Máy phát điện một chiều

Chia sẻ: Le Quoc Hung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

965
lượt xem 284
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy phát điện 1 chiều kích thích độc lập Gồm: máy phát 1 chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, chế tạo với công suất rất bé. Máy phát điện 1 chiều kích thích điện từ, nguồn kích thích chủ yếu lấy từ ắc quy, công suất lớn, điều chỉnh điện áp dể dàng và dãi rộng, hình 6.1a. 2. Máy phát điện 1 chiều tự kích thích. - MF1C kích thích song song, hình 6.1b. Mạch kích thích nối song song với mạch phần ứng. Dq kích thích có số vòng dây nhiều, tiết diện dây bé. -...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Máy phát điện một chiều

Ch−¬ng 10 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu 10.1 §¹i c−¬ng. 1. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch ®éc lËp Gåm: m¸y ph¸t 1 chiÒu kÝch thÝch b»ng nam ch©m vÜnh cöu, chÕ t¹o víi c«ng suÊt rÊt bÐ. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch ®iÖn tõ, nguån kÝch thÝch chñ yÕu lÊy tõ ¾c quy, c«ng suÊt lín, ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dÓ dμng vμ d·i réng, h×nh 6.1a. 2. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu tù kÝch thÝch. - MF1C kÝch thÝch song song, h×nh 6.1b. M¹ch kÝch thÝch nèi song song víi m¹ch phÇn øng. Dq kÝch thÝch cã sè vßng d©y nhiÒu, tiÕt diÖn d©y bÐ. - MF1C kÝch thÝch nèi tiÕp, h×nh 6.1c. Dq kÝch thÝch nèi nèi tiÕp víi dq phÇn øng. Dq kÝch thÝch cã sè vßng d©y Ýt, tiÕt diÖn d©y lín. - MF1C kÝch thÝch hæn hîp, h×nh H×nh 6.1 Nguyªn lý kÝch thÝch cña c¸c lo¹i 6.1d. 10.2 C¸c ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu cã 4 ®¹i l−îng ®Æc tr−ng lμ: U, I−, It vμ n. Trong ®ã n th−êng ®−îc gi÷ kh«ng ®æi cßn l¹i 3 ®¹i l−îng x¸c ®Þnh cho ta 5 ®−êng ®Æc tÝnh. 1) §Æc tÝnh kh«ng t¶i U0 = E = f(It) khi I = 0, n = Cte; 2) §Æc tÝnh ng¾n m¹ch In = f(It) khi U = 0, n = Cte; 3) §Æc tÝnh ngoμi U = f(I) khi It = Cte; n = Cte; 4) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh I = f (It) khi U = Cte, n = Cte; 5) §Æc tÝnh t¶i U = f(It) khi I = Cte, n = Cte; Trong 5 ®Æc tÝnh trªn th× ®Æc tÝnh kh«ng t¶i lμ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh t¶i, khi I = 0; §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lμ tr−êng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi U = 0. §Æc tÝnh kh«ng t¶i vμ ng¾n m¹ch cña c¸c lo¹i m¸y ph¸t 1 chiÒu c¬ b¶n gièng nhau, nªn ta xÐt chung. C¸c ®Æc tÝnh kh¸c ta xÐt riªng cho tõng lo¹i m¸y. a) §Æc tÝnh kh«ng t¶i §Ó lÊy ®Æc tÝnh kh«ng t¶i ta lμm thÝ nghiÖm kh«ng t¶i. Lóc ®ã cÇu dao nèi víi t¶i bªn ngoμi ®Ó hë, cho m¸y quay lªn ®Õn tèc ®é n = n®m = const. T¨ng dÇn dßng kÝch tõ It tõ 0 ®Õn Itm lóc ®ã ®iÖn ¸p ®Çu cùc m¸y ®¹t kho¶ng U = (1,15 - 1,25)U®m. Gi¶m It cho ®Õn lóc U = 0. Víi m¸y kÝch tõ ®éc lËp ®æi chiÒu dßng ®iÖn kÝch tõ l¹i t¨ng vμ gi¶m theo chiÒu (-) ta H×nh 6.2 §Æc tÝnh kh«ng ®−îc toμn bé chñ tr×nh tõ trÔ BABA'B'A nh− h×nh 6.2. t¶i cña M¸y ®iÖn 2 46
