Giáo trình máy điện một chiều

151 trang hapham 2610

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình máy điện một chiều", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_may_dien_mot_chieu.pdf

Nội dung text: Giáo trình máy điện một chiều

Giáo trình Máy điện một chiều
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- PHAÀN MOÄT MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Chöông 1 ÑAÏI CÖÔNG VEÀ MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Trong neàn saûn xuaát hieän ñaïi maùy ñieän moät chieàu vaãn luoân luoân chieám moät vò trí quan troïng, bôûi noù coù caùc öu ñieåm sau: Ñoái vôùi ñoäng cô ñieän moät chieàu: Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä roäng, baèng phaúng vì vaäy chuùng ñöôïc duøng nhieàu trong coâng nghieäp deät, giaáy , caùn theùp, Maùy phaùt ñieän moät chieàu duøng laøm nguoàn ñieän moät chieàu cho ñoäng cô ñieän moät chieàu, laøm nguoàn kích töø cho maùy phaùt ñieän ñoàng boä, duøng trong coâng nghieäp maï ñieän vv Nhöôïc ñieåm: Giaù thaønh ñaét do söû duïng nhieàu kim loaïi maøu, cheá taïo vaø baûo quaûn coå goùp phöùc taïp. §1.1 NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Ngöôøi ta coù theå ñònh nghóa maùy ñieän moät chieàu nhö sau: Laø moät thieát bò ñieän töø quay, laøm vieäc döïa treân nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø ñeå bieán ñoåi cô naêng thaønh ñieän naêng moät chieàu (maùy phaùt ñieän) hoaëc ngöôïc laïi ñeå bieán ñoåi ñieän naêng moät chieàu thaønh cô naêng treân truïc (ñoäng cô ñieän) Phaàn caûm M,n U- I- ⎞ MF → Phaàn öùng ↓ Choåi than M,n → ÑC ⎞ ↓ Phieán goùp U- I- Hình 1.1. Sô ñoà khoái chæ cheá ñoä laøm Taûi vieäc cuûa maùy ñieän moät chieàu Hình 1.2. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maùy ñieän moät chieàu 1. Maùy phaùt ñieän Maùy goàm moät khung daây abcd hai ñaàu noái vôùi hai phieán goùp, khung daây vaø phieán goùp ñöôïc quay quanh truïc cuûa noù vôùi moät vaän toác khoâng ñoåi trong töø tröôøng cuûa hai cöïc nam chaâm. Caùc choåi than A vaø B ñaët coá ñònh vaø luoân luoân tì saùt vaøo phieán goùp. Khi cho khung quay theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø trong thanh daãn seõ caûm öùng neân söùc ñieän ñoäng theo ñònh luaät Faraday ta coù: e = B.l.v (V) B: Töø caûm nôi thanh daãn queùt qua. (T) l: Chieàu daøi cuûa thanh daãn naèm trong töø tröôøng. (m) v: Toác ñoä daøi cuûa thanh daãn (m/s). 7
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Chieàu cuûa söùc ñieän ñoäng ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay phaûi nhö vaäy theo hình veõ söùc ñieän ñoäng cuûa thanh daãn cd naèm döôùi cöïc S coù chieàu ñi töø d ñeán c, coøn thanh ab naèm döôùi cöïc N coù chieàu ñi töø b ñeán a. Neáu maïch ngoaøi kheùp kín qua taûi thì söùc ñieän ñoäng trong khung daây seõ sinh ra ôû maïch ngoaøi moät doøng ñieän chaïy töø A ñeán B. Neáu töø caûm B phaân boá hình sin thì e bieán ñoåi hình sin daïng soùng söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong khung daây nhö hình 1.3a . Nhöng do choåi than A luoân luoân tieáp xuùc vôùi thanh daãn naèm döôùi cöïc N, choåi than B luoân luoân tieáp xuùc vôùi thanh daãn naèm döôùi cöïc S neân doøng ñieän maïch ngoaøi chæ chaïy theo chieàu töø A ñeán B. Noùi caùch khaùc söùc ñieän ñoäng xoay chieàu caûm öùng trong thanh daãn vaø doøng ñieän töông öùng ñaõ ñöôïc chænh löu thaønh söùc ñieän ñoäng vaø doøng ñieän moät chieàu nhôø heä thoáng vaønh goùp vaø choåi than, daïng soùng söùc ñieän ñoäng moät chieàu ôû hai choåi than nhö hình 1.3b. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. 2. Ñoäng cô ñieän Neáu ta cho doøng ñieän moät chieàu ñi vaøo choåi than A vaø ra ôû B thì do doøng ñieän chæ ñi vaøo thanh daãn döôùi cöïc N vaø ñi ra ôû caùc thanh daãn naèm döôùi cöïc S, neân döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng seõ sinh ra moät moâ men coù chieàu khoâng ñoåi laøm cho quay maùy. Chieàu cuûa löïc ñieän töø ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay traùi. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. B, e → a. Töø caûm hay s.ñ.ñ hình sin trong khung daây tröôùc chænh löu e, i → Hình 1.4. Qui taéc baøn tay phaûi vaø qui taéc baøn tay traùi Trong ñoù: B: Töø caûm E: Söùc ñieän ñoäng caûm öùng b. S.ñ.ñ vaø doøng ñieän ñaõ ñöôïc chænh löu nhôø vaønh goùp I: Doøng ñieän Hình 1.3 Caùc daïng soùng s.ñ.ñ F: Löïc ñieän töø §1.2 CAÁU TAÏO CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU Keát caáu cuûa maùy ñieän moät chieàu coù theå phaân laøm hai thaønh phaàn chính laø phaàn tónh vaø phaàn quay. 1. Phaàn tónh hay stator Ñaây laø phaàn ñöùng yeân cuûa maùy noù goàm caùc boä phaän chính sau: a. Cöïc töø chính Laø boä phaän sinh ra töø tröôøng goàm coù loõi saét cöïc töø vaø daây quaán kích töø loàng ngoaøi loõi saét cöïc töø.Loõi saét cöïc töø 1laøm baèng theùp laù kyõ thuaät ñieän hay theùp caùc 8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- bon daøy 0,5 ñeán 1mm gheùp laïi baèng ñinh taùn. Loõi maët cöïc töø 2 ñöôïc keùo daøi ra (loõm vaøo) ñeå taêng theâm ñöôøng ñi cuûa töø tröôøng.Vaønh cung cuûa cöïc töø thöôøng baèng 2/3 τ (τ: Böôùc cöïc, laø khoaûng caùch giöõa hai cöïc töø lieân tieáp nhau). Treân loõi cöïc coù cuoän daây kích töø 3, trong ñoù coù doøng moät chieàu chaïy qua, caùc daây quaán kích töø ñöôïc quaán baèng daây ñoàng moãi cuoän ñeàu ñöôïc caùch ñieän kyõ thaønh moät khoái, ñöôïc ñaët treân caùc cöïc töø vaø maéc Hình 1.5. Cöïc töø chính 1) Loõi cöïc noái noái tieáp vôùi nhau. Cuoän daây ñöôïc quaán vaøo 2) Maët cöïc khung daây 4, thöôøng laøm baèng nhöïa hoaù hoïc hay 3) Daây quaán kích töø 4) Khung daây giaáy bakeâlit caùch ñieän. Caùc cöïc töø ñöôïc gaén chaët 5) Voû maùy 6) Bu loâng baét chaët cöïc töø vaøo vaøo thaân maùy 5 nhôø nhöõng bu loâng 6. voû maùy b. Cöïc töø phuï Ñöôïc ñaët giöõa cöïc töø chính duøng ñeå caûi thieän ñoåi chieàu, trieät tia löûa treân choåi than. Loõi theùp cuûa cöïc töø phuï cuõng coù theå laøm baèng theùp khoái, treân thaân cöïc töø phuï coù ñaët daây quaán, coù caáu taïo gioáng nhö daây quaán cuûa cöïc töø chính. Ñeå maïch töø cuûa cöïc töø phuï khoâng bò baõo hoøa thì khe Hình 1.6. Cöïc töø phuï hôû cuûa noù vôùi rotor lôùn hôn khe hôû cuûa cöïc töø 1) Loõi; 2) Cuoän daây chính vôùi rotor. c. Voû maùy (Goâng töø) Laøm nhieäm vuï keát caáu ñoàng thôøi duøng laøm maïch töø noái lieàn caùc cöïc töø. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa thöôøng duøng theùp taám ñeå uoán vaø haøn laïi. Maùy coù coâng suaát lôùn duøng theùp ñuùc coù töø (0,2 - 2)% chaát than. d. Caùc boä phaän khaùc - Naép maùy: Ñeå baûo veä maùy khoûi bò nhöõng vaät ngoaøi rôi vaøo laøm hö hoûng daây quaán. Trong maùy ñieän nhoû vaø vöøa naép maùy coù taùc duïng laøm giaù ñôõ oå bi. - Cô caáu choåi than: Ñeå ñöa ñieän töø phaàn quay ra ngoaøi hoaëc ngöôïc laïi. Hình 1.7. Cô caáu choåi than 1) Hoäp choåi than 2) Choåi than 3) Loø so eùp 4) Daây caùp daãn ñieän 9
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- 2. Phaàn quay hay rotor 4 3 a. Loõi saét phaàn öùng: Ñeå daãn töø thöôøng duøng theùp laù kyõ thuaät ñieän daøy 0,5 mm coù sôn caùch ñieän caùch ñieän hai maët roài eùp chaët laïi ñeå giaûm toån hao do doøng ñieän xoùay gaây 2 neân. Treân caùc laù theùp coù daäp caùc raõnh ñeå ñaët daây 1 Hình 1.8. Laù theùp phaàn öùng quaán. Raõnh coù theå hình thang, hình quaû leâ hoaëc hình 1) Truïc maùy chöõ nhaät Trong caùc maùy lôùn loõi theùp thöôøng chia 2) Loã thoâng gioù doïc truïc 3) Raõnh thaønh töøng theáp vaø caùch nhau moät khoaûng hôû ñeå laøm 4) Raêng nguoäi maùy, caùc khe hôû ñoù goïi laø raõnh thoâng gioù ngang truïc. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn daäp caùc raõnh thoâng gioù doïc truïc. b. Daây quaán phaàn öùng Laø phaàn sinh ra söùc ñieän ñoäng vaø coù doøng ñieän chaïy qua. Daây quaán phaàn öùng thöôøng laøm baèng daây ñoàng coù boïc caùch ñieän. Trong maùy ñieän nhoû thöôøng duøng daây coù tieát dieän troøn, trong maùy ñieän vöøa vaø lôùn coù theå duøng daây tieát dieän hình chöõ nhaät. Daây quaán ñöôïc caùch ñieän caån thaän vôùi raõnh vaø loõi theùp. Ñeå traùnh cho khi quay bò vaêng ra ngoaøi do söùc ly taâm, ôû mieäng raõnh coù duøng neâm ñeå ñeø chaët vaø phaûi ñai chaët caùc phaàn ñaàu noái daây quaán. Neâm coù theå duøng tre goã hoaëc ba keâ lít. c. Coå goùp Daây quaán phaàn öùng ñöôïc noái ra coå goùp. Coå goùp thöôøng ñöôïc laøm bôûi nhieàu phieán ñoàng moûng ñöôïc caùch ñieän vôùi nhau baèng nhöõng taám mi ca coù chieàu daøy 0,4 ñeán 1,2 mm vaø hôïp thaønh moät hình truï troøn. Hai ñaàu truï troøn duøng hai vaønh eùp hình chöõ V eùp chaët laïi, giöõa vaønh eùp vaø coå goùp Hình 1.9. Hình caét doïc cuûa coå goùp kieåu truï coù caùch ñieän baèng mi ca hình V. Ñuoâi coå goùp 1) Phieán goùp cao hôn moät ít ñeå haøn caùc ñaàu daây cuûa caùc phaàn 2) Vaønh eùp hình V 3) Mi ca caùch ñieän hình V töû daây quaán vaøo caùc phieán goùp ñöôïc deã daøng. 4) OÁng caùch ñieän 5) Ñaàu haøn daây d. Choåi than Maùy coù bao nhieâu cöïc coù baáy nhieâu choåi than. Caùc choåi than döông ñöôïc noái chung vôùi nhau ñeå coù moät cöïc döông duy nhaát. Töông töï ñoái vôùi caùc choåi than aâm cuõng vaäy. e. Caùc boä phaän khaùc - Caùnh quaït duøng ñeå quaït gioù laøm nguoäi maùy. - Truïc maùy, treân ñoù coù ñaët loõi theùp phaàn öùng, coå goùp, caùnh quaït vaø oå bi. Truïc maùy thöôøng ñöôïc laøm baèng theùp caùc bon toát. 10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- §1.3 CAÙC TRÒ SOÁ ÑÒNH MÖÙC Cheá ñoä laøm vieäc ñònh möùc cuûa caùc maùy ñieän laø cheá ñoä laøm vieäc trong nhöõng ñieàu kieän maø nhaø cheá taïo ñaõ qui ñònh. Cheá ñoä ñoù ñöôïc ñaëc tröng bôûi nhöõng ñaïi löôïng ghi treân nhaõn maùy goïi laø caùc ñaïi löôïng ñònh möùc. - Coâng suaát ñònh möùc: Pñm (W hay KW) laø coâng suaát ñaàu ra cuûa maùy ñieän - Ñieän aùp ñònh möùc: Uñm (V hay KV): Laø ñieän aùp ôû hai ñaàu taûi ôû cheá ñoä ñònh möùc (maùy phaùt) Laø ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô ôû cheá ñoä ñònh möùc (ñoäng cô) - Doøng ñieän ñònh möùc Iñm (A): Laø doøng ñieän cung caáp cho taûi ôû cheá ñoä ñònh möùc (maùy phaùt) Laø doøng ñieän cung caáp cho ñoäng cô ôû cheá ñoä ñònh möùc (ñoäng cô) - Toác ñoä ñònh möùc: nñm (voøng / phuùt). - Hieäu suaát ñònh möùc: ηñm Ngoaøi ra coøn ghi kieåu maùy, caáp caùch ñieän, phöông phaùp kích töø, doøng ñieän kích töø, cheá ñoä laøm vieäc vv Hình 1.10. Nhaõn maùy cuûa moät ñoäng cô ñieän moät chieàu 11
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Caâu hoûi 1. Haõy ñònh nghóa maùy ñieän moät chieàu? 2. Trình baøy nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän vaø ñoäng cô ñieän moät chieàu? 3. Neâu caáu taïo cuûa maùy ñieän moät chieàu? 4. Neâu caùc ñaïi löôïng ñònh möùc cuûa maùy ñieän moät chieàu vaø yù nghóa cuûa chuùng? Baøi taäp 1. Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù coâng suaát ñònh möùc Pñm = 85KW; Uñm = 230 V; nñm= 1470v/phuùt; ηñm = 0.895. Tính doøng ñieän vaø Moment cuûa ñoäng cô sô caáp ôû cheá ñoä ñònh möùc. 2. Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù Pñm = 95 Kw, Uñm =115V; nñm = 2820v/ph; ηñm = 0,792. ÔÛ cheá ñoä ñònh möùc, tính: a. Coâng suaát cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt P1. b. Doøng ñieän cung caáp cho taûi. c. Moment cô cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt M1. 12
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Chöông II MAÏCH TÖØ CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KHI KHOÂNG TAÛI. § 2.1 Ñaïi cöông Chöông naøy nhaèm trình baøy caùc phöông phaùp xaùc ñònh söùc töø ñoäng caàn thieát cuûa cöïc töø chính F0 ñeå taïo ra töø thoâng chính Φ0 trong khe hôû khoâng khí giöõa stator vaø rotor khi khoâng taûi. r r → → → → → → → → → → → → → → → → ö h h δhraêng → g →→ C → → → Hình 2-1. Maïch töø cuûa maùy ñieän moät chieàu khi khoâng taûi Trong ñoù: δ: Chieàu roäng khe hôû khoâng khí hg: Chieàu cao cuûa goâng stator . hraêng: Chieàu cao raêng phaàn öùng. hö: Chieàu cao cuûa löng phaàn öùng . hc: Chieàu cao cuûa cöïc töø . Lg: Chieàu daøi trung bình ñöôøng söùc töø cuûa goâng töø . Lö: Chieàu daøi trung bình ñöôøng söùc töø cuûa löng phaàn öùng . Treân hình 2-1 veõ sô löôïc moät phaàn cuûa maùy ñieän moät chieàu 4 cöïc vaø veõ hình töø thoâng do caùc cöïc chính gaây neân. Töø thoâng ñi töø cöïc N qua khe hôû vaø phaàn öùng roài trôû veà 2 cöïc S naèm keà beân. Do maùy hoaøn toaøn ñoái xöùng, neân töø thoâng do moãi cöïc taïo neân bò chia ñoâi vôùi ñöôøng truïc cöïc thaønh hai phaàn taïo thaønh hai maïch voøng töø gioáng nhau, ñaët ñoái xöùng caû veà hai phía ñoái vôùi ñöôøng truïc cöïc ñaõ cho. Soá maïch voøng baèng soá cöïc cuûa maùy, nhöng khi tính söùc töø ñoäng chæ caàn xeùt moät trong caùc maïch voøng ñoù. Phaàn töø thoâng ñi vaøo phaàn öùng goïi laø töø thoâng chính hay töø thoâng khe hôû Φ0. Töø thoâng naøy caûm öùng neân s.ñ.ñ trong daây quaán khi phaàn öùng quay vaø taùc duïng vôùi doøng ñieän trong daây quaán ñeå sinh ra moâmen. Moät phaàn töø thoâng khoâng ñi qua phaàn öùng goïi laø töø thoâng taûn Φσ. Noù khoâng caûm öùng neân söùc ñieän ñoäng trong phaàn öùng nhöng noù vaãn toàn taïi laøm cho ñoä baõo hoaø töø trong cöïc töø vaø goâng töø taêng. Neáu Φc laø toaøn boä töø thoâng do cöïc töø gaây neân thì: ⎛ Φ σ ⎞ ΦΦΦΦct=+=00σ ⎜1 +⎟ = σ .Φ0 (2-1) ⎝ Φ 0 ⎠ σt laø heä soá taûn töø cuûa cöïc töø chính. σt = 1,15 - 1,28. Söùc töø ñoäng F0 caàn thieát ñeå taïo ra töø thoâng chính laø söùc töø ñoäng chính. 13
