Giáo trình nghề Điện công nghiệp - Mạch điện 2 - Trình độ Trung cấp
1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI
GIÁO TRÌNH
Máy điện
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ – CĐ CN&TM ngày tháng
năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại)
Vĩnh Phúc, năm 2018
2
MỤC LỤC
BÀI 3: MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 3 PHA............................87
3
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: MÁY ĐIỆN 2
Mã mô đun: MĐ16030061
Thời gian thực hiện mô đun: 60 giờ (Lý thuyết: 15 giờ, Thực hành:43 giờ
; kiểm tra: 2 giờ)
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN
- Vị trí: Đây là mô đun chuyên môn nghề quan trọng trong chương trình
đào tạo học viên trung cấp ngành đện công nghiệp của trường và mô đun này
được bố trí học vào học kỳ 4trong chương trình đào tạo
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc, kết hợp giữa lý thuyết
và bài tập, thực hành
II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN
1. Kiến thức: Mô tả được cấu tạo, phân tích nguyên lý và vẽ được sơ đồ
khai triển dây quấn của máy 1 chiều, máy phát điện xoay chiều 1pha và 3 pha.
2. Kỹ năng: Sử dụng thành thạo các loại dụng cụ để quấn lại được phần
ứng máy điện 1 chiều bị hỏng theo số liệu có sẵn.Kiểm tra, đấu dây vận hành và
sửa chữa được các hư hỏng trong máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha
3. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Quấn lại được phần ứng máy điện 1
chiều bị hỏng theo số liệu có sẵn. Kiểm tra, đấu dây vận hành và sửa chữa được
các hư hỏng trong máy phát điện xoay chiều 1 pha và 3 pha đảm bảo kĩ thuật và
an toàn.
III. NỘI DUNG MÔ ĐUN
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Thời gian
Số
Tên chương mục
Tổng Lý Thực hành
TT
Kiểm tra
số thuyết
Bài tập
1
2
Bài 1: Máy điện 1chiều.
20
5
5
Bài 2: Máy phát điện xoay chiều 1
14
1
1
2
20
5
pha
3
Bài 3: Máy phát điện xoay chiều 3
14
20
5
pha
Tổng:
60
15
43
4
BÀI 1. MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU
Mục tiêu:
+ Kiến thức: Hiểu cấu tạo, phân tích được nguyên lý làm việc của Máy
điện 1 chiều
+ Kỹ năng:Sử dụng thành thạo các loại dụng cụ để quấn đượcphần ứng
máy điện 1chiều, lắp ráp vận hành máy đảm bảo kĩ thuật và an toàn
+ Thái độ: Chủ động trong luyện tập, có ý thức tích cực trong hoạt động
nhóm và có thói quen lao động nghề nghiệp.
1. Đại cương về máy điện một chiều.
Trong nền sản xuất hiện đại máy điện một chiều vẫn luôn luôn chiếm
một vị trí quan trọng, bởi nó có các ưu điểm sau:
Đối với động cơ điện một chiều: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng,
bằng phẳng vì vậy chúng được dùng nhiều trong công nghiệp dệt, giấy, cán
thép,…
Máy phát điện một chiều dùng làm nguồn điện một chiều cho động
cơ điện một chiều, làm nguồn kích thích từ cho máy phát điện đồng bộ, dùng
trong công nghiệp mạ điện,…
Nhược điểm: Giá thành đắt do sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo
và bảo quản cổ góp phức tạp.
2. Cấu tạo của máy điện một chiều.
Mục tiêu:
- Hiꢀu đưꢁc cấu tꢂo cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
- Hiꢀu chꢈc năng tꢉng bꢆ phꢊn cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
Kết cấu của máy điện một chiều có thể phân làm hai thành phần chính là
phần tĩnh và phần quay.
- Phần tĩnh hay Stator: Đây là cực từ đứng yên của máy nó gồm các bộ phận
chính sau:
+ Cực tꢉ chính
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng
ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ (1) làm bằng thép lá kỹ thuật điện hay thép
5
các bon dầy 0,5 đến 1mm ghép lại bằng đinh tán. Lõi mặt cực từ (2) được kéo
dài ra (lõm vào) để tăng thêm đường đi của từ trường. Vành cung của cực từ
thường bằng 2/3τ (τ: Bước cực, là khoảng cách giữa hai cực từ liên tiếp nhau).
