Bài giảng Kỹ thuật điện - Chương 9: Máy điện 1 chiều

Chương 9 : MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU * C¸c sè liÖu ®Þnh møc 9.1 Kh¸i niÖm chung * Định nghĩa : P®m : CS ®Çu ra * Ứng dụng: 9.2 Nguyên lý làm việc 1- Máy phát
ĐL cảm ứng điện từ - Máy phát : - §éng c¬ : ; U®m ; I®m ; n®m 2- Động cơ
ĐL lực điện từ N S d a A B c b u i ư i ư M®t 9.3 CÊu t¹o : 1. Phần tĩnh ( phần cảm) b. Cực từ phụ a. Cực từ chính 2. Phần quay ( phần ứng ) c. Gông từ 1 3 5 - Cổ góp Cổ góp 2 46 - Roto 3 – Chổi than 7 Phần ứng máy điện 1 chiều Cổ góp và chổi than 9.4 Phân loại : Dựa vào cách nối dây của 2 phần: - Dây quấn stato (phần cảm-kích từ) - Dây quấn roto (phần ứng) U Eư + - Ukt Ikt + - Eư U+ - Ikt Eư U+ - ktn kts 1) Kích từ độc lập 2) Kích từ song song 3) Kích từ nối tiếp 4) Kích từ hỗn hợp U Eư + - Ikt ⊕ • ⊕ • N S n 9.5 Sức điện động phần ứng và mô men điện từ 1- Sức điện động phần ứng e ư = Blv B: Từ cảm trung bình dưới mặt cực l : Chiều dài cạnh tác dụng v : Vận tốc dài của thanh dẫn Dn v 60 pi = Dn e lD 60l 2p φ pi = pi− p e n 30 φ =− N số thanh dẫn dq pư a : số đôi nhánh song song 2a N 2a Eư eư NE = e 2a− − pNE = n 60a φ− eE =k nφ− Iư iư v v D B l φ = τ B
 Gọi: D 2p pi τ = e pNk = 60a fđt = Bliư 2- Mô men điện từ Ii 2a = − − If lD 2al 2p φ = pi − ®t p If D a φ = pi − ®t pNF Nf I Da = = φ pi ®t ®t − DM F 2 =®t ®t 3- Công suất điện từ Pđt = Mđt . ω t mM = k Iφ® − pN I 2 a = φ pi − pN nI 60a = φ − tP E I=® − − Fđt Fđt DMđt 2 n 60 pi pNM I 2 a = φ pi ®t − m pNk = 2 api 9.6 Từ trường và phản ứng phần ứng n N S m - Φc: Từ trường chính do stato (kích từ) - Φư: Từ trường roto (phần ứng) khi Iư ≠ 0 - Tác động của Φư lên Φc: PƯPƯ m n m n N m’ n’ β Ảnh hưởng của PƯPƯ:  Làm méo và giảm Φc
Khử Φư: - Cực từ phụ đặt xen kẽ cực từ chính - Dq cực từ phụ nối tiếp dq pư Φư Φcf nđcnF ⊕ • ⊕ • ⊕⊕⊕⊕ • •• • 9.7 Hiện tượng tia lửa điện trên vành góp và biện pháp khắc phục 1. Nguyên nhân 2. Cách khắc phục • Dùng cực từ phụ • Dùng dây quấn bù • Dịch chổi than Φư Dq bùDq cực từ phụ Φf NfSf N⊕ • S⊕ • - Do phần tử của dq pư có hiện tượng đổi chiều dòng khi đi qua chổi than. Khi đó trong phần tử dq pư có các s.đ.đ: eL: s.đ.đ tự cảm eM: s.đ.đ hỗ cảm eư: s.đ.đ do pưpư - Khi đi qua chổi than, phần tử này bị nm
dòng lớn