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Theo ñònh luaät toaøn doøng ñieän: n ∫ Hdl = ∑ HiLi = F = IW (2-2) n=1 Trong ñoù: Li: Chieàu daøi trung bình cuûa ñöôøng söùc töø treân ñoaïn thöù i. Hi: Cöôøng ñoä töø tröôøng treân ñoaïn thöù i. W: Soá voøng daây cuûa moät ñoâi cöïc töø. I: Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy qua daây quaán kích töø. Ñöôøng cong töø kheùp kín laø söï noái tieáp cuûa caùc ñoaïn ñöôøng söùc töø, caùc ñoaïn naøy ñi qua caùc phaàn maïch töø coù ñoä töø thaåm khaùc nhau, trong maùy ñieän moät chieàu goàm 5 ñoaïn: Khe hôû khoâng khí, raêng phaàn öùng, phaàn öùng, cöïc töø vaø goâng töø. Caùc ñoaïn naøy ñöôïc kyù hieäu töông öùng baèng caùc chæ soá: δ, raêng, ö, c vaø g. Ta coù: F0 = 2Hδδ + 2Hraênghraêng + HöLö + 2Hchc + HgLg. F0 = Fδ + Fraêng + Fö +Fc +Fg. (2-3) Do ñoù ñeå tính söùc töø ñoäng toång cuûa moät ñoâi cöïc töø Fo ta phaûi tính söùc töø ñoäng treân töøng phaàn maïch töø treân. Töø phöông trình (2-3) ta thaáy muoán tính S.t.ñ ñoái vôùi moãi ñoaïn trong 5 ñoaïn caàn phaûi tìm cöôøng ñoä töø tröôøng H töông öùng vaø nhaân noù vôùi chieàu daøi maïch töø ñoù. Neáu ñaõ bieát töø thoâng Φ vaø kích thöôùc hình hoïc cuûa caùc ñoaïn thì coù theå tính B töø Φ caûm cuûa caùc ñoaïn maïch töø theo coâng thöùcB = . Trong ñoù S laø tieát dieän cuûa S caùc phaàn maïch töø. -7 te Trong khoâng khí µo = 4π10 H/m. Nhöng trong saét töø µ = C neân ta khoâng tröïc tieáp tính H ñöôïc maø tìm H theo ñöôøng ñaëc tính töø hoùa cuûa vaät lieäu B = f(H) khi bieát B. Sau khi phaân ñoaïn tính ñöôïc s.t.ñ treân caùc ñoaïn coù theå tìm ñöôïc s.t.ñ toång döôùi moãi ñoâi cöïc töø F0. § 2.2 Tính söùc töø ñoäng khe hôû Fδ Khe hôû laø trôû löïc chính ñoái vôùi töø thoâng. do ñoù S.t.ñ khe hôû Fδ thöôøng chieám khoâng döôùi 60% s.t.ñ chính Fo. Ñeå tính Fδ ta tieán haønh : - Tröôùc tieân ta giaû söû beà maët phaàn öùng phaúng khoâng coù raõnh vaø raêng, khe hôû ôû giöõa cöïc töø laø beù nhaát thì söï phaân boá töø caûm döôùi cöïc töø coù daïng nhö hình 2-2. Hình daùng cuûa noù phuï thuoäc vaøo beà roäng cuûa maët cöïc töø vaø chieàu daøi cuûa khe hôû. ÔÛ giöõa töø caûm B lôùn nhaát, ôû hai meùp cöïc thì nhoû ñi nhieàu vaø baèng khoâng ôû ñöôøng trung 14
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- tính hình hoïc (TTHH). Ñeå deã tính Fδ chuùng ta ñôn giaûn hoùa ñöôøng phaân boá töø caûm theo phöông phaùp ñaúng trò, nghóa laø coi ñöôøng phaân töø caûm laø hình chöõ nhaät coù chieàu cao TTHH TTHH B = B δ δmax , chieàu ñaùy laø b' = α δ .τ sao cho dieän tích hình chöõ nhaät baèng dieän tích ñöôøng TTHH cong. Trong ñoù: b′ = ατ TTHH πD δ τ = ö laø böôùc cöïc: khoaûng caùch giöõa 2 2p cöïc töø Dö :ñöôøng kính phaàn öùng ; p : soá ñoâi cöïc töø / α δ : heä soá tính toaùn cung cöïc töø; b chieàu daøi Hình 2-2. Ñöôøng phaân boá thöïc teá (1) vaø ñaúng trò (2) cuûa töø tröôøng trong khe hôû khoâng khí tính toaùn cung cöïc töø. Trong caùc maùy ñieän treân tieát dieän ngang cuûa phaàn öùng nhaün moät chieàu khoâng coù cöïc töø phuï α δ = 0,7 - 0,8. Caùc maùy ñieän moät chieàu coù cöïc töø phuï α δ = 0,62 - 0,72. - Treân thöïc teá maët cöïc töø coøn coù raêng vaø raõnh, neân töø tröôøng trong khe hôû phaân boá caøng khoâng ñeàu, treân raêng ñöôøng söùc töø daøy, coøn ôû raõnh thì thöa thôùt hôn. Kích thöôùc cuûa raêng vaø raõnh coù aûnh höôûng ñeán ñöôøng ñi cuûa ñöôøng söùc töø. Vì vaäy khi tính toaùn Fδ caàn phaûi duøng chieàu daøi khe hôû tính toaùn δ’: δ' = k δ .δ . Trong ñoù: kδ: heä soá khe hôû, ñöôïc cho trong caùc soå tay thieát keá maùy ñieän. Ñoái vôùi raõnh chöõ nhaät ta coù theå duøng coâng thöùc: t1 + 10δ kδ = (2-4) br1 + 10δ br1 t1 : böôùc raêng theo chu vi phaàn öùng. br1 : chieàu roäng cuûa ñænh raêng. - Ñoái vôùi maùy ñieän coâng suaát lôùn, theo chieàu daøi loõi saét coù caùc raõnh thoâng gioù höôùng kính neân töø caûm doïc truïc cuõng phaân boá khoâng ñeàu. Max Thay ñöôøng cong phaân boá töø caûm thöïc teá baèng hình chöõ nhaät coù chieàu roäng Bδ = Bδmax vaø chieàu Hình 2-3. Töø caûm trong khe hôû khoâng daøi lδ = 0,5(lC + l). khí khi phaàn öùng coù raêng vaø raõnh 15
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Trong ñoù : lC lδ laø chieàu daøi tính toaùn cuûa phaàn öùng . lC laø chieàu daøi cuûa cöïc töø theo höôùng doïc truïc. bg lö l = lö – ng.bg chieàu daøi thöïc cuûa loõi saét phaàn öùng khoâng tính ñeán raõnh thoâng gioù. lδ lö chieàu daøi thöïc cuûa loõi saét. ng , bg : soá raõnh vaø chieàu roäng raõnh thoâng gioù. Hình 2-4. Hình thaät vaø hình tính ñoåi Φ Nhö vaäy vôùi 1 töø thoâng chính 0 naøo ñoù thì töø cuûa töø tröôøng trong khe hôû treân tieát caûm laø : dieän doïc cuûa phaàn öùng Φο Bδ = ατδδ l Vaø söùc töø ñoäng trong khe hôû khoâng khí laø: 2 FBkδ = δδ δ (A/ñoâi cöïc) (2-5) µ ο § 2.3 Tính söùc töø ñoäng raêng Raõnh phaàn öùng coù nhieàu kieåu. Ñeå ñôn giaûn ta laáy moät kieåu raõnh laø hình chöõ nhaät (raêng seõ laø hình thang).Töø thoâng Φ0 sau khi ñi qua khe hôû khoâng khí thì phaân laøm 2 maïch song song ñi vaøo raêng vaø raõnh. Do töø daãn cuûa theùp lôùn hôn khoâng khí neân ñaïi boä phaän Φ0 ñi vaøo raêng. t1 braõnhx braêng x x braêngtb braêng2 Β/raêng x t2 Hình 2-5. Söùc töø ñoäng raêng Töø thoâng trong khe hôû ñoái vôùi moät böôùc raêng (chæ caàn tính S.t.ñ cuûa caùc raêng ñoái vôùi 1 böôùc raêng laø ñuû vì taát caû caùc raêng ñeàu daãn töø thoâng song song vôùi nhau vaø taát caû chuùng ñeàu naèm trong nhöõng ñieàu kieän töø tröôøng gioáng nhau, treân chieàu daøi cuûa cung cöïc b’) baèng: 16
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Φt = Bδ.t1.lδ (2-6) Laáy moät tieát dieän ñoàng taâm vôùi maët phaàn öùng caùch ñænh raêng moät khoaûng x ñeå xeùt, thì töø thoâng Φt ñi qua tieát dieän ñoù goàm 2 phaàn: - Φ raêng x ñi qua raêng. Φ - raõnhx ñi qua raõnh. Ta coù: Φ t = Φ raêng x + Φ raõnh x (2-7) Chia hai veá cuûa (2-7) cho tieát dieän maët caét cuûa raêng, ta coù: Φ Φ Φ (2-8) t = raêngx + raõnhx Sraêngx Sraêngx Sraêngx Φt / = Braêngx :Goïi laø töø caûm tính toaùn cuûa raêng. YÙ nghóa cuûa noù laø coi nhö toaøn boä Sraêngx / töø thoâng ñeàu ñi qua raêng. Khi B raêng x > 1,8T thì do maïch töø treân raêng töông ñoái baõo / hoøa neân töø thoâng trong raõnh khoâng theå boû qua ñöôïc, phaûi phaân bieät B raêng x vaø Braêngx Φ raêngx = Βraêngx : töø caûm thöïc teá trong raêng. Sraêngx Coù theå vieát: Φ Φ S raõnhx = raõnhx . raõnhx Sraêngx Sraõnhx Sraêngx = Braõnhx.kraêngx = µ0.Hraõnhx.kraêngx (2-9) Trong ñoù: Sraõnhx: Tieát dieän ngang cuûa raõnh. Braõnhx: töø caûm tieát dieän trong raõnh ñaõ cho. Hraõnhx: cöôøng ñoä töø tröôøng trong tieát dieän raõnh ñaõ cho. kraêngx: heä soá raêng. S -S Sraõnhx tx raêng x tx.lδ (2-10) kraêngx = = = -1 Sraêngx Sraêng x braêngx.l.kc Trong ñoù: Stx: Tieát dieän böôùc raêng ôû ñoä cao x. tx: Böôùc raêng ôû ñoä cao x. l: Chieàu daøi loõi theùp thuaàn öùng (khoâng keå raõnh thoâng gioù höôùng kín). kc: Heä soá eùp chaët loõi theùp (tyû soá giöõa chieàu daøi thuaàn theùp cuûa loõi theùp vôùi chieàu daøi thöïc cuûa loõi theùp). 17
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Thöôøng kc = 0,91 - 0,93 (khi giöõa caùc laù theùp coù boâi sôn caùch ñieän). Nhö vaäy coâng thöùc (2 - 8) trôû thaønh: / B raêngx = Braêngx + Braõnhx . kraêngx = Braêngx + μo.Hraõnhx.kraêngx (2 - 11) Giaû thieát caùc maët hình truï caét ngang raêng vaø raõnh ôû caùc ñoä cao x khaùc nhau laø nhöõng maët ñaúng theá. Trong tröôøng hôïp naøy töø aùp rôi theo chieàu cao cuûa raêng vaø raõnh baèng nhau, do ñoù: Hraõnhx = Hraêngx vaø coâng thöùc (2 - 11) trôû thaønh: / μ B raêngx = Braêngx + oHraêngx.kraêngx (2 - 12) Muoán duøng ñöôïc coâng thöùc treân ñeå tính söùc töø ñoäng cuûa caùc raêng ta tieán haønh nhö sau: - Veõ ñöôøng cong töø hoùa cuûa theùp duøng laøm phaàn öùng. - Tính heä soá kraêng theo (2 - 10). - Cho tröôùc töø caûm thöïc trong raêng Braêng xaùc ñònh Hraêng theo ñöôøng 1. - Tính trò soá μo Hraêngx.kraêngx . / - Duøng coâng thöùc (2-12) tính B raêngx. tieán haønh tính toaùn nhö theá ñoái vôùi nhieàu trò soá / Braêng ta veõ ñöôïc ñöôøng 2 laø quan heä B raêngx = f(Hraêngx ) vôùi nhieàu trò soá kraêngx ñaõ cho. raêng x μ0.Hraêngx.kraêngx Braêng x raêngx / B Hraêng x Hraêng x / Hình 2-6. Caùc ñöôøng cong B raêng x = f(Hraêng x) / Vôùi nhöõng trò soá kraêng khaùc nhau ta ñöôïc hoï ñaëc tuyeán B raêngx = f(Hraêngx )/kraêngx nhö hình B/ 2-7: raêng kraêng kraêng Hraêng (A/cm) / Hình 2-7. Caùc ñöôøng cong B raêng x = f(Hraêng x) ñoái vôùi theùp kyõ thuaät ñieän ∋11, ∋12, ∋13 18
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Bieát nhöõng ñöôøng cong ñoù ta coù theå söû duïng chuùng theo trình töï ngöôïc laïi, töùc laø / ñaàu tieân tính töø caûm tính toaùn B raêngx vaø kraêngx , sau ñoù ta coù theå tìm ra Hraêngx vaø Braêngx töø ñöôøng 2 vaø 1. / Töø caûm tính toaùn cuûa raêng B raêngx ôû caùc ñoä cao x coù theå tính: / Βδ t1lδ (2-13) Β raêngx = braêngxlkc Khi tính toaùn söùc töø ñoäng cuûa raêng chæ caàn tính töø caûm ôû 3 vò trí ñaàu, giöõa vaø chaân raêng: / Bδ.t1.lδ B raêng1 = tính kraêng1 braêng1.l.kc Duøng ñöôøng cong hình (2 - 7) ta tìm ñöôïc Hraêng1. / Βδ t1lδ Β raêngtb = tính kraêngtb braêngtb lk c Duøng ñöôøng cong hình (2 - 7) ta tìm ñöôïc Hraêngtb. / Βδ t1lδ Β raêng2 = tính kraêng2. braêng2 lk c Duøng ñöôøng cong hình (2 - 7) ta tìm ñöôïc Hraêng2. Trò soá tính toaùn cuûa cöôøng ñoä töø tröôøng trung bình: Hraêng = 1/6 (Hraêng1 + 4Hraêngtb +Hraêng2) (2 - 14) Suy ra: Fraêng = 2Hraêng.hraêng (A/ñoâi cöïc) (2 - 15) Thöôøng ñeå tính toaùn ñôn giaûn ngöôøi ta chæ xaùc ñònh töø caûm vaø cöôøng ñoä töø tröôøng töông öùng trong moät tieát dieän caùch chaân raêng 1/3 chieàu cao. luùc ñoù: Fraêng = 2Hraêng1/3.hraêng(A/ñoâi cöïc) (2 - 16) § 2.4. Tính söùc töø ñoäng ôû löng phaàn öùng Trong tröôøng hôïp chung töø thoâng ôû löng phaàn öùng laø : Φ Φ = 0 (Wb) ö 2 Trò soá töø caûm trung bình ôû tieát dieän trung bình cuûa löng phaàn öùng laø : Φö Φ0 Bö = = (T) Sö 2hö .l.kc Trong ñoù Sö = hö.l.kc laø tieát dieän löng phaàn öùng . hö : chieàu cao cuûa löng phaàn öùng D − d 2 h = ö − h − m .d ö 2 r 3 a2 a2 19
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Dö , d : ñöôøng kính ngoaøi vaø trong cuûa phaàn öùng. hraêng : chieàu cao cuûa raêng. ma2 : soá lôùp loã thoâng gioù höôùng truïc theo chieàu cao cuûa löng phaàn öùng (thöôøng ma2 = 1) da2 : ñöôøng kính loã thoâng gioù. Khi khoâng coù loã thoâng gioù thì 2/3ma2.da2 = 0. Bieát Bö (T) döïa vaøo ñöôøng cong töø hoùa, suy ra Hö (A/m).Töø ñoù ta coù söùc töø ñoäng treân löng phaàn öùng : Fö = Hö .Lö (A/ñoâi cöïc) Lö : chieàu daøi trung bình ñöôøng söùc töø cuûa löng phaàn öùng π(D - 2h -h ) L = ö raêng ö +h (m) ö 2p ö § 2.5 Söùc töø ñoäng cuûa cöïc töø vaø goâng töø Khi tính toaùn phaàn naøy ta phaûi xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa töø thoâng taûn Φσ 1. Tính S.t.ñ treân cöïc töø FC : Töø thoâng Φc ôû loõi cöïc lôùn hôn Φo 1 löôïng baèng töø thoâng taûn Φσ : Φc = Φo + Φσ = σt.Φo , (σt = 1,15 - 1,28). Töø caûm trung bình ôû cöïc töø : Φc σtΦ0 Bc = = thöôøng Bc = 1,2 -1,6 (T) Sc Sc 2 Trong ñoù : Sc = bc .lc .kc tieát dieän loõi cöïc töø. (m ) Töø Bc döïa vaøo ñöôøng cong töø hoaù cuûa theùp cheá taïo cöïc töø suy ra Hc. Söùc töø ñoäng cuûa 1 ñoâi cöïc laø : Fc = 2Hc.hc (A/ñoâi cöïc) Trong ñoù hc: Chieàu cao cöïc töø (m). 2. S.t.ñ goâng stator (Fg) : σ Φ Töø thoâng ôû goâng Stato laøt 0 . Trò soá töø caûm trung bình ôû goâng Stator 2 laáy ôû tieát dieän trung bình cuûa goâng laø : σtΦ0 2 Bg = (T); Sg = hg.lg (m ); lg: Chieàu daøi goâng töø 2Sg 2 Thöôøng Bg = 0,8 ÷1,4 Wb/m neáu goâng laøm baèng theùp, baèng khoaûng 1/2 trò soá treân neáu goâng laøm baèng gang. Töø ñöôøng cong töø hoùa cuûa vaät lieäu cheá taïo goâng töø ta suy ra Hg. S.t.ñ treân goâng töø Fg = Hg.Lg Trong ñoù Lg chieàu daøi ñöôøng söùc töø trung bình treân goâng stator: π(D +2δ +2h +h ) L = ö c g +h (m) g 2p g 20
