Bài giảng máy điện

Next Néi dungBack Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn NextNéi dungBack Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn PhÇn 1: M¸y ®iÖn mét chiÒu PhÇn 2: M¸y biÕn ¸p PhÇnmë ®Çu Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn M¸y ®iÖn M¸y ®iÖn tÜnh M¸y ®iÖn quay M¸y biÕn ¸p M¸y ®iÖn mét chiÒu M¸y ®iÖn xoay chiÒu ®éng c¬ mét chiÒu M¸y ph¸t mét chiÒu M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé M¸y ®iÖn ®ång bé M¸y ph¸t kh«ng ®ång bé ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®éng c¬ ®ång bé M¸y ph¸t ®ång bé NextNéi dungBack Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn MF Hé tiªu thôMBA MBA 1. Vai trß cña c¸c lo¹i m¸y ®iÖn trong nÒn kinh tÕ quèc d©n: 2. Kh¸i niÖm, ph©n lo¹i vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu m¸y ®iÖn: a, §¹i c−¬ng vÒ m¸y ®iÖn: - Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y ®iÖn dùa trªn c¬ së cña ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ. Sù biÕn ®æi n¨ng l−îng trong m¸y ®iÖn ®−îc thùc hiÖn th«ng qua tõ tr−êng trong nã. §Ó t¹o ®−îc nh÷ng tõ tr−êng m¹nh vµ tËp trung, ng−êi ta dïng vËt liÖu s¾t tõ lµm m¹ch tõ. ë m¸y biÕn ¸p m¹ch tõ lµ mét lâi thÐp ®øng yªn. Cßn trong c¸c m¸y ®iÖn quay, m¹ch tõ gåm hai lâi thÐp ®ång trôc: mét quay, mét ®øng yªn vµ c¸ch nhau b»ng mét khe hë. b, Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu m¸y ®iÖn: NextNéi dungBack Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn 3. S¬ l−îc vÒ vËt liÖu chÕ t¹o m¸y ®iÖn: Gåm cã vËt liÖu t¸c dông, vËt liÖu kÕt cÊu vµ vËt liÖu c¸ch ®iÖn. VËt liÖu t¸c dông: bao gåm vËt liÖu dÉn ®iÖn vµ dÉn tõ dïng ®Ó chÕ t¹o d©y quÊn vµ lâi s¾t. VËt liÖu c¸ch ®iÖn: dïng ®Ó c¸ch ®iÖn c¸c bé phËn dÉn ®iÖn víi c¸c bé phËn kh¸c cña m¸y vµ c¸ch ®iÖn c¸c l¸ thÐp cña lâi s¾t. VËt liÖu kÕt cÊu: chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y vµ c¸c bé phËn chÞu lùc c¬ giíi nh− trôc, vá m¸y, khung m¸y. S¬ l−îc ®Æc tÝnh cña vËt liÖu dÉn tõ, dÉn ®iÖn vµ c¸ch ®iÖn dïng trong chÕ t¹o m¸y ®iÖn. a, VËt liÖu dÉn tõ: b, VËt liÖu dÉn ®iÖn: c, VËt liÖu c¸ch ®iÖn: CÊp c¸ch ®iÖn Y A E B F H C NhiÖt ®é (0C) 90 105 120 130 155 180 >180 PhÇn 1: M¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 1 : Nguyªn lý lµm viÖc - kÕt cÊu c¬ b¶n Ch−¬ng 2 : D©y quÊnM¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 3 : C¸c quan hÖ ®iÖn tõ trongm¸y Ch−¬ng 4 : Tõ tr−êng trongm¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 5 : §æi chiÒu Ch−¬ng 6 : M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 7 : §éng c¬mét chiÒu Ch−¬ng 8 : M¸y ®iÖn mét chiÒu ®Æc biÖt NextNéi dungBack Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn Ch−¬ng 1: Nguyªn lý lµm viÖc- kÕt cÊu c¬ b¶n Bµi gi¶ng m¸y ®iÖn NextNéi dungBack
1.1: CÊu t¹o cñam¸y ®iÖn mét chiÒu
1.2: Nguyªn lý lµm viÖc
1-3: c¸c l−îng ®Þnh møc
1.1: CÊu t¹o cña m¸y ®iÖn mét chiÒu 1. PhÇn tÜnh (Stato): NextCh−¬ng IBack a) Cùc tõ chÝnh: (Lµ bé phËn ®Ó sinh ra tõ th«ng kÝch thÝch) b) Cùc tõ phô: §Æt gi÷a c¸c cùc tõ chÝnh, dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu. c) G«ng tõ (vá m¸y): d) C¸c bé phËn kh¸c: N¾p m¸y: B¶o vÖ an toµn cho ng−êi vµ thiÕt bÞ. C¬ cÊu chæi than: §−a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra m¹ch ngoµi. PhÇn I: m¸y ®iÖn mét chiÒu Cùc tõ chÝnh D©y quÊn cùc tõ phô D©y quÊn cùc tõ chÝnh Cùc tõ phô NextCh−¬ng IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu phÇn c¶m ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Cùc tõ vá Bu l«ng Cuén d©y phÇn c¶m ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Bu l«ngcùc tõ cuén d©y vá 2. PhÇn øng (R«to): a) Lâi s¾t phÇn øng: Dïng ®Ó dÉn tõ. +) Víi c¸c m¸y c«ng suÊt võa vµ lín ng−êi ta dËp lç th«ng giã däc trôc. +) Víi c¸c m¸y ®iÖn c«ng suÊt lín cßn xÎ r·nh th«ng giã ngang trôc. b) D©y quÊn phÇn øng: Lµ phÇn sinh ra søc ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. +) D©y quÊn th−êng lµm b»ng ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn. §Ó tr¸nh khi quay d©y quÊn bÞ v¨ng ra miÖng r·nh th−êng ®−îc nªm chÆt b»ng tre, gç phÝp vµ ®Çu d©y quÊn th−êng ®−îc ®ai chÆt. +) Víi c¸c M§ c«ng suÊt nhá d©y quÊn cã tiÕt diÖn trßn, cßn m¸y cã c«ng suÊt võa vµ lín d©y quÊn cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. Nªm C¸ch ®iÖn r·nh D©y quÊn Lâi s¾t R·nh Lç th«ng giã däc trôc NextCh−¬ng I Back m¸y ®iÖn mét chiÒu phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Cæ gãp d©y quÊn lâi thÐp trôc phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Cæ gãp cuén d©y lâi thÐp trôc c) Vµnh ®æi chiÒu (Vµnh gãp): Dïng biÕn ®æi dßng xoay chiÒu thµnh dßng mét chiÒu. PhiÕn gãp d) C¸c bé phËn kh¸c: C¸nh qu¹t: Dïng lµm m¸t. Trôc m¸y: g¾n lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, c¸nh qu¹t vµ æ bi. Trôc lµm b»ng thÐp c¸c bon tèt. NextCh−¬ng IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu
1.2: Nguyªn lý lµm viÖc PhÇn tÜnh: Gåm 1 hÖ thèng tõ cã 2 cùc N vµ S. 1. Nguyªn lý lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t: NextCh−¬ng IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu PhÇn ®éng: Gåm khung d©y abcd (1phÇn tö d©y quÊn). d b a c e I− e F®t F®t I− b d c a U + - n Rt S N A B Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: trÞ sè søc ®iÖn ®éng trong tõng thanh dÉn ab vµ cd ®−îc x¸c ®Þnh: e = B.l.v Trong ®ã: B lµ trÞ sè c¶m øng tõ ë n¬i d©y dÉn quÐt qua l lµ chiÒu dµi thanh dÉn n»m trong tõ tr−êng. v lµ vËn tèc dµi cña thanh dÉn. tt Khi m¹ch ngoµi cã t¶i th× ta cã: U− = E− - I−R− Trong ®ã: E− lµ søc ®iÖn ®éng cña m¸y ph¸t. I−R− lµ sôt ¸p trªn khung d©y abcd U− lµ ®iÖn ¸p gi÷a 2 ®Çu cùc Khi ®ã vßng d©y sÏ chÞu 1 lùc t¸c dông gäi lµ lùc tõ: F®t = B.I−.l T−¬ng øng ta sÏ cã m« men ®iÖn tõ: M®t = F®t.D−/2.= B.I−.l.D−/2 Tõ h×nh vÏ ta thÊy ë chÕ ®é m¸y ph¸t M®t ng−îc víi chiÒu quay phÇn ®éng nªn nã ®−îc gäi lµ M h·m. NextCh−¬ng IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu Søc ®iÖn ®éng vµ dßng xoay chiÒu c¶m øng trong thanh dÉn ®· ®−îc chØnh l−u thµnh søc ®iÖn ®éng vµ dßng 1 chiÒu nhê hÖ thèng vµnh gãp chæi than.Ta cã thÓ biÓu diÔn søc ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn trong thanh dÉn vµ ë m¹ch ngoµi nh− h×nh vÏ: N S F, M®tn Nh− vËy: ë chÕ ®é ®éng c¬ th× U− > E− cßn ë chÕ ®é m¸y ph¸t th× U− < E− NextCh−¬ng IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu ë chÕ ®é ®éng c¬ M®t cïng chiÒu víi chiÒu quay phÇn ®éng gäi lµ m«men quay. NÕu ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ lµ U− th× ta cã: U− = E− + I−R− 2. Nguyªn lý lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬: N S F, M®t n m¸y ®iÖn mét chiÒu NextCh−¬ng IBack
1-3: c¸c l−îng ®Þnh møc 1. C«ng suÊt ®Þnh møc: P®m - T¶i cña M§ øng víi ®é t¨ng nhiÖt cho phÐp cña m¸y theo ®iÒu kiÖn lóc thiÕt kÕ ®−îc quy ®Þnh lµ c«ng suÊt ®Þnh møc cña m¸y. - C«ng suÊt ®Þnh møc ®Òu ®−îc tÝnh ë ®Çu ra cña m¸y. 2. C¸c ®¹i l−îng ®Þnh møc kh¸c: - C¸c trÞ sè ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tèc ®é quay, hÖ sè c«ng suÊt... øng víi P®m ®Òu lµ c¸c trÞ sè ®Þnh møc. Ch−¬ng 2: D©y quÊnM¸y ®iÖn mét chiÒu