§o¹n OB lμ s.®.® Ed− = (2 - 3)%U®m øng víi It = 0 lμ do tõ d− g©y nªn. §−êng trung b×nh cña chu tr×nh tõ trÔ lμ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i cña m¸y. §©y còng chÝnh lμ ®Æc tÝnh tõ hãa ®· x¸c ®Þnh ë phÇn tÝnh to¸n tõ tr−êng kh«ng t¶i. b) §Æc tÝnh ng¾n m¹ch In = f(It), khi U = 0, n = Cte; §Ó cã ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch tÊt c¶ c¸c lo¹i m¸y ph¸t ®Òu ph¶i ®−îc kÝch tõ ®éc lËp. Nèi ng¾n m¹ch c¸c chæi than, quay m¸y lªn tèc ®é n = n®m, ®iÒu chØnh It ta ®−îc c¸c gi¸ trÞ I t−¬ng øng. Khi ng¾n m¹ch, E−=R−.I− v× R− rÊt bÐ nªn ®Ó I−=(1,25-1,5)I®m th× It rÊt bÐ nªn m¹ch tõ kh«ng b¶o hßa do vËy quan hÖ I− = f(It) lμ ®−êng th¼ng. §−êng 1 m¸y ch−a khö tõ; ®−êng 2 m¸y ®· khö tõ. c) Tam gi¸c ®Æc tÝnh. Trªn cïng 1 trôc täa ®é vÏ c¸c ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i (1) vμ ®Æc tÝnh ng¾n m¹ch (2), h×nh 6.4. Tõ Inm = I®m chiÕu sang (2) vμ chiÕu xuèng trôc It, ta ®−îc It = OC. Dßng It nμy H×nh 6.4 Dùng tam gi¸c ®Æc tÝnh: a) khi ph¶n H×nh 6.3 §Æc tÝnh ng¾n øng phÇn gåm 2 phÇn: OD ®Ó sinh ra Enm = AD = BC, phÇn cßn l¹i DC = AB ®Ó kh¾c phôc ph¶n øng phÇn øng lóc ng¾n m¹ch. Ta gi¸c ABC cã c¹nh AB vμ BC ®Òu tû lÖ víi I gäi lμ tam gi¸c ®Æc tÝnh h×nh 6.4a. Víi m¸y kÝch thÝch hæn hîp d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp ®−îc nèi thuËn, bï thõa th× c¹nh AB n»m bªn ph¶i c¹nh BC, h×nh 6.4b. 1. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. a) §Æc tÝnh ngoμi U=f(I) khi It=Cte, n=Cte. Theo ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p m¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu U = E - R−I− nªn khi I t¨ng, R−I− t¨ng vμ ph¶n øng phÇn øng t¨ng, nªn E gi¶m xuèng, cuèi cïng lμ U gi¶m xuèng. U 0 − U dm ΔU dm % = 100 = (5 − 10)% U dm - X©y dùng ®Æc tÝnh ngoμi b»ng ph−¬ng ph¸p vÏ: Trªn hÖ trôc täa ®é UOIt vÏ ®Æc tÝnh U = f(It). Trªn trôc It lÊy It = OP = Cte, ®Æt tam gi¸c ®Æc tÝnh H×nh 6.5 §Æc tÝnh ngoμi ABC cã c¸c c¹nh AB vμ BC tû lÖ víi I®m , sao cho ®Ønh m¸y ph¸t A n»m trªn ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, c¹nh BC n»m trªn M¸y ®iÖn 2 47
