MẠCH ĐIỆN BA PHA
Chương 9. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