2.1. NhiÖm vô, cÊu t¹o, ph©n lo¹i
2.2. D©y quÊn xÕp ®¬n
2.3. D©y quÊn xÕp phøc t¹p
2.4. D©y quÊn sãng ®¬n gi¶n
2.5. D©y quÊn sãng phøc t¹p
2.6. D©y c©n b»ng ®iÖn thÕ NextPhÇn IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu
2.1: NhiÖm vô - cÊu t¹o - ph©n lo¹i 1. NhiÖm vô cña d©y quÊn phÇn øng: - Sinh ra ®−îc 1 søc ®iÖn ®éng cÇn thiÕt, hay cã thÓ cho 1 dßng ®iÖn nhÊt ®Þnh ch¹y qua mµ kh«ng bÞ nãng qu¸ 1 nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh ®Ó sinh ra 1 m«men cÇn thiÕt ®ång thêi ®¶m b¶o ®æi chiÒu tèt, c¸ch ®iÖn tèt, lµm viÖc ch¾c ch¾n, an toµn. TiÕt kiÖm vËt liÖu, kÕt cÊu ®¬n gi¶n. 2. CÊu t¹o cña d©y quÊn phÇn øng: - D©y quÊn phÇn øng gåm nhiÒu phÇn tö nèi víi nhau theo 1 quy luËt nhÊt ®Þnh. - PhÇn tö d©y quÊn lµ 1 bèi d©y gåm 1 hay nhiÒu vßng d©y mµ 2 ®Çu cña nã nèi vµo 2 phiÕn gãp. - C¸c phÇn tö nèi víi nhau th«ng qua 2 phiÕn gãp ®ã vµ lµm thµnh c¸c m¹ch vßng kÝn. §Çu nèi C¹nh t¸c dông NextBack m¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 2 NÕu trong 1 r·nh phÇn øng (r·nh thùc) chØ ®Æt 2 c¹nh t¸c dông (d©y quÊn 2 líp) th× r·nh ®ã gäi lµ r·nh nguyªn tè. NÕu trong 1 r·nh thùc cã 2u c¹nh t¸c dông víi u = 1,2,3... th× r·nh thùc ®ã chia thµnh u r·nh nguyªn tè. u=1 u=2 u=3 Quan hÖ gi÷a r·nh thùc Z vµ r·nh nguyªn tè Znt : Znt = u.Z Quan hÖ gi÷a sè phÇn tö cña d©y quÊn S vµ sè phiÕn gãp G: S = G. → Znt = S = G 3. Ph©n lo¹i: - Theo c¸ch thùc hiÖn d©y quÊn: + D©y quÊn xÕp ®¬n vµ xÕp phøc t¹p. + D©y quÊn sãng ®¬n vµ sãng phøc t¹p. NextCh−¬ng 2Back m¸y ®iÖn mét chiÒu + Trong 1 sè tr−êng hîp cßn dïng c¶ d©y quÊn hçn hîp: kÕt hîp c¶ d©y quÊn xÕp vµ sãng. D¹ng xÕp D¹ng sãng - Theo kÝch th−íc c¸c phÇn tö: d©y quÊn cã phÇn tö ®ång ®Òu vµ d©y quÊn theo cÊp. 4. C¸c b−íc d©y quÊn: - B−íc d©y quÊn thø nhÊt y1 :khoảng cách cạnh tác dụng 1 & 2 của 1 phần tử. - B−íc d©y quÊn thø hai y2 : khoảng cách cạnh tác dụng thứ hai của phần tử 1 và cạnh tác dụng 1 của phần tử thứ 2. - B−íc d©y tæng hîp y : khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng thứ nhất của hai phần tử liền kề. - B−íc vµnh gãp yG : khoảng cách giữa 2 thanh góp của 1 phần tử. NextCh−¬ng 2Back m¸y ®iÖn mét chiÒu D©y quÊn cã phÇn tö ®ång ®Òu D©y quÊn cã phÇn tö theo cÊp
2.2: D©y quÊn xÕp ®¬n 1. B−íc cùc vµ c¸c b−íc d©y quÊn: a) B−íc cùc τ: Lµ chiÒu dµi phÇn øng d−íi 1 cùc D− lµ ®−êng kÝnh phÇn øng τ lµ b−íc cùc p lµ sè ®«i cùc b) C¸c b−íc d©y quÊn: B−íc d©y quÊn thø nhÊt y1: y1 = ± εp2 Znt Trong ®ã: ε lµ 1 sè hoÆc ph©n sè ®Ó y1 lµ 1 sè nguyªn. + NÕu y1 = ta cã d©y quÊn b−íc ®ñ. + NÕu y1 > ta cã d©y quÊn b−íc dµi. + NÕu y1 < ta cã d©y quÊn b−íc ng¾n.p2 Znt p2 Znt p2 Znt NextCh−¬ng 2Back 1 2 3 y1 y y2 m¸y ®iÖn mét chiÒu τ = [cm..] p D. − 2 pi τ = [r·nh ng. tè] p Znt 2 2. S¬ ®å khai triÓn: Khai triÓn d©y quÊn xÕp ®¬n M§MC cã Znt = S = G = 16, 2p = 4. - B−íc d©y quÊn tæng hîp (y) vµ b−íc vµnh gãp (yG ): §Æc ®iÓm cña d©y quÊn xÕp ®¬n lµ 2 ®Çu cña 1 phÇn tö nèi vµo 2 phiÕn gãp kÒ nhau nªn yG = y = 1. a) TÝnh c¸c b−íc d©y quÊn: y1 = ± ε = = 4 (B−íc ®ñ) y2 = y1 - y = 4 -1 = 3. y = yG = 1.p2 Znt 4 16 b)Thø tù nèi c¸c phÇn tö: C¨n cø vµo c¸c b−íc d©y quÊn ta cã thÓ bè trÝ c¸ch nèi c¸c phÇn tö ®Ó thùc hiÖn d©y quÊn. NextCh−¬ng 2Back - B−íc d©y quÊn thø hai y2: Trong d©y quÊn xÕp ®¬n: y1 = y2 + y → y2 = y1 - y. m¸y ®iÖn mét chiÒu +y1 - Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm kh¶o s¸t phÇn tö 1 n»m trªn ®−êng trung tÝnh h×nh häc (®ã lµ ®−êng th¼ng trªn bÒ mÆt phÇn øng mµ däc theo nã c¶m øng tõ b»ng 0). - VÞ trÝ cña c¸c cùc tõ trªn h×nh vÏ ph¶i ®èi xøng nhau, kho¶ng c¸ch gi÷a chóng ph¶i ®Òu nhau. ChiÒu réng cùc tõ b»ng 0,7 b−íc cùc.VÞ trÝ cña chæi than trªn phiÕn ®æi chiÒu còng ph¶i ®èi xøng, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c chæi than ph¶i b»ng nhau. ChiÒu réng chæi than lÊy b»ng 1 phiÕn ®æi chiÒu. - Yªu cÇu chæi than ph¶i ®Æt ë vÞ trÝ ®Ó dßng ®iÖn trong phÇn tö khi bÞ chæi than ng¾n m¹ch lµ nhá nhÊt vµ søc ®iÖn ®éng lÊy ra ë 2 ®Çu chæi than lµ lín nhÊt. Nh− vËy chæi than ph¶i ®Æt trªn trung tÝnh h×nh häc vµ trôc chæi than trïng víi trôc cùc tõ. Khai triÓn Líp trªn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4Líp d−íi c) Gi¶n ®å khai triÓn: m¸y ®iÖn mét chiÒu SNSN 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A1 + A + A2 +B1 - B - B2 - n S¬ ®å khai triÓn d©y quÊnM§MC D©y quÊn xÕp ®¬n cã Znt = S = G = 16, 2p = 4. NextCh−¬ng 2Back m¸y ®iÖn mét chiÒu 3.X¸c ®Þnh sè ®«i m¹ch nh¸nh: A1 B2 A2 B1 (-) Nh×n tõ ngoµi vµo d©y quÊn phÇn øng cã thÓ biÓu thÞ b»ng s¬ ®å sau: - Ta thÊy: d©y quÊn phÇn øng lµ 1 m¹ch ®iÖn gåm 4 m¹ch nh¸nh song song hîp l¹i. (M¹ch nh¸nh song song lµ phÇn d©y quÊn n»m gi÷a 2 chæi ®iÖn cã cùc tÝnh kh¸c nhau). NÕu m¸y cã 2p cùc th× sÏ cã 2p m¹ch nh¸nh song song. KÕt luËn: - Trong d©y quÊn xÕp ®¬n gi¶n th× sè m¹ch nh¸nh song song b»ng sè cùc tõ hay sè ®«i m¹ch nh¸nh song song b»ng sè ®«i cùc : a = p - NÕu d©y quÊn xÕp tho¶ m·n 2 ®iÒu kiÖn: chæi than n»m trªn ®−êng trung tÝnh h×nh häc vµ hÖ thèng m¹ch tõ ®èi xøng th× søc ®iÖn ®éng c¸c nh¸nh b»ng nhau vµ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt. NextCh−¬ng 2Back (+) m¸y ®iÖn mét chiÒu
2-3: d©y quÊn xÕp phøc t¹p 1. B−íc d©y quÊn: §Æc ®iÓm cña d©y quÊn xÕp phøc t¹p lµ yG = m (m = 2, 3, 4...). Th«ng th−êng chØ dïng m = 2. Trong nh÷ng m¸y c«ng suÊt thËt lín míi dïng m > 2. Khi m = 2 = yG: - NÕu sè r·nh nguyªn tè vµ sè phÇn tö lµ ch½n th× ta ®−îc 2 d©y quÊn xÕp ®¬n ®éc lËp. - NÕu sè r·nh nguyªn tè vµ sè phÇn tö lÎ ta ®−îc 2 d©y quÊn xÕp ®¬n nh−ng kh«ng ®éc lËp mµ nèi tiÕp nhau thµnh 1 m¹ch kÝn. Nh− vËy cã thÓ coi d©y quÊn xÕp phøc t¹p gåm m d©y quÊn xÕp ®¬n lµm viÖc song song nhê chæi than. Vµ chæi than ph¶i cã bÒ réng ≥ m lÇn phiÕn gãp míi cã thÓ lÊy ®iÖn ra. NextCh−¬ng 2Back m¸y ®iÖn mét chiÒu y1 y y2 1 2 3 4 5 2. S¬ ®å khai triÓn: D©y quÊn xÕp phøc t¹p cã: yG = m = 2; 2p = 4; Znt = S = G = 24. a) C¸c b−íc d©y quÊn: y2 = y1 - y = 6 - 2 = 4 yG = y = 2 6 4 24 p2 Zy1 === b) Thø tù nèi c¸c phÇn tö: NextCh−¬ng 2Back KhÐp kÝn +y1 KhÐp kÝn Líp trªn 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 7 9 11 13 15 17 19 21 23Líp d−íi 1 3 5 +y1 Líp trªn 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 8 10 12 14 16 18 20 22 24Líp d−íi 2 4 6 m¸y ®iÖn mét chiÒu Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊnM§MC D©y quÊn xÕp phøc t¹p yG = m = 2; 2p = 4; Znt = S = G = 24. N SSN NextCh−¬ng 2Back 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 n A1 + B1 - A + B - A2 + B2 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 24 Cùc tõ vµ chæi ®iÖn nh− ë d©y quÊn xÕp ®¬n. ChØ kh¸c lµ bÒ réng chæi ®iÖn ≥ 2 lÇn phiÕn gãp ®Ó cã thÓ lÊy ®iÖn ®ång thêi ë 2 d©y quÊn ra. m¸y ®iÖn mét chiÒu D©y quÊn xÕp phøc t¹p do m d©y quÊn xÕp ®¬n cïng ®Êu chung chæi than do ®ã sè ®«i m¹ch nh¸nh so song cña d©y quÊn: a = m.p.