®−êng PP' th× ®o¹n PC = U khi I = I®m. Dãng sang hÖ trôc UOI ta ®−îc ®iÓm D' cña ®Æc tÝnh ngoμi. Tõ ®©y ta t×m tiÕp ®−îc c¸c ®iÓm D''.. kh¸c, h×nh 6.6. Chøng minh: Khi kh«ng t¶i I = 0, dßng kÝch tõ It = OP ®Ó sinh ra E = U0 = PP' = OD. Khi t¶i ®Þnh møc I = I®m , dßng kÝch tõ chØ cßn l¹i phÇn It0 = OQ v× nã ®· mÊt ®i phÇn QP = AB ®Ó kh¾c phôc ph¶n øng phÇn øng. Nh− vËy s.®.® c¶m øng ®−îc trong dq phÇn øng b©y giê lμ E− = QA = PB. §iÖn ¸p trªn ®Çu cùc sÏ lμ U = E− - R−I− = PB - BC = PC. Thùc tÕ do m¹ch tõ cã b¶o hßa nªn ®−êng ®Æc tÝnh ngoμi thùc H×nh 6.6 §Æc tÝnh ngoμi x©y dùng theo ph−¬ng nghiÖm lμ ®−êng ®øt nÐt, n»m d−íi. b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho biÕt h−íng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh It nh− thÕ nμo ®Ó gi÷ cho U = Cte. Th−êng tõ kh«ng t¶i ®Õn t¶i I®m ®Ó gi÷ U = U®m dßng It ph¶i t¨ng tõ (15-25)%, h×nh 6.7. X©y dùng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh b»ng ph−¬ng ph¸p vÏ: VÏ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, trªn trôc OU lÊy U = U®m = OF. KÎ ®−êng FD song song víi trôc hoμnh, c¾t ®Æc tÝnh kh«ng t¶i t¹i ®iÓm M. Tõ M h¹ vu«ng gãc víi H×nh 6.7 §Æc tÝnh ®iÒu trôc hoμnh x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm M' øng víi dßng kÝch tõ It0 khi kh«ng t¶i I = 0. Trªn ®−êng FD ta ®Æt tam gÝac ®Æc tÝnh øng víi I = I®m, sao cho ®Ønh A n»m trªn ®Æc kh«ng t¶i, ®Ønh C n»m trªn ®−êng FD vμ BC// OU. Tõ ®iÓm C ta x¸c ®Þnh ®−îc ®iÓm N, th× ON = It®m, øng víi I®m. Cø lμm nh− vËy ta x©y dùng ®−îc ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh, h×nh 6.8. §−êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh thùc nghiÖm lμ ®−êng ®øt nÐt do cã ¶nh h−ëng cña b¶o hßa. 2. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch tõ song song. a) §iÒu kiÖn tù kÝch thÝch. Tõ ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i ta thÊy, khi m¸y ®iÖn 1 chiÒu ngõng ho¹t ®éng, trong lái thÐp cùc tõ chÝnh, H×nh 6.8 Dùng tam gi¸c g«ng tõ vÉn cßn mét l−îng tõ th«ng d−. Khi quay m¸y ®Õn tèc ®é ®Þnh møc n = n®m, ban ®Çu It = 0, lóc nμy ®Çu cùc cña m¸y ph¸t vÉn cã mét ®iÖn ¸p do φd− c¶m øng nªn, U = Ed− = (2-3)%U®m. NÕu m¹ch kÝch tõ ®−îc nèi kÝn trong nã sÏ M¸y ®iÖn 2 48
cã dßng ®iÖn kÝch tõ It0 ch¹y qua. Dßng It0 sinh ra tõ th«ng kÝch tõ ®Çu tiªn φd−. NÕu φt0 cïng chiÒu víi φd− th× ®iÖn ¸p ®Çu cùc cña m¸y ph¸t sÏ t¨ng tr−ëng, qu¸ trÝnh thμnh lËp ®iÖn ¸p sÏ ®−îc thiÕt lËp. NÕu φt0 ng−îc chiÒu víi φd− chóng sÏ triÖt tiªu nhau vμ m¸y kh«ng tù kÝch ®−îc. §iÖn ¸p x¸c lËp ®Çu cùc m¸y ph¸t lμ giao ®iÓm cña ®−êng ®Æc tÝnh tõ hãa cña m¹ch tõ vμ ®−êng ®Æc tÝnh Vol- Ampe cña m¹ch kÝch thÝch, h×nh 6.9. Tõ ®ã ta cã tgα = U/It = Rt. NÕu Rt qu¸ lín th× ®iÖn ¸p sÏ x¸c lËp t¹i ®iÓm øng víi Ed−. VËy ®iÒu kiÖn ®Ó m¸y tù kÝch lμ: H×nh6.9 qu¸ tr×nh - M¸y ph¶i cã tõ d− - ChiÒu quay cña m¸y ph¶i phï hîp ®Ó φt0 cïng chiÒu víi φd− - Rt ®ñ nhá ®Ó U ®¹t gi¸ trÞ yªu cÇu. b) §Æc tÝnh ngoμi U=f(I) khi Rt=Cte, n=Cte. D¹ng cña ®Æc tÝnh ngoμi nh− h×nh 6.10, ®−êng 1 cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song, ®−êng 2 cña