Giáo trình Máy điện (Mới)

Phần 1: Biến đổi điện cơ Trong thế giới quanh ta, hiện tượng biến đổi điện cơ xảy ra ở khắp nơi, có thể từ trong cơ thể nhỏ bé của các vi khuẩn đến các hình tinh vĩ mô cả gần gũi lẫn xa xôi. t. gian HT điện trường đt HT cơ tổn hao động cơ điện máy phát Trường điện từ Hầu hết các thiết bị điện của ta hiện nay đều biến đổi điện cơ thông qua từ trường. -Theo thống kê và kinh nghiệm thì thiết bị điện kiểu điện dung (điện trường) chỉ có ưu việt khi F cao hoặc P nhỏ. -Các thiết bị điện cảm (từ trường) phù hợp với F trung bình và thấp, P trung bình và lớn. 1.1 Ba định luật biến đổi điện cơ: Không có biến đổi điện cơ đạt hiệu suất 100% Tốn hao nhiệt vì vậy trong khi nghiên cứu, thiết bị biến đổi điện cơ người ta vừa tìm cách giảm các tổn hao đồng thời có các biện pháp thích hợp để dẫn nhiệt làm mát máy. Mô hình chung nhất của thiết bị điện người ta thường dùng mô hình mạng 2/3 cửa để mô tả. Nếu mạng 2 cửa phải mô tả tổng trở nội tại của thiết bị u,i M,n Nếu mạng 3 cửa thì cửa 3 là năng lượng nhiệt đặc trưng cho tổn hao. u,i M,n Q, t Tất cả các thiết bị biến đổi điện cơ đều có tính thuận nghịch: Nghĩa là một thiết bị đã biến đổi được từ điện đến cơ thì bản thân nó cũng có thể biến đổi được từ cơ sang điện. Mặc dù một thiết bị có tính thuận nghịch nhưng do tính kinh tế- kỹ thuật; Các thiệt bị được chế tạo dùng riêng theo một chiều nào đó và chú ý rằng ở các thiết bị này chỉ thuận nghịch điên – cơ mà không liên quan đến NL nhiệt. Định mức : 400v 380v 230v 220v nguồn phụ tải Thấp cao 6,3 kV suy hao 6 kV 380 V Từ trường của phần tĩnh và động của thiết bị biến đổi điện cơ đồng bộ: Ví du: Từ trường và đồng bộ. Ở MDDB phần cảm ở Roto khi làm việc từ trường roto quay với tốc độ n =n1 và từ trường phần ứng cũng quay với tốc độ quay n1=n Với MĐKĐB thì roto trượt với tốc độ từ trường Nhưng tốc độ từ trường roto lại quay với tốc độ của từ trường stato tương ứng tốc độ trượt này, vì vậy nó quay đồng bộ nhau. MĐ chiều do phần ứng luôn ở roto nên từ trường phần cảm 1.2 Mô tả quá trình biến đổi năng lượng điện cơ: Quá trình biến đổi năng lượng điện cơ mô tả chi tiết như sau: Động cơ: Năng lượng điện đầu vào sẽ cân bằng với năng lượng cơ ở đầu ra + tăng năng lượng từ trường và các loại tổn hao Điện Cơ Tăng NL từ trường tổn hao Tổn hao ==>nhiệt TH đồng TH sắt từ TH cơ = + + = + + Thông thường các bt nc để tiện lợi người ta chuyển TH đồng thành TH trên đường dây, hay nói cách khác điện năng ở đầu vào thường được tính = CS điện - tổn hao đồng Điện năng = Điện - tổn hao đồng Vì vậy ta có Pt: Điện năng đầu vào cân bằng với công suất cơ và độ thay đổi của NL từ trường dwe = dwcơ + dwtt Trong đó : dwtt có khi tính điện và có khi bỏ qua tổn hao trong lõi thép. Từ Pt này người ta có thể tính NL dwtt thông qua thay đổi dwe ; dwcơ. Hoặc dwcơ thông qua dwe; dwtt Thí dụ: Cần tính dwtt : dwtt = dwe - dwcơ Trong đó: 1.dwe = u.i.dt u: Điện áp cảm ứng (đã kéo điện trở ra ngoài) dwe = -e = 2. dwcơ = F. dx M.dt => dwtt = i.d- F.dx thẳng dwtt = i.d- M.d: quay NL từ trường này có thể biểu diễn bằng