Giáo trình Máy điện - Đặng Văn Thành

209 trang hapham 2860

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Máy điện - Đặng Văn Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_may_dien_dang_van_thanh.pdf

Nội dung text: Giáo trình Máy điện - Đặng Văn Thành

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN BOÄ MOÂN CS KYÕ THUAÄT ÑIEÄN THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH NAÊM 2006
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN BOÄ MOÂN CS KYÕ THUAÄT ÑIEÄN BIEÂN SOAÏN : ÑAËNG VAÊN THAØNH- PHAÏM THÒ NGA Bieân soaïn theo chöông trình coâng ngheä nghaønh Ñieän heä Cao ñaúng Kyõ thuaät THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH NAÊM 2006
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - PHAÀN I - MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Maùy ñieän moät chieàu(MÑ1C) hieän ngaøy caøng chieám vò trí quan troïng trong saûn xuaát vaø ñôøi soáng. Noù duøng laøm ñoäng cô ñieän, maùy phaùt ñieän hoaëc toå hôïp maùy, thieát bò ñieän moät chieàu chuyeân duïng. Coâng suaát lôùn nhaát cuûa maùy ñieän moät chieàu hieän nay vaøo khoaûng 1000kW, ñieän aùp vaøo khoaûng vaøi traêm cho ñeán 1000V. Höôùng phaùt trieån hieän nay laø caûi tieán tính naêng cuûa vaät lieäu, naâng cao chæ tieâu kinh teá cuûa maùy, cheá taïo nhöõng maùy coâng suaát lôùn hôn, söû duïng löôùi ñieän 1 chieàu truyeàn taûi ñieän aùp cao. CHÖÔNG1.KEÁT CAÁU VAØ NGUYEÂN LYÙ MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Muïc tieâu ñaït ñöôïc:  Sinh vieân nhaän bieát vaø hieåu ñöôïc keát caáu chung caùc loaïi maùy ñieän moät chieàu  Hieåu nguyeân taéc hoaït ñoäng , maïch ñieän töông uùng vaø phöông trình caân baèng aùp cuûa maùy phaùt vaø ñoäng cô ñieän moät chieàu  Hieåu yù nghóa caùc thoâng soá ñònh möùc trong maùy ñieän moät chieàu vaø caùc thoâng soá ghi treân nhaõn maùy  Uùng duïng giaûi caùc baøi taäp lieân quan Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM I.KEÁT CAÁU CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Keát caáu chuû yeáu cuûa maùy ñieän moät chieàu nhö coù theå phaân thaønh hai phaàn chính laø phaàn tónh vaø phaàn quay. 1. PHAÀN TÓNH( STATO) Phaàn tónh goàm caùc boä phaän chính nhö sau: a. Cöïc töø chính Cöïc töø chính laø boä phaän sinh ra töø tröôøng goàm caùc loõi saét cöïc töø vaø daây quaán kích töø loàng ngoaøi loõi saét cöïc töø. Loõi saét cöïc töø laøm baèng nhöõng laù theùp kyõ thuaät ñieän hay theùp caùcbon daøy 0,5 ñeán 1mm eùp laïi vaø taùn chaët. Trong maùy ñieän nhoû coù theå duøng theùp khoái. Cöïc töø ñöôïc gaén chaët vaøo voû maùy nhôø caùc buloâng (hình 1-1). Daây quaán kích töø ñöôïc quaán baèng daây ñoàng boïc Hình 1-1. Cöïc töø chính caùch ñieän vaø moãi cuoän daây ñeàu ñöôïc boïc caùch ñieän kyõ thuaät moät khoái vaø taåm sôn caùch ñieän tröôùc khi ñaët treân caùc cöïc töø. Caùc cuoän daây kích töø ñaët treân caùc cöïc töø naøy ñöôïc noái tieáp vôùi nhau. b. Cöïc töø phuï Doïc theo chu vi cuaû stato, cöïc töø phuï ñöôïc ñaët giöõa caùc cöïc töø chính ñeå haïn cheá aûnh höôûng xaáu cuûa phaûn öùng phaàn öùng khi maùy laøm vieäc nhaèm caûi thieän vieäc ñoåi chieàu, giaûm tia löûa treân vaønh goùp. Loõi theùp cuûa cöïc töø phuï thöôøng laøm baèng theùp khoái vaø treân thaân cöïc töø phuï coù ñaët daây quaán coù caáu taïo gioáng nhö daây quaán cöïc töø chính. 1 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Cöïc töø phuï ñöôïc gaén vaøo voû nhôø nhöõng buloâng. Kích thöôùc cöïc töø phuï thöôøng nhoû hôn nhieàu so vôùi cöïc töø chính. c. Goâng töø Goâng töø duøng ñeå laøm maïch töø noái lieàn caùc cöïc töø, ñoàng thôøi laøm voû maùy. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa thöôøng duøng theùp taám daøy uoán vaø haøn laïi. Trong maùy ñieän lôùn thöôøng duøng theùp ñuùc. Trong maùy ñieän nhoû coù theå duøng gang laøm voû maùy. d. Caùc boä phaän khaùc Caùc boä phaän khaùc goàm coù: - Naép maùy : Ñeå baûo veä maùy khoûi bò nhöõng vaät ngoaøi rôi vaøo laøm hö hoûng daây quaán hay an toaøn cho ngöôøi khoûi chaïm phaûi ñieän. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa, naép maùy coøn coù taùc duïng laøm giaù ñôõ oå bi. Trong tröôøng hôïp naøy naép maùy thöôøng laøm baèng gang. - Cô caáu choåi than : Ñeå ñöa doøng ñieän töø phaàn quay ra ngoaøi. Cô caáu choåi than goàm coù choåi than ñaët trong hoäp choåi than vaø nhôø moät loø xo tì chaët leân coå goùp. Hoäp choåi than ñöôïc coá ñònh treân giaù choåi than vaø caùch ñieän vôùi giaù. Giaù choåi than coù theå quay ñöôïc ñeå ñieàu chænh vò trí choåi than cho ñuùng choã. Sau khi ñieàu chænh xong thì duøng vít coá ñònh chaët laïi. 2. PHAÀN QUAY( ROÂTO) Phaàn quay goàm nhöõng boä phaän sau: a. Loõi saét phaàn öùng (roâto) Hình 1-2. Laù theùp phaàn öùng Loõi saét phaàn öùng duøng ñeå daãn töø. Thoâng thöôøng nhöõng taám theùp kyõ thuaät ñieän (theùp hôïp kim silic) daøy 0,5 mm phuû caùch ñieän moûng ôû hai maët roài Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM eùp chaët laïi ñeå giaûm hao toån do doøng ñieän xoaùy gaây neân. Treân laù theùp coù daäp hình daïng raõnh ñeå sau khi eùp laïi thì ñaët daây quaán vaøo. Trong nhöõng maùy côõ trung trôû leân, ngöôøi ta thöôøng daäp nhöõng loã thoâng gioù ñeå khi eùp laïi loõi saét coù theå taïo ñöôïc nhöõng loã thoâng gioù doïc truïc (hình1-2). Trong nhöõng maùy ñieän lôùn thì loõi saét thöôøng chia thaønh töøng ñoaïn nhoû. Giöõa caùc ñoaïn aáy coù ñeå moät khe hôû goïi laø khe thoâng gioù ngang truïc. Khi maùy laøm vieäc, gioù thoåi qua caùc khe laøm nguoäi daây quaán vaø loõi saét. Trong maùy ñieän nhoû, loõi saét phaàn öùng ñöôïc eùp tröïc Hình1-3. Maët caét raõnh phaàn öùng tieáp vaøo truïc. Trong maùy ñieän lôùn, giöõa truïc vaø loõi saét coù ñaët giaù roâto. Duøng giaù roâto coù theå tieát kieäm theùp kyõ thuaät ñieän vaø giaûm nheï troïng löôïng roâto. b. Daây quaán phaàn öùng Daây quaán phaàn öùng laø phaàn sinh ra s.ñ.ñ. vaø coù doøng ñieän chaïy qua. Daây quaán phaàn öùng thöôøng laøm baèng daây ñoàng coù boïc caùch ñieän. Trong maùy ñieän nhoû (coâng suaát döôùi vaøi kiloâoat) thöôøng duøng daây coù tieát dieän troøn. Trong maùy ñieän vöøa vaø lôùn thöôøng duøng daây tieát dieän chöõ nhaät. Ñeå traùnh khi quay bò vaêng ra do söùc ly taâm, ôû mieäng raõnh coù duøng neâm ñeå ñeø chaët hoaëc phaûi ñai chaët daây quaán. Neâm coù theå laøm baèng tre, goã hay bakeâlit (hình 1-3). c. Coå goùp 2 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Coå goùp (coøn goïi laø vaønh goùp hay vaønh ñoåi chieàu) duøng ñeå ñoåi chieàu doøng ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu. Keát caáu cuûa coå goùp goàm coù nhieàu phieán ñoàng caùch ñieän vôùi nhau baèng lôùp mica daày 0,4 ñeán 1,2 mm vaø hôïp thaønh moät hình truï troøn. Hai ñaàu truï troøn duøng hai vaønh oáp hình chöõ V eùp chaët laïi. Giöõa vaønh oáp vaø truï troøn cuõng caùch ñieän baèng mica .Ñuoâi vaønh goùp coù cao hôn leân moät ít ñeå haøn caùc ñaàu daây cuûa caùc phaàn töû daây quaán vaøo caùc phieán goùp ñöôïc deã daøng. d. Caùc boä phaän khaùc Caùc boä phaän khaùc goàm coù: - Caùnh quaït : duøng ñeå quaït gioù laøm nguoäi maùy. Maùy ñieän moät chieàu thöôøng cheá taïo theo kieåu baûo veä. ÔÛ hai ñaàu naép maùy coù loã thoâng gioù. Caùnh quaït laép treân truïc maùy. Khi maùy quay, caùnh quaït huùt gioù töø ngoaøi vaøo maùy. Gioù ñi qua vaønh goùp, cöïc töø, loõi saét vaø daây quaán roài qua quaït gioù ra ngoaøi laøm nguoäi maùy. -Truïc maùy : Treân coù ñaët loõi saét phaàn öùng, coå goùp, caùnh quaït vaø oå bi. Truïc maùy thöôøng laøm baèng theùp caùcbon toát. II. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC, PHÖÔNG TRÌNH CAÀN BAÈNG AÙP CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU 1. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU (MPÑ1C) MPÑ1C nhö hình veõ 1.4. Khi cho thanh daãn coù chieàu daøi caïnh taùc duïng laø l quay trong töø tröôøng (cöïc töø N-S) theo chieàu nhö hình veõ (toác ñoä n,v). Khi thanh daãn quay , vò trí thanh daãn thay ñoåi, rteân thanh daãnBan xuaát quyen hieän © Truong söùc DH ñieän Su pham Ky thuat TP. HCMn ñoäng(s.ñ.ñ) coù phöông chieàu xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay phaûi. Nhöng do vò trí choåi than khoâng thay ñoåi, neân s.ñ.ñ laáy ra ôû hai ñaàu choåi than coù cöïc tính khoâng ñoåi, ta coù maùy phaùt ñieän moät chieàu. Khi noái maïch ngoaøi (hai ñaàu choåi than vôùi taûi Z) thì ñieän aùp vaø doøng ñieän treân ñoù khoâng choåi than thay ñoåi chieàu. phieán goùp Neáu maùy coù moät phaàn töû ( coù hai caïnh taùc duïng töông öùng hai thanh daãn noái vôùi hai phieán Hình1.4.Nguyeân lyù mpñ 1chieàu goùp coù hai choåi than tyø vaøo), coù ñieän trôû laø Rö, s.ñ.ñ toång laø Eö, ñieän aùp hai ñaàu maùy phaùt laø U, doøng ñieän ñi qua maïch ngoaøi(chính laø doøng chaïy qua daây quaán cuûa phaàn töû ñoù) laø Iö, thì maïch ñieän töông öùng ñoù cuûa MPÑ1C cho ta quan heä : U = Eö – IöRö. Vôùi maùy nhieàu phaàn töû, Eö = E (vôùi Eö laø sññ cuûa moät nhaùnh, E laø sññ cuûa toaøn maùy, Iö, Rö laø doøng ñieän vaø ñieän trôû toång cuûa phaàn öùng). Phöông trình naøy goïi laø phöông trình caân baèng aùp cuûa MPÑ1C. S.Ñ.Ñ töùc thôøi, sññ trung bình cuûa maùy coù 1 phaàn töû vaø nhieàu phaàn töû nhö treân hình vaø ñoà thò döôùi ñaây(hình veõ 1.5): 3 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - e e t t t a. S.ñ.ñ cuûa maùy coù 1 phaàn tö û b. S.ñ.ñ cuûa maùy coù 2 phaàn töû Hình 1.5(a,b) 2. ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Caáu taïo caùc boä phaän ÑCÑ1C töông töï nhö maùy phaùt. khi coù töø tröôøng coù trò soá töø caûm B, doøng ñieän qua daây quaán phaàn öùng laø Iö, thì seõ xuaát hieän löïc ñieän töø taùc ñoäng leân daây quaán phaàn öùng ( töông töï taùc ñoäng leân caùc thanh daãn treân, löïc taùc ñoäng coù phöông chieàu xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay traùi) laøm daây quaán chuyeån ñoäng vaø keùo roâto quay theo truïc vôùi toác ñoä n. Khi roâ to quay,trong daây quaán roâ to luùc naøy cuõng xuaát hieän sññ caûm öùng Eö . Tuy nhieân, chieàu cuûa Eö vaø Iö ngöôïc nhau (xaùc ñònh theo theo luaät caûm öùng ñieän töø). Laäp maïch Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM ñieän thay theá ÑCÑ1C ta coù quan heä: U = Eö + RöIö . Ñaây chính laø phöông trình caân baèng aùp cuûa ÑCÑ1C III. CAÙC TRÒ SOÁ ÑÒNH MÖÙC Cheá ñoä laøm vieäc ñònh möùc cuûa maùy ñieän laø cheá ñoä laøm vieäc trong nhöõng ñieàu kieän maø xöôûng cheá taïo ñaõ quy ñònh . Cheá ñoä ñoù ñöôïc ñaëc tröng baèng nhöõng ñaïi löôïng ghi treân nhaõn maùy vaø goïi laø nhöõng löôïng ñònh möùc. Treân nhaõn maùy thöôøng ghi nhöõng ñaïi löôïng sau: Coâng suaát ñònh möùc Pñm (kW hay W) -Vôùi maùy phaùt ñieän: Pñm = Uñm Iñm ( coâng suaát ñieän ñaàu ra maùy phaùt ñieän) - Vôùi ñoäng cô ñieän : Pñm = Uñm Iñmñm = Mcô ñm (coâng suaát cô treân truïc ñoäng cô) vôùi : Mcô - moâment cô treân truïc ñoäng cô khi taûi ñònh möùc. 2 .n  = ñm (rad/s) - toác ñoä goùc töông öùng cuûa ñoäng cô ñieän ñm 60 Ñieän aùp ñònh möùc Uñm (V) Doøng ñieän ñònh möùc Iñm (A) Toác ñoä ñònh möùc nñm (vg/ph) Hieäu suaát ñònh möùcñm Ngoaøi ra coøn ghi kieåu maùy, phöông phaùp kích töø, doøng ñieän kích töø vaø caùc soá lieäu veà ñieàu kieän söû duïng Caàn chuù yù laø coâng suaát ñònh möùc ôû ñaây laø chæ coâng suaát ñöa ra cuûa maùy ñieän. Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän, ñoù laø coâng suaát ñieän ñöa ra ôû ñaàu cöïc cuûa maùy. Ñoái vôùi ñoäng cô ñieän, thì ñoù laø coâng suaát cô ñöa ra ôû ñaàu truïc. 4 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CAÂU HOÛI : 1. Neâu keát caáu chung cuûa ñoäng cô vaø maùy phaùt ñieän moät chieàu? Chöùc naêng töøng chi tieát ? coâng ngheä cheá taïo noù? 2. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa maùy ñieän 1 chieàu vaø phöông trình caân baèng aùp cuûa noù ? Giaûi thích ? 