2-4: d©y quÊn sãng ®¬n 1. B−íc d©y quÊn: y1 = ± ε. D©y quÊn sãng ®¬n kh¸c víi d©y quÊn xÕp ®¬n ë yG. p2 Znt NextCh−¬ng 2Back Muèn cho khi quÊn xong vßng thø nhÊt ®Çu cuèi cña phÇn tö thø p 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 lµ: p.yG = G ± 1→ yG= (G lµ sè phiÕn gãp). DÊu (+) øng víi d©y quÊn ph¶i. DÊu (-) øng víi d©y quÊn tr¸i. p 1G ± y1 = ± ε. → y2 = y - y1 = yG - y1. y = yG = p2 Znt p 1G ± m¸y ®iÖn mét chiÒu y1 y2 y 2. S¬ ®å khai triÓn: Khai triÓn d©y quÊn sãng ®¬n cã Znt = S = G = 15; 2p = 4 a) B−íc d©y quÊn: y1 = ± ε = - = 3 (b−íc ng¾n) . y2 = y - y1 = 7 - 3 = 4. y = yG = = = 7 (d©y quÊn tr¸i) 4 15 4 3 2 115− p2 Znt p 1G ± NextCh−¬ng 2Back b) Thø tù nèi c¸c phÇn tö: +y1 Líp trªn 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 4 11 3 10 2 9 1 8 15Líp d−íi 7 14 6 2 9 13 5 1 12 +y2 m¸y ®iÖn mét chiÒu SNSN Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊnM§MC D©y quÊn sãng ®¬n cã Znt = S = G = 15; 2p = 4 NextCh−¬ng 2Back 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B2 -A2 + B - B1 - A + A1 + 1 23 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 n Quy luËt nèi d©y cña d©y quÊn sãng ®¬n lµ nèi tiÕp tÊt c¶ c¸c phÇn tö d−íi ë c¸c cùc cã cïng cùc tÝnh l¹i råi nèi víi c¸c phÇn tö ë d−íi c¸c cùc cã cùc tÝnh kh¸c cho ®Õn hÕt. m¸y ®iÖn mét chiÒu D©y quÊn sãng ®¬n chØ cã 1 ®«i m¹ch nh¸nh song song: a = 1.
2-5: d©y quÊn sãng phøc t¹p 1. B−íc d©y quÊn: T−¬ng tù nh− víi d©y quÊn sãng ®¬n. Riªng b−íc vµnh gãp: yG p mG ± = 2. S¬ ®å khai triÓn: a) TÝnh b−íc d©y quÊn: y1 = ± ε = = 4 (d©y quÊn b−íc ng¾n) yG = 8 = y; y2 = y - y1 = 8 - 4 = 4. p2 Znt 4 2 4 18 − 2 218 p mG − = ± = b) Thø tù nèi c¸c phÇn tö: m = 2; 2p = 4; Znt = S = 18. NextBack KhÐp kÝn KhÐp kÝn +y1 Líp trªn 1 9 17 7 15 5 13 3 11 1 5 13 3 11 1 9 17 7 15Líp d−íi +y1 Líp trªn 2 10 18 8 16 6 14 4 12 2 6 14 4 12 2 10 18 8 16Líp d−íi +y2 +y2 m¸y ®iÖn mét chiÒu Gi¶n ®å khai triÓn d©y quÊnM§MC D©y quÊn sãng phøc t¹p cã: m = 2; 2p = 4; Znt = S = 18 NextCh−¬ng 2Back N SSN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 23 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 n B2 -A2 + B - B1 - A + A1 + m¸y ®iÖn mét chiÒu D©y quÊn sãng phøc t¹p gåm m d©y quÊn sãng ®¬n hîp l¹i do ®ã sè ®«i m¹ch nh¸nh song song cña d©y quÊn sãng phøc t¹p: a = m. NextCh−¬ng 2Back
2.6: D©y c©n b»ng ®iÖn thÕ 1.§iÒu kiÖn ®Ó d©y quÊn ®èi xøng: - D©y quÊn M§MC t−¬ng øng nh− 1 m¹ch ®iÖn gåm 1 sè nh¸nh song song ghÐp l¹i. Mçi nh¸nh gåm 1 sè phÇn tö nèi tiÕp nhau. - D©y quÊn ph¶i ®¶m b¶o 1 sè yªu cÇu sau: + §¶m b¶o vÒ c¶m øng tõ: HÖ thèng m¹ch tõ ph¶i cã cÊu t¹o ®èi xøng, tõ th«ng ë c¸c cùc nh− nhau. + §iÒu kiÖn vÒ d©y quÊn: TÊt c¶ c¸c d©y quÊn t¹o thµnh m¹ch nh¸nh ph¶i t−¬ng ®−¬ng nhau vµ sè phÇn tö cña c¸c nh¸nh còng ph¶i t−¬ng ®−¬ng. - ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng: søc ®iÖn ®éng sinh ra trong c¸c m¹ch nh¸nh song song b»ng nhau, dßng ®iÖn ph©n bè ®Òu trong c¸c nh¸nh. m¸y ®iÖn mét chiÒu - D©y c©n b»ng ®iÖn thÕ lµm mÊt sù kh«ng ®èi xøng cña m¹ch tõ trong M§ ®Ó c©n b»ng ®iÖn thÕ ë c¸c m¹ch nh¸nh cña d©y quÊn xÕp n»m d−íi c¸c cùc tõ cã cïng cùc tÝnh ®−îc gäi lµ d©y c©n b»ng lo¹i 1. B−íc thÕ yt b»ng sè phiÕn ®æi chiÒu d−íi mçi ®«i cùc: yt = a G p G = - D©y c©n b»ng lµm mÊt sù ph©n bè kh«ng ®èi xøng cña ®iÖn ¸p trªn vµnh gãp gäi lµ d©y c©n b»ng lo¹i 2. B−íc thÕ: yt = a G a S = 2. D©y c©n b»ng ®iÖn thÕ lo¹i 1: 3. D©y c©n b»ng lo¹i 2: NextCh−¬ng 2Back m¸y ®iÖn mét chiÒu Ch−¬ng 3: C¸c quan hÖ ®iÖn tõ trongm¸y
3.1: Søc ®iÖn ®éng d©y quÊn phÇn øng
3.2: M« men ®iÖn tõ - c«ng suÊt ®iÖn tõ
3.3: C©n b»ng n¨ng l−îng - tæn hao - hiÖu suÊt NextPhÇn IBack m¸y ®iÖn mét chiÒu
3.1: Søc ®iÖn ®éng d©y quÊn phÇn øng Søc ®iÖn ®éng trung b×nh c¶m øng trong 1 thanh dÉn cã chiÒu dµi l, chuyÓn ®éng víi vËn tèc v trong tõ tr−êng b»ng: etb = Btb.l.v τ lµ b−íc cùc D− lµ ®−êng kÝnh phÇn øng. p lµ sè ®«i cùc. n lµ tèc ®é quay phÇn øng(v/phót) Φδ: tõ th«ng khe hë d−íi mçi cùc tõ (Wb) NextCh−¬ng 3Back 60 np2 60 nD . .. − τ= pi lτ Φ δ v = Btb = lτ Φ δ 60 np2 .τ 60 np2 .. δΦetb = .l. = NÕu gäi N lµ tæng sè thanh dÉn cña d©y quÊn th× mçi m¹ch nh¸nh song song sÏ cã thanh dÉn nèi tiÕp nhau. Nh− vËy søc ®iÖn ®éng cña m¸y: a2 N E− = Trong ®ã: Ce = lµ hÖ sè phô thuéc kÕt cÊu m¸y vµ d©y quÊn. a2 N n a60 pN .. δΦ a60 pN .etb = Hay E− = Ce.Φδ.n (V) m¸y ®iÖn mét chiÒu
3.2. M«men ®iÖn tõ - c«ng suÊt ®iÖn tõ 1. M«men ®iÖn tõ: Khi M§ lµm viÖc trong d©y quÊn phÇn øng sÏ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. T¸c dông cña tõ tr−êng lªn d©y dÉn cã dßng ®iÖn ch¹y qua sÏ sinh ra m«men ®iÖn tõ trªn trôc m¸y. - Lùc ®iÖn tõ t¸c dông lªn tõng thanh dÉn: f = Btb.l.i− M = Btb. .l.N. . a2 I − 2 D− Thay D− = vµ Btb = ta cã: pi τp2 l.τ Φ δ M = . .l.N. = .Φδ.I− = CM. Φδ.I− (Nm) l.τ Φ δ a2 I − pi τ 2 p2 pia2 pN NextBack Gäi N lµ tæng sè thanh dÉn cña d©y quÊn vµ dßng trong m¹ch nh¸nh lµ: i ư = I ư /2a th× m«men ®iÖn tõ t¸c dông lªn d©y quÊn phÇn øng lµ: Trong ®ã: CM = lµ hÖ sè phô thuéc kÕt cÊu m¸y.pia2 pN Φδ lµ tõ th«ng d−íi mçi cùc tõ (Wb). m¸y ®iÖn mét chiÒu S n M Bδ Bδtb τ 2. C«ng suÊt ®iÖn tõ: C«ng suÊt øng víi m«men ®iÖn tõ (lÊy vµo víi m¸y ph¸t vµ ®−a ra víi ®éng c¬) gäi lµ c«ng suÊt ®iÖn tõ: P®t = M.ω ω = lµ tèc ®é gãc phÇn øng. 60 n2pi pia2 pN 60 n2pi a60 pN - Trong chÕ ®é m¸y ph¸t: M ng−îc chiÒu quay víi phÇn øng nªn ®ãng vai trß lµ m«men h·m. M¸y chuyÓn c«ng suÊt c¬ (M.ω) thµnh c«ng suÊt ®iÖn (E−I−). - Trong chÕ ®é ®éng c¬: M cã t¸c dông lµm quay phÇn øng → cïng chiÒu víi chiÒu quay phÇn øng. M¸y chuyÓn c«ng suÊt ®iÖn (E−I−) thµnh c«ng suÊt c¬ (M.ω) NextCh−¬ng 3Back → P®t = .Φδ.I− . = .n.Φδ.I− = E− . I− m¸y ®iÖn mét chiÒu 1. Tæn hao trong M§MC:
3.3: C©n b»ng n¨ng l−îng - tæn hao - hiÖu suÊt a) Tæn hao c¬( pc¬): b) Tæn hao s¾t (pFe): c) Tæn hao ®ång (pcu): Gåm 2 phÇn: - Tæn hao ®ång trªn m¹ch phÇn øng: pcu.− = I− 2R− Víi: R− = r− + rb + rf + rtx ; (r− : ®iÖn trë d©y quÊn phÇn øng; rf : ®iÖn trë cùc tõ phô; rb : ®iÖn trë d©y quÊn bï; rtx: ®iÖn trë tiÕp xóc chæi than.) - Tæn hao ®ång trªn m¹ch kÝch thÝch: (Bao gåm tæn hao ®ång cña d©y quÊn kÝch thÝch vµ cña ®iÖn trë ®iÒu chØnh trong m¹ch kÝch thÝch): pcu.kt = Ukt Ikt NextBack ω 0p - Hai lo¹i tæn hao trªn tån t¹i ngay c¶ khi kh«ng t¶i nªn gäi lµ tæn hao kh«ng t¶i: p0 = pc¬ + pFe. Tæn hao nµy sinh ra M h·m ngay c¶ khi kh«ng t¶i nªn gäi lµ M kh«ng t¶i: M0 = Ch−¬ng 3 m¸y ®iÖn mét chiÒu d) Tæn hao phô: (pf) Trong ®ång vµ trong thÐp ®Òu sinh ra tæn hao phô. Tæn hao phô th−êng khã tÝnh. Ta lÊy pf = 1%P®m 2. Gi¶n ®å n¨ng l−îng vµ hiÖu suÊt: a) M¸y ph¸t ®iÖn: - Gi¶n ®å n¨ng l−îng: - HiÖu suÊt: ( ) 11 cuFeco1 1 2 P p1 P pppP P P Σ −= ++− ==η NextCh−¬ng 3Back P®t = P1 - (pc¬ + pFe) = P1 - p0 = E− I− P2 = P®t - pcu = U.I− m¸y ®iÖn mét chiÒu P1 P®t pcupFe pc¬ P2 b) §éng c¬ ®iÖn: Ta cã c«ng suÊt ®iÖn mµ ®éng c¬ nhËn tõ l−íi: P1 = U.I = U.(I− + Ikt ) Víi: I = I− + Ikt lµ dßng nhËn tõ l−íi vµo. U lµ ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y. P®t = P1 - (pcu.− + pcu.kt) P®t = E−I− Cßn l¹i lµ c«ng suÊt c¬ ®−a ra ®Çu trôc: P2 = M.ω = P®t - (pc¬ +pFe) - Gi¶n ®å n¨ng l−îng: P1 P®t pcu.− + pcu.kt pFe pc¬ P2 - HiÖu suÊt: ( ) 11 cuFeco1 1 2 P p1 P pppP P P Σ −= ++− ==η NextCh−¬ng 3Back m¸y ®iÖn mét chiÒu
4-1: tõ tr−êng lóc kh«ng t¶i -Từ Trường cực từ chính-
4-2: tõ tr−êng khi cã t¶i NextPhÇn IBack Ch−¬ng 4 : Tõ tr−êng trongm¸y ®iÖn mét chiÒu m¸y ®iÖn mét chiÒu
4-1: tõ tr−êng lóc kh«ng t¶i 1.Tõ tr−êng chÝnh vµ tõ tr−êng t¶n: Tõ th«ng chÝnh lµ tõ th«ng ®i qua khe hë kh«ng khÝ gi÷a phÇn øng vµ cùc tõ trong ph¹m vi 1 b−íc cùc. Φ0 Tõ th«ng cña cùc tõ ®−îc tÝnh nh− sau: φc = φ0 +φσ = φ0(1+φσ/ φ0 ) = φ0.σt NextCh−¬ng 4Back 0Φ ΦσVíi σt = 1+ lµ hÖ sè t¶n tõ cña cùc tõ chÝnh. Φσ 2. Søc tõ ®éng cÇn thiÕt ®Ó sinh ra tõ th«ng: - Do m¹ch tõ hoµn toµn ®èi xøng vµ søc tõ ®éng ë c¸c cùc tõ nh− nhau nªn ta chØ cÇn tÝnh cho 1 ®«i cùc. m¸y ®iÖn mét chiÒu - §Ó cã tõ th«ng chÝnh φ0 ta cÇn cung cÊp cho d©y quÊn kÝch thÝch 1 søc tõ ®éng F0 nµo ®ã. §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc tÝnh to¸n ta dïng c¸ch ph©n ®o¹n m¹ch tõ thµnh 5 ®o¹n: khe hë kh«ng khÝ (δ), r¨ng phÇn øng (hr), l−ng phÇn øng (l−), cùc tõ (hc), g«ng tõ (lG). NextCh−¬ng 4Back µ B S Φ Khi ®ã søc tõ ®éng cÇn thiÕt cho 1 ®«i cùc sÏ tÝnh nh− sau: F0 = Σ I.W = Σ H.l = 2Hδ.δ + 2Hr.hr + H−.l− + 2Hc.hc + HG.lG = Fδ + Fr + F− + Fc + FG Trong ®ã: h chØ chiÒu cao, l chØ chiÒu dµi. Trong mçi ®o¹n ®ã c−êng ®é tõ tr−êng ®−îc tÝnh: H = víi B = Φ, S, µ lµ tõ th«ng, tiÕt diÖn, hÖ sè tõ thÈm cña c¸c ®o¹n. a) Søc tõ ®éng trªn khe hë Fδ: Fδ = 2Hδ.δ * Khi phÇn øng nh½n: - Do khe hë gi÷a cùc tõ vµ phÇn øng kh«ng ®Òu: ë gi÷a th× khe hë nhá, 2 ®Çu mÐp cùc tõ khe hë lín: δmax = (1,5 ÷ 2,5)δ nªn ph©n bè tõ c¶m ë nh÷ng ®iÓm th¼ng gãc víi bÒ mÆt phÇn øng còng kh¸c nhau. m¸y ®iÖn mét chiÒu hc hc hrhr δ l− lG τδ Bδ τ bδ - §Ó ®¬n gi¶n ta thay ®−êng cong tõ c¶m thùc tÕ b»ng 1 h×nh ch÷ nhËt cã chiÒu cao lµ Bδ vµ ®¸y lµ bδ = αδ.