Giáo trình mô đun Máy điện 1 (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:248

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình mô đun Máy điện 1 gồm có 18 bài với những nội dung kiến thức như: Khái niệm chung về máy điện; khái niệm chung,cấu tạo, nguyên lý làm việc và các chế độ làm việc của máy biến áp; kỹ thuật quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ; máy điện một chiều; máy điện đồng bộ; cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha và bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ;… Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình mô đun Máy điện 1 (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: 3 UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: MÁY ĐIỆN 1 NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ:CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT) BÀ RỊA VŨNG TÀU, NĂM 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên nghề điện công nghiệp trong trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu máy điện 1 này. Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập, lưu hành nội bộ trong nhà trường nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Máy điện 1 là một trong những mô đun chuyên ngành được biên soạn dựa trên chương trình khung và chương trình chi tiết của trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu ban hành năm 2019 dành cho hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo của nhà trường và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình gồm có : 1- Khái niệm chung về máy điện. 2- Khái niệm chung,cấu tạọ ,nguyên lý làm việc và các chế độ làm việc của máy biến áp. 3- Kỹ thuật quấn dây biến áp 1 pha cách ly công suất nhỏ. 4- Máy điện một chiều . 5- Máy điện đồng bộ . 6- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha và bảo dưỡng, vận hành động cơ không đồng bộ. 7- Xây dựng sơ đồ dây quấn stator và quấn lại bộ dây stator động cơ không đồng bộ 3 pha . 8- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha. 9- Xây dựng sơ đồ dây quấn stator và quấn lại bộ dây stator động cơ không đồng bộ 1 pha . 10- Sửa chữa quạt trần và quạt bàn. Giáo trình cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện công nghiệp,điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữa máy điện. Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiến thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đưa ra nội dung lý thuyết gắn liền với 1
thực tập của từng bài để người học củng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của quí Thầy, Cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày.......tháng...... năm 2020 Tham gia biên soạn Chủ biên:1. Trần Quốc Anh 2.Võ Văn Giang 2
MỤC LỤC GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 1 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN..................................................................... 7 Tên môn học/mô đun:Máy Điện 1 .......................................................................... 7 BÀI 1 ....................................................................................................................... 8 KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN ................................................................. 8 1.1 Định nghĩa và phân loại ................................................................................ 8 1.2. Các định luật điện từ trong máy điện ........................................................... 9 1.3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện................................................. 16 1.4. Các vật liệu chế tạo máy điện. ................................................................... 19 1.5. Phát nóng và làm mát máy điện ................................................................. 21 BÀI 2 ..................................................................................................................... 23 KHÁI NIỆM CHUNG MÁY BIẾN ÁP ............................................................... 23 2.1. Định nghĩa .................................................................................................. 23 2.2. Các đại lượng định mức ............................................................................. 24 2.3. Công dụng của máy biến áp ....................................................................... 25 BÀI 3 ..................................................................................................................... 27 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP. .................... 27 3.1. Cấu tạo của máy biến áp ............................................................................ 27 3.2. Nguyên lý làm việc của máy biến áp ......................................................... 29 BÀI 4 ..................................................................................................................... 