3. Neâu vaø giaûi thích caùc trò soá ñònh möùc cuûa maùy ñieän moät chieàu? BAØI TAÄP: Baøi taäp 1: Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù Pñm = 85 kW; Uñm = 230 V; toác ñoä nñm = 1470 vg/ph; hieäu suaát ñm = 0,895. Tính doøng ñieän, toång toån hao coâng suaát cuûa ñoäng cô sô caáp ôû cheá ñoä ñònh möùc. Gôïi yù: Quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng ñieän trong maùy phaùt ñieän 1 chieàu nhö sau: Coâng suaát ñònh möùc ghi treân nhaõn maùy phaùt ñieän moät chieàu laø coâng suaát ñieän. Coâng suaát ñieän cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu: Pñm = Uñm . Iñm (W) Hieäu suaát ñònh möùc: Pñm ñm % = .100% Pcô Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Pcô: coâng suaát ñoäng cô sô caáp (P1). Töø ñoù, ta coù baøi giaûi nhö sau: Baøi giaûi: Doøng ñieän ñònh möùc cuûa maùy phaùt: Töø Pñm = Uñm . Iñm. 3 Pñm 85.10 Suy ra Iñm = = = 369,6 (A). Uñm 230 Coâng suaát cô cuûa ñoäng cô sô caáp laø: 3 Pñm 85.10 Pcô = = = 95 (kW). ñm 0,895 Toång toån hao coâng suaát ñoäng cô sô caáp: P = Pcô - Pñm = 95 – 85 = 10 (kW). Baøi taäp 2: Moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp Pñm = 12 kW, ñieän aùp ñònh möùc Uñm = 220 V, nñm = 685 vg/ph, doøng ñieän phaàn öùng Iö = 63 A. Khi ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô giaûm U = 180 V. Tính: a/ Coâng suaát tieâu thuï cuûa ñoäng cô. b/ Coâng suaát coù ích cuûa ñoäng cô khi toác ñoä ñoäng cô giaûm n = 550 vg/ph vôùi U = 180 V. c/ Hieäu suaát cuûa ñoäng cô khi ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô giaûm. 5 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Pñm 2 .nñm Bieát: Mcô = (Nm); ñm = (rad/s). ñm 60 Gôïi yù: Quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng ñieän trong ñoäng cô nhö sau: Pñm: coâng suaát cô treân ñaàu truïc ñoäng cô ñöôïc ghi treân nhaõn maùy ñoäng cô. Coâng suaát ñieän ñoäng cô tieâu thuï ôû cheá ñoä ñònh möùc: P1 = Uñm . Iñm (W). Coâng thöùc quan heä giöõa coâng suaát cô vaø moâmen cô: Pñm Mcô = (Nm). ñm Toác ñoä goùc ôû truïc ñoäng cô laø: 2 .nñm  = (rad/s). ñm 60 Sô ñoà maïch ñieän töông ñöông: I I KT n Eö UDC RKT Rö Tröôùc heát tính moâmen ôû cheá ñoä ñònh möùc, suy ra coâng suaát coù ích khi toác ñoä giaûm. Hieäu suaát ñònh möùc: P  % = ñm .100% ñm P Ban quyen © Truong1 DH Su pham Ky thuat TP. HCM P1: coâng suaát ñieän caáp cho ñoäng cô. Baøi giaûi: a/ øCoâng suaát ñieän ñoäng cô tieâu thuï: P1 = U . Iñm = 180.63 = 11340 (W). b/ Moâmen coù ích ôû cheá ñoä ñònh möùc: 3 Pñm Pñm 12.10 Mcô = = 60. = 60. = 167,3 (Nm). ñm 2 .nñm 2 .685 Coâng suaát cô coù ích khi n = 550 vg/ph: 2 .n 2 .550 P2 = Mcô .  = 167,3. = 167,3. = 9635,8 (W). 60 60 c/ Hieäu suaát cuûa ñoäng cô khi n = 550 vg/ph laø: P2 9635,8 ñm % = .100% = .100% = 0,85 . P1 11340 Baøi taäp töï giaûi: Baøi 1: Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù Pñm = 95 kW, Uñm = 115 V, toác ñoä nñm = 2820 vg/ph, ñm = 0,792. ÔÛ cheá ñoä ñònh möùc, haõy tính: 1. Coâng suaát cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt. 2. Doøng ñieän cung caáp cho taûi. 6 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3. Moâmen cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt. ÑS: a/ 120 kW. b/ I = 826 A. c/ 406 Nm. Baøi 2: Ñoäng cô ñieän moät chieàu ñieän aùp ñònh möùc Uñm = 220 V, doøng ñieän ñònh möùc Iñm = 50,2 A, hieäu suaát ñònh möùcñm = 0,905. ÔÛ cheá ñoä ñònh möùc, haõy tính coâng suaát ñoäng cô tieâu thuï, coâng suaát ñònh möùc vaø toån hao coâng suaát trong ñoäng cô. ÑS: Pñ = 11044 A; Pñm = 9994 W; P = 1050 W. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 7 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHÖÔNG 2. DAÂY QUAÁN PHAÀN ÖÙNG CUÛA MAÙY ÑIEÄN 1 CHIEÀU I.ÑAÏI CÖÔNG Daây quaán phaàn öùng MÑ1C laø daây quaán ñaët treân roâto cuûa maùy phaùt hay ñoäng cô ñieän. Khi hoaït ñoäng, daây quaán naøy quay theo roâto, vaø taïo neân trong noù sññ, ñieän aùp ra ñaàu cöïc (maùy phaùt ñieän 1 chieàu) hay löïc vaø moâment ñieän töø laøm quay roâto( ñoäng cô ñieän moät chieàu). 1. KEÁT CAÁU CHUNG a.Phaàn töû daây quaán Phaàn töû daây quaán (kyù hieäu S) laø caùc boái daây ( goàm moät hoaêïc nhieàu voøng daây quaán vôùi nhau, moãi boái daây coù hai ñaàu daây ), caùc phaàn töû daây quaán trong MÑ1C ñöôïc noái tieáp vôùi nhau vaø caùc ñaàu daây ñöôïc noái ra phieán goùp (hình veõ ) b. Raõnh thöïc Z, raõnh nguyeân toá Znt : Raõnh ñaët daây quaán goïi laø raõnh thöïc Z, trong moãi raõnh thöïc coù ít nhaát 2 caïnh taùc duïng cuûa hai boái daây khaùc nhau ñaët vaøo, ta goïi raõnh thöïc ñoù baèng 1 raõnh nguyeân toá u. Khi soá caïnh taùc duïng trong raõnh thöïc nhieàu hôn 2 ( laø 4, 6, 8, ) raõnh, ta coi trong raõnh thöïc goàm nhieàu raõnh nguyeân toá taäp trung laïi. Nhö vaäy, toång soá raõnh nguyeân toá Znt ñaët daây quaán phaàn öùng seõ laø : Znt = u.Z c. Quan heä giöõa soá phieán goùp G, soá phaàn töû S, soá raõnh nguyeân toá Znt moãi phaàn töû daây quaán coù hai caïnh taùc duïng noái vaøo hai phieán goùp. Moãi phieán goùp laïi coù hai ñaàu daây cuûa hai phaàn töû noái tieáp vôùi nhau noái vaøo.moãi raõnh nguyeân toá theo khaùi nieäm treân cuõng coù hai Bancaïnh quyen taùc duïng © Truong cuûa haiDH phaànSu pham töû khaùc Ky thuat nhau TP. ñaët HCM vaøo. Nhö vaäy, chuùng ta coù quan heä : S = G = Znt. d. Caùc böôùc daây quaán Vò trí caùc phaàn töû daây quaán ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo khoaûng caùch giöõa caùc caïnh taùc duïng cuûa töøng phaàn töû vaø caùc phaàn töû lieân quan (caùc böôùc daây quaán) ñöôïc minh hoaï theo hình veõ 2.1 Böôùc y1 : laø khoaûng caùch giöõa hai caïnh taùc duïng cuûa moãi phaàn töû. Böôùc y2 : laø khoaûng caùch giöõa caïnh thöù hai cuûa moät phaàn töû vôùi caïnh taùc duïng thöù nhaát cuûa phaàn töû keá tieáp noù. Böôùc y( coøn goïi laø böôùc toång hôïp) : laø khoaûng caùch giöõa hai caïnh taùc duïng thöù nhaát cuûa hai phaàn töû keà nhau. Hình 2.1.Caùc böôùc daây quaán 2. CAÙC LOAÏI DAÂY QUAÁN MÑ1C Bao goàm caùc loaïi daây quaán kieåu xeáp ( xeáp ñôn, xeáp phöùc), daây quaán soùng( ñôn, phöùc), daây quaán hoãn hôïp( keát hôp soùng phöùc vaø xeáp ñôn), daây quaán coù phaàn töû ñoàng ñeàu, daây quaán coù phaàn töû khoâng ñoàng ñeàu. 8 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - II. DAÂY QUAÁN XEÁP ÑÔN 1. KEÁT CAÁU DAÂY QUAÁN Daây quaán xeáp ñôn laø moät loaïi daây quaán thoâng duïng trong MÑ1C. Caùc boái daây keà nhau noái tieáp vôùi nhau, xeáp choàng leân nhau. hai ñaàu daây cuûa moãi phaàn töû haøn noái vôùi hai phieán goùp keà nhau. Caùc böôùc daây quaán xeáp ñôn ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Znt Böôùc y1 =  . vôùi  = 0 : daây quaán böôùc ñuû.  0 : 2p daây quaán böôùc daøi böôùc YG = 1 : böôùc treân vaønh goùp vaø YG = Y = 1 2. SÔ ÑOÀ KHAI TRIEÅN DAÂY QUAÁN(SÑKTDQ) Ñeå hieåu SÑKTDQ, ta haõy thieát laäp sô ñoà traûi daây quaán nhö sau: Giaû söû ta caàn thieát laäp sô ñoà traûi daây quaán phaàn öùng MÑ1C coù soá raõnh thöïc Z = 8, 2p = 4, soá phieán goùp G = 16 , kieåu daây quaán xeáp ñôn, ta tieán haønh nhö sau:  Tính toaùn keát caáu daây quaán xeáp ñôn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 16 Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 16 A1 + B1 - A2+ B2 - Hình veõ 2.2: SÑTDQ phaàn öùng MÑ1C Znt = 16, 2p = 4, y = 4 böôùc ñuû, xeáp ñôn Vì G = S = Znt neân S = Znt = 16 ( maùy coù 16 phaàn töû, 16 raõnh nguyeân toá) vaø Znt böôùc quaán Y1 =  . choïn  = 0 ( daây quaán böôùc 2p ñuû) , ta coù Y1 = 24/4 = 6 ( raõnh nguyeân toá) . Böôùc goùp YG = Y = 1( phieán goùp ), Y2 = Y1 -Y = 3( raõnh nguyeân toá).  Xaép xeáp thöù töï noái caùc phaàn töû hình 2.3. sô ñoà ñieän daây quaán phaàn öùng Daây quaán coù 16 phaàn töû noái tieáp nhau, hai lôùp, ñaàu cuoái caùc phaàn töû noái ra caùc phieán goùp keà nhau, vò trí töøng phaàn töû töông öùng nhö sau : Phaàn töû 1 . Phaàn töû 16 Lôùp treân : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Lôùp döôùi: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 9 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  Veõ sô ñoà traûi daây quaán (xem hình veõ 2.2 ) Chuù yù : Caùc choåi than ñoái xöùng, cuøng cöïc tính, cuøng ñieän theá ñöôïc noái chung laïi vôùi nhau :A1, A2 & B1,B2 nhö hình veõ. Coøn vò trí phieán goùp, choåi than töông öùng vôùi caùc daàu daây noái ra cuûa caùc phaàn töû seõ ñöôïc xem xeùt & phaân tích ôû nhöõng phaàn sau b.Sô ñoà maïch ñieän, soá ñoâi maïch nhaùnh  Sô ñoà maïch ñieän (xem xeùt töø sô ñoà traûi daây quaán )  Soá maïch nhaùnh, soá ñoâi maïch nhaùnh. Theo sô ñoà ñieän, soá maïch nhaùnh baèng soá cöïc töø :2a = 2p.Vaäy soá ñoâi maïch nhaùnh : a = p (soá ñoâi cöïc töø) . S.ñ.ñ töông ñöông toaøn maïch baèng s.ñ.ñ 1 nhaùnh E = Eö ; doøng ñieän toång (ñi qua maïch ngoaøi) baèng toång doøng ñieän daây quaán ñi trong caùc nhaùnh (I =Iö). Caàn chuù yù raèng daây quaán phaàn öùng MÑ1C + Eö,Iö - taïo ra ít nhaát moät ñoâi cöïc töø, moät ñoâi maïch nhaùnh. Eö,Iö E,I Nhö vaäy :Doøng toång trong maùy 1 chieàu baèng Eö,Iö toång caùc do nhaùnh(doøng trong daây quaán phaàn öùng), Eö,Iö y coøn s.ñ.ñ töông ñöông toaøn maùy baèng s.ñ.ñ cuûa moät nhaùnh(song song). Hình 2.4. Sô ñoà maïch ñieän töông ñöông c. Goùc ñoä ñieän, hình tia sññ, söï ñaäp maïch cuûa ñieän aùp 1 chieàu  Goùc ñoä ñieän : laø goùc leäch pha sññ cuûa hai caïnh taùc duïng keà nhau  = p.3600/Znt . trong ñoù : p – soá ñoâi cöïc, Znt – soá raõnh nguyeän toá.  Hình tia sññ : Laø ñoà thò bieåu dieãn quan heä caùc sññ caùc phaàn töû daây quaán MÑ1C. Thoâng qua hình Bantia sññ(ñoà quyen ©thò Truong caùc vectôDH Su sññ), pham ta Ky coù thuat theå duøngTP. HCM ñoà thò veùc tô ñoù ñeå bieåu dieãn söï töông quan caùc sñ ñ caùc pha. Coi sññ( bieán ñoåi hình sin) moãi phaàn töû daây quaán ñöôïc bieåu dieãn baèng 1 vec tô ( pheùp bieåu dieãn caùc ñaïi löôïng hình sin baèng veùctô) thì trong thôøi gian 1 chu kyø, phaàn töû daây quaán queùt qua moät caëp cöïc töø(2p = 2), veùctô sññ moãi phaàn töû quay 1 goùc 3600 ( ñoä ñieän) . nhö vaäy sññ caùc phaàn töû keà nhau trong moãi caëp cöïc töø leäch nhau 1 goùc (ñoä ñieän) töông öùng: 360 p360 p360 = = = . 1,9 Znt/ p Znt s 8,16 2,10 theo thí duï treân, ta coù p = 2, Znt = S = 16, vaäy = 2.260 3,11 = 450. giaû thöû chieàu quay cuûa phaàn öùng laøm töø 7,15 16 tröôøng queùt laàn luôït töø phaàn töû thöù nhaát trôû ñi, thì vectô 4,12 sññ cuûa caùc phaàn töû tö 1 ñeán 16 laàn luôït chaäm sau nhau 6,14 5,13 goùc 450 . neáu laáy veùctô sññ phaàn töû 1 laøm chuaån, thì caùc vectô sññ toaøn maùy taïo thaønh hình sao( hay goïi laø hình Hình 2.5. Hình tia söùc ñieän ñoäng tia) sññ. Öùng vôùi moãi caëp cöïc töø, ta coù 1 hình sao sññ. Ôû daây quaán xeáp ñôn, vò trí moãi phaàn töû döôùi moãi caëp cöïc töø laø nhö nhau, neân caùc hình sao sññ truøng nhau ( hình veõ 2.5) 10 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - III.CAÙC LOAÏI DAÂY QUAÁN KHAÙC 1. Daây quaán xeáp phöùc taïp Keát caáu cuûa moãi boái daây coù hai ñaàu noái vôùi hai phieán goùp khoâng keà nhau , maø caùch nhau vôùi böôùc goùp Yg = 2,3, nhö vaäy, maïch ñieän cuûa daây quaán kieåu naøy hình thaønh 2 hoaëc 3 maïch voøng rieâng, tuyø theo böôùc goùp.nhö vaäy, soá maïch nhaùnh, soá ñoâi maïch nhaùnh cuõng seõ taêng theo soá maïch voøng(baèng böôùc goùp): Ta coù soá nhaùnh 2a = 2mp; vôùi m = Yg y Soá ñoâi maïch nhaùnh töông öùng : a = mp. 2. Daây quaán traùi, daây quaán phaûi y2y1 Chuû yeáu xaùc ñònh vieäc phaân bieät quaán daây y11 theo chieàu phaûi hay traùi töông öùng trong phaàn öùng. c. Daây quaán soùng ñôn, soùng phöùc 15y 1 7 8 15 - Daây quaán soùng ñôn :Daây quaán soùng noùi 5 Yg chung coù keát caáu kieåu gôïn soùng, soá raõnh thöôøng laø soá Hình 2.6.daây quaán soùng ñôn leû vaø moãi phaàn töû ( boái daây) coù hai caïnh taùc duïng noái vôùi hai phieán goùp caùch xa nhau khoaûng caùch töông ñöông hai böôùc cöïc töø. Caùc boái daây naøy noái tieáp lieân tieáp nhau doïc theo chu vi phaàn öùng( hình veõ 2.6 ). Vì vaäy, daây quaán soùng ñôn chæ coù moät ñoâi maïch nhaùnh. Kieåu daây quaán naøy thöôøng duøng trong caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu - Daây quaán soùng phöùc: Laø daây quaán soùng coù caùc phaàn töû ( boái daây) taïo thaønh m (2,3 ) maïch voøng ñoäc laäp. Nhö vaäy, ôû loaïi daây quaánBan naøy, quyen coù soá© Truong ñoâi maïch DH nhaùnhSu pham a = Ky m thuat TP. HCM d. Daây quaán hoãn hôïp Laø daây quaán goàm hai loaïi : daây quaán xeáp ñôn vaø daây quaán soùng phöùc coù soá phaàn töû baèng nhau vaø cuøng noái leân moät coå goùp. Soá ñoâi maïch nhaùnh baèng toång soá ñoâi maïch nhaùnh cuûa hai daây quaán ñoù.loaïi daây quaán naøy thöôøng duøng trong caùc maùy ñieän coù coâng suaát lôùn, toác ñoä cao , vieäc ñoåi chieàu khoù khaên. e. Daây caân baèngñieän theá Ñeå baûo ñaûm tính caân baèng veà s.ñ.ñ vaø doøng ñieän trong caùc maïch nhaùnh ñeåø traùnh xaûy ra söï xuaát hieän cuûa doøng caân baèng (doøng cuûa maïch ñieän coù ñieän aùp do ñieän theá taïi caùc ñieåm töông öùng khoâng baèng nhau), ngöôøi ta noái caùc ñieåm ñaúng theá caàn thieát trong daây quaán laïi vôùi nhau. Daây noái ñoù goïi laø daây caân baèng ñieän theá. Ôû daây quaán xeáp ñôn, daây caân baèng ñöôïc noái ôû caùc ñieåm ñaàu boái caùc boái daây ñaúng theá ( daây caân baèng loaïi 1). Ôû daây quaán soùng phöùc, daây caân baèng ñöôïc noái taïi caùc ñieåm ñaúng theá phía coå goùp hoaëc phía ñaàu boái (daây caân baèng loaïi 2) 11 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CAÂU HOÛI: 1. Neâu caùc loaïi daây quaán mñ1c, vò trí, keát caáu, chöùc naêng cuûa noù ? 