Trên lõi cực có cuộn dây kích từ (3), trong đó có dòng một chiều chạy qua, các
dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng mỗi cuộn đều được cách điện kỹ
thành một khối, được đặt trên các cực từ và mắc nối tiếp với nhau. Cuộn dây
được quấn vào khung dây (4), thường làm bằng nhựa hóa học hay giấy bakêlit
cách điện. Các cực từ được gắn chặt vào thân máy (5) nhờ những bu lông (6).
Hình 18-05-1 Cực từ chính
+ Cực tꢉ phụ
Được đặt giữa cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa
trên chổi than. Lõi thép của cực từ phụ cũng có thể làm bằng thép khối, trên thân
cực từ phụ có đặt dây quấn, có cấu tạo giống như dây quấn của cực từ chính. Để
mạch từ của cực từ phụ không bị bão hòa thì khe hở của nó với rotor lớn hơn
khe hở của cực từ chính với rotor.
Hình 18-05-2 Cực từ phụ
+ Vỏ mꢄy (Gông tꢉ)
6
Làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền các cực
từ. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm để uốn và hàn lại. Máy có
công suất lớn dùng thep đúc có từ 0,2-2% chất than.
+ Cꢄc bꢆ phꢊn khꢄc
- Nắp máy: để bảo vệ máy bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng
dây quấn. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi.
- Cơ cấu chổi than: Để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược
lại.
Hình 18-05-3 Cơ cấu chổi than
- Phần quay hay Rotor.
a) Lõi sắt phần ꢈng
Để dẫn từ thường dùng thép lá kỹ thuật điện dầy 0,5mm có sơn cách
điện hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên các
lá thép có dập các rãnh để đặt dây quấn. Rãnh có thể hình thang, hỉnh quả lê
hoặc hình chữ nhật,…
Hình 18-05-4 Lõi thép phần ứng
b) Dây quấn phần ꢈng
Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn
phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ
7
thường dùng dây có tiết diện tròn, trong máy điện vừa và lớn có thể dùng dây
tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh và lõi thép.
Để tránh cho khi quay bị văng ra ngoài do sức ly tâm, ở miệng rãnh có dùng
nêm để đè chặt và phải đai chặt các phần đầu nối dây quấn. Nêm có thể dùng tre
gỗ hoặc ba kê lit.
c) Cổ góp
Dây quấn phần ứng được nối ra cổ góp. Cổ góp thường được làm
bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với nhau bằng những tấm mi ca có
chiều dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trụ tròn (Hình 18-05-8). Hai
đầu trụ tròn dùng hai vành ép hình chữ nhật V ép chặt lại, giữa vành ép và cổ
góp có cách điện bằng mi ca hình V. Đuôi cổ góp cao hơn một ít để hàn các đầu
dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng
Hình 18-05-5 Hình cắt dọc của cổ ghóp
d) Chổi than
Máy có bao nhiêu cực có bấy nhiêu chổi than. Các chổi than dương
được nối chung với nhau để có một cực dương duy nhất.
Tương tự đối với các chổi than âm cũng vậy.
e) Cꢄc bꢆ phꢊn khác
- Cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy.
- Trục máy, trên đó có đặt lõi thép phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ
bi. Trục máy thường được làm bằng thép các bon tốt.
3. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều.
Mục tiêu:
- Phân tích đưꢁc nguyên lꢋ hoꢂt đꢆng cꢃa đꢆng cơ vꢌ mꢄy phꢄt điꢅn mꢆt chiꢇu
8
- Vꢍ đưꢁc sơ đꢎ nguyên lꢋ hoꢂt đꢆng ꢏ chꢐ đꢆ đꢆng cơ vꢌ mꢄy phꢄt
Người ta có thể định nghĩa máy điện một chiều như sau: Là một thiết
bị điện từ quay, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi cơ
năng thành điện năng một chiều (máy phát điện) hoặc ngược lại để biến đổi điện
năng một chiều thành cơ năng trên trục (động cơ điện).
3.1 Máy phát điện.
Hình 18-05-6 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện
Máy gồm một khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung
dây và phiến góp được quay quanh trục của nó với một vận tốc không đổi trong
từ trường của hai cực nam châm. Các chổi than A và B đặt cố định và luôn luôn
tì sát vào phiến góp. Khi cho khung quay theo định luật cảm ứng điền từ trong
thanh dẫn sẽ cảm ứng nên sức điện động theo định luật Faraday ta có:
e = B.l.v (V)
B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua; T
L: Chiều dài của thanh dẫn nằm trong từ trường; m
V: Tốc độ dài của thanh dẫn; m/s
Chiều của sức điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải như vậy theo
hình vẽ sức điện động của thanh dẫn cd nằm dưới cực S có chiều đi từ d đến c,
còn thanh ab nằm dưới cực N có chiều đi từ b đến a. Nếu mạch ngoài khép kín
qua tải thì sức điện động trong khung dây sẽ sinh ra ở mạch ngoài một dòng điện
chạy từ A đến B. Nếu từ cảm B phân bố hình sin thì e biến đổi hình sin dạng
9
sóng sức điện động cảm ứng trong khung dây như hình 5.3a. Nhưng do chổi
than với thanh dẫn nằm dưới cực S nên dòng điện mạch ngoài chỉ chạy theo
chiều từ A đến B. Nói cách khác sức điện động xoay chiều cảm ứng trong thanh
dẫn và dòng điện tương ứng đã được chỉnh lưu thành sức điện động và dòng
điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi than, dạng sóng sức điện động
một chiều ở hai chổi than như hình 5.3b. Đó là nguyên lý làm việc của máy phát
điện một chiều.
3.2 Động cơ điện
a) Từ cảm hay sức điện động hình sin
a) Quy tắc bàn tay
phải
Trong khung dây trước chỉnh lưu
b) S.đ.đ và dòng điện đã được chỉnh
b) Quy tắc bàn tay
trái
lưu
Hình 18-05-7 Các dạng sóng sức điện động
Hình 18-05-8 Quy tắc bàn tay
trái và phải
Nếu ta cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và ra ở B thì do dòng điện
chỉ đi vào thanh dẫn dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn nằm dưới cực S, nên
dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh ra một mô men có chiều không đổi làm cho
10
quay máy. Chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Đó là
nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.
Câu hỏi
1. Hãy định nghĩa máy phát điện một chiều?
2. Nêu cấu tạo của máy phát điện một chiều?
3. Trình bày nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện
một chiều?
4. Nêu các đại lượng định mức của máy điện một chiều và ý nghĩa
của chúng?
4. Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều.
Mục tiêu:
- Hiꢀu tꢉ trưꢑng cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
- Biꢐt tính sꢈc điꢅn đꢆng cꢒm ꢈng cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
Sức điện động cảm ứng trong dây quấn phần ứng.
Cho một dòng điện kích thích vào dây quấn kích thích thì trong khe
hở sinh ra một từ thông Φδ. Khi phần ứng quay với một tốc độ nhất định nào đó
thì trong dây quấn sẽ cảm ứng một suất điện động. Sức điện động đó là sức điện
động của mạch nhánh song song và bằng tổng sức điện động cảm ứng của các
thanh dẫn nối tiếp trong một mạch nhánh đó.
Sức điện động cảm ứng của một thanh dẫn: ex = Bδx.lδ.v
Trong đó:
Bδx: Từ cảm nơi thanh dẫn x quét qua
lδ: Chiều dài tác dụng của thanh dẫn
v: Tốc độ dài của thanh dẫn
11
1
2
3
B
max
B
tb
Hình 18-05-9 Xác định s.đ.đ phần ứng
N
Nếu thanh dẫn của một mạch nhánh là
thì:
2a
N / 2a
N / 2a
Eư = e1 + e2 +…+ eN/2a
=
e (B ...)l v
B l v
l
x
l
x1
x1
N / 2a
Nếu số thanh dẫn đủ lớn thì
B
x bằng trị số trung bình Btb nhân với tổng số
x1
thanh dẫn trong mạch nhánh:
N / 2a
N
N
N
B
Btb nên Eư =
Btblδ.v =
Etb
x
2a
2a
2a
x1
D
60
D
2p 60
n
2p..n
60
v
n 2p
Với v là tốc độ dài của phần ứng.
Φδ: từ thông dưới mỗi cực từ trong khe hở không khí: Φδ = Bδ.lδ.τ.
N
2p..n pN
Từ đó: Eư =
Btblδ.
=
.n
2a
60
60a
Trong đó: p: Số dư cực từ kích thích
N: Tổng số thanh dẫn của phần ứng
n: Tốc độ quay của phần ứng (vòng/phút)
a: Số đôi mạch nhánh song song
pN
Đặt CE =
: Hệ số kết cấu của máy điện.
60a
Ta có: Eư = CE.Φδ.n
12
5. Mô men và công suất điện từ.
Mục tiêu:
- Tính đưꢁc mômen điꢅn tꢉ cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
- Tính đưꢁc công suất điꢅn tꢉ cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
Khi máy điện làm việc, trong dây quấn phần ứng sẽ có dòng điện
chạy qua. Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mô men
điện từ trên trục máy. Theo định luật Faraday, lực từ tác dụng nên thanh dẫn
mang dòng điện là: f = Bδ.iư.lδ
Trong đó
Bδx: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua
lδ: Chiều dài tác dụng của thanh dẫn
iư: dòng điện trong thanh dẫn (cũng là dòng điện trong một mạch
nhánh song song).
Với iư = Iư/2a
Iư: dòng điện phần ứng; N: tổng số thanh dẫn của phần ứng
Dư: đường kính ngoài của phần ứng
Thì mô men điện từ của máy điện một chiều là:
Mđt = f.N.Dư/2 = Bδ.(lư/2a).lδ.N.Dư/2
2p
Bδ =
Dư =
.l
Thay vào công thức tính mô men điện từ ta được:
pN
Mđt =
.Iư ; Nm
s
2a
Trong đó:
Φδ tính bằng weber (wb)
Iư tính bằng ampe (A)
Nếu chia hai vế của biểu thức trên cho 9,81 thì Mđt tính bằng Kgm
pn
Đặt CE =
hệ số kết cấu máy
60a
Ta có: Mđt = CM.Φδ.Iư
Công suất điện từ của máy điện một chiều:
13
Pđt = Mđt.ω với ω= 2πn/60
Với n tính bằng vòng/phút.
Thay vào biểu thức tính Pđt ta có
pN
Pđt =
Iư.2πn/60
s
2a
Pđt = Eư.Iư
Trong đó:
Eư tính bằng Volt (V)
Iư tính bằng Ampe (A)
Máy điện một chiều có thể làm việc ở hai chế độ:
- Đối với máy phát điện: Mđt ngược với chiều quay của máy nên khi
máy cung cấp cho tải càng lớn thì công suất cơ cung cấp cho máy phải càng tăng
vì Mđt luôn có chiều ngược với chiều quay của phần ứng.
S
ChiÒu cña E , I
n
Mdt
Hình 18-05-10 Xác định Eư và Mđt trong động cơ một chiều
Chiều của Eư, Iư phụ thuộc vào chiều của Φδ và n, được xác định
bằng qui tắc bàn tay phải. Chiều của Mđt xác định bằng qui tắc bàn tay trái.
- Đối với động cơ điện khi cho dòng điện vào phần ứng thì dưới tác
dụng của từ trường, trong dây quấn sẽ sinh ra một Mđt kéo máy quay, vì vậy
chiều quay của máy cùng chiều Mđt
6. Tổn hao trong máy điện một chiều.
Mục tiêu:
- Biꢐt cꢄc dꢂng tổn hao trong mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
- Biꢐt tính cꢄc dꢂng tổn hao cꢃa mꢄy điꢅn mꢆt chiꢇu
14
a) Tổn hao cơ pcơ
Bao gồm tổn hao ở ổ bi, ma sát giữa chổi than và vành góp, của
không khí với cánh quạt,… Tổn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay của
máy, thông thường
pcơ = 2-4%Pđm
b) Tổn hao sắt pFe
Do trễ từ và dòng điện xoáy trong lõi thép gây nên. Được xác định
bằng công thức:
f
P = k .P(1/50).
.B2 .Gc ; Watt/kg
Fe
δ
50
kδ: hệ số kinh nghiệm xét đến sự tặng thêm tổn hao thép do gia công,
lắp ghép lõi thép, từ thông phân bố không đều,… thường chọn kδ = 3,6
p(1/50): suất tổn hao của thép khi B = 1T, f = 50Hz
f: tần số dòng điện; B: từ cảm tính toán (1T = 104 Gauss)
GC: trọng lượng của sắt tính bằng kg.
β: số mũ thép hợp kim thấp β = 1,5; với thép hợp kim cao thì β = 1,2-
1,3.
Hai loại tổn hao trên khi không tải đã tồn tại nên gọi là tổn hao không
tải
P0 = Pcơ + PFe
Nó sinh ra mô men không tải mang tính chất hãm
M0 = P0/ω
c) Tổn hao đồng pCu
- Tổn hao đồng trong mạch phần ứng PCu ư bao gồm tổn hao đồng
trong dây quán phần ứng I2 .rư cực từ phụ I2 .rf, tổn hao tiếp xúc giữa chổi than
ư
ư
và vành góp Ptx
Ptx = 2ΔUtx.Iư
PCu ư = I2 .Rư
ư
Rư = rư + rf + rtx
rư: điện trở phần ứng
15
rf: điện trở của dây quấn cực từ phụ
rtx: điện trở tiếp xúc của chổi than với vành góp
- Tổn hao đồng trong mạch kích từ PCu t
PCu t = Ut.It
Ut: điện áp đặt trên mạch kích thích
It: dòng điện kích thích
d) Tổn hao phụ pf: sinh ra trong thép cũng như ở trong đồng của máy điện.
Tổn hao phụ trong thép do từ trường phân bố không đều trên bề mặt
phần ứng, ảnh hưởng của răng và rãnh làm xuất hiện từ trường đập mạch dọc
trục.
Tổn hao phụ trong đồng: dòng điện phân bố không đều trên chổi
than, khi đổi chiều, từ trường phân bố không đều trong rãnh làm cho trong dây
quấn sinh ra dòng điện xoáy, tổn hao trong dây nối cân bằng,… thường trong
máy điện một chiều lấy:
Pf =1%Pđm nếu máy không có dây quấn bù.
= 0,5%Pđm nếu máy có dây quấn bù
Tổng tổn hao trong máy là:
Σp = pcơ + pFe + pCu ư +pCu t + pf
Nếu gọi p1 là công suất đưa vào máy
P2 là công suất đưa ra của máy thì
P1 = p2 + Σp
Hiệu suất của máy được tính theo phần trăm %
p
p
p
p
% 2 100
p1
p2
p
.100 (1
1
.100
)100
p
p1
p1
2
Câu hỏi
1. Sđđ trong máy điện phụ thuộc vào những yếu tố gì?
2. Tự phân tích giản đồ năng lượng của máy phát và động cơ điện
một chiều, từ đó dẫn ra các quan hệ về công suất, mô men, dòng điện và sđđ.
7. Các máy phát điện một chiều
Mục tiêu:
16
- Biꢐt đưꢁc sơ đꢎ nguyên lꢋ hoꢂt đꢆng cꢃa cꢄc loꢂi mꢄy phꢄt điꢅn mꢆt chiꢇu
- Vꢍ đưꢁc cꢄc đꢓc tính cơ bꢒn cꢃa cꢄc loꢂi mꢄy phꢄt mꢆt chiꢇu
7.1 Đại cương.
Trên thực tế các trạm phát điện hiện đại chỉ phát ra điện năng xoay
chiều 3 pha, phần lớn năng lượng đó được dùng dưới dạng điện xoay chiều
trong công nghiệp, để thắp sáng và dùng cho các nhu cầu trong đời sống. Trong
những trường hợp do điều kiện sản xuất bắt buộc phải dùng điện một chiều (xí
nghiệp hóa học, công nghiệp luyện kim, giao thông vận tải,…) thì người ta
thường biến điện xoay chiều thành điện một chiều nhờ các bộ chỉnh lưu hoặc
chỉnh lưu kiểu máy điện, cách thứ hai là dùng máy phát điện một chiều để là
nguồn điện một chiều.
Phân loại các máy phát điện một chiều theo phương pháp kích thích.
Chúng được chia thành:
a) Máy phát điện một chiều kích thích độc lập
b) Máy phát điện một chiều tự kích.
- Máy phát điện một chiều kích thích độc lập gồm:
U
U
U
U
I
-
I
-
I
t
I
-
I
-
+
+
+
+
I
I
I
I
Ut
It
It
It
Hình 18-05-11 Sơ đồ nguyên lý MFĐ DC
+ Máy phát điện DC kích thích bằng điện từ: dùng nguồn DC, ăc
qui,…
+ Máy phát điện một chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.
- Theo cách nối dây quấn kích thích, các máy phát điện một chiều tự
kích được chia thành:
+ Máy phát điện một chiều kích thích song song
+ Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp
17
+ Máy phát điện một chiều kích thích hỗn hợp
7.2 Các đặc tính cơ bản của các MFĐDC
Bản chất của máy phát điện được phân tích nhờ những đặc tính quan
hệ giữa 4 đại lượng cơ bản của máy:
- Điện áp đầu cực máy phát điện: U
- Dòng điện kích từ: It
- Dòng điện phần ứng: Iư
- Tốc độ quay: n
Trong đó n = const còn lại 3 đại lượng tạo ra mối quan hệ chính và
các đặc tính chính là:
a) Đặc tính phụ tải (đặc tính tải): U = f(It) khi I = Iđm = const, n = nđm
= const. Khi I = 0 đặc tính phụ tải chuyển thành đặc tính không tải U0 = E0
=f(It). Đặc tính này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá máy phát và để vẽ
các đặc tính khác của máy phát điện.
b) Đặc tính ngoài: U = f(I) khi Rđc =const (It = const)
c) Đặc tính điều chỉnh: It = f(I) khi U = const. Trong trường hợp
riêng khi U = 0, đặc tính điều chỉnh chuyển thành đặc tính ngắn mạch It = f(In).
Chúng ta hãy xét các đặc tính của máy phát điện theo phương pháp kích từ và
coi đó là nhân tố chủ yếu để xác định các bản chất của các máy phát điện.
7.2.1 Các đặc tính của máy phát điện kích thích độc lập
a) Đặc tính không tải: U0 = f(It) khi I = 0 và n = const.
Sơ đồ lấy đặc tính đó trình bày trên hình 5.19a, đặc tính được biểu thị
trên hình 5.19b. Vì trong máy thường có từ thông dư nên khi It = 0 trên cực của
máy phát điện áp U’00 = OA (H.5.19b), thường U’00 = 2-3%Uđm. Khi biến đổi It
từ It = 0- (+Imax) = OC điện áp U sẽ tăng theo đường cong 1 đến +U0max = Cc.
Thường U0max = 1,1-1,25 Uđm. Lúc không tải phần ứng của MFĐKTĐL chỉ nối
với Voltmet nên: U0 = E0 = CE.n.Φ = C’E.Φ
18
Hình 18-05-12 Sơ đồ lấy các đặc tính và đặc tính không tải của MFĐMCKTĐL
Nên quan hệ U0 = f(It) lặp lại quan hệ Φ = f(It) theo một thước tỉ lệ
nhất định.
Bây giờ chúng ta hãy biến đổi It từ +Imax = OC-It = 0 sau đó đổi nối
ngược chiều dòng điện trong mạch kích thích rồi tiếp tục đổi It từ It =0-(-Imax) =
Od thì vẽ được đường cong thứ 2.
Lặp lại sự biến đổi của dòng điện theo thứ tự ngược lại từ -Imax = Od-
(+Imax) = OC thì ta vẽ được đường 3.
Đường cong 3 và 2 tạo thành chu trình từ trễ xác định tính chất thép
của cự từ và gông từ. Vẽ đường 4 trung bình giữa các đường trên chúng ta được
đặc tính không tải để tính toán.
b) Các đặc tính phụ tải: U = f(It) khi I = const, n = const.
Khi MF có dòng điện tải I thì điện áp trên đầu cực bị hạ thấp do:
- Điện áp rơi trên phần ứng IưRư.
- Phản ứng phần ứng ε.
Các đường 1, 2 trên hình 5.20 biểu thị các đặc tính không tải và phụ
tải. Nếu cộng thêm điện áp rơi IưRư vào đường cong phụ tải thì ta có đặc tính
phụ tải trong.
U + IưRư = Eư = f(It).
19
Hình 18-05-13 Đặc tính phụ tải của MFĐKTDL
Khi I = Cte, n = Cte là đường cong 3.
Đặc tính phụ tải cùng với đặc tính không tải cho phép thành lập Δ
đặc tính của máy phát điện một chiều. Tam giác này một mặt cho phép đánh giá
ảnh hưởng của điện áp rơi và phản ứng phần ứng đối với điện áp của máy phát
điện một chiều, mặt khác có thể dùng để vẽ đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh
của máy phát điện một chiều.
c) Đặc tính ngoài: U = f(It) khi I = const (Rđc = const), n = const.
Đặc tính ngoài được lấy theo sơ dồ 5.19a lúc cầu dao P được đóng
mạch. Điện áp Ut trên đầu cực kích thích được giả thiết là không lớn, do đó:
Ut
It
Cte
Rt
Để lấy đặc tính ngoài chúng ta quay MFĐ đến n = nđm và thiết lập
dòng điện kích thích Itđm sao cho I = Iđm = 1 và U = Uđm = 1 (hình 5.20)
U
A
U
3
1
IRa
1.00
B
2
I
0.25
0.75 1.00
0.5
Hình 18-05-14 Đặc tính ngoài của MFĐDCKTDL
20
Sau đó giảm dần phụ tải của MFĐ đến không tải. Điện áp của MFĐ
tăng theo đường cong 1 vì phụ tải giảm điện áp rơi trên phần ứng IưRư và phản
ứng phần ứng giảm lúc không tải U0 = OA, do đó:
U0 U
OAOB
U%
100
đm 100
OB
Uđm
Vì Rư = Cte nên IưRư = f(Iư) biểu diễn bằng đường thẳng 2.
Đường cong 3 là quan hệ của: U + IƯRƯ = EƯ = f(IƯ) gọi là đặc tính
trong của máy phát điện.
d) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) khi U = const, n = const.
Vì khi c = Cte thì U trên trục máy phát hạ thấp khi I tăng thì ngược lại
(hình18-05-15). Nếu muốn U = Cte thì phải tăng It khi I tăng và giảm It khi I
giảm. Sơ đồ thí nghiệm như Hình 18-05-12a, cho máy phát làm việc và mang tải
đến định mức I = Iđm, U = Uđm, It = Iđm sau đó giảm dần tải nhưng giữ cho n = Cte
và điều chỉnh It để cho U = Uđm lần lượt ghi trị số của I và It ta có dạng đặc tính
điều chỉnh như hình18-05-15.
I
t
1.00
1.00
Hình 18-05-15
I
Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần điều chỉnh dòng điện kích thích
thế nào để giữ cho mạch điện áp đầu ra của máy phát không đổi khi thay đổi tải.
Đường biểu diễn đặc tính điều chỉnh trên Hình 18-05-16 cho thấy khi tải tăng
cần phải tăng dòng điện kích thích sao cho bù được điện áp rơi trên Iư và ảnh
hưởng của phản ứng phần ứng. Từ không tải (U = Uđm) tăng đến tải định mức (I
= Iđm) thường phải tăng dòng điện kích thích lên từ 15-25%.
e) Đặc tính ngắn mạch In = f(It) khi U = 0, n = const.
Tải về để xem bản đầy đủ
108 trang
22621
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Điện công nghiệp - Mạch điện 2 - Trình độ Trung cấp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nghe_dien_cong_nghiep_mach_dien_2_trinh_do_trung.pdf