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø § 2.6 Ñöôøng cong töø hoùa cuûa maùy ñieän Muoán sinh ra 1 töø thoâng Φo naøo ñoù caàn phaûi coù S.t.ñ Fo khi Fo bieán thieân thì Φo bieán thieân theo. Ñöôøng bieåu dieãn quan heä giöõa Φo vaø Fo goïi laø ñöôøng cong töø hoùa cuûa maùy ñieän. Ta cho raèng trò soá ñònh möùc cuûa töø thoâng chính Φoñm = 1 töông öùng vôùi trò soá ñieän aùp ñònh möùc : Uñm . Töï cho moät loaït trò soá cuûa töø thoâng chính, ví duï : 0,5 ; 0,8 ; 1,1 ; 1,2 ta coù theå tính Fo ñoái vôùi moãi giaù trò ñoù, vaø ñöôïc quan heä Φo = f(Fo ). Trong phaàn ñaàu ñöôøng cong töø hoùa thöïc teá coù tính chaát ñöôøng thaúng vì öùng vôùi caùc trò soá Φo nhoû theùp cuûa maùy ít baõo hoøa neân söùc töø ñoäng cuûa maïch töø haàu nhö tieâu hao treân khe hôû. Khi Φo taêng leân loõi theùp baét ñaàu baõo hoaø, ñöôøng cong töø hoaù nghieâng veà beân phaûi. Keùo daøi phaàn ñöôøng thaúng cuûa ñöôøng cong töø hoùa ta ñöôïc quan heä Fδ = f (Φ) khi Φ0 = Φñm thì söùc ñieän ñoäng khe hôû baèng ñoaïn ab. Ñoaïn bc chæ söùc ñieän ñoäng rôi treân caùc phaàn saét cuûa maïch töø. F0 ac Tyû soá k µ = = laø heä soá baõo hoøa cuûa maïch töø. Fµ ab Trong nhöõng maùy thoâng thöôøng, ñieän aùp ñònh möùc cuûa maùy thieát keá ôû ñoaïn baét ñaàu cong vôùi kµ = 1,1-1,35. Töø thoâng döôùi moãi ñoâi cöïc Φ F 0 F F δ ö g Fc Fr F0= f (Φ0) A/ñoâi cöïc F0 Hình 2-7. Ñöôøng cong töø hoaù cuûa maùy ñieän moät chieàu Caâu hoûi 1. Muïc ñích cuûa vieäc tính toaùn maïch töø cuûa maùy ñieän moät chieàu khi khoâng taûi. 2. Phöông phaùp naøy coù theå aùp duïng cho vieäc tính toaùn maïch töø luùc khoâng taûi ñoái vôùi caùc loaïi maùy ñieän quay khaùc khoâng? cô sôû cuûa vieäc tính toaùn maïch töø? Baøi taäp Cho maùy ñieän moät chieàu coù Dö = 200mm; 2p = 4; lö = 180 mm; δ = 1,5 mm; soá raõnh phaàn öùng Z = 33; αδ = 0,65; chieàu roäng raõnh chöõ nhaät braênh = 8 mm; ng = 2; bg =10 mm. Tính töø thoâng chính trong khe hôû khoâng khí Φ 0 vaø söùc töø ñoäng Fδ. -7 Bieát ; lö = lc; Bδ = 0,8T; µ0 = 4 π10 H/m. 21
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Chöông 3 DAÂY QUAÁN CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU § 3.1. Ñaïi cöông Daây quaán phaàn öùng laø phaàn daây ñoàng ñaët trong caùc raõnh cuûa phaàn öùng vaø taïo thaønh moät hoaëc nhieàu maïch voøng kín. Noù laø phaàn quan troïng nhaát cuûa maùy ñieän vì noù tröïc tieáp tham gia caùc quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng töø ñieän naêng thaønh cô naêng hay ngöôïc laïi. Veà maët kinh teá, giaù thaønh cuûa daây quaán cuõng chieám tæ leä khaù cao trong giaù thaønh cuûa maùy. Yeâu caàu ñoái vôùi daây quaán laø : - Sinh ra moät söùc ñieän ñoäng vaø moâ men ñieän töø theo yeâu caàu thieát keá, ñoàng thôøi baûo ñaûm ñoåi chieàu doøng ñieän toát. - Tieát kieäm vaät lieäu, keát caáu ñôn giaûn, laøm vieäc chaéc chaén vaø an toaøn. Daây quaán phaàn öùng coù theå chia thaønh caùc loaïi: - Daây quaán xeáp ñôn vaø xeáp phöùc taïp. - Daây quaán soùng ñôn vaø soùng phöùc taïp. - Daây quaán hoãn hôïp laø söï keát hôïp cuûa hai daây quaán xeáp vaø soùng, thöôøng duøng trong caùc maùy ñieän moät chieàu coâng suaát lôùn. 1. Caáu taïo cuûa daây quaán phaàn öùng a. Phaàn töû daây quaán (boái daây): Daây quaán phaàn öùng goàm nhieàu phaàn töû daây quaán noái vôùi nhau theo 1 qui luaät nhaát ñònh. Phaàn töû thöôøng laø 1 boái daây goàm 1 hay nhieàu voøng daây maø 2 ñaàu cuûa noù noái vaøo 2 phieán goùp.Moãi phaàn töû coù hai caïnh taùc duïng, ñoù laø phaàn ñaët vaøo raõnh cuûa loõi theùp. Phaàn noái 2 caïnh taùc duïng naèm ngoaøi loõi theùp goïi laø phaàn ñaàu noái (hình 3.1). b.Raõnh thöïc vaø raõnh nguyeân toá: Raõnh thöïc naèm ôû hai raêng keà nhau. Neáu trong raõnh phaàn öùng goïi laø raõnh thöïc chæ ñaët 2 caïnh taùc duïng (1 caïnh naèm ôû lôùp treân vaø 1 caïnh naèm ôû lôùp döôùi raõnh) thì ta goïi raõnh ñoù laø raõnh nguyeân toá (hình 3.2a). u = 1 u = 2 u = 3 2 Hình 3.1 Vò trí cuûa phaàn töû trong raõnh 1. Caïnh taùc duïng Hình 3.2 Raõnh thöïc coù 1, 2, 3 raõnh nguyeân toá 2. Phaàn ñaàu noái 22
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Neáu trong 1 raõnh thöïc ñaët 2u caïnh taùc duïng (trong ñoù u = 1, 2, 4, n ) thì ta coù theå chia raõnh thöïc ñoù ra laøm u raõnh nguyeân toá (h3.2 b, c) : Znt = u.Z. Moái quan heä giöõa Znt, S, G: Trong ñoù S laø soá phaàn töû, G laø soá phieán goùp, moãi phaàn töû coù 2 ñaàu noái vôùi 2 phieán goùp ñoàng thôøi ôû moãi phieán goùp laïi noái 2 ñaàu cuûa 2 phaàn töû khaùc nhau neân S = G. Maët khaùc trong moãi raõnh nguyeân toá ñaët 2 caïnh taùc duïng maø moãi phaàn töû cuõng coù 2 caïnh taùc duïng neân ta coù: Znt = S = G 2. Caùc böôùc daây quaán. c) G GG d) G a) b) Hình 3.3 Caùc böôùc daây quaán a. Daây quaán xeáp tieán b. Daây quaán xeáp luøi c. Daây quaán soùng traùi d.Daây quaán soùng phaûi Qui luaät noái caùc phaàn töû daây quaán coù theå xaùc ñònh baèng 4 loaïi böôùc daây quaán sau (hình 3.3): a. Böôùc daây quaán thöù nhaát y1: Laø khoaûng caùch giöõa hai caïnh taùc duïng cuûa 1 phaàn töû . b.Böôùc daây quaán thöù hai y2: Laø khoaûng caùch giöõa caïnh taùc duïng thöù 2 cuûa phaàn töû thöù nhaát vôùi caïnh taùc duïng thöù nhaát cuûa phaàn töû thöù hai keá tieáp noù. c. Böôùc daây toång hôïp y: Laø khoaûng caùch giöõa hai caïnh ñaàu cuûa hai phaàn töû keá tieáp nhau . Caû ba loaïi böôùc daây quaán treân ñöôïc tính baèng soá raõnh nguyeân toá. d. Böôùc coå goùp yG: Ñoù laø khoaûng caùch giöõa hai phieán goùp coù hai caïnh taùc duïng cuûa moät phaàn töû noái vaøo, ño baèng soá phieán goùp. § 3.2 Daây quaán xeáp ñôn 1. Böôùc daây quaán. a.Böôùc daây quaán thöù nhaát y1. Böôùc daây quaán thöù nhaát phaûi choïn sao cho söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong phaàn töû lôùn nhaát. Muoán theá thì hai caïnh taùc duïng cuûa phaàn töû phaûi caùch nhau 1 böôùc cöïc τ vì luùc ñoù trò soá töùc thôøi söùc ñieän ñoäng cuûa hai caïnh taùc duïng baèng nhau veà trò soá vaø ngöôïc chieàu nhau. Do trong moät phaàn töû ñuoâi cuûa hai caïnh taùc duïng noái vôùi nhau neân söùc ñieän ñoäng toång cuûa 1 phaàn töû baèng toång soá hoïc cuûa hai söùc 23
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø ñieän ñoäng cuûa hai caïnh taùc duïng. Neáu bieåu thò söùc ñieän ñoäng cuûa moãi caïnh taùc duïng baèng 1 veùc tô nhö hình 3.4 vaø soá raõnh nguyeân toá döôùi moãi böôùc cöïc : Z y = τ = nt Neáu y = Z / 2p khoâng phaûi laø soá nguyeân thì phaûi choïn y baèng soá 1 2p 1 nt 1 nguyeân gaàn baèng Znt / 2p. /// /// Hình 3.4 Söùc ñieän ñoäng khi böôùc ñuû (a), böôùc ngaén (b), böôùc daøi (c) Toång quaùt ta coù : Z y = nt ± ε = Soá nguyeân 1 2p Znt Znt Znt y = böôùc ñuû,y1 = − ε böôùc ngaén,y = + ε böôùc daøi. 1 2p 2p 1 2p Daây quaán ñöôïc cheá taïo böôùc ngaén hay böôùc daøi thì S.ñ.ñ cuûa phaàn töû cuõng hôi nhoû hôn so vôùi böôùc ñuû. Thöïc teá daây quaán ñöôïc cheá taïo theo böôùc ngaén ñeå ñôõ toán daây ñoàng. b.Böôùc daây toång hôïp y vaø böôùc vaønh goùp yG Ñaëc ñieåm cuûa daây quaán xeáp ñôn laø 2 ñaàu cuûa 1 phaàn töû noái lieàn vaøo 2 phieán goùp ñoåi chieàu keà nhau neân ñoái vôùi daây quaán xeáp tieán yG = 1, ñoái vôùi daây quaán xeáp luøi yG= -1. Töø ñoù ta thaáy böôùc toång hôïpy cuõng phaûi baèng 1 : y = yG = 1 c.Böôùc daây thöù hai y2. Theo ñònh nghóa caùc böôùc daây quaán, ta coù theå xaùc ñònh y2 theo y1 vaø y y2 = y1 – y Töø hình veõ ta thaáy do ñaëc ñieåm veà böôùc daây cuûa kieåu daây naøy neân caùc phaàn töû noái tieáp nhau ñeàu xeáp leân nhau goïi laø daây quaán xeáp. 2. Giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán. Laø hình veõ khai trieån cuûa daây quaán khi caét beà maët phaàn öùng theo truïc roài traûi ra thaønh maët phaúng. Caên cöù vaøo kieåu daây quaán vaø caùc böôùc daây tính ñöôïc, ta veõ sô ñoà khai trieån cuûa daây quaán. Ñeå hieåu roõ caùch phaân tích hôn coù theå xeùt moät thí duï sau. Thí duï : Veõ sô ñoà khai trieån cuûa daây quaán xeáp ñôn Znt = S = G = 16, 2p = 4 a.Caùc böôùc daây quaán. Z 16 y = nt ± ε = = 4 y = y = 1 1 2p 4 G y2 = y1 – y = 4 –1 = 3 24
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø b.Thöù töï noái caùc phaàn töû. Caên cöù vaøo böôùc daây quaán coù theå boá trí caùch noái caùc phaàn töû ñeå thöïc hieän daây quaán. Ñaùnh soá caùc raõnh töø 1 - 16. Phaàn töû thöù nhaát coù caïnh taùc duïng 1 (coi nhö ñaët naèm treân raõnh) ñaët vaøo raõnh nguyeân toá 1 thì caïnh taùc duïng thöù 2 ñaët vaøo phía döôùi raõnh nguyeân toá 5 (vì y1 = 5 –1 = 4), 2 ñaàu cuûa phaàn töû noái vaøo 2 phieán goùp 1 vaø 2. Caïnh taùc duïng ñaàu cuûa phaàn töû 2 phaûi ñaët vaøo raõnh nguyeân toá thöù hai vaø naèm ôû lôùp treân (vì y2 = 5 –2 = 3) cöù tieáp tuïc nhö vaäy cho ñeán khi kheùp kín maïch. Ta coù theå bieåu thò baèng sô ñoà sau : Lôùp treân 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 Maïch ñieän kín Lôùp döôùi 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 c. Giaûn ñoà khai trieån: Döïa vaøo sô ñoà thöù töï noái caùc phaàn töû ta veõ giaûn ñoà khai trieån daây quaán (h3.5) Chieàu quay phaàn öùng (maùy phaùt ñieän) ← _ A1 + B1 A2 + B2 _ _ A + B Hình 3.5 Giaûn ñoà khai trieån daây quaán xeáp ñôn -Theo cöïc tính cuûa cöïc töø vaø chieàu quay cuûa phaàn öùng khi laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt suy ra chieàu söùc ñieän ñoäng. - Vò trí cuûa cöïc töø phaûi ñoái xöùng, thöôøng bc ≈ (0,65 - 0,75)τ. Trong ñoù bc beà roäng cuûa cöïc töø. - Vò trí cuûa choåi than treân coå goùp ñieän cuõng phaûi ñoái xöùng, trong daây quaán xeáp ñôn chieàu roäng cuûa choåi than coù theå laáy baèng chieàu roäng cuûa 1 phieán goùp. - Choåi than phaûi ñaët ôû vò trí naøo ñeå laáy ra söùc ñieän ñoäng trong moät maïch nhaùnh song song laø lôùn nhaát, maët khaùc ñeå doøng ñieän trong phaàn töû bò choåi than ngaén maïch laø nhoû nhaát. Doøng ñieän trong phaàn töû ngaén maïch nhoû nhaát khi 2 caïnh cuûa phaàn töû naèm ôû vò trí truøng vôùi ñöôøng trung tính hình hoïc cuûa phaàn öùng vaø nhö vaäy vò trí cuûa choåi than treân vaønh goùp phaûi truøng vôùi truïc cöïc töø. 25
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø 3. Soá ñoâi maïch nhaùnh. Giaû thieát ôû 1 thôøi ñieåm naøo ñoù daây quaán phaàn öùng quay ñeán vò trí nhö trong giaûn ñoà khai trieån treân, ta thaáy söùc ñieän ñoäng cuûa caùc phaàn töû giöõa 2 choåi than cuøng chieàu vaø choåi than A1, A2 cuøng cöïc tính (cöïc +). B1, B2 cuøng cöïc tính (cöïc aâm) vì vaäy thöôøng noái A1, A2 vaø B1, B2 laïi vôùi nhau. Töø ñoù ta thaáy daây quaán laø 1 maïch ñieän goàm 4 maïch song song gheùp laïi nhö hình 3.6. Khi phaàn öùng quay vò trí cuûa caùc phaàn töû thay ñoåi nhöng nhìn töø ngoaøi vaøo vaãn laø 4 maïch song song. ÔÛ ví duï treân maùy coù 4 cöïc neân coù 4 maïch nhaùnh song song. Neáu soá cöïc laø 2p thì soá maïch nhaùnh song song laø 2p. Vì vaäy ñoái vôùi daây quaán xeáp ñôn: Soá maïch nhaùnh song song baèng soá cöïc töø : 2a = 2p hay soá ñoâi maïch nhaùnh song song: a = p. Giaûn ñoà kí hieäu cuûa daây quaán xeáp i A1 1 ö1 12← 3 4 A2 2 + 5 B1 i 5 8 ←ö2 76 6 - E i ö , ö , ö i A2 9 E iö3 ö B 9 10 11 12 B 2 10 ← 1 + 13 B2 E i i ö 13 ö , ö4 i , 16 15 14 14 - ö ← ö E I I ö ö A1 ← Eö _ + Hình 3.6 Sô ñoà kí hieäu daây quaán xeáp ñôn Söùc ñieän ñoäng cuûa maùy Eö laø söùc ñieän ñoäng cuûa 1 maïch nhaùnh song song. Doøng ñieän phaàn öùng Iö laø toång doøng ñieän caùc maïch nhaùnh song song. Iö = iö1 + iö2 . . . + iö4. 4. Duøng ña giaùc söùc ñieän ñoäng nghieân cöùu daây quaán phaàn öùng: Giaû thieát töø caûm döôùi cöïc töø phaân boá hình sin, nhö vaäy caùc phaàn töû cuûa daây quaán khi queùt qua töø tröôøng thì söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong phaàn töû cuõng bieán ñoåi hình sin. Trong toaùn hoïc ngöôøi ta coù theå bieåu dieãn 1 ñaïi löôïng hình sin baèng moät veùc tô quay maø trò soá töùc thôøi cuûa noù laø hình chieáu cuûa veùc tô leân truïc tung. Nhö vaäy coù theå bieåu thò söùc ñieän ñoäng cuûa taát caû caùc phaàn töû baèng hình sao söùc ñieän ñoäng. Vì cöù qua 1 ñoâi cöïc, S.ñ.ñ bieán ñoåi 1 chu kyø töùc 360o vaø soá raõnh nguyeân toá döôùi moãi ñoâi cöïc laø Znt /p neân neáu coi caùc phaàn töû daây quaán phaân boá ñeàu treân beà maët phaàn öùng thì goùc ñoä ñieän giöõa 2 raõnh nguyeân toá (cuõng laø goùc ñoä 3600 p3600 ñieän veà söùc ñieän ñoäng cuûa 2 phaàn töû keà nhau) seõ laø : α = = Znt / p Znt Theo thí duï treân : p = 2, Znt = S = G = 16 thì ta coù: 2.360 o α = = 45o . Do phaàn töû 1 naèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc neân choïn 16 veùc tô S.ñ.ñ cuûa phaàn töû 1 laøm chuaån vaø coù vò trí naèm ngang. Töø ñoù ta veõ ñoà thò 26