32 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP .............................................. 32 4.1.Sơ đồ thay thế máy biến áp một pha ........................................................ 32 4.2. Chế độ không tải ....................................................................................... 33 4.3. Chế độ có tải ............................................................................................... 35 BÀI 5 QUẤN DÂY BIẾN ÁP MỘT PHA CÁCH LY CÔNG SUẤT NHỎ .................. 43 5.1. Tính toán số liệu quấn dây máy biến áp 1 pha ........................................... 43 5.2. Thi công quấn bộ dây biến áp 1 pha .......................................................... 66 5.3. Kiểm tra,vận hành ...................................................................................... 73 BÀI 6 ..................................................................................................................... 78 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU .................................................................................... 78 6.1. Cấu tạo của máy điện một chiều ................................................................ 78 6.2. Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều ............................................. 83 6.3. Máy phát điện một chiều ............................................................................ 85 6.4. Động cơ điện một chiều ............................................................................. 90 6.5. Những hư hỏng thường gặp ở máy điện một chiều và biện pháp khắc phục (phần tham khảo thêm)........................................................................... 94 BÀI 7 ................................................................................................................... 100 MÁY ĐIỆN ĐỒNG BỘ ...................................................................................... 100 7.1. Định nghĩa và công dụng ............................................................................. 100 7.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ ......................... 101 7.3. Sự làm việc song song của máy phát điện đồng bộ ................................. 105 7.4. Bảo dưỡng, vận hành máy phát điện xoay chiều ..................................... 106 7.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ điện đồng bộ............................ 109 3
7.6. Ứng dụng ...................................................................................................... 112 BÀI 8 ................................................................................................................... 115 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ........................... 115 KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA ............................................................................... 115 8.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 3 pha. ............................................. 116 8.2. Từ trường quay của dây quấn 3 pha. ........................................................ 121 8.3. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha ........................... 123 BÀI 9 ................................................................................................................... 125 BẢO DƯỠNG, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ........................ 125 9.1. Xác định hư hỏng trước khi tháo động cơ................................................ 125 9.2.Tháo lắp động cơ: ...................................................................................... 125 9.3. Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa. .................................................. 127 9.4. Vận hành động cơ: ................................................................................... 142 BÀI 10 ................................................................................................................. 157 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠKHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=24, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP. ..... 157 10.1.Khái niệm chung về dây quấn. ................................................................ 157 10. 2.Những cơ sở để vẽ sơ đồ dây quấn. ....................................................... 157 10.3.Phân loại dây quấn: ................................................................................. 162 10.4. Vẽ sơ đồ dây quấn stato: ........................................................................ 162 BÀI 11 QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=24; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG TÂM TẬP TRUNG 1 LỚP. ..................... 169 11.1.Tháo, vệ sinh động cơ: ............................................................................ 