Giáo trình Máy điện - Tài liệu, ebook, giáo trình

Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giáo Trình Máy Điện - 1 - PHẦN MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN I. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI 1. Định nghĩa Việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên sẽ không thể có được nếu không có sự biến đổi năng lượng, từ dạng này sang dạng khác. Các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành điện năng hoặc biến đổi ngược lại được gọi là các máy điện. Máy điện dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng đươ

156 trang | Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 21/02/2024 | Lượt xem: 56 | Lượt tải: 0

Tóm tắt tài liệu Giáo trình Máy điện, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

ôïc goïi laø “maùy phaùt”. Maùy ñieän duøng ñeå bieán ñoåi ngöôïc laïi ñöôïc goïi laø “ñoäng cô”. Caùc maùy ñieän ñeàu coù tính thuaän nghòch, nghóa laø coù theå bieán ñoåi naêng löôïng theo caû hai chieàu. Neáu ñöa cô naêng vaøo phaàn quay cuûa maùy ñieän, noù laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt ñieän naêng. Neáu ñöa ñieän naêng vaøo maùy thì phaàn quay cuûa noù seõ sinh ra coâng cô hoïc. Maùy ñieän laø moät heä ñieän töø goàm caùc maïch töø vaø maïch ñieän lieân quan vôùi nhau. Maïch töø goàm caùc boä phaän daãn töø baèng vaät lieäu töø vaø khe khoâng khí khoâng töø tính taùch bieät chuùng vôùi nhau Söï bieán ñoåi naêng löôïng cô – ñieän trong caùc maùy ñieän döïa treân caùc hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Caùc maùy ñieän hoaït ñoäng döïa treân cô sôû ñònh luaät caûm öùng ñieän töø ñöôïc goïi laø maùy kieåu caûm öùng. Maùy ñieän laø maùy thöôøng gaëp nhieàu nhaát trong caùc ngaønh kinh teá nhö coâng nghieäp, noâng nghieäp, giao thoâng vaän taûi vaø trong caùc duïng cuï sinh hoaït gia ñình. 2. Phaân loaïi Maùy ñieän coù nhieàu loaïi ñöôïc phaân theo nhieàu caùch khaùc nhau, ví duï phaân loaïi theo coâng suaát, theo caáu taïo, theo chöùc naêng, theo loaïi doøng ñieän (xoay chieàu, moät chieàu), theo nguyeân lyù laøm vieäc v.v.. Trong giaùo trình naøy ta phaân loaïi döïa vaøo nguyeân lyù bieán ñoåi naêng löôïng nhö sau: a) Maùy ñieän tĩnh: BA U1, l1, f U2, l2, f Hình 1: Nguyên lý máy biến áp Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 2 - Maùy ñieän tónh thöôøng gaëp laø maùy bieán aùp. Maùy ñieän tónh laøm vieäc döïa treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø do söï bieán thieân töø thoâng giöõa caùc cuoän daây khoâng coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau. Maùy ñieän tónh thöôøng duøng ñeå bieán ñoåi thoâng soá ñieän naêng. Do tính chaát thuaän nghòch cuûa caùc quy luaät caûm öùng ñieän töø, quaù trình bieán bieán ñoåi co ùtính thuaän nghòch, ví duï maùy bieán aùp bieán ñoåi ñieän naêng coù thoâng soá: U1, I1, f, U2, I2, f, thaønh heä thoáng ñieän U1, I1, f,. b) Maùy ñieän quay: Nguyeân lyù laøm vieäc döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø, löïc ñieän töø, do töø tröôøng vaø doøng ñieän cuûa caùc cuoän daây coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau gaây ra. Loaïi maùy ñieän naøy thöôøng duøng ñeå bieán ñoåi daïng naêng löôïng, ví duï bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng (ñoäng cô ñieän) hoaëc bieán ñoåi cô naêng thaønh ñieän naêng (maùy phaùt ñieän). Quaù trình bieán ñoåi coù tính thuaän nghòch, nghóa laø maùy ñieän coù theå laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt ñieän hoặc ñoäng cô ñieän. Hình 2: Nguyên lý máy điện quay U, f M Pñieän Pcô Maùy ñieän Maùy ñieän tónh Maùy ñieän quay Maùy ñieän xoay chieàu Maùy ñieän moät chieàu Maùy khoâng ñoàng boä Maùy ñoàng boä Maùy bieán aùp Ñoäng cô khoâng ñoàng boä Maùy phaùt khoâng ñoàng boä Ñoäng cô ñoàng boä Maùy phaùt ñoàng boä Ñoäng cô moät chieàu Maùy phaùt moät chieàu Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 3 - II. CAÙC ÑÒNH LUAÄT ÑIEÄN TÖØ CÔ BAÛN DUØNG TRONG MAÙY ÑIEÄN Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa taát caû caùc maùy ñieän ñeàu döïa treân cô sôû hai ñònh luaät caûm öùng ñieän töø vaø löïc ñieän töø. 1. Ñònh luaät caûm öùng ñieän töø a) Tröôøng hôïp töø thoâng  bieán thieân xuyeân qua voøng daây Khi töø thoâng  bieán thieân xuyeân qua voøng daây daãn, trong voøng daây seõ caûm öùng söùc ñieän ñoäng. Neáu choïn chieàu söùc ñieän ñoäng caûm öùng phuø hôïp vôùi chieàu cuûa töø thoâng theo quy taéc vaën nuùt chai, söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong moät voøng daây, ñöôïc vieát theo coâng thöùc Maùcxoen nhö sau: dt d e   (K-1) Daáu  treân hình chæ chieàu ñi töø ngoaøi vaøo trong giaáy. Neáu cuoän daây coù w voøng, söùc ñieän ñoäng caûm öùng cuûa cuoän daây seõ laø: dt d dt wd e     (K.2) Trong ñoù:  = w goïi laø töø thoâng moùc voøng cuûa cuoän daây. Trong caùc coâng thöùc (K.1), (K.2) töø thoâng ño baèng Wb (vebe), söùc ñieän ñoäng ño baèng V. b) Tröôøng hôïp thanh daãn chuyeån ñoäng trong töø tröôøng  e K - 4 Hình 3: Cảm ứng điện từ trong vòng dây Hình 4: Cảm ứng điện từ trong thanh dẫn Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 4 - Khi thanh daãn chuyeån ñoäng thaúng vuoâng goùc vôùi ñöôøng söùc töø tröôøng (ñoù laø tröôøng hôïp thöôøng gaëp trong maùy phaùt ñieän), trong thanh daãn seõ caûm öùng söùc ñieän ñoäng e, coù trò soá laø: e = B.l.v (K.3) Trong ñoù: B - töø caûm ño baèng T(tesla). l - chieàu daøi hieäu duïng cuûa thanh daãn (phaàn thanh daãn naèm trong töø tröôøng) ño baèng m. v- toác ñoä thanh daãn ño baèng m/s. Chieàu cuûa söùc ñieän ñoäng caûm öùng ñöôïc xaùc ñònh theo quy taéc baøn tay phaûi (hình K-5). 2. Ñònh luaät löïc ñieän töø Khi thanh daãn mang doøng ñieän ñaët thaúng goùc vôùi ñöôøng söùc töø tröôøng (ñoù laø tröôøng hôïp thöôøng gaëp trong ñoäng cô ñieän), thanh daãn seõ chòu moät löïc ñieän töø taùc duïng vuoâng goùc coù trò soá laø: Fñt = B.i.l (K.4) Trong ñoù:B- töø caûm ño baèng T. i- doøng ñieän ño baèng A (ampe) l- chieàu daøi hieäu duïng thanh daãn ño baèng m (meùt). Fñt – löïc ñieän töø ño baèng N (niutôn). Chieàu löïc ñieän töø xaùc ñònh theo quy taéc baøn tay traùi. 3. Ñònh luaät löïc ñieän töø Lỏi thép máy điện là mạch từ. Mạch từ là mạch khép kín dùng để dẫn từ thông. Định luật dòng điện toàn phần   idlH. → H.l = w.i  H: cường độ từ trường trong mạch từ đo bằng A/m  L: chiều dài trung bình của mạch từ (m) Hình 5: Lực điện từ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 5 -  W: số vòng dây của cuộn dây  I: tạo ra từ thông trong mạch từ gọi là dòng điện từ hóa.  w.i: gọi là sức từ động.  H.l: gọi là từ áp rơi. - Đối với mạch từ gồm nhiều cuộn dây và nhiều đoạn khác nhau H1.l1+H2.l2 = W1i1-W2I2  H1,H2: tương ứng là cường độ từ trường trong đoạn 1,2  L1, L2: chiều dài trung bình đoạn 1,2  W1.i1, W2.i2: sức từ động dây quấn 1,2  Dấu – trước w2.i2 vì chiều i2 không phù hợp với chiều từ thông đã chọn theo quy tắc vặn nút chai    n l ll n k kK iWlH 11 .. . Trong đó dòng điện il có chiều phù hợp với chiều Φ đã chọn theo quy tắc vặn nút chai sẽ mang dấu dương, không phù hợp mang dấu âm. III. NGUYEÂN LYÙ MAÙY PHAÙT ÑIEÄN VAØ ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN TÍNH THUAÄN NGHÒCH CUÛA MAÙY ÑIEÄN. Maùy ñieän coù tính thuaän nghòch, nghóa laø coù theå laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt ñieän hoaëc ñoäng cô ñieän. 1) Cheá ñoä maùy phaùt ñieän i nh 6: Cuộn dây và mạch từ l \ l i w i nh 7: Mạch từ và hai cuộn dây l2, S2 i2 W2 l1, S1 i W1 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 6 - Cho cô naêng cuûa ñoäng cô sô caáp taùc duïng vaùo thanh daãn moät löïc cô hoïc Fcô thanh daãn seõ chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä v trong töø tröôøng cuûa nam chaâm N-S trong thanh daãn seõ caûm öùng söùc ñieän ñoäng e. Neáu noái vaøo hai cöïc cuûa thanh daãn ñieän trôû R cuûa taûi, doøng ñieän i chaïy trong thanh daãn cung caáp ñieän cho taûi. Neáu boû qua ñieän trôû cuûa thanh daãn, ñieän aùp ñaët vaøo taûi u = e. Coâng suaát ñieän maùy phaùt cung caáp cho taûi laø Pñ = ui = ei. Doøng ñieän i naèm trong töø tröôøng seõ chòu taùc duïng cuûa löïc ñieän töø Fñt = Bil coù chieàu nhö hình. Khi maùy quay vôùi toác ñoä khoâng ñoåi löïc ñieän töø seõ caân baèng vôùi löïc cô cuûa ñoäng cô sô caáp: Fcô =Fñt . Nhaân 2 veá vôùi v ta coù: Fcô v = Fñt v = Bil = ei. Nhö vaäy coâng suaát cô cuûa ñoäng cô sô caáp Pcô = Fcô v ñaõ ñöôïc bieán ñoåi thaønh coâng suaát ñieän Pñ = ei nghóa laø cô naêng bieán thaønh ñieän naêng. 2) Cheá ñoä ñoäng cô ñieän Cung caáp ñieän cho maùy phaùt ñieän, ñieän aùp U cuûa nguoàn ñieän seõ gaây ra doøng ñieän i trong thanh daãn. Döôùi taùc duïng cuûa töø tröôøng seõ coù löïc ñieän töø Fñt = Bil taùc duïng leân thanh daãn laøm thanh daãn chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä v coù chieàu nhö hình. Hình 8: Chế độ máy phát Hình 9: Chế độ động cơ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 7 - Nhö vaäy coâng suaát ñieän Pñ = ui ñöa vaøo ñoäng cô ñaõ ñöôïc bieán thaønh coâng suaát cô Pcô = Fñt v treân truïc ñoäng cô. Ñieän naêng ñaõ ñöôïc bieán ñoåi thaønh cô naêng. Ta nhaän thaáy cuøng moät thieát bò ñieän töø tuyø theo naêng löôïng ñöa vaøo maø maùy ñieän coù theå laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoäng cô hoaëc maùy phaùt ñieän. Moïi loaïi maùy ñieän ñeàu coù tính chaát thuaän nghòch. IV. CAÙC VAÄT LIEÄU CHEÁ TAÏO MAÙY ÑIEÄN Vaät lieäu cheá taïo maùy ñieän goàm: vaät lieäu daãn ñieän, vaät lieäu daãn töø, vaät lieäu caùch ñieän vaø vaät lieäu keát caáu. 1. Vaät lieäu daãn ñieän Vaät lieäu daãn ñieän duøng ñeå cheá taïo caùc boä phaän daãn ñieän. Vaät lieäu daãn ñieän duøng trong maùy ñieän toát nhaát laø ñoàng vì chuùng khoâng ñaét laém vaø coù ñieän trôû suaát nhoû. Ngoaøi ra coøn duøng nhoâm vaø caùc hôïp kim khaùc nhö ñoàng thau, ñoàng phoát pho. Ñeå cheá taïo daây quaán ta thöôøng duøng ñoàng, ñoâi khi nhoâm. Daây ñoàng vaø daây nhoâm nhö sôïi vaûi, sôïi thuyû tinh giaáy nhöïa hoaù hoïc, sôn eâmai. Vôùi caùc maùy ñieän coâng suaát nhoû vaø trung bình, ñieän aùp döôùi 700V thöôøng duøng daây eâmai vì lôùp caùch ñieän moûng, ñaït ñoä beàn yeâu caàu ñoái vôùi caùc boä phaän khaùc ngö vaønh ñoåi chieàu, loàng soùc hoaëc vaønh tröôït, ngoaøi ñoàng, nhoâm, ngöôøi ta coøn duøng caû hôïp kim cuûa ñoàng hoaëc nhoâm, hoaëc coù choã coøn duøng caû theùp ñeå taêng ñoä beàn cô hoïc vaø giaûm kim loaïi maøu. 2. Vaät lieäu daãn töø Vaät lieäu daãn töø duøng ñeå cheá taïo caùc boä phaän cuûa maïch töø, ngöôøi ta duøng caùc vaät lieäu saét töø ñeå laøm maïch töø, theùp laù kyõ thuaät ñieän, theùp laù thöôøng, theùp ñuùc, theùp reøn. Gang ít ñöôïc duøng, vì daãn töø khoâng toát laém. ÔÛ ñoaïn maïch töø coù töø thoâng bieán ñoåi vôùi taàn soá 50Hz thöôøng duøng theùp laù kyõ thuaät ñieän daøy 0,35-0,5 mm, trong thaønh phaàn theùp coù töø 2-5% Si (ñeå taêng ñieän trôû cuûa theùp, giaûm doøng ñieän xoaùy). ÔÛ taàn soá cao hôn, duøng theùp laù kyõ thuaät ñieän daøy 0,1-0,2 mm. Toån hao coâng suaát trong theùp laù do hieän töôïng töø treã vaø doøng ñieän xoaùy ñöôïc ñaëc tröng baèng suaát toån hao. Theùp laù kyõ thuaät ñieän ñöôïc cheá taïo baèng phöông phaùp caùn noùng vaø caùn nguoäi. Hieän nay vôùi maùy bieán aùp vaø maùy ñieän thöôøng duøng theùp caùn nguoäi vì coù ñoä töø thaåm cao hôn vaø coâng suaát toån hao nhoû hôn loaïi caùn noùng. ÔÛ ñoaïn maïch töø coù töø tröôøng khoâng ñoåi, thöôøng duøng theùp ñuùc, theùp reøn hoaëc theùp laù. 3. Vaät lieäu caùch ñieän Vaät lieäu caùch ñieän duøng ñeå caùch ly caùc boä phaän daãn ñieän vaø khoâng daãn ñieän hoaëc caùch ly caùc boä phaän daãn ñieän vôùi nhau. Trong maùy ñieän, vaät lieäâu caùch ñieän phaûi coù cöôøng ñoä caùch ñieän ca, chòu nhieät toát, taûn nhieät toát, choáng aåm vaø beàn veà cô hoïc. Ñoä beàn vöõng veà nhieät cuûa caùc chaát caùch ñieän boïc daây daãn, quyeát ñònh nhieät ñoä cho pheùp cuûa daây daãn vaø do ñoù quyeát ñònh taûi cuûa noù. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 8 - Neáu tính naêng cao thì lôùp caùch ñieän coù theå moûng vaø kích thöôùc maùy giaûm, chaát caùch ñieän chuû yeáu ôû theå raén, goàm 4 nhoùm:  Chaát höõu cô thieân nhieân nhö giaáy, vaûi luïa.  Chaát voâ cô nhö amiaêng, mica, sôïi thuyû tinh.  Caùc chaát toång hôïp.  Caùc loaïi men, sôn caùch ñieän. Chaát caùch ñieän toát nhaát laø mica, song töông ñoái ñaét tieàn neân chæ duøng trong caùc maùy ñieän coù ñieän aùp cao. Thoâng thöôøng duøng caùc vaät lieäu coù sôïi nhö giaáy, vaûi, sôïi v.v.. Chuùng coù ñoä beàn cô toát, meàm, reû tieàn nhöng daãn nhieät xaáu, huùt aåm, caùch ñieän keùm. Do ñoù daây daãn caùch ñieän sôïi phaûi ñöôïc saáy taåm ñeå caûi thieän tính naêng cuûa vaät lieäu caùch ñieän. Caên cöù vaøo ñoä beàn nhieät, vaät lieäu caùch ñieän ñöôïc chia ra nhieàu loaïi caáp caùch ñieän sau: Caáp caùch ñieän Vaät lieäu Nhieät ñoä giôùi haïn cho pheùp vaät lieäu, ( 0 C) Nhieät ñoä trung bình cho pheùp daây quaán , ( 0 C) A Sôïi xenluloâ, boâng hoaëc tô taåm trong vaät lieäu höõu cô loûng 105 100 E Vaøi loaïi maøng toång hôïp 120 115 B Amiaêng, sôïi thuyû tinh coù chaát keát dính vaø vaät lieäu goác mica 130 120 F Amiaêng, vaät lieäu goác mica, sôïi thuyû tinh coù chaát keát dính vaø taåm toång hôïp 155 140 H Vaät lieäu goác mica, amiaêng sôïi thuûy tinh phoái hôïp chaát keát dính vaø taåm silíc höõu cô 180 165 Ngoaøi ra coøn coù chaát caùch ñieän ôû theå khí (khoâng khí, hydro) hoaëc theå loûng (daàu maùy bieán aùp). 4. Vaät lieäu keát caáu Vaät lieäu keát caáu laø vaät lieäu ñeå cheá taïo caùc chi tieát chòu caùc taùc ñoäng cô hoïc nhö truïc, oå truïc, voû maùy, naép maùy. Trong maùy ñieän, caùc vaät lieäu keát caáu thöôøng laø gang, theùp laù, theùp reøn, kim loaïi maøu vaø hôïp kim cuûa chuùng, caùc chaát deûo. V. PHAÙT NOÙNG VAØ LAØM MAÙT MAÙY ÑIEÄN Trong quaù trình laøm vieäc coù toån hao coâng suaát. Toån hao trong maùy ñieän goàm toån hao saét töø (do hieän töôïng töø treã vaø doøng xoaùy) trong theùp, toån hao ñoàng trong ñieän trôû daây quaán vaø toån hao do ma saùt (ôû maùy ñieän quay). Taát caû toån hao naêng löôïng ñeàu bieán thaønh nhieät naêng laøm noùng maùy ñieän. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 9 - Ñeå laøm maùt maùy ñieän, phaûi coù bieän phaùp taûn nhieät ra moâi tröôøng xung quanh. Söï taûn nhieät khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo beà maët laøm maùt cuûa maùy maø coøn phuï thuoäc vaøo söï ñoái löu cuûa khoâng khí xung quanh hoaëc cuûa moâi tröôøng laøm maùt khaùc nhö daàu maùy bieán aùp v.v.. Thöôøng voû maùy ñieän ñöôïc cheá taïo coù caùc caùnh taûn nhieät vaø maùy ñieän coù heä thoáng quaït gioù ñeå laøm maùt. Kích thöôùc cuûa maùy, phöông phaùp laøm maùt maùy, phaûi ñöôïc tính toaùn vaø löïa choïn ñeå cho ñoä taêng nhieät cuûa vaät lieäu caùch ñieän trong maùy khoâng vöôït quaù ñoä taêng nhieät cho pheùp, ñaûm baûo cho vaät lieäu caùch ñieän laøm vieäc laâu daøi khoaûng 20 naêm. Khi maùy ñieän laøm vieäc ôû cheá ñoä ñònh möùc, ñoä taêng nhieät cuûa caùc phaàn töû khoâng vöôït quaù ñoä taêng nhieät cho pheùp. Khi maùy quaù taûi, ñoä taêng nhieät seõ vöôït quaù nhieät ñoä cho pheùp, vì theá khoâng cho pheùp quaù taûi laâu daøi. Câu hỏi: 1. Định nghĩa máy điện. Công dụng của máy điện. 2. Tính thuận nghịch của máy điện là gì. 3. Trình bày các định luật dùng trong máy điện. Công dụng của từng định luật vào từng loại máy điện. 4. Nêu các loại vật liệu dùng trong máy điện, đặc điểm từng loại. 5. Tại sao phải làm mát động cơ điện. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 10 - PHẦN I: MÁY BIẾN ÁP Chöông 1: KHAÙI NIEÄM VEÀ MAÙY BIEÁN AÙP 1.1. ÑAÏI CÖÔNG Ñeå daãn ñieän töø caùc traïm phaùt ñieän ñeán hoä tieâu thuï caàn coù ñöôøng daây taûi ñieän. Neáu khoaûng caùch giöõa nôi saûn xuaát ñieän vaø hoä tieâu thuï lôùn, moät vaán ñeà lôùn ñaët ra vaø caàn ñöôïc giaûi quyeát là vieäc truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa laøm sao cho kinh teá nhaát. Nhö ta ñaõ bieát cuøng moät coâng suaát truyeàn taûi treân ñöôøng daây, neáu ñieän aùp ñöôïc taêng cao thì doøng ñieän seõ giaûm xuoáng, nhö vaäy coù theå laøm tieát dieän daây nhoû ñi, do ñoù troïng löôïng vaø chi phí laép ñaët seõ giaûm xuoáng. Vì theá muoán truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa, ít toån hao vaø tieát kieäm kim loaïi maøu, treân ñöôøng daây ngöôøi ta thöôøng duøng ñieän aùp cao, thöôøng laø 35, 110, 220 vaø 500KV. Treân thöïc teá, caùc maùy ñieän khoâng coù khaû naéng phaùt ra nhöõng ñieän aùp cao nhö vaäy. Do ñoù phaûi coù thieát bò taêng ñieän aùp ôû ñaàu ñöôøng daây leân. Maëc khaùc caùc hoä tieâu thuï thöôøng yeâu caàu ñieän aùp thaáp, töø 0,4 ñeán 6KV, do ñoù tôùi ñaây phaûi coù thieát bò giaûm ñieän aùp xuoáng. Nhöõng thieát bò duøng ñeå taêng ñieän ôû ñaàu ra cuûa maùy phaùt ñieän vaø giaûm ñieän aùp khi tôùiû caùc hoä tieâu thuï töùc cuoái ñöôøng daây goïi laø caùc maùy bieán aùp. Nhöõng maùy bieán aùp duøng trong heä thoáng ñieän löïc goïi laø maùy bieán aùp ñieän löïc hay maùy bieán aùp coâng suaát. Töø ñoù ta cuõng thaáy roõ maùy bieán aùp chæ laøm nhieäm vuï truyeàn taûi hoaëc phaân phoái naêng löôïng chöù khoâng phaûi laø bieán hoaù naêng löôïng. Ngoaøi maùy bieán aùp ñieän löïc ra coøn coù nhieàu loaïi maùy bieán aùp duøng trong caùc chuyeân ngaønh nhö: maùy bieán aùp chuyeân duøng cho caùc loø ñieän luyeän kim, maùy bieán aùp haøn ñieän, maùy bieán aùp duøng cho caùc thieát bò chænh löu, maùy bieán aùp duøng cho ño löôøng, thí nghieäm ~ Maùy phaùt ñieän Maùy bieán aùp giaûm aùp Maùy bieán aùp taêng aùp Hoä tieâu thuï Hình 1.1: Sô ñoà maïng truyeàn taûi ñieän ñôn giaûn Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 11 - Khuynh höôùng phaùt trieån cuûa maùy bieán aùp ñieän löïc hieän nay laø thieát keá cheá taïo nhöõng maùy bieán aùp coù dung löôïng thaät lôùn, ñieän aùp thaät cao, duøng nguyeân vaät lieäu môùi ñeå giaûm troïng löôïng vaø kích thöôùc maùy. Veà vaät lieäu hieän nay ñaõ duøng loaïi theùp caùn laïnh khoâng nhöõng coù töø tính toát maø toån hao saét laïi ít, do ñoù naâng cao ñöôïc heä soá coâng suaát cuûa maùy bieán aùp. Khuynh höôùng duøng daây nhoâm thay daây ñoàng vöøa tieát kieäm ñöôïc ñoàng vöøa giaûm ñöôïc troïng löôïng maùy cuõng ñang phaùt trieån. 1.2. CAÁU TAÏO Maùy bieán aùp coù caùc boä phaän chính sau ñaây: loõi theùp, daây quaán, voû maùy. 1.2.1. Loõi theùp Lõi thép dùng để làm mạch từ, đồng thời làm khung để quấn dây quấn.  Kiểu lõi hay kiểu trụ: dây quấn bao quanh trụ thép, loại này rất thông dụng cho các mba 1 pha và 3 pha, dung lượng nhỏ và trung bình.  Kiểu bọc: mạch từ được phân nhánh ra 2 bên và bọc lấy một phần dây quấn, loại này dùng cho mba có công suất nhỏ. Các mba hiện đại dung lượng lớn và cực lớn (từ 80 đến 100 MVA cho 1 pha) để giảm chiều cao của trụ thép, dễ dàng cho việc vận chuyển, mạch từ được phân nhánh sang 2 bên, nên vừa có kiểu bọc, vừa có kiểu trụ.  Kiểu lõi hình xuyến: sử dụng trong máy biến áp đo lường, máy biến áp điều chỉnh vô cấp. T T T T G T G Ф T G Hình 1.3: L i thép kiểu bọc, 1 pha, 3 pha 1 2 T G Ф 1 2 T G T T G Ф Hình 1.2: Lõi thép kiểu trụ: 1 pha và 3 pha Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 12 - Lõi thép máy biến áp gồm 2 phần: phần trụ ký hiệu chữ T và phần gông ký hiệu chữ G. Trụ là phần l i thép có quấn dây quấn, gông là phần l i thép nối các trụ với nhau thành mạch kín và không có dây quấn. L i thép được ghép bới các lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,35 – 0,5mm, có phủ sơn cách điện trên bề mặt (giảm dòng điện xoáy). Trụ và gông có thể ghép nối hoặc ghép xen kẽ, ghép nối thì trụ và gông ghép riêng, sau đó dùng sà ép và bu lông vít siết chặt lại. Ghép xen kẽ thì toàn bộ l i thép phải ghép đồng thời và các lá thép được ghép xen kẽ với nhau. Phương pháp này tuy phức tạp nhưng giản được dòng điện xoáy và bền về phương diện cơ học, do vậy hầu hết các máy biến hiện nay đều dùng kiểu ghép này. 1.2.2. Daây quaán Daây quaán laø boä phaän daãn ñieän cuûa maùy bieán aùp, laøm nhieäm vuï thu naêng löôïng vaøo vaø truyeàn naêng löôïng ra. Kim loaïi laøm daây quaán thöôøng baèng ñoàng cuõng coù theå baèng nhoâm nhöng khoâng phoå bieán. Theo caùch saép xeáp daây quaán cao aùp vaø daây quaán haï aùp ngöôøi ta chia ra hai loaïi daây quaán chính: daây quaán ñoàng taâm vaø daây quaán xen keõ. Daây quaán ñoàng taâm: ÔÛ ñaây daây quaán ñoàng taâm tieát dieän ngang laø nhöõng voøng troøn ñoàng taâm. Daây quaán haï aùp thöôøng quaán phía trong gaàn truï theùp, coøn daây quaán cao aùp quaán phía ngoaøi boïc laáy daây quaán haï aùp. Vôùi caùch quaán naøy coù theå giaûm bôùt ñöôïc ñieàu kieän caùch ñieän cuûa daây quaán cao aùp bôûi vì giöõa daây quaán cao aùp vaø truï ñaõ coù caùch ñieän laø daây quaán haï aùp. Nhöõng kieåu daây quaán chính bao goàm:  Daây quaán hình truï  Daây quaán hình xoaén.  Daây quaán xoaén lieân tuïc. Daây quaán xen keõ: Caùc baùnh daây cao aùp vaø haï aùp laàn löôït xen keõ nhau doïc theo truï theùp. Caàn chuù yù raèng, ñeå caùch ñieän ñöôïc deã daøng, caùc baùnh daây saùt goâng Hình 1.4: Ghép rời l i thép Hình 1.5: Ghép xen k l i thép Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 13 - thöôøng thuoäc daây quaán haï aùp. Kieåu quaán daây naøy hay duøng trong caùc maùy bieán aùp kieåu baïo. Vì cheá taïo vaø caùch ñieän khoù khaên, keùm vöõng chaéc veà cô khí neân caùc maùy bieán aùp kieåu truï haàu nhö khoâng duøng daây quaán xen keõ. 1.2.3. Voû maùy Voû maùy goàm hai boä phaän: thuøng vaø naép thuøng. + Thuøng maùy bieán aùp: thuøng maùy laøm baèng theùp, thöôøng laø hình baàu duïc. Luùc maùy bieán aùp laøm vieäc, moät phaàn naêng löôïng bò tieâu hao, thoaùt ra döôùi daïng nhieät ñoát noùng loõi theùp, daây quaán vaø caùc boä phaän khaùc laøm cho nhieät ñoä cuûa chuùng taêng leân. Do ñoù giöõa maùy bieán aùp vaø moâi tröôøng xung quanh coù moät hieäu soá nhieät ñoä goïi laø ñoä cheânh nhieät. Ñeå ñaûm baûo maùy bieán aùp vaän haønh vôùi taûi lieân tuïc trong thôøi gian qui ñònh (thöôøng laø 15 ñeán 20 naêm) vaø khoâng bò söï coá, phaûi taêng cöôøng laøm laïnh baèng caùch ngaâm maùy bieán aùp trong thuøng daàu. Nhôø sö ñoái löu trong daàu, nhieät truyeàn töø boä phaän beân trong maùy bieán aùp sang daàu, roài töø daàu qua vaùch thuøng ra moâi tröôøng xung quanh. + Naép thuøng: duøng ñeå ñaäy thuøng vaø treân ñoù ñaët caùc thieát bò quan troïng khaùc nhö: Caùc söù ra cuûa daây quaán cao aùp vaø haï aùp: laøm nhieäm vuï caùch ñieän giöõa daây daãn ra vôùi voû maùy. Bình giaõn daàu: laø thuøng hình truï baèng theùp ñaët treân naép maùy vaø noái vôùi thuøng baèng moät oáng daãn daàu ñeå bao ñaûm daàu trong thuøng luoân luoân ñaày, phaûi duy trì ôû moät möùc nhaát ñònh naøo ñaáy. Daàu trong thuøng maùy bieán aùp thoâng qua bình giaõn daàu giaõn nôû töï do. OÁng baûo hieåm: laøm baèng theùp, thöôøng laø hình truï nghieâng. Moät ñaàu noái vôùi thuøng, moät ñaàu bòt baèng moät ñóa thuyû tinh. Neáu vì moät lyù do naøo ñoù, aùp suaát trong thuøng taêng leân ñoät ngoät, ñóa thuyû tinh seõ vôû, daàu theo ñoù thoaùt ra ngoaøi ñeå maùy bieán aùp khoâng bò hö hoûng. Ngoaøi ra treân maùy bieán aùp coøn ñaët boä phaän truyeàn ñoäng cuûa caàu dao ñoåi noái caùc ñaàu ñieàu chænh ñieän aùp cuûa daây quaán cao aùp. 1.3. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CÔ BAÛN CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP 1.3.1. Nguyeân lyù laøm vieäc cô baûn cuûa maùy bieán aùp Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 14 - Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp döïa treân hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Khaûo saùt maùy bieán aùp moät pha hai daây quaán nhö hình treân, daây quaán sô caáp coù W1 voøng daây, daây quaán thöù caáp coù W2 voøng daây. Ñaët vaøo daây quaán sô caáp moät ñieän aùp xoay chieàu u1, trong ñoù seõ coù doøng ñieän i1, doøng ñieän naøy seõ taïo töø thoâng xoay chieàu , töø thoâng chaïy trong maïch töø seõ moùc voøng qua hai cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp ñoàng thôøi caûm öùng trong chuùng caùc söùc ñieän ñoäng e1, e2. Neáu maùy bieán aùp khoâng taûi (khoâng gaén taûi) thì ñieän aùp taïi thöù caáp baèng söùc ñieän ñoäng e2. U20 = e2 (1-1) Neáu thöù caáp ñöôïc noái vôùi phuï taûi Zt, trong daây quaán thöù caáp seõ coù doøng ñieän i2, doøng ñieän naøy taïo ra töø thoâng thöù caáp chaïy trong maïch töø, töø thoâng naøy coù khuynh höôùng choáng laïi töø thoâng do doøng ñieän sô caáp taïo neân, laøm cho töø thoâng thöù caáp (coøn goïi laø töø thoâng chính) giaûm bieân ñoä. Ñeå giöõ cho töø thoâng chính coù bieân ñoä khoâng ñoåi thì doøng ñieän sô caáp phaûi taêng leân moät löôïng lôùn ñeå buø vaøo söï giaûm do töø thoâng thöù caáp gaây ra. Nhö vaây naêng löôïng ñieän ñaõ ñöôïc truyeàn töø sô caáp sang thöù caáp. Cuõng caàn löu yù raèng maùy bieán aùp laø moät thieát bò truyeàn taûi naêng löôïng chöù khoâng bieán ñoåi naêng löôïng. Giaû söû ñieän aùp xoay chieáu ñaët vaøo laø moät haøm hình sin, thì töø thoâng do noù sinh ra trong maïch töø coù daïng laø:  = m. sin  t (1-2) Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø söùc ñieän ñoäng e1, e2 ñöôïc xaùc ñònh: e1 = - W1 dt d = -W1 dt td m ).sin(  = -  W1 m cos  t (1-3) e1 = -  W1 m sin(  t - 2  ) (1-4) e1 e2 Hình 1.6: Máy biến áp 1 pha Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 15 - Nhö vaäy söùc ñieän ñoäng caûm öùng chaäm pha sau töø thoâng trong maïch moät goùc /2 (90 0 ) Ñaët E1m =  W1m = 2 f W1 m Thì E1 = 2 ..2 1 m Wf  E1 = 4,44 f W1 m (1-5a) Töông töï E2 = 4,44 f W2 m (1-5b) Döïa vaøo caùc bieåu thöùc , ngöôøi ta ñònh nghóa tyû soá bieán ñoåi cuûa maùy bieán aùp (tyû soá bieán aùp) nhö sau: Neáu chia E1 cho E2, ta coù: k E E W W   1 2 1 2 (1.6) k: heä soá bieán aùp Neáu boû qua ñieän trôû daây quaán vaø töø thoâng taûn, coù theå coi gaàn ñuùng U1  E1; U2  E2: U U E E W W k 1 2 1 2 1 2    Vôùi: k > 1 => U1 > U2 ; W1 > W2: maùy bieán aùp haï aùp k U1 < U2 ; W1 < W2: maùy bieán aùp taêng aùp 1.3.2. Ñònh nghóa Töø nguyeân lyù laøm vieäc cô baûn treân ta coù theå ñònh nghóa maùy bieán aùp nhö sau: Maùy bieán aùp laø moät thieát bò ñieän töø ñöùng yeân, laøm vieäc treân nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø, bieán ñoåi moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû ñieän aùp naøy thaønh moät heä thoáng doøng ñieän xoay chieàu ôû ñieän aùp khaùc, vôùiø taàn soá khoâng thay ñoåi. Maùy bieán aùp coù hai daây quaán goïi laø maùy bieán aùp hai daây quaán. Daây quaán noái vôùi nguoàn ñeå thu naêng löôïng vaøo goïi laø daây quaán sô caáp. Daây quaán noái vôùi taûi ñeå ñöa naêng löôïng ra goïi laø daây quaán thöù caáp. Doøng ñieän, ñieän aùp, coâng suaát... cuûa töøng daây quaán seõ coù keøm theo teân goïi sô caáp vaø thöù caáp töông öùng (ví duï doøng ñieän sô caáp I1, ñieän aùp thöù caáp U2,...). Daây quaán coù ñieän aùp cao goïi laø daây quaán cao aùp. Daây quaán coù ñieän aùp thaáp goïi laø daây quaán haï aùp. Neáu ñieän aùp thöù caáp beù hôn ñieän aùp sô caáp ta coù maùy bieán aùp giaûm aùp, neáu ñieän aùp thöù caáp lôùn hôn ñieän aùp sô caáp ta coù maùy bieán aùp taêng aùp. 1.4. CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG ÑÒNH MÖÙC Caùc ñaïi löôïng cuûa maùy bieán aùp qui ñònh ñieàu kieän kyõ thuaät cuûa maùy bieán aùp. Caùc löôïng naøy do nhaø maùy cheá taïo qui ñònh vaø thöôøng ghi treân nhaõn maùy bieán aùp. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 16 - 1.4.1. Dung löôïng hay coâng suaát ñònh möùc: Sđm Dung löôïng hay coâng suaát ñònh möùc laø coâng suaát toaøn phaàn (hay bieåu kieán) coøn goïi laø dung löôïng maùy bieán aùp, ñaëc tröng cho khaû naêng truyeàn taûi naêng löôïng cuûa maùy bieán aùp vaø thöôøng ñöôïc tính taïi daây quaán thöù caáp. Ñoái vôùi maùy bieán aùp moät pha Sñm = U2ñm. I2ñm Ñoái vôùi maùy bieán aùp ba pha Sñm = 3 U2ñm. I2ñm 1.4.2. Ñieän aùp daây sô caáp ñònh möùc: U1đm Laø trò soá ñieän aùp ñaët vaøo cuoän sô caáp cuûa maùy bieán aùp khi maùy laøm vieäc. Ñôn vò laø V hay KV. 1.4.3. Ñieän aùp daây thöù caáp ñònh möùc: U2đm Laø trò soá ñieän aùp daây cuûa daây quaán thöù caáp khi maùy bieán aùp khoâng taûi vaø ñieän aùp ñaët vaøo daây quaán sô caáp laø ñònh möùc. Ñôn vò laø V hay KV. 1.4.4. Doøng ñieän daây ñònh möùc ôû sô caáp vaø thöù caáp: I1ñm , I2ñm Laø nhöõng doøng ñieän daây cuûa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp öùng vôùi coâng suaát vaø ñieän aùp ñònh möùc. Ñôn vò A hay KA Ñoái vôùi maùy bieán aùp moät pha I1ñm = dm dm U S 1 ; I2ñm = dm dm U S 2 Ñoái vôùi maùy bieán aùp ba pha. I1ñm = dm dm U S 1 .3 ; I2ñm = dm dm U S 2 .3 1.4.5. Taàn soá ñònh möùc: fđm Laø taàn soá cuûa nguoàn ñieän ñaët vaøo sô caáp. Thöôøng caùc maùy bieán aùp ñieän löïc coù taàn soá coâng nghieäp 50Hz. Ngoaøi caùc ñaïi löôïng treân ta coøn coù moät soá ñaïi löôïng khaùc nhö:  Soá pha: m  Toå ñaáu daây  Ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm: Un%  Cheá ñoä laøm vieäc Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 17 - Câu hỏi: 1.Định nghĩa và phân loại máy biến áp. 2.Trình bày cấu tạo và cộng dụng của các phần chính. 3.Trình bày nguyên lý làm việc của máy biến áp. 4. Nêu các đại lượng định mức của máy biến áp. Chöông 2: TOÅ NOÁI DAÂY VAØ MAÏCH TÖØ CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP 2.1. MAÏCH TÖØ CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP Keát caáu loõi theùp cuûa maùy bieán aùp ba pha goàm coù hai loaïi laø loaïi maïch töø chung vaø loaïi maïch töø rieâng. Hình 2.1: Mạch từ maùy bieán aùp ba pha 2.1.1. Loaïi maïch töø rieâng Maùy bieán aùp maïch töø rieâng goàm toå hôïp ba maùy bieán aùp moät pha gioáng nhau gheùp laïi taïo thaønh maùy bieán aùp ba pha. Loaïi naøy thöôøng duøng ôû coâng suaát lôùn vì coù theå vaän chuyeån vaø laép ñaët töøng maùy thuaän tieän hôn,ñoàng thôøi coâng taùc baûo trì söûa chöõa thuaän lôïi hôn vì coù theå tieán haønh treân töøng maùy cuõng nhö thuaän tieän cho vieäc laép ñaët vaø thay theá. Tuy nhieân do coù keát caáu rieâng bieät cho töøng maùy neân kích thöôùc seõ lôùn hôn vaø giaù thaønh cuõng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 18 - cao hôn vì phaûi gia coâng caùc thuøng maùy rieâng bieät ñeå baûo veä cho töøng maùy neân chi phí cho vaät tö seõ nhieàu hôn 2.1.2. Loaïi maïch töø chung Laø loaïi bieán aùp maø caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp cuûa ba pha ñöôïc quaán chung treân cuøng moät maïch töø. Loaïi maïch töø chung coù keát caáu goïn hôn loaïi maïch töø rieâng, khoái löôïng saét ñeå laøm maïch töø ít hôn so vôùi loaïi maïch töø ri... Ů 2’ = AC = AB cos(φn – φt) Ů1ñm – Ů 2’ = I1Zn cos(φn – φt) Ů1ñm – Ů 2’ = I1Zn cosφn cosφt - sinφn sinφt Trong ñoù φn: laø goùc cuûa toång trôû ngaén maïch φt: laø goùc leäch pha giöõa ñieän aùp Ů2 vaø doøng ñieän2. Ñaây chính laø goùc cuûa toång trôû taûi φt = arctg Xtaûi Rtaûi Do ñoù ñoä bieán thieân ñieän aùp ñöôïc vieát laïi nhö sau: U2 = I1Zn cosφn cosφt + I1Zn sinφn sinφt U1ñm 100 U2 = kt I1ñmZn cosφn cosφt + I1ñmZn sinφn sinφt U1ñm 100 U2 = kt(UnR cosφt + UnR cosφt) Hình 4.3: Ñoà thò vector Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 36 - Töø bieåu thöùc, ta thaáy U2 coù theå ñaït cöïc ñaïi vaø coù giaù trò döông hay giaù trò aâm hoaëc baèng 0 laø do tính chaát cuûa taûi. Hình veõ treân cho thaáy U2 töông öùng vôùi taûi laø thuaån trôû m thuaàn caûm vaø thuaàn dung *) Ñöôøng ñaëc tính ngoaøi kt U2% 4 0 0,5 L R C 1 U2 kt0.5 C R L U20 Hình a Hình b Ñöôøng ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy bieán aùp bieåu dieãn moái quan heä giöõa ñieän aùp thöù caáp U2 vaø doøng ñieän taûi I2: U2 = f(I2) khi ñieän aùp sô caáp laø ñònh möùc vaø heä soá coâng suaát cosφtaûi laø haèng soá (Tính chaát taûi laø khoâng ñoåi) Töø ñoà thò ñaëc tính ngoaøi cuûa maùy bieán aùp (hình b), ta thaáy khi taûi mang tính dung khaùng, khi doøng ñieän I2 taêng thì ñieän aùp thöù caáp U2 cuõng taêng theo, coøn khi taûi mang tính caûm hoaëc trôû thì khi doøng ñieän taûi I2 taêng thì ñieän aùp ra ôû thöù caàp seõ giaûm 4.2.2. Cách điều chỉnh điện áp Trong thực tế muốn giữ điện áp U2 không đổi khi mba làm việc với các tải khác nhau thì phải điều chỉnh điện áp bằng cách thay đổi lại số vòng dây, nghĩa là thay đổi tỉ số biến đổi K= 2 1 W W Thông thường việc điều chỉnh điện áp được thực hiện ở phía (CA) vì ở dây quấn (CA) dòng điện nhỏ hơn so với dây quấn hạ áp. Nếu công suất nhỏ thì ở mỗi pha có 3 đầu phân nhánh của mỗi pha để điều chỉnh điện áp trong phạm vi  5%Uđm, nếu máy có công suất lớn thì mỗi pha có 5 đầu dây ra và phạm vi điều chỉnh  2,5% Uđm và  5% 4.3. HIỆU SUẤT Khi maùy bieán aùp laøm vieâc, seõ coù hao treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp ñöôïc goïi chung laø toån hao ñoàng Pñoàng. Toån hao ñoàng phuï thuoäc vaøo doøng ñieän taûi I2. Hình 4.4: Đặc tính ngoài Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 37 - Ngoaøi ra coøn coù toån hao saét töø Psaéttöø trong loõi theùp. Nhö vaäy coâng suaát thöïc P2 laáy ra phía thöù caáp seõ nhoû hôn coâng suaát phía sô caáp P2. Hieäu suaát  cuûa maùy bieán aùp laø tæ soá giöõa coâng suaát ñaàu ra P2 vaø coâng suaát ñaàu vaøo P1  = P2 P1 100% (4-6) Hay  = P2 P2 + Psaéttöø + Pñoàng 100 2 0 cos % cos t dm t t dm t t n k S k S P k P       100 (4–7) Trong ñoù P2 = S2cos φt = ktSñmcos φt