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø hình tia söùc ñieän ñoäng cuûa daây quaán. Töø hình veõ ta thaáy raõnh 1 ÷ 8 phaân boá döôùi 1 ñoâi cöïc (chieám 3600 ñieän), coøn raõnh 9 ÷ 16 phaân boá döôùi 1 ñoâi cöïc khaùc. Hai toå veùc tô truøng nhau nhö hình veõ (nhö veùc tô 2 vaø 10, 3 vaø 11, 4 vaø 12 ). Sôû dó nhö vaäy vì chuùng coù vò trí töông ñoái gioáng nhau ôû döôùi cöïc töø neân söùc ñieän ñoäng hoaøn toaøn gioáng nhau. Khi ñaõ coù hình tia söùc ñieän ñoäng neáu theo caùch ñaáu cuûa caùc phaàn töû ñeå noái tieáp caùc veùc tô cuûa chuùng laïi thì ñöôïc ña giaùc söùc ñieän ñoäng. Theo thí duï treân caùc veùc tô 1, 2, 3 . . . noái tieáp nhau neân veõ ra ta thaáy daây quaán naøy coù hai ña giaùc söùc ñieän ñoäng truøng nhau. A2 A1 910 1 2 7, 15 6, 14 8, 16 1,9 8,16 2,10 7,15 3,11 5, 13 1, 9 α=450 6,14 4,12 4, 12 2, 10 5,13 3, 11 14 13 6 5 Hình 3.7 Hình tia s.ñ.ñ cuûa daây quaán B2 B1 xeáp ñôn ôû hình 3.4 Hình 3.8 Ña giaùc s.ñ.ñ cuûa daây quaán xeáp ñôn ôû hình 3.4 Duøng ña giaùc s.ñ.ñ coù theå nhaän thaáy ñöôïc caùc vaán ñeà sau : - Neáu ña giaùc s.ñ.ñ kheùp kín thì chöùng toû toång söùc ñieän ñoäng trong maïch voøng phaàn öùng baèng 0 trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng khoâng coù doøng ñieän caân baèng. - Muoán cho s.ñ.ñ laáy ra ôû 2 ñaàu choåi than laø cöïc ñaïi thì choåi than phaûi ñaët ôû caùc phaàn töû öùng vôùi caùc veùc tô ôû ñænh vaø ñaùy cuûa ña giaùc s.ñ.ñ. Khi phaàn öùng quay hình chieáu cuûa ña giaùc treân truïc tung coù hay ñoåi ít theo chu kyø. Vì vaäy ñieän aùp phaàn öùng laáy töø choåi than coù ñaäp maïch. - Cöù moãi ña giaùc s.ñ.ñ töông öùng vôùi 1 ñoâi maïch nhaùnh song song. - Nhöõng ñieåm truøng nhau treân ña giaùc laø nhöõng ñieåm ñaúng theá cuûa daây quaán. Do ñoù ta coù theå noái daây caân baèng ñieän theá nhö noái ñieåm 1-9, 2-10, 3-11 . . . 5. Söï ñaäp maïch cuûa ñieän aùp ôû caùc choåi than : Hình 3.9 Söï ñaäp maïch cuûa ñieän aùp ôû choåi than vôùi soá phaàn töû chaün trong nhaùnh daây quaán phaàn öùng 27
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Khi roto quay thì ña giaùc quay, ta thaáy hình chieáu cuûa ña giaùc treân truïc tung coù theå thay ñoåi chuùt ít theo chu kyø. Neáu soá caïnh cuûa ña giaùc S.ñ.ñ khoâng nhieàu thì S.ñ.ñ laáy ra ôû choãi than ñaäp maïch trong giôùi haïn töø U1(hình 3.9 a) ñeán U2 moät caùch chu kyø.Töø hình veõ U = U .cos α 1 2 2 Trò soá ñieän aùp trung bình treân choåi than : U + U 1 α U = 1 2 = U (1+ cos ) tb 2 2 2 2 Hieäu soá ñieän aùp giöõa U1 hay U2 vôùi Utb 1 α ΔU = U – U = U – U = U (1+ cos ) 2 tb tb 1 2 2 2 Söï ñaäp maïch cuûa ñieän aùp ñöôïc xaùc ñònh bôûi quan heä : 1 α U (1− cos ) ΔU 2 α = 2 2 = tg2 U 1 α 4 tb U (1+ cos ) 2 2 2 p.3600 1800 Ta bieát α = = S G/ 2p Trong ñoù: G/2p : soá phieán goùp / 1 cöïc töø. Ñoä ñaäp maïch cuûa ñieän aùp phuï thuoäc vaøo soá phieán goùp treân cöïc töø. Neáu G/2p caøng lôùn thì α caøng giaûm, nhö vaäy söï ñaäp maïch caøng ít. G/2p 123581530 ΔU 100 100 17 7,2 2,5 0,97 0,28 0,07 Utb Khi G/2p = 8 thì söï ñaäp maïch ñaõ nhoû hôn 1% neân khoù nhaän thaáy vaø ñieän aùp cuûa maùy ñieän coi nhö khoâng ñoåi. § 3.3. Daây quaán xeáp phöùc taïp 1. Böôùc daây quaán : Daây quaán xeáp phöùc taïp laø daây quaán coù böôùc treân vaønh goùp yG = m vôùi m = 2, 3 ,soá nguyeân. Thöôøng daây quaán xeáp phöùc taïp chæ thöïc hieän vôùi m = 2 ñoái vôùi caùc maùy thaät lôùn ngöôøi ta môùi duøng m>2. Khi y = yG = 2 thì caïnh cuoái cuûa phaàn töû thöù nhaát khoâng noái vôùi caïnh ñaàu cuûa phaàn töû thöù hai keá tieáp noù maø noái vôùi caïnh ñaàu cuûa phaàn töû thöù ba vaø cöù nhö vaäy cho ñeán khi kheùp kín maïch. Neáu Znt vaø m coù öôùc soá chung lôùn nhaát laø t thì daây quaán coù t maïch kín ñoäc laäp. 28
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø 2. Giaûn ñoà khai trieån : Ñeå thaáy roõ caùc böôùc xaây döïng giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán ta neâu moät thí duï ñeå phaân tích. Thí duï : daây quaán xeáp phöùc taïp 2p = 4 , S = G = Znt = 20, daây quaán böôùc daøi. a. Caùc böôùc daây quaán : Z 20 y = y = 2 ,y = nt ± ε = +1= 6 , y = 6 – 2 = 4 G 1 2p 4 2 b. Thöù töï noái caùc phaàn töû : Lôùp treân Kheùp kín Lôùp döôùi Lôùp treân Kheùp kín Lôùp döôùi c. Giaûn ñoà khai trieån Theo sô ñoà thöù töï noái caùc phaàn töû ta coù theå veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán. Caùch boá trí caùc cöïc töø, choåi than nhö daây quaán xeáp ñôn, chæ coù khaùc laø beà roäng choåi than ít nhaát laø baèng 2 laàn beà roäng phieán goùp ñeå coù theå ñoàng thôøi laáy ñieän ôû caû 2 daây quaán ra ñöôïc. Daây caân baèng loaïi 2 Daây caân baèng loaïi 1 Hình 3.10 Giaûn ñoà khai trieån daây quaán xeáp phöùc taïp 3. Soá ñoâi maïch nhaùnh : Daây quaán xeáp phöùc taïp thöïc teá do 2 hay m daây quaán xeáp ñôn hôïp laïi cuøng ñaáu chung vôùi choåi than do ñoù töø phía ngoaøi nhìn vaøo soá maïch nhaùnh song song cuûa daây quaán xeáp phöùc taïp gaáp ñoâi hay m laàn soá maïch nhaùnh song song cuûa daây quaán xeáp ñôn. Vì vaäy ta coù soá ñoâi maïch nhaùnh song song cuûa daây quaán xeáp phöùc taïp baäc m laø a = mp 29
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Ta cuõng coù theå duøng hình tia S.ñ.ñ vaø ña giaùc S.ñ.ñ ñeå nghieân cöùu daây quaán xeáp phöùc taïp. Vôùi thí duï treân ta coù : p.3600 2.3600 α = = = 360 Znt 20 Hình 3.11 a. Ñoà thò hình tia S.ñ.ñ caïnh cuûa caùc phaàn töû b. Veùc tô S.ñ.ñ cuûa phaàn töû c. Ña giaùc S.ñ.ñ cuûa caùc phaàn töû. § 3.4. Daây quaán soùng ñôn Ñaëc ñieåm cuûa daây quaán soùng laø 2 ñaàu cuûa phaàn töû noái vôùi 2 phieán goùp caùch raát xa nhau vaø 2 phaàn töû noái tieáp nhau cuõng caùch xa nhau neân nhìn caùch ñaáu gaàn gioáng nhö laøn soùng (hình 3.3). 1. Böôùc daây quaán : Z y = nt ± ε 1 2p G±1 y = Trong ñoù: Daáu " +" öùng vôùi daây quaán soùng phaûi G p Daáu " -" öùng vôùi daây quaán soùng traùi Thöôøng söû duïng daây quaán soùng traùi ñeå ñôõ toán daây ñoàng y2 = yG – y1 2. Giaûn ñoà khai trieån : Ñeå hieåu ñöôïc caùc böôùc xaây döïng giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán ta xeùt moät thí duï sau: Daây quaán soùng ñôn S = G = Znt = 17 , 2p = 4. a. Böôùc daây quaán. Z 17 1 y = nt ± ε = − = 4 1 2p 4 4 17 −1 y = = 8 y = 8 – 4 = 4 G 2 2 30
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø b. Trình töï noái caùc phaàn töû Lôùp treân Kheùp kín Lôùp döôùi c. Giaûn ñoà khai trieån Chieàu quay cuûa phaàn öùng Hình 3.12 Giaûn ñoà khai trieån daây quaán soùng ñôn 3. Soá ñoâi maïch nhaùnh : Veõ ñoà thò hình tia vaø ña giaùc S.ñ.ñ ta nhaän thaáy daây quaán soùng ñôn chæ coù 1 ña giaùc S.ñ.ñ. Do ñoù soá ñoâi maïch nhaùnh song song : a =1. Goùc ñoä ñieän giöõa 2 raõnh nguyeân toá keà nhau. p.3600 2.3600 α = = = 42,30 Znt 17 Hình 3.13 Ñoà thò hình tia vaø ña giaùc S.ñ.ñ cuûa daây quaán soùng ñôn hình 3.12 § 3.5. Daây quaán soùng phöùc taïp Trong daây quaán soùng neáu caùc phaàn töû noái noái tieáp nhau ñi 1 voøng quanh beà maët phaàn öùng, khoâng trôû veà vò trí gaàn phaàn töû ñaàu maø caùch 2 hay m phieán goùp thì ñöôïc goïi laø daây quaán soùng phöùc taïp. 31
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø 1. Caùc böôùc daây quaán Z G± m nt y = y1 = ± ε G y = y – y 2p p 2 G 1 2. Giaûn ñoà khaûi trieån : Ñeå veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán ta xeùt moät thí duï sau: Daây quaán soùng phöùc taïp S = G = Znt = 18 , 2p = 4 , m = 2 a. Caùc böôùc daây quaán : Znt 18 2 18 − 2 y = 4 y = ± ε = − = 4 y = = 8 2 1 2p 4 4 G 2 b. Trình töï noái caùc phaàn töû. Lôùp treân Lôùp döôùi Lôùp treân Lôùp döôùi c. Giaûn ñoà khai trieån : Hình 3.14 Giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán soùng phöùc taïp. 3. Soá ñoâi maïch nhaùnh ña giaùc S.ñ.ñ : Daây quaán soùng phöùc taïp coù theå coi goàm m daây quaán soùng ñôn goäp laïi. Do ñoù soá ñoâi maïch nhaùnh a = m. Goùc ñoä ñieän giöõa 2 phaàn töû keà nhau, ôû thí duï treân : p.3600 2.3600 α = = = 400 Znt 18 Ñoà thò hình tia S.ñ.ñ vaø ña giaùc S.ñ.ñ nhö sau : 32
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø 10,1 // 9 9, 18 16 8 → → 11, 2 → 7 17 → 6 8, 17 → 18 15 9 )400 → 12, 3 5 → → 5 14 1 10 5 7, 16 → → → 13 -9// → 13, 4 11 4 3 6, 15 2 5, 14 12 a) b) Hình 3.15 a. Veùc tô s.ñ.ñ cuûa moät phaàn töû b. Ñoà thò hình tia s.ñ.ñ cuûa phaàn töû daây quaán. c) c. Ñoà thò ña giaùc s.ñ.ñ. § 3.5. Daây caân baèng ñieän theá Daây quaán MÑDC töông öùng nhö 1 maïch ñieän goàm 1 soá maïch nhaùnh song song gheùp laïi. Trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng, S.ñ.ñ sinh ra trong caùc maïch nhaùnh laø baèng nhau, khi coù taûi doøng ñieän phaân boá ñeàu treân caùc maïch nhaùnh. Neáu vì nguyeân nhaân naøo ñoù doøng ñieän trong caùc maïch nhaùnh phaân boá khoâng ñeàu nhau thì söï laøm vieäc cuûa maùy khoâng coù lôïi. Ñeå traùnh tình traïng ñoù ta noái daây caân baèng ñieän theá ñeå baûo ñaûm phaân phoái ñeàu ñaën doøng ñieän trong caùc maïch nhaùnh. Trong taát caû caùc loaïi daây quaán tröø daây quaán hoãn hôïp, khi a > 1 ñeàu phaûi ñaët daây caân baèng ñieän theá. Coù 2 loaïi daây caân baèng : – Daây caân baèng loaïi 1 : duøng cho daây quaán xeáp ñôn – Daây caân baèng loaïi 2 : duøng cho daây quaán xeáp phöùc vaø soùng phöùc. 1. Daây caân baèng loaïi 1 : Khi khe hôû khoâng khí ñeàu, S.ñ.ñ trong caùc maïch nhaùnh baèng nhau. Ví duï Eö = 100V vaø doøng ñieän coù cuøng trò soá chaïy trong caùc maïnh nhaùnh, ví duï laø 200A thì doøng ñieän treân choåi than laø 400A phaân phoái ñeàu, maùy laøm vieäc bình thöôøng (hình 3.16a). 33
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Hình 3.16 Söï phaân boá doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng a. Khi S.ñ.ñ cuûa caùc maïch nhaùnh ñoái xöùng b. Khi S.ñ.ñ cuûa caùc maïch nhaùnh khoâng ñoái xöùng Treân thöïc teá, do cheá taïo laép gheùp khoâng toát hoaëc laøm vieäc laâu ngaøy oå bi bò moøn daãn ñeán khe hôû giöõa caùc cöïc khoâng baèng nhau vì vaäy töø thoâng giöõa caùc cöïc töø khaùc nhau, S.ñ.ñ khaùc nhau daãn ñeán söï khoâng caân baèng s.ñ.ñ trong caùc maïch nhaùnh laøm cho trong daây quaán sinh ra doøng ñieän caân baèng Icb. Vì ñieän trôû daây quaán raát nhoû neân khi coù söï khoâng caân baèng raát nhoû cuûa S.ñ.ñ cuõng ñuû gaây ra Icb lôùn laøm cho maùy khi coù taûi doøng ñieän trong caùc maïch nhaùnh khoâng ñoái xöùng laøm taêng toån hao ñoàng maùy noùng. Ngoaøi ra do doøng ñieän qua choåi than khoâng ñoái xöùng, coù theå choåi than quaù taûi laøm ñoåi chieàu khoù khaên (tia löûa sinh ra treân choåi than quaù lôùn). Ta khaûo saùt daây quaán xeáp ñôn 2a = 2p = 4. Neáu taát caû caùc maïch nhaùnh daây quaán ñeàu laøm vieäc ñoái xöùng thì trong caùc maïch nhaùnh daây quaán coù s.ñ.ñ ñoàng nhaát ví duï Eö = 100V vaø coù doøng ñieän cuøng trò soá chaïy theo moãi maïch nhaùnh ví duï Iö = 200A thì doøng ñieän töông öùng trong choåi than laø 400A vaø doøng ñieän ôû maïch ngoaøi laø 800A. Giaû söû khe hôû khoâng khí khoâng ñeàu, khe hôû treân roäng hôn khe hôû döôùi ta coù: S.ñ.ñ Eö ôû 2 maïch nhaùnh treân laø 99V, s.ñ.ñ Eö ôû 2 maïch nhaùnh döôùi laø 101V, söï cheânh leäch ñieän aùp giöõa choåi than döông laø 2V. Giaû söû ñieän trôû cuûa maïch nhaùnh song song cuûa phaàn öùng rö = 0,01Ω ñieän trôû cuûa nöûa daây quaán phaàn öùng 2rö = 2. 0,01Ω cho neân treân moãi nöûa daây quaán phaàn öùng coù Icb = 2/2.0,01 = 100A. Choåi than treân bò giaûm taûi coøn 200A. Choåi than döôùi taêng taûi laø 600A, laøm sinh ra tia löûa ôû coå goùp. Ñeå traùnh caùc hieän töôïng treân ngöôøi ta noái caùc ñieåm veà lí luaän laø ñaúng theá laïi vôùi nhau.Ta coù khoaûng caùch giöõa hai ñieåm ñaúng theá caïnh nhau goïi laø böôùc theá, böôùc theá yt ñöôïc xaùc ñònh baèng soá phieán ñoåi chieàu döôùi moãi G G ñoâi cöïc. Trong daây quaán xeáp ñôn a = p neân y = = . Trong thöïc teá ngöôøi ta chæ t P a noái chöøng 3 - 4 daây caân baèng ñoái vôùi caùc maùy nhoû. Ñoái vôùi caùc maùy trung bình noái 1/4 ñeán 1/3 daây soá daây caân baèng ñieän theá coù theå coù. Noái toaøn boä daây caân baèng ñieän theá ñoái vôùi maùy lôùn. 34