169 11.2.Phân tích sơ đồ dây quấn:........................................................................ 172 11.3. Lót cách điện rãnh: ................................................................................. 173 11.4.Đo làm khuôn quấn dây: ......................................................................... 176 11.5. Quấn dây: ............................................................................................... 179 11.6.Lồng dây vào rãnh stato: ......................................................................... 179 11.7. Hoàn tất bộ dây: ..................................................................................... 184 11.8. Vận hành thử: ......................................................................................... 188 18.9.Tẩm sấy bộ dây: ...................................................................................... 191 BÀI 12 ................................................................................................................. 193 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ DÂY QUẤN STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=36, 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 1 LỚP. 193 12.1.Xác định số liệu ban đầu. ........................................................................ 193 12.2.Tính toán số liệu. ..................................................................................... 194 12.3.Vẽ sơ đồ................................................................................................... 194 BÀI 13 ................................................................................................................. 196 QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA CÓ Z=36; 2P=4 DÂY QUẤN ĐỒNG KHUÔN TẬP TRUNG 1 LỚP. ............... 196 13.1.Tháo, vệ sinh động cơ: ............................................................................ 196 13.2. Phân tích sơ đồ dây quấn: ...................................................................... 196 13.3. Lót cách điện rãnh: ................................................................................. 198 13.4.Đo làm khuôn quấn dây: ......................................................................... 198 4
13.5. Quấn dây: ............................................................................................... 198 13.6.Lồng dây vào rãnh stato: ......................................................................... 199 13.7. Hoàn tất bộ dây: ..................................................................................... 199 13.8. Vận hành thử: ......................................................................................... 199 13.9.Tẩm sấy bộ dây: ...................................................................................... 199 BÀI 14 ................................................................................................................. 201 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA ....................................................................................................... 201 14.1. Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 pha. ............................................ 201 14.2.Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 1 pha. ......................... 204 BÀI 15 ................................................................................................................. 211 QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHA CÓ Z=24; 2P=2. ..................................................................................................... 211 15.1.Tháo, vệ sinh động cơ. ............................................................................ 211 15.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn. ............................................................. 211 15.3. Lót cách điện rãnh: ................................................................................. 217 15.4.Đo khuôn: ................................................................................................ 217 15.5. Quấn dây: ............................................................................................... 217 15.6.Lồng dây vào rãnh stato: ......................................................................... 217 15.7. Hoàn tất bộ dây: ..................................................................................... 217 15.8. Vận hành thử: ......................................................................................... 218 15.9.Tẩm sấy bộ dây: ...................................................................................... 218 BÀI 16 ................................................................................................................. 219 QUẤN LẠI BỘ DÂY STATO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1 PHACÓ Z=36; 2P=4................................................................................................................. 