đẳng thức toán học như vừa viết hoặc bằng hình học 3. Biểu diễn dwtt hình học + - Giả sử tại vị trí xác định nào đó khi lực điện từ cân bằng với lực lò xo; quan hệ (i) của hệtương đương đường cung từ hoá ψ ψ1 x= x1 x= x2 i i1 Thay đổi dòng điện để khi hở không thay đổi ; ta có đường đặc tính quan hệ (i) như đường cong số 2 => mỗi vị trí cố định (cân bằng) thì: dwcơ = 0 i=0 => i1 = o => 1 Ta có NL tt tương ứng với diện tích hình gạch chéo trên hình dwtt = dwe - dwcơ = 0 dwtt = dwe = i.d 4. Đối năng lượng: Ta đã biết trên toạ độ đề các biểu diễn đường cong từ hoá thí nghiệm tích giới hạn bởi đường cong và trục sim đặc trưng cho NL tích luỹ trong từ trường ψ i Đối năng lượng không có ý nghĩa vật lý Wd = = Nghiên cứu hệ biến đổi điện cơ chuyển động thẳng g + - dx x x1 Dòng 1 chiều => g biến đổi i không biến đổi Giả sử phần động di chuyển dx tương ứng ở vị trí đầu ứng với x1 Quan hệ ,i ψ i Vị trí cân bằng ban đầu, ứng với các thông số , i1 ở vị trí đã di chuyển (x= x2) => tương ứng với 2; i2 Trong quá trình biến đổi điện cơ hay quá trình phần động đang di chuyển. Các trường hợp: Phần động chuyển động với tốc độ chậm => i coi là hằng số. Điểm làm việc của hệ khi phần động di chuyển từ vị trí x1 -> x2 thì điểm làm việc di chuyển A -> B Nếu di chuyển nhanh: ψ ψ2 B ψ1 B’ A i1 i Biến đổi năng lượng từ trường là phần gạch chéo. Nói cách khác: Nếu biến đổi năng lượng từ trường cân bằng với biến đối NL cơ Dw = F.dx =>Muốn tính dw có thể dùng tới đối năng lượng Trong thực tế khi phần ứng chuyển động, quan hệ , i gần đúng, khi điểm làm việc biến đổi từ A -> B Dwe – dwtt = dwcơ dwe = i.d (về nhà chứng minh) § Chuyển động quay P θ i,r Q trục kích từ: Trục dọc Trục kích vuông : trục ngang Khi quay : Trường hợp này gần đúng, người ta coi là từ trở khe hở rất lớn so với mạch từ Phần quan hệ , i có thể tuyển tính hóa => wtt = wtt => Mômen Mdt = = ct - Mdt = -. - Nhận xét : Mdt = f(t) Biến đổi theo quy luật hình sin Trong những trường hợp chung, momen điện từ có giá trị TB = 0 Khi ωc = ωs ứng với máy điện đồng bộ phản kháng 2.Chuyển động quay có 2 kích từ ir Biểu diễn năng lượng từ trường thông qua : Xác định và \ dωtt = usisdt + usis .dt = isdψs + is.dψr x = x2 4 1 x = x1 3 2 dwe = idψ = 1 + 4 dwt t = (4 +3 ) –( 2+3 ) =4 -2 dwco = (1 + 4 ) – (4 – 2) = 1+ 2 Năng lượng = = với i = hằng số Nếu hệ là tuyến tính thì đối năng lượng bằng năng lượng Trường hợp nếu kể đến điện trở rôto ta chỉ việc thay thế Nếu các điện cảm toàn phần biến thiên theo θ theo quan hệ đã biết ta sẽ có biểu thức = Sau khi biến đổi ta cũng nhận được biểu thức năng lượng từ trường có dạng Trong đó : it là ma trận chuyển vị của i Trường hợp khe hở đều – máy cực ẩn Momen điện từ -> công thức 2.117 Trang 51 (sgk) Nhìn chung biểu thức này là tổng của các hàm điều hoà : Mtb = 0 ; Trừ các trường hợp riêng sau : ωcơ = ± (cos(±ωr)) Tự đánh giá xem 4 TH trên : ứng với TH nào của máy điện đã nghiên cứu Ứng dụng cho điên một pha Thì giá trị của momen trung bình: Người ta cũng thấy nếu mạch điện không đồng bộ một pha ở trạng thái roto đứng yên