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Taùc duïng cuûa daây caân baèng loaïi 1 laøm maát söï khoâng ñoái xöùng cuûa maïch töø trong maùy ñieän ñeå caân baèng ñieän theá ôû trong caùc maïch nhaùnh cuûa daây quaán xeáp naèm döôùi caùc cöïc töø coù cuøng cöïc tính. Ñoái vôùi daây quaán soùng ñôn chæ coù 1 ñoâi maïch nhaùnh neân khoâng coù caùc ñieåm ñaúng theá. Thöïc teá daây quaán soùng ñôn cuõng khoâng caàn noái daây caân baèng ñieän theá vì caùc phaàn töû noái tieáp ñeå laøm thaønh 1 maïch nhaùnh song song ñeàu phaân boá ñeàu ôû döôùi caùc cöïc töø neân duø töø thoâng döôùi caùc cöïc töø khaùc nhau thì S.ñ.ñ trong 2 maïch nhaùnh vaãn baèng nhau. Thí duï : Giaûn ñoà kí hieäu daây quaán soùng ñôn ôû § 3.4 2. Daây caân baèng loaïi 2: Trong daây quaán xeáp vaø soùng phöùc coù a > 1, coù nhieàu maïch ñieän kín laøm vieäc song song vôùi nhau thoâng qua caùc choåi than. Do vaán ñeà cheá taïo neân ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than vôùi caùc maïch ñieän kín cuûa caùc maïch nhaùnh song song cuõng khoâng gioáng nhau, do ñoù seõ xuaát hieän doøng ñieän caân baèng. Ñeå thaáy roõ ñieàu naøy ta khaûo saùt daây quaán soùng phöùc taïp coù hai maïch ñieän kín ñoäc laäp ôû hình 3.17 laø sô ñoà thay theá cuûa daây quaán hình 3-14. A + Trong ñoù: i r rtx1 i1 2 tx2 E1, E2 : S.ñ.ñ cuûa moãi maïch nhaùnh daây quaán (E1 = E2) i , i : doøng ñieän cuûa moãi daây quaán r r 1 2 ö ö rö rö r : ñieän trôû cuûa 1 maïch nhaùnh daây quaán ö E E E1 2 E2 1 rtx1 - rtx4 : ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than vôùi vaønh goùp. r i i2 rtx4 Ñieän aùp giöõa 2 ñaàu A vaø B ñöôïc tính : tx3 1 B - UAB = E1 – i1(rtx1 + rtx3 + ½ rö) Hình 3.17 Sô ñoà thay theá cuûa UAB = E2 – i2(rtx2 + rtx4 + ½ rö) daây quaán h3.14 35
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Vì E = E neân : i r + r + 1 r 1 2 1 = tx2 tx4 2 ö 1 i2 rtx1 + rtx3 + 2 rö Do ñoù i1 = i2 khi rtx1 + rtx3 = rtx2 + rtx4 Thöïc teá ñieàu naøy khoù coù theå xaûy ra neân i1≠ i2 laøm xuaát hieän söï cheânh leäch ñieän aùp giöõa caùc phieán goùp caïnh nhau vaø laøm xaáu söï laøm vieäc cuûa maùy . Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm naøy caàn noái daây caân baèng loaïi 2 . Böôùc theá S G . y = = t a a Daây caân baèng ñieän theá duøng ñeå laøm maát söï phaân boá khoâng ñoái xöùng cuûa ñieän aùp treân vaønh goùp goïi laø daây caân baèng loaïi 2. Töø ña giaùc s.ñ.ñ cuûa daây quaán soùng phöùc taïp hình 3-14, ta coù: Böôùc theá cuûa daây caân baèng loaïi 2 : S G 18 y = = = = 9 t a a 2 Daây caân baèng loaïi 2 Ñoái vôùi daây quaán xeáp phöùc taïp: Trong daây quaán phöùc taïp thì caùc daây quaán ñôn phaûi duøng daây caân baèng loaïi 1 vaø giöõa caùc daây quaán xeáp ñôn ñoù phaûi duøng daây caân baèng loaïi hai ñeå phaân phoái ñoàng ñeàu doøng ñieän giöõa caùc daây quaán soùng ñôn. Ñeå ñaûm baûo söï phaân boá ñuùng ñieän aùp giöõa caùc phieán caïnh nhau daây caân baèng loaïi 2, caàn noái ñieåm giöõa cuûa phaàn töû 1 naèm ôû phaàn ñaàu noái vôùi ñaàu phaàn töû 2. Hình 3.18 Caùch ñaët daây caân baèng loaïi 2 36
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø § 3.6 Daây quaán hoãn hôïp Trong maùy ñieän moät chieàu coâng suaát lôùn ñoâi khi ngöôøi ta duøng daây quaán hoãn hôïp hoaëc goïi laø daây quaán kieåu eách do La tua (LATYROM) phaùt hieän naêm 1910, noù laø keát hôïp cuûa caùc daây quaán xeáp ñôn giaûn vaø soùng phöùc taïp, ôû ñoù khoâng caàn cheá taïo caùc daây noái caân baèng . Caû hai daây quaán cuøng noái leân caùc phieán ñoåi chieàu chung , vì vaäy ôû daây quaán naøy moãi phieán ñoåi chieàu coù 4 thanh daãn noái vaøo. Trong daây quaán xeáp ñôn giaûn coù a = p ñoâi maïch nhaùnh song song, neân daây quaán soùng phöùc taïp phaûi ñöôïc thöïc hieän vôùi cuøng moät soá ñoâi maïch nhaùnh song song a = p y1x y yGx 1s yGs Hình 3.19 a.Phaàn töû cuûa daây quaán hoãn hôïp b. caùch ñaët phaàn töû trong raõnh Hình 3.20 Daây quaán hoãn hôïp Ñieàu kieän ñeå noái daây quaán xeáp vaø soùng thaønh daây quaán hoãn hôïp: a. Caùc daây quaán soùng vaø xeáp coù soá maïch nhaùnh nhö nhau 2ax = 2as = mx (2p) = 2 ms mx, ms: Baäc cuûa daây quaán xeáp vaø soùng b. Coù soá thanh daãn nhö nhau ñeå ñaûm baûo coù s.ñ.ñ nhö nhau Nx = Ns c. Ñaûm baûo ñieàu kieän ñoái xöùng cuûa daây quaán ít nhaát phaûi coù z/p vaø G/p laø soá nguyeân d. S.ñ.ñ trong maïch kín hôïp thaønh do daây daãn noái caùc choåi than cuøng teân vaø caùc phaàn töû cuûa daây quaán xeáp vaø soùng phaûi baèng khoâng. Trong caùc coâng thöùc treân, caùc kí hieäu nhoû "x" vaø "s" laø ñeå chæ daây quaán xeáp vaø soùng. Muoán thöïc hieän ñieàu kieän thöù nhaát thì khi daây quaán xeáp laø xeáp ñôn thì daây quaán soùng phaûi laø soùng phöùc: yG = ±ms = ±mxp Thöôøng daây quaán hoãn hôïp goàm daây quaán xeáp ñôn vaø daây quaán soùng phöùc. Soá ñoâi maïch nhaùnh cuûa daây quaán hoãn hôïp baèng: ahh = ax + as Ñeå khoâng coù doøng ñieän caân baèng trong maïch daây quaán caàn phaûi thoaû maõn z y = y = nt 1x 1s 2p y2x = y2s z y = y = nt x s p 37
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø yGs caàn phaûi choïn sao cho daây quaán soùng laø moät maïch kín. Trong daây quaán hoãn hôïp daây quaán soùng coù taùc duïng nhö daây noái caân baèng cho daây quaán xeáp vaø ngöôïc laïi daây quaán xeáp laø daây noái caân baèng cho daây quaán soùng. Maëc duø daây quaán hoãn hôïp coù moät soá khuyeát ñieåm nhö cheá taïo, söûa chöõa khoù khaên, heä soá laáp ñaày raõnh thaáp, ñieàu kieän laøm nguoäi keùm nhöng vaãn ñöôïc aùp duïng trong caùc tröôøng hôïp sau; - Khi caàn naâng cao coâng suaát vaø toác ñoä quay cuûa maùy ñieän moät chieàu. - Trong caùc maùy ñieän coù ñöôøng kính phaàn öùng caàn thu nhoû laïi vaø khoâng coù daây caân baèng. - Trong caùc maùy ñieän coù toác ñoä cao, ñöôøng kính phaàn öùng töông ñoái nhoû vaø vieäc boá trí daây caân baèng khoù khaên. Thí duï: Daây quaán hoãn hôïp coù Znt = S = G = 24, 2p = 6 Choïn daây quaán xeáp ñôn y y y1x 1s 2s yGx = + 1 yx y2x Z 24 y = nt − ε = = 4 1x 2p 6 2τ y2x = y1x − yGx = 4−1= 3 Daây quaán soùng ba traùi y y s s ys G− m 24− 3 y y = = = 7 x Gs p 3 2τ Z 24 y = nt + ε = = 4 1s 2p 6 Hình 3.21 Daây quaán hoãn hôïp Z = 24 y2s = yGs − y1s = 7 − 4 = 3 Caâu hoûi 1. Qui luaät noái caùc phaàn töû daây quaán xeáp vaø soùng coù nhöõng ñieåm naøo khaùc nhau. Quan heä giöõa ñoâi maïch nhaùnh cuûa chuùng nhö theá naøo? 2. Neáu moät maùy 4 cöïc daây quaán xeáp ñôn ñoåi thaønh soùng ñôn maø soá thanh daãn vaø nhöõng ñieàu kieän khaùc khoâng thay ñoåi thì ñieän aùp vaø doøng ñieän cuûa maùy sau khi thay ñoåi seõ nhö theá naøo? coâng suaát ñònh möùc cuûa maùy coù thay ñoåi khoâng? 3. Söï khaùc nhau chính giöõa daây quaán xeáp ñôn vaø xeáp phöùc taïp, soùng ñôn vaø soùng phöùc taïp nhö theá naøo? 4. Daây caân baèng ñieän theá duøng ñeå laøm gì? Taùc duïng cuûa daây caân baèng ñieän theá loaïi 1 vaø loaïi 2 khaùc nhau nhö theá naøo? 38
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -ø Baøi taäp 1. Moät daây quaán xeáp ñôn quaán phaûi, coù caùc soá lieäu sau: S = G = Znt = 24, p = 3, u = 1, coù laép 1/3 toång soá daây caân baèng ñieän theá. Veõ giaûn ñoà khai trieån daây quaán. 2. Moät maùy phaùt ñieän kích thích ngoaøi, coâng suaát 10Kw, ñieän aùp ñònh möùc laø 6V, soá ñoâi cöïc 2p = 4. Hoûi neáu doøng ñieän trong moãi maïch nhaùnh khoâng ñöôïc vöôït quaù 300A thì phaûi söû duïng daây quaán gì? Ñaùp soá: Daây quaán xeáp phöùc vôùi m = 2 hay soùng phöùc vôùi m = 3 3. Moät daây quaán soùng ñôn, quaán traùi coù caùc soá lieäu sau: Znt = 19 p = 2. Hoûi: a. Caùc böùc daây quaán y1, y2, y vaø yG b. Veõ giaûn ñoà khai trieån. c. Veõ hình tia vaø ña giaùc s.ñ.ñ. d. Soá ñoâi maïch nhaùnh Ñaùp soá: y1 = 5, y2 = 5, y = yG = 10; a = 1 ≤ 4. Moät maùy ñieän moät chieàu vôùi S = G = Znt = 16, p = 2. Hoûi neáu choïn m 2 thì coù theå quaán theo loaïi daây quaán naøo? Luùc ñoù tìm: a. Caùc böôùc daây quaán y1, y2, y vaø soá maïch nhaùnh b. Tæ soá ñieän aùp vaø doøng ñieän ñònh möùc cuûa caùc loaïi daây quaán ñoù. Ñaùp soá: Xeáp ñôn hoaëc xeáp keùp a. y1 = 4, y2 = 1 hoaëc 2, y = 3 hoaëc 2; a = 2 hoaëc 4. b. Tæ soá ñieän aùp baèng 2, doøng ñieän baèng 1/2 5. Phaàn öùng cuûa maùy ñieän moät chieàu coù caùc soá lieäu sau: Toång soá thanh daãn N = 96; soá voøng daây cuûa moãi phaàn töû ws = 3, 2p = 4, daây quaán xeáp ñôn tieán: a. Tính caùc böùc daây quaán y1, y2, y vaø yG b. Thaønh laäp sô ñoà thöù töï noái caùc phaàn töû c. Veõ ñoà thò khai trieån cuûa daây quaán. Veõ ñoà thò hình tia vaø ña giaùc söùc ñieän ñoäng 6. Phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù caùc soá lieäu sau: Znt = S = G = 22; 2p = 4. Daây quaán xeáp ñoâi (m = 2). a. Tính caùc böùc daây quaán y1, y2, y vaø yG b. Thaønh laäp sô ñoà thöù töï noái caùc phaàn töû c. Veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán. Veõ hình tia vaø ña giaùc s.ñ.ñ. 7. Veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Znt = S = G = 13; 2p = 4. Daây quaán soùng ñôn traùi. 8. Veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Znt = S = G = 20; 2p = 4. Daây quaán soùng ñoâi traùi. 9. Veõ giaûn ñoà khai trieån cuûa daây quaán phaàn öùng maùy ñieän moät chieàu coù Znt = S = G = 20; 2p = 6. Daây quaán xeáp ñôn. 39
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Chöông 4 QUAN HEÄ ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU § 4.1. Söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong daây quaán phaàn öùng Cho moät doøng ñieän kích thích vaøo daây quaán kích thích thì trong khe hôû sinh ra 1 töø thoâng Φδ. Khi phaàn öùng quay vôùi 1 toác ñoä nhaát ñònh naøo ñoù thì trong daây quaán seõ caûm öùng 1 söùc ñieän ñoäng. Söùc ñieän ñoäng ñoù laø söùc ñieän ñoäng cuûa moät maïch nhaùnh song song vaø baèng toång söùc ñieän ñoäng caûm öùng cuûa caùc thanh daãn noái tieáp trong 1 maïch nhaùnh ñoù. Söùc ñieän ñoäng caûm öùng cuûa 1 thanh daãn: ex = Bδx .l δ .v Trong ñoù: Bδx Töø caûm nôi thanh daãn x quyeùt qua. tb l : Chieàu daøi taùc duïng cuûa thanh daãn. max δ B B v: Toác ñoä daøi cuûa thanh daãn. Hình 4.1 Xaùc ñònh S.ñ.ñ phaàn öùng Neáu soá thanh daãn cuûa 1 maïch nhaùnh laø N thì N / 2 a 2a E ö = e1 + . . . . . + e N / 2 a = ∑ e x x =1 N / 2a = ()Bδ1 +. . . .+ BδN / 2a .lδ .v = ∑ Bδx .lδ .v x=1 N / 2a Bδx Neáu soá thanh daãn ñuû lôùn thì ∑ baèng trò soá trung bình Btb nhaân vôùi toång soá x =1 thanh daãn trong 1 maïch nhaùnh : N / 2 a N N N neân = = ∑ B δx = B tb Eö Btblδv Etb x =1 2 a 2a 2a vôùi v : toác ñoä daøi cuûa phaàn öùng. πD πD n 2p.τ.n v = ö n = 2p ö . = 60 2p 60 60 Φδ töø thoâng döôùi moãi cöïc töø trong khe hôû khoâng khí: Φδ = Bδ . l δ .τ N 2p.τ.n pN Töø ñoù : E = B .l . = .Φ .n (4-1) ö 2 a tb δ 60 60 a δ Trong ñoù: p: Soá ñoâi cöïc töø kích thích N Toång soá thanh daãn cuûa phaàn öùng n: Toác ñoä quay cuûa phaàn öùng (voøng/phuùt) a: Soá ñoâi maïch nhaùnh song song 40
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - pN Ñaët:C = : Heä soá keát caáu cuûa maùy ñieän E 60a Ta coù Eö = CE Φδ n (4-2) § 4.2. Moâ men vaø coâng suaát 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 moâ men ñieän töø treân truïc maùy. Theo ñòmh luaät Faraday, löïc ñieän töø taùc duïng neân thanh daãn mang doøng ñieän laø: f = Bδiölδ Trong ñoù: Bδ: Töø caûm nôi thanh daãn quyeùt qua iö : Doøng ñieän trong thanh daãn (cuõng laø doøng ñieän trong 1 maïch nhaùnh song song). lδ : Chieàu daøi taùc duïng cuûa thanh daãn I Vôùi i = ö ö 2a Iö : Doøng ñieän phaàn öùng N: Toång soá thanh daãn cuûa phaàn öùng Dö : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa phaàn öùng Thì moâ men ñieän töø cuûa maùy ñieän moät chieàu laø: D M = fN ö ñt 2 I D M = B ö l N ö ñt δ 2a δ 2 Vôùi Φδ 2pτ Bδ = Dö = τlδ π Thay vaøo coâng thöùc tính moâ men ñieän töø ta ñöôïc: pN M = Φ I (Nm) ñt 2πa δ ö Trong ñoù: Φδ tính baèng weber (wb) Iö tính baèng Ampe (A) Neáu chia hai veá cuûa bieåu thöùc treân cho 9,81 thì Mñt tính baèng Kgm pN Ñaët:C = heä soá keát caáu maùy M 2πa Ta coù: Mñt = CM Φδ Iö (4-4) 41