219 16.1.Tháo, vệ sinh động cơ. ............................................................................ 219 16.2.Vẽ và phân tích sơ đồ dây quấn. ............................................................. 219 16.3. Lót cách điện rãnh: ................................................................................. 224 16.4.Đo khuôn: ................................................................................................ 224 16.5. Quấn dây: ............................................................................................... 225 16.6.Lồng dây vào rãnh stato: ......................................................................... 225 16.7. Hoàn tất bộ dây: ..................................................................................... 225 16.8. Vận hành thử: ......................................................................................... 226 16.9.Tẩm sấy bộ dây: ...................................................................................... 226 BÀI 17 ................................................................................................................. 227 SỬA CHỮA QUẠT TRẦN ................................................................................ 227 17.1.Tháo, vệ sinh quạt. .................................................................................. 227 17.2.Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa. ................................................. 229 17.3.Phân tích sơ đồ dây quấn quạt trần: ........................................................ 232 17.4.Xác định các đầu dây quạt trần. .............................................................. 234 17.5. Lắp ráp, vận hành. .................................................................................. 235 BÀI 18 ................................................................................................................. 236 SỬA CHỮA QUẠT BÀN................................................................................... 236 18.1.Tháo, vệ sinh quạt. .................................................................................. 236 18.2.Kiểm tra xác định hư hỏng và sửa chữa. ................................................. 238 5
18.3.Phân tích sơ đồ dây quấn quạt bàn. ......................................................... 242 18.4.Xác định các đầu dây quạt bàn:............................................................... 244 18.5. Lắp ráp, vận hành. .................................................................................. 245 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 246 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun:Máy Điện 1 Mã mô đun: MĐ15 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau các môn học An toàn điện, Mạch điện, Vẽ điện, Khí cụ điện và mô đun Đo lường điện. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề, thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc. -Ý nghĩa và vai trò: Giáo trình cũng tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện công nghiệp,điện dân dụng, điện tử công nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữa máy điện. Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong mô đun này, học sinh – sinh viên có khả năng: - Về kiến thức:  Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy biến áp, máy điện một chiều, máy điện đồng bộ, máy điện không đồng bộ 1 pha, 3 pha thông dụng trong thực tiễn.  Tính toán được số liệu và quấn dây máy biến áp thông dụng có công suất nhỏ.  Vẽ được sơ đồ khai triển dây quấn máy điện không đồng bộ 3 pha, 1 pha. - Về kỹ năng:  Tháo lắp, Bảo dưỡng được động cơ không đồng bộ 1 pha, 3 pha.  Đấu dây vận hành được động cơ không đồng bộ 1 pha, 3 pha chính xác.  Kiểm tra xác định được tình trạng hư hỏng thông thường của động cơ không đồng bộ 1 pha, 3 pha và xử lý được các hư hỏng đó đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.  Quấn lại được bộ dây quấn stato của động cơ không đồng bộ 3 pha, 1 pha bị hỏng theo số liệu có sẵn đúng yêu cầu kỹ thuật.  Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình thực hiện. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Làm việc độc lập, làm việc nhóm, tự đánh giá được kết quả công việc theo yêu cầu giáo viên đưa ra. Nội dung : 7
BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỂ MÁY ĐIỆN Giới thiệu: Trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày chúng ta tiếp xúc và làm việc với nhiều loại máy điện như máy phát điện, động cơ điện (máy bơm, máy quạt, máy khoan...) để hiểu biết, vận hành và sửa chữa, cải tiến nó ta sẽ nghiên cứu về máy điện, bài này sẽ trình bày các khái niệm chung, tính chất chung và phân loại máy điện. Mục tiêu: - Trình bày được định nghĩa và phân loại về máy điện. - Mô tả được các loại vật liệu sử dụng trong chế tạo máy điện. - Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy phát và động cơ điện. - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, sáng tạo và khoa học. Nội dung chính: 1.1 Định nghĩa và phân loại 1.1.1 Định nghĩa. Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiên tượng cảm ứng điện từ. Về cấu tạo máy điện gồm mạch từ (lõi thép) và mạch điện (các dây quấn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện), hoặc dùng để biến đổi thông số điện như biến đổi điện áp, dòng điện,... 1.1.2 Phân loại. Máy điện có nhiều loại được phân loại theo nhiều cách khác nhau, ví dụ phân loại theo công suất, theo cấu tạo, theo chức nâng, theo loại dòng điện (xoay chiều, một chiều), theo nguyên lí làm việc vv…Trong giáo trình này ta phân loại đựa vào nguyên lý biến đổi năng lượng như sau: *Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh thường gặp là máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau. 8
Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví đụ máy biến áp biến đổi điện năng có thông số: U 1 , Il, f, thành điện năng có thông sô' U 2 , I2, f, hoặc ngược lại biến đổi hệ thống điện U 2 , I2, f, thành hệ thống điện U 1 , Il, f. *Máy điện quay Máy điện quay làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, lực điện từ, do từ trường và dòng điện của các cuộn dây có chuyển động tương đối với nhau gây ra. Loại máy điện này thường dùng để biến đổi dạng năng lượng, ví dụ biến đổi điện năng thành cơ năng (động cơ điện) hoặc biến đổi cơ năng thành điện năng (máy phát điện). Quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, nghĩa là máy điện có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. 1.2.3 Sơ đồ phân loại máy điện thường gặp: Hình 1-1. Sơ đồ phân loại máy điện thông dụng thường gặp 1.2. Các định luật điện từ trong máy điện 1.2.1 Lực từ 9
Khi đặt một dây dẫn mang dòng điện vuông góc với đường sức của từ trường đều B, dây dẫn sẽ chịu tác dụng bởi một lực gọi là lực điện từ (hình 1.2a). Ký hiệu là F. F I Bt F l  B B Bn 2a 2b 2c Hình 1-2.Chiều lực điện từ trong dây dẫn mang dòng điện - Trị số lực điện từ được xác định theo biểu thức: F = B.I.l (N) Trong đó: I : Cường độ dòng điện (A) ; B: Cảm ứng từ (T) ; l: Chiều dài tác dụng (m), là chiều dài phần dây dẫn đặt trong từ trường. Phương và chiều được xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 1-2c): Đặt bàn tay trái cho đường sức từ (cảm ứng từ B) xuyên qua lòng bàn tay, bốn ngón tay duỗi thẳng theo chiều dòng điện, ngón tay cái choãi ra vuông góc chỉ chiều lực điện từ. * Trường hợp dây dẫn đặt không vuông góc với véc tơ cảm ứng từ B mà lệch nhau 1 góc   90o (hình 1-2b). Phân tích véc tơ B thành hai thành phần: 10
   B  Bt  B n Thành phần tiếp tuyến Bt song song với dây dẫn, thành phần pháp tuyến Bn vuông góc với dây dẫn, chỉ có thành phần pháp tuyến Bn gây nên lực điện từ. Lực điện từ được tính: F = Bn.I.l = BI.l.sin Phương và chiều được xác định theo qui tắc bàn tay trái đối với Bn. Trong kỹ thuật lực điện từ được ứng dụng rất rộng rãi, là cơ sở để chế tạo máy điện, thiết bị điện. 1.2.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ : *Hiện tượng cảm ứng điện từ. Năm 1831, nhà vật lý học người Anh Maicơn Faraday phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ, một hiện tượng cơ bản của kỹ thuật điện. Nội dung của hiện tượng đó là: Khi từ thông biến thiên bao giờ cũng kèm theo sự xuất hiện một sức điện động gọi là sức điện động cảm ứng. *Định luật cảm ứng điện từ. Năm 1833, nhà vật lý học người Nga là Lenxơ đã phát hiện ra qui luật về chiều của sức điện động cảm ứng. Do đó định luật cảm ứng điện từ được phát biểu như sau: e  Hình 1-3. Chiểu sức điện động trong vòng dây. - Khi từ thông  biến thiên xuyên qua vòng dây dẫn, trong vòng dây sẽ cảm ứng sức điện động. Nếu chọn chiều sức điện động cảm ứng phù hợp với chiều của từ thông theo quy tắc vặn nút chai như hình vẽ 1-3, sức điện động cảm ứng trong 1 vòng dây được viết theo công thức Macxoen như sau. 11
d e (V) dt Dấu  trên hình vẽ 1-3 chỉ chiều từ thông đi từ ngoài vào trong ( từ người đọc vào trang giấy),Nếu cuộn dây có W vòng thì sức điện động cảm ứng trong cuộn dây sẽ là: d d e  W .  (V) dt dt Trong đó   W . gọi là từ thông móc vòng của cuộn dây. - Nội dung định luật: Khi từ thông qua một vòng dây biến thiên sẽ làm xuất hiện một sức điện động trong vòng dây, gọi là sức điện động cảm ứng. Sức điện động này có chiều sao cho dòng điện do nó sinh ra tạo thành từ thông có tác dụng chống lại sự biến thiên của từ thông đã sinh ra nó. *Sức điện động cảm ứng khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường : Giả sử có một dây dẫn thẳng có chiều dài L, chuyển động trong từ trường đều có cường độ từ cảm B, với vận tốc V và vuông góc với đường sức từ (hình 1-4a) thì trong dây dẫn sẽ xuất hiện 1 sức điện động cảm ứng. Trị số sức điện động cảm ứng là: e = B.L.V e : Sức điện động cảm ứng (V) B : Cường độ từ cảm (T) L : Chiều dài dây dẫn (m) V : Vận tốc chuyển động của dây dẫn (m/s) Chiều sức điện động xác định bằng quy tắc bàn tay phải: Đặt bàn tay phải cho các đường sức từ xuyên qua lòng bàn tay, ngón tay cái choãi ra theo chiều chuyển động của dây dẫn thì chiều 4 ngón tay còn lại chỉ chiều của sức điện động cảm ứng . 12