2. Phöông phaùp thieát laäp sô ñoà traûi daây quaán?yù nghóa sdtdq? 3. Phaân tích ñieän aùp,s.ñ.ñ vaø doøng ñieän trong maïch ñieän töông öùng cuûa daây quaán mñ1c? BAØI TAÄP: Baøi taäp 1: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu kieåu xeáp phöùc taïp (baäc daây quaán m = 2) coù Znt = S = G = 24, soá cöïc 2p = 4. Gôïi yù: Baäc daây quaán m thöïc teá do m daây quaán soùng ñôn gheùp laïi vaø cuøng ñaáu chung choåi than. Do ñoù, soá maïch nhaùnh cuõng taêng m laàn, 2a = 2mp. Baäc daây quaán m > 2 thöôøng söû duïng ôû nhöõng maùy ñieän coâng suaát thaät lôùn. yG = 2 thì caïnh cuoái phaàn töû thöù nhaát noái vôùi caïnh ñaàu cuûa phaàn töû thöù 3. 2p: toång soá cöïc töø ñöôïc hình thaønh khi coù ñieän aùp ñaët vaøo boä daây quaán. Caàn tính caùc thoâng soá cuûa boä daây quaán (böôùc cöïc , böôùc daây y1, y2), thaønh laäp sô ñoà keát noái caùc boái daây theo böôùc daây quaán ñeå veõ sô ñoà traûi). BAØI GIAÛI Böôùc 1: Caùc thoâng soá caàn thieát khi veõ sô ñoà traûi daây quaán maùy ñieän: Z 24 _ Böôùc cöïc:  nt = = 6 (raõnh). 2p 4 Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Caùc böôùc daây quaán: _ Böôùc daây thöù nhaát: Znt y1 =  (choïn daây quaán böôùc ñuû  = 0, y1= ). 2p 24 = = 6 (raõnh). 4 _Böôùc daây toång hôïp: y = yG = m = 2. _ Böôùc daây thöù hai: y2 = y1 – y = 6 – 2 = 4 (raõnh). Böôùc 2: Choïn kieåu daây quaán xeáp böôùc ñuû. Sô ñoà keát noái caùc phaàn töû: Nhaän xeùt: Znt vaø m coù öôùc soá chung lôùn nhaát laø 2 neân coù 2 maïch kín ñoäc laäp. Lôùp treân 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 Lôùp döôùi 7 , 9 , 11 , 13 , 15 , 17 , 19 , 21 , 23 , 1 , 3 , 5 , Lôùp treân 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 Lôùp döôùi 8 , 10 , 12 , 14 , 16 , 18 , 20 , 22 , 24 , 2 , 4 , 6 , _ Lôùp treân xuoáng lôùp döôùi thì +y1 vaø lôùp döôùi leân lôùp treân thì – y2. 12 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Böôùc 3: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp phöùc taïp. _ Phaân boá cöïc töø phaàn öùng vaø choåi than coå goùp. Neân ñaùnh soá thöù töï caùc phieán goùp truøng vôùi soá thöù töï caùc raõnh thöïc. Choïn vò trí ñaët choåi than sao cho phaàn töû bò ngaén maïch coù söùc ñieän ñoäng caøng nhoûù caøng toát. _ Thöïc hieän keát noái caùc phaàn töû theo sô ñoà hai maïch kín ñoäc laäp. _ Sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp phöùc taïp: Znt = 24; 2p = 4 nhö sau:     Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Böôùc 4: Ñaëc ñieåm boä daây quaán: _ Soá maïch nhaùnh song song 2a = 2mp = 8. a1 b1 a2 b2 E u _ Caùc boái daây bò ngaén maïch: 1, 7, 13, 19. _ Giaû söû xeùt traïng thaùi nhö hình veõ: caùc raõnh 3, 5; 15, 17 vaø 2, 4, 6; 14, 16, 18 hình thaønh 4 maïch nhaùnh song song cuøng chieàu doøng ñieän taïo 2 cöïc töø N; caùc raõnh 9, 11; 21, 23 vaø 8,10, 12; 20, 22, 24 hình thaønh 4 maïch nhaùnh song song cuøng chieàu doøng ñieän taïo 2 cöïc töø S, vaän duïng qui taéc baøn tay traùi ñeå xaùc ñònh cöïc tính N hay S. Löu yù: Beà roäng choåi than baèng m = 2 laàn beà roäng phieán goùp ñeå coù theå laáy ñieän ôû caû hai maïch kín ñoäc laäp. Baøi taäp 2 Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu kieåu soùng ñôn coù Znt = S = G = 15, soá cöïc 2p = 4. 13 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Gôïi yù: Daây quaán soùng traùi: chieàu daây quaán phaùt trieån theo höôùng beân traùi töông öùng coù böôùc daây quaán laø böôùc ngaén ñeå tieát kieäm daây. Znt: toång soá raõnh nguyeân toá (laø raõnh thöïc chöùa hai caïnh taùc duïng cuûa hai phaàn töû khaùc nhau). S: toång soá phaàn töû daây quaán trong boä daây cuûa maùy ñieän. G: toång soá phieán goùp treân coå goùp. 2p: toång soá cöïc töø ñöôïc hình thaønh khi coù ñieän aùp ñaët vaøo boä daây quaán. Caàn tính caùc thoâng soá cuûa boä daây quaán (böôùc cöïc , böôùc daây y1, y2), thaønh laäp sô ñoà keát noái caùc boái daây theo böôùc daây quaán ñeå veõ sô ñoà traûi). BAØI GIAÛI Böôùc 1: Caùc thoâng soá cuûa boä daây quaán phaàn öùng. Z 15 _ Böôùc cöïc:  nt = = 3,75 (raõnh). 2p 4 Caùc böôùc daây quaán: _ Böôùc daây thöù nhaát: Znt y1 =  (choïn daây quaán böôùc ngaén -  vaø 2p y1< ). 15 3 3 = =3 (raõnh) (vì choïn  = ). 4 4 4 _ Böôùc daâyBan toång quyen hôïp: © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM G 1 y = yG = (choïn daïng soùng traùi). p 15 1 = = 7 (raõnh). 2 _ Böôùc daây thöù hai: y2 = y – y1. = 7 – 3 = 4 (raõnh). Böôùc 2: Choïn kieåu daây quaán soùng ñôn böôùc ngaén. Sô ñoà keát noái caùc phaàn töû: Lôùp treân 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 Lôùp döôùi 4 , 11 , 3 , 10 , 2 , 9 , 1 , 8 , 15 , 7 , 14 , 6 , 13 , 5 , 12 , _ Lôùp treân xuoáng lôùp döôùi +y1 vaø lôùp döôùi leân lôùp treân +y2. Böôùc 3: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng ñôn. _ Phaân boá cöïc töø phaàn öùng vaø choåi than coå goùp. Neân ñaùnh soá thöù töï caùc phieán goùp truøng vôùi soá thöù töï caùc raõnh thöïc. Choïn vò trí ñaët choåi than sao cho phaàn töû bò ngaén maïch coù söùc ñieän ñoäng caøng nhôù caøng toát. _ Thöïc hieän keát noái caùc phaàn töû theo sô ñoà. _ Sô ñoà khai trieån daây quaán soùng ñôn: Znt = 15; 2p = 4 nhö sau: 14 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -     Böôùc 4: Ñaëc ñieåm boä daây quaán coù soá maïch nhaùnh song song 2a = 2. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Eö Giaû söû xeùt traïng thaùi nhö hình veõ: caùc raõnh 3, 4 vaø10, 11, 12 hình thaønh 1 maïch nhaùnh song song cuøng chieàu doøng ñieän taïo 2 cöïc töø N; caùc raõnh 7, 8 vaø 14, 15, 1 hình thaønh 1 maïch nhaùnh song song cuøng chieàu doøng ñieän taïo 2 cöïc töø S (vaän duïng qui taéc baøn tay traùi ñeå xaùc ñònh cöïc tính N hay S). BAØI TAÄP TÖÏ GIAÛI Baøi 1: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp cuûa phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Z = 12 raõnh, soá cöïc 2p = 4 (daây quaán coù u =1: trong moät raõnh thöïc coù hai caïnh taùc duïng cuûa lôùp treân vaø lôùp döôùi hay coøn goïi ñaây laø raõnh nguyeân toá). Baøi 2: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp cuûa phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Z = 20 raõnh, soá cöïc 2p = 4 vaø u = 1 (soá raõnh thöïc baèng soá raõnh nguyeân toá). Baøi 3: 15 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng cuûa phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Z = 19 raõnh, soá ñoâi cöïc p = 2 vaø u = 1 (soá raõnh thöïc baèng soá raõnh nguyeân toá). Baøi 4: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng cuûa phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Z = 20 raõnh, soá ñoâi cöïc p = 2 vaø u = 1 (soá raõnh thöïc baèng soá raõnh nguyeân toá). Baøi 5: Moät maùy ñieän moät chieàu phaàn öùng coù Znt = G = S = 22 raõnh, soá ñoâi cöïc p = 2. Haõy veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp ñoâi. Baøi 6: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng ñoâi traùi cuûa phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Znt = G = S = 20 raõnh, soá cöïc 2p = 4. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 16 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHÖÔNG III : TÖØ TRÖÔØNG VAØ QUAN HEÄ ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU I. SÖÙC ÑIEÄN ÑOÄNG (S.ÑÑ)CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU S.ññ caûm öùng trong maùy ñieän moät chieàu baèng toång s.ñ.ñ caùc thanh daãn trong moät nhaùnh cuûa maïch ñieän daây quaán phaàn öùng. S.ñ.ñ trong 1 thanh daãn MÑ1C coù phöông, chieàu xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay traùi, coù trò soá ñöôïc tính theo : Eö = Btb.L.V . Trong ñoù: Btb - caûm öùng töø phaàn öùng, tính Btb =  S, vôùi S – tieát dieän cöïc töø pD phaàn öùng, tính S =( ).L ; L- chieàu daøi taùc duïng cuûa thanh daãn 2p v- toác ñoä daøi roâto phaàn öùng, coù theå tính v theo: v = D.n/ 60 vôùi D– ñöôøng kính roâto phaàn öùng, 2p- soá cöïc töø, n- toác ñoä quay roâto . Töø ñoù, Eö = Btb.L.V = (  S). L.V ( Dö.n / 60). Goïi toång soá thanh daãn trong daây quaán phaàn öùng laø N, coù soá maïch nhaùnh laø 2a, thì trong 1 nhaùnh maïch ñieän daây quaán phaàn öùng coù soá thanh daãn laø N/2a, S.Ñ.Ñ trong 1 nhaùnh baèng S.Ñ.Ñ toaøn maùy(E), neân: E = (N/2a). Eö = (N.2a). (  / D. /2p).L.( Dö.n / 60) = ( pN ). n (v) 60a  pN Ñaët Ce = – heä soá S.Ñ.Ñ (heä soá naøy chæ phuï thuoäc vaøo keát 60a Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM caáu MÑ1C) Ta coù SÑÑ trong maùy ñieän moät chieàu :E = Ce .  n (v) Hình3.1. Xaùc ñònh s.ñ.ñ phaàn öùng II. MOÂMEN ÑIEÄN TÖØ VAØ COÂNG SUAÁTÑIEÄN TÖØ 1. MOÂMEN ÑIEÄN TÖØ Khi maùy ñieän laøm vieäc, trong daây quaán phaàn öùng seõ coù doøng ñieän chaïy qua. Taùc duïng cuûa töø tröôøng leân daây daãn coù doøng ñieän seõ sinh ra löïc ñieän töø, moâmen ñieän töø treân truïc maùy. Giaû thieát ôû moät cheá ñoä laøm vieäc naøo ñoù cuûa maùy ñieän moät chieàu, töø tröôøng vaø doøng ñieän phaàn öùng ôû döôùi moät cöïc nhö hình3.1, thì theo quy taéc baøn tay traùi moâmen ñieän töø do löïc ñieän töø taùc duïng leân caùc thanh daãn coù chieàu töø phaûi sang traùi. Löïc ñieän töø taùc duïng leân töøng thanh daãn baèng: Fö = BtbL.iö Neáu toång soá thanh daãn cuûa daây quaán baèng N(toång soá voøng daây trong maùy), doøng ñieän trong maïch nhaùnh I iö thì moâmen ñieän töø taùc duïng leân daây quaán phaàn 2a Hình3.2. Xaùc ñònh moâmen ñieän töø öùng baèng: trong ñoäng cô ñieän moät chieàu Iö D MB LN. tb 2a 2 17 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trong ñoù: Btb – töø caûm trung bình trong khe hôû; Iö - doøng ñieän phaàn öùng; a – soá ñoâi maïch nhaùnh; L – chieàu daøi taùc duïng cuûa thanh daãn; D – ñöôøng kính ngoaøi phaàn öùng. 2p  Do D ,B  neân ta coù: tb l pN M ICI  Mm 2a M  trong ñoù:  - töø thoâng döôùi moãi cöïc tính baèng Wb; pN C - heä soá phuï thuoäc vaøo keát caáu cuûa maùy ñieän. M 2a Neáu tính baèng kG.m thì coâng thöùc tính M phaûi chia cho 9,81. 1 pN M  I (.KG m) 9,81 2a  Trong maùy phaùt ñieän, khi quay maùy theo moät chieàu nhaát ñònh trong töø tröôøng thì trong daây daãn seõ sinh ra s.ñ.ñ. maø chieàu ñöôïc xaùc ñònh theo quy taéc baøn tay phaûi. Khi coù taûi thì doøng ñieän sinh ra seõ cuøng chieàu vôùi s.ñ.ñ. neân moâmen ñieän töø sinh ra seõ ngöôïc chieàu vôùi chieàu quay cuûa maùy. Vì vaäy ôû maùy phaùt ñieän, moâmen ñieän töø laø moät moâmen haõm . Trong ñoäng cô Ban ñieän, quyen khi coù© Truong doøng DH ñieän Su vaøo pham phaàn Ky thuat öùng thìTP. döôùiHCM taùc duïng cuûa töø tröôøng, trong daây quaán seõ sinh ra moâmen ñieän töø keùo maùy quay, vì vaäy chieàu quay cuûa maùy truøng vôùi chieàu quay cuûa moâmen. 2. COÂNG SUAÁT ÑIEÄN TÖØ Coâng suaát öùng vôùi moâmen ñieän töø laáy vaøo (ñoái vôùi maùy phaùt) hay ñöa ra (ñoái vôùi ñoäng cô) goïi laø coâng suaát ñieän töø vaø baèng: Pñt = M trong ñoù: M – laø moâmen ñieän töø; 2 n  - toác ñoä goùc phaàn öùng. 60 Thay vaøo coâng thöùc treân ta coù: pN 2 n pN PM  I n  I E. I ñt 2a 60 60a  Töø coâng thöùc naøy ta thaáy ñöôïc quan heä giöõa coâng suaát ñieän töø vôùi moâmen ñieän töø vaø söï trao ñoåi naêng löôïng trong maùy ñieän: Trong maùy phaùt ñieän coâng suaát ñieän töø ñaõ chuyeån coâng suaát cô M thaønh coâng suaát ñieän EI. Ngöôïc laïi trong ñoäng cô ñieän coâng suaát ñieän töø ñaõ chuyeån coâng suaát ñieän EI thaønh coâng suaát cô M. 18 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - III. QUAÙ TRÌNH BIEÁN ÑOÅI NAÊNG LÖÔÏNG 1 CAÙC TOÅN HAO TRONG MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Trong maùy ñieän moät chieàu, ñaïi boä phaän coâng suaát cô bieán thaønh coâng suaát ñieän (maùy phaùt) hay coâng suaát ñieän bieán thaønh coâng suaát cô (ñoäng cô). Chæ coù moät boä phaän raát ít bieán thaønh toån hao trong maùy döôùi hình thöùc nhieät toûa ra ngoaøi khoâng khí. Toån hao trong maùy tuyø theo tính chaát ñöôïc phaân laøm caùc loaïi sau: a. Toån hao pcô : Bao goàm toån hao oå bi, toån hao ma saùt choåi than vôùi vaønh goùp, toån hao do thoâng gioù Toån hao naøy phuï thuoäc chuû yeáu vaøo toác ñoä quay cuûa maùy vaø laøm cho oå bi, vaønh goùp noùng leân. b. Toån hao saét pFe : do töø treã vaø doøng ñieän xoaùy trong loõi theùp gaây neân. Toån hao naøy phuï thuoäc vaøo vaät lieäu, chieàu daøi cuûa taám theùp, troïng löôïng loõi theùp, töø caûm vaø taàn soá f. Khi loõi 1,2  1,6 2 theùp ñaõ ñònh hình thì toån hao theùp tyû leä vôùi f vaø B . Hai loaïi toån hao treân khi khoâng taûi ñaõ toàn taïi neân goïi laø toån hao khoâng taûi: po= pcô + pFe Toån hao cô vaø saét sinh ra moâmen haõm vaø moâmem naøy toàn taïi khi khoâng taûi neân goïi laø moâmem khoâng taûi Mo. Quan heä giöõa Mo vaø po nhö sau: p M o o  trong ñoù  laø toác ñoä goùc cuûa roâto. c. Toån hao ñoàng pCu : toån hao ñoàng bao goàm hai phaàn: toån hao ñoàng trong maïch phaàn öùng pCu.