laø coâng suaát taùc duïng ôû phía thöù caáp kt = I2 I2ñm = S2 S2ñm Tyû soá  <1 vì theo giaûn ñoà naêng löôïng maùy bieán aùp, ta thaáy trong quaù trình truyeàn taûi coâng suaát qua maùy bieán aùp coù toån hao ñoàng pCu treân ñieän trôû cuûa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp vaø toån hao saét töø PFer trong loõi theùp do doøng ñieän xoaùy vaø do töø treã. Ngoaøi ra coøn phaûi keå ñeán toån hao do doøng ñieän xoaùy xuaát hieän treân thaønh thuøng daàu vaø caùc buloâng laép gheùp. Toån hao naøy tæ leä vôùi bình phöông cuûa doøng ñieän neân thuoäc vaøo toån hao ñoàng Pñoàng.. Khi thieát keá maùy bieán aùp ta coù theå tính ñöôïc caùc toån hao keå treân vaø xaùc ñònh hieäu xuaát  baèng tính toaùn. Thaät vaäy luùc vaän haønh hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp laøm vieäc ôû taûi coù I2 vaø cos2 cho bieát, coù theå tính giaùn tieáp ñöôïc baèng caùch xaùc ñòng caùc toån hao öùng vôùi taûi ñoù caên cöù theo toån hao khoâng taûi P0 toån hao ngaén maïch Pn ghi trong thuyeát minh maùy.Caùc toån hao P0 vaø Pn ñöôïc xaùc ñònh do caùc thí nghieäm khoäng taûi vaø ngaén maïch nhö ñaõ trình baøy ôû treân.Thoâng thöôøng toån hao naøy raát nhoû so vôùi coâng suaát truyeàn taûi neân hieäu suaát  cuûa maùy bieán aùp raát cao. Ñoái vôùi maùy bieán aùp coù dung löôïng lôùn, hieäu suaát  cuûa maùy coù theå ñaït tôùi 99. Töø bieåu thöùc (2–52) ta thaáy, neáu cos2 laø haèng soá thì hieäu suaát  chæ phuï thuoäc vaøo heä soá taûi kt vaø caùc trò soá cöïc ñaïi ôû heä soá taûi naøo ñoù öùng vôùi caùc ñieàu kieän: d dkt = 0 Theo tính toaùn ta nhaän thaáy hieäu suaát cöïc ñaïi khi toån hao ñoàng baèng toån hao saét töø kt 2 Pn = P0. Heä soá taûi öùng vôùi hieäu suaát cöïc ñaïi laø: kt = P0 Pn hay P0 = kt 2 Pn Nhö vaäy laø hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp seõ cöïc ñaïi ôû moät taûi nhaát ñònh öùng vôùi khi toån hao khoâng ñoåi baèng toån hao bieán ñoåi hay laø toån hao saét baèng toån hao Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 38 - ñoàng.Thoâng thöôøng maùy bieán aùp laøm vieäc thöôøng xuyeân ôû ñònh möùc maø heä soá taûi kt = 0,5  0,7. Neân trong thieát keá ngöôøi ta ñeå hieäu suaát max ôû giôùi haïn naøo ñoù cuûa kt. Muoán vaäy caáu taoï maùy bieán aùp phaûi ñaûm baûo sao cho P0 Pn  0,25  0,5 Ñoà thò sau bieåu dieãn ñöôøng ñaëc tuyeán hieäu suaát: 1.0 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 kt  Nhaän xeùt: Khi heä soá taûi trong phaïm vi 1,2 > kt > 0,4 thì hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp thay ñoåi khoâng ñaùng keå. 4.4. MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG Trong các trạm biến áp, để đảm bảo các điều kiện kinh tế và kỹ thuật như tổn hao vận hành tối thiểu, liên tục truyền tải công suất khi xảy ra sự cố hay khi phải sửa chữa mba, người ta thường cho 2 hoặc nhiều mba làm việc song song. Muốn vậy, chúng phải thoả mãn các điều kiện sau đây: 1. Điện áp sơ cấp định mức và thứ cấp của các mba phải bằng nhau Hình 4.5: Đöôøng ñaëc tuyeán hieäu suaát Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 39 - U1I=U1II U2I=U2II  nghĩa là KI=KII Trên thực tế cho phép hệ số biến áp K của các máy khác nhau không quá 0,5%. 2. Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau UnI%=UnII%= Cần đảm bảo điều kiện này, để tải phân bố trên các máy tỷ lệ với công xuất định mức của chúng. Nếu không đảm bảo điều kiện này, ví dụ UnI%<UnII% thì khi máy I nhận tải định mức, máy II còn non tải. Trong thực tế Un% sai khác nhau 10%. 3. Máy biến áp cùng tổ nối dây Ví dụ không cho phép hai máy có tổ nối dây Y/ 11 và Y/Y-12 làm việc // với nhau vì điện áp thứ cấp của hai máy này không trùng pha nhau, sẽ có dòng điện cân bằng lớn chạy quẩn trong các máy do sự chênh lệch điện áp thứ cấp của chúng. 4.5. MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT 4.5.1. Máy biến áp đo lường a. Máy biến dòng điện Máy biến dòng điện có dây quấn sơ cấp ít vòng dây và nối tiếp với mạch cần đo dòng điện, còn dây quấn thứ cấp gồm nhiều vòng dây được nối với ampe-met thường Máy phát Điện y I y II A B C i nh 4.6: Máy biến áp làm việc song song Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 40 - là 5A. Tổng trở của những dụng cụ đo này rất nhỏ và trạng thái làm việc của máy biến dòng điện là trạng thái ngắn mạch, lỏi thép không bảo hòa (=0,8-1Wb) và I0 0 do đó sai số đo lường về trị số: 100. . % 1 12 1 2 I II W W I   Theo mức độ sai số, mba dòng điện có các cấp chính xác 0,2; 0,5; 1; 3; 10 nghĩa là %I tương ứng bằng  0,2%,  ...%,5,0 . Khi sử dụng chú ý không được để dây quấn thứ cấp hở mạchvì như vậy dòng điện từ hoá rất lớn (I0 = I1), l i théo bảo hoà từ nghiêm trọng ( =1,4 – 1,8Wb) sẽ nóng lên làm cháy dây quấn, khi bảo hoà từ thông bằng đầu sẽ sinh ra suất điện động nhọn đầu, do đó ở đầu dây quấn thứ cấp có thể xuất hiện điện áp cao hàng nghìn vôn, không an toàn cho người sử dụng. b. Máy biến điện áp Dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp đưa váo dụng cụ đo tiêu chuẩn thường là 100v. Máy biến áp có dây quấn sơ cấp nối song song với lưói điện và dây quấn thứ cấp nối với vônmet. Tổng trở Z của dụng cụ này rất lớn nên máy biến áp làm việc ở trạng thái gần như không tải, điện áp rơi trong máy nhỏ. I2 I1 A Hình 4.7: Máy biến dòng điện Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 41 - 1 2 1 2 1 . % .100% W U U W U U    Theo mức độ sai số máy biến điện áp có các cấp chính xác: 0,5;1;3, nghĩa là %U tương ứng với nối tắt mạch sơ cấp, nghĩa là gây ra sự cố ngắn mạch ở lưới điện. 4.5.2. Máy biến áp tự ngẫu - Có khả năng điều chỉnh được điện áp đầu ra theo yêu cầu. - Máy biến áp tự ngẫu một pha thường có công suất nhỏ, dùng trong thí nghiệm và các thiết bị. Máy 3 pha thường dùng để điều chỉnh điện áp khi mở máy các động cơ xoay chiều 3 pha. Cuộn sơ cấp và thứ cấp cùng chung một cuộn, điện áp đầu ra dễ dàng được thay đổi bằng cách thay đổi vị trí điểm a. Vì sơ cấp và thứ cấp cùng một cuộn dây nên hiệu suất của máy rất cao, tiết kiệm được vật tư. Nhược điểm là không an toàn về điện vì dây quấn sơ cấp và thứ cấp quấn chung trên một cuộn dây. 4.5.3. Máy biến áp hàn Là loại mba đặc biệt dùng để hàn bằng phương pháp hồ quang điện, cuộn dây thứ cấp mắc nối tiếp với cuộn kháng để thay đổi dòng điện hàn, khi không tải điện áp thứ cấp khoảng 60 – 70v, khi hàn giảm xuống còn 30v. đặc tính ngoài của máy rất dốc phù hợp yêu cầu hàn. x a A X V Hình 4.8: Máy biến điện áp  2I Zt c b a W1 W2  1U  2U i nh 4.9: Máy biến áp tự ngẫu Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 42 - Câu hỏi và bài tập: 1. Vẽ giản đồ năng lượng của máy biến áp. 2. Độ thay đổi điện áp là gì? Công thức tính. 3. Cách điều chỉnh điện áp 4. Công thức tính hiệu suất 5. Tại sao phải ghép máy biến áp làm việc song song? Điều kiện để ghép. 6. Máy biến điện áp là gì. 7. Máy biến dòng điện là gì 8. Máy biến áp hàn là gì? Cấu tạo của máy biến áp hàn. б : khe hở K U1 Hình 4.10: Máy biến áp hàn U2=f(I2) 60 V -70 V 0 U2 I2 Hình 4.11: Đặc tính V-A của máy hàn Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 43 - PHẦN II: LÝ LUẬN CHUNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY Chöông 1: SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY 1.1. SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Sức điện đông một chiều phẳng: E.2 2 . a2 N E. 2 . a2 N E. a2 N E mtbu        .f. 2 E với 60 n.p f       . 60 n.p . 2 .2. 2 . a2 N Eu = .n. a.60 N.p = n..Ce  với eC là hệ số kết cấu 1.2. SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU Sức điện động xoay chiều hình sin - Nếu trong một rãnh đặt ws vòng dây thì suất điện động:  .k.w.f.44,4E nss Hệ số bước ngắn: ) 2 .sin(kn   Vì sao trong máy điện quay lại có hệ số kn ? Eq = q.Es.kr Hệ số rải: 2 sinq 2 q sin k r    Eq = 4,44.wq.kdq. với: wq = q.ws kdq = kn.kr Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 44 - Ef = 4,44.f.wf.kdq. Sức điện động dây quấn do từ trường bậc cao Hệ số bước ngắn bậc : ) 2 ..sin(kn   Hệ số rải bậc : 2 sinq 2 q sin k r    Hệ số dây quấn bậc :kdq = kn. kr E = 4,44.f..w. kdq.       l.. . 2 l..B. 2 n Suất điện động tổng: 222 2 1 E...EEE  1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP CẢI THIỆN DẠNG SÓNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG  Cải thiện dạng sóng sức điện động      E...EEEE 321 - Cải thiện nghĩa là đưa nó về dạng gần hình sin nhất đồng nghĩa với việcloại trừ sóng bậc cao nếu được hoặc phải làm yếu sóng bậc cao + Cách 1: Rút ngắn bước dây quấn làm triệt tiêu hoặc yếu sóng bậc cao. VD: 5 4y     0) 2 . 5 4 .5sin(k 5n    0E5  0E 7 6 5  ;259,0k;259,0k 6 5 7n5n  966,0k 1n  + Cách 2: Quấn rải Ta có: 2 sinq 2 q .sin k r     Nếu tăng q thì rk giảm dqk giảm do đó E giảm + Cách 3:Làm rãnh chéo : thường chọn nghiêng một bước rãnh Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 45 - Câu hỏi và bài tập: 1. Sức điện động của máy điện một chiều. 2. Sức điện động cảm ứng trong máy điện xoay chiều. 3. Các phương pháp cải thiện dạng sóng sức điện động. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 46 - Chöông 2: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN QUAY 2.1. ĐẠI CƢƠNG Dây quấn máy điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha bao gồm các dạng dây quấn bố trí trên stato động cơ không đồng bộ 3 pha, đôi khi bao gồm cả dạng dây quấn roto của động cơ KĐB 3 pha (dạng roto dây quấn). Khi phân loại các dạng dây quấn ta có thể dựa theo một trong nhiều tiêu chuẩn sau đây:  Căn cứ vào số cạnh tác dụng bố trí trong mỗi rãnh ta có dây quấn 1 lớp, 2 lớp.  Căn cứ theo hình dạng một nhóm bối dây ta có kiểu dây quấn đồng khuôn hay dây quấn đồng tâm.  Ngoài ra, căn cứ theo kiểu liên kết đầu nối của nhóm bối dây ta chia thành các dạng dây quấn tập trung hay phân tán.  Căn cứ theo số rãnh phân bố cho một pha trên mỗi khoảng bước cực ( thường ký hiệu là q) ta có được dạng dây quấn q nguyên hay q phân số. Về thuật ngữ, để thống nhất tên gọi cho các đại lượng và các ký hiệu, ta quy ước các ký hiệu và định nghĩa các thuật ngữ như sau:  Z: tổng số rãnh của stato  2p: số cực từ  p: số đôi cực từ   : bước cực từ ( khoảng không gian giữa hai cực từ kế cận nhau)  q: số rãnh phân bố cho mỗi pha trên mỗi bước cực (số bối dây trong một nhóm )  đ : góc lệch điện giữa hai rãnh liên tiếp ( 0điện)  hh : góc lệch hình học giữa hai rãnh liên tiếp ( 0 )  y: bước bối dây  β: hệ số rút ngắn bước dây Công thức cơ bản liên lạc giữa các đại lượng như sau: p Z 2  (rãnh) q= p Z 2.33   (rãnh/pha/bước cực) Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 47 - Z p đ 00 180.2180     Bối dây (phần tử): là một cuộn dây quấn được tạo nên do nhiều vòng dây nối tiếp nhau và được quấn theo một hình dạng nhất định  Cạnh tác dụng là phần của bối dây được lồng vào rãnh Ñaàu noái Caïnh taùc duïng Caïnh taùc duïng treân Caïnh taùc duïng döôùi Nhóm bối dây dạng đồng khuôn Nhóm bối dây dạng đồng tâm Nhóm bối dây dạng xếp 2 lớp Hình 2.1: Các dạng nhóm bối dây Hình 2.2: Bối dây Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 48 -  Bước bối dây (bước dây quấn), thường ký hiệu Y, là khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của cùng một bối dây.  