Mdt = 0 Chương 6: Khởi động và hãm máy Một moden quay khi làm việc với tốc độ thì quan hệ giữa momen và M và công suất M === 9,55. M =9,55. Đối với chuyển động quay còn có momen quán tính: J = m.r m : khối lượng của chuyển động r : bán kính quán tính, thường được tra trong bảng số kỹ thuật, thuộc kích thước và hình dáng của chuyển động quay. Trường hợp đặc biệt vật chuyển động là tròn xoay và đồng đều thì r được tính theo đường kính quay (d) r= Khi vật chuyển động phải thoả mãn pt cân bằng momen nghĩa là; Mdt = Mc + M quántính (momen động) Mqtính = J Mj = Mdt – Mc = J Nếu Mj là hằng số thì tk = = Trong nhiều trường hợp ta có khái niệm: hằng số quán tính là tỷ số giữa động năng lúc roto ở tốc độ định mức ωdm chia cho công suất biểu kiến định mức . Trong một số thiết bị MF và Đ có cơ số khác nhau, có các hằng số quán tính khác nhau như cho trong tài liệu. Phần 2: Máy điện tổng quát Khái niệm chung: Việc nghiên cứu máy điện tổng quát nhằm xây dựng được các mô hình toán tổng quát cho các loại moden khác nhau và ở các chế độ h khác nhau. Có rất nhiều cách đi đến dạng tổng quát, nhưng để đơn giản khi xét đến các máy điện quay, người ta thường mô tả chúng dưới dạng mặt cắt dọc ngang. Ban đầu thường giả thiết phần cực lồi đặt ở phía stato. Mặt khác các qt điện từ nói chung ở MĐ đx được lặp lại ở các đối cực từ khác nhau. Vì vậy khi nghiên cứu máy điện người ta chỉ nghiên cứu ở một đôi cực từ. Các dq ở cả hai phía thường được đặt ở các rãnh lõi thép hoặc tập trung ở cực từ và được phân chia thành 3 loại sau: Dq tập trung, quận dây, bối dây Dây quấn nhiều pha Dây quấn được nối với nhau qua các phiến góp Thí dụ: Khi xem xet dây quấn lồng sóc, có nhiều trường hợp coi là dây quấn nhiều pha, cũng có nhiều trường hợp coi là dây quấn tập trung. Khi nghiên cứu quá trình biến đổi điện cơ và thành lập mô hình toán học cho máy điện, người ta quan tâm nhất đến vùng khe hở không khí stato và roto. 2.2 Mô tả chung moden quay: Môden một chiều có dây quấn phần cảm đặt ở stato Q D Uq Ud Φ i Ứng dụng chỉ xuất hiện khi chổi than không nằm ở trung tính hình học.Mô tả trên chỉ khác với thực tế là: giữa dây quấn ngang trục phần ứng và dọc trục phẩn cảm ở mô tả không có hỗ cảm; chúng không có hỗ cảm với nhau, nhưng chúng lại có hỗ cảm quay với nhau.Vì vậy ở các moden quay thường có kn về sdd BA và Máy điện xoay chiều – máy điện đồng bộ thì các day quấn thường được mô tả bằng dây quấn dọc trục và ngang trục ở phần tĩnh còn ở phần quay ban đầu thường được mô tả bằng dây quấn 3 pha 2.3 Xét trường hợp các dây quấn của máy biến áp: Mặc dù Máy biến áp không có phần chuyển động và biến đổi năng lượng không giống với Máy điện quay nhưng các pt cân bằng điện ở Máy biến áp có thể dùng để nghiên cứu cho Máy điện quay. Xét trường hợp: 2 dây quấn có hỗ cảm nhau (A và B) A B Φa Φb Φ ua 2.4 Sức điện động biến áp và sức điện động quay: Ta đã biết theo luật cảm ứng điện từ thì sức điện động cảm ứng xuất hiện trong vật dẫn khi xảy ra một trong 2 điều kiện sau: Khi có từ thông móc vòng biến thiên e = - Có chuyển động tương đối