ö vaø toån hao ñoàng trong maïch kích thích pCu.t. 2 Toån hao ñoàng trong phaàn öùng bao goàm toån hao ñoàng trong daây quaán phaàn öùng Iö rö, Ban quyen © Truong2 DH Su pham Ky thuat TP. HCM toån hao ñoàng trong daây quaán cöïc töø phuï Iö rf, toån hao tieáp xuùc giöõa choåi than vaø vaønh goùp ptx. Thöôøng vôùi choåi than graphit ñieän aùp giaùng treân choã tieáp xuùc cuûa hai choåi than khoáng cheá 2 Utx = 2 V neân ptx = 2Iö. Trong tính toaùn, thöôøng goäp taát caû caùc toån hao ñoàng treân phaàn öùng laïi vaø vieát döôùi 2 daïng pö = Iö Rö trong ñoù Rö = rö + rf + rtx bao goàm ñieän trôû daây quaán phaàn öùng rö, ñieän trôû daây quaán phuï rf vaø ñieän trôû tieáp xuùc choåi than ptx, maët duø rtx thöïc teá khoâng phaûi laø khoâng ñoåi. Toån hao ñoàng trong maïch kích thích bao goàm toån hao ñoàng cuûa daây quaán kích thích vaø toàn hao ñoàng cuûa ñieän trôû ñieàu chænh trong maïch kích thích. Vì vaäy pCu.t = UtIt, trong ñoù Ut laø ñieän aùp ñaët treân maïch kích thích vaø It laø doøng ñieän kích thích. d. Toån hao phuï pf : Trong ñoàng vaø theùp ñeàu sinh ra hao toån phuï. Toån hao phuï trong theùp coù theå do töø tröôøng phaân boá khoâng ñeàu treân beà maët phaàn öùng, caùc buloâng oác vít treân phaàn öùng laøm töø tröôøng phaân boá khoâng ñeàu trong loõi saét, aûnh höôûng cuûa raêng, raõnh laøm töø tröôøng ñaäp maïch sinh ra. Toån hao trong ñoàng coù theå do quaù trình ñoåi chieàu laøm doøng ñieän trong phaàn töû thay ñoåi, doøng ñieän phaân boá khoâng ñeàu treân beà maët choåi than laøm toån hao tieáp xuùc lôùn, töø tröôøng phaân boá khoâng ñeàu trong raõnh laøm cho trong daây daãn sinh ra doøng ñieän xoaùy, toån hao trong daây noái caân baèng sinh ra. Trong maùy ñieän moät chieàu pf töông ñoái khoù tính. Thöôøng laáy baèng 1% coâng suaát ñònh möùc. 19 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2. QUAÙ TRÌNH NAÊNG LÖÔÏNG VAØ CAÙC PHÖÔNG TRÌNH CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG a. Maùy phaùt ñieän Maùy phaùt ñieän bieán cô naêng thaønh ñieän naêng neân maùy do moät ñoäng cô sô caáp baát kyø keùo quay vôùi moät toác ñoä nhaát ñònh. Giaû thieát coâng suaát kích töø do moät maùy khaùc cung caáp neân khoâng tính vaøo coâng suaát ñöa töø ñoäng cô sô caáp vaøo maùy phaùt ñieän. Coâng suaát cô ñöa vaøo P1, tieâu hao ñi moät phaàn ñeå buø vaøo toån hao cô pcô vaø toån hao saét pFe, coøn ñaïi boä phaän bieán ñoåi thaønh coâng suaát ñieän töø Pñt. Ta coù: P1 = Pñt + (pcô + pFe) = Pñt + po Pñt = EöIö. Khi coù doøng ñieän chaïy trong daây daãn thì coù toån hao ñoàng, neân coâng suaát ñieän ñöa ra P2 baèng: 2 P2 = Pñt – pCu = EöIö – Iö Rö = UIö Giaûn ñoà naêng löôïng nhö ôû hình2.4. Hình3.3. Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu Chia hai veá cuûa phöông trình treân vôùi Iö ta ñöôïc: U = Eö – IöRö Ñoù laø phöông trìnhBan caân quyen baèng © Truong s.ñ.ñ(phöông DH Su trìnhpham caân Ky baèngthuat aùp)TP. cuûaHCM maùy phaùt ñieän moät chieàu. Coù theå vieát coâng suaát cô ñöa vaøo, coâng suaát khoâng taûi vaø coâng suaát ñieän töø theo daïng moâmen nhaân vôùi toác ñoä goùc vaø nhö vaäy coù theå vieát thaønh: M1 = Mo + M Chia hai veá cho  ta ñöôïc: M1 = Mo + M trong ñoù: M1 – moâmen ñöa vaøo; M – moâmen ñieän töø; Mo – moâmen khoâng taûi. Quan heä treân goïi laø phöông trình caân baèng moâmen cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. b. Ñoäng cô ñieän Ñoäng cô ñieän laáy coâng suaát ñieän vaøo vaø truyeàn coâng suaát cô ra ñaàu truïc. Coâng suaát ñieän maø ñoäng cô ñieän nhaän ñöôïc töø löôùi vaøo, baèng: P1 = UI = U(Iö + It) ( Ñoäng cô ñieän kích thích song song) trong ñoù: I = Iö + It – doøng ñieän töø löôùi ñieän vaøo (Iö laø doøng ñieän vaøo phaàn öùng, It laø doøng ñieän kích thích). U – ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy. Coâng suaát P1, moät phaàn cung caáp cho maïch kích thích UIt coøn phaàn lôùn ñi vaøo phaàn öùng UIö, tieâu hao moät ít treân daây quaán ñoàng trong maïch phaàn öùng pCu.ö, coøn ñaïi boä phaän laø coâng suaát ñieän töø Pñt. Ta coù: Pt = pCu.ö + pCu.t + Pñt 20 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Coâng suaát ñieän töø sau khi chuyeån thaønh coâng suaát cô thì coøn tieâu hao moät ít ñeå buø vaøo toån hao cô pcô vaø toån hao saét pFe (goïi chung laø toån hao khoâng taûi hay coâng suaát khoâng taûi po). Cuoái cuøng phaàn coøn laïi laø coâng suaát ñöa ra ôû ñaàu truïc P2 = M2. Ta coù: Pñt = pcô + pFe + P2 = po + P2 Giaûn ñoà naêng löôïng nhö ôû hình 2.5. Hình3.4. Giaûn ñoà naêng löôïng ñoäng cô ñieän moät chieàu Töø caùc coâng thöùc treân, ta coù coâng suaát ñieän trong maïch phaàn öùng baèng: 2 UIö = Pñt + pCu.ö = EöIö + Iö Rö Chia hai veá cho Iö ta ñöôïc phöông trình: U = Eö + IöRö Ñoù laø phöông trình caân baèng s.ñ.ñ. cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. Cuõng töø coâng thöùc caân baèng coâng suaát, ta coù theå vieát: M = Mo + M2 Chia hai veá cho  ta ñöôïc: M = Mo + M2 trong ñoù: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM M2 – moâmen ñöa ra ñaàu truïc maùy. Mo – moâmen khoâng taûi. Quan heä naøy goïi laø phöông trình caân baèng moâmen cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu.(caàn chuù yù kyù hieäu Eö & Iö treân ñaây laø S.Ñ.Ñ & doøng ñieän cuûa daây quaán phaàn öùng) IV. TÍNH CHAÁT THUAÄN NGHÒCH TRONG MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Moät MÑ1C coù theå laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt ñieän hoaëc ñoäng cô ñieän. Trong maùy phaùt ñieän, chieàu cuûa moâmen ñieän töø vaø toác ñoä quay ngöôïc nhau, coøn doøng ñieän vaø s.ñ.ñ. cuøng chieàu; trong ñoäng cô ñieän thì moâmen vaø toác ñoä quay cuøng chieàu, coøn doøng ñieän vaø s.ñ.ñ. ngöôïc chieàu nhau. Giaû söû maùy ñang laøm vieäc ôû traïng thaùi maùy phaùt. Ta coù doøng ñieän ñöa ra Eö U Iö nghóa laø Eö > U. Maùy sinh ra moâmen ñieän töø haõm. Neáu ta giaûm töø thoâng  Rö hoaëc toác ñoä n ñeå giaûm Eö xuoáng moät caùch thích ñaùng thì Eö seõ nhoû hôn U vaø doøng ñieän Iö seõ ñoåi chieàu, Eö vaø Iö ngöôïc chieàu nhau. Do chieàu cuûa töø thoâng  khoâng ñoåi neân moâmen ñieän töø (M = CMIö) seõ ñoåi daáu nghóa laø M vaø n ñaõ thaønh cuøng chieàu vaø moâmen ñieän töø ñoù ñaõ chuyeån töø moâmen haõm thaønh moâmem quay. Maùy ñaõ chuyeån töø cheá ñoä maùy phaùt ñieän sang cheá ñoä ñoäng cô ñieän. Taùch ñoäng cô sô caáp ra ta seõ ñöôïc moät ñoäng cô ñieän moät chieàu thoâng thöôøng. 21 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V*. TÖØ TRÖÔØNG VAØ PHAÛN ÖÙNG PHAÀN ÖÙNG TRONG MÑ1C 1. TÖØ TRÖÔØNG KHOÂNG TAÛI Khi maùy ñieän laøm vieäc khoâng taûi, trong maùy chæ coù doøng ñieän trong daây quaán kích thích töø 1 chieàu sinh ra töø tröôøng. Töø tröôøng ñoù goïi laø töø tröôøng luùc khoâng taûi. Söï phaân boá töø tröôøng naøy treân daây quaán phaàn öùng nhö treân )( töông töï nhö söï phaân boá töø tröôøng khoâng taûi cuûa maùy ñieän ñoàng bo) . Khi maùy coù taûi, trong daây quaán phaàn öùng coù doøng ñieän taûi chaïy qua. Doøng ñieän naøy coøn chaïy qua daây quaán cöïc töø phuï vaø trong nhöõng maùy lôùn coøn chaïy qua caû daây quaán buø. Doøng ñieän chaïy qua caùc daây quaán ñoù seõ sinh ra töø tröôøng cho neân khi coù taûi, trong maùy, ngoaøi töø tröôøng cöïc töø chính ra coøn coù töø tröôøng phaàn öùng, töø tröôøng cöïc töø phuï vaø töø tröôøng daây quaán buø. Taát caû caùc töø tröôøng ñoù taùc duïng vôùi nhau ñeå thaønh töø tröôøng khe hôû laøm thay ñoåi töø tröôøng luùc khoâng taûi cuûa maùy. Ñeå nghieân cöùu töø tröôøng trong maùy luùc coù taûi thuaän lôïi, tröôùc heát xeùt rieâng töø tröôøng sinh ra trong caùc daây quaán roài duøng nguyeân lyù xeáp choàng tìm ra töø tröôøng toång cuûa maùy, töø ñoù xaùc ñònh taùc duïng cuûa töø tröôøng caùc daây quaán ñoái vôùi töø tröôøng luùc khoâng taûi. Giaû thieát maïch töø khoâng baõo hoøa(caùc quan heä ñieän töø ñöôïc coi laø tuyeâùn tính). 2. TÖØ TRÖÔØNG PHAÀN ÖÙNGVAØ PHAÛN ÖÙNG PHAÀN ÖÙNG a.Phöông chieàu cuûa töø tröôøng phaàn öùng Muoán taïo neân moät töø tröôøng phaàn öùng rieâng, ta cho qua choåi than vaøo phaàn öùngBan moät quyen doøng © ñieänTruong moät DH chieàu Su pham sao choKy thuatchieàu TP. HCM doøng ñieän trong caùc thanh daãn gioáng nhö luùc maùy laøm vieäc bình thöôøng. Hình veõ choåi than ôû treân ñöôøng trung tính hình hoïc vaø khoâng xeùt ñeán töø tröôøng cöïc töø chính. Khi trong phaàn öùng coù doøng ñieän thì baûn thaân phaàn öùng laø moät nam chaâm ñieän. Ta caàn chuù yù laø duø maùy quay hay khoâng thì söï phaân boá cuûa doøng ñieän trong daây daãn vaãn khoâng ñoåi, nghóa laø doøng ñieän ôû hai beân choåi than khaùc daáu nhau. Vì vaäy töø tröôøng Hình3.6. Töø tröôøng phaàn öùng khi choåi than ôû ñöôøng trung phaàn öùng sinh ra ñöùng yeân maø truïc s.t.ñ. cuûa noù luoân luoân truøng tính hình hoïc vôùi truïc choåi than. ÔÛ ñaây noiù ñeán truïc s.t.ñ. laø chæ truïc s.t.ñ. toång cuûa caû daây quaán sinh ra maø khoâng rieâng gì phaàn töû daây quaán naøo, cho neân duø laø kieåu daây quaán gì thì keát luaän treân vaãn ñuùng. Neáu ta quay choåi than ñi moät goùc khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc töông ñöông vôùi moät khoaûng caùch b treân phaàn öùng nhö ôû hình , thì so söï phaân boá cuûa doøng ñieän öùng vôùi vò trí choåi than khoâng ñoåi neân truïc s.t.ñ. cuõng quay ñi moät goùc vaø luoân luoân truøng vôùi truïc choåi than. Ta coù theå phaân s.t.ñ. phaàn öùng Fö ñoù ra laøm hai thaønh phaàn: thaønh phaàn thaúng goùc vôùi s.t.ñ. cöïc töø goïi laø s.t.ñ. ngang truïc Föq vaø thaønh phaàn cuøng truïc vôùi s.t.ñ. cöïc töø goïi laø s.t.ñ. doïc truïc Föd. Theo hình ta coù theå coi nhö s.t.ñ. ngang truïc do doøng ñieän trong cung AB vaø CD sinh ra, coøn s.t.ñ. doïc truïc do doøng ñieän trong cung AD vaø CB sinh ra (cung naøy baèng 2b). b Söï phaân boá töø tröôøng phaàn öùng vaø phaûn öùng phaàn öùng 22 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Theo hình ta thaáy döôùi moãi cöïc töø, ñöôøng söùc töø ñi qua ôû döôùi ½ cöïc töø vaø ñi vao ôû döôùi ½ cöïc töø, do ñoù taùc duïng cuûa noù trong khe hôû ôû döôùi hai nöûa cöïc töø coù chieàu ngöôïc nhau. Theo ñònh luaät toaøn doøng ñieän, ôû ñieåm giöõa maïch nhaùnh daây quaán giöõa hai choåi than, nghóa laø ôû taâm cöïc töø khi choåi than ôû treân ñöôøng trung tính hình hoïc taùc duïng cuûa s.t.ñ. phaàn öùng baèng khoâng. Vì vaäy thöôøng laáy ñieåm giöõa hai choåi than laøm goác ñeå xeùt söï phaân boá cuûa s.t.ñ. phaàn öùng treân beà maët phaàn A B A B öùng seõ coù söï phaân boá nhö hình 3.7a,b. Hình 3.7a,b. Söï phaân boá töø tröôøng phaàn öùng(a) vaø toång töø tröôøngmñ1c khi coù phaûn öùng phaàn öùng(b) Nhö vaäy. khi choåi than ôû treân ñöôøng trung tính hình hoïc chæ coù phaûn öùng ngang truïc maø taùc duïng cuûa noù laø laøm meùo töø tröôøng khe hôû. Ñoái vôùi maùy phaùt thì ôû moûm ra cöïc töø (moûm cöïc töø maø phaàn öùng ñi ra) maùy ñöôïc trôï töø, ôû moûm vaøo cuûa cöïc töø khi khöû töø. Ñoái vôùi ñoäng cô thì chieàu quay ngöôïc vôùi maùy phaùt neân keát luaän ngöôïc laïi. Neáu maïch töø khoâng baõo hoøa thì töø tröôøng toång khoâng ñoåi vì taùc duïng trôï töø vaø khöû töø nhö nhau. Neáu maïch töø baõo hoøa thì do taùc duïng trôï töø ít hôn taùc duïng khöû töø neân töø thoâng toång döôùi moãi cöïc giaûm ñi moät ít, nghóa laø phaûn öùng phaàn öùng ngang truïc cuõng coù moät ít taùc duïng khöû töø. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Töø caûm ôû ñöôøng trung tính hình hoïc thöïc chaát khoâng baèng 0, do ñoù ñöôøng maø ôû treân beà maët phaàn öùng töø caûm baèng 0 – goïi laø ñöôøng trung tính vaät lyù – ñaõ leäch khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc moät goùc thuaän theo chieàu quay cuûa maùy phaùt hay ngöôïc chieàu quay cuûa ñoäng cô Toùm laïi: khi choåi than ñaët treân ñöôøng trung tính hình hoïc thì chæ coù phaûn öùng ngang truïc Föq laøm meùo töø tröôøng khe hôû vaø do ñoù xuaát hieän ñöôøng trung tính vaät lyù. Neáu maïch töø khoâng baõo hoøa thì töø thoâng toång khoâng ñoåi. Neáu maïch töø baõo hoøa thì töø thoâng toång giaûm ñi moät ít. c. Xeâ dòch choåi than khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc. Hình 3.8. Töø tröôøng phaàn öùng khi choåi than khoâng ôû treân ñöôøng Trong maùy ñieän moät chieàu, thöôøng choåi than ñaët ôû treân trung tính hình hoïc ñöôøng trung tính hình hoïc nhöng do laép gheùp khoâng toát, hoaëc khi maùy khoâng coù cöïc töø phuï, muoán caûi thieän ñoåi chieàu, coù theå xeâ dòch choåi than ñi moät goùc khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc. Khi xeâ dòch choåi than nhö vaäy thì s.t.