)

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay máy điện được dùng trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật, như trong công nghiệp, giao thông vận tải, y học, ... với công suất từ vài mili watt (mW) cho đến giga watt (GW).Máy điện là một khái niệm để chỉ các loại máy dùng điện là nguồn hay tạo ra năng lượng điện, hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi năng lượng, cơ năng thành điện năng và ngược lại. Bên cạnh đó, máy điện còn có nhiệm vụ chuyển giao, biến đổi năng lượng điện, ví dụ từ điện một chiều sang điện xoay...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình máy điện (máy điện một chiều và máy biến áp)

  1. Giáo trình máy điện
  2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com PhÇn thø nhÊt M¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 1 ®¹i c−¬ng vÒ m¸y ®iÖn mét chiÒu Ngµy nay, mÆc dï dßng ®iÖn xoay chiÒu ®−îc sö dông rÊt réng r·i, song m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn ®−îc coi lµ mét lo¹i m¸y quan träng. Nã cã thÓ dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn, m¸y ph¸t ®iÖn hay dïng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¸c. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã m« men më m¸y lín, cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng, ph¹m vi ®iÒu chØnh réng nªn chóng ®−îc dïng nhiÒu trong c¸c m¸y c«ng nghiÖp cã yªu cÇu cao vÒ ®iÒu chØnh tèc ®é nh− c¸n thÐp, hÇm má, giao th«ng vËn t¶i... M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu dïng lµm nguån ®iÖn cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu, lµm nguån ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch tõ trong m¸y ®iÖn ®ång bé. Ngoµi ra trong c«ng nghiÖp ®iÖn ho¸ häc nh− tinh luyÖn ®ång, nh«m, m¹ ®iÖn... còng cÇn dïng nguån ®iÖn mét chiÒu ®iÖn ¸p thÊp. M¸y ®iÖn mét chiÒu còng cã nh÷ng nh−îc ®iÓm cña nã so víi m¸y ®iÖn xoay chiÒu nh− gi¸ thµnh ®¾t h¬n, sö dông nhiÒu kim lo¹i mµu h¬n, chÕ t¹o vµ b¶o qu¶n cæ gãp phøc t¹p,... nh−ng do nh÷ng −u ®iÓm cña nã nªn m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn cßn cã mét tÇm quan träng nhÊt ®Þnh trong s¶n xuÊt. 1-1. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn mét chiÒu M¸y ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn hoÆc chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn dùa vµo nguyªn lý c¶m øng ®iÖn tõ. 1.1.1. ChÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn mét chiÒu nh− h×nh 1-1. M¸y gåm cã mét khung d©y abcd hai ®Çu nèi víi hai phiÕn gãp (hai nöa vßng ®ång). Hai chæi ®iÖn (chæi than) A vµ B ®Æt cè ®Þnh vµ lu«n t× s¸t vµo phiÕn gãp. Khung d©y vµ phiÕn gãp ®−îc quay quanh trôc cña nã víi mét tèc ®é kh«ng ®æi trong tõ tr−êng cña hai cùc nam ch©m N - S. Khi khung d©y quay, c¸c thanh dÉn ab vµ cd sÏ c¾t c¸c ®−êng søc tõ tr−êng. Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ, trong c¸c thanh dÉn xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng (s.®.®) c¶m øng, trÞ sè tøc thêi cña s.®.®. c¶m øng ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: e = B.l.v (1-1) trong ®ã: B - tõ c¶m ë n¬i thanh dÉn quÐt qua; l - chiÒu dµi thanh dÉn n»m trong tõ tr−êng; v - vËn tèc quÐt cña thanh dÉn. ChiÒu cña s.®.®. c¶m øng ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i. Theo vÞ trÝ cña khung d©y trªn h×nh 1-1 vµ gi¶ thiÕt chiÒu quay cña khung d©y ng−îc chiÒu kim ®ång hå th× thanh dÉn ab ®ang n»m d−íi cùc b¾c N, s.®.®. c¶m øng e sÏ cã chiÒu tõ b ®Õn a, 5
  3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com cßn thanh dÉn cd ®ang n»m d−íi cùc nam S, chiÒu cña s.®.®. c¶m øng trong nã sÏ tõ d ®Õn c. NÕu m¹ch ngoµi n khÐp kÝn qua t¶i th× s.®.®. trong khung c d©y sÏ sinh ra trong m¹ch ngoµi mét e d dßng ®iÖn ch¹y tõ chæi than A ®Õn chæi than B. Do khung d©y quay nªn b B c¸c thanh dÉn ab vµ cd lÇn l−ît thay e - ®æi vÞ trÝ n»m d−íi c¸c cùc tõ, do ®ã a s.®.®. c¶m øng trong c¸c thanh dÉn lµ A s.®.®. xoay chiÒu. NÕu tõ c¶m trong + khe hë kh«ng khÝ (n¬i thanh dÉn quÐt qua) ph©n bè h×nh sin th× theo c«ng thøc (1-1) s.®.®. trong khung d©y R còng lµ h×nh sin. H×nh 1-1. Nguyªn lý lµm viÖc V× chæi ®iÖn A lu«n t× lªn phiÕn cña m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu gãp nèi víi thanh dÉn n»m d−íi vïng cùc b¾c N, cßn chæi ®iÖn B lu«n t× lªn phiÕn gãp nèi víi thanh dÉn n»m d−íi e, i vïng cùc nam S nªn dßng ®iÖn ë 2 m¹ch ngoµi chØ ch¹y theo mét chiÒu tõ chæi A (cùc d−¬ng) ®Õn chæi B (cùc ©m). Nh− vËy, s.®.®. xoay chiÒu t c¶m øng trong khung d©y vµ dßng 1 ®iÖn t−¬ng øng ®· ®−îc chØnh l−u thµnh s.®.®. vµ dßng ®iÖn mét chiÒu ë H×nh 1-2. S.®.®. vµ dßng ®iÖn trong m¹ch ngoµi nhê hÖ thèng vµnh gãp vµ khung d©y (1) vµ ë m¹ch ngoµi (2). chæi than (h×nh 1-2). NÕu m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã mét khung d©y nh− ë h×nh 1-1 th× ®iÖn ¸p gi÷a hai chæi ®iÖn A, B cã d¹ng nh− ®−êng 2 ë h×nh 1-2, gäi lµ ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch. Trªn thùc tÕ, ®Ó cã s.