giữa từ trường và vật dẫn ở MĐ nếu môtả dây quấn gồm 2 loại: dọc trục và ngang trục thì chỉ có dây quấn cùng trục mới có sức điện động biến áp. Còn sức điện động cảm ứng ở phần quay chỉ xuất hiện khi cảm ứng của từ trường khác trục Sức điện động biến áp sẽ xuất hiện ở các dây cuốn cùng trục Sđđ quay chỉ cảm ứng giữa dq phần ứng của một trục với dq trục khác Bài Tập 1 Tính thời gian kđộng ĐKĐB Biết MJ = (740 – 2n) ; n là vòng/phút J = 100 kg/m2 Ta có tk = = tk = Giả thiết tại n = 370 là điểm làm việc ổn định n 0 37 2x37 .. 10x37 MJ 740 0 Bài tập 2: Viết công thức tính momen trung bình của Máy điện có 2 kích từ. Hãy xác định giá trị momen trung bình cực đại khi biết biên độ hỗ cảm M = 1 Henry, Is = 0,75Ir. Hỏi đó là trường hợp nào. 2.5 Một số phương pháp phân tích Máy điện: Quá độ và xác lập Chế độ xác lập là chế độ mà ở đó sự biến thiên của dòng và áp đã xác lập và giống biến thiên của nguồn. Khi có sự biến động nào đó (R,L,G,E,M) thì các đại lượng khác (i , u)cũng thay đổi theo nhưng ở hệ chúng ta nc có quán tính, ..có những ptử điện cảm và điện dung nên các TS dòng áp thường không đột biến được, phải cần khoảng (t) nhất định để chuyển từ chế độ xác lập cũ sang xác lập mới. Ở chế độ quá độ thì biến đổi dòng áp không còn giống nguồn với MĐTQ, người ta tìm cách để xây dựng hệ phương trình liên thông thoả mãn cả quá trình xác lập và quá trình quá độ. Các phương trình cân bằng: Bao gồm các phương trình viết theo định luật k1 và k2 cũng như các phương trình cân bằng momen. Ở Máy điện tổng quát, người ta thường phân tích một mạch điện phức tạp thành nhiều mạch điện mà ở đó chỉ có 1 vòng, chỉ có phương trình cân bằng, áp viết theo k2. Trong phương trình đó các tp u và e sẽ bao gồm: Nguồn (u/e) Điện áp trên điện trở Số điện động tự cảm Số điện động hỗ cảm biến áp (hằng số hỗ cảm) Số điện động hỗ cảm quay ( , hệ số hỗ cảm quay) Momen: Các loại momen cơ; nguồn , tải Momen động J Các loại khác Sau khi đã tìm được momen, tốc độ, dòng điện, điện áp thì ta tìm được c.s cơ, NL cơ, CS điện, NL điện và cũng suy ra CS dự trữ khác. Các dạng bài toán và phương pháp giải: - Như đã biết muốn giải 1 bài toán MĐ, thực chất là phải tìm được các đại lượng về momen, tốc độ, dòng điện và điện áp.Thông thường dòng và áp có quan hệ riêng với nhau, nghĩa là biết đại lượng này đại lượng khác cho nên nếu có n dây quấn thì bài toán chỉ cần tìm n ẩn (hoặc i ; hoặc u) n dây quấn n ẩn (i/u) tốc độ n: (M hoặc đã biết, hoặc n) (n +1) ẩn số : n pt theo k2 1 pt cân bằng momen Bảng 5.1. Phân loại các bài toán Máy điện thường gặp (75) Với n chưa biết: Dạng bài toán phức tạp khi giải thường tính đến khả năng dao động ổn định hay không. Hệ pt là vi phân phi tuyến phải giải bằng phương pháp gần đúng, nhưng là hàm của (t). Tốc độ biến đổi hay gặp nhất là biến động nhỏ và dao động nhỏ. 2.6 Mô hình tổng quát của MĐ 1 chiều Thông thường 1 Máy điện 1 chiều tối đa được mô tả bằng các dây quấn như trên hình vẽ. dọc trục Wt U Wud Wb Wcp Wuq Nó gồm các dây quấn ;kích từ; dây quấn cực phụ; dây quấn bù; ở phần tĩnh và dây quấn phần