Tia lửa điện khi phiến góp tách ra khỏi chổi than  Nguyên nhân do cơ do tiếp xúc không tốt giữa vành góp & chổi than 9.8 Máy phát điện: 1. Phương trình cơ bản a) Máy phát kích từ độc lập: U Iư Eư I Ukt IktU = Eư – Rư Iư Iư = I ; Uđm = Eưđm – Rư Iưđm Ở chế độ định mức: Iưđm = Iđm P U = ®m ®m kt kt kt UI R = U Rđ/c Ikt Iư Eư I b) Máy phát kích từ song song: U = Eư – Rư Iư Iư = I + Ikt kt kt UI R = Uđm = Eưđm – Rư Iưđm Ở chế độ định mức : Iưđm = Iđm + Ikt kt P I U = +®m ®m 2. Quá trình thành lập điện áp Eư = keφ n => U Ukt Ikt n Edư Eư Ikt a) Máy kích từ độc lập U = Eư – Rư Iư URđ/c Ikt n b. Máy phát kích từ song song Edư => Ikt1 => φkt EdưEư Ikt Eư = f(Ikt ) U = f(Ikt ) = Rkt Ikt α αth Edư φkt cùng chiều φdư => Ikt2 > Ikt1. . ĐK thành lập điện áp - Tồn tại φdư - φkt cùng chiều φdư - Rkt < Rth => φ tổng => Eư 3. Đặc tính ngoài Là đặc tính U = f(I) n = const Rkt = const a) Máy phát kích từ độc lập U = Eư – Rư Iư Khi I = Iư - RưIư - Phản ứng phần ứng
U giảm
φ tổng (Eư) giảm khi U = Eư – Rư Iư Khi I = > Eư giảm - RưIư - Phản ứng phần ứng => φ tổng => Ikt => U Iư = I + Ikt a) Máy phát kích từ song song U In. đl0 I In. ss Kt đl Kt ss  In. ss << In. đl 4. Đặc tính điều chỉnh Ikt I0 Là quan hệ: Ikt = f (I) n = const U = const Khi Iđm Iktđm KT // KT ĐL U = Eư + Rư Iư Iư = I Uđm = Eưđm + Rư Iưđm Iưđm = Iđm P U = η ®m ®m ®m Ở chế độ định mức : 9.9 Động cơ điện một chiều U = Eư + Rư Iư Iư = I - Ikt Uđm = Eưđm + Rư Iưđm Iưđm = Iđm-Ikt kt P I U = − η ®m ®m ®m Ở chế độ định mức : 1. Phương trình cơ bản a) Động cơ kích từ độc lập: U Iư Eư I Ukt Ikt kt kt kt UI R = b) Động cơ kích từ song song: U Rđ/c Ikt Iư Eư I URđ/c Ikt Rf Im Iưm 2. Các phương pháp mở máy - Dùng Rf nối tiếp Rư UI R =−m − để Im ≤ (2 ÷ 2,5 ) Iđm Im = Iưm ĐC KT độc lập: ĐC KT song song:Im = Iưm + Ikt Vì Rư rất bé
Im rất lớn nếu U = Uđm  Yêu cầu: Giảm Im dm f UI R R = +−m − - Giảm điện áp: Um << U đm
cần thiết bị giảm áp TB giảm U ĐC 3. Đặc tính cơ: n = f(M) U = Eư + Rư Iư Eư = ke φ n e e R IU n k k = −φ φ − − => M = kmφ Iư * Với động cơ kích từ song song và độc lập (Đặc tính cơ - điện) 2 e e m RU n M k k k = −φ φ − => (Đặc tính cơ) n M nđm Mđm no ∆n o e U = n k φ 2e m R M n k k = ∆φ − n = no- ∆n 2 e e m RU n M k k k = −φ φ −4. Điều chỉnh tốc độ a) Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi Rf nối tiếp mạch phần ứng U Rđ/c Ikt Rf I Iư có Rf f 2 e m R R n M k k +∆ = φ − o e U n k = φ = const n M no 1 Mđm 2 3 Rf3 > Rf2 > Rf1 = 0 * Đặc điểm - Đc n < nđm - Tổn hao trên Rf nhiều  PP ít được sử dụng b) Điều chỉnh tốc độ bằng giảm U U < Uđm 2 e m R n M k k ∆ = φ − o e U n k = φ = const n M no 1 Mđm U3 < U2 < U1 = Uđm * Đặc điểm - n điều chỉnh bằng phẳng - Phạm vi rộng - Đc n < nđm - Cần nguồn 1 chiều thay đổi được 2 3 TB đc U ĐC  Là PP được sử dụng nhiều nhất c) Điều chỉnh tốc độ bằng giảm φ giảm φ 2 e m R n M k k ∆ = φ − o e U n k = φ φ 3 < φ 2 < φ 1 = φ đm * Đặc điểm - Đc n > nđm - Phạm vi đc: no 1 Mđm 3 2 n M /cn 2 n ≤® ®m  PP thường sử dụng khi kết hợp đc U