®.®. lín gi÷a c¸c chæi than vµ ®Ó e gi¶m sù ®Ëp m¹ch cña s.®.®. ®ã, ng−êi ta dïng nhiÒu khung d©y ®Æt lÖch nhau mét gãc trong kh«ng gian lµm thµnh d©y quÊn phÇn øng. Còng t chÝnh v× vËy nªn kh«ng ph¶i chØ cã hai phiÕn gãp mµ cã nhiÒu phiÕn gãp H×nh 1-3. S.®.®. ë m¹ch ngoµi khi ghÐp l¹i víi nhau thµnh mét cæ gãp cã 2 khung d©y ®Æt lÖch nhau 900 ®iÖn. C¸c phiÕn gãp c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng mica máng. §iÖn ¸p gi÷a hai chæi ®iÖn lµ tæng c¸c s.®.®. trªn c¸c thanh dÉn nèi tiÕp trong mét m¹ch nh¸nh, nªn nã cã trÞ sè lín vµ gi¶m bít sù ®Ëp m¹ch. D¹ng ®iÖn ¸p gi÷a hai chæi ®iÖn trong tr−êng hîp m¸y cã hai khung d©y ®Æt lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 900 nh− ë h×nh 1-3 (®−êng nÐt liÒn). 6
  4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 1.1.2. ChÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn Ng−îc l¹i víi m¸y ph¸t, nÕu ta nèi hai chæi ®iÖn A vµ B vµo nguån ®iÖn mét chiÒu, dßng mét chiÒu ch¹y trong c¸c thanh dÉn n»m trong tõ tr−êng cña nam ch©m N - S, d−íi t¸c dông cña tõ tr−êng nam ch©m lªn c¸c thanh dÉn cã dßng ®iÖn sÏ sinh ra lùc ®iÖn tõ cã ®é lín: F = Btb.l.i (1-2) trong ®ã: Btb- c¶m øng tõ trung b×nh trong khe hë; l - chiÒu dµi cña thanh dÉn; i - dßng ®iÖn ch¹y trong thanh dÉn. ChiÒu cña lùc ®iÖn tõ ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i. NÕu chæi ®iÖn A nèi vµo cùc (+) vµ chæi B nèi vµo cùc (-) cña nguån ®iÖn th× thanh dÉn nµo n»m d−íi vïng cùc S, dßng ®iÖn trong nã sÏ ch¹y tõ trong ra ngoµi (tõ c ®Õn d trªn h×nh 1-1), cßn thanh dÉn nµo n»m d−íi vïng cùc N, dßng ®iÖn sÏ ch¹y tõ ngoµi vµo trong (tõ a ®Õn b). Do ®ã lùc ®iÖn tõ t¸c dông lªn c¸c thanh dÉn ë mçi vïng cùc cã chiÒu kh«ng ®æi, m« men do lùc ®iÖn tõ sinh ra cã chiÒu kh«ng ®æi lµm cho khung d©y quay theo mét chiÒu nhÊt ®Þnh. §ã lµ nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. 1-2. kÕt cÊu cña m¸y ®iÖn mét chiÒu KÕt cÊu chñ yÕu cña m¸y ®iÖn mét chiÒu nh− ë h×nh 1-4 vµ cã thÓ chia thµnh hai phÇn chÝnh: phÇn tÜnh (stato) vµ phÇn quay (r«to). 5 6 78 9 10 11 8 4 6 3 7 2 12 1 13 9 a) b) H×nh 1-4. MÆt c¾t däc (a) vµ mÆt c¾t ngang(b) cña m¸y ®iÖn mét chiÒu 1. trôc; 2. æ bi; 3. n¾p; 4. c¸nh qu¹t; 5. vá; 6. lâi thÐp cùc tõ chÝnh; 7. lâi s¾t phÇn øng; 8. d©y quÊn cùc tõ chÝnh; 9. d©y quÊn phÇn øng; 10. chæi than; 11. cæ gãp; 12. d©y quÊn cùc tõ phô; 13. lâi s¾t cùc tõ phô. 7
  5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 1.2.1. PhÇn tÜnh (stato) PhÇn tÜnh cßn ®−îc gäi lµ phÇn c¶m, gåm cùc tõ chÝnh, cùc tõ phô, g«ng tõ, n¾p m¸y vµ c¬ cÊu chæi ®iÖn. a. Cùc tõ chÝnh Cùc tõ chÝnh lµ bé phËn sinh ra tõ tr−êng, gåm cã lâi s¾t cùc tõ vµ d©y quÊn kÝch tõ lång ngoµi lâi s¾t cùc tõ. Lâi thÐp cùc tõ lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn hay thÐp c¸c bon dµy 0,5 ®Õn 1mm ®−îc Ðp l¹i vµ t¸n chÆt. Trong m¸y ®iÖn nhá cã thÓ dïng thÐp khèi. Cùc tõ ®−îc g¾n chÆt vµo vá m¸y b»ng bu l«ng (h×nh 1-5). D©y quÊn kÝch tõ ®−îc lµm b»ng ®ång bäc c¸ch ®iÖn, ®−îc quÊn thµnh tõng cuén, mçi cuén d©y ®Òu ®−îc bäc c¸ch ®iÖn kü thµnh mét khèi vµ tÈm s¬n c¸ch ®iÖn tr−íc khi ®Æt trªn c¸c cùc tõ. C¸c cuén d©y kÝch tõ ®Æt trªn c¸c cùc tõ chÝnh ®−îc nèi nèi tiÕp nhau sao cho khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua chóng th× h×nh thµnh c¸c cùc tõ tr¸i dÊu xen kÏ. 1 2 3 4 a) b) H×nh 1-5. Cùc tõ chÝnh trong m¸y ®iÖn mét chiÒu: a) Bèn cùc; b) S¸u cùc 1. Cuén d©y kÝch tõ; 2. G«ng tõ; 3. Lâi thÐp cùc tõ; 4. Bu l«ng b. Cùc tõ phô Cùc tõ phô ®−îc ®Æt gi÷a c¸c cùc tõ chÝnh (h×nh 1-4) vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu. Lâi thÐp th−êng lµm b»ng thÐp khèi, trªn th©n cùc tõ cã ®Æt d©y quÊn mµ cÊu t¹o gièng nh− d©y quÊn cùc tõ chÝnh. Cùc tõ phô ®−îc g¾n vµo vá m¸y nhê nh÷ng bul«ng. c. G«ng tõ G«ng tõ lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ, ®ång thêi lµm vá m¸y. Trong m¸y ®iÖn c«ng suÊt lín g«ng tõ lµm b»ng thÐp ®óc. Trong m¸y ®iÖn c«ng suÊt nhá vµ võa th−êng dïng thÐp tÊm cuèn l¹i vµ hµn. Cã khi trong m¸y ®iÖn nhá dïng gang lµm vá m¸y. d. C¬ cÊu chæi than C¬ cÊu chæi than (h×nh 1-6) gåm cã chæi H×nh 1-6. C¬ cÊu chæi than: 1. chæi than ®Æt trong hép chæi than vµ nhê mét lß than; 2. hép chæi than; 3. lß xo; 4. gi¸ xo t× chÆt lªn cæ gãp. Hép chæi than ®−îc cè ®ì; 5. d©y dÉn ®iÖn; 6. cß mæ 8