ứng ở phần động. Các dây quấn này theo cấu tạo của máy đã hình thành dạng đặt ở 2 trục vuông góc. Vì vậy để đơn giản người ta thường dùng 1 mô hình tổng quát gồm các dây quấn đặt trên 2 trục vuông góc thường được kẻ lại ở trục dọc có : dây quấn kích từ song song dây quấn phần ứng Wưd Ngang trục cũng gồm: Dây quấn kích từ Wg Dây quấn cực phụ Wcp Dây quấn bù Wb Dây quấn phần ứng ngang trục Wưq Máy cs nhỏ : không làm Wcp ; Wb chỉ cần dịch chổi than khỏi trung tính hình học để khử phản ứng phụ M cs lớn : Wcp để cải thiện đổi chiều. Wb để bù hình sin Vì vậy, khi viết các pt cb điện áp cho Máy điện, người ta thấy ở dây quấn kích từ sẽ có các thành phần điện áp là tự cảm và hỗ cảm biến áp; R; nguồn. Tượng tự với dây quấn bù và dây quấn cực phụ Dây quấn phần ứng gồm dq dọc trục và ngang trục, ngoài ra trên các thành phần còn có thêm thành phần STđ quay . Viết phương trình cho TH : 2 dây quấn phần tĩnh đặt vuông góc nhau là f và g ;2 dây quấn phần động là d và q . 2.7. Máy điện đồng bộ cực ẩn Giả sử ta nghiên cứu trường hợp phần cảm đặt ở staro, nghĩa là từ trường ở trong máy là từ trường không cđ so với phần tĩnh. Xét (to) dòng điện trong dây quấn pha A đang đạt cực đại roto quay với tốc độ không đổi ; Trục của dây quấn pha A lệch với trục của từ trường 1 góc C ω A β B it Do những nhận xét ở trên mà ta có đồ thị vectơ biểu diễn sức từ động hoặc từ thông của Máy điện đồng bộ: E0 Eư IX Eδ U IR Ft F FA Theo định luật cảm ứng điện từ thì từ trường này lần lượt cảm ứng các stđ e0 ,eu và vuông góc với từ thông . 2.8. Máy điện đồng bộ cực lồi: Do đặc điểm từ thông ngang trục và dọc trục tỷ lệ với các s.t. đ tương ứng theo các hsố khác nhau. Vì vậy người ta thường phân stđ phần ứng thành 2tp: dọc trục và ngang trục; tương tự ta có: Euq Eud Fu Fuq E0 Fud I Trong thực tế người ta thường phải xây dựng đồ thị vectơ khi biết điện áp; dòng điện, hệ số coscủa tải đồng thời biết các thông số điện trở; điện kháng tân, dọc trục và ngang trục của máy. Fđ E bi ết u,I,φ,R,xt ,xuq,xud IR xt + xuq = xd U xt + xuq = xq I E IdXq IqXq IR Iq θ I Id 2.9. Biến đổi hệ thống 3 pha 2 pha: Trên cơ sở toán học, người ta có thể biến hệ thống m pha bất kỳ thành hệ thống trên 2 toạ độ vuông góc cũng gọi là hệ thống 2 pha. Khi biến đổi hệ thống dòng điện (stđ, từ thông 3 pha thành hệ thống 2 pha trên trụ), dây quấn thường biến đổi dựa vào các giả thiết: Bảo toàn công suất Ở nhiệt độ bất kỳ thì góc lệch của trục d so với trục của pha A được gọi là góc . Dựa vào 2 giả thiết trên ta thấy để bảo toàn cs thì thành phần stđ tổng của 2 pha sẽ khác stđ của 3 pha 1 hệ số bằng 2/3 lần. Nói cách khác: Ngoài ra : 3io = ia+ib+ic Giống như thành phần thứ tự 0 của phương pháp đối xứng, nếu dòng điện là đối xứng thì dòng thứ tự o Trong nhiều trường hợp người ta thường chọn góc . Khi đó ta có phương trình biểu diễn biến đổi các đại lượng ở 3 pha sang ht các đại lượng ở toạ độ vuông góc. ud, uq , u0 , i0 ,iq , id -> ua , ub ,uc ia , ib ,ic 2.9. Phân tích mô hình tổng quát ở Máy điện không đồng bộ . Khi nghiên cứu máy điện không đồng bộ, nếu