ñ. phaàn öùng coù theå chia laøm hai thaønh phaàn: ngang truïc Föq, vaø doïc truïc Föd. (hình 3.8) Taùc duïng cuûa phaûn öùng phaàn öùng ngang truïc nhö ta ñaõ noùi ôû treân laø laøm meùo töø thoâng cuûa cöïc töø chính vaø khöû töø moät ít neáu maïch töø baõo hoøa. Phaûn öùng phaàn öùng doïc truïc tröïc tieáp aûnh höôûng ñeán töø tröôøng cöïc töø chính vaø coù tính chaát trôï töø hay khöû töø Hình 3.9. Caùch boá trí vaø ñaáu tuøy theo chieàu xeâ dòch cuûa choåi than. Neáu xeâ dòch choåi than theo daây cuûa cöïc töø phuï trong maùy ñieän moät chieàu 23 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chieàu quay cuûa maùy phaùt (hay ngöôïc chieàu quay cuûa ñoäng cô) thì phaûn öùng phaàn öùng doïc truïc coù tính chaát khöû töø vaø ngöôïc laïi neáu quay choåi than ngöôïc chieàu quay cuûa maùy phaùt (hay thuaän chieàu quay cuûa ñoäng cô) thì coù phaûn öùng phaàn öùng doïc truïc trôï töø. Trong maùy ñieän moät chieàu, do yeâu caàu veà ñoåi chieàu, chæ cho pheùp quay choåi than theo chieàu quay cuûa phaàn öùng neáu laø maùy phaùt, hay ngöôïc chieàu quay cuûa phaàn öùng neáu laø ñoäng cô. Phaûn öùng phaàn öùngdoïc truïc chæ aûnh höôûng ñeán trò soá cuûa töø thoâng toång maø khoâng laøm noù bieán daïng. 3. TÖØ TRÖÔØNG CÖÏC TÖØ PHUÏ Hieän nay, trong haàu heát caùc maùy ñieän moät chieàu (tröø nhöõng maùy coâng suaát nhoû hôn 0,5 kW) ñeàu coù ñaët cöïc töø phuï. Cöïc töø phuï ñaët giöõa hai cöïc töø chính treân ñöôøng trung tính hình hoïc. Nhö treân ñaõ bieát, khi coù taûi do phaûn öùng phaàn öùng neân treân ñöôøng trung tính hình hoïc töø tröôøng khaùc khoâng vaø töø tröôøng ñoù laïi cuøng chieàu vôùi töø tröôøng döôùi cöïc töø ñöùng tröôùc ñöôøng trung tính hình hoïc theo chieàu quay cuûa maùy phaùt . Ñeå caûi thieän ñoåi chieàu, thöôøng yeâu caàu ôû khu vöïc ñoåi chieàu (töùc khu vöïc coù choåi than maø choåi than thöôøng ñaët ôû ñöôøng trung tính hình hoïc) coù töø tröôøng ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng phaàn öùng ôû khu vöïc ñoåi chieàu, vì vaäy phaûi ñaët cöïc töø phuï. Taùc duïng cuûa cöïc töø phuï laø sinh ra moät s.t.ñ. trieät tieâu töø tröôøng phaàn öùng ngang truïc ñoàng thôøi taïo ra moät töø tröôøng ngöôïc chieàu vôùi töø tröôøng phaàn öùng ôû khu vöïc ñoåi chieàu, vì vaäy cöïc tính cuûa cöïc töø phuï a A B b phaûi cuøng cöïc tính A B Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM cuûa cöïc töø chính maø phaàn öùng seõ Ñöôøng truïc cöïc chaïy vaøo neáu maùy h .3.10.töø tröôøng cöïc phuï vaø töø tröôøng toång ôû cheá ñoä maùy phaùt (coøn ñoái vôùi ñoäng cô ñieän thì ngöôïc laïi). Ñeå trieät tieâu töø tröôøng phaàn öùng ngang truïc, töø tröôøng cöïc töø phuï phaûi tyû leä thuaän vôùi doøng ñieän taûi neân daây quaán cöïc töø phuï ñöôïc noái noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng vaø maïch töø khoâng baõo hoøa Söï phaân boá cuûa töø tröôøng toång khi coù caû töø tröôøng cöïc töø phuï nhö ôû hình 2.11. Khi choåi ñieän ñaët treân ñöôøng trung tính hình hoïc, caùc cöïc töø phuï khoâng aûnh höôûng ñeán töø tröôøng cöïc töø chính vì trong phaïm vi moät böôùc cöïc, taùc duïng khöû töø vaø trôï töø cuûa caùc cöïc töø phuï baèng nhau neân buø cho nhau .Neáu xeâ dòch choåi ñieän khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc, ví duï theo chieàu quay cuûa phaàn öùng ôû cheá ñoä maùy phaùt (hay ngöôïc chieàu quay ñoái vôùi ñoäng cô) thì trong phaïm vi moät böôùc cöïc, taùc duïng khöû töø cuûa cöïc töø phuï lôùn hôn taùc duïng trôï töø cuûa noù, do ñoù trong tröôøng hôïp naøy, caùc cöïc töø phuï laøm cho maùy bò khöû töø. Neáu quay ngöôïc chieàu quay phaàn öùng ôû cheá ñoä maùy phaùt thì taùc duïng ngöôïc laïi.Nhö vaäy aûnh höôûng cuûa caùc cöïc töø phuï ñoái vôùi töø tröôøng cöïc töø chính nhö phaûn öùng doïc truïc cuûa phaàn öùng. Hình 3.11. Daây quaán buø 24 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4. TÖØ TRÖÔØNG CUÛA DAÂY QUAÁN BUØ Nhö ñaõ bieát, aûnh höôûng cuûa phaûn öùng phaàn öùng laøm meùo töø tröôøng khe hôû, do ñoù ñieän aùp phaân boá treân caùc phieán ñoåi chieàu khoâng ñeàu, vì vaäy ñoåi chieàu cuûa maùy coù khoù khaên. Do ñoù trong nhöõng maùy moät chieàu coâng suaát lôùn hay ñieàu kieän laøm vieäc naêng nhoïc (nhö taûi thay ñoåi ñoät ngoät) ñeàu coù ñaët daây quaán buø. Taùc duïng cuûa daây quaán buø laø sinh ra töø tröôøng trieät tieâu phaûn öùng phaàn öùng laøm cho töø tröôøng khe hôû caên baûn khoâng bò meùo nöõa. Daây quaán buø ñöôïc ñaët leân treân maët cöïc cuûa cöïc töø chính nhö hình 3.11. Ñeå coù theå buø ñöôïc ôû baát cöù taûi naøo, daây quaán buø ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng sao cho s.t.ñ. cuûa hai daây quaán ñoù ngöôïc chieàu nhau. Treân hình khai trieån 3.12. Caùc ñöôøng 1, 2 bieåu thò söï phaân boá caùc s.t.ñ. phaàn öùng ngang truïc Föq vaø cuûa daây quaán buø Fb. Ta thaáy veà cô baûn laø buø ñöôïc treân phaïm vi maët cöïc, chæ coù giöõa hai cöïc do khoâng ñaët ñöôïc daây quaán buø neân s.t.ñ. Fb coù daïng hình thang, do ñoù ôû giöõa hai cöïc khoâng buø ñöôïc maø coøn laïi moät phaàn (trong hình gaïch cheùo). Nhöng ôû maùy coù daây quaán buø bao giôø cuõng coù ñaët cöïc töø phuï neân döôùi taùc duïng cuûa cöïc töø phuï vaø daây quaán buø, töø tröôøng toång cuûa maùy nhö hình 3.12b. Ta thaáy söï phaân boá cuûa töø tröôøng ñoù gaàn gioáng nhö töø tröôøng luùc khoâng taûi maø khoâng phuï thuoäc vaøo taûi cuûa maùy. Ñieàu ñoù ñaûm baûo cho maùy ñoåi chieàu toát. Toùm laïi, töø tröôøng trong maùy ñieän moät chieàu khi coù taûi bieán daïng so vôùi töø tröôøng kích töø ban ñaàu, ñieàu naøy gaây baát lôïi cho maùy trong vieäc ñoåi chieàu( xuaát hieän tia löûa maïnh) vaø oån ñònh ñieän aùp daàu cöïc khi laøm vieäc. Vì vaäy, vieäc boá trí theâm cöïc töø phuï, daây quaán buø hoaëc ñaët leäch choåi than khoûi Hình 3.12. Caùc ñöôøng s.t.ñ vaø töø trung tính hình hoïc nhaèm caûi thieän cho töø tröôøng toång trong tröôøng toång cuûa maùy moät chieàu coù Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM maùy ít bieán daïng so vôù töø tröôøng kích töø ban ñaàu, laøm ñaëc cöïc töø phuï vaø daây quaán buø tính laøm vieäc vaø vieäc ñoåi chieàu trong maùy dieãn ra toát hôn. VI*. ÑOÅI CHIEÀU, TIA LÖÛA ÑIEÄN TREÂN VAØNH GOÙP VAØ BIEÄN PHAÙP KHAÉC PHUÏC 1. QUAÙ TRÌNH ÑOÅI CHIEÀU VAØ ÑAËC ÑIEÅM CUÛA QUAÙ TRÌNH ÑOÅI CHIEÀU a. Quaù trình ñoåi chieàu Nhö ñaõ bieát trong phaàn daây quaán moät chieàu, khi chuyeån ñoäng trong töø tröôøng cuûa moät cöïc, moãi phaàn töû daây quaán thuoäc vaøo moät nhaùnh song song vaø doøng ñieän iö trong noù coù chieàu nhaát ñònh. Luùc caùc caïnh cuûa phaàn töû ñi vaøo vuøng trung tính thì phaàn töû bò choåi than noái ngaén maïch, doøng ñieän trong phaàn töû thay ñoåi ñeå sau ñoù khi phaàn töû böôùc sang ranh giôùi cuûa cöïc keá tieáp vaø chuyeån sang nhaùnh song song khaùc, doøng ñieän trong noù coù chieàu ngöôïc laïi (-iö). Quaù trình ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän khi phaàn töû di ñoäng trong vuøng Hình 3.13. Quaù trình ñoåi chieàu 25 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trung tính vaø bò choåi than noái ngaén maïch ñöôïc goïi laø söï ñoåi chieàu. Ñeå coù khaùi nieäm cuï theå, hình 3.13 trình baøy quaù trình ñoåi chieàu doøng ñieän trong phaàn töû b cuûa daây quaán xeáp ñôn. Ta thaáy khi choåi than phuû hoaøn toaøn leân phieán 1 ( hình 3.13a) doøng ñieän trong phaàn töû b coù chieàu giaû söû laø +iö. Khi choåi than hoaøn toaøn taùch khoûi phieán 1 ( hình 3.13c) thì doøng ñieän trong phaàn töû b coù chieàu ngöôïc laïi (-iö ). ÔÛ vò trí trung gian, choåi than tieáp xuùc vôùi caùc phieán ñoåi chieàu 1 vaø 2 khieán cho phaàn töû bò noái taét vaø doøng ñieän trong noù bieán ñoåi theo nhöõng quy luaät nhaát ñònh, phuï thuoäc vaøo quaù trình quaù ñoä ñieän töø xaûy ra trong vaø xung quanh phaàn töû maø ta seõ xeùt tæ mæ ôû chöông naøy. Quaù trình ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän trong moãi phaàn töû toàn taïi trong moät thôøi gian raát ngaén. Khoaûng thôøi gian ñeå doøng ñieän hoaøn thaønh vieäc ñoåi chieàu goïi laø chu kyø ñoåi chieàu, kyù hieäu laø Tñc . Ñoù laø thôøi gian caàn thieát ñeå vaønh goùp quay ñi moät goùc töông öùng vôùi chieàu roäng cuûa choåi, nghóa laø: bc Tñc = VG trong ñoù: bc: Chieàu roäng cuûa choåi goùp. VG: Toác ñoä daøi cuûa vaønh goùp. Neáu chuùng ta kyù hieäu: DG - Ñöôøng kính cuûa vaønh goùp; DG bG = - böôùc goùp; G G - soá phieán goùp; bc G Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM bG vaø bieát raèng toác ñoä daøi cuûa vaønh goùp laø: vG = DG n = bG Gn trong ñoù n laø toác ñoä quay cuûa vaønh goùp thì chu kyø ñoåi chieàu ôû daây quaán xeáp ñôn ( hình 2.13) seõ coù daïng: 1 Tñc = G n.G Khi maùy ñieän laøm vieäc caùc phaàn töû lieân tieáp tieán haønh ñoåi chieàu vaø trong thöïc teá Tñc 0.001 s neân quaù trình ñoåi chieàu dieãn ra tuaàn hoaøn vôùi taàn soá vaøo khoaûng 1000  3000 Hz Vieäc ñoåi chieàu coù thuaän lôïi hay khoâng, noùi caùch khaùc laø chaát löôïng cuûa söï ñoåi chieàu phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá cô vaø ñieän töø. Söï ñoåi chieàu keùm chaát löôïng ñöôïc bieåu hieän beân ngoaøi bôûi söï hình thaønh tia löûa döôùi caùc choåi than vaø treân maët vaønh goùp. Tieâu chuaån Nhaø nöôùc quy ñònh caùc caáp tia löûa nhö trình baøy ôû baûng 3.14. Baûng 3.14. Caáp tia löûa cuûa maùy ñieän Caáp tia löûa Ñaëc ñieåm Tình traïng choåi vaø vaønh goùp 1 Khoâng coù tia löûa Khoâng coù veát treân vaønh goùp vaø 1 Ñoám löûa yeáu ôû moät phaàn choåi muoäi than treân caùc choåi 1 4 than 1 Tia löûa yeáu ôû phaàn lôùn choåi Coù veát treân vaønh goùp nhöng coù 1 2 than theå chuøi saïch baèng daàu xaêng. Coù muoäi than treân choåi. 26 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2 Tia löûa ôû toaøn boä choåi than chæ Coù veát treân vaønh goùp, khoâng cho pheùp ñoái vôùi taûi xung hoaëc theå chuøi saïch baèng daàu xaêng quaù taûi ngaén haïn vaø coù muoäi than treân caùc choåi. 3 Tia löûa maïnh vung ra ôû toaøn boä Veát ñaäm treân vaønh goùp khoâng choåi than. Chæ cho phaùp luùc môû theå chuøi saïch baèng daàu xaêng, maùy tröïc tieáp khoâng bieán trôû chaùy hoaëc hoûng choåi ñieän. vôùi ñieàu kieän sau ñoù vaønh goùp vaø choåi than vaãn ôû traïng thaùi bình thöôøng, coù theå tieáp tuïc laøm vieäc ñöôïc Döôùi ñaây chuùng ta seõ phaân tích söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu. Ñeå thaáy roõ quy luaät bieán ñoåi cuûa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu vaø nguyeân nhaân chuû yeáu phaùt sinh tia löûa, töø ñoù neâu ra bieän phaùp caûi thieän ñoåi chieàu, ta haõy nghieân cöùu quy luaät ñoåi chieàu xaûy ra ôû phaàn töû cuûa daây quaán xeáp ñôn treân hình 3.13. Bieåu thöùc cuûa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu coù theå suy ra ñöôïc töø caùc ñònh luaät Kirhhoff vieát cho phaàn töû ñoù. Theo ñònh luaät thöù hai vieát cho maïch voøng cuûa phaàn töû, ta coù: irpt + i1(rñ + rtx.1) – i2 (rñ + rt x.2) = e trong ñoù: i - doøng ñieän ngaén maïch chaïy trong phaàn töû ñoåi chieàu. i1, i2 - Caùc doøng ñieän chaïy qua daây noái vôùi caùc phieán ñoåi chieàu 1 vaø 2; rpt - ñieän trôû cuûa Banphaàn quyen töû ; © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM rñ - ñieän trôû cuûa daây noái; rtx.1,2 - ñieän trôû tieáp xuùc giöõa choåi than vaø phieán ñoåi chieàu töông öùng; e - toång caùc suaát ñieän ñoäng caûm öùng sinh ra trong phaàn töû ñoåi chieàu bao goàm: a)Suaát ñieän ñoäng töï caûm eL gaây ra do söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän i trong phaàn töû ñoåi chieàu; b)Suaát ñieän ñoäng hoã caûm e M do aûnh höôûng cuûa söï ñoåi chieàu ñoàng thôøi cuûa caùc phaàn töû khaùc naèm trong cuøng moät raõnh. c)Suaát ñieän ñoäng ñoåi chieàu e ñ.c, sinh ra khi phaàn töû ñoåi chieàu chuyeån ñoäng trong töø tröôøng toång hôïp taïi vuøng trung tính. Töø tröôøng naøy nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn töø tröôøng mñ1c do cöïc töø phuï vaø phaûn öùng phaàn öùng taïo thaønh. Caùc s.ñ.ñ eL vaø eM coù taùc duïng ñoái vôùi quaù trình bieán ñoåi nhö nhau vaø toång cuûa chuùng ñöôïc goïi laø s.