  6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸. Gi¸ chæi than cã thÓ quay ®−îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. Sau khi ®iÒu chØnh xong th× dïng vÝt cè ®Þnh chÆt l¹i. Chæi than lµm b»ng than hay graphit, ®«i khi ®−îc trén thªm bét ®ång ®Ó t¨ng ®é dÉn ®iÖn. Chæi than cã nhiÖm vô ®−a dßng ®iÖn tõ phÇn øng ra ngoµi hoÆc ng−îc l¹i. e. N¾p m¸y N¾p m¸y ®Ó b¶o vÖ m¸y khái bÞ nh÷ng vËt ngoµi r¬i vµo lµm h− háng d©y quÊn vµ ®¶m b¶o an toµn cho ng−êi khái ch¹m ph¶i ®iÖn. Trong c¸c m¸y ®iÖn c«ng suÊt nhá vµ võa, n¾p m¸y cßn cã t¸c dông lµm gi¸ ®ì æ bi. Trong tr−êng hîp nµy n¾p m¸y th−êng lµm b»ng gang. 1.2.2. PhÇn quay (r«to) PhÇn quay cßn gäi lµ phÇn øng, gåm c¸c bé phËn sau: a. Lâi thÐp phÇn øng Lâi thÐp r«to dïng ®Ó dÉn tõ, th−êng lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn (thÐp hîp kim silic) dµy 0,5mm, bÒ mÆt cã phñ s¬n c¸ch ®iÖn råi ghÐp l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi ghÐp l¹i th× ®Æt d©y quÊn vµo. Trong nh÷ng m¸y cì trung b×nh trë lªn, ng−êi ta cßn dËp nh÷ng lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹i thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®−îc nh÷ng lç H×nh 1-7. L¸ thÐp phÇn øng th«ng giã däc trôc (h×nh 1-7). Trong m¸y ®iÖn h¬i lín th× lâi s¾t ®−îc chia nªm thµnh tõng ®o¹n nhá, gi÷a c¸c ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe th«ng giã ngang trôc. Khi m¸y C¸ch ®iÖn lµm viÖc, giã thæi qua c¸c khe lµm nguéi d©y quÊn r·nh vµ lâi s¾t. Trong nh÷ng m¸y ®iÖn nhá, lâi s¾t phÇn øng ®−îc Ðp trùc tiÕp vµo trôc. Trong m¸y ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m D©y dÉn nhÑ träng l−îng r«to. b. D©y quÊn phÇn øng H×nh 1-8. MÆt c¾t r·nh phÇn øng D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn sinh ra s.®.®. c¶m øng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng lµm b»ng ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn, tiÕt diÖn h×nh trßn (trong m¸y c«ng suÊt bÐ) hay h×nh ch÷ nhËt (trong m¸y c«ng suÊt lín), ®−îc ®Æt trong c¸c r·nh cña lâi thÐp theo mét s¬ ®å cô thÓ vµ ®−îc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh. §Ó tr¸nh khi quay bÞ vung ra do lùc ly t©m, ë miÖng r·nh cã dïng nªm ®Ó ®Ì chÆt hoÆc ph¶i ®ai chÆt d©y quÊn. Nªm cã thÓ b»ng tre, gç hay bakªlÝt (h×nh 1-8). c. Cæ gãp Cæ gãp (cßn gäi lµ vµnh gãp hay vµnh ®æi chiÒu) dïng ®Ó chØnh l−u dßng ®iÖn xoay chiÒu trong d©y quÊn phÇn øng thµnh dßng ®iÖn mét chiÒu ®−a ra ngoµi. KÕt cÊu cña cæ gãp nh− h×nh 1-9, gåm cã nhiÒu phiÕn ®ång cã ®u«i Ðn (h×nh 1-9a vµ b) ghÐp l¹i thµnh h×nh trô trßn (h×nh 1-9c), gi÷a c¸c phiÕn ®ång ®−îc c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng c¸c tÊm mi ca dµy 0,4 ®Õn 1,2mm. Hai ®Çu trô trßn dïng hai vµnh èp h×nh ch÷ V Ðp chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ phiÕn gãp còng ®−îc c¸ch ®iÖn b»ng c¸c tÊm mi ca. 9
  7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com §u«i vµnh gãp nh« cao lªn mét Ýt ®Ó hµn c¸c ®Çu d©y cña c¸c phÇn tö d©y quÊn vµo c¸c phiÕn gãp ®−îc dÔ dµng. 4 1 5 2 3 2 4 6 7 a) c) b) H×nh 1-9. PhiÕn ®æi chiÒu (a), (b) vµ cæ gãp (c) 1. phiÕn gãp; 2, 3. èp h×nh ch÷ V; 4. c¸ch ®iÖn b»ng mi ca; 5. r·nh nèi d©y; 6. vµnh ®Öm c¸ch ®iÖn; 7. bul«ng xiÕt. d. C¸c bé phËn kh¸c C¸c bé phËn kh¸c gåm cã: C¸nh qu¹t dïng ®Ó qu¹t giã lµm m¸t m¸y. M¸y ®iÖn mét chiÒu th−êng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ, ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng giã. C¸nh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y. Khi m¸y quay, c¸nh qu¹t hót giã tõ ngoµi vµo m¸y. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ, lâi s¾t vµ d©y quÊn råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y. Trôc m¸y lµm b»ng thÐp c¸c bon tèt. Trªn trôc m¸y l¾p lâi s¾t phÇn øng, vµnh H×nh 1-10. R«to cña m¸y ®iÖn mét chiÒu gãp, c¸nh qu¹t. PhÇn øng (r«to) cña m¸y ®iÖn mét chiÒu nh− ë h×nh 1-10. 1-3. C¸c ®¹i l−îng ®Þnh møc ChÕ ®é lµm viÖc ®Þnh møc cña m¸y ®iÖn lµ chÕ ®é lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn mµ x−ëng chÕ t¹o ®· quy ®Þnh. ChÕ ®é ®ã ®−îc ®Æc tr−ng bëi nh÷ng ®¹i l−îng ghi trªn nh·n m¸y vµ gäi lµ nh÷ng l−îng ®Þnh møc. Trªn nh·n m¸y th−êng ghi nh÷ng ®¹i l−îng sau: C«ng suÊt ®Þnh møc P®m (W hay kW); §iÖn ¸p ®Þnh møc U®m (V); 10
  8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m (A); Tèc ®é ®Þnh møc n®m (vg/ph). Ngoµi ra cßn ghi kiÓu m¸y, ph−¬ng ph¸p kÝch tõ, dßng ®iÖn kÝch tõ vµ c¸c sè liÖu vÒ ®iÒu kiÖn sö dông v.v... CÇn chó ý lµ c«ng suÊt ®Þnh møc ë ®©y lµ chØ c«ng suÊt ®−a ra cña m¸y ®iÖn. §èi víi m¸y ph¸t ®iÖn, ®ã lµ c«ng suÊt ®iÖn ®−a ra ë ®Çu cùc cña m¸y. §èi víi ®éng c¬ ®iÖn th× ®ã lµ c«ng suÊt c¬ ®−a ra ë ®Çu trôc. C©u hái 1. KÕt cÊu cña m¸y ®iÖn mét chiÒu gåm nh÷ng bé phËn chÝnh nµo, c«ng dông cña c¸c bé phËn ®ã? 2. T¹i sao lâi s¾t phÇn øng cña m¸y ®iÖn mét chiÒu ph¶i lµm b»ng thÐp kü thuËt ®iÖn, cùc tõ th× cã thÓ dïng thÐp kü thuËt ®iÖn hay thÐp l¸ th−êng ghÐp l¹i, cßn g«ng tõ l¹i dïng thÐp ®óc hoÆc thÐp tÊm uèn l¹i råi hµn? T¹i sao vá cña m¸y ®iÖn mét chiÒu kh«ng dïng gang lµ lo¹i vËt liÖu rÎ tiÒn vµ dÔ ®óc? 3. Cho biÕt ý nghÜa cña trÞ sè c«ng suÊt ®Þnh møc ghi trªn nh·n m¸y? C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ ®iÖn ghi trªn nh·n m¸y lµ c«ng suÊt c¬ ®−a ra ®Çu trôc hay c«ng suÊt ®iÖn ®−a vµo ®éng c¬? 11