điện áp sơ cấp đưa vào roto u1 roto thì trạng thái của máy cũng gần giống Máy điện đồng bộ. Vì vậy có thể biến đổi các dây quấn sang toạ độ vuông góc giống như Máy điện đồng bộ để nghiên cứu. Trường hợp tổng quát, người ta có thể sử dụng 2 toạ độ vuông góc bất kỳ. Giả sử có Máy điện không đồng bộ đã được quy đổi về dạng Máy điện 2 pha có toạ độ vuông góc. ar as bs br Giả sử ở thời điểm xét trục dây quấn trùng với toạ độ tương ứng. Khi Máy điện làm việc, góc thay đổi với tốc độ góc Wr = Lần lượt các dòng điện stato, roto tạo nên các từ thông ở 4 dây quấn trên là: Ở stato : ids , iqs , ψds , ψqs Ở Roto : idr , iqr , ψdr , ψqr , roto không chuyển động tương đối nhau, người ta thường quan niệm từ thông móc vòng với các cuộn dây cùng biến đổi theo hình sin thường biểu diễn bằng vectơ phức. Các phương trình điện áp thường được viết dưới dạng Bài kiểm tra Mdm ,sdm : sth = 0,15 giả thiết Mc = ??? Mdm Mạch hệ Kirf 1 và 2 nên Dòng nhánh : số ẩn bằng số nhánh Dòng vòng : số ẩn bằng số vòng độc lập Thế đỉnh : số ẩn bằng số đỉnh -1 Hướng dẫn ôn tập Phần 1 : biến đổi điện cơ Phần 2 : Máy điện tổng quát mục 2.3 , 2.4 , 2.5 2.5 Ứng dụng cho MĐQ 1 kích từ và 2 kích từ - tính thời gian mở máy - Hiểu và phân tích H,J Phần MĐTQ Giới thiệu và viết phương trình ,hiểu pt của các MĐ - 1 chiều - không đồng bộ - đồng bộ Chương 7 : không đọc MĐ 1 chiều trong HT ĐK Cách thi : không dùng tài liệu . 2.10. Khái quát về Máy điện xoay chiều Các Máy điện xoay chiều, biến đổi toạ độ (dây quấn, dòng, áp, thông số) Dựa vào mục dây quấn nào đó. Dựa vào mục kích từ hoặc tương đương dây quấn Sau biến đổi dây quấn nằm trên mục vuông góc dây quấn phần tĩnh và phần động. Dây quấn phần tĩnh và phần động thường nằm trên 2 trục vuông góc. Ngang(q) kq Q Uq F kd dọc(d) Ud uf Phương trình . Chú ý: Do các dây quấn đặt vuông góc nhau nên các dây quấn cùng trục chỉ có hỗ cảm biến áp. Dây quấn khác trục có thể có hỗ cảm quay. Hỗ cảm quay chỉ có ở dây quấn cđ tương đối với từ trường Biến đổi biến dòng và áp: Thông tin từ trường biến dạng và áp 3 pha hệ toạ độ d; q thì dòng điện và điện áp bao gồm id; iq; io; ud; uq; uo. Trong đó chỉ có tp dọc và ngang trục tham gia biến đổi năng lượng, còn io, uo không tham gia biến đổi năng lượng từ trường khe hở thứ tự 0 = 0. Nếu i0 , u0 nằm cả trên trục d,q -> từ trường đập mạch : từ trường không bị triệt tiêu -> i0 , u0 không quay về 2 trục dọc va ngang Dùng các phép biến đổi ngược ta có Sau khi phân tích như trên thì ta xây dựng được các phườg trình trên toạ độ giả tưởng Cho biết : Mỗi dây quấn có : r , l , Lmd , Lmq Viết hệ phương trình cho 4 dq trên Viết hệ phương trình cho Q Ngang (q) kq D F kd Dọc (d) Ud uf Uf = if .