m¸y kÝch thÝch ®éc lËp. Ta thÊy ®−êng 1 dèc h¬n ®−êng 2 ®ã lμ v×, víi m¸y ph¸t kÝch thÝch song song, khi t¶i t¨ng (I t¨ng), ngoμi 2 nguyªn nh©n lμ cho ®iÖn ¸p ®Çu cùc gi¶m xuèng lμ: - Sôt ¸p trªn R−I t¨ng - Ph¶n øng phÇn øng t¨ng lμm E gi¶m Nã cßn nguyªn nh©n thø 3 lμ khi U gi¶m th× It = U/Rt H×nh 6.10 §Æc tÝnh sÏ gi¶m, dÉn tíi φt gi¶m vμ E gi¶m nhiÒu. Tõ ®−êng ®Æc tÝnh ta thÊy khi t¶i t¨ng ®Õn mét gi¸ trÞ tíi h¹n Ith øng víi ®iÓm K th× sau ®ã ®iÖn ¸p tôt nhanh vÒ zÐro, víi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp I0 øng víi Ed−. §iÓm K lμ ®iÓm øng víi ®iÓm chím b¶o hßa trªn ®−êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, sau ®ã lμ phÇn tuyÕn tÝnh nªn ®iÖn ¸p sÏ gi¶m nhanh. §Æc tÝnh ngoμi cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song x©y dùng theo ph−¬ng ph¸p vÏ nh− trªn h×nh 6.11. V× ë m¸y ph¸t kÝch thÝch song song It H×nh 6.11 §Æc tÝnh ngoμi x©y dùng theo ph−¬ng phô thuéc vμo U nªn ®−êng U = RtIt lμ ®−êng 0P ®i qua gèc täa ®é. b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. V× viÖc ®iÒu chØnh dßng ®iÖn It kh«ng phô thuéc nguån kÝch tõ lÊy tõ ®©u nªn ®−êng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y ph¸t kÝch thÝch song song còng gièng nh− m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiÕp, tuy nhiªn do ®iÖn ¸p cña MF kÝch thÝch song song thay ®æi nhiÒu h¬n nªn It ph¶i ®iÒu chØnh nhiÒu h¬n. M¸y ®iÖn 2 49
3. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch hæn hîp. M¸y ph¸t ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch hæn hîp cã 2 d©y quÊn kÝch thÝch lμ song song vμ nèi tiÕp. Tuú theo c¸ch nèi d©y quÊn nèi tiÕp mμ tõ tr−êng kÝch thÝch cña 2 d©y quÊn cã thÓ cïng chiÒu (nèi thuËn) hoÆc ng−îc chiÒu (nèi ng−îc). Nèi ng−îc chØ dïng cho m¸y ph¸t hμn ®iÖn 1 chiÒu. a) §Æc tÝnh ngoμi U = f(I) khi n = Cte Cuén d©y kÝch tõ nèi tiÕp cã thÓ nèi thuËn hoÆc nèi ng−îc, nªn d¹ng c¸c ®Æc tÝnh ngoμi nh− H×nh 6.12 §Æc tÝnh ngoμi MF- h×nh 6.12. §−êng 1, nèi thuËn, bï thõa; ®−êng 2, nèi thuËn, bï ®ñ; ®−êng 3, kÝch thÝch song song; ®−êng 4, nèi ng−îc Ph−¬ng ph¸p dùng ®Æc tÝnh ngoμi tõ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i vμ tam gi¸c ®Æc tÝnh t−¬ng tù nh− m¸y ph¸t kÝch thÝch song song. Trªn h×nh 6.13, ®−êng (1) lμ ®Æc tÝnh kh«ng t¶i, ®−êng (2) lμ lμ quan hÖ U = rtIt, ®−êng (3) lμ ®iÖn ¸p r¬i trªn R−I−. Giao ®iÓm cña ®−êng (1) vμ (2) lμ ®iÓm M øng víi I− = 0 dãng sang trôc tung ta ®−îc U0, ®iÖn ¸p lóc kh«ng t¶i. Tam gi¸c ABC øng víi I®m vμ tr−êng H×nh 6.13 §Æc tÝnh ngoμi theo ph−¬ng hîp bï thõa. Cho ABC tÞnh tiÕn theo ®−êng th¼ng 2, sao cho A' n¨m trªn ®−êng (1), C' n»m trªn ®−êng (2) th× G0C' = U®m, dãng sang bªn tr¸i c¾t ®−êng I®m cho ta ®iÓm D lμ ®iÓm cña ®Æc tÝnh ngoμi øng víi I®m. Lμm t−¬ng tù víi tam gi¸c A1B1C1 øng víi I®m/2 ta B ®−îc ®iÓm D1 Nèi c¸c ®iÓm U0, D1, D ta ®−îc ®Æc tÝnh ngoμi. Khi cÇn bï ®iÖn ¸p trªn ®−êng d©y t¶i ta t¨ng dßng kÝch tõ nèi tiÕp vμ ®Æc tÝnh ngoμi lμ ®−êng ®øt nÐt (øng víi ®iÓm D') b) §Æc tÝnh ®iÒu chØnh It = f(I) khi U=Cte, n = Cte. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y kÝch tõ hæn hîp nh− h×nh 6.14 víi ®−êng 1, nèi thuËn, bï ®ñ; ®−êng 2, nèi thuËn, bï H×nh 6.14 §Æc tÝnh thõa; ®−êng 3, nèi ng−îc ®iÒu chØnh m¸y P§1C kÝch 10.3 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lμm viÖc song song. 1. §iÒu kiÖn ghÐp song song c¸c m¸y ph¸t. Gi¶ sö m¸y ph¸t 1 ®ang ph¸t ®iÖn lªn thanh c¸i, ta cÇn ghÐp m¸y ph¸t 2 vμo lμm viÖc song song víi m¸y 1, h×nh 6.15. §Ó viÖc ghÐp ®−îc thuËn lîi th× ph¶i ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn sau: 1. Cùc tÝnh cña m¸y ph¸t ph¶i nèi ®óng cùc tÝnh cña thanh c¸i 2. S.®.® cña m¸y ph¸t b»ng ®iÖn ¸p cña thanh c¸i (E2 = U) 3. Víi m¸y kÝch tõ hæn hîp cÇn ph¶i cã d©y c©n b»ng ®iÖn thÕ M¸y ®iÖn 2 50
§iÒu kiÖn thø nhÊt b¾t buéc ph¶i ®¶m b¶o: nÕu kh«ng khi nèi m¸y 2 vμo l−íi th× c¶ hai m¸y ®Òu bÞ ng¾n m¹ch. §iÒu kiÖn thø 2 nÕu kh«ng ®¶m b¶o: khi ghÐp m¸y 2 vμo l−íi th× hoÆc lμ m¸y 2 sÏ ph¶i nhËn t¶i ®ét ngét (nÕu E2 > U), hoÆc lμ m¸y 2 sÏ chuyÓn sang lμm viÖc theo chÕ ®é ®éng c¬ (nÕu E2 < U). §iÒu kiÖn thø 3 nÕu kh«ng ®¶m b¶o: M¸y kÝch tõ hæn hîp, cuén kÝch tõ nèi tiÕp th−êng ®−îc nèi thuËn. Do ®ã nÕu khi vËn hμnh v× mét lý do nμo ®ã H×nh 6.15 M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lμm viÖc gi¶ sö tèc ®é cña m¸y 1 t¨ng lªn, lóc ®ã s.®.® E1 t¨ng lªn, th× I1 t¨ng lªn vμ E1 tiÕp tôc t¨ng. Cø nh− thÕ cho ®Õn khi m¸y 1 dμnh hÕt t¶i vμ bÞ qu¸ t¶i, cßn m¸y 2 chuyÓn sang lμm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. 2. Ph©n phèi vμ chuyÓn t¶i gi÷a c¸c m¸y ph¸t. Gi¶ sö m¸y ph¸t 1 ®ang lμm viÖc víi t¶i I, cã ®Æc tÝnh ngoμi, ®−êng (1) trªn h×nh vÏ. NÕu m¸y ph¸t 2 cã ®Æc tÝnh ngoμi d¹ng nh− ®−êng (2), ta cÇn chuyÓn t¶i tõ m¸y 1 qua m¸y 2, qu¸ tr×nh ®−îc tiÕn hμnh nh− sau: T¨ng kÝch tõ cña m¸y 2 ®Ó ®Èy ®−êng (2) lªn phÝa trªn, ®ång thêi gi¶m kÝch tõ cña m¸y (1) ®Ó h¹ thÊp ®−êng (1) xuèng, sao cho U = Cte vμ I = I1 + I2. NÕu muèn chuyÓn toμn bé t¶i sang m¸y 2 ta cø tiÕn hμnh nh− trªn, cho ®Õn khi E1 = U, th× c¾t h¼n m¸y 1 ra khái l−íi vμ m¸y 2 sÏ mang t¶i toμn bé, h×nh 6.16 Chó ý r»ng:NÕu ta gi¶m It1 qua nhanh mμ E1 < U th× m¸y 1 sÏ chuyÓn sang lμm viÖc ë chÕ H×nh 6.16 Ph©n phèi t¶i gi÷a ®é ®éng c¬. §iÒu nμy rÊt nguy hiÓm nÕu c¸c m¸y ph¸t ®−îc kÐo b»ng ®éng c¬ nhiÖt. Tõ h×nh 6.16 ta nhËn thÊy r»ng muèn sù ph©n phèi t¶i gi−òa c¸c m¸y hîp lý vμ thuËn lîi th× c¸c m¸y ph¶i cã ®Æc tÝnh ngoμi cã ®é dèc nh− nhau. M¸y ®iÖn 2 51