  9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ch−¬ng 2 D©y quÊn phÇn øng m¸y ®iÖn mét chiÒu 2-1. §¹i c−¬ng D©y quÊn lµ bé phËn quan träng nhÊt cña m¸y ®iÖn v× nã tham gia trùc tiÕp vµo qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l−îng tõ ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng hay ng−îc l¹i. VÒ mÆt kinh tÕ th× gi¸ thµnh cña d©y quÊn chiÕm mét tû lÖ kh¸ cao trong toµn bé gi¸ thµnh m¸y. C¸c yªu cÇu ®èi víi d©y quÊn bao gåm: - Sinh ra ®−îc mét s.®.®. cÇn thiÕt, cã thÓ cho mét dßng ®iÖn nhÊt ®Þnh ch¹y qua ®Ó sinh ra mét m«men cÇn thiÕt mµ kh«ng bÞ nãng qu¸ mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, ®ång thêi ®¶m b¶o ®æi chiÒu tèt. - TriÖt ®Ó tiÕt kiÖm vËt liÖu, kÕt cÊu ®¬n gi¶n, lµm viÖc ch¾c ch¾n vµ an toµn. D©y quÊn phÇn øng cã thÓ ph©n ra lµm c¸c lo¹i chñ yÕu sau: - D©y quÊn xÕp ®¬n vµ xÕp phøc t¹p. - D©y quÊn sãng ®¬n vµ sãng phøc t¹p. Trong mét sè m¸y ®iÖn cì lín cßn dïng d©y quÊn hçn hîp, ®ã lµ sù kÕt hîp gi÷a hai d©y quÊn xÕp vµ sãng. 2.1.1. CÊu t¹o cña d©y quÊn phÇn øng D©y quÊn phÇn øng gåm nhiÒu ”phÇn tö d©y quÊn“ nèi víi nhau theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh. PhÇn tö th−êng lµ mét bèi d©y gåm mét hay nhiÒu vßng d©y mµ hai ®Çu cña nã nèi vµo hai phiÕn gãp. C¸c phÇn tö nèi víi nhau th«ng qua c¸c phiÕn gãp ®ã vµ lµm thµnh m¹ch vßng kÝn. Mçi phÇn tö cã hai c¹nh t¸c dông, ®ã lµ phÇn ®Æt vµo r·nh cña lâi s¾t. PhÇn nèi hai c¹nh t¸c dông cña phÇn tö n»m ngoµi lâi s¾t gäi lµ phÇn ®Çu nèi. §Ó dÔ chÕ t¹o, mét c¹nh t¸c dông cña phÇn tö ®Æt ë líp d−íi cña mét r·nh, cßn c¹nh t¸c dông kia ®Æt ë líp trªn cña mét r·nh kh¸c. C¸c phÇn tö kh¸c còng xÕp theo thø tù nh− vËy vµo c¸c r·nh kÒ bªn cho ®Õn khi ®Çy c¸c r·nh. NÕu trong mét a) b) c) r·nh phÇn øng (gäi lµ r·nh thùc) chØ ®Æt hai c¹nh t¸c dông (mét c¹nh n»m ë líp trªn vµ mét c¹nh n»m ë líp d−íi r·nh) th× ta gäi r·nh ®ã lµ r·nh nguyªn tè (h×nh 2- H×nh 2-1 1a). NÕu trong mét r·nh thùc ®ã cã ®Æt 2u R·nh thùc cã 1, 2 vµ 3 r·nh nguyªn tè c¹nh t¸c dông (trong ®ã u = 1, 2, 3... n) th× ta cã thÓ chia r·nh thùc ®ã ra thµnh u r·nh nguyªn tè (h×nh 2-1b vµ c). V× vËy quan hÖ gi÷a sè r·nh thùc Z cña phÇn øng víi sè r·nh nguyªn tè Znt nh− sau: Znt = uZ (2-1) Gi÷a sè phÇn tö cña d©y quÊn S, sè r·nh nguyªn tè Znt vµ sè phiÕn gãp G còng cã mét quan hÖ nhÊt ®Þnh. V× mçi phÇn tö cã hai ®Çu nèi víi hai phiÕn gãp, ®ång thêi ë 12
  10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com mçi phiÕn gãp l¹i nèi hai ®Çu cña hai phÇn tö l¹i víi nhau, nªn sè phÇn tö S ph¶i b»ng sè phiÕn gãp G. Ta cã: S = G. (2-2) Do trong mçi r·nh nguyªn tè ®Æt hai c¹nh t¸c dông mµ mçi phÇn tö còng cã hai c¹nh t¸c dông nªn ta cã quan hÖ: Znt = S = G (2-3) a) b) c) H×nh 2-2. D©y quÊn cã phÇn tö ®ång ®Òu (a) vµ theo cÊp (b vµ c) Tuú theo kÝch th−íc cña c¸c phÇn tö mµ ta chia d©y quÊn ra lµm d©y quÊn cã phÇn tö ®ång ®Òu vµ d©y quÊn theo cÊp. D©y quÊn cã phÇn tö ®ång ®Òu lµ d©y quÊn mµ kÝch th−íc cña c¸c phÇn tö hoµn toµn gièng nhau (h×nh 2-2a). D©y quÊn theo cÊp lµ d©y quÊn mµ khi c¹nh t¸c dông thø nhÊt cña c¸c phÇn tö cïng n»m trong mét r·nh thùc th× c¹nh t¸c dông thø hai cña chóng l¹i n»m trong c¸c r·nh thùc kh¸c nhau (h×nh 2-2b vµ c). V× vËy trong d©y quÊn theo cÊp, kÝch th−íc cña c¸c phÇn tö kh«ng gièng nhau. y1 y2 y1 y y y2 15 1 23 15 8 1 23 yG yG a) b) H×nh 2-3. C¸c b−íc d©y quÊn. a) d©y quÊn xÕp; b) d©y quÊn sãng 2.1.2. C¸c b−íc d©y quÊn Quy luËt nèi c¸c phÇn tö d©y quÊn cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c b−íc d©y quÊn sau (h×nh 2-3): a. B−íc d©y quÊn thø nhÊt y1. §ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai c¹nh t¸c dông cña mét phÇn tö ®o b»ng sè r·nh nguyªn tè. 13
  11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com b. B−íc d©y quÊn thø hai y2. §ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¹nh t¸c dông thø hai cña phÇn tö thø nhÊt víi c¹nh t¸c dông thø nhÊt cña phÇn tö thø hai nèi tiÕp ngay sau ®ã vµ ®o b»ng sè r·nh nguyªn tè. c. B−íc d©y quÊn tæng hîp y. §ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai c¹nh t−¬ng øng cña hai phÇn tö liªn tiÕp nhau ®o b»ng sè r·nh nguyªn tè. d. B−íc trªn vµnh gãp yG. §ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai phiÕn gãp cã hai c¹nh t¸c dông cña cïng mét phÇn tö nèi vµo ®ã vµ ®o b»ng sè phiÕn gãp. Gäi kho¶ng c¸ch gi÷a hai cùc tõ tÝnh theo chu vi phÇn øng lµ b−íc cùc τ , ta cã: Z nt τ= (p lµ sè ®«i cùc). 2p 2-2. D©y quÊn xÕp ®¬n 2.2.1. B−íc d©y quÊn a. B−íc d©y quÊn thø nhÊt y1 B−íc d©y quÊn thø nhÊt ph¶i chän sao cho s.®.®. c¶m øng trong phÇn tö lín nhÊt. Muèn thÕ th× hai c¹nh t¸c dông cña phÇn tö ph¶i c¸ch nhau mét b−íc cùc, v× lóc ®ã trÞ sè tøc thêi cña s.®.®. cña hai c¹nh t¸c dông b»ng nhau vÒ trÞ sè vµ ng−îc chiÒu nhau vµ do trong mét phÇn tö ®u«i cña hai c¹nh t¸c dông nèi víi nhau nªn s.®.®. tæng cña phÇn tö b»ng tæng sè häc cña hai s.®.®. cña hai c¹nh t¸c dông. NÕu biÓu thÞ s.®.®. cña mçi c¹nh t¸c dông b»ng mét vÐc t¬ th× hai s.®.®. cña hai c¹nh t¸c dông nµy cïng ph−¬ng vµ vÐc t¬ s.®.®. tæng cña phÇn tö b»ng hai lÇn vect¬ s.®.®. cña mçi c¹nh t¸c dông (h×nh 2-4a). V× sè r·nh nguyªn tè d−íi mçi b−íc cùc b»ng Z nt Z Znt/2p (trong ®ã p lµ sè ®«i cùc) nªn tèt nhÊt lµ y1 = . NÕu y1 = nt kh«ng ph¶i lµ 2p 2p Z sè nguyªn th× ph¶i chän y1 b»ng mét sè nguyªn gÇn b»ng nt . Tæng qu¸t ta cã: 2p Z nt ± ε = sè nguyªn. y1 = (2-4) 2p Z nt Khi y1 = ta cã d©y quÊn b−íc ®ñ; 2p Z nt + ε ta cã d©y quÊn b−íc dµi; y1 = 2p Z nt − ε ta cã d©y quÊn b−íc ng¾n. y1 = 2p D©y quÊn th−êng ®−îc thùc hiÖn theo b−íc ng¾n v× ®ì tèn ®ång h¬n. Dï lµ b−íc dµi hay b−íc ng¾n th× s.®.®. cña phÇn tö còng nhá h¬n so víi b−íc ®ñ v× khi ®ã vÐct¬ s.®.®. cña hai c¹nh t¸c dông kh«ng cïng ph−¬ng n÷a, nªn s.®.®. tæng b»ng céng vect¬ hai s.®.®. ®ã chø kh«ng thÓ céng trÞ sè sè häc cña chóng ®−îc (h×nh 2-4b vµ c). 14