Nhóm bối dây là tập hợp nhiều bối dây của cùng một pha bằng cách đấu nối tiếp (hình vẽ). 2.2. DÂY QUẤN 3 PHA (q là số nguyên) 2.2.1. Dây quấn đồng khuôn Dây quấn kiểu đồng khuôn là các bối dây được quấn trên các khuôn có kích thước như nhau (có cùng bước dây Y). Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn một lớp gồm các bước sau: Bƣớc 1: Dựa vào Z, 2p ta xác định các giá trị: Y, đđ Z,, , B, q Bƣớc 2: Phân bố rãnh stato cho từng pha dây quấn, căn cứ vào  và q vừa xác định ở bước 1. Trong bước này ta vẽ lần lượt các đoạn thẳng song song bằng nhau và cách đều nhau, tổng số đoạn thẳng cần vẽ bằng tổng số rãnh, đánh số cho các đoạn thẳng này. Mỗi đoạn thẳng vừa vẽ đặc trưng cho một rãnh trên stato. Theo trị số của  , ta xác định các khoảng bước cực, tổng số khoảng bước cực luôn bằng 2p. Bƣớc 3: Xây dựng sơ đồ khai triễn cho mỗi pha dây quấn. Vẽ và xây dựng từng nhóm bối dây cho một pha tiêu biểu trước tiên Đấu nối tiếp các nhóm bối dây của pha dây quấn này lại. Khi đấu nối tiếp các nhóm bối dây cho một pha ở trường hợp q nguyên, dây quấn một lớp hay hai lớp ta cần áp dụng quy tắc sau: Mỗi nhóm dây có thể tạo thành một hoặc hai cực từ tuỳ theo cách đấu, nếu 1 nhóm bối dây tạo thành 1cực từ gọi là đấu cực thật, nếu 1 nhóm bối dây tạo ra hai cực từ gọi là đấu cực giả ( cực ảo ).  Khi tổng số nhóm dây một pha bằng ½ số cực từ ta áp dụng cách đấu cực ảo.  Khi tổng số nhóm dây một pha bằng số cực từ 2p ta áp dụng cách đấu cực thật.  Khi đã hoàn chỉnh một pha ta định đầu và cuối cho pha này (đầu cho mỗi pha ký hiệu bằng A, B, C, cuối ký hiệu X, Y, Z, như vậy 3 pha có được A-X, B-Y, C-Z). Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 49 - Ví dụ: Cho stato của động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha có Z = 24, 2p = 4. Vẽ sơ đồ khai triển kiều đồng khuôn 1 lớp( sơ đồ dây quấn trải ), cho ra 6 đầu dây. Giải Số bối dây trong một nhóm: q = 34 24 2   mp Z = 2( bối/nhóm ) Góc điện giữa 2 rãnh liên tiếp: 0 000 15 24 180.4180.2180  Z p đ   (điện) Bước dây: Y = 3q + 1 = 3.2 + 1 = 7( rảnh ) Bước cực: 6 4 24 2  p Z  ( khoảng ) Khoảng cách pha cách pha: ZΦ = 2q + 1 = 2.3 + 1 = 5( rảnh ) Số bối dây của 3 pha: B =  2 24 2 Z 12( bối) Số nhóm dây của 3 pha: N3pha = 6 6 12  q B ( nhóm ) Số nhóm dây của một pha: N1pha = 2 3 3  phaN ( nhóm ) Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 50 - 2.2.2. Dây quấn đồng tâm - Các bối dây được quấn trên các khuôn có kích thước khác nhau, cùng tâm với nhau. Nhóm dây đồng tâm phải từ hai bối trở lên (hình vẽ), các bối dây trong một nhóm có kích thước khác nhau. Hình 2.3: Dạng đồng khuôn tập trung, Z=24, 2p=4 Hình 2.4: Dạng đồng khuôn phân tán đơn giảng, Z=24,2p=4 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 51 - + Bước dây nhỏ nhất: Y=2q+2 (rãnh) Y1=Y+2 (rãnh) Yn=Yn-1+2 (rãnh) Ví dụ: vẽ sơ đồ dây quấn đồng tâm Z=24, 2p=4. 2.2.2. Dây quấn xếp 2 lớp Trong 1 rảnh có chứa 2 cạnh tác dụng của hai nhóm khác nhau thông thường của cùng một pha. Cạnh dây nằm trên vẽ bằng nét liền, cạnh dây nằm dưới vẽ bằng nét đứt. )1( 3 2   Y Để khử sóng điều hoà bậc cao, ta có thể chọn giá trị cho Y như sau:  Khử sóng điều hoà bậc 3: Y=2/3  Khử sóng điều hoà bậc 5: Y=4/5  Khử sóng điều hoà bậc 7: Y=6/7 Ví dụ: Hình 2.5: Đồng tâm 2 mặt phẳng, Z = 24,2p=4 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 52 - 2.3. DÂY QUẤN 3 PHA (q là phân số) Ví dụ: Z=30, 2p=4→ 5,7 ; q=2,5. - Có 2 phương pháp bố trí dây quấn (q là phân số), phương pháp bố trí theo clement và phương pháp bố trí theo pyбo. + Phương pháp bố trí theo clement có thể bố trí cho dây quấn 1 lớp hoặc hai lớp. + Phương pháp pyбo chỉ thích hợp cho dây quấn hai lớp. a. Trình tự xây dựng sơ đồ theo clement *Bƣớc 1: Từ Z, 2p →  ,đ , q + Viết q dưới dạng sau: q = b + c/d (b, c, d là các số nguyên, c/d tối giản). *Bƣớc 2: lập bản xác định phân bố rãnh cho 3 pha. + Bảng gồm có 3 cột (tương ứng A, B, C), số hàng của bảng luôn bằng 2p. + Điền các giá trị vào các ô chứa trong bảng (tổng số ô là 6p). + Các giá trị mỗi ô xác định như sau: Nếu (c/d) < 0,5: ta ghi giá trị b cho mỗi ô trong bảng. Nêu (c/d) > 0,5: ta ghi giá trị (b+1) cho mỗi ô trong bảng. Nêu (c/d) = 0,5: ta ghi giá trị b hoặc (b+1) cho mỗi ô trong bảng. *Bƣớc 3: Điều chỉnh các giá trị trong bảng. Hình 2.6: Xếp 2 lớp , Z = 36,2p=4 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 53 - + Bảng thành lập ở bước 2 là bảng phân bố rãnh cho mỗi pha trên mỗi khoảng bước cực. Nếu cộng tổng các giá trị ghi cho các ô, giá trị này có thể: . Nhỏ hơn tổng số rãnh Z, nếu ô ghi giá trị b. . Lớn hơn tổng số rãnh Z, nếu ô ghi giá trị (b+1) + Hiệu chỉnh như sau: . Từ ô đầu tiên đánh *, sau đó bắt đầu từ trái sang phải, từ trên xuống dưới một khoảng cách bằng đúng 2p, dừng lại ở ô nào đánh dấu * tại ô đó, tiếp tục cho đến khi hồi đúng về ô mở đầu. . Đánh dấu * kế tiếp ô kế tiếp ở bên dưới của ô vừa đánh dấu * . Tại các ô có đánh dấu * ta hiệu chỉnh như sau: Nếu giá trị trong ô là b ta hiệu chỉnh thành b+1 Nếu giá trị trong ô là b+1 ta hiệu chỉnh thành b *Bƣớc 4: căn cứ theo giá trị trong bảng phân bố theo clement vừa hiệu chỉnh ta xác định số rãnh trên mỗi bước cực. Ví dụ: áp dụng p2 clement để vẽ sơ đồ dây quấn 1 lớp, Z=30, 2p=4. )2,1,2( 2 1 2 4 10 5.2 3.4 30 .2 5,7 4 30 2    dcbq mp Z q p Z  (bối/nhóm) A C B A C B A C B A C B 2 2 2 2 * 2 2 2 * 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 * 2 2 * 2 * 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 * 2 2 * 2 * 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 * 2 2 3 Số thứ tự rãnh 1 2 3 4 5 6 7 pha A A A C C B B Số thứ tự rãnh 8 9 10 11 12 13 14 15 pha A A A C C C B B Bước cực 1 Bước cực 2 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 54 - Số thứ tự rãnh 16 17 18 19 20 21 22 23 pha A A C C C B B B Số thứ tự rãnh 24 25 26 27 28 29 30 pha A A C C B B B b. Trình tự xây dựng sơ đồ theo pyбo. *Bƣớc 1: Từ Z, 2p xác định đ , ,s lại q. viết lại q dưới dạng phân số q=b+c/d. *Bƣớc 2: Căn cứ vào các giá thị b, c, d ta lập nhóm số thứ tự theo quy tắc sau: + Viết con số có giá trị bằng (b+1) thành c lần. + Viết con số có giá trị bằng b thành (d-c) lần. + Lập tỷ số M= d p2.3 , theo pyбo M chính là số lần viết lập lại nhóm số thứ tự và chuổi số tuần hoàn tìm được bằng cách viết M lần nhóm số thứ tự xác định phân bố rãnh cho mỗi pha dây quấn trên stato. *Bƣớc 3: Chọn Y và theo phân bố rãnh được xác định bước 2 ta vẽ sơ đồ dây quấn hai lớp. Ví dụ: Z=27, 2P=4. - Xác định bước cực: 4 27 2  p Z  q= 4 1 2 4 9  (b=2, c=1, d=4) - Lập nhóm số thứ tự b, c, d như sau: . Nhóm số thứ tự: 3222 . Số lần lập nhóm số thứ tự M= 3 2.3  d p (lần) . Chuỗi tuần hoàn xác định phân bố rãnh cho 3 pha là: Bước cực 4 Bước cực 3 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 55 - 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 ACB ACB ACB ACB Số thứ tự rãnh 8 9 10 11 12 13 14 Pha A A C C C B B Số thứ tự rãnh 15 16 17 18 19 20 21 Pha A A C C B B B Số thứ tự rãnh 22 23 24 25 26 27 Pha A A A C C B 2.4. DÂY QUẤN 1 PHA a. Khái niệm Dây quấn động cơ 1pha hoặc hai pha, thường bố trí hai dây quấn lệch pha không gian 90 0 và tạo dòng điện qua hai bộ dây này lệch pha về thời gian 900 (hay gần 900), để tạo ra từ trường quay tròn khởi động cho động cơ. Nếu pha phụ được cắt khỏi nguồn điện khi tốc độ động cơ đạt 75% tốc độ đồng bộ ta có động cơ 1 pha. Nếu pha phụ đấu // pha chính khi động cơ làm việc ta có động cơ hai pha. - Tương tự dây quấn động cơ 3 pha, dây quấn động cơ 1 pha cũng được phân loại: + Dây quấn 1 lớp đồng khuôn hay đồng tâm. A C B 3 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 Số thứ tự rãnh 1 2 3 4 5 6 7 Pha A A A C C B B Bước cực 2 Bước cực 3 Bước cực 4 Bước cực 1 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 56 - + Dây quấn 2 lớp. + Dây quấn sin. Dây quấn 1 pha thường không có dạng q phân số. Do đó tổng số rãnh stato phải phân bố theo tỷ lệ định trước cho pha chính và pha phụ. Nếu gọi QA tổng số rãnh phân bố cho pha chính, QB tổng số rãnh phân bố cho pha phụ ta có tỷ lệ phân bố như sau: QA=3QB QA=2QB QA=QB - qAvà qB số rãnh phân bố cho pha chính và pha phụ trên một bước cực từ. QA+QB = Z p Q q AA 2  , qB = p QB 2 , qA+qB= * Điều kiện để sử dụng phân bố QA=QB= 2 Z , ta cần có qA và qB là các số nguyên qA=qB= 2  nguyên  bội số của 2. * Điều kiện để sử dụng phân bố QA=2QB, QA= Z 3 2 , QB= 3 Z , muốn qA và qB là các số nguyên 3 2  Aq nguyên và qB= 3  nguyên  là bội số của 3. * Điều kiện phân bố QA=3QB  là bội số của 4. b. Trình tự xây dựng sơ đồ 1 lớp + Bƣớc 1: Căn cứ vào Z, 2p xác định đ , . Tuỳ theo  là bội số của 2,3,4 ta chọn phân bố rãnh cho pha chính và pha phụ. Tính qA, qB. + Bƣớc 2: phân bố rãnh cho pha chính và pha phụ theo  , qA,qB. + Bƣớc 3: Tuỳ theo dạng dây quấn cần vẽ, tạo đầu nối cho các nhóm bối dây. Vẽ pha chính rồi pha phụ c.Trình tự xây dựng sơ đồ 2 lớp +Bƣớc1: Căn cứ vào Z, 2p  chọn phân bố rãnh cho pha chính và pha phụ QA,QB→qA,qB. . Chọn bước dây 1 3 2   Y Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 57 - . Tính đ . * Bƣớc 2: Căn cứ  , qA, qB xác định phân bố rãnh chop ha chính và pha phụ. * Bƣớc 3: Tương tự như động cơ 3 pha. d.Trình tự xây dựng sơ đồ dây quấn Sin Đặc điểm: - Không cần căn cứ vào sự phân bố số rãnh cho pha chính và pha phụ - Pha chính và pha phụ có thể phân bố hết toàn bộ rãnh của rtato - Số vòng dây mỗi bối dây trong nhóm không bằng nhau và tuân theo tỉ lệ cho trước - Kiểu dây quấn: mượn rãnh hoặc không mượn rãnh *) Phƣơng pháp Siskind Qui tắc về tổng số bối dây có thể chứa tối đa trong một nhóm bối dây: -  : có giá trị chẵn + Dây quấn không mượn rãnh + Dây quấn mượn rãnh Số bối dây lớn nhất trong một nhóm /2 /2 (ở giữa nhóm có một rãnh trống) -  : có giá trị l + Dây quấn không mượn rãnh + Dây quấn mượn rãnh (-1)/2 (ở giữa nhóm có một rãnh trống) (+1)/2 Chú ý: + Khi  chẳn: kiểu dây quấn chính và dây quấn phụ giống nhau + Khi  lẻ: kiểu dây quấn chính và dây quấn phụ khác nhau Các bước thực hiện: - Tính , đ - Dựa vào bảng để chọn dạng dây quấn cho pha chính và pha phụ. Xác định tỉ lệ phân bố số vòng dây trong một nhóm - Vẽ dạng dây quấn Sin cho pha chính, xác định trục của nhóm bối dây pha chính. Từ đó suy ra trục của nhóm bối dây pha phụ. Chú ý: trục nhóm bối dây pha chính và pha phụ lệch nhau 900 điện. - Vẽ dạng dây quấn Sin cho pha phụ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 58 - A B X Y 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 *) Phƣơng pháp Viennott Theo tiêu chuẩn Viennott, dây quấn Sin được bố trí theo bảng sau: Hình 2.7: Dây quấn Sin, Z = 24, 2p=4 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 59 - - Vị trí ghi giá trị 0: rãnh bỏ trống - Vị trí ghi giá trị khác 0: rãnh chứa dây quấn - Giá trị ghi trong bảng là 1, bểu thị số vòng của bối đó là 1 đơn vị. - Khi phân bố càng ít cột ghi 0 (hoặc không có cột 0): dùng cho dây quấn pha chính - Khi phân bố ghi giá trị 0 nhiều hơn số cột ghi giá trị khác 0: dùng cho dây quấn pha phụ Chú ý: : + Khi  chẳn: kiểu dây quấn chính và dây quấn phụ giống nhau + Khi  lẻ: kiểu dây quấn chính và dây quấn phụ khác nhau - Trong bảng phân bố ứng với bước cực  = 4,6.9,12 + Nếu số cột bố trí dây quấn bằng  : dây quấn kiểu không mượn rãnh + Nếu số cột bố trí dây quấn bằng  +1: dây quấn kiểu mượn rãnh Các bước thực hiện: - Tính  - Chọn dạng dây quấn cho pha chính và pha phụ. Xác định số bối dây lớn nhất trong một nhóm - Vẽ dạng dây quấn Sin cho pha chính, xác định trục của nhóm bối dây pha chính. Từ đó suy ra trục của nhóm bối dây pha phụ. Chú ý: trục nhóm bối dây pha chính và pha phụ lệch nhau 900 điện. - Vẽ dạng dây quấn Sin cho pha phụ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 60 - 2.5. DÂY QUẤN PHẦN ỨNG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU a. Khái quát Dây quấn phần ứng tham gia quá trình biến đổi năng lượng từ điện năng sang cơ năng hay ngược lại, do vậy nó cần có các yêu cầu sau đây:  Tạo ra một sức điện động cần thiết, có thể cho dàng điện nhất định chạy qua mà không bị nóng qúa nhiệt độ cho phép, đảm bảo đổi chiều tốt.  Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn và an toàn. Dây quấn phần ứng phân ra làm các loại sau:  Dây quấn xếp đơn và xếp phức tạp.  Dây quấn sóng đơn và sóng phức tạp.  Dây quấn hổn hợp(kết hợp cả hai loại dây quấn). b. Cấu tạo dây quấn phần ứng.  Phần tử: là một bối dây gồm nhiều vòng dây mà hai đầu của nó nối vào hai phiến góp( hình vẽ).  Rãnh thực: Z  Rãnh nguyên tố: Znt là trong rãnh thực đặt hai cạnh tác dụng gồm một cạnh nằm trên và một cạnh nằm dưới.  Nếu trong một rãnh thực mà người ta đặt 2u canh tác dụng (u=1,2,3), thì người ta có thể chia rãnh thực ra làm u rãnh nguyên tố. Znt = u.Z  Số phần tử của dây quấn phần ứng: S  Số phiến góp của cổ góp: G  Quan hệ giữa S,G,Znt: Znt=S=G. c. Các bƣớc dây quấn  Bƣớc dây quấn thứ nhất Y1: khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của một phần tử đo bằng số rãnh nguyên tố.  Bƣớc dây thứ hai Y2: khoảng cách giữa cạnh tác dụng thứ hai của phần tử thứ nhất với cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử thứ hai, đo bằng rãnh nguyên tố. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 61 -  Bƣớc dây tổng hợp y: khoảng cách giữa hai cạnh tác dụng của hai phần tử liên tiếp nhau, đo bằng rãnh nguyên tố.  Bƣớc trên vành góp yG: là khoảng cách giữa hai phiến góp có hai cạnh tác dụng của cùng một phần tử nối vào đó và đo bằng số phiến góp.( hình vẽ ) d. Dây quấn xếp đơn.  Bƣớc dây thứ nhất: y1=  p Znt 2 = số nguyên  y1= p Z nt 2 ta có dây quấn bước đủ.  y1=  p Znt 2 ta có dây quấn bước dài.  y1=  p Znt 2 ta có dây quấn bước ngắn.  Bước dây tổng hợp y = yG=1.  Bước dây thứ hai y = y1- y. Ví dụ: Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp đơn Znt= S = G = 16, 2p = 4. * y = yG= 1, y2 = y1- y = 4-1=3. Lớp trên: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 khép kín Lớp dƣới: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4  Cạnh nằm trên vẽ bằng nét liền, cạnh nằm dưới vẽ bằng nét đứt.  Vị trí cực từ đối xứng nhau, nghĩa là khoảng cách giữa chúng phải đều nhau, chiều rộng cực từ bằng khoảng 0,7 bước cực.  Vị trí đặt chổi than phải trùng với trục của cực từ, chiều rộng chổi than bằng một phiến góp. g. Dây quấn xếp phức tạp. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 62 - Điểm khác nhau giữa dây quấn xếp đơn và phức tạp chỉ ở bước yG, nếu yG=m trong đó m=2,3số nguyên thì ta có dây quấn xếp phức tạp. Thường chỉ dùng m=2. Ví dụ: - Vẽ sơ đồ khai triển dây quấn xếp phức tạp yG= m = 2, 2p = 4, Znt= S = G = 24. * Các bƣớc dây quấn: y1= 6 4 24 2   p Znt y = yG=2 y2= y1-y = 6-2 = 4 * Trình tự nối các phần tử: Lớp trên: 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 khép kín Lớp dƣới: 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 Lớp trên: 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 khép kín Lớp dƣới: 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 h. Dây quấn sóng đơn. Đặc điểm của dây quấn song đơn là hai đầu của phần tử nối với hai phiến đổi chiều cách rất xa nhau và hai phần tử nối với nhau cũng cách xa nhau nên cách đấu gần giống như làn song. Cách xác định bước dây y1tương tự như dây quấn... baûn khoâng bò meùo nöõa. Ñeå coù theå buø ñöôïc ôû baát cöù taûi naøo daây quaán buø ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng sao cho söùc töø ñoäng cuûa hai daây quaán ñoù ngöôïc chieàu nhau. Treân hình khai trieån hình 6 caùc ñöôøng 1, 2 bieåu thò söï phaân boá caùc söùc töø ñoäng, phaàn öùng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 140 - ngang truïc Föq vaø cuûa daây quaá buø Fb. Ta thaáy veà cô baûn laø buø ñöôïc treân phaïm vi maët cöïc, chæ coù giöõa hai cöïc do khoâng ñaët ñöôïc daây quaán buø neân söùc töø ñoäng Fb coù daïng hình thang doù ñoù ôû giöõa hai cöïc töø khoâng buø ñöôïc maø coøn laïi moät phaàn (trong hình gaïch cheùo). Nhöng ôû maùy coù daây quaán buø bao giôø cuõng coù ñaët cöïc töø phuï neân döôùi taùc duïng cuûa cöïc töø phuï vaø daây quaán buø, töø tröôøng toång cuûa maùy nhö hình 6b. Ta thaáy söï phaân boá cuûa töø tröôøng ñoù gaàn gioáng nhö töø tröôøng luùc khoâng taûi maø khoâng phuï thuoäc vaøo taûi cuûa maùy. Ñieàu ñoù ñaûm baøo cho maùy ñoåi chieàu toát. 3.6. ĐỔI CHIỀU DÕNG ĐIỆN 3.6.1. Ñaïi cöông Khi chuyeån ñoäng trong töø tröôøng cuûa moät cöïc, moãi phaàn töû daây quaán thuoäc vaøo moät nhaùnh song song vaø doøng ñieän Iö, trong noù coù chieàu nhaát ñònh. Luùc caùc caïnh cuûa caùc phaàn töû ñi vaøo vuøng trung tính thì phaàn töû bò choåi than noái ngaén maïch, doøng ñieän trong phaàn töû thay ñoåi ñeå sau ñoù khi phaàn töû böôùc sang ranh giôùi cuûa cöïc keá tieáp vaø chuyeån sang nhaùnh song song khaùc, doøng ñieän trong noù coù chieàu ngöôïc laïi (- iö). Quaù trình ñoåi chieàu cuûa doøng ñieän khi phaàn töû di ñoäng trong vuøng trung tính vaø bò choåi than noái ngaén maïch ñöôïc goïi laøsöï ñoåi chieàu. G dc V bc T  Trong ñoù: bc: Chieàu roäng cuûa choåi goùp. VG: Toác ñoä daøi cuûa vaønh goùp. Hình 3.4: Quá trình đổi chiều dòng điện Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 141 - G D b G G  Neáu chuùng ta kyù hieäu: DG: Ñöôøng kính cuûa vaønh goùp. : Böôùc goùp G: Soá phieán goùp G C G b b B  Vaø bieát raèng toác ñoä cuûa vaønh goùp laø: VG = DG.n = bG.Gn (3-1) n: Toác ñoä quay cuûa vaøng goùp. n.G BT Gdc 1  ; Tñc: Chu kyø ñoåi chieàu daây quaán xeáp (3-2) G GC dc V b)m(b T 1  Thay bc = BG ; m = a/ p vaø trò soá cuûa DG seõ thu ñöôïc: n.G ) p a (B T G dc 1  (3-3) 3.6.2. Quaù trình ñoåi chieàu Ñeå thaáy roõ quy luaät bieán ñoåi cuûa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu vaø nguyeân nhaân chuû yeáu phaùt sinh tia löûa, töø ñoù neâu ra bieän phaùp caûi thieän ñoåi chieàu, ta haõy nghieân cöùu qui luaät ñoåi chieàu xaûy ra ôû phaàn töû daây quaán xeáp ñôn treân hình 34-1b. Bieåu thöùc cuûa doøng ñieän trong phaàn töû ñoåi chieàu coù theå suy ra ñöôïc töø caùc ñònh luaät Kirchhoff vieát cho phaàn töû ñoù. Theo ñònh luaät thöù hai vieát cho maïch voøng cuûa phaàn töû, ta coù: irpt + i1(rñ + rtx.1) – i2(rñ + rtx.2) =  C (3-4) Trong ñoù: i: doøng ñieän ngaén maïch chaïy trong phaàn töû ñoåi chieàu i1, U2: caùc doøng ñieän chaïy qua daây noái caùc phieán ñoåi chieàu 1 vaø 2. rpt : ñieän trôû cuûa phaàn töû. rñ: ñieän trôû cuûa daây noái. rtx1, 2: ñieän trôû tieáp xuùc giöõa choåi than vaø phieán ñoåi chieàu töông öùng.  C: toång caùc söùc ñieän ñoäng Sức ñieän ñoäng töï caûm eL gaây ra do söï bieán ñoåi cuûa doøng ñieän I trong phaàn töû ñoåi chieàu. Sức ñieän ñoäng hoå caûm eM do aûnh höôûng cuûa söï ñoåi chieàu ñoàng thôøi cuûa caùc phaàn töû khaùc naèm trong cuøng moät raõnh. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 142 - Sức ñieän ñoäng ñoåi chieàu eñc, sinh ra phaàn töû ñoåi chieàu chuyeån ñoäng trong töø tröôøng hoãn hôïp taïi vuøng trung tính. Töø tröôøng naøy nhö ñaõ trình baøy ôû chöông 3A do cöïc cöïc töø phuï vaø phaûn öùng phaàn cöùng taïo thaønh. Caùc sức ñieän ñoäng eL vaø eM coù taùc duïng ñoái vôùi quaù trình ñoåi chieàu nhö nhau vaø toång cuûa chuùng ñöôïc goïi laø sức ñieän ñoäng phaûn khaùng eL + eM = epa. Ñoåi chieàu ñöôøng thaúng: C = 0 thì doøng ñieän phuï trong phaàn töû ñoåi chieàu baèng khoâng vaø töø ta coù: u dc i) T t (i 2 1 Khi ñoåi chieàu ñöôøng thaúng, maät ñoä doøng ñieän ôû beà maët tieáp xuùc phía ñi ra vaø phía ñi vaøo baèng: t i . S T S i i tT i . S T S i i dc tx dc dc tx 2 2 2 2 1 1 1    (3-5) Treân hình ta thaáy: 2 2 1 1   tg t i ;tg tT i dc Vì ôû tröôøng hôïp ñoåi chieàu, ñöôøng thaúng 1 = 2 cho neân trong suoát quaù trình ñoåi chieàu i1 = i2 = C te vaø quaù trình ñoåi chieàu tieán haønh ñöôïc thuaän lôïi. Ñoåi chieàu ñöôøng cong: C  0 cho neân trong phaàn töû ñoåi chieàu seõ xuaát hieän doøng ñieän phuï it xaùc ñònh theo soá haïng thöù hai cuûa bieåu thöùc. Doøng ñieän phuï it seõ coäng vôùi doøng ñieän coù baûn icb khieán cho quan heä i = f(t) khoâng coøn laø ñöôøng thaúng nöõa vaø ta coù ñoåi chieàu ñöôøng cong. Dòng ñieän phuï is khi ñoåi chieàu vöôït tröôùc (C>0) vaø ñoåi chieàu trì hoaõn (C<0). Xaùc ñònh caùc sức ñieän ñoäng trong phaàn töû ñoåi chieàu: Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän ñoåi chieàu bình thöôøng cuûa maùy, khi thieát keá caàn phaûi xaùc ñònh caùc sức ñieän ñoäng sinh ra trong phaàn töû ñoåi chieàu ñeå giôùi haïn chuùng trong moät phaïm vi nhaát ñònh. Döôùi ñaây ta seõ laàn löôït tính caùc sức ñieän ñoäng ñoù. Sức ñieän ñoäng töï caûm eL: Sức ñieän ñoäng töï caûm eL coù daïng: dt di Le L  Trong ñoù: L: heä soá töï caûm cuûa phaàn töû. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 143 - dc thL dctb T Liu e T iu dt di 2 2         Vì quaù trình ñoåi chieàu, doøng ñieän I bieán ñoåi töø +iö ñeán –iö neân giaù trò trung bình cuûa ñaïo haøm trong chu kyø ñoåi chieàu Tñc. do ñoù: Töø thoâng  sinh ra sức ñieän ñoäng töï caûm eL trong phaàn töû ñoåi chieàu bao goàm töø thoâng taûn qua raõnh th, töø thoâng taûn ñính naêng. Sức ñieän ñoäng hoå caûn:   n i n S n MM dt din Mee 1 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. Söùc ñieän ñoäng: hoã caûm eM cuõng caùc taùc duïng gioáng nhö sức ñieän ñoäng töï caûm eL. Trò soá trung bình cuûa noù baèng:  n dc u Mth M. T i. e 2 (3-6) Töông töï nhö ñoái vôùi suaát ñieän ñoäng töï caûm bieåu thöùc cuoái cuøng cuûa sức từ ñoäng hoã caûm coù daïng:    M a uSS Mth ) p a ( V.Alw e 1 2 (3-7) Trong ñoù: M: suaát daãn töø do hoã caûm treân ñôn vò daøi cuûa caïnh taùc duïng cuûa phaàn töû. Sức töø ñoäng phaûn khaùng:    )( ) p a ( V.Wl eee ML G uadt th.Mth.Lpkth 2 (3-8) Ñeå tính epkth phaûi xaùc ñònh L vaø M. Caùch xaùc ñònh caùc suaát daãn töø ñoù seõ ñöôïc trình baøy chung trong phaàn tham soá daây quaán cuûa maùy ñieän xoay chieàu. Sức ñieän ñoäng ñoåi chieàu: eñc. Goïi Bñc laø töø caûm toång hôïp cuûa töø tröôøng cöïc töø phuï vaø töø tröôøng cuûa phaàn öùng taïi vuøng trung tính (coøn goïi laø töø caûn ñoåi chieàu) thì bieåu thöùc söùc töø ñoäng ñoåi chieàu coù daïng: eñc = 2Bñc.WS.lñc.Vö (3-9) Trong ñoù: Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 144 - lñc: chieàu daøi cuûa thanh daãn caét ñöôøng söùc cuûa töø tröôøng ñoåi chieàu. Ñoåi chieàu khi bc > bG: Xeùt quaù trình ñoåi chieàu cuûa daây quaán xeáp böôùc ñuû, coù caùc phaàn töû baèng nhau vôùi soá raõnh nguyeân toá u = 4 vaø bc = 2, 4bG Döôùi ñaây ta seõ xaùc ñònh söùc ñieän ñoäng phaûn khaùng epk vaø chieàu roäng vuøng ñoåi chieàu trong tröôøng hôïp ñoù. Söùc ñieän ñoäng phaûn khaùng: Ñeå ñôn giaûn, ta giaû thieát heä soá töï caûm vaø heä soá hoã caûm cuûa nhöõng phaàn töû cuøng naèm trong moät raõnh baèng nhau vaø coù quaù trình ñoåi chieàu ñöôøng thaúng. Doøng ñieän ñoåi chieàu cuûa caùc phaàn töû ñöôïc trình baøy treân hình 34.9a, trong ñoù thôøi ñieåm baét ñaàu ñoåi chieàu cuûa caùc phaàn töû caùch nhau moät khoaûng thôøi gian. n.G t dc 1  Chieàu roäng cuûa vuøng ñoåi chieàu: Ñeå ñaûm baûo ñoåi chieàu ñöôïc toát, chieàu roäng vuøng ñoåi chieàu phaûi ôû trong moät giôùi haïn nhaát ñònh. Muoán xaùc ñònh chieàu roäng vuøng ñoåi chieàu, ta xuaát phaùt töø thôøi gian caàn thieát ñeå ñoåi chieàu doøng ñieän trong u phaàn töû naèm trong moät raõnh. Khi daây quaán coù böôùc ñuû, ta coù: T = Tñc + (u – 1).tñc (3-10) Daây quaán coù böôùc ngaén hoaëc böôùc daøi theâm  thì: T = Tñc + (u – 1 + ).tñc Thay Tñc theo (34-26) vaø tñc theo (34-27) vaø (34-29) ta coù:                          p a u GnGn n Gn p a T G G 11 1 (3-11) Vì bñc = Tñc vaø bieát raèng Vö = Du’.n neân keát hôïp (34-3) ta ñöôïc: G D . b a ub 'u Gdc               (3-12) Neáu bieåu thò G D 'u  döôùi daïng G 'u G G 'uCT D D .b D D . G D   ta coù: G 'u GCdc D D b p a ubb              (3-13) 3.7. CÁC PHƢƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐỔI CHIỀU Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho söï ñoåi chieàu, tröôùc heát caàn phaûi giöõ ñuùng nhöõng ñieàu qui ñònh veà traïng thaùi cuûa raõnh goùp vaø cô caáu giöõ choåi than cho baûo ñaûm loaïi tröø ñöôïc nhöõng nguyeân nhaân sanh ra tia löûa, ta coù nhöõng bieän phaùp sau: Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 145 - 3.7.1. Cöïc töø phuï Bieän phaùp cô baûn ñeå caûi thieän ñoåi chieàu trong nhöõng tröôøng hôïp maùy ñieän moät chieàu hieän ñaïi laø taïo ra töø tröôøng ngoaøi, coøn goïi laø töø tröôøng ñoåi chieàu laïi vuøng trung tính baèng caùch ñaët nhöõng cöïc töø phuï giöõa nhöõng cöïc töø chính 3.7.2. Xaùc ñònh choåi than khoûi vuøng trung tính hình hoïc Ta coù theå lôïi duïng töø tröôøng toång cuûa maùy ñeå coù töø tröôøng ñoåi chieàu baèng caùch xeâ dòch choåi than khoûi vuøng trung tính hình hoïc. Töø hình coù theå thaáy raèng ôû tröôøng hôïp maùy phaùt ñieän muoán töø tröôøng ôû khu vöïc ñoåi chieàu coù cöïc tính cuûa cöïc töø chính vaø sau khi ñoåi chieàu caùc caïnh phaàn töû seõ ñi qua nhö ôû tröôøng hôïp cöïc töø phuï thì phaûi xeâ dòch choåi than thuaän chieàu quay cuûa maùy moät goùc  =  + y. Trong ñoù: : goùc giöõa caùc ñöôøng trung tính hình hoïc vaø vaät lyù. y: goùc coù trò soá öùng vôùi ñieàu kieän töø tröôøng toång baèng töø tröôøng ñoåi. 3.7.3. Daây quaán buø Vì töø tröôøng phaàn öùng phuï thuoäc theo doøng ñieän taûi Iö neân ñeå coù theå buø ñöôïc töø tröôøng ñoù ôû taûi baát kyø, daây quaán buø phaûi ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. Khi coù daây quaán buø, söùc ñieän ñoäng cuûa caùc cöïc phuï seõ ñöôïc giaûm nhoû, maïch töø cuûa cöïc phuï ít baûo hoaø hôn vaø hieäu quaû caûi thieän ñoåi chieàu cuûa cöïc töø phuï seõ taêng leân. 3.7.4. Nhöõng bieän phaùp khaùc Nhöõng bieän phaùp naøy khieán cho caáu taïo maùy phöùc taïp vaø coâng ngheä cheá taïo khoù khaên cho neân khoâng ñöôïc thoâng duïng vaø ta cuõng khoâng ñeà caäp ñeán. 3.8. TIA LỬA ĐIỆN TRÊN CỔ GÓP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Khi máy điện làm việc, qua trình đổi chiều thường gây ra tia lửa điện giữa chổi than và cổ góp điện. Tia lửa lớn có thể gây nên vành lửa xung quanh cổ góp điện, phá hỏng chổi than và cổ góp điện, gây tổn hao năng lượng, ảnh hưởng xấu đến môi trường và gây nhiểu đến thiết bị điện tử. Sự phát sinh này do các nguyên nhân sau: 3.8.1. Nguyên nhân cơ khí Do sự tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than không tốt, do cổ góp không tròn, không nhẫn chổi than không đúng quy cách, rung động chổi than do cố định không tốt hoặc lực lò xo không đủ để tỳ sát chổi than vào cổ góp. 3.8.2. Nguyên nhân điện từ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 146 - Khi roto quay liên tiếp có phần tử chuyển từ mạch nhánh này sang mạch nhánh khác. Ta gọi các phần tử ấy là phần tử đổi chiều. Trong phần tử đổi chiều xuất hiện các sức điện động sau: a. Sức điện động tự cảm eLdo sự biến thiên dòng điện trong các phần tử đổi chiều. b. Sức điện động hổ cảm em do sự biến thiên dòng điện của các phần tử đổi chiều khác lân cân. c. Sức điện động eqdo từ trường phần ứng gây ra. Ở thời điểm chổi điện ngắn mạch phần tử đổi chiều các sức điện động trên sinh ra dòng điện i chạy quẩn trong phần tử ấy, tích luỹ năng lượng và pháng ra dới dạng tia lửa khi vành góp chuyển động. => Để khắc phục tia lửa, ngoài việc loại trừ nguyên nhân cơ khí, người ta dùng cực từ phụ và dây quấn bù để tạo nên trong phần tử đổi chiều các sức điện động nhằm bù (triệt tiêu), tổng 3 sức điện động eL,em,eq. Từ trường của dây quấn bù và cực từ phụ phải ngược chiều với từ trường phần ứng. Đối với máy công xuất nhỏ người ta chuyển chổi than về trung tính vật lý m,n,. Câu hỏi: 1. Từ trường phần ứng 2. Từ trường cực từ phụ 3. Phản ứng phần ứng 4. Tia lửa điện 5. Biện pháp khắc phục Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 147 - Chöông 4: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 4.1. ĐẠI CƢƠNG Trong neàn kinh teá quoác daân, nhieàu ngaønh saûn xuaát nhö: luyeän kim, hoaù chaát, giao thoâng vaän taûi ñoøi hoûi phaûi duøng ñieän moät chieàu vaø ngaøy nay vaãn khoâng theå thay theá ñöôïc doøng ñieän moät chieàu, maëc duø vieäc duøng ñieän xoay chieàu trong coâng nghieäp ñaõ raát phoå bieán. Thoâng thöôøng ñeå coù nguoàn ñieän moät chieàu coù theå duøng caùc maùy phaùt ñieän moät chieàu quay baèng caùc ñoäng cô sô caáp nhö ñoäng cô ñieän xoay chieàu, ñoäng cô ñoát trong. Dựa vào phương pháp cung cấp dòng kích từ, người ta chia máy điện một chiều ra làm các loại: a. Máy điện một chiều kích từ độc lập: Dòng điện kích từ của máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy. b. Máy điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng. c. Máy điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng. d. Máy điện một chiều kích từ hổn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấn kích từ nối tiếp và dây quấn kích từ song song, trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu. 4.2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 4.2.1. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập  Dòng điện phần ứng bằng dòng điện tải (Iư=I)  Phương trình cân bằng điện áp trên mạch phần ứng: U = Eư - Rư.I - - + + - + - + - + Hình a Hình b Hình c Hình d Hình 4.1: Các kiểu kích từ Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 148 -  Trên mạch kích từ: Ukt=Ikt(Rkt+Rđc) Trong đó: Rưlà điện trở dây quấn phần ứng Rktlà điện trở dây quấn kích từ Rđcđiện trở điều chỉnh Khi dòng điện tải tăng, dòng điện phần ứng tăng, điện áp U giảm xuống do hai nguyên nhân:  do tác động của phản ứng phần ứng→Φ↓→Eư↓.  Điện áp rơi trên mạch phần ứng Iư.Rư tăng.  Để giữ cho điện áp máy phát không đổi tăng dòng điện kích từ. Máy phát kích từ độc lập có ưu điểm về điều chỉnh điện áp, thường gặp trong hệ thống máy phát – động cơ để truyền động máy cán, máy cắt gọt kim loại. Có nhược điểm là cần nguồn kích từ riêng. 4.2.2. Máy phát điện một chiều kích từ song song Để tạo thành điện áp cần thực hiện một quá trình tự kt. Lúc đầu máy không có dòng kích từ, từ thông trong máy là do từ dư của cực từ tạo ra (2-3)%Φđm. Khi quay phần ứng, trong dây quấn phần ứng có sức điện động cảm ứng do từ dư sinh ra, sức điện động này qua dây quấn kích từ →Ikt tăng lên, quá trình tiếp tục cho đến khi điện áp ổn định. Để máy phát ra điện áp, cần thiết phải có từ dư, I Rtải CKT Rkt Ikt - + Iư - + A 0 I U,Eư Ikt i nh 4.2: Máy phát điện một chiều kích từ độc lập Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 149 - nếu không có từ dư ta phải mồi từ nếu chiều hai tư trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ hoặc đoỏi chiều dây quấn phần ứng.  Mạch phần ứng: U=Eư - Rư.Iư.  Mạch kích từ: U=Ikt.(Rkt+Rđc).  Phương trình dòng điện: Iư=I+Ikt - Khi tải tăng → Iư tăng → Ugiảm →Ikt↓ → Φ↓→Eư↓. 4.2.3. Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp Dòng điện kích từ là dòng điện tải, do đó khi tải thay đổi điện áp thay đổi rất nhiều, trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp. Đặc tính ngoài U=f(I), khi tải tăng Iư↑ →Φ↑→ Eư↑ →U↑. khi I=(2-2,5)Iđm máy bảo hoà I↑→U↓. 4.2.4. Máy phát điện KT hổn hợp Khi nối thuận, từ thông cuộn nối tiếp cùng chiều cuộn //. Khi tải tăng Φnt↑→Φtổng↑→Eư↑→U không đổi→ ưu điểm của máy phát kích từ hổn hợp. - + A U=f(I) U I Rtải CKT Rkt - + Iư A I U I Ikt i nh 4.3: Máy phát điện một chiều kích từ song song i nh 4.4: Máy phát điện một chiều kích từ song song Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 150 - Khi nối ngược Φntvà Φ// ngược nhau, khi tải tăng U giảm nhiều U=f(I) dốc → dùng làm máy hàn điện một chiều. Câu hỏi: 1. Các đường đặc tính 2. Các dạng phát phát một chiều 3. Máy phát điện một chiều làm việc song song - + A I U I U i nh 4.5: Máy phát điện một chiều kích từ hổn hợp Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 151 - Chöông 5: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.1. ĐẠI CƢƠNG Noùi chung maùy ñieän moät chieàu coù theå laøm vieäc theo cheá doä maùy phaùt khi E>U vaø theo cheá ñoä ñoäng cô khi E < U. vieäc chuyeån töø cheá ñoä maùy phaùt sang cheá ñoä ñoäng cô xaûy ra hoaøn toaøn töï ñoäng khoâng caàn thay ñoåi gì ôû maïch noái, cuï theå khi giaûm doøng ñieän kích töø khieùn cho E cuûa maùt phaùt haï ñeán möùc E < U, doøng ñieän trong phaàn öùng töï ñoäng ñoåi chieàu, naêng löôïng seõ chuyeån theo chieàu ngöôïc laïi vaø maùy phaùt trôû thaønh ñoäng cô. Ñoäng cô ñieän moät chieàu ñöôïc duøng raát phoå bieán trong coâng nghieäp, giao thoâng vaän taûi vaø noùi chung nhöõng thieát bò naøo caàn ñieàu chænh toác ñoä quay trong phaïm vi roäng Cuõng nhö maùy phaùt ñoäng cô ñieän moät chieàu ñöôïc phaân loaïi theo caùch kích thích töø, thaønh caùc ñoäng cô kích thích töø ñoäc laäp, kích thích töø song song, kích thích töø noái tieáp, kích thích töø hoãn hôïp. Sô ñoà noái daây cuûa chuùng cuõng töông töï nhö maùy phaùt. Caàn chuù yù ôû ñoäng cô kích töø ñoäc laäp Iö = I, ôû ñoäng cô kích töø song song vaø hoãn hôïp Iö + It = I; ôû ñoâïng cô kích töø noái tieáp Iö = It = I. 5.2. MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.2.1. Môû maùy tröïc tieáp Phöông phaùp naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch ñoùng thaúng ñoäng cô ñieän vaøo nguoàn. Nhö vaäy luùc ñoäng cô chöa quay thì Eö = 0 vaø doøng ñieän phaàn öùng Iö =U/Rö. Vì trong thöïc teá Rö raát nhoû cho neân doøng ñieän môû maùy raát lôùn Imm = (20 – 30 )Iñm cho neân phöông phaùp môû maùy tröïc tieáp chæ aùp duïng ñöôïc cho caùc ñoäng cô ñieän coù coâng suaát nhoû vaøi traêm watl. 5.2.2. Môû maùy bằng bieán trôû Ñeå traùnh nguy hieåm cho ñoâïng cô vì doøng ñieän môû maùy quaù lôùn, ngöôøi ta duøng moät bieán trôû môû maùy Rmm maéc noái tieáp vaøo maïch phaàn öùng. Nhö vaäy doøng ñieän phaàn öùng luùc coù ñieän trôû môû maùy : mmö ö RR U I   5.2.3. Môû maùy baèng ñieän aùp thaáp Phöông phaùp naøy ñoøi hoûi phaûi duøng nguoàn ñieän ñoäc laäp coù theå ñieàu chænh ñöôïc ñieän aùp ñeå cung caáp cho phaàn öùng cuûa ñoäng cô, trong kho ñoù maïch kích töø phaûi ñöôïc ñaët döôùi ñieän aùp U =Uñm cuûa nguoàn khaùc. Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 152 - Ñaây laø phöông phaùp thöôøng duøng hôn caû trong vieäc môû maùy caùc ñoäng cô ñieän coù coâng suaâùt lôùn, ngoaøi ra coøn keát hôïp vôùi vieäc ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp. 5.3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.3.1. Khái niệm chung Ñoäng cô moät chieàu (coøn goïi laø ñoäng cô DC) thöôøng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc heä thoáng truyeàn ñoäng caàn thay ñoåi toác ñoä, khôûi ñoäng, haõm vaø ñaûo chieàu. Moät soá öùng duïng cuûa ñoäng cô moät chieàu nhö truyeàn ñoäng cho xe ñieän, maùy coâng cuï, maùy vaän chuyeån, maùy caùn, maùy nghieàn (trong coâng nghieäp giaáy) Vì moãi ñoäng cô ñeàu coù ñaëc tính laøm vieäc khaùc nhau neân ñeåû thích öùng vôùi töøng moâi tröôøng vaø ñieàu kieän laøm vieäc khaùc nhau thì ta phaûi coù caùch ñieàu chænh toác ñoä cho thích hôïp. Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô laø duøng caùc bieän phaùp ñeå thay ñoåi caùc thoâng soá nguoàn nhö ñieän aùp hay caùc thoâng soá maïch nhö ñieän trôû phuï, thay ñoåi töø thoâng Töø ñoù taïo ra caùc ñaëc tính cô môùi ñeå coù nhöõng toác ñoä laøm vieäc môùi phuø hôïp vôùi yeâu caàu. *) Caùc chæ tieâu kyõ thuaät ñeå ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä: Khi ñieàu chænh toác ñoä cuûa heä thoáng ta caàn chuù yù vaø caên cöù vaøo caùc chæ tieâu sau ñaây ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa heä thoáng : - Höôùng ñieàu chænh toác ñoä: Höôùng ñieàu chænh toác ñoä laø ta coù theå ñieàu chænh ñeå coù ñöôïc toác ñoä lôùn hôn hay beù hôn so vôùi toác ñoä cô baûn laø toác ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän treân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. - Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh): Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä D laø tæ soá giöõa toác ñoä lôùn nhaát nmax vaø toác ñoä beù nhaát nmin maø ngöôøi ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc taïi giaù trò phuï taûi laø ñònh möùc: D = nmax/nmin. Trong ñoù: nmax: Ñöôïc giôùi haïn bôûi ñoä beàn cô hoïc. nmin: Ñöôïc giôùi haïn bôûi phaïm vi cho pheùp cuûa ñoäng cô, thoâng thöôøng ngöôøi ta choïn nmin laøm ñôn vò. Phaïm vi ñieàu chænh caøng lôùn thì caøng toát vaø phuï thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa töøng heä thoáng, khaû naêng töøng phöông phaùp ñieàu chænh. - Ñoä baèng phaúng hay ñoä lieân tuïc trong ñieàu chænh toác ñoä: Trong phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä, coù nhieàu caáp toác ñoä. Ñoä lieân tuïc khi ñieàu chænh toác ñoä  ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá giöõa hai caáp toác ñoä keà nhau:  = ni/ni+1 Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 153 - Trong ñoù: ni: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù i. ni + 1: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù ( i + 1 ). Vôùi ni vaø ni + 1 ñeàu laáy taïi moät giaù trò moment naøo ñoù.  tieán caøng gaàn 1 caøng toát, phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä caøng lieân tuïc. Luùc naøy hai caáp toác ñoä baèng nhau, khoâng coù nhaûy caáp hay coøn goïi laø ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp.   1 : Heä thoáng ñieàu chænh coù caáp. - Toån thaát naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä Heä thoáng coù chaát löôïng cao laø moät heä thoáng coù hieäu suaát laøm vieäc cuûa ñoäng cô  laø cao nhaát khi toån hao naêng löôïng Pphuï ôû möùc thaáp nhaát. - Tính kinh teá cuûa heä thoáng khi ñieàu chænh toác ñoä Heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä coù tính kinh teá cao nhaát laø moät heä thoáng ñieàu chænh phaûi thoûa maõn toái ña caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. Ñoàng thôøi heä thoáng phaûi coù giaù thaønh thaáp nhaát, chi phí baûo quaûn vaän haønh thaáp nhaát, söû duïng thieát bò phoå thoâng nhaát vaø caùc thieát bò maùy moùc coù theå laép raùp laãn cho nhau. 5.3.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều Phöông trình ñaëc tính toác ñoä: U (1)U E E RU n I K K     Vôùi: a pN K E 60  Vaø : Rö = Rcb + Rcö + Rctp Töø (1) ta thaáy coù 3 phöông phaùp ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu ñoù laø : -Ñieàu chænh toác ñoä baèøng thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ( Uö ) -Ñieàu chænh toác ñoä baèøng thay ñoåi töø thoâng () -Ñieàu chænh toác ñoä baèøng thay ñoåi ñieän trôû phuï cuûa maïch phaàn öùng ( Rö ) a) Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng Ñoái vôùi caùc maùy ñieän moät chieàu, khi giöõ töø thoâng khoâng ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thì doøng ñieän, moment seõ khoâng thay ñoåi. Ñeå traùnh nhöõng bieán ñoäng lôùn veà gia toác vaø löïc ñoäng trong heä ñieàu chænh neân phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thöôøng ñöôïc aùp duïng cho ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô, ta duøng caùc boä nguoàn ñieän aùp coù theå ñöôïc ñieàu khieån baèng caùch söû duïng: Maùy phaùt DC (Heä Maùy phaùt - Ñoäng cô) - Boä chænh löu coù ñieàu khieån (AC DC) Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 154 - - Boä Chopper (Boä bieán ñoåi xung aùp) (DC DC) Caùc boä bieán ñoåi treân duøng ñeå bieán doøng xoay chieàu cuûa löôùi ñieän thaønh doøng moät chieàu vaø ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa noù cho phuø hôïp theo yeâu caàu. Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: M KK RR K U n ME fu E 2     Ta coù toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: n0 = Uñm/KEñm. Khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô thì toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng seõ thay ñoåi theo. Nhö vaäy ta thaáy hoï ñaëc tính cô laø nhöõng ñöôøng thaúng song song vôùi ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân: Hình 4.1 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng thöïc chaát laø giaûm aùp vaø cho ra nhöõng toác ñoä nhoû hôn toác ñoä cô baûn nñm. Ñoàng thôøi ñieàu chænh nhaûy caáp hay lieân tuïc tuøy thuoäc vaøo boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi moät caùch lieân tuïc vaø ngöôïc laïi. Theo lyù thuyeát thì phaïm vi ñieàu chænh D = . Nhöng trong thöïc teá ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp neáu khoâng coù bieän phaùp ñaëc bieät chæ laøm vieäc ôû phaïm vi cho pheùp : Umin = Uñm/10, nghóa laø phaïm vi ñieàu chænh: D = nñm/nmin = 10/1. Neáu ñieän aùp phaàn öùng U < Umin thì do phaûn öùng phaàn öùng seõ laøm cho toác ñoä ñoäng cô khoâng oån ñònh. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô ñöôïc duøng nhieàu trong maùy caét kim loaïi vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn nñm. Öu ñieåm : Ñaây laø phöông phaùp ñieàu chænh trieät ñeå, voâ caáp coù nghóa laø coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyø vuøng taûi naøo keå caû khi ôû khoâng taûi lyù töôûng. U1 U2 U3 TN ( Uñm ) n0 nñm n1 n2 n3 M n MC Uñm > U1 > U2 > U3 ncb > n1 > n2 > n3 i nh 5.1: Thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 155 - Nhöôïc ñieåm : Phaûi caàn coù boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi ñöôïc neân voán ñaàu tö cô baûn vaø chi phí vaän haønh cao. b) Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng \ Ñieàu chænh töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu laø ñieàu chænh moment ñieän töø cuûa ñoäng cô M = KMIö vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô Eö = KEn. Thoâng thöôøng, khi thay ñoåi töø thoâng thì ñieän aùp phaàn öùng ñöôïc giöõ nguyeân giaù trò ñònh möùc. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän nhoû vaø ñoâi khi caû caùc maùy ñieän coâng suaát trung bình, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc bieán trôû ñaët trong maïch kích töø ñeå thay ñoåi töø thoâng do toån hao coâng suaát nhoû. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän coâng suaát lôùn thì duøng caùc boä bieán ñoåi ñaëc bieät nhö: maùy phaùt, khueách ñaïi maùy ñieän, khueách ñaïi töø, boä bieán ñoåi ñieän aùp Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø giaûm töø thoâng. Neáu taêng töø thoâng thì doøng ñieän kích töø IKT seõ taêng daàn ñeán khi hö cuoän daây kích töø. Do ñoù, ñeå ñieàu chænh toác ñoä chæ coù theå giaûm doøng kích töø töùc laø giaûm nhoû töø thoâng so vôùi ñònh möùc. Ta thaáy luùc naøy toác ñoä taêng leân khi töø thoâng giaûm: n = U/KE. Maët khaùc ta coù: Moment ngaén maïch Mn = KMIn neân khi  giaûm seõ laøm cho Mn giaûm theo. Khi  giaûm thì ñaëc tính cô seõ doác hôn. Neân ta coù hoï ñöôøng ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng nhö sau:  -  +  +   - CKT RKT Iö U Ñ UKT 1 2 ñm 0 MC M2 M1 Mn . nñm n1 n2 n M ñm > 1 > 2 nñm < n1 < n2 i nh 5.2: Thay ñoåi töø thoâng i nh 5.3: Đaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử Giaùo Trình Maùy Ñieän - 156 - Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä voâ caáp vaø cho ra nhöõng toác ñoä lôùn hôn toác ñoä cô baûn. Theo lyù thuyeát thì töø thoâng coù theå giaûm gaàn baèng 0, nghóa laø toác ñoä taêng ñeán voâ cuøng. Nhöng treân thöïc teá ñoäng cô chæ laøm vieäc vôùi toác ñoä lôùn nhaát : nmax = 3nñm töùc phaïm vi ñieàu chænh: D = nmax/nñm = 3/1. Bôûi vì öùng vôùi moãi ñoäng cô ta coù moät toác ñoä lôùn nhaát cho pheùp. Khi ñieàu chænh toác ñoä tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän cô khí, ñieàu kieän coå goùp ñoäng cô khoâng theå ñoåi chieàu doøng ñieän vaø chòu ñöôïc hoà quang ñieän. Do ñoù, ñoäng cô khoâng ñöôïc laøm vieäc quaù toác ñoä cho pheùp. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp vaø cho nhöõng toác ñoä lôùn hôn nñm. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä cho caùc maùy maøi vaïn naêng hoaëc laø maùy baøo. Do quaù trình ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc thöïc hieän treân maïch kích töø neân toån thaát naêng löôïng ít, mang tính kinh teá, thieát bò ñôn giaûn. c) Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï trong maïch phaàn öùng Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng coù theå ñöôïc duøng cho taát caû ñoäng cô ñieän moät chieàu. Trong phöông phaùp naøy ñieän trôû phuï ñöôïc maéc noái tieáp vôùi maïch phaàn öùng cuûa ñoäng cô theo sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: Câu hỏi: 1. Các phương pháp mỏ máy động cơ điện một chiều 2. Đăc tính của động cơ điện một chiều  - CKT RKT Iö E  - +  +    Rf U UKT i nh 5.4: Thay ñoåi ñieän trôû phuï trong maïch phaàn öùng

Các file đính kèm theo tài liệu này:

giao_trinh_may_dien.pdf