τ sao cho diÖn tÝch h×nh ch÷ nhËt b»ng diÖn tÝch bao bëi ®−êng cong thùc tÕ. (bδ lµ cung tÝnh to¸n cña cùc tõ cßn αδ lµ hÖ sè tÝnh to¸n cung cùc). Trong M§MC cã cùc tõ phô th× αδ = 0,62 ÷ 0,72; ë M§MC kh«ng cã cùc tõ phô th× αδ = 0,7 ÷ 0,8 NextBack - Ph©n bè tõ c¶m d−íi 1 cùc tõ biÓu diÔn nh− h×nh vÏ. Tõ c¶m ë gi÷a cùc tõ cã gi¸ trÞ lín nhÊt cßn ë 2 mÐp cùc trÞ sè gi¶m dÇn vµ ë ®−êng trung tÝnh h×nh häc gi÷a 2 cùc tõ th× b»ng 0. Ch−¬ng 4 m¸y ®iÖn mét chiÒu Gäi l− lµ chiÒu dµi phÇn øng theo däc trôc vµ lc lµ chiÒu dµi cùc tõ th× ta cã chiÒu dµi tÝnh to¸n lδ = . Víi l− = l1- ng.bg ng,bg lµ sè r·nh vµ chiÒu réng r·nh th«ng giã. 2 ll c+− Bδ lδ lc l1 Tõ c¶m khe hë kh«ng khÝ: Søc tõ ®éng ®−îc tÝnh: δδ δ δ δ δ Φ = Φ = blS B . δ µ Φ =δ µ =δ= δδ δδ δδ . .. ... bl 2B2H2F 00 1 * Khi phÇn øng cã r¨ng: - Khi tÝnh to¸n ta ph¶i quy ®æi phÇn øng cã r¨ng vÒ phÇn øng nh½n b»ng c¸ch t¨ng khe hë kh«ng khÝ lµ δ' = Kδ.δ víi δ' ®−îc gäi lµ trÞ sè tÝnh to¸n cña khe hë. Kδ lµ hÖ sè khe hë: t1 lµ b−íc r¨ng; br1 lµ chiÒu réng ®Ønh r¨ng δ+ δ+ =δ 10b 10t K 1r 1 Ta cã søc tõ ®éng phÇn øng khi cã r¨ng : Fδ = 2.Hδ.δ' Fδ = 2.Hδ. Kδ.δ = 2.Fδ1. Kδ = 2. .Kδ δ' = Kδ.δ δ µ Φ δδ δ . .. bl0 NextCh−¬ng 4Back m¸y ®iÖn mét chiÒu br1 t1 b) Søc tõ ®éng trªn r¨ng phÇn øng: Hrtb Hr1 t1 br1 x br2 t2 Hr2 Tõ th«ng ®i qua 1 b−íc r¨ng t1 lµ Φt = Bδ.lδ.t1 XÐt 1 tiÕt diÖn ®ång t©m víi mÆt phÇn øng, c¸ch ®Ønh r¨ng 1 kho¶ng x th× tõ th«ng ®i qua tiÕt diÖn ®ã gåm 2 thµnh phÇn: xrrxt ′Φ+Φ=Φ Chia 2 vÕ cña (1) cho Srx (tiÕt diÖn r¨ng) ta cã: (1) rx xr rx rx rx t SSS ′ Φ + Φ = Φ rx rx t B S ′= Φ rx rx rx B S = Φ lµ trÞ sè tõ c¶m tÝnh to¸n vµ thùc tÕ cña r¨ngvµ NextCh−¬ng 4Back (1’) Víi phÇn øng cã r¨ng vµ r·nh khi tõ th«ng ®i qua khe hë kh«ng khÝ th× ph©n lµm 2 m¹ch song song ®i vµo r¨ng vµ r·nh phÇn øng. Do tõ dÉn cña thÐp lín h¬n kh«ng khÝ nhiÒu nªn ®¹i bé phËn tõ th«ng ®i vµo r¨ng. t1 lµ b−íc ®Ønh r¨ng t2 lµ b−íc ch©n r¨ng m¸y ®iÖn mét chiÒu *) ý nghÜa cña B’rx: Coi toµn bé tõ th«ng ®Òu ®i qua r¨ng phÇn øng (m¹ch tõ ch−a b·o hoµ). Khi B’tx> 1,8 Tesla th× m¹ch tõ b¾t ®Çu b·o hoµ, tõ trë t¨ng dÇn, ta kh«ng thÓ bá qua tõ c¶m trªn r·nh. Khi ®ã thµnh phÇn thø 2 cña biÓu thøc (1') biÓu diÔn nh− sau: rxxr0rxxr rx xr xr xr rx xr KHKB S S SS .... ′′ ′ ′ ′′ µ==Φ=Φ (2) - Gi¶ thiÕt r»ng nh÷ng mÆt c¾t h×nh trô ngang r¨ng vµ r·nh ë c¸c ®é cao x ®Òu lµ nh÷ng mÆt ®¼ng trÞ cña tõ tr−êng th× khi ®ã cã thÓ xem nh− Hrx = Hr’x Thay vµo (1'): rxxrrxrx KHBB .. '0µ+=′ (3) Gi¸ trÞ biÓu thøc nµy cã thÓ t×m ®−îc tõ ®−êng cong tõ ho¸ B = f(H) vµ qua c¸c b−íc tÝnh cô thÓ sau: + VÏ ®−êng cong tõ ho¸ cña lâi s¾t phÇn øng Khi ®· biÕt kÝch th−íc cña r¨ng vµ r·nh ta cã: 1 klb lt S SK crx x rx xr rx −== δ′ − Víi: Kc lµ hÖ sè Ðp chÆt lâi s¾t; Stx, tx lµ tiÕt diÖn r¨ng vµ b−íc r¨ng ë ®é cao x; l−, lδ lµ chiÒu dµi thùc vµ tÝnh to¸n cña lâi s¾t. m¸y ®iÖn mét chiÒu B (2) (1) 0 Hrx H rxrx0 KH ..µ Brx + Tõ ®−êng cong tõ ho¸