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Coâng suaát ñieän töø cuûa maùy ñieän moät chieàu Pñt = Mñtω 2πn ω = (rad/giaây) 60 Vôùi n tính baèng voøng /phuùt. Thay vaøo bieåu thöùc tính Pñt ta coù pN 2πn P = Φ I ñt 2πa δ ö 60 Pñt = Eö Iö (4-5) Trong ñoù: Eö tính baèng volt (V) Iö tính baèng Ampe (A) Maùy ñieän 1 chieàu coù theå laøm vieäc ôû hai cheá ñoä : – Ñoái vôùi maùy phaùt ñieän: Mñt ngöôïc vôùi chieàu Chieàu cuûa Eö, Iö Φδ quay cuûa maùy neân khi maùy cung caáp cho taûi S caøng lôùn thì coâng suaát cô cung caáp cho maùy n phaûi caøng taêng vì Mñt luoân coù chieàu ngöôïc vôùi M ñt chieàu quay cuûa phaàn öùng. Hình 4.2 Xaùc ñònh Eö vaø Mñt trong maùy Chieàu cuûa E , I phuï thuoäc vaøo chieàu cuûa phaùt ñieän moät chieàu ö ö Φδ vaø n, ñöôïc xaùc ñònh baèng qui taéc baøn tay Φ δ phaûi. Chieàu cuûa Mñt xaùc ñònh baèng qui taéc baøn S Chieàu cuûa Iö tay traùi. – Ñoái vôùi ñoäng cô ñieän khi cho doøng ñieän Mñt n vaøo phaàn öùng thì döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng, Hình 4.3 Xaùc ñònh E vaø M trong ñoäng ö ñt trong daây quaán seõ sinh ra 1 Mñt keùo maùy quay, cô ñieän moät chieàu vì vaäy chieàu quay cuûa maùy cuøng chieàu Mñt. § 4.3 Quaù trình naêng löôïng vaø caùc phöông trình caân baèng I. Toån hao trong maùy ñieän moät chieàu. 1. Toån hao cô Δpcô : bao goàm toån hao ôû oå bi, ma saùt giöõa choåi than vaø vaønh goùp, cuûa khoâng khí vôùi caùnh quaït v.v Toån hao naøy phuï thuoäc chuû yeáu vaøo toác ñoä quay cuûa maùy, thoâng thöôøng Δpcô = (2 ÷4)% Pñm 2. Toån hao saét ΔpFe : Do töø treã vaø doøng ñieän xoaùy trong loõi theùp gaây neân. Ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc : β ⎛ f ⎞ 2 (watt/kg) ΔpFe = k δ .P(1/ 50).⎜ ⎟ .B .G c ⎝ 50 ⎠ kδ: heä soá kinh nghieäm xeùt ñeán söï taêng theâm toån hao theùp do gia 42
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - coâng, laép gheùp loõi theùp, töø thoâng phaân boá khoâng ñeàu v.v . . . thöôøng choïn k = 3,6 δ p 1 : suaát toån hao cuûa theùp khi B = 1T, f = 50 Hz ( 50) f : Taàn soá doøng ñieän ; B töø caûm tính toaùn (1T = 104 Gauss) GC : Troïng löôïng cuûa saét tính baèng kg β: soá muõ ñoái vôùi theùp hôïp kim thaáp β = 1,5 ; ñoái vôùi theùp hôïp kim cao thì β= 1,2 ÷ 1,3. Hai loaïi toån hao treân khi khoâng taûi ñaõ toàn taïi neân goïi laø toån hao khoâng taûi Po = pcô + pFe Noù sinh ra moâ men khoâng taûi mang tính chaát haõm P M = 0 0 ω 3. Toån hao ñoàng Δpcu : toån hao ñoàng bao goàm 2 phaàn : - Toån hao ñoàng trong maïch phaàn öùng pcuö bao goàm toån hao ñoàng trong 2 I r 2 daây quaán phaàn öùng ö ö , cöïc töø phuï I ö rf, toån hao tieáp xuùc giöõa choåi than vaø vaønh goùp ptx: Δptx = 2ΔUtxIö 2 Δpcuö = I ö Rö Rö = rö + rf + rtx rö : ñieän trôû phaàn öùng rf : ñieän trôû cuûa daây quaán cöïc töø phuï rtx : ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than vôùi vaønh goùp - Toån hao ñoàng trong maïch kích töø pcut: ΔPcut = Ut.It Ut : ñieän aùp ñaët treân maïch kích thích It : doøng ñieän kích thích 4. Toån hao phuï Δpf : sinh ra trong theùp cuõng nhö ôû trong ñoàng cuûa maùy ñieän. Toån hao phuï trong theùp coù theå do töø tröôøng phaân boá khoâng ñeàu treân beà maët phaàn öùng, aûnh höôûng cuûa raêng vaø raõnh laøm xuaát hieän töø tröôøng ñaäp maïch doïc truïc. 43
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Toån hao phuï trong ñoàng : doøng ñieän phaân boá khoâng ñeàu treân choåi than, khi ñoåi chieàu, töø tröôøng phaân boá khoâng ñeàu trong raõnh laøm cho trong daây quaán sinh ra doøng ñieän xoaùy, toån hao trong daây noái caân baèng v.v . . . Thöôøng trong maùy ñieän moät chieàu laáy Δpf = 1% Pñm neáu maùy khoâng coù daây quaán buø. = 0,5% Pñm neáu maùy coù daây quaán buø. Toång toån hao trong maùy laø : ∑p = Δpcô + ΔpFe + Δpcuö + Δpcut + Δpf Neáu goïi P1 laø coâng suaát ñöa vaøo maùy P2 laø coâng suaát ñöa ra cuûa maùy thì P1 = P2 + ∑p P2 = P1 – ∑p Hieäu suaát cuûa maùy ñöôïc tính theo % P P P − p ⎛ p⎞ 2 2 1 ∑ ⎜ ∑ ⎟ η% = 100 = 100 = 100 = ⎜1− ⎟100 P1 P2 + ∑p P1 ⎝ P1 ⎠ II. Quaù trình naêng löôïng trong maùy ñieän moät chieàu vaø caùc phöông trình caân I2 baèng : ö 1. Maùy phaùt ñieän: Ta haõy xeùt quaù trình bieán ñoåi naêng löôïng. Ví duï nhö cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp ñöôïc quay vôùi toác ñoä n = Cte. Khi kích thích ñoäc laäp thì toån hao trong maïch kích thích khoâng tính vaøo coâng suaát P1 ñöa töø ñoäng cô sô caáp vaøo maùy phaùt ñieän. Khi bieán ñoåi naêng löôïng 1 phaàn P1 tieâu phí vaøo caùc toån hao pcô , pFe, pf vaø phaàn coøn laïi bieán thaønh naêng löôïng ñieän töø, do ñoù: Pñt = Eö.Iö = P1 – (Δpcô + ΔpFe+ Δpf ) Coâng suaát coù ích P2 = U.Iö do maùy phaùt ñieän ñöa vaøo löôùi nhoû hôn Pñt moät trò soá baèng toån hao ñoàng trong maùy : P2 = Pñt – Δpcuö = Eö.Iö – .Rö = U.Iö Chia 2 veá treân cho Iö ta coù : U = Eö – Iö.Rö Ñoù laø phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt ñieän 44
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu P1 Ta coù theå vieát coâng thöùc : P = P + P 1 ñt o pt p cô P hay ñt p + p P2 M1ω = Mñtω + Moω Fe f pcu Chia 2 veá cho ω Hình 4.4 Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu M1 = Mñt + Mo Ñoù laø phöông trình caân baèng moâ men cuûa maùy phat ñieän moät chieàu vôùi M1: Moâmen cô ñöa vaøo truïc maùy phaùt ñieän; Mñt: moâmen ñieän töø phaùt ra cuûa maùy phaùt. 2. Ñoäng cô ñieän : Xeùt moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song laøm vieäc ôû n = Cte. Coâng suaát ñieän maø ñoäng cô nhaän töø löôùi vaøo: P1 = U(Iö + It) Moät phaàn coâng suaát ñoù buø vaøo toån hao ñoàng treân maïch kích töø : pt = U.It vaø toån hao treân maïch phaàn öùng pcuö coøn ñaïi boä phaän chuyeån thaønh Pñt P1 = Pñt + Δpcuö + Δpcut ⇒ Pñt = P1 - Δpcuö - Δpcut (1) P2 = ΔPñt - Δpcô - ΔpFe - Δpf 2 I 2 Töø (1) ta coù: Eö.Iö = U(Iö + It) – U.It – I ö .Rö = U.Iö – ö .Rö 2 neân U.Iö = Eö.Iö + I ö .Rö U = Eö + Iö.Rö Ñoù laø phöông trình caân baèng s.ñ.ñ cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu ñöôïc trình baøy treân hình 4.5. Phöông trình caân baèng moâmen xuaát phaùt töø P2 = Pñt – Po M2ω = Mñtω – Moω M2 = Mñt – Mo Ñoù laø phöông trình caân baèng moâ men cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu M : Moâmen ñöa ra ñaàu truïc 2 Hình 4.5 Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu Mo: Moâmen khoâng taûi Mñt: Moâmen ñieän töø 45
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø § 4.4 Thí duï 1. Moät maùy phaùt ñieän moät chieàu luùc quay khoâng taûi ôû toác ñoä n0 = 1000 V/ph thì s.ñ.ñ phaùt ra E0 = 222 V .Hoûi luùc khoâng taûi muoán phaùt ra s.ñ.ñ ñònh möùc E0.ñm = 220 V thì toác ñoä n0ñm phaûi baèng bao nhieâu khi giöõ doøng ñieän kích töø khoâng ñoåi ? Giaûi Giöõ doøng ñieän kích töø khoâng ñoåi nghóa laø töø thoâng khoâng ñoåi . Theo coâng thöùc tính s.ñ.ñ (4-2) ta coù : E C Φ n n 0 = E δ 0 = 0 E0ñm CE Φδn0ñm n0ñm Do ñoù khi E0ñm = 220 V, toác ñoä töông öùng seõ laø : E0ñm 220 n0ñm = n0 = 1000 = 990V/ph E0 222 2. Moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song coâng suaát ñònh möùc Pñm = 5,5 kW, Uñm = 110 V, Iñm = 58 A (toång doøng ñieän ñöa vaøo bao goàm doøng ñieän phaàn öùng Iö vaø kích töø It ), nñm = 1470 V/ph. Ñieän trôû phaàn öùng Rö = 0,15Ω, ñieän trôû maïch kích töø rt = 137Ω, ñieän aùp rôi treân choåi than 22ΔUVtx = .Hoûi s.ñ.ñ phaàn öùng ,moâmen ñieän töø cuûa ñoäng cô. Giaûi Doøng ñieän kích töø : U 110 It = = = 0 .8 A rt 137 Doøng ñieän phaàn öùng : It =Iñm −It = 58 − 0,8 = 57,2A S.ñ.ñ phaàn öùng : EÖ =U − IöRö − 2ΔUtx = 110 − (57,2x0,15) − 2 = 99,4V E I E I 99,4x57,2 Moâmen ñieän töø : M = ö ö = ö ö = = 36,9Nm ω 2πn 2πx1470 60 60 36,9 Neáu tính ra kGm thì : M = = 3,76kG.m 9,81 46
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Caâu hoûi 1. S.ñ.ñ trong maùy ñieän phuï thuoäc vaøo nhöõng yeáu toá gì ? 2. Töï phaân tích giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy phaùt vaø ñoäng cô ñieän moät chieàu, töø ñoù daãn ra caùc quan heä veà coâng suaát, moâ men, doøng ñieän vaø s.ñ.ñ. Baøi taäp 1. Moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø song song coù soá lieäu sau: Uñm = 220 V, Rö = 0.4 Ω, doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñoäng cô Iñm = 52 A, ñieän trôû maïch kích töø rt = 110 Ω vaø toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng n0 = 1100 V/ph. Tìm : - S.ñ.ñ phaàn öùng luùc taûi ñònh möùc . - Toác ñoä luùc taûi ñònh möùc - Coâng suaát ñieän töø vaø moâ men ñieän töø luùc taûi ñònh möùc, bieát Iñm = Iöñm + Itñm Ñaùp soá: Eöñm = 200V; nñm = 1000 vg/ph Pñt = 10Kw; Mñt = 95,5 Nm 2. Moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø song song coù soá lieäu sau: Pñm = 96 Kw, Uñm = 440 V, Rö = 0.078 Ω, Iñm = 255 A, doøng ñieän maïch kích töø It = 5 A, nñm = 500 V/ph. Tìm: - Moâ men ñònh möùc ôû ñaàu truïc M2 - Moâ men ñieän töø khi taûi ñònh möùc - Toác ñoä quay luùc khoâng taûi lyù töôûng (Iö = 0), bieát Iñm = Iöñm + Itñm Ñaùp soá: M2 = 1833,5 Nm Mñt = 2007,7 Nm n0 = 523 vg/ph 3. Moät maùy phaùt ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp coù : Uñm = 220 V, nñm = 1000V/ ph.Bieát raèng ôû toác ñoä n = 750 V/ph thì s.ñ.ñ luùc khoâng taûi E0 = 176 V.Hoûi s.ñ.ñ vaø doøng ñieän phaàn öùng luùc taûi ñònh möùc cuûa maùy laø bao nhieâu, bieát raèng ñieän trôû phaàn öùng Rö = 0,4 Ω. Ñaùp soá: Eöñm = 234,6 V Iöñm = 36,5 A 47
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Chöông 5 TÖØ TRÖÔØNG LUÙC COÙ TAÛI CUÛA MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU § 5.1. Ñaïi cöông Khi maùy laøm vieäc khoâng taûi, trong maùy chæ toàn taïi söùc töø ñoäng cuûa caùc cöïc töø chính vaø sinh ra töø thoâng Φo . Luùc coù taûi, söùc töø ñoäng phaàn öùng sinh ra do doøng ñieän chaïy trong daây quaán phaàn öùng taùc duïng vôùi söùc töø ñoäng cuûa cöïc töø chính taïo neân söùc töø ñoäng toång trong khe hôû khoâng khí. Taùc duïng cuûa söùc töø ñoäng phaàn öùng vôùi söùc töø ñoäng cöïc töø chính goïi laø phaûn öùng phaàn öùng. Khi coù taûi ngoaøi töø tröôøng phaàn öùng coøn coù töø tröôøng cöïc töø phuï vaø daây quaán buø. Khi phaân tích caùc hieän töôïng ñoù ngöôøi ta thöôøng duøng phöông phaùp xeáp choàng caùc töø thoâng. Noäi dung cuûa noù laø: Thaønh laäp rieâng reõ söï phaân boá töø tröôøng cöïc töø chính, töø tröôøng phaàn öùng, töø tröôøng cöïc töø phuï vaø töø tröôøng daây quaán buø sau ñoù keát hôïp chuùng laïi, ta ñöôïc töø tröôøng toång trong khe hôû khoâng khí khi coù taûi. § 5.2. Töø tröôøng cöïc töø chính Khi khoâng taûi töø thoâng chính ñöôïc sinh ra bôûi doøng ñieän trong daây quaán kích töø. Hình veõ cuûa töø tröôøng do Trung maùy 2 cöïc ñöôïc bieåu thò treân hình 5-1. Töø tröôøng coù tính hình tính chaát ñoái xöùng vôùi truïc cuûa cöïc töø chính. hoïc Khi phaàn öùng cuûa maùy phaùt ñieän quay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà vôùi vaän toác n thì trong daây quaán phaàn öùng seõ sinh ra s.ñ.ñ coù chieàu nhö hình veõ. ÔÛ caùc Hình 5.1 Töø tröôøng cöïc töønchính thanh daãn phía treân s.ñ.ñ coù chieàu ñi ra vaø ôû caùc thanh daãn phía döôùi s.ñ.ñ coù chieàu ñi vaøo. Ñöôøng thaúng goùc vôùi truïc cöïc töø vaø ñi qua ñieåm coù töø caûm baèng 0 ñöôïc goïi laø ñöôøng trung tính hình hoïc (TTHH). § 5.3. Töø tröôøng phaàn öùng 1. Chieàu cuûa töø tröôøng phaàn öùng Giaû söû maùy khoâng ñöôïc kích thích vaø khoâng quay (It = 0, n = 0). Ta ñaët caùc choåi than treân ñöôøng S N trung tính hình hoïc vaø ñöa doøng ñieän vaøo phaàn öùng ö ö sao cho chieàu doøng ñieän trong caùc thanh daãn cuøng chieàu vôùi s.ñ.ñ ôû hình 5-1. Töø tröôøng do caùc doøng ñieän ñoù sinh ra phaân boá ñoái xöùng vôùi caùc ñieåm naèm treân ñöôøng TTHH (h5-2). Roõ raøng laø nöûa beân phaûi Hình 5.2 Töø tröôøng cuûa phaàn öùng 48
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø cuûa phaàn öùng laø cöïc baéc (Nö), coøn nöûa beân traùi cuûa phaàn öùng laø cöïc nam (Sö). Nhö vaäy truïc töø tröôøng phaàn öùng truøng vôùi truïc choåi than hay truøng vôùi ñöôøng trung tính hình hoïc. 2. Söï phaân boá cuûa töø tröôøng treân beà maët phaàn öùng Ñeå phaân tích ñònh löôïng cuûa töø tröôøng phaàn öùng caàn phaûi xaùc ñònh s.t.ñ cuûa phaàn öùng. Vôùi muïc ñích ñoù ta ñöa phaàn öùng coù raêng, raõnh thaät veà phaàn öùng nhaün maët coù lôùp thanh Fö daãn phaân boá ñeàu, nhöng coù khe hôû tính toaùn Fö Böx δ’ ñeå gioáng nhö maùy thöïc. Goïi N laø toång soá thanh daãn cuûa phaàn I öùng, i = ö laø doøng ñieän trong thanh daãn (I ö 2a ö laø doøng ñieän phaàn öùng) thì soá ampe thanh daãn treân ñôn vò chieàu daøi cuûa chu vi phaàn öùng ñöôïc goïi laø phuï taûi ñöôøng A : N.iö A = A/m πDö Theo ñònh luaät toaøn doøng ñieän neáu laáy maïch voøng ñoái xöùng vôùi ñieåm giöõa cuûa 2 choåi than thì moät ñieåm caùch goác moät khoaûng x, S.t.ñ phaàn öùng seõ laø: Föx = A.2x (A/ñoâi cöïc). Hình 5. 3 Caùc ñöôøng cong töø caûm Maët khaùc ta coù: cuûa phaàn öùng: → → n a. Trong maùy khoâng coù cöïc töø phuï F = Hdl = i = A2x = H 2δ öx ∫ ∑ k öx khi caùc choåi than ôû ñöôøng trung k tính hình hoïc. (boû qua s.t.ñ treân caùc ñoaïn saét töø). S.t.ñ ôû b. cuõng nhö vaäy khi choåi than di chuyeån khoûi ñöôøng trung tính. khe hôû khoâng khí: c. Trong maùy coù cöïc töø phuï khoâng ñöôïc kích thích khi caùc choåi than 1 F = H δ/ = Ax ñaët ôû ñöôøng trung tính hình hoïc. 2 öx öx 1 τ 1 τ Taïi x = 0 ta coùFöx = 0 . Taïix = ta coùFöx = A . Söï phaân boá s.t.ñ phaàn öùng 2 2 2 2 ñöôïc bieåu dieãn nhö ñöôøng 1 - 1- 1 cuûa hình 5-3. Töø caûm phaàn öùng döôùi maët cöïc töø baèng: F A B = µ .H = µ . öx = µ . .x (1) öx o öx o 2δ o δ' 49