(rf + Lf . p) + Lmd.p.i.f Bài tập lớn :- kỹ thuật chiếu sáng 1.Thiết kế chiếu sáng cho giảng đường D9- 306 Kích thước 9x13x4 m3 2. Thiết kế chiếu sáng đường cấp C l = 21m lớp phủ mặt đường TB 2 vỉa hè rộng 3m / bên , là đường 2 chiều trong nội thành đã qua sử dụng Bài làm (9x13x4)m Dầm 75 cm Trần Tường Có ρ = 753 Theo tiêu chuẩn về độ rọi E đối với phòng học Etc = 300 lx ÷ 500lx , ta chọn Etk = 400 lx Do dầm cao 75 cm nên ta bố trí treo đèn ngang với dầm h’ = 0,75 m H = 4m h = H – (h’ + 0,85) = 4 - (0,75 + 0,85) = 2,4 m Do Do ( J ≠ 0 ) và ( J ≠ 1/3 ) Nên ta tra bảng với J = 0 sau đó nhân kết quả với Ta sử dụng kiểu chiếu sáng rộng và bán trực tiếp cho chiếu sáng lớp học . Theo phụ lục M,tư liệu Claude ; chọn bộ đèn ống huỳnh quang , có cấp 0,42G + 0,07T Bóng đèn chọn loại 1,2 m có các thông số là 36W ,Φd = 3350 lm Tính số bộ đèn tối thiếu Nmin để đảm bảo đọ đòng đều chiếu sáng Ta dùng đèn cấp G : nên Với n : khoảng cách giữa các bộ đèn * * * * * * * * * * * * m p b=9 m n=2,3 m q =1,05m 13m = a nmax = 1,5.2,4 = 3,6 m theo chiều ngang b ; ta có điều kiện Lấy q = 0,5 n Từ đó b= (x-1).nmax +2q ; X : số bộ đèn theo chiều b Vậy Xmin = 3 chọn q = 1,05 m Theo chiều dọc a ; ta có điều kiện lấy gọi X là số bộ đèn theo chiều dọc mmax = nmax = 3,6 m =>số bộ đèn tối thiểu : Nmin = 3x4 = 12 bộ đèn Tính quang thông tổng + Do điều kiện lớp học ta chon hệ số bù quang thông δ = 1,2 với cấp đèn 0,42G 10,07 T ηd = 0,42 Hiệu suất trực tiếp ηi = 0,07 Hiệu suất gián tiếp Hệ số địa điểm Ksd hệ số sử dụng của bộ đèn Tra bảng trang 101 với cấp G, K= 2,216; j = 0 (β = 1,231 , ρ = 753 ) K 2,0 2,216 2,5 Ud 0,85 0,876 0,91 Với cấp T : k = 2,213 k 2,0 2,216 2,5 Ui 6,6 0,6216 0,65 Vậy hệ số sử dụng Ksd = 0,42.1,078 + 0,07.0,765 = 0,5036 => Là quang thông cần cấp cho phòng học để sau 1 năm sử dụng có E = 400lx Tính hệ số bộ đèn N chọn N= 16 bộ = 4x4 -theo chiều a m= 3,3 m p = 1,55 m - theo chiều b q = 0,4 m chọn q = 1,05 m m p q * * * * n * * * * * * * * * * * * Nhận xét : Với N = 16 bộ > Nmin = 12 bộ Vậy thiết kế sơ bộ đạt yêu cầu kiểm tra Eyc Ta có : Eyc = 400lx Kiểm tra thiết kế Hệ số địa điểm : k = 2,216 chỉ số lưới : chỉ số gần Ta có công thức tính đọ rọi Ei (*) Ta có Với K= 2,0 ; Với K= 2,5 : Nội suy theo (1) và (2) Nội suy theo (3) và (4) Nội suy cấp K +K =2,0:Fu’’ = 597,512 +K =2,5:Fu’’ = 655,75 *tra bảng các giá trị hệ số R và S S1 S3 S4 K R1 Direct Indirect R3 Direct Indirect R4 Direct Indirect 2,5 -0,044 324 1025 -1.321 1560 454 0,774 398 653 3 -0,042 335 1213 -1,575 1825 470 0,768 416 685 2,216 -0,0451 317,752 1200,46 -1,177 1409,48 444,91 0,777 387,78 634,82 KQ.β -0,0556 391,153 1477,76 -1,448 1735,07 547,688 0,957 477,35 781,47 β = 1,231 *Tính các Ei 1. E4 = E4.d + E4.i 2. Tính độ rọi trên tường E3 3. Tính độ rọi trên trần E1 kiểm tra : Độ rọi trên mặt phẳng làm việc : Sai số : ΔE = 3,5% - đạt yêu cầu -Độ chói khi nhìn đèn : yêu cầu : -Kích thước bộ đèn :1,24.0,18.0,1 Diện tích biểu kiến theo 2 hướng c b a a= 1,24 m b = 0,18 m c = 0,1 m Diện tích biểu kiến theo hướng nhìn Độ chói theo 2 hướng : Theo đường cong trắc quang của đèn Claude trang 151 Vậy : các tỷ số : -Do rdoc > 50 : nên ta có thể chọn lại bộ đèn có diện tích biểu kiến lớn hơn : 1,24x0,2x0,1 các tỷ số : *Kiểm tra tỷ số E3/E4 Với yêu cầu : Ta có :=> đạt yêu cầu *Kiểm trra theo biểu đồ Solener : Chọn 5 giá trị của γ : γ Ing 70 60 50 35 25 Idoc 55 48 35 25 10 Ing 469 402 335 234,5 167,5 Idoc 368,5 321,6 234,5 