ñ.ñ phaûn khaùng eL + eM = epk. Ñeå quaù trình ñoåi chieàu tieán haønh ñöôïc thuaän lôïi, s.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc phaûi luoân ngöôïc chieàu vôùi s.ñ.ñ epk noùi treân. Tuøy theo töông quan giöõa hai loaïi s.ñ.ñ ñoù tính chaát cuûa quaù trình ñoåi chieàu cuõng seõ khaùc nhau. Trò soá cuûa caùc s.ñ.ñ ñoù seõ ñöôïc tính ôû phaàn sau. Theo ñònh luaät Kirhhoff thöù nhaát, coù theå vieát caùc phöông trình doøng ñieän laàn löôït taïi caùc ñieåm nuùt a vaø b nhö sau: iö + i - i1 = 0 iö - i - i2 = 0 Nhö vaäy caùc doøng ñieän i, i1, i2 coù theå suy ra töø caùc phöông trình treân neáu caùc ñaïi löôïng khaùc trong phöông trình ñoù ñaõ ñöôïc bieát. Treân thöïc teá rtx.1, rtx,2 khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo i1, i2 vaø thôøi gian maø coøn phuï thuoäc vaø söï ñoát noùng choåi than vaø phieán ñoåi chieàu vaø caû hieän töôïng ñieän phaân döôùi maët choåi nöõa. Hôn nöõa toång caùc s.ñ.ñ e cuõng khoù xaùc 27 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ñònh ñöôïc chính xaùc neân döôùi ñaây ta chæ xeùt vaán ñeà ñöôïc ôû möùc ñoä gaàn ñuùng. Vôùi giaû thieát rpt 0 vaø rñ 0 sau khi thay trò soá cuûa i1 vaø i2 theo treân ta ñöôïc: r r e i tx.2 tx.1 i  r r ö r r tx.1 tx.2 tx .1 tx.2 Soá haïng thöù nhaát cuûa bieåu thöùc bieåu thò thaønh phaàn cô baûn cuûa doøng ñieän ñoåi chieàu icb, coøn soá haïng thöù hai - thaønh phaàn phuï i1. Vôùi giaû thieát rpt = 0, rd = 0. Maãu soá trong bieåu thöùc roõ raøng laø toång soá ñieän trôû cuûa phaàn töû ñoåi chieàu luùc bò choåi than noái ngaén maïnh vì vaäy doøng ñieän phuï if chính laø doøng ñieän ngaén maïch trong phaàn töû gaây neân bôûi e Trong lyù thuyeát coå ñieån veà ñoåi chieàu ngöôøi ta giaû thieát raèng r tx.1 vaø rtx.2 tæ leä nghòch vôùi beà maët tieáp xuùc S vaø S giöõa choåi than vaø phieán ñoåi chieàu. Neáu cho raèng tx.1 tx.2 quaù trình ñoåi chieàu baét ñaàu khi t = 0 vaøkeát thuùc khi t = T vaø ñieàu kieän b = b thì: ñc c G Tñc t S tx1 = S Tñc t Stx2 = S Tñc trong ñoù : S - maët tieáp xuùc toaøn phaàn giöõa choåi vaø phieán ñoåi chieàu Kyù hieäu ñieän trôû tieáp xuùc toaøn phaàn öùng vôùi maët tieáp xuùc toaøn phaàn baèng rtx ta coù: S Tñc rtx.1 = rtx rtx' Ban quyen © STruongtx.1 DHt ñcSu pham t Ky thuat TP. HCM S Tñc rtx.2 = rtx rtx Stx.2 t Thay vaøo, ta coù quan heä giöõa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu i vaø thôøi gian t nhö sau: t2 e i 1( ) iö Tñc rn 2 Tñc trong ñoù rn = rtx t (Tñc t) b*. Ñoåi chieàu ñöôøng thaúng vaø ñoåi chieàu ñöôøng cong Ñoåi chieàu ñöôøng thaúng Giaû söû s.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc caûm öùng trong phaàn töû ñoåi chieàu do taùc duïng cuûa töø tröôøng toång hôïp laïi vuøng trung tính hoaøn toaøn trieät tieâu s.ñ.ñ phaûn khaùng epk, nghóa laø e = 0 thì doøng ñieän phuï trong phaàn töû ñoåi chieàu baèng khoâng vaø ta coù: 2t i (1 i) T ö ñc Ñöôøng bieåu dieãn cuûa doøng ñieän i theo thôøi gian t Hình 3.15. Ñoåi chieàu ñöôøng thaúng trong tröôøng hôïp naøy laø moät ñöôøng thaúng ( hình 2.15) vaø ñoåi chieàu mang teân laø ñoåi chieàu ñöôøng thaúng. 28 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Neáu xeùt ñeán ñieän trôû cuûa phaàn töû vaø cuûa daây noái (rpt 0, rñ 0) thì ñöôøng thaúng ABC seõ thay ñoåi moät ít vaø coù daïng theo ñöôøng neùt ñöùt treân hình veõ ñoù. Khi ñoåi chieàu ñöôøng thaúng, maät ñoä doøng ñieän ôû beà maët tieáp xuùc phía ñi ra vaø phía ñi vaøo choåi baèng: i1 Tñci 1 j1  Stx1 S Tñc t i2 Tñci 2 j2  Stx2 S t Treân hình 3.16, ta thaáy: i1 i2 = tg 1 ; = tg 2 Tñc t t Vì ôû tröôøng hôïp ñoåi chieàu ñöôøng thaúng 1 = 2 cho neân trong suoát quaù trình ñoåi te chieàu j1 = j2 = C vaø quaù trình ñoåi chieàu tieán haønh ñöôïc thuaän lôïi. Ñoåi chieàu ñöôøng cong Treân thöïc teá s.ñ.d ñoåi chieàu eñc vaø s.ñ.ñ phaûn khaùng epk trong phaàn töû ñoåi chieàu khoâng hoaøn toaøn trieät tieâu nhau, nghóa laø e 0 cho neân trong phaàn töû ñoåi chieàu seõ xuaát hieän doøng ñieän phuï it xaùc ñònh theo soá haïng thöù hai cuûa bieåu thöùc doøng ñoåi chieàu). Doøng ñieän phuï it seõ coäng vôùi doøng ñieän cô baûn icb khieán cho quan heä i = f’(t) khoâng coøn laø ñöôøng thaúng nöõa vaø ta coù ñoåi chieàu ñöôøng cong. Giaû söû epk > eñc hay e > 0. Vôùi giaû thieát rtx khoâng ñoåi töø bieåu thöùc doøng ñoåi chieàu ta thaáy raèng trong quaù trình ñoåi Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM chieàu söï bieán ñoåi cuûa rn coù daïng nhö ñöôøng cong 1 treân hình te 3.16. Cho raèng trong quaù trình ñoù e = C thì doøng ñieän it bieán ñoåi theo ñöôøng cong 2 treân hình 2.16 vaø doøng ñieän ñoåi chieàu i, toång cuûa it vaø icb bieán ñoåi theo ñöôøng cong ôû hình 3.17. ÔÛ tröôøng hôïp naøy ñoåi chieàu mang tính chaát trì hoaõn nghóa laø Hình 3.16. Ñoäng ñieän phuï It khi ñoåi chieàu vöôït tröôùc (e > 0 vaø ñoåi doøng ñieän ñoåi chieàu i thay ñoåi chaäm haún so vôùi ôû tröôøng hôïp chieàu trì hoaõn (e 2 vaø j1 > j2. Trong tröôøng hôïp ñoåi chieàu trì hoaõn, tia löûa thöôøng xuaát hieän ôû ñaàu ra cuûa choåi tham khi phaàn töû ra khoûi tình traïng bò choåi than noái ngaén maïch. Söï xuaát hieän tia löûa naøy coù theå giaûi thích ñöôïc nhö sau: do caùc hieän töôïng ñieän hoùa vaø nhieät ôû beà maët tieáp xuùc giöõa choåi than vaø phieán ñoåi chieàu, neân luùc quaù trình ñoåi chieàu keát thuùc, ñieän trôû tieáp xuùc rtx1 trong bieåu thöùc khoâng phaûi tieán tôùi voâ cung lôùn maø coù moät trò soá nhaát ñònh, keát quaû laø luùc t = Tñ.c doøng ñieän phuï if 0 vaø trong töø tröôøng cuûa phaàn töû ñoåi chieàu tích luõy moät Hình 3.17. Ñoåi chieàu coù tính chaát trì hoaõn 1 naêng löôïng Li 2 ñaùng keå. Khi phaàn töû ñoåi chieàu ra 2 f khoûi tình traïng bò choåi than noái ngaén maïch, söï xuaát hieän cuûa tia löûa chính laø haäu quaû cuûa vieäc giaûi phoùng naêng löôïng ñieän töø ñoù moät caùch ñoät ngoät, töông töï nhö khí duøng caàu dao caét maïch ñieän coù r vaø L. 29 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Neáu epk < eñ.c hay e < 0 thì doøng ñieän phuï if ñoåi daáu vaø coù daïng nhö ñöôøng cong 3 treân hình 3.16. Ñöôøng bieåu dieãn cuûa doøng ñieän ñoåi chieàu i töông öùng ñöôïc trình baøy treân hình 2.18 vaø söï ñoåi chieàu mang tính chaát vöôït tröôùc. Khi ñoåi chieàu vöôït tröôùc 1 < 2 do ñoù j1 < j2, ñoàng thôøi coù theå coù hieän töôïng phoùng tia löûa ôû ñaàu vaøo cuûa choåi than töông töï nhö khi ñoùng caàu dao kheùp kín maïch ñieän. Treân thöïc teá, hieän töôïng phoùng tia löûa naøy raát yeáu. ÔÛ giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình ñoåi chieàu vöôït tröôùc i1 vaø j1 raát nhoû vaø xaáp xæ baèng khoâng neân phaàn töû ñoåi chieàu ra khoûi tình traïng bò choåi than noái ngaén maïch moät caùch nheï nhaøng vaø thuaän lôïi. c*.Xaùc ñònh caùc s.ñ.ñ trong phaàn töû ñoåi chieàu: Hình 3.18 ñoåi chieàu coù tính chaát vöôït tröôùc Ñeå baûo ñaûm ñieàu kieän ñoåi chieàu bình thöôøng cuûa maùy, khi thieát keá caàn phaûi xaùc ñònh caùc s.ñ.ñ sinh ra trong phaàn töû ñoåi chieàu ñeå giôùi haïn chuùng trong moät phaïm vi nhaát ñònh. Döôùi ñaây ta seõ laàn löôït tính caùc .ñ.ñ ñoù: S.ñ.ñ töï caûm eL S.ñ.ñ töï caûm eL coù daïng: di eL = - L dt trong ñoù L - heä soá töï caûm cuûa phaàn töû. Vì qua quaù trình ñoåi chieàu, doøng ñieän i bieán ñoåi töø +iö ñeán -iö neân giaù trò trung bình cuûa ñaïo haøm trong chu kyø ñoåi chieàu Tñc seõ laø: di 2iö Ban quyen [ ] tb© =Truong - DH Su pham Ky thuat TP. HCM dt Tñc 2Liö do ñoù: eL-tb = Tñc Töø thoâng taûn L sinh ra s.ñ.d töï caûm eL trong phaàn töû ñoåi chieàu bao goàm töø thoâng taûn qua raõnh rh, töø thoâng taûn ñænh raêng rg vaø töø thoâng taûn ôû phaàn ñaàu noái  ñn vaø chuû Hình 3.19. Töø thoâng taûn cuûa phaàn töû ñoåi chieàu yeáu ñi qua khoâng khí (hình 3.19) neân raát ít phuï thuoäc vaøo söï baõo hoøa cuûa raêng, do ñoù coù theå cho raèng  L  wsiö . Maët khaùc, vì töø thoâng moùc voøng L = w2L neân bieåu thöùc cuûa töø thoâng moùc voøng seõ laø: 2 L = LI ws iö 30 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trong ñoù: LI laø heä soá tæ leä bieåu thò suaát daãn töø taûn cuûa phaàn töû coù trò soá baèng töø thoâng moùc voøng cuûa moät voøng daây khi doøng ñieän iö = 1A. Vì thaønh phaàn chuû yeáu cuûa L laø töø thoâng taûn cuûa hai caïnh taùc duïng naèm treân raõnh neân suaát daãn töø theo moät ñôn vò chieàu daøi baèng: LI L = l2 2 do ñoù: L = L.2lws i  Vì L = L ta coù: l 2 L = 2ws lL Thay vaøo treân vaø chuù yù ñeán bieåu thöùc cuûa Tñ.c , ta coù bieåu thöùc s.ñ.ñ töï caûm trung bình trong phaàn töû ñoåi chieàu: 2i G e = 2w 2l  ö n L.tb s  L a  ( )1 G p Dö A vö Neáu bieåu thò iö = vaø n= trong 2Gws Dö ñoù vö laø toác ñoä daøi treân maët phaàn öùng thì bieåu thöùc cuoái cuøng cuûa s.ñ.ñ töï caûm trung bình seõ laø: 2w l A v e = s ö  L.tb a L Hình 3.20. Ñoåi chieàu ñoàng thôøi trong caùc caïnh  ( )1 taùc duïng naèm trong moät raõnh G p Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM S.ñ.ñ hoã caûm Cuøng moät luùc vôùi söï ñoåi chieàu doøng ñieän trong phaàn töû ñang xeùt, söï ñoåi chieàu cuõng xaåy ra ô moät soá phaàn töû khaùc. ÔÛ daây quaán xeáp ñôn 2 lôùp böôùc ñuû , söï ñoåi chieàu xaåy ra ñoàng thôøi trong caùc caïnh taùc duïng cuøng naèm trong moät raõnh. Hôn nöõa, thöôøng thì bc > bG vaø caùc choåi than noái ngaén maïch vaøi phaàn töû lieân tieáp nhau coù caïnh naèm trong raõnh, neân giöõa caùc phaàn töû cuøng tham gia ñoåi chieàu ñoù coù söï lieân heä hoã caûm raát maïnh. Vì vaäy trong phaàn töû tham gia ñoåi chieàu ñang xeùt, ngoaøi s.ñ.ñ töï caûm coøn coù s.ñ.ñ hoã caûm: n n n di n eM = eM  Ms l l dt trong ñoù: Mn - heä soá hoã caûm giöõa phaàn töû ñang xeùt vaø phaàn töû thöù n. in - doøng ñieän trong phaàn töû thöù n. S.ñ.ñ hoã caûm eM cuõng coù taùc duïng gioáng nhö s.ñ.ñ töï caûm eL. Trò soá trung bình cuûa noù baèng: 2iö eM.tb = Mn Tñc Töông töï ñoái vôùi s.ñ.ñ töï caûm bieåu thöùc cuoái cuøng cuûa s.ñ.ñ hoã caûm coù daïng: 2w l A v e = s ö  M.tb a  M  ( )1 a p trong ñoù: 31 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - M – suaát daãn töø do hoã caûm treân ñôn vò daøi cuûa caïnh taùc duïng cuûa phaàn töû. S.ñ.ñ phaûn khaùng Nhö trình baøy ôû treân, theo ñònh nghóa s.ñ.ñ phaûn khaùng trung bình coù daïng: 2w l A v e e e s ö ()  pk.tb L.tb M.tb a LM  ( )1 G p Ñeå tính epk.tb phaûi xaùc ñònh L vaø M. Caùch xaùc ñònh caùc suaát daãn töø ñoù seõ ñöôïc trình baøy chung trong phaàn tham soá daây quaán cuûa maùy ñieän xoay chieàu. S.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc Goïi Bñc laø töø caûn toång hôïp cuûa töø tröôøng cöïc töø phuï vaø töø tröôøng cuûa phaàn öùng taïi vuøng trung tính (coøn goïi laø töø caûm ñoåi chieàu) thì bieåu thöùc s.ñ.ñ ñoåi chieàu coù daïng. eñc = 2Bñc.wslñc.vö trong ñoù: lñc – chieàu daøi cuûa thanh daãn caét ñöôøng söùc cuûa töø tröôøng ñoåi chieàu. 2. NGUYEÂN NHAÂN SINH RA TIA LÖÛAVAØ BIEÄN PHAÙP CAÛI THIEÄN ÑOÅI CHIEÀU a. Nguyeân nhaân sinh ra tia löûa Tia löûa sinh ra döôùi choåi than coù theå nguyeân nhaân cô hoaëc nguyeân nhaân ñieän töø. Nhöõng nguyeân nhaân thuoäc loaïi thöù nhaát coù theå laø: vaønh goùp khoâng ñoàng taâm vôùi truïc, söï caân baèng boä phaän quay khoâng toát, beà maët vaønh goùp khoâng phaúng do nhöõng phieán ñoåi chieàu hoaëc mica caùch ñieän giöõa caùc phieán ñoåi chieàu nhoâ leân, löïc eùp treân choåi than khoâng thích hôïp, keït choåi trong hoäp choåi, hoäp choåi khoâng ñöôïc giöõ chaët hay khoâng ñaët ñuùng vò trí Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Nguyeân nhaân thuoäc loaïi thöù hai laø do s.ñ.ñ ñoåi chieàu khoâng trieät tieâu ñöôïc s.ñ.