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Töø coâng thöùc (1) ta thaáy töø caûm phaàn öùng döôùi maët cöïc gioáng nhö ñöôøng cong s.t.ñ nhöng ôû giöõa hai cöïc töø, töø caûm giaûm ñi raát nhieàu do chieàu daøi ñöôøng töø trong khoâng khí taêng leân, cho neân ñöôøng cong töø caûm coù daïng hình yeân ngöïa (ñöôøng 2 hình 5-3). . Föd b F b öq Hình 5.4 Söùc töø ñoäng ngang truïc vaø doïc truïc cuûa phaàn öùng khi xeâ dòch choåi than khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc. Neáu choåi than khoâng ôû treân ñöôøng trung tính hình hoïc maø leäch ñi moät goùc töông ñöông vôùi moät khoaûng caùch b treân chu vi phaàn öùng (hình 5.4) thì döôùi moãi böôùc cöïc trong phaïm vi 2b doøng ñieän sinh ra s.t.ñ doïc truïc Föd vaø trong phaïm vi (τ – 2b) doøng ñieän sinh ra söùc töø ñoäng ngang truïc Föq do ñoù ta coù: Föd = 2A.b Föq = A(τ – 2b) 3. Phaûn öùng phaàn öùng trong maùy ñieän moät chieàu. a. Khi choåi than ñaët treân ñöôøng trung tính hình hoïc. N Söï phaân boá cuûa töø thoâng toång do töø tröôøng cöïc töø chính vaø töø tröôøng phaàn öùng hôïp laïi nhö hình 5-5, cuõng coù theå duøng hình khai trieån cuûa noù ng Tru yù aät l nhö hình 5-6 ñeå phaân tích söï thay ñoåi cuûa töø thoâng h v tín khi coù phaûn öùng phaàn öùng. Ñöôøng cong 1 theå hieän söï phaân boá cuûa töø tröôøng cöïc töø chính. S Ñöôøng yeân ngöïa 2: Chæ söï phaân boá cuûa töø tröôøng phaàn öùng Hình 5.5 Söï phaân boá töø tröôøng toång cuûa maùy khi caùc choåi than ñaët treân Khi maïch töø khoâng baõo hoøa µ = Cte thì theo nguyeân ñöôøng trung tính hình hoïc ïlyù xeáp choàng ñöôøng 3 laø söï phaân boá cuûa töø tröôøng toång. Do ñoù töø thoâng toång Φ baèng töø thoâng chính Φo. Khi maïch töø baõo hoøa duøng nguyeân lyù xeáp choàng khoâng chính xaùc nöõa (vì Φ khoâng taêng tæ leä vôùi s.t.ñ) neân ñöôøng 4 laø ñöôøng phaân boá töø tröôøng toång khi keå ñeán söï baõo hoaø cuûa maïch töø. 50
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Trung tính Keát luaän: Vaät lyù Trung tính hình hoïc - Khi choåi than naèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc thì phaûn öùng phaàn öùng ngang truïc (Fö = Föq) laøm meùo töø tröôøng trong khe hôû. Neáu maïch töø khoâng baõo hoaø thì töø tröôøng Moûm Moûm ra vaøo toång khoâng ñoåi vì taùc duïng trôï töø vaø khöû töø nhö nhau. Neáu maïch töø baõo hoaø thì töø thoâng döôùi moãi cöïc giaûm ñi moät ít, nghóa laø phaûn öùng phaàn öùng ngang truïc cuõng coù moät ít taùc duïng khöû töø. - Töø caûm ôû ñöôøng trung tính hình hoïc khaùc 0, do ñoù ñöôøng maø treân ñoù beà maët phaàn öùng coù töø caûm baèng 0 goïi laø ñöôøng trung tính vaät lyù (ñöôøng ñi qua ñieåm a vaø b treân hình 5-6). b. Khi xeâ dòch choåi than leäch khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc. Luùc ñoù S.t.ñ phaàn öùng coù theå chia laøm 2 thaønh phaàn: - Thaønh phaàn ngang truïc Föq laøm meùo töø tröôøng cuûa cöïc töø chính vaø khöû moät ít töø neáu maïch töø baõo hoøa. - Thaønh phaàn doïc truïc Föd tröïc tieáp aûnh höôûng ñeán töø tröôøng cuûa cöïc töø chính vaø coù tính chaát trôï töø hay khöû töø tuøy theo chieàu xeâ dòch cuûa choåi than. Hình 5.6 Caùc ñöôøng phaân boá töø tröôøng cuûa maùy khi choåi than ôû caùc Neáu xeâ dòch choåi than theo chieàu quay cuûa vò trí khaùc nhau. maùy phaùt (hay ngöôïc chieàu quay cuûa ñoäng Ñöôøng 1: Töø tröôøng cöïc töø chính Ñöôøng 2: Töø tröôøng phaàn öùng. cô) thì phaûn öùng doïc truïc Föd coù tính chaát Ñöôøng 3: Töø tröôøng toång khi maïch khöû töø vaø ngöôïc laïi neáu quay choåi than ngöôïc töø khoâng baõo hoaø. Ñöôøng 4: Töø tröôøng toång khi maïch chieàu quay cuûa maùy phaùt vaø thuaän chieàu töø baõo hoaø. ñoäng cô thì Föd coù tính chaát trôï töø. § 5.4. Töø tröôøng cöïc töø phuï Cöïc töø phuï ñöôïc ñaët giöõa hai cöïc töø chính vaø naèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc. Caùc choåi than cuõng ñöôïc ñaët coá ñònh treân ñöôøng TTHH ôû baát kyø khi khoâng taûi hay coù taûi. Taùc duïng cuûa cöïc töø phuï laø sinh ra moät s.t.ñ trieät tieâu s.t.ñ 51
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø phaàn öùng ngang truïc Föq 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 phaûi truøng vôùi cöïc tính cuûa cöïc töø chính maø phaàn öùng seõ chaïy vaøo neáu maùy laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt. Ñeå trieät tieâu Föq vôùi baát kyø taûi naøo thì töø tröôøng cuûa cöïc töø phuï phaûi tæ leä vôùi I neân daây ö Hình 5.7 Caùch boá trí vaø ñaáu daây cuûa quaán cuûa cöïc töø phuï phaûi ñöôïc noái noái tieáp vôùi cöïc töø phuï trong maùy ñieän moät chieàu daây quaán phaàn öùng vaø maïch töø cuûa noù khoâng bò baõo hoøa. Xeùt 3 aûnh höôûng cuûa cöïc töø phuï ñeán cöïc F töø chính hình 5-8: Ñ a. Khi choåi than naèm treân ñöôøng trung tính hình a) hoïc:Cöïc töø phuï khoâng aûnh höôûng ñeán töø tröôøng cöïc töø chính vì trong phaïm vi 1 böôùc cöïc taùc b) duïng khöû töø vaø trôï töø cuûa caùc cöïc töø phuï baèng nhau neân buø cho nhau. c) b. Neáu xeâ dòch choåi than khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc, ví duï theo chieàu quay cuûa phaàn öùng ôû Hình 5.8 AÛnh höôûng cuûa töø tröôøng cheá ñoä maùy phaùt (hay ngöôïc chieàu quay ñoái vôùi cöïc töø phuï ñeán töø tröôøng chính. ñoäng cô) thì trong phaïm vi moät böôùc cöïc τ taùc duïng khöû töø cuûa cöïc töø phuï lôùn hôn taùc duïng trôï töø cuûa noù, laøm cho maùy bò khöû töø. c. Neáu xeâ dòch choåi than ngöôïc chieàu quay cuûa maùy phaùt (thuaän chieàu quay cuûa ñoäng cô) thì cöïc töø phuï coù taùc duïng trôï töø. Toùm laïi: AÛnh höôûng cuûa töø tröôøng cöïc töø phuï ñoái vôùi töø tröôøng cöïc töø chính nhö phaûn öùng phaàn öùng doïc truïc Föd. Söï phaân boá cuûa töø tröôøng toång khi coù cöïc töø phuï khoâng coù daây quaán buø: Söï phaân boá töø tröôøng toång khi coù caû töø tröôøng cöïc töø phuï nhö ôû hình 5.9, trong ñoù ñöôøng 1, 2, 3 ôû hình 5.9a laø ñöôøng phaân boá cuûa s.t.ñ cuûa cöïc töø chính, cöïc töø phuï vaø s.t.ñ phaàn öùng; Hình 5.9b laø ñöôøng phaân boá s.t.t toång; Hình 5.9c laø ñöôøng phaân boá töø caûm toång Hình 5.9 S.t.ñ vaø ñöôøng cong töø trong khe hôû khoâng khí. tröôøng toång cuûa maùy moät chieàu coù cöïc töø phuï. 52
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø § 5.5. Töø tröôøng cuûa daây quaán buø Muïc ñích cuûa daây quaán buø laø laøm giaûm ñeán möùc ñoä cao nhaát söï bieán daïng cuûa töø tröôøng chính do phaûn öùng phaàn öùng. Muoán vaäy daây quaán buø ñöôïc ñaët vaøo trong caùc raõnh ôû caùc maët cöïc chính vaø quaán theo sô ñoà hình 5-10. ñeå coù theå buø ñöôïc ôû baát cöù moät phuï taûi naøo thì phaûi noái daây quaán buø noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng sao cho s.t.ñ cuûa hai daây quaán ngöôïc chieàu nhau. Khi coù taûi ñeå khoâng coù söï bieán daïng cuûa töø tröôøng chính treân phaïm vi beà maët cöïc töø thì phaûi buø hoaøn toaøn s.t.ñ phaàn öùng trong phaïm vi döôùi maët cöïc töø b’ = α δ .τ . Muoán theá phaûi thöïc hieän daây quaán buø Hình 5.10 Caùc ñöôøng S.t.ñ vaø töø tröôøng sao cho ñoaïn kL = tS = ½ Fb phaûi baèng vôùi toång cuûa maùy moät chieàu coù cöïc töø phuï vaø daây quaán buø. ñoaïn ml = rs = ½ α δ .Föq, nghóa laø sao cho : α .τ Fb = α δ .Föq = δ .A = b’.A Hình chöõ nhaät adch bieåu thò cho S.t.ñ cuûa caùc cöïc phuï khi maùy khoâng coù daây quaán buø. Khi coù daây quaán buø thì F’f = Ff – Fb , nghóa laø nhoû hôn nhieàu trong caùc maùy khoâng coù daây quaán buø, F’f bieåu thò baèng hình acfh. Luùc ñoù phaàn bieåu thò baèng hình chöõ nhaät bcfg cuûa s.t.ñ ñeå buø vaøo phaàn coøn laïi cuûa hieäu soá Föq – Fb trong khoâng gian giöõa caùc cöïc, coøn hình chöõ nhaät abgh xaùc ñònh s.t.ñ ñoåi chieàu Fñc caàn thieát ñeå thaønh laäp töø thoâng ñoåi chieàu Φñc taïo neân s.ñ.ñ ñoåi chieàu trong caùc thanh daãn ôû vuøng ñoåi chieàu. 53
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø § 5.6 Thí duï Moät maùy phaùt ñieän moät chieàu coù p = 2, soá phaàn töû S = 95. Soá voøng cuûa moãi phaàn töû ws = 3. Ñöôøng kính ngoaøi phaàn öùng Dö = 17cm, doøng ñieän ñònh möùc Iñm = 36A, choåi than maèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc. 1. Neáu daây quaán phaàn öùng laø daây quaán soùng ñôn, tính phuï taûi ñöôøng A vaø s.t.ñ ngang truïc luùc taûi ñaày. 2. Neáu daây quaán phaàn öùng laø xeáp ñôn, tính phuï taûi ñöôøng A vaø s.t.ñ ngang truïc luùc taûi ñaày. 3. Neáu choåi than dòch khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc 160 (goùc ñoä ñieän), doøng ñieän phaàn öùng vaãn laø 36A, tính s.t.ñ ngang truïc vaø doïc truïc cuûa hai loaïi daây quaán soùng ñôn vaø xeáp ñôn. giaûi 1. Toång soá thanh daãn : N = 2ws S = 2 x 3 x 95 = 570. Vôùi daây quaán soùng ñôn, luùc taûi ñaày doøng ñieän trong moãi maïch nhaùnh baèng : iö = Iñm / 2a = 36 / 2x1 = 18A. (Trong daây quaán soùng ñôn a = 1 ). Phuï taûi ñöôøng khi taûi ñaày vôùi daây quaán soùng ñôn : A = Niö /π Dö = 570X18 / π x17 = 191 A/cm. Böôùc cöïc τ = πDö/ 2p = π x 17/4 = 13,35cm. s.t.ñ ngang truïc : Föq = A.τ = 191x 13,35 = 2560 A/ ñoâi cöïc. 2. doøng ñieän trong moãi maïch nhaùnh cuûa daây quaán xeáp ñôn : iö = Iñm / 2a = 36 / 2x2 = 9 A ( Trong daây quaán xeáp ñôn a = p = 2). Phuï taûi ñöôøng khi taûi ñaày vôùi daây quaán xeáp ñôn : A = Niö / πDö = 570x9 / π x17 = 95,5 A/cm. s.t.ñ ngang truïc : Föq = Aτ = 95,5x13,35 = 1280 A/ñoâi cöïc. 3. Chieàu daøi treân chu vi phaàn öùng öùng vôùi 160 goùc ñoä ñieän baèng : 0 0 b = 16 /180 x πDö / 2p = 16/ 180 x πx17/ 2x2 = 1,19cm. Neáu doøng ñieän phaàn öùng vaãn baèng 36A thì ta coù : Ñoái vôùi daây quaán soùng ñôn : Föd = Ax2b = 191x2x1,19 = 456 A/ñoâi cöïc. Föq = A(τ - 2b) = 191(13,35 - 2x1,19) = 2104 A/ñoâi cöïc. Ñoái vôùi daây quaán xeáp ñôn : Föd = Ax2b = 95,5x2x1,19 = 228 A/ñoâi cöïc. Föq = A(τ - 2b) = 95,5(13,35 - 2x1,19) = 1052 A/ñoâi cöïc. 54
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ø Caâu hoûi 1. Tính chaát cuûa töø tröôøng phaàn öùng? 2. Khi naøo thì phaûn öùng phaàn öùng ngang truïc coù tính chaát khöû töø? taïi sao? 3. Neáu choåi than khoâng ôû treân ñöôøng trung tính hình hoïc vaø doøng ñieän kích töø luùc coù taûi khoâng ñoåi, hoûi khi maùy phaùt quay thuaän vaø quay ngöôïc thì ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy phaùt coù baèng nhau khoâng? coù theå duøng phöông phaùp naøy ñeå tìm ñöôøng trung tính vaät lyù khoâng? Baøi taäp 1. Moät ñoäng cô ñieän kích töø song song coù caùc soá lieäu sau: Pñm = 550kw, Uñm = 600v, Iñm = 1000A, p = 3, nñm = 500vg/ph. Doøng ñieän kích töø It = 19 A, phuï taûi ñöôøng A = 270 A/cm. Ñöôøng kính ngoaøi phaàn öùng Dö = 92 cm. Daây quaán xeáp phöùc taïp vôùi m = 2. Ñieän aùp rôi treân phaàn öùng Iö Rö = 40 v. a) Tính s.t.ñ phaàn öùng khi choåi than naèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc (TTHH). b) Tính töø thoâng Φ cuûa maùy. 0 c) Tính Föd,Föq khi xeâ dòch choåi ñieän 10 (goùc ñoä ñieän) khoûi ñöôøng TTHH. (s.ñ.ñ cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu coù theå tính theo coâng thöùc :Eö = U - IöRö vaø ôû ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song Iñm = Iöñm + It). Ñaùp soá: a. Fö = 13000 A b. Φ = 0.14 Wb c. Föd = 1441.8 A; Föq = 11564,2 A 2. Moät maùy phaùt ñieän moät chieàu coù caùc soá lieäu sau: Pñm = 24 Kw, Uñm = 230 V, Iñm = 104,5A, It = 1,5 A, n = 1300vg/ph, 2p = 4. Daây quaán soùng ñôn, toång soá thanh daãn N = 556, soá voøng daây cuûa moãi phaàn töû Ws = 2; Dö = 294 mm, IöRö =19,4 V. Trong ñoù Iö = Iñm + It. Tính: a. Eö, Φ, A b. Fö khi choåi than naèm treân ñöôøng trung tính hình hoïc. 0 c. Föq vaø Föd khi xeâ dòch choåi ñieän ñi moät goùc 10 goùc ñoä ñieän. Ñaùp soá: a. Eö = 249.4 A; Φ = 0.01Wb; A = 319 A/cm b. Fö = 7362,2 A c. Föd = 818,53 A; Föq = 6523,16 A 3. Moät maùy phaùt ñieän moät chieàu coù caùc soá lieäu sau:Pñm = 13,3kw, Uñm = 230v, Iöñm = 58A, 2p = 4, toång soá thanh daãn N = 834, Dö = 24,5 cm, daây quaán xeáp ñôn. Tính s.t.ñ phaàn öùng khi choåi than treân ñöôøng trung tính hình hoïc vaø khi xeâ dòch ñi moät phieán goùp cho bieát G = 139. Ñaùp soá: Fö = 3019 A Föd = 172,7 A; Föq = 2841,7 A 55