167,5 67 Lng.104 0,255 0,219 0,182 0,217 0,09 Ldoc.104 0,441 0,385 0,281 0,2 0,08 Nhận xét : với đường cong Soller : Với Eyc = 500(lx) theo trang 151 Thì tất cả các giá trị Lng , và Ldoc đều nằm bên trái => đúng Kết luận n = ? p = ? m = ? q = ? bao nhiêu bộ , loại gì Bài 2 : Thiết kế đường đô thị Thiết kế chiếu sáng làm đường cấp C; l = 21 m ; lớp phủ mặt đưòng trung bình , 2 viả hè rộng 3m/bên ; là đường 2 chiều trong nội thành đã qua sử dụng thời gian y/c : Tính 2 phương pháp tỷ số R : theo y/c với đường cấp C, do đường trong nội thành => lưu lượng > 500 lượt /h y/c : Ltb = 0,6 (Cd/m2) Etb = 12(lx) -Độ đồng đều chung : -Độ đồng đều dọc : -Chỉ số tiện nghi : G = (5÷6) Với đường trên ta có thể lựa chọn 2 phương án : Bố trí 2 phía so le : Bố trí về 2 phía đối diện : đk Ta sử dụng chiếu sáng cho đường nội thành là kiểu chụp vừa . Lyc = 0,6 (Cd/m2) Theo bảng R : có đường bê tông nhựa màu TB : Tính toán cho phương án : Bố trí so le về 2 phía chọn h = 15(m) h v s a h = 15 m Chọn s = 1,5 m a = 0,5 m Tức đèn đặt cách mép vỉa hè 1 m Khi đó ta có khoảng cách giữa các cột ( bước cột e ) Ta có : emax = 3,2.h = 3,2.15 = 48 m -chọn bước cột e = 40 m Khi đó quang thông của bộ đèn Φtt : Trong đó fu là hệ số sử dụng fu = f1 + f2 (tuyến tính hoá) Theo bảng 5.1 : ta sử dụng đèn Natri P=350 (W) ; Φ = 34000 (lm) Khi đó * Chỉ số tiện nghi – chói loá G : ISL từ (3->6) chọn ISL = 3,2 (trang 176) Ltb = 0,6 (Cd/m2) Bố trí về 2 phía đối diện : Ta có chọn emax = 3,5.h = 3,5.12= 42 m -> chọn e = 41 m Tính hệ số sử dụng : h = 12 m a= 0,5 l= 21m Vậy : Theo bảng 5.1 : Đèn Natri cao áp bóng sáng : P = 250 W ;Φ = 26000(lm) Nếu phương án (2) ta chọn cùng loại đèn với phương án (1) : P = 350 W ; Φ = 33000 lm ÔN THI MĐTQ Một Số Khái Niệm Cơ Bản : Từ trường có vai trò quan trọng , từ trường là mối liên hệ và tham gia biến đổi năng lượng của hệ thống biến đổi điện cơ . Khi máy điện làm việc , từ trường tác dụng tương hỗ với dòng điện tạo ra momen , gọi là mo men điện từ Tốc đọ góc : Tốc độ quay : Gia tốc góc : Momen : M=F.r.sinθ (Nm) Năng lượng : Công suất : Mo men : Thí dụ : Một cuộn dây có 20 vòng , diện tích A= 0,3 m2 quay quanh 1 trục với vận tốc 3000 (vong/phut) từ trường vuông góc với trục quay có B= 0,8T.Nếu từ thông qua cuộn dây , Φ = ABcosωt Tìm sđđ cảm ứng Ta có Giá trị hiệu dụng của Sđđ : Ba Định Luật Biến Đổi Điện Cơ Không tồn tại biến đổi điện cơ có hiệu suất 100%. Thế giới quanh ta luôn có sự biến đổi năng lượng ,biến đổi đơn giản và biến đổi phức tạp . Nguyên Lý Biến Đổi Điện Cơ : dwe = dwtt + dwcơ Độ thay đổi năng lượng điện đầu vào trong khoảng thời gian dt dwe =u.i.dt dwe = u.i.dt = Độ thay đỏi năng lượng cơ đầu ra : dwcơ = F.dx độ thay đổi năng lượng từ tương ứng trong thời gian dt : dwtt = idψ – Fdx Với chuyển động quay : dwcơ = M.dθ. Năng lượng từ trường : Nếu một hệ thống ở trạng thái cân bằng tĩnh ,không có chuyển động khi đó tổng năng lượng tích luỹ trong từ trường sẽ bằng tổng độ biến thiên năng lượng điện đàu vào tính từ thời điểm dòng điện và từ thông đều bằng 0 (I,ψ = 0) đến thời điểm xét .