ñ phaûn khaùng trong phaàn töû ñoåi chieàu. Ngoaøi ra coøn phaûi keå ñeán söï phaân boá khoâng ñeàu cuûa maät ñoä doøng ñieän treân maët tieáp xuùc vaø quan heä phi tuyeán cuûa ñieän trôû tieáp xuùc Rtx = f(t, ) trong ñoù  laø thoâng soá ñaëc tröng cho taùc duïng nhieät vaø hieän töôïng ñieän phaân döôùi choåi than. Khi söï ñoåi chieàu bò roái loaïn phía sau choåi than phoùng ra tia löûa maõnh lieät. Chuøm tia löûa naøy khi taét ñeå laïi moät vuøng ion hoùa vaø ñoù chính laø ñieàu kieän toát ñeå neáu nguyeân nhaân gaây roái loaïn chöa bò loaïi tröø, chuøm tia löûa sau ñoù sinh ra caøng maõnh lieät hôn. ÔÛ möùc ñoä aùc lieät, caùc chuøm tia löûa caêng daøi ra vaø seõ noái töø choåi naøy sang choåi Hình 3.21. Choáng nhieãu voâ tuyeán ñieän khaùc taïo neân moät voøng löûa treân maët vaønh goùp. Voøng löûa xuaát hieän khi doøng ñieän trong phaàn öùng taêng leân quaù ñònh möùc (quaù taûi, ngaén maïch trong hoaëc ngoaøi maùy). Ñeå choáng laïi voøng löûa phaûi duøng daây quaán buø vaø trang bò maùy caét cöïc nhanh kòp thôøi caét maïch ngay sau khi xaûy ra söï coá (trong khoaûng 0,05  0,10 s). Caàn chuù yù raèng quaù trình ñoåi chieàu dieãn ra tuaàn hoaøn vaø sinh ra dao ñoäng ñieän töø vôùi taàn soá khoaûng 1000  3000 Hz .Neáu maùy ñöôïc söû duïng trong lónh vöïc voâ tuyeán ñieän, söï ñaùnh tia löûa döôùi choåi than vôùi taàn soá aáy seõ gaây nhieãu trong heä thoáng voâ tuyeán. Ñeå choáng laïi söï nhieãu loaïn aáy, ngöôøi ta chia nhöõng cuoän daây noái tieáp vôùi phaàn öùng trong ñoù coù caùc cuoän daây cuûa cöïc töø phuï thaønh hai phaàn vaø noái ñoái xöùng vôùi phaàn öùng nhö ôû hình 3.21. Ngoaøi ra giöõa caùc choåi vaø thaân maùy coøn noái nhöõng tuï ñieän ñeå taïo ñöôøng thoaùt cho caùc dao ñoäng taàn soá cao taïi caùc ñaàu ra cuûa maùy. 32 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b. Caùc phöông phaùp caûi thieän ñoåi chieàu Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho söï ñoåi chieàu, tröôùc heát caàn phaûi giöõ ñuùng nhöõng ñieàu quy ñònh veà traïng thaùi cuûa vaønh goùp vaø cô caáu giöõ choåi than sao cho ñaûm baûo loaïi tröø ñöôïc nhöõng nguyeân nhaân cô sinh ra tia löûa. Döôùi ñaây ta xeùt nhöõng bieän phaùp taïo ra ñieàu kieän ñieän töø caàn thieát cho söï ñoåi chieàu döïa vaøo huynh höôùng laøm giaûm doøng ñieän phuï Ir chaïy trong phaàn töû ñoåi chieàu.  Duøng cöïc töø phuï Bieän phaùp cô baûn ñeå caûi thieän ñoåi chieàu trong nhöõng maùy ñieän moät chieàu hieän ñaïi laø taïo ra töø tröôøng ngoaøi, coøn goïi laø töø tröôøng ñoåi chieàu taïi vuøng trung tính baèng caùch ñaët nhöõng cöïc töø phuï giöõa nhöõng cöïc töø chính S.t.ñ cuûa cöïc töø phuï Ft phaûi coù chieàu ngöôïc vôùi thaønh phaàn ngang cuûa phaûn öùng phaàn öùng Föq vaø coù ñoä lôùn sao cho ngoaøi vieäc trung hoøa ñöôïc aûnh höôûng cuûa Föq coøn taïo ra ñöôïc töø tröôøng phuï ñeå sinh ra s.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc laøm trieät tieâu aûnh höôûng cuûa s.ñ.ñ phaûn khaùng epk. Cöïc töø phuï ôû maùy phaùt ñieän phaûi coù cuøng cöïc tính vôùi cöïc töø chính maø caùc caïnh trong phaàn öùng taïi cöïc töø phuï saép quay tôùi. ÔÛ ñoäng cô ñieän cöïc tính seõ ngöôïc laïi. Ù Ñeå cöïc töø phuï coù theå phaùt huy taùc duïng thì ñieàu kieän cô baûn laø Bñc  Iö. Muoán vaäy daây quaán cuûa cöïc töø phuï phaûi ñöôïc noái noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng vaø doøng ñieän taûi Iö phaûi thay ñoåi trong phaïm vi khieán maïch töø cuûa cöïc töø phuï khoâng baõo hoøa.  Xeâ dòch choåi than khoûi vuøng trung tính hình hoïc ÔÛ nhöõng maùy ñieän nhoû, ñeå thay theá cho taùc duïng cuûa cöïc töø phuï, ta coù theå lôïi duïng töø tröôøng toång cuûa maùy ñeå coù töø tröôøng ñoåi chieàu baèng caùch xeâ dòch choåi than khoûi vuøng trung tính hình hoïc. Ôû tröôøng hôïp maùy phaùt ñieän, Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM muoán töø tröôøng ôû khu vöïc ñoåi chieàu coù cöïc tính cuûa cöïc töø chính maø sau khi ñoåi chieàu caùc caïnh phaàn töû seõ ñi tôùi nhö ôû tröôøng hôïp cöïc töø phuï thì phaûi xeâ dòch choåi than thuaän chieàu quay cuûa maùy moät goùc:  = +  Hình 3.22. Xeâ dòch choåi than khoûi vuøng trung tính ñeå caûi thieän ñoåi chieàu trong ñoù: - goùc giöõa caùc ñöôøng trung tính hình hoïc.  - goùc coù trò soá öùng vôùi ñieàu kieän töø tröôøng toång baèng töø tröôøng ñoåi chieàu. Trong tröôøng hôïp ñoäng cô ñieän thì choåi than phaûi xeâ dòch ngöôïc chieàu quay cuûa maùy. Phöông phaùp xeâ dòch choåi than coù nhöôïc ñieåm laø do epk phuï thuoäc vaøo Iö neân moãi khi taûi cuûa maùy thay ñoåi muoán cho eñc thay ñoåi theo baét buoäc phaûi xeâ dòch laïi vò trí cuûa choåi than ñeå thay ñoåi goùc . Treân thöïc teá ñieàu ñoù khoâng theå thöïc hieän ñöôïc vaø phöông phaùp naøy chæ coù theå caûi thieän ñöôïc ñoåi chieàu ôû moät taûi nhaát ñònh.  Daây quaán buø Ñoái vôùi caùc maùy ñieän coù coâng suaát lôùn hôn 150 kW vaø laøm vieäc trong ñieàu kieän taûi thay ñoåi ñoät ngoät, ñeå ngaên ngöøa hieän töôïng voøng löûa vaø hoã trôï theâm cho cöïc töø phuï, ngöôøi ta duøng daây quaán buø. Taùc duïng cuûa daây quaán buø laø trieät tieâu töø tröôøng cuûa phaàn öùng trong phaïm vi döôùi maët cöïc chính. Keát quaû laø töø tröôøng cuûa cöïc chính haàu nhö khoâng bò bieán daïng. Vì töø tröôøng phaàn öùng phuï thuoäc theo doøng ñieän taûi Iö neân ñeå coù theå buø ñöôïc töø tröôøng ñoù ôû taûi baát kyø, daây quaán buø phaûi ñöôïc noái noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. Khi coù daây quaán buø, s.t.ñ cuûa cöïc phuï seõ ñöôïc giaûm nhoû, maïch töø cuûa cöïc phuï ít baõo hoøa hôn vaø hieäu quaû caûi thieän ñoåi chieàu cuûa cöïc töø phuï seõ taêng leân. 33 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  Nhöõng bieän phaùp khaùc Ñeå giaûm nhoû doøng ñieän phuï it vaø do ñoù caûi thieän ñoåi chieàu, töø bieåu thöùc quan heä doøng ñoåi chieàu, ta thaáy coøn coù khaû naêng taêng ñieän trôû tieáp xuùc hoaëc khi thieát keá khoáng cheá sao cho s.ñ.ñ phaûn khaùng epk 7  10 V. Nhöng nhöõng bieän phaùp ñoù khieán cho caáu taïo maùy phöùc taïp vaø coâng ngheä cheá taïo khoù khaên cho neân khoâng ñöôïc thoâng duïng vaø ta cuõng khoâng ñeà caäp ñeán. CAÂU HOÛI: 1. Söùc ñieän ñoäng trong maùy ñieän moät chieàu phuï thuoäc vaøo nhöõng yeáu toá naøo ? 2. Caùc giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy ñieän moät chieàu laø gì ? 3. Neâu caùc moái quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng ñieän: coâng suaát, moâmen, doøng ñieän vaø sññ cuûa maùy ñieän moät chieàu ? 4. Thoâng qua doøng ñieän kích töø vaø chieàu voøng quay, laøm theá naøo ñeå xaùc ñònh vò trí choåi than ñeå coù ñieän aùp cöïc ñaïi treân hai cöïc laø lôùn nhaát ? 5. Nguyeân taéc hoaït ñoäng thuaän nghòch cuûa maùy ñieän moät chieàu laø gì ? 6. Ñeå caùc toån hao trong ñoäng cô laø nhoû nhaát thì caàn phaûi laøm gì ? 7. Coâng thöùc tính sññ vaø moâmen ñieän töø cuûa maùy ñieän moät chieàu laø gì ? BAØI TAÄP ÖÙNG DUÏNG: Baøi taäp 1: Maùy phaùt ñieän kích töø song song, coâng suaát ñònh möùc Pñm = 25 kW, ñieän aùp ñònh möùc Uñm baèng 115 V, ñieän trôû daây quaán kích töø song song RKT = 12.5  , ñieän trôû phaàn öùng R = 0,0238  , soá ñoâi maïch nhaùnh song song a = 2, soá cöïc 2p = 4, toång soá thanh daãn N = ö Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 300, toác ñoä quay n = 1300 vg/ph. a/ Tính sññ Eö vaø töø thoâng  b/ Khi IKT = const, tính ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt khi doøng ñieän giaûm xuoáng ñeán giaù trò I= 80,8 A (boû qua phaûn öùng phaàn öùng). Gôïi yù: Pñm , Uñm : laø nhöõng ñaïi löôïng ñieän ngoõ ra cuûa maùy phaùt khi toác ñoä quay n vaø giaù trò doøng ñieän kích töø IKT laø ñònh möùc. Coâng suaát cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu: Pñm = Iñm . Uñm (W). Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù moái quan heä veà doøng ñieän: Iö = IKT + I Phöông trình caân baèng ñieän aùp cuûa maùy phaùt: Eö = Uñm + Iö . Rö RKT, Rö : noäi trôû caùc cuoän daây xaùc ñònh ôû traïng thaùi khoâng ñieän. Moãi voøng daây coù N = 2 thanh daãn, neáu coù W voøng daây thì toång soá thanh daãn N = 2.W. BAØI GIAÛI a/ Doøng ñieän ñònh möùc chaïy qua daây quaán stator: Do Pñm = Iñm . Uñm (W). Pñm 25000 Suy ra: Iñm = = = 217,4 (A). Uñm 115 34 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Do kích töø song song neân ñieän aùp kích töø chính baèng ñieän aùp treân hai ñaàu cöïc cuûa maùy phaùt neân doøng ñieän kích töø: Uñm 115 IKT = = = 9,2 (A). RKT 12,5 Söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt: Do Iö = IKT + I = 217,4 + 9,2 = 226,6 (A). Töø phöông trình caân baèng ñieän aùp, söùc ñieän ñoäng phaàn öùng: Eö = Uñm + Iö . Rö = 115 + 226,6 . 0,0238 = 120,4 (V). Vaäy töø thoâng  trong maùy ñieän: 60.a.E 60.2.120,4  = ö = = 0,018 (Wb). n.N.p 2.300.1300 b/ Khi doøng ñieän giaûm xuoáng coøn 80,8 A: Doøng ñieän phaàn öùng: Iö = IKT + I = 80,8 + 9,2 = 90 (A). Töø phöông trình caân baèng ñieän aùp suy ra ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt: Uñm = Eö - Iö . Rö = 120,4 – 90.0,0238 = 118,3 (V). Baøi taäp 2 Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù soá ñoâi cöïc p = 3, soá phaàn töû daây quaán phaàn öùng S = 100, moãi phaàn töû coù W= 2 voøng, töø thoâng döôùi moãi cöïc töø  = 0,012 Wb, toác ñoä quay n = 1000 vg/ph. a/ Xaùc ñònhBan sññquyen phaàn © Truong öùng neáu DH daâySu pham quaán Ky phaàn thuat öùng TP. coù HCM daïng daây quaán xeáp ñôn giaûn. b/ Xaùc ñònh sññ phaàn öùng neáu daây quaán phaàn öùng coù daïng daây quaán soùng ñôn giaûn. Gôïi yù: Moãi phaàn töû S laø moät boái daây, moãi boái daây coù soá voøng daây kyù hieäu W vaø toång soá thanh daãn trong moät boái daây N= 2.W. Söùc ñieän ñoäng phaàn öùng tính theo coâng thöùc: p.N Eö = .n. 60.a (Vôùi N laø toång soá thanh daãn, a laø soá ñoâi maïch nhaùnh song song trong daây quaán phaàn öùng ). Soá maïch nhaùnh song song Daây quaán xeáp ñôn giaûn: 2a = 2p. Daây quaán soùng ñôn giaûn: 2a = 2. BAØI GIAÛI a/ Söùc ñieän ñoäng phaàn öùng maùy phaùt moät chieàu: p.N Eö = .n. (V). 60.a Vôùi toång soá thanh daãn trong daây quaán phaàn öùng: N = 2.W. S = 2.2.100 = 400 (thanh). Khi daây quaán phaàn öùng coù daïng daây quaán xeáp ñôn giaûn: 35 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Soá maïch nhaùnh song song: 2a = 2p = 6. Vaäy söùc ñieän ñoäng phaàn öùng: 3.400 Eö = .1000.0,012 = 80 (V). 60.3 b/ Khi daây quaán phaàn öùng coù daïng daây quaán soùng ñôn giaûn: Soá maïch nhaùnh song song: 2a = 2. Söùc ñieän ñoäng phaàn öùng: 3.400 Eö = .1000.0,012 = 240 (V). 60.1 BAØI TAÄP TÖÏ GIAÛI Baøi 1 Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp, daây quaán phaàn öùng daïng soùng coù soá thanh daãn N baèng 809, ñieän trôû Rö =0,46  , soá ñoâi cöïc p = 2, töø thoâng döôùi moãi cöïc töø  = 0,055 Wb, ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô U = 500 V, doøng ñieän phuï taûi I = 100 A. Xaùc ñònh : a/ Toác ñoä quay. b/ Moâmen quay. Baøi 2 Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù toác ñoä quay khoâng taûi n o = 1000 vg/ph thì sññ phaùt ra E o baèng 222 V. Hoûi muoán phaùt ra sññ ñònh möùc luùc khoâng taûi E o ñm = 220 V thì toác ñoä quay n o ñm baèng bao nhieâu ñeå doøng ñieän kích töø khoâng ñoåi Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 36 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHÖÔNG 4: MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU I. CAÙC LOAÏI MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Trong neàn kinh teá quoác daân, nhieàu ngaønh saûn xuaát nhö luyeän kim, hoùa chaát, giao thoâng vaän taûi ñoøi hoûi phaûi duøng nguoàn ñieän moät chieàu vaø ngaøy nay vaãn khoâng theå thay theá ñöôïc doøng ñieän moät chieàu maëc duø vieäc söû duïng doøng ñieän xoay chieàu trong coâng nghieäp ñaõ raát phoå bieán. Thoâng thöôøng ñeå coù nguoàn ñieän moät chieàu coù theå duøng caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu quay baèng caùc ñoäng cô sô caáp nhö ñoäng cô ñieän xoay chieàu, ñoäng cô ñoát trong, tuabin Tuøy theo caùch kích thích cöïc töø chính, maùy phaùt ñieän moät chieàu ñöôïc phaân loaïi nhö sau: Hình 4-1. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp (a), kích thích song song (b), kích thích noái tieáp (c), kích thích hoãn hôïp (d) (caùc muõi teân ñöùt neùt bieåu thò chieàu doøng ñieän ôû cheá ñoä ñoäng cô ñieän) Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH THÍCH ÑOÄC LAÄP (hình 4.1a) Bao goàm maùy phaùt kích thích baèng nam chaâm vónh cöûu vaø maùy phaùt kích thích ñieän töø. Loaïi ñaàu chæ ñöôïc cheá taïo vôùi coâng suaát nhoû. Loaïi thöù hai coù daây quaán kích thích laáy doøng ñieän töø aéc quy, löôùi ñieän moät chieàu hoaëc maùy phaùt ñieän moät chieàu phuï vaø ñöôïc duøng nhieàu trong caùc tröôøng hôïp caàn ñieàu chænh ñieän aùp trong phaïm vi roäng, coâng suaát lôùn, ñieän aùp thaáp (4  24) V hoaëc ñieän aùp cao hôn 600 V. Doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng maùy phaùt Iö, doøng ñieän taûi I , doøng ñieän kích töø It coù quan heä vôùi nhau theo: I = Iö It = Ut/Rt ; Vôùi Ut vaø Rt laø ñieän aùp vaøñieän trôû cuûa daây quaán kích töø 2. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH THÍCH SONG SONG Maùy phaùt coù doøng ñieän kích thích laáy töø baûn thaân maùy phaùt ñieän( hình 4.1b). Doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng maùy phaùt Iö, doøng ñieän taûi I , doøng ñieän kích töø It coù quan heä vôùi nhau theo: I = Iö – It 3. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH THÍCH NOÁI TIEÁP (hình 4.1c). Doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng maùy phaùt Iö, doøng ñieän taûi I , doøng ñieän kích töø It coù quan heä vôùi nhau theo: 37 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - I = Iö = It. 4. MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH THÍCH HOÃN HÔÏP (hình 4.1d). Doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng maùy phaùt Iö, doøng ñieän taûi I , doøng ñieän kích töø It coù quan heä vôùi nhau theo: I = Iö – It trong ñoù :doøng taûi I cuõng ñoàng thôøi laø doøng kích töø noái tieáp Itn (I = Itn) , It laø doøng kích töø song song( Its =It) Trong moïi tröôøng hôïp, coâng suaát kích thích chieám 0,3  5% coâng suaát ñònh möùc cuûa maùy. II. CAÙC ÑAËC TÍNH CUÛA MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù boán ñaïi löôïng ñaëc tröng laø U, Iö, It vaø n. Tröø toác ñoä n ñöôïc ñoäng cô sô caáp giöõ khoâng ñoåi, ba ñaïi löôïng coøn laïi U, Iö, It laø nhöõng ñaïi löôïng bieán thieân coù lieân heä chaët cheõ vôùi nhau. Vôùi ba ñaïi löôïng ñoù coù theå thaønh laäp ba moái quan heä te te te cô baûn: U = f(Iö) khi It = C ; U = f(It) khi Iö = C vaø Iö = f(It) khi U = C . Döïa vaøo ñoù, khi nghieân cöùu maùy phaùt ñieän moät chieàu ta coù caùc ñaëc tính sau: te 1) Ñaëc tính khoâng taûi Uo = E = f(It) khi I = 0, n = C ; te 2) Ñaëc tính ngaén maïch In = f(It) khi U = 0, n = C ; te, te 3) Ñaëc tính ngoaøi U = f(I) khi It = C n = C ; te te 4) Ñaëc tính ñieàu chænh It = f(Iö) khi U = C , n = C ; te te 5) Ñaëc tính taûi U = f(It) khi Iö = C , n = C ; Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Trong naêm ñaëc tính treân ñaây, ñaëc tính khoâng taûi laø tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa ñaëc tính taûi khi Iö = 0 vaø ñaëc tính ngaén maïch laø tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa ñaëc tính ñieàu chænh khi U = 0. Taát caû naêm ñaëc tính ñoù ñeàu coù theå thaønh laäp ñöôïc baèng thí nghieäm tröïc tieáp treân maùy phaùt ñieän. 1. ÑAËC TÍNH KHOÂNG TAÛI U = E = f(I ) khi I = 0, n = Cte. Hình 4.2. Ñaëc tính khoâng taûi o t cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu Laøm thí nghieäm cho maùy phaùt ñieän laøm vieäc ôû toác ñoä n khoâng ñoåi, caàu dao ñeå hôû maïch khoâng noái vôùi taûi beân ngoaøi (I = 0), ño caùc trò soá U vaø It töông öùng ta seõ coù ñaëc tính khoâng taûi. Caàn chuù yù raèng, ñoái vôùi maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp, do coù theå ñoåi chieàu doøng ñieän kích thích neân ta coù theå veõ ñöôïc toaøn boä chu trình treã ñoái xöùng ABA’B’A giöõa hai trò soá giôùi haïn cuûa doøng ñieän kích thích Itm öùng vôùi ñieän aùp (1,15  1,25)Uñm (hình 4-2). Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän töï kích thích( kích thích song song, noái tieáp, hoãn hôïp), do cöïc tính ôû ñaàu maùy (choåi than) laø coá ñònh vaø khoâng theå thöïc hieän ñöôïc It neân ta chæ coù theå veõ ñöôïc chu trình phuï ABA giöõa + Itm vaø O. Ñoaïn OB treân hình 4.2 laø s.ñ.ñ. öùng vôùi töø dö trong maïch töø cuûa maùy. S.ñ.ñ. naøy raát nhoû, thöôøng baèng 2  3% Uñm neân coù theå boû qua, vì vaäy ñaëc tính khoâng taûi cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu laø ñöôøng trung bình ñi qua goác toïa ñoä AOA’ bieåu thò baèng ñöôøng ñöùt neùt. 38 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ñoù cuõng chính laø ñöôøng cong töø hoùa cuûa maùy phaùt ñieän suy ra ñöôïc khi tính toaùn maïch töø cuûa maùy luùc khoâng taûi . te 2. ÑAËC TÍNH NGAÉN MAÏCH I = f(It) khi U = 0, n = C . Tröôùc heát caàn chuù yù raèng ñeå coù ñaëc tính ngaén maïch khi thí nghieäm, taát caû caùc loaïi maùy phaùt ñieän moät chieàu ñeàu phaûi ñöôïc kích thích ñoäc laäp. Neáu ñem noái ngaén maïch caùc choåi than vaø cho maùy phaùt ñieän laøm vieäc ôû toác ñoä khoâng ñoåi vaø ño caùc trò soá It vaø töông öùng ta ñöôïc ñaëc tính ngaén maïch. Theo bieåu thöùc quan heä U = Eö - IöRö, khi ngaén maïch Eö = IöRö. Do Rö raát nhoû, maët khaùc phaûi giöõ cho doøng ñieän I khoûi lôùn khi thí nghieäm quaù trò soá (1,25  1,5) Iñm neân Eö raát nhoû vaø doøng ñieän kích thích It töông öùng cuõng seõ raát nhoû. Vì It te nhoû neân maïch töø cuûa maùy khoâng baõo hoøa ( = C ), Eö  It do ñoù I  It vaø ñaëc tính ngaén maïch laø moät ñöôøng thaúng. Neáu maùy Hình 3.3. Ñaëc tính ngaén maïch ñaõ ñöôïc khöû töø dö thì ñöôøng thaúng naøy ñi qua goác toïa ñoä cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu (ñöôøng 1 treân hình 4.3). Neáu maùy chöa ñöôïc khöû töø ta seõ coù ñöôøng 2, vaø ñeå coù ñaëc tính ngaén maïch tieâu chuaån ta chæ vieäc veõ ñöôøng thaúng song song vôùi ñöôøng 2 qua goác toïa ñoä. *Tam giaùc ñaëc tính Tam giaùc ñaëc tính ñöôïc söû duïng nhaèm thieát laäp caùc ñaëc tính maùy ñieän . Ñeå thaønh laäp tam giaùc ñaëc tính treân heä toïa ñoä chung coù truïc hoaønh It ta veõ caùc ñaëc tính khoâng taûi (ñöôøng 1) vaø caùc ñaëc tính ngaén maïch (ñöôøng 2) nhö treân Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM hình 4.4. Giaû thöû raèng khi ngaén maïch trong phaàn öùng coù Hình 4.4. Döïng tam giaùc ñaëc tính doøng ñieän Iñm töông öùng vôùi doøng ñieän kích thích trong tröôøng hôïp phaûn öùng phaàn khöû töø It = OC. Doøng ñieän kích thích daønh moät phaàn OD ñeå sinh ra s.ñ.ñ. khaéc phuïc ñieän aùp rôi treân ñieän trôû phaàn öùng IñmRö = AD = BC; phaàn coøn laïi DC = AB duøng ñeå khaéc phuïc phaûn öùng phaàn öùng luùc ngaén maïch. Hình 4-5. Döïng tam giaùc ñaëc tính Tam giaùc ABC goïi laø tam giaùc ñaëc tính coù caïnh BC tyû leä trong tröôøng hôïp phaûn öùng phaàn vôùi doøng ñieän phaàn öùng I, vaø caïnh AB trong ñieàu kieän öùng trôï töø maïch töø khoâng baõo hoøa tyû leä vôùi phaûn öùng phaàn öùng, nghóa laø cuøng tyû leä vôùi doøng ñieän I. Ñoä lôùn cuûa caïnh AB phuï thuoäc vaøo loaïi maùy vaø lôùn nhaát laø maùy ñieän moät chieàu khoâng coù daây quaán buø vaø cöïc töø phuï. ÔÛ maùy coù daây quaán buø vaø cöïc töø phuï, phaûn öùng phaàn öùng haàu nhö bò trieät tieâu, caïnh AB 0. ÔÛ maùy ñieän moät chieàu kích thích hoãn hôïp, daây quaán noái tieáp coù taùc duïng trôï töø vaø neáu s.t.ñ. cuûa noù lôùn hôn AB, nghóa laø ngoaøi phaàn s.t.ñ. trieät tieâu aûnh höôûng cuûa phaûn öùng coøn s.t.ñ. ñeå trôï töø, thì caïnh AB seõ naèm veà phía beân caïnh cuûa BC (hình 4-5) 39 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3. ÑAËC TÍNH NGOAØI CUÛA MAÙY PHAÙT ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU te, te U = f(I) khi It = C n = C . Khi I taêng, ñieän aùp rôi treân daây quaán phaàn öùng taêng, maët khaùc do phaûn öùng phaàn öùng taêng theo I neân s.ñ.ñ. E giaûm. Keát quaû laø ñieän aùp U ñaàu maùy phaùt ñieän giaûm xuoáng. Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp Daïng cuûa ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy phaùt ñieän kích thích ñoäc laäp ñöôïc trình baøy treân hình 4-6. Hieäu soá ñieän aùp luùc khoâng taûi (I = 0) vaø luùc taûi ñònh möùc (I = Iñm) vôùi ñieàu kieän doøng ñieän kích töø baèng doøng ñieän kích töø ñònh möùc ñöôïc quy ñònh laø ñoä bieán ñoåi ñieän aùp ñònh möùc: Hình 4-6. Ñaëc tính ngoaøi cuûa Uo U ñm U%ñm 100 maùy phaùt ñieän moät chieàu kíhc Uñm thích ñoäc laäp ÔÛ maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp Uñm = 5  15%. Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän kích thích song song Ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy phaùt ñieän kích thích song song ñöôïc trình baøy treân hình 4.7(baèng ñöôøng 2). Ñeå tieän so saùnh, treân hình ñoù cuõng trình baøy ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy ñieän kích thích ñoäc laäp (ñöôøng 1). Ta thaáy khi taêng taûi, ñieän aùp cuûa maùy phaùt ñieän kích thích song song giaûm nhieàu hôn so vôùi ñieän aùp cuûa maùy ñieän kích thích ñoäc laäp, vì ngoaøi aûnh höôûng cuûa phaûn öùng phaàn öùng vaø ñieän aùp rôi treân Rö nhö trong maùy phaùt kích thích ñoäc laäp, trongBan maùy quyen phaùt © Truongkích thích DH songSu pham song Ky thuat TP. HCM vôùi s.ñ.ñ. E coøn giaûm theo doøng ñieän kích töø It. Vì vaäy maø ñoä thay ñoåi ñieän aùp kích thích song song cuõng lôùn hôn, thöôøng Uñm = 10  12%. Ñieåm ñaëc bieät ôû maùy kích thích song song laø doøng ñieän taûi chæ taêng ñeán moät trò soá nhaát ñònh I = Ith, sau ñoù Hình 4.7. Ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy neáu tieáp tuïc giaûm ñieän trôû Rt cuûa taûi ôû maïch ngoaøi thì phaùt ñieän moät chieàu kích thích song doøng ñieän I khoâng taêng maø giaûm nhanh ñeán trò soá Io xaùc song (2) vaø kích thích ñoäc laäp (1) ñònh bôûi töø dö cuûa maùy vaø öùng vôùi ñieåm P. Sôû dó nhö vaäy laø do maùy laøm vieäc trong tình traïng khoâng baõo hoøa öùng vôùi ñoaïn thaúng cuûa ñöôøng cong töø hoùa, doøng ñieän It giaûm seõ laøm cho E, U giaûm raát nhanh. Ñieän aùp U giaûm nhanh hôn Rt ñöa laïi keát quaû laø doøng ñieän taûi I giaûm ñeán trò soá Io nhö ñaõ noùi ôû treân. Nhö vaäy ta thaáy raèng söï coá ngaén maïch ôû ñaàu maùy phaùt kích thích song song Hình 4.8. Döïng ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích song song baèng baèng ñaëc tính khoâng taûi vaø tam giaùc ñaëc tính khoâng gaây nguy hieåm nhö ôû tröôøng hôïp maùy 40 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - phaùt kích thích ñoäc laäp. * Caùch thaønh laäp ñaëc tính ngoaøi töø ñaëc tính khoâng taûi vaø tam giaùc ñaëc tính tieán haønh nhö ôû tröôøng hôïp maùy phaùt kích thích ñoäc laäp. Ñieàu khaùc nhau cô baûn laø ôû maùy phaùt kích thích ñoäc laäp It = const, coøn ôû ñaây It phuï thuoäc vaøo U vaø ñöôøng U = rtIt laø ñöôøng thaúng OP qua goác toïa ñoä (hình 4.8) ñoái vôùi maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích hoãn hôïp Maùy phaùt ñieän kích thích hoãn hôïp coù ñoàng thôøi hai daây quaán kích thích song song vaø noái tieáp cho neân trong noù taäp hôïp caùc tính chaát cuûa caû hai loaïi maùy naøy. Tuøy theo caùch noái, s.t.ñ. cuûa hai daây quaán kích thích coù theå cuøng chieàu hoaëc ngöôïc chieàu nhau. Tröôøng hôïp sau raát ít gaëp vaø chæ aùp duïng vôùi nhöõng muïc ñích ñaëc bieät, ví duï nhö ôû maùy phaùt ñeå haøn. Khi noái thuaän hai daây quaán kích thích, daây quaán song song ñoùng vai troø chính coøn daây quaán noái tieáp ñoùng vai troø buø laïi taùc duïng cuûa phaûn öùng phaàn öùng vaø ñieän aùp rôi treân Rö, nhôø ñoù maø maùy coù khaû naêng ñieàu chænh töï ñoäng ñöôïc ñieän aùp Hình 4.9 Ñaëc tính ngoaøi MPÑ1C kích töø hoãn hôïp trong moät phaïm vi taûi nhaát ñònh. Ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy phaùt kích thích hoãn hôïp trình baøy treân hình 4.9. Khi noái thuaän, ñieän aùp ñaàu cöïc ñöôïc giöõ haàu nhö khoâng ñoåi (ñöôøng 2). Tröôøng hôïp buø Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM thöøa ñieän aùp seõ taêng khi taûi taêng (ñöôøng 1). Ñieàu naøy coù yù nghóa ñaëc bieät khi caàn buø hao huït ñieän aùp treân ñöôøng daây taûi ñieän ñeå giöõ cho ñieän aùp ôû hoä tieâu thuï ñieän khoâng ñoNeáu noái ngöôïc hai daây quaán kích thích, khi taûi taêng, ñieän aùp seõ giaûm nhanh hôn ôû maùy phaùt kích thích song Hình 4.10. Ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy song (ñöôøng 3 vaø 4). phaùt ñieän moät chieàu kích thích noái tieáp Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích noái tieáp Trong maùy phaùt ñieän kích thích noái tieáp daây quaán kích thích ñöôïc noái noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. Cuõng vì vaäy maø soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích ít hôn nhieàu so vôùi soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích cuûa maùy phaùt kích thích song song nhöng ngöôïc laïi tieát dieän cuûa daây lôùn hôn moät caùch töông öùng. Maùy phaùt kích thích noái tieáp thuoäc loaïi töï kích thích, caàn coù töø dö vaø phaûi ñöôïc quay theo chieàu quy ñònh ñeå töø thoâng ban ñaàu truøng vôùi töø dö, hôn nöõa maïch ngoaøi phaûi kheùp kín qua moät ñieän trôû, noùi khaùc ñi laø maùy chæ ñöôïc kích thích khi coù taûi. Vì It = Iö = I cho neân khi n = Cte chæ coøn hai ñaïi löôïng bieán ñoåi laø U vaø I, do ñoù maùy phaùt ñieän naøy chæ coù moät ñaëc tính ngoaøi U = f(I), coøn caùc ñaëc tính khaùc chæ coù theå thaønh laäp ñöôïc theo sô ñoà kích thích ñoäc laäp. Ñaëc tính ngoaøi (ñöôøng cong 2) vaø phöông phaùp suy töø tam giaùc ñaëc tính ñöôïc trình baøy treân hình 4.10. Treân hình, ñöôøng cong 1 laø ñaëc tính khoâng taûi, ñöôøng thaúng 3 laø quan Hình 4.11. Ñaëc tính ñieàu chænh cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích heä IRö = f(I). Tònh tieán tam giaùc ñaëc tính ABC öùng vôùi Iñm ñoäc laäp 41 Thu vien DH SPKT TP. HCM -