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Chöông 6 : ÑOÅI CHIEÀU § 6.1. Ñaïi Cöông Khi maùy ñieän moät chieàu laøm vieäc phaàn öùng quay troøn, caùc phaàn töû daây quaán seõ laàn löôït ñi vaøo vuøng trung tính ôû döôùi choåi than, doøng ñieän trong caùc phaàn töû seõ laàn löôït thay nhau ñoåi chieàu khi chuyeån töø maïch nhaùnh naøy sang maïch nhaùnh kia. Quaù trình ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän khi phaàn töû di chuyeån trong vuøng trung tính vaø bò choåi than noái ngaén maïch ñöôïc goïi laø söï ñoåi chieàu. Ñeå coù khaùi nieäm cuï theå hình 6-1 trình baøy quaù trình ñoåi chieàu doøng ñieän trong phaàn töû b cuûa daây quaán xeáp ñôn. → → i i → Hình 6.1 Quaù trình ñoåi chieàu t = 0 0 < t <Tñc t = Tñc i = 2i 1 ö i1 ≠ 0 i1 = 0 i = 0 2 i2 ≠ 0 i2 = 2iö i = + i ö i = - iö Sau 1 thôøi gian Tñc goïi laø chu kyø ñoåi chieàu cuûa phaàn töû, doøng ñieän trong phaàn töû b thay ñoåi töø + iö cho ñeán – iö nghóa laø thay ñoåi 2iö. Quaù trình ñoù goïi laø quaù trình ñoåi chieàu. Ñöôøng bieåu dieãn doøng ñieän cuûa phaàn töû Tñc +iö -iö Tn Hình 6. 2 Ñöôøng bieåu dieãn doøng ñieän cuûa phaàn töû 56
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Tn : laø thôøi gian maø sau khi keát thuùc ñoåi chieàu phaàn töû chuyeån töø choåi than ñaõ bieát ≈ ≈ ñeán choåi than khaùc daáu beân caïnh (thöôøng Tñc 0,001s , Tn 0,02s) cho neân ñöôøng bieåu dieãn doøng ñieän trong phaàn töû khi phaàn öùng quay coù daïng nhö hình 6-2. Chu kyø ñoåi chieàu Tñc: laø khoaûng thôøi gian caàn thieát ñeå vaønh goùp quay ñi 1 goùc öùng vôùi beà roäng choåi than nghóa laø : b c (6 - 1) Tñc = VG bc: beà roäng choåi than; VG : toác ñoä daøi cuûa vaønh goùp Goïi DG laø ñöôøng kính cuûa vaønh goùp πD b = G böôùc goùp (beà roäng cuûa phieán goùp) G G b c Ñaët βG = ,VG = πDG.n = bG.G.n; n: Toác ñoä quay cuûa phaàn öùng. bG Thì chu kì ñoåi chieàu cuûa daây quaán xeáp ñôn coù daïng : b b T = c = c = 1 (6 - 2) ñc βG VG bG .G.n G.n Ñoái vôùi daây quaán xeáp phöùc taïp coù böôùc vaønh goùp yG = m (m khaùc 1) thì giöõa ñaàu vaø cuoái moãi phaàn töû coù (m-1) phieán. Vì theá phaàn töû seõ bò choåi han noái ngaén maïch trong khoaûng thôøi gian ñeå vaønh goùp quay ñi moät cung bc - (m-1)bG, do ñoù b − (m −1)b T = c G vG Thay bc = βGbG, m = a/p vaø vG = bG.G.n ta ñöôïc ⎛ a ⎞ β − ⎜ −1⎟ G ⎜ p ⎟ T = ⎝ ⎠ (6 - 3) ñc G.n ≈ Quaù trình ñoåi chieàu tuy xaûy ra raát ngaén (Tñc 0,001s) nhöng neáu ñoåi chieàu khoâng toát thöôøng sinh ra tia löûa lôùn döôùi choåi than hoaëc taïo thaønh voøng löûa giöõa hai choåi than aûnh höôûng xaáu ñeán quaù trình laøm vieäc cuûa maùy. b § 6.2. Quaù trình ñoåi chieàu Ta haõy nghieân cöùu qui luaät ñoåi chieàu xaûy ra ôû phaàn töû cuûa daây quaán xeáp ñôn treân hình 6-3. Theo ñònh luaät kirkhoff2 vieát cho maïch voøng cuûa phaàn töû abc ta coù : i.rpt + i1(rd + rtx1) – i2(rd + rtx2) = Σe a c Neáu tính gaàn ñuùng ta giaû thieát rpt = 0, rd = 0 ta coù: i1rtx1 – i2rtx2 = Σe (6-4) Trong ñoù: Hình 6.3 i : doøng ñieän ngaén maïch chaïy trong phaàn töû ñoåi chieàu. 57
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- i1 , i2 : doøng ñieän chaïy qua daây noái vôùi caùc phieán goùp 1,2. rpt : ñieän trôû cuûa phaàn töû. rd : ñieän trôû cuûa daây noái. rtx1 , rtx2 : ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than vôùi phieán ñoåi chieàu1 vaø 2. Σe : toång caùc s.ñ.ñ caûm öùng trong phaàn töû ñoåi chieàu bao goàm : S.ñ.ñ töï caûm eL: phaàn töû ñoåi chieàu coù heä soá töï caûm Lc do ñoù khi ñoåi chieàu, trong phaàn töû seõn caûm öùng neân moät söùc ñieän ñoäng. e = – L di L c dt Khi ñoåi chieàu doøng ñieän thay ñoåi töø i = + iö (khi t = 0) ñeán i = – iö (khi t = Tñc), töø ñoù suy ra di 0. Theo ñònh luaät Lenzt e coù xu höôùng laøm cho söï dt L L ñoåi chieàu chaäm laïi. Giaù trò trung bình cuûa s.ñ.ñ töï caûm : − 1 iö di L 2i c −iö ö e = − L c = − i | = L Ltb T ∫ dt T +iö c T ñc + iö ñc ñc S.ñ.ñ hoã caûm eM : Do aûnh höôûng cuûa söï ñoåi chieàu ñoàng thôøi cuûa caùc phaàn töû khaùc naèm trong cuøng moät raõnh. Söùc ñieän ñoäng hoã caûm eM n din eM = ∑eMn = −∑en Suy ra giaù trò s.ñ.ñ hoã caûm trung bình trong phaàn töû ñoåi n=1 dt chieàu laø: 2i e = ö M M tb ∑ n Tñc S.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc : Sinh ra khi phaàn töû ñoåi chieàu chuyeån ñoäng trong töø tröôøng toång hôïp taïi vuøng trung tính. S.ñ.ñ eL vaø eM coù taùc duïng vôùi quaù trình ñoåi chieàu vaø caùch tính toaùn nhö nhau vaø toång cuûa chuùng ñöôïc goïi laø s.ñ.ñ phaûn khaùng epk = eL + eM 2i e = ()L + M ö pk tb c ∑ n Tñc Ñeå quaù trình ñoåi chieàu ñöôïc tieán haønh thuaän lôïi thì eñc luoân luoân phaûi ngöôïc vôùi epk. Theo ñònh luaät kirkhoff1, coù theå vieát phöông trình doøng ñieän laàn löôït taïi caùc ñieåm nuùt a vaø c nhö sau : Nuùt a: iö + i – i1 = 0 Nuùt c: iö – i – i2 = 0 (6-5) Thay caùc giaù trò cuûa i1, i2 vaøo bieåu thöùc (6-1) ta coù : e rtx2 − rtx1 ∑ i = i ö + (6-6) rtx2 + rtx1 rtx1 + rtx2 Neáu giaû thieát quaù trình ñoåi chieàu baét ñaàu töø t = 0 vaø keát thuùc khi t =Tñc vôùi ñieàu kieän 58
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- bc = bG ta coù: T − t S = ñc S tx1 T ñc (6-7) t Stx2 = S Tñc Trong ñoù Stx1 , Stx2 : dieän tích tieáp xuùc giöõa choåi than vaø phieán goùp 1, 2. S : laø dieän tích beà maët tieáp xuùc toaøn phaàn giöõa choåi than vaø phieán ñoåi goùp. Vì rtx1 , rtx2 tæ leä nghòch vôùi Stx1 , Stx2 neân: S T r = ñc r rtx1 = tx tx Stx1 Tñc − t (6-8) S Tñc rtx2 = rtx = rtx Stx t rtx : ñieän trôû tieáp xuùc toaøn phaàn öùng vôùi maët tieáp xuùc toaøn phaàn Stx . Thay (6-8) vaøo (6-6) ta coù quan heä giöõa i vaø t nhö sau : ⎛ 2t ⎞ ∑e i = ⎜1− ⎟iö + ⎝ Tñc ⎠ ⎛ Tñc Tñc ⎞ rtx ⎜ + ⎟ ⎝ Tñc − t t ⎠ 2t Ñaët i = (1 - ).i c ö (6-9) Tñc ∑e Vaø if = ⎛ Tñc Tñc ⎞ rtx ⎜ + ⎟ ⎝ Tñc − t t ⎠ ic : goïi laø doøng ñieän ñoåi chieàu chính hay laø doøng ñieän ñoåi chieàu ñöôøng thaúng if : doøng ñieän ñoåi chieàu phuï hay doøng ñieän ñoåi chieàu ñöôøng cong. 1. Doøng ñieän ñoåi chieàu ñöôøng thaúng : i Xaûy ra khi eñc = epk (toång Σe = 0) 2t Khi ñoù : i = (1 - ).iö = ic (6-10) Tñc Ñöôøng bieåu dieãn doøng ñieän i = f(t) trong tröôøng + iö Tñc/2 Tñc hôïp naøy laø ñöôøng thaúng nhö h6- 4. t Neáu goïi J , J laø maät ñoä doøng ñieän ôû beà maët - i 1 2 T - t ö ñc tieáp xuùc phía ñi ra vaø phía ñi vaøo choåi than thì: i T i J& = 1 = ñc 1 1 S S()T − t Hình 6.4 Ñoåi chieàu ñöôøng thaúng tx1 ñc (6-11) i2 Tñc i2 J& 2 = = Stx2 S t i1 i Töø ñoà thò ta nhaän thaáy : = tgα1 vaø 2 − = tgα 2 Tñc t t 59
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Maø α1 = α2 neân J1 = J2 = const. coù nghóa laø maät ñoä doøng ñieän phaân boá döôùi phaàn tieáp xuùc cuûa choåi than gioáng nhau. Khi choåi than rôøi khoûi phieán goùp 1 töùc laø i = – iö maø i1 = iö + i neân i1 = 0 Do vaäy khi rôøi khoûi phieán 1 khoâng phaùt sinh tia löûa treân choåi than. 2. Doøng ñieän ñoåi chieàu ñöôøng cong : Treân thöïc teá eñc + epk ≠ 0 coù nghóa laø Σe ≠ 0 cho neân trong phaàn töû ñoåi chieàu seõ xuaát hieän doøng ñieän ñoåi chieàu phuï xaùc ñònh theo soá haïng thöù 2 cuûa bieåu thöùc (6-9) luùc naøy i = ic + if khieán cho quan heä i = f(t) khoâng coøn laø ñöôøng thaúng nöõa, ta coù ñoåi chieàu ñöôøng cong. a. Neáu epk > eñc hay Σe > 0: giaû söû rtx = const. töø bieåu thöùc (6-9) ta thaáy: R , r ∑e ∑e tx f if = = ⎛ Tñc Tñc ⎞ Rtx 1(Rtx) rtx ⎜ + ⎟ ⎝ t Tñc − t ⎠ Trong ñoù: 2 if=f(t) khi Σe>0 Rtx : Laø ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than ñoái vôùi doøng ñieän ñoåi chieàu phuï if ôû töøng thôøi ñieåm. Khi t = 0 vaø t 3 i =f(t) khi Σe 0 thì if bieán ñoåi theo ñöôøng cong 2 hình 6.5 vaø doøng ñieän ñoåi chieàu Hình 6.5 Ñöôøng cong 1: Rtx = f(t) Ñöôøng cong 2: i = f (i) khi Σe > 0 i = ic + if bieán ñoåi theo ñöôøng cong treân h6-6. f Ñöôøng cong 3: i = f (i) khi Σe thì i = 0 ö 2 i t Sôû dó coù söï trì hoaõn ñoù laø do taùc duïng cuûa epk 0 choáng laïi söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän i. Töø h 6-6 ta - iö t thaáy α > α vaø J > J maät ñoä doøng ñieän ñaàu ra lôùn 1 2 1 2 T - t hôn ñaàu vaøo laøm tia löûa xuaát hieän ôû ñaàu ra cuûa choåi ñc than. Hình 6.6 Ñoåi chieàu chaäm sau(Σe > 0) 60
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- b. Neáu e J1 neân coù tia löûa ôû ñaàu vaøo choåi than. Hình 6.7 Ñoåi chieàu vöôït tröôùc (Σe < 0) 3. Xaùc ñònh caùc S.ñ.ñ trong phaàn töû ñoåi chieàu : a.S.ñ.ñ töï caûm eL: (xaùc ñònh trong tröôøng hôïp bc = bG) Ta ñaõ bieát s.ñ.ñ töï caûm coù daïng : di 2i ö eL = – Lc vaø eLtb = Lc (6-12) dt Tñc Töø thoâng taûn ΦL sinh ra s.ñ.ñ töï caûm eL trong phaàn töû ñoåi chieàu bao goàm : Töø thoâng taûn ôû raõnh Φr’ Φr Φ Töø thoâng taûn ôû ñænh raêng Φr ñn Φ ′ + Φ Töø thoâng taûn ôû phaàn ñaàu noái Φ r r ñn SN S Töø thoâng taûn ΦL chuû yeáu ñi vaøo Φ khoâng khí (h6-12) neân raát ít phuï ñn Φ ′ thuoäc vaøo söï baõo hoøa cuûa raêng. Maø Φr′ ΦL = Söùc töø ñoäng x suaát daãn töø Hình 6.8 Töø thoâng taûn cuûa phaàn töû ñoåi chieàu ΦL = ws.iö.λL1 Trong ñoù: ws : soá voøng cuûa 1 phaàn töû λL1: Daãn suaát töø taûn cuûa 1 phaàn töû (coù trò soá baèng töø thoâng moùc voøng cuûa 1 voøng daây khi coù doøng ñieän iö = 1A chaïy qua). Töø thoâng moùc voøng cuûa toaøn boä boái daây : 2 ΨL = ws.ΦL = λL1. ws .iö Suaát daãn töø theo 1 ñôn vò chieàu daøi (chæ tính töø thoâng taûn cuûa 2 caïnh taùc duïng) λ L1 λL = 2l δ Do ñoù Ψ = λ .2 . 2 .i vì Ψ = L .i ta coù: L L lδ ws ö L c ö L = 2 λ . l . 2 (6-13) c L δ ws 61
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Thay (6-13) vaøo (6-12) vaø chuù yù ñeán bieåu thöùc cuûa Tñc 2 2i ö l δ eLtb = 2 ws .λL. . Tñc b Dö b Dö N N bc bG G DG G DG ⎛ Vö VG ⎞ Maø w = = vaø T = = = = vì ⎜ = ⎟ s ñc Dö ⎜ ⎟ VG VG V Vö D D 2S 2G G DG ⎝ ö G ⎠ Dö , DG : Ñöôøng kính cuûa phaàn öùng vaø coå goùp Vö , VG : toác ñoä daøi cuûa phaàn öùng vaø coå goùp N 2 i ö Do ñoù e = 2w . lδ .λ Vö Ltb s L b Dö 2G G DG Thay : GbG = π.DG vaøo bieåu thöùc treân ta coù: N i e = 2w . .λ u V Ltb s lδ L ö π.D ö e = 2w . .λ .A.V (6-14) Ltb s lδ L ö Ni VôùiA = ö : Phuï taûi ñöôøng πDö b. Söùc ñieän ñoäng hoã caûm: n n d i e = = – M n M ∑e Mn ∑ n 1 1 d t 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. Töông töï nhö eL ta coù : 2i e = ö vaø bieåu thöùc cuoái cuøng laø Mtb ∑ M n Tñc (6-15) λ M eMtb = 2 ws. l δ .A.Vö. ∑ λ M : suaát daãn töø do hoã caûm treân ñôn vò daøi cuûa caïnh taùc duïng cuûa phaàn töû. c. Söùc ñieän ñoäng phaûn khaùng. Theo ñònh nghóa s.ñ.ñ phaûn khaùng trung bình coù daïng l λ M epktb = eLtb + eMtb = 2ws. δ .λL.A.Vö(λL + ∑ ) / (6-16) = 2wslδAVöλ d. Söùc ñieän ñoäng ñoåi chieàu eñc: Söùc ñieän ñoäng ñoåi chieàu coù daïng toång quaùt: e = B.l.V 62
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version ø- Khi phaàn töû ñi vaøo vuøng ñoåi chieàu, söùc ñieän ñoäng ñoåi chieàu eñc baèng: eñc = 2.ws.Bñc.lñc.Vö (6-17) Trong ñoù: Bñc: Töø caûm toång hôïp cuûa töø tröôøng cöïc töø phuï vaø töø tröôøng phaàn öùng ôû vuøng trung tính. lñc: Chieàu daøi cuûa thanh daãn caét ñöôøng söùc cuûa töø tröôøng ñoåi chieàu. § 6.3 Nguyeân nhaân sinh ra tia löûa vaø phöông phaùp caûi thieän ñoåi chieàu 1. Nguyeân nhaân sinh ra tia löûa : Tia löûa sinh ra döôùi choåi than coù theå do nguyeân nhaân cô hoaëc nguyeân nhaân ñieän töø. Nguyeân nhaân cô: Vaønh goùp khoâng ñoàng taâm vôùi truïc, söï caân baèng caùc boä phaän quay khoâng toát, beà maët vaønh goùp khoâng nhaün, löïc eùp choåi than khoâng thích hôïp hoaëc choåi than ñaët khoâng ñuùng vò trí v.v . . . Nguyeân nhaân ñieän töø: Do s.ñ.ñ ñoåi chieàu khoâng trieät tieâu ñöôïc s.ñ.ñ phaûn khaùng laøm ñoåi chieàu vöôït tröôùc hoaëc chaäm sau gaây ra tia löûa ôû ñaàu vaøo hoaëc ñaàu ra cuûa choåi than. 2. Caùc phöông phaùp caûi thieän ñoåi chieàu : Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho söï ñoåi chieàu, tröôùc heát caàn phaûi giöõ ñuùng nhöõng ñieàu qui ñònh veà traïng thaùi cuûa vaønh goùp vaø cô caáu giöõ choåi than sao cho baûo ñaûm loaïi tröø ñöôïc nhöõng nguyeân nhaân cô sinh ra tia löûa. Döôùi ñaây ta xeùt nhöõng bieän phaùp choáng tia löûa coù tính chaát ñieän töø. a.Cöïc töø phuï: Taùc duïng cuûa cöïc töø phuï laø phaûi sinh ra s.t.ñ Ff coù chieàu ngöôïc laïi phaûn öùng ngang truïc Föq vaø coù ñoä lôùn sao cho ngoaøi vieäc trung hoaø ñöôïc aûnh höôûng cuûa Föq coøn taïo ra ñöôïc töø tröôøng phuï ñeå sinh ra s.ñ.ñ ñoåi chieàu eñc vaø laøm trieät tieâu ñöôïc epk ñeåâ if = 0 hay: Σe = eñc + epk = 0 / Töùc laø 2wsVölñcBñc = 2wslδAVöλ suy ra lδ Bñc = Aλ′ lñc S.t.ñ caàn thieát cuûa cöïc töø phuï : 2 F = A.τ + B .δ . k (6-18) f ñc f δf µ o 63