e B e  vt l v B B vn v a) b) c) Hình 1-4. Xác định chiều sức điện động cảm ứng khi dây dẫn chuyển động cắt từ trường. Trường hợp dây dẫn chuyển động xiên 1 góc α ≠ 900 so với đường sức từ (hình 1-4b) ta phân tích V thành 2 thành phần Thành phần tiếp tuyến Vt// B Thành phần pháp tuyến Vn vuông góc với B Chỉ có Vn làm xuất hiện sức điện động cảm ứng: e = B.L.Vn =B.L.V. sin α 1.2.3 Tự cảm và hỗ cảm * Sức điện động tự cảm (tự cảm) 13
- Khi có dòng điện qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường , từ thông phần lớn bao quanh các vòng dây gọi là từ thông móc vòng Ψ hay gọi là từ thông tự cảm. Theo quy tắc cái đinh ốc xác định chiều đường sức từ. - Quay cái ốc (mở nút chai) theo chiều của dòng điện thì chiều tiến của nó là chiều đường sức từ . - Giả sử từ thông qua 1 vòng dây là Ф - Từ thông móc vòng qua cuộn dây có W vòng là Ψ = Ф.W Nếu dòng điện qua cuộn dây biến thiên thì từ thông Ψ cũng biến thiên, do đó trong cuộn dây sẽ xuất hiện sức điện động cảm ứng gọi là sức điện động tự cảm - Sức điện động tự cảm là sức điện động cảm ứng trong dây dẫn do chính dòng điện trong dây dẫn biến thiên tạo nên Vậy sức điện động tự cảm tỷ lệ với hệ số tự cảm , với tốc độ biến thiên của dòng điện nhưng ngược dấu. d dLi di e L    L dt dt dt  w I Hình 1- 6.Sức điện động tự cảm trong vòng dây 14
* Sức điện động hỗ cảm Cho 2 cuộn dây có W1 và W2 vòng dây đặt gần nhau 1  W 1 W 2 2  12  21 I 1 I 2 Hình 1-7 Sức điện động hỗ cảm trong vòng dây . - Cho dòng điện i1 vào cuộn dây W1 sẽ xuất hiện từ thông tự cảm  1 và từ thông hỗ cảm  12 ( móc vòng qua cuộn dây W2) Khi i1 thay đổi thì  12 cũng thay đổi.  12 M 12  là hệ số hỗ cảm từ cuộn W1 sang W2 I1 -Khi cho i2 vào W2 sẽ có từ thông tự cảm  2 và từ thông hỗ cảm  21 (móc vòng sang cuộn dây w1 ).  21 M 21  hệ số hỗ cảm từ W2  W1 I2 Nếu khoảng cách 2 cuộn dây không đổi  21  12 M  M 12  M 21   ( H  henry) I2 I1 M: hệ số hỗ cảm giữa hai cuộn dây 15
M phụ thuộc vào kết cấu hai cuộn dây ( kích thước , số vòng , tiết diện) , phụ thuộc vào môi trường đặt hai cuộn dây, khoảng cách hai cuộn dây. - Sức điện động hỗ cảm. Nếu dòng điện i1 biến thiên thì  12 cũng biến thiên làm xuất hiện sức điện động cảm ứng ở cuộn dây W2 gọi là sức điện động hỗ cảm d 12 di eM 2     1 (V ) dt dt Nếu i2 biến thiên thì  21 cũng biến thiên làm xuất hiện sức điện động hỗ cảm ở cuộn W1 d 21 di eM 1     M 2 (V ) dt dt Vậy sức điện động hỗ cảm là sức điện động xuất hiện trong cuộn dây do sự biến thiên của dòng điện trong cuộn dây có quan hệ hỗ cảm với nó 1.3. Nguyên lý máy phát điện và động cơ điện. Máy điện có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc động cơ điện. 1.3.1 Nguyên lý máy phát điện N I e F đt Fco R B S Hình 1-8.Nguyên lý máy phát điện 16
Cho cơ năng của động cơ sơ cấp tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học Fcơ, thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc V trong từ trường nam châm N-S, trong thanh dẫn sẽ cảm ứng sức điện động e. Nếu nối vào 2 cực của thanh dẫn điện trở R của tải. Dòng điện i chạy trong thanh dẫn cung cấp cho tải. nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn. điện áp đặt vào u =e . Công suất điện máy phát cung cấp cho tải là P = u.I = e.I , dòng điện I nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ F đt =B.L.I có chiều như hình vẽ Khi máy quay với tốc độ không đổi lực điện từ sẽ cân bằng với lực cơ của động cơ sơ cấp Fcơ = Fđt Fcơ .V = Fđt . V = B.L.I. Như vậy công suất cơ của động cơ sơ cấp Pcơ = Fcơ .V đã được biến thành công suất điện Pđ = e .I nghĩa là cơ năng biến thành điện năng 1.3.2. Nguyên lý làm việc động cơ điện Hình 1-9.Nguyên lý động cơ điện 17
Cung cấp điện cho thanh dẫn , điện áp U của nguồn điện sẽ gây ra dòng điện I trong thanh dẫn, dưới tác dụng của từ trường sẽ có lực điện từ F đt =B.L.I tác dụng lên thanh dẫn, làm thanh dẫn chuyển động với vân tốc V có chiều như hình vẽ. công suất điện đưa vào P = U.I = e.I= B.l.I.V= Fđt . V. - Như vậy công suất điện Pđ =U.I đưa vào thanh dẫn đã được biến thành công suất cơ Pcơ= Fđt . V trên trục động cơ. 1.3.3. Tính thuận nghịch của máy điện. Đối với máy điện tĩnh Máy điện tĩnh thường gặp là các loại máy biến áp. Máy điện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiện từ thông giữa các cuộn dây không có sự chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính chất thuận nghịch. Ví dụ: máy biến áp có thể biến đổi điện năng có các thông số U1, I1, F1 thành điện năng có các thông số U2, I2, F2 và ngược lại. Hình 1.10. Tính thuận nghịch của máy điện tĩnh Đối với máy điện quay Chế độ máy phát: 18