1

Ch−¬ng X : m¸y ®iÖn 1 chiÒu

10.1 Nguyên lý làm việc

10.2 CÊu t¹o :

10.3 Sức điện động phần ứng và mô men điện từ

10.4 Tia lửa điện và biện pháp khắc phục

10.5 Phân loại

10.6 Máy phát điện một chiều

10.7 Động cơ điện một chiều

2

3

10.1 Nguyên lý làm việc

iưiư

N

S

1- Máy phát

A

Bn

a

d

b

c

u

eư+

-

eư

M®t2- Động cơ

u

+

-

iư

iư

N

S

a

d

A

B

b

c

M®t

N

S

d

a

A

B

c

b

u

+

-

iư

iư

M®t

eưeư

4

10.2 CÊu t¹o :

1. Stato ( phần cảm)

5

6

7

8

2. Rôto ( phần ứng )

9

10

3. Chổi điện

11

C¸c ®¹i l−îng ®Þnh møc

• P®m : C«ng suÊt ®Çu ra, W, kW

- Máy phát : CS ®iÖn

- §éng c¬ : CS c¬

• U®m : V, kV

• I®m : A, kA

• Tèc ®é quay n®m, hiÖu suÊt,…

12

⊕ •

⊕ •

N

S

n

10.3 Sức điện động phần ứng và mô men điện từ1- Sức điện động phần ứng

eư = Blv

+ B: Từ cảm trung bình dưới mặt cực+ l : Chiều dài cạnh tác dụng+ v : Vận tốc dài của thanh dẫn

Dnv

60

π=

Dne l

D 60l2p

φ π=

π−

pe n

30

φ=−

+ N: Tổng số thanh dẫn phần ứng

+ 2a : số nhánh song song

2aN

2a

Eư

eư

NE = e

2a− −pN

E = n60a

φ−

eE =k nφ−

Iư iư

v

v

D

D

2p

πτ =

13

fđt = Bliư

2- Mô men điện từI

i2a

= −−

If l

D 2al2p

φ=

π−

®t

p If

D a

φ=

π−

®t

pNF Nf I

Da= = φ

π®t ®t −

DM F

2=®t ®t

3- Công suất điện từ

Pđt = Mđt . ω

t mM = k Iφ® −

pNI

2 a= φ

π −

pNnI

60a= φ −

tP E I=® − −

Fđt

Fđt

DMđt

2 n

60

π

pNM I

2 a= φ

π®t −

14

nđcnF

⊕

•

⊕

•

⊕⊕⊕⊕

••••

10.4 Tia lửa điện và biện pháp khắc phục

1. Nguyên nhân

2. Biện pháp khắc phục

• Cực từ phụ

• Dây quấn bù

• Dịch chuyển chổi điện

Φư

Dq bùDq cựctừ phụ

Φf

NfSf

N⊕ •

S⊕ •

15

10.5 Phân loại

1. Máy điện một chiều kích từ độc lập

PTCBĐA:

• Máy phát

U

IưF

Eư

IFIđc

Iưđc

Ukt

Ikt

U = Eư – Rư Iư

Iư = ITQ

Uđm = Eưđm – Rư Iưđm

Ở chế độ định mức :

Iưđm = IđmP

U= ®m

®m

PTCBĐA: U = Eư + Rư Iư

Iư = I

Uđm = Eưđm + Rư Iưđm

Iưđm = IđmP

U=

η®m

®m ®m

• Động cơ:

16

U

Rđ/c

Ikt

2. Máy điện một chiều kích từ song song

PTCBĐA:

• Máy phátIưF

Eư

IFIđc

Iưđc

U = Eư – Rư Iư

Iư = I + IktTQ

Uđm = Eưđm – Rư Iưđm

Ở chế độ định mức :

Iưđm = Iđm + Ikt kt

PI

U= +®m

®m

PTCBĐA: U = Eư + Rư Iư

Iư = I - Ikt

Uđm = Eưđm + Rư Iưđm

Iưđm = Iđm -Ikt kt

PI

U= −

η®m

®m ®m

• Động cơ: Ở chế độ định mức :

17

U

Rđ/c

Ikt

n

Edư => Ikt1 => φkt

EdưEư

Ikt

Eư = f(Ikt ) U = f(Ikt ) = Rkt Ikt

α

αth

Edư

φkt cùng chiều φdư

=> Ikt2 > Ikt1. ….

ĐK thành lậpđiện áp

- Tồn tại φdư

- φkt cùng chiều φdư

- α < αth - nđc sơ cấp đủ lớn

tg α = Rkt = Rđ/c + rkt

=> Rđ/c < Rth

=> φ tổng => Eư

10.6 Máy phát điện một chiều

1. Quá trình thành lập điện áp

18

2. Đặc tính ngoài Quan hệ U = f(I)

n = const Rkt = const

a- Kích từ độc lập

U = Eư – Rư Iư

Khi I - RưIư

- Phản ứng phần ứng

=> từ thông φ tổng giảm, U giảm

U

In0

Điều kiện

19

b. Kích từ song song

U = Eư – Rư Iư

Khi I

U

In0

U giảm

=> φ giảm = > Eư giảm

=> U

KT //

In//

KT ĐL

Rt

U

Rđ/c

Ikt

Iư Eư

I- RưIư- Phản ứng phần ứng=> φ tổng

=> Ikt

Iư = I + Ikt

20

3. Đặc tính điều chỉnh Ikt

I0

Quan hệ Ikt = f (I)

n = const U = const

Đ/k

Iđm

Iktđm

KT //

KT ĐL

10.7 Động cơ điện một chiều

1. Mở máy n = 0 => Eưm = keφn = 0

Uđm = Eưm + Rư Iưm => U

IR

= ®m−m

−

Rất lớn

Tia lửa mạnh Phải giảm Iưm

21

U

Rđ/c

Ikt

Rf(m)

Im

Iưm

* Phương pháp mở máy

- Nối tiếp Rf với Rư

f

UI

R R=

+®m

−m

−

Chọn Rf để Im ≤ (2 ÷ 2,5 ) Iđm

Im = Iưm• KT độc lập

• KT song song Im = Iưm + Ikt

- Giảm điện áp phần ứng

Nối nối tiếp các rô to

Bộ điều chỉnh điện áp

22

2. Đặc tính cơ: n = f(M) U = Eư + Rư Iư Eư = U - Rư Iư

Eư = ke φ n e e

U R In

k k= −

φ φ®m − −

=>

M = kmφ Iư

* Động cơ kích từ song song và độc lập

(1)

(2) 2e e m

U Rn M

k k k= −

φ φ®m −

=> (3)

n

M

nđm

Mđm

no

Khi U và φ = const =>

oe

U=const = n

k φ®m

2e m

Rconst= b

k k=

φ−

n = no- bM (4)

KT // & ĐL

23

2e e m

U Rn M

k k k= −

φ φ®m −3. Điều chỉnh tốc độ

a. Thay đổi Rf nối tiếp mạch phần ứng

có Rf độ dốc f2

e m

R Rb

k k

+=

φ−

oe

Un

k=

φ®m = const

n

M

no 1

Mđm

2

3

Rf3 > Rf2 > Rf1 = 0 * Đặc điểmĐặc tính cơ tự nhiên

- Điều chỉnh trơn

- Phạm vi tương đối rộng

- Vùng nđc < nđm : dưới định mức- Độ cứng đặc tính cơ giảm

- Tổn hao trên Rf nhiều

U

Rđ/c

Ikt

Rf(m)

Im

Iưm

24

2e e m

U Rn M

k k k= −

φ φ®m −b. Giảm điện áp phần ứng U

giảm U

độ dốc2

e m

Rb

k k=

φ−

oe

Un

k=

φ= const

n

M

no 1

Mđm

U3 < U2 < U1 = Uđm

* Đặc điểm

Đặc tính tự nhiên

- Điều chỉnh trơn

- Dải điều chỉnh rộng

- Vùng nđc < nđm

- Độ cứng đặc tính cơ không thay đổi- Cần nguồn 1 chiều thay đổi được U

23

• Tổ F – Đ

• Bộ chỉnh lưu có điều khiển Được sử dụng rộng rãi nhất

25

2e e m

U Rn M

k k k= −

φ φ®m −c. Thay đổi φ

giảm φđộ dốc

2e m

Rb

k k=

φ−

oe

Un

k=

φ

no 1

Mđm

φ 3 < φ 2 < φ 1 = φ đm

* Đặc điểm- Điều chỉnh trơn

- Phạm vi tương đối rộng

- Vùng nđc > nđm

- Độ cứng đặc tính cơ có thay đổi

- Tổn hao ít, hiệu suất cao (Pkt << Pđc)

3

2

n

MĐặc tính TN

Khi Mc = Mđm = const

=> Mđ/c = km φ Iư = const => Tia lửa mạnh chỉ hạn chế

/cn2

n≤®

®m

Rung, hỏngtrục động cơ

=> n Khi φ

26

So sánh ĐC 1 chiều và ĐC KĐB :

- Ưu điểm: khả năng điều chỉnh tốc độ

- Nhược điểm: cấu tạo, giá, yêu cầu vận hànhvà bảo dưỡng, nguồn 1 chiều

Ví dụ :

Động cơ 1 chiều KT// có : Pđm = 15 kW; Uđm = 220 V;

Rư = 0,35 Ω ; Rkt =100 Ω; ηđm = 0,88; nđm= 1300 vg/ph

1. Tìm Rf nối tiếp mạch Roto để Im ≤ 2,5 Idm

2. Cho đc làm việc ở chế độ máy phát với Pđm = 16 kW;

Uđm = 230V; biết Ikt = const. Tìm nđm ở chế độ máy phát