  12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com τ y1 = - 1/ - 1/ / -1/// 1 & 1// 1/ 1/// E1/ & E 1// & N S E 1/// 1 1 1 1/ 1// 1/// 12 ChiÒu quay a) c) b) phÇn øng H×nh 2-4. S.®.®. cña phÇn tö: a) khi b−íc ®ñ; b) b−íc ng¾n; c) b−íc dµi b. B−íc d©y quÊn tæng hîp y vµ b−íc vµnh gãp yG §Æc ®iÓm cña d©y quÊn xÕp ®¬n lµ hai ®Çu d©y cña mét phÇn tö nèi liÒn vµo hai phiÕn gãp kÒ nhau nªn yG = 1. Còng tõ ®Êy ta thÊy b−íc tæng hîp y còng ph¶i b»ng 1, ta cã: y = yG = 1 (2-5) c. B−íc d©y quÊn thø hai y2 Cã thÓ x¸c ®Þnh y2 theo y1 vµ y. Theo ®Þnh nghÜa vµ h×nh 2-3, ta cã: y2 = y1 - y (2-6) Tõ h×nh vÏ ta thÊy, do ®Æc ®iÓm vÒ b−íc d©y quÊn cña kiÓu d©y quÊn nµy nªn c¸c phÇn tö nèi nèi tiÕp nhau ®Òu xÕp lªn nhau nªn gäi lµ d©y quÊn xÕp. 2.2.2. Gi¶n ®å khai triÓn cña d©y quÊn Cã thÓ ph©n tÝch c¸ch ®Êu d©y cña c¸c phÇn tö b»ng gi¶n ®å khai triÓn. §ã lµ h×nh vÏ khai triÓn cña d©y quÊn khi c¾t bÒ mÆt phÇn øng theo chiÒu trôc råi tr¶i ra thµnh mÆt ph¼ng. §Ó hiÓu râ c¸ch ph©n tÝch h¬n ta cã thÓ xÐt vÝ dô sau: Cã d©y quÊn xÕp ®¬n víi Znt = S = G = 16, 2p = 4. a. C¸c b−íc d©y quÊn Z nt 16 ±ε = y1 = =4 2p 4 y = yG = 1 y2 = y1 - y = 4 - 1 = 3 b. Thø tù nèi c¸c phÇn tö C¨n cø vµo c¸c b−íc d©y quÊn cã thÓ bè trÝ c¸ch nèi c¸c phÇn tö ®Ó thùc hiÖn d©y quÊn. §¸nh sè c¸c r·nh tõ 1 ®Õn 16. PhÇn tö thø nhÊt cã c¹nh t¸c dông thø nhÊt (coi nh− ®Æt n»m trªn r·nh) ®Æt vµo r·nh nguyªn tè thø nhÊt th× c¹nh t¸c dông thø hai cña phÇn tö ®ã ph¶i ®Æt vµo phÝa d−íi cña r·nh nguyªn tè thø 5 (v× y1 = 5 - 1 = 4). Hai ®Çu cña phÇn tö nèi vµo phiÕn ®æi chiÒu 1 vµ 2. C¹nh thø nhÊt cña phÇn tö thø hai ph¶i ®Æt 15
  13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ë r·nh nguyªn tè thø hai vµ n»m ë líp trªn (v× y2 = 5 - 2 = 3), vµ cø tiÕp tôc nh− vËy cho ®Õn khi m¹ch khÐp kÝn. Ta cã thÓ diÔn t¶ b»ng s¬ ®å sau: Líp trªn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 kÝn m¹ch Líp d−íi 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 c. Gi¶n ®å khai triÓn ChiÒu quay phÇn øng Ta cã thÓ theo tr×nh tù nèi c¸c phÇn tö ®Ó vÏ gi¶n ®å khai triÓn (h×nh 2-5). Khi vÏ, quy −íc c¸c c¹nh cña phÇn tö ë líp trªn vÏ b»ng nÐt liÒn, cßn ë líp 12 3 4 5 67 8 9 10 11 12 13 14 15 16 d−íi vÏ b»ng nÐt ®øt. N S N S VÞ trÝ cña c¸c cùc tõ ph¶i ®èi xøng, nghÜa lµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng ph¶i ®Òu nhau, chiÒu réng cùc tõ vµo kho¶ng 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B1 _ B2 _ A2 0,7 b−íc cùc. Theo cùc tÝnh cña cùc tõ A1 + + vµ chiÒu quay cña phÇn øng mµ chiÒu s.®.®. c¶m øng nh− trong h×nh vÏ. VÞ trÝ cña chæi than trªn phiÕn ®æi chiÒu còng C+ D_ ph¶i ®èi xøng, nghÜa lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c chæi than ph¶i b»ng nhau. ChiÒu H×nh 2-5. réng cña chæi than cã thÓ lÊy b»ng mét Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊn xÕp ®¬n. phiÕn ®æi chiÒu. VÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a chæi than víi cùc tõ ph¶i cã mét quan hÖ nhÊt ®Þnh. Chæi than ph¶i ®Æt ë vÞ trÝ ®Ó s.®.®. lÊy ra ë hai ®Çu chæi than lín nhÊt, ®ång thêi ®Ó dßng ®iÖn trong phÇn tö khi bÞ chæi than nèi ng¾n m¹ch lµ nhá nhÊt. Dßng ®iÖn trong phÇn tö bÞ chæi than nèi ng¾n m¹ch lµ nhá nhÊt khi hai c¹nh cña phÇn tö n»m ë vÞ trÝ trïng víi ®−êng trung tÝnh h×nh häc cña phÇn øng. Nh− vËy th× vÞ trÝ cña chæi than ®Æt trªn vµnh gãp ph¶i trïng víi trôc cùc tõ. §Ó tiÖn lîi, cã khi trong mét sè h×nh vÏ ta quy −íc vÏ vÞ trÝ cña c¸c chæi than ë ®óng ®−êng trung tÝnh h×nh häc trªn phÇn øng. Theo h×nh vÏ 2-5, khi chæi than trªn vµnh gãp ®Æt ®óng gi÷a trôc cùc tõ th× s.®.®. cña c¸c phÇn tö gi÷a hai chæi than ®Òu céng víi nhau nªn s.®.®. gi÷a hai chæi than lµ lín nhÊt. NÕu dÞch chæi than ®Õn vÞ trÝ kh¸c th× s.®.®. sÏ gi¶m ®i. d. Sè ®«i m¹ch nh¸nh Gi¶ thiÕt ë thêi ®iÓm nµo ®Êy d©y quÊn quay ®Õn vÞ trÝ nh− trong gi¶n ®å khai triÓn trªn. Ta thÊy s.®.®. cña c¸c phÇn tö gi÷a hai chæi than cïng chiÒu vµ chæi than A1, A2 cïng cùc tÝnh (cùc +). Cùc tÝnh cña c¸c chæi than B1, B2 còng gièng nhau (cùc -). V× vËy ta th−êng nèi A1 víi A2 vµ B1 víi B2. Tõ ngoµi nh×n vµo, d©y quÊn cã thÓ biÓu thÞ b»ng s¬ ®å ký hiÖu nh− h×nh 2-6. Tõ h×nh 2-6 ta thÊy d©y quÊn lµ mét m¹ch ®iÖn gåm bèn m¹ch nh¸nh ghÐp song song hîp l¹i. Khi phÇn øng quay, vÞ trÝ cña phÇn tö thay ®æi nh−ng nh×n tõ ngoµi vµo vÉn lµ bèn m¹ch nh¸nh song song. ë vÝ dô trªn, m¸y cã bèn cùc nªn cã bèn m¹ch nh¸nh song song. NÕu sè cùc lµ 2p th× sè m¹ch nh¸nh còng sÏ lµ 2p. V× vËy, ®Æc ®iÓm 16
  14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com cña d©y quÊn xÕp ®¬n lµ sè m¹ch nh¸nh ghÐp song song cña d©y quÊn phÇn øng b»ng sè cùc tõ: 2a = 2p nghÜa lµ sè ®«i m¹ch nh¸nh b»ng sè ®«i cùc tõ: a=p (2-7) Trong thÝ dô trªn yG = 1 nªn d©y quÊn ®−îc xÕp theo thø tù tõ tr¸i sang ph¶i, ta gäi lµ d©y quÊn ph¶i. NÕu yG = - 1 th× ®Çu cuèi cña phÇn tö ph¶i n»m bªn tr¸i cña ®Çu ®Çu phÇn tö nªn ta cã d©y quÊn tr¸i (h×nh 2-7). C¸ch quÊn nµy tèn ®ång h¬n nªn nãi chung kh«ng ®−îc dïng. A2 E − i− E − i− 16 1 45 y1 y E − i− B2 E − i− B1 y2 A1 4 i− 14 15 16 1 2 4 i− _ + H×nh 2-7. D©y quÊn xÕp tr¸i H×nh 2-6. S¬ ®å ký hiÖu d©y quÊn xÕp ®¬n e. Dïng ®a gi¸c s.®.®. nghiªn cøu d©y quÊn phÇn øng Gi¶ thiÕt tõ c¶m d−íi cùc tõ ph©n bè h×nh sin, nh− vËy th× s.®.®. c¶m øng trong mçi phÇn tö còng biÕn ®æi h×nh sin vµ cã thÓ dïng mét vect¬ quay ®Ó biÓu thÞ, trÞ sè tøc thêi cña s.®.®. phÇn tö lµ h×nh chiÕu cña vect¬ lªn trôc tung. Nh− vËy cã thÓ biÓu thÞ s.®.®. cña tÊt c¶ c¸c phÇn tö b»ng h×nh sao s.®.®. (hay cßn gäi lµ h×nh tia s.®.®.). V× cø qua mçi ®«i cùc s.®.®. biÕn ®æi mét chu kú 360 ®é ®iÖn vµ sè r·nh nguyªn tè Z nt d−íi mçi ®«i cùc lµ , nªn nÕu coi nh− c¸c phÇn tö d©y quÊn ph©n bè ®Òu trªn bÒ p mÆt phÇn øng th× gãc ®é ®iÖn gi÷a hai r·nh nguyªn tè (còng lµ gãc ®é ®iÖn gi÷a hai s.®.®. cña hai phÇn tö kÒ nhau) sÏ lµ: 360 0 p360 0 p360 0 α= = = (2-8) Z nt / p Z nt S 2.360 0 Theo thÝ dô trªn, p = 2, Znt = S = 16 th× ta cã α = = 45 0. 16 Víi chiÒu quay cña phÇn øng cho tr−íc nh− trªn h×nh 2-5 th× c¸c phÇn tö 1, 2, 3, ... lÇn l−ît quÐt qua cùc tõ nªn s.®.®. cña phÇn tö 2 (tøc vect¬ 2) chËm sau s.®.®. cña phÇn tö 1 (tøc vect¬ 1) mét gãc α = 450. Theo quy −íc ®ã mµ vÏ, ta cã h×nh tia s.®.®. nh− h×nh 2-8a. 17
  15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Tõ h×nh vÏ 2-5 ta thÊy, tõ r·nh 1 ®Õn r·nh 8 ph©n bè d−íi ®«i cùc thø nhÊt (chiÕm 0 360 gãc ®é ®iÖn) nªn ta vÏ ®−îc mét h×nh sao s.®.®. gåm c¸c vect¬ tõ 1 ®Õn 8, gãc lÖch pha gi÷a c¸c vÐc t¬ lµ 450. Tõ r·nh 9 ®Õn r·nh 16 ph©n bè d−íi ®«i cùc thø hai vµ ta vÏ ®−îc h×nh sao s.®.®. thø hai trïng víi h×nh sao s.®.®. thø nhÊt. Së dÜ nh− vËy v× chóng cã vÞ trÝ t−¬ng ®èi gièng nhau ë d−íi cùc tõ. V× tÊt c¶ c¸c phÇn tö cña d©y quÊn phÇn øng ®−îc nèi nèi tiÕp nhau sao cho cuèi phÇn tö tr−íc nèi víi ®Çu phÇn tö sau, nªn s.®.®. sinh ra trong nã ®−îc céng h×nh häc víi nhau. §Ó thùc hiÖn ®iÒu ®ã ta lµm nh− sau: tõ cuèi cña vÐct¬ 1 ta vÏ liªn tiÕp c¸c vÐct¬ 2, 3, 4, ... KÕt qu¶ ta sÏ ®−îc ®a gi¸c s.®.®. Theo thÝ dô trªn ta thÊy d©y quÊn nµy cã hai ®a gi¸c s.®.®. trïng nhau (h×nh 2-8b). + A2 A1 7,15 9 10 12 16,8 1,9 6,14 8,16 15,7 2,10 5,13 1,9 α = 450 3,11 14,6 13,5 4,12 2,10 4,12 14 13 65 3,11 B1 B2 _ b) a) H×nh 2-8. H×nh tia (a) vµ ®a gi¸c s.®.®.(b) cña d©y quÊn xÕp ®¬n ë h×nh 1-14 Dïng ®a gi¸c s.®.®. cã thÓ thÊy râ c¸c vÊn ®Ò sau: 1. NÕu ®a gi¸c s.®.®. khÐp kÝn th× chøng tá tæng s.®.®. trong m¹ch vßng phÇn øng b»ng 0 vµ trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng kh«ng cã dßng ®iÖn c©n b»ng. 2. H×nh chiÕu cña ®a gi¸c s.®.®. lªn trôc tung lµ trÞ sè cùc ®¹i cña c¸c vÐct¬ s.®.®. cña mét sè phÇn tö nèi víi nhau trong m¹ch vßng phÇn øng, nªn muèn cho s.®.®. lÊy ra ë hai ®Çu chæi than cùc ®¹i th× chæi than ph¶i ®Æt ë c¸c phÇn tö øng víi c¸c vÐc t¬ ë ®Ønh vµ ®¸y cña ®a gi¸c. Khi r«to quay th× ®a gi¸c còng quay, h×nh chiÕu cña ®a gi¸c lªn trôc tung cã thay ®æi chót Ýt theo chu kú. §iÒu ®ã nãi lªn ®iÖn ¸p phÇn øng lÊy ra ë chæi than cã ®Ëp m¹ch. G Ng−êi ta ®· chøng minh ®−îc r»ng, nÕu cµng lín th× sù ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p 2p G cµng Ýt. Khi = 8 th× sù ®Ëp m¹ch ®ã ®· khã nhËn thÊy vµ ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®−îc 2p coi nh− kh«ng ®æi. 3. C¸c vÐct¬ s.®.®. cña ®a gi¸c còng cã thÓ biÓu thÞ cho c¸ch nèi tiÕp c¸c phÇn tö. Do ®ã tõ ®a gi¸c s.®.®. cã thÓ thÊy sè ®«i m¹ch nh¸nh a (cø mçi mét ®a gi¸c t−¬ng øng víi mét ®«i m¹ch nh¸nh). 4. Nh÷ng ®iÓm trïng nhau trªn ®a gi¸c lµ nh÷ng ®iÓm ®¼ng thÕ cña d©y quÊn, cã thÓ nèi d©y c©n b»ng ®iÖn thÕ ®−îc, nh− ®iÓm 1- 9, 2-10, v.v... 18
  16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 2-3. D©y quÊn sãng ®¬n 2.3.1. B−íc d©y quÊn §Æc ®iÓm cña d©y quÊn sãng lµ hai ®Çu cña phÇn tö nèi víi hai phiÕn gãp c¸ch rÊt xa nhau vµ hai phÇn tö nèi tiÕp nhau còng c¸ch xa nhau nªn nh×n c¸ch ®Êu gÇn gièng nh− lµn sãng (h×nh 2-3b). C¸ch x¸c ®Þnh b−íc d©y quÊn y1 gièng nh− ®èi víi d©y quÊn xÕp ®¬n, chØ kh¸c ë yG. Khi chän yG, tr−íc hÕt yªu cÇu s.®.®. sinh ra trong hai phÇn tö nèi tiÕp nhau cïng chiÒu, cã nh− vËy s.® ®. míi cã thÓ céng sè häc víi nhau ®−îc. Muèn thÕ th× hai phÇn tö ®ã ph¶i n»m d−íi c¸c cùc tõ cïng cùc tÝnh, cã vÞ trÝ t−¬ng ®èi gÇn gièng nhau trong tõ tr−êng, nghÜa lµ c¸ch nhau mét kho¶ng b»ng hai b−íc cùc. MÆt kh¸c c¸c phÇn tö nèi tiÕp nhau sau khi quÊn vßng quanh bÒ mÆt phÇn øng ph¶i trë vÒ bªn c¹nh phÇn tö ®Çu tiªn ®Ó l¹i tiÕp tôc nèi víi c¸c phÇn tö kh¸c quÊn vßng thø hai. Nh− vËy, nÕu m¸y cã p ®«i cùc th× muèn cho c¸c phÇn tö nèi tiÕp nhau ®i mét vßng bÒ mÆt phÇn øng, ph¶i cã p phÇn tö. Hai phiÕn ®æi chiÒu nèi víi hai ®Çu cña phÇn tö c¸ch nhau yG phiÕn, do ®ã muèn cho khi quÊn xong vßng thø nhÊt ®Çu cuèi cña phÇn tö ph¶i kÒ víi ®Çu ®Çu cña phÇn tö ®Çu tiªn th× sè phiÕn ®æi chiÒu mµ c¸c phÇn tö v−ît qua ph¶i b»ng: p.yG = G ± 1 G ±1 yG = vµ ta cã: (2-9) p NÕu lÊy dÊu ”-“ ta cã d©y quÊn tr¸i, nÕu lÊy dÊu ”+“ ta cã d©y quÊn ph¶i. Th−êng dïng d©y quÊn tr¸i cho ®ì tèn ®ång. Theo ®Þnh nghÜa cña c¸c b−íc d©y quÊn ta cã: y = yG (2-10) y2 = y - y1 (2-11) MÆc dï hai phÇn tö nèi tiÕp nhau ë d−íi c¸c cùc tõ cïng cùc tÝnh nh−ng vÞ trÝ t−¬ng ®èi trong tõ tr−êng kh«ng hoµn toµn nh− nhau, v× kho¶ng c¸ch r·nh gi÷a hai phÇn tö ®ã lµ: G ± 1 Z nt ± 1 Z nt 1 = = ± y = yG = p p p p trong khi ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a hai b−íc cùc tÝnh b»ng sè r·nh l¹i lµ Znt/p, do ®ã hai c¹nh t−¬ng øng cña cña hai phÇn tö nèi tiÕp nhau lÖch nhau ®i mét gãc b»ng 1/p b−íc r·nh trong tõ tr−êng. §ã lµ hiÖn t−îng tÊt nhiªn trong d©y quÊn sãng. 2.3.2. Gi¶n ®å khai triÓn cña d©y quÊn VÝ dô cã d©y quÊn sãng ®¬n víi 2p = 4, G = S = Znt = 15. a. B−íc d©y quÊn Z nt 15 3 ±ε = y1 = − = 3 , (chän d©y quÊn b−íc ng¾n). 2p 44 G ± 1 15 − 1 yG = = = 7 , (d©y quÊn tr¸i). p 2 19
  17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com y = yG = 7 y2 = y - y1 = 7 - 3 = 4. b. Thø tù nèi c¸c phÇn tö Líp trªn 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 khÐp kÝn Líp d−íi 4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12 c. Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊn ChiÒu quay phÇn øng C¸ch vÏ vÞ trÝ cùc tõ vµ chæi than trong gi¶n ®å khai triÓn gièng nh− ë d©y quÊn xÕp. Theo thø tù nèi c¸c 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 14 15 phÇn tö ta thÊy, phÇn tö 1 nèi víi phÇn N N S S tö 8 råi víi phÇn tö 15, c¸ch nhau 7 phÇn tö. Nh×n trªn gi¶n ®å khai triÓn (h×nh 2-9) ta thÊy, c¸c c¹nh t−¬ng øng cña c¸c phÇn tö Êy ®Òu n»m d−íi c¸c 3 4 567 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 cùc tõ cïng cùc tÝnh, vÝ dô c¹nh thø B1 _ A2 A1 + + B2 _ nhÊt cña c¸c phÇn tö 1, 8, 15 ®Òu n»m d−íi cùc S. Nh−ng sau khi nèi ®Õn + _ phÇn tö thø 5 trë ®i th× tÊt c¶ c¸c c¹nh C D sÏ n»m ë d−íi cùc N cho ®Õn khi nèi H×nh 2-9 thµnh m¹ch kÝn. Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊn sãng ®¬n Nh− vËy dï m¸y cã bao nhiªu ®«i cùc th× quy luËt nèi d©y cña d©y quÊn nµy vÉn lµ: tr−íc hÕt nèi nèi tiÕp tÊt c¶ c¸c phÇn tö ë d−íi c¸c cùc tõ cïng cùc tÝnh l¹i sau ®ã nèi c¸c phÇn tö ë d−íi c¸c cùc tõ cã cùc tÝnh kh¸c cho ®Õn khi hÕt. d. Sè ®«i m¹ch nh¸nh Cã thÓ dïng ®a gi¸c s.®.®. ®Ó x¸c ®Þnh nhanh chãng sè ®«i m¹ch nh¸nh cña d©y quÊn sãng ®¬n. Theo h×nh tia s.®.®, gãc ®é ®iÖn gi÷a hai phÇn tö kÒ nhau lµ: p.360 0 2.360 0 α= = = 48 0 S 15 Khi vÏ h×nh tia s.®.®. (h×nh 2-10a) ta thÊy kh«ng cã vÐct¬ s.®.®. nµo trïng nhau, do ®ã ta chØ ®−îc mét ®a gi¸c s.®.®. (h×nh 2-10b). V× chØ cã mét ®a gi¸c s.®.®. nªn chØ cã mét ®«i m¹ch nh¸nh, ta cã: a=1 (2-12) VÒ lý luËn ta thÊy chØ cÇn hai chæi than còng ®ñ (v× chØ cã mét ®«i m¹ch nh¸nh) nh−ng th−êng vÉn ®Æt sè chæi than b»ng sè cùc tõ. Lµm nh− vËy ®Ó ph©n bè dßng ®iÖn trªn nhiÒu chæi than h¬n, kÝch th−íc chæi than ng¾n ®i, gi¶m ®−îc chiÒu dµi cña vµnh gãp. §iÒu quan träng lµ ®Ó ®¶m b¶o tÝnh ®èi xøng cña c¶ hai m¹ch nh¸nh. Theo h×nh 2-10b ta thÊy cã n¨m phÇn tö bÞ ng¾n m¹ch vµ khÐp kÝn qua chæi than (2, 5, 6, 9 vµ 13) nªn trong mçi m¹ch nh¸nh chØ cßn l¹i n¨m phÇn tö, nghÜa lµ chóng ®èi xøng nhau. 20
  18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com + A2 A1 7 14 15 12 13 56 6 8 13 5 12 6 13 1 4 14 α= 480 5 9 11 7 12 2 3 15 4 10 10 8 2 11 3 1 9 21 9 a) B2 b) B1 - H×nh 2-10. H×nh tia vµ ®a gi¸c s.®.® cña d©y quÊn sãng ®¬n theo h×nh 1-21 2-4. Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong d©y quÊn m¸y ®iÖn mét chiÒu (M§MC) Cho dßng ®iÖn kÝch thÝch vµo d©y quÊn kÝch thÝch th× trong khe hë kh«ng khÝ sÏ sinh ra tõ th«ng. Khi phÇn øng quay víi mét tèc ®é nhÊt ®Þnh nµo ®ã th× trong d©y quÊn phÇn øng sÏ c¶m øng nªn mét s.®.®. S.®.®. ®ã phô thuéc vµo tõ th«ng d−íi mçi cùc tõ, tèc ®é quay cña m¸y, sè thanh dÉn cña d©y quÊn vµ kiÓu d©y quÊn. V× d©y quÊn gåm cã 2a m¹ch nh¸nh ghÐp song song nªn s.®.®. cña d©y quÊn b»ng s.®.®. c¶m øng trªn mét m¹ch nh¸nh, nghÜa lµ b»ng tæng s.®.®. cña c¸c thanh dÉn nèi tiÕp trong m¹ch nh¸nh ®ã. S.®.®. trung b×nh c¶m øng trong thanh dÉn cã chiÒu dµi t¸c dông l, chuyÓn ®éng víi tèc ®é v trong tõ tr−êng b»ng: etb = Btblv (2-13) trong ®ã Btb lµ c¶m øng tõ trung b×nh trong khe hë. Φ πDn n = 2τp vµ Btb = δ , Do tèc ®é quay v = τl 60 60 trong ®ã: D - ®−êng kÝnh ngoµi phÇn øng; τ- b−íc cùc; p - sè ®«i cùc; n - tèc ®é quay phÇn øng; Φ δ - tõ th«ng khe hë d−íi mçi cùc tõ. Thay vµo ph−¬ng tr×nh (2-13), ta cã: n etb = 2 pΦ δ (2-14) 60 21
  19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Gäi N lµ tæng sè thanh dÉn cña d©y quÊn th× mçi m¹ch nh¸nh song song sÏ cã N/2a thanh dÉn nèi tiÕp nhau, trong ®ã 2a lµ sè m¹ch nh¸nh ghÐp song song, nh− vËy s.®.® cña m¸y b»ng: Φ N pN ChiÒu cña E−, i− Eu , = etb = Φ δ n = Ce Φ δ n , V (2- S 2a 60a 15) trong ®ã: Φ δ - tÝnh b»ng Wb ; n - tÝnh b»ng vg/ph. n M pN Ce = - hÖ sè phô thuéc vµo kÕt cÊu 60a Bδ Bδtb cña m¸y vµ d©y quÊn. ChiÒu cña E− phô thuéc vµo chiÒu cña tõ th«ng τ Φδ, chiÒu quay n vµ ®−îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶i (h×nh 2-11). H×nh 2-11. X¸c ®Þnh s.®.®. phÇn øng vµ m«men ®iÖn tõ Sù ph©n tÝch trªn dùa trªn gi¶ thiÕt d©y quÊn trong MF§1 chiÒu b−íc ®ñ, s.®.®. trªn c¸c thanh dÉn cña phÇn tö ®Òu céng sè häc víi nhau. NÕu lµ b−íc ng¾n th× s.®.®. cña c¸c thanh dÉn cña mét phÇn tö sÏ céng vÐct¬ nªn s.®.®. cña c¶ phÇn tö sÏ nhá h¬n so víi phÇn tö b−íc ®ñ vµ nh− vËy s.®.®. phÇn øng còng nhá ®i mét Ýt. Nh−ng v× trong m¸y ®iÖn mét chiÒu kh«ng cho phÐp b−íc ng¾n nhiÒu nªn ¶nh h−ëng nµy Ýt vµ th−êng lµ kh«ng xÐt ®Õn khi tÝnh s.®.®. C©u hái 1. Quy luËt nèi c¸c phÇn tö cña d©y quÊn xÕp vµ sãng cã nh÷ng ®iÓm nµo kh¸c nhau? Quan hÖ gi÷a sè ®«i m¹ch nh¸nh cña chónh nh− thÕ nµo? 2. Mét m¸y 4 cùc d©y quÊn xÕp ®¬n ®æi thµnh sãng ®¬n mµ sè thanh dÉn vµ nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c kh«ng thay ®æi th× ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña m¸y sau khi thay ®æi sÏ nh− thÕ nµo? C«ng suÊt ®Þnh møc cña m¸y cã thay ®æi kh«ng ? 3. T¹i sao trong gi¶n ®å khai triÓn cña d©y quÊn khi vÞ trÝ chæi than trïng víi trôc cùc tõ th× s.®.®. lÊy ra lµ lín nhÊt ? T¹i sao d©y quÊn b−íc ng¾n vµ b−íc dµi ®Òu lµm cho s.®.®. nhá ®i mét Ýt so víi b−íc ®ñ? Bµi tËp 1. VÏ gi¶n ®å khai triÓn cña d©y quÊn xÕp ®¬n quÊn ph¶i cã c¸c sè liÖu nh− sau: S = G = Znt = 24, p = 3, u = 1, cã l¾p 1/3 tæng sè d©y c©n b»ng ®iÖn thÕ. 2. Mét d©y quÊn sãng ®¬n quÊn tr¸i cã sè liÖu sau: Znt = 19, p = 2. Hái: a) C¸c b−íc d©y quÊn y1, y2, y vµ yG b) VÏ gi¶n ®å khai triÓn. c) VÏ h×nh tia vµ ®a gi¸c s.®.®. d) Sè ®«i m¹ch nh¸nh song song. §¸p sè: a) y1 = 4; y2 = 5; y = yG = 9 d) a =1 22
  20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Ch−¬ng 3 tõ tr−êng trong m¸y ®iÖn mét chiÒu 3-1. Tõ tr−êng lóc kh«ng t¶i (Tõ tr−êng cùc tõ) Tõ tr−êng trong m¸y ®iÖn lµ mét yÕu tè kh«ng thÓ thiÕu ®−îc ®Ó sinh ra s.®.®. vµ m«men ®iÖn tõ. Trong hÇu hÕt c¸c m¸y ®iÖn hiÖn nay, tõ tr−êng lóc kh«ng t¶i ®Òu do dßng ®iÖn mét chiÒu ch¹y trong d©y quÊn kÝch tõ ®Æt trªn cùc tõ sinh ra. ViÖc nghiªn cøu m¹ch tõ lóc kh«ng t¶i cña m¸y ®iÖn mét chiÒu còng nh− cña tÊt c¶ c¸c lo¹i m¸y ®iÖn kh¸c nh− m¸y ®iÖn ®ång bé, m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé v.v... lµ x¸c ®Þnh søc tõ ®éng (viÕt t¾t lµ s.t.®.) cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra tõ th«ng ë khe hë ®ñ ®Ó sinh ra trong d©y quÊn phÇn øng mét s.®.®. vµ m«men ®iÖn tõ theo yªu cÇu cña thiÕt kÕ. Trong phÇn nµy sÏ tr×nh bµy c¸ch tÝnh to¸n cô thÓ m¹ch tõ cña m¸y ®iÖn mét chiÒu. Tuy nhiªn, v× ph−¬ng ph¸p ®ã cã tÝnh chÊt tæng qu¸t nªn còng cã thÓ øng dông ®Ó tÝnh to¸n m¹ch tõ cña c¸c lo¹i m¸y ®iÖn quay kh¸c. 3.1.1. Tõ tr−êng chÝnh vµ tõ tr−êng t¶n Trong c¸c m¸y ®iÖn, c¸c cùc tõ cã cùc tÝnh kh¸c nhau ®−îc bè trÝ xen kÏ nhau däc theo chu vi phÝa trong th©n vá m¸y, tõ th«ng ®i tõ cùc b¾c N qua khe hë vµ phÇn øng råi trë vÒ hai cùc nam S n»m kÒ bªn. Sù ph©n bè cña ®−êng søc tõ ë mét m¸y bèn cùc nh− trªn h×nh 3-1. Theo h×nh vÏ ®ã ta thÊy, tõ th«ng ®i ra d−íi mçi cùc tõ ®¹i bé phËn ®i qua khe hë vµo phÇn øng, chØ cã mét bé phËn rÊt nhá kh«ng qua phÇn øng mµ trùc tiÕp ®i vµo c¸c cùc tõ bªn c¹nh hoÆc g«ng tõ, n¾p m¸y ... lµm thµnh m¹ch kÝn. PhÇn tõ th«ng ®i vµo phÇn øng gäi lµ tõ th«ng chÝnh hay tõ th«ng khe hë Φ0. Tõ th«ng nµy c¶m øng nªn s.®.®. trong d©y quÊn khi phÇn øng quay vµ t¸c dông víi dßng ®iÖn trong d©y quÊn phÇn øng ®Ó sinh ra m«men. §©y lµ phÇn chñ yÕu cña tõ th«ng cùc tõ Φc. PhÇn tõ th«ng kh«ng ®i qua phÇn øng gäi lµ tõ th«ng t¶n Φб, nã kh«ng c¶m øng nªn s.®.®. vµ kh«ng sinh ra m«men trong phÇn øng mµ chØ lµm cho ®é b·o hoµ tõ trong cùc tõ vµ g«ng tõ t¨ng lªn. Tõ th«ng nµy nhiÒu hay Ýt cßn phô thuéc vµo ®é b·o hoµ vµ kÕt cÊu cña cùc tõ. Tãm l¹i toµn bé tõ th«ng cña cùc tõ b»ng: φ0 φσ ⎛ φ⎞ N S ΦC = Φ0 + Φб = φ 0 ⎜1 + σ ⎟ = бtΦ0 (3- ⎜ φ⎟ ⎝ ⎠ 0 φσ 1) ⎛ φ⎞ trong ®ã: бt = ⎜1 + σ ⎟ - hÖ sè t¶n tõ cña cùc ⎜ φ⎟ ⎝ ⎠ 0 H×nh 3-1 tõ chÝnh. Th−êng бt = 1,15 ÷ 1,28. Sù ph©n bè cña tõ tr−êng chÝnh vµ tõ 3.1.2. S.t.®. cÇn thiÕt sinh ra tõ th«ng tr−êng t¶n trong m¸y ®iÖn mét chiÒu §Ó cã tõ th«ng chÝnh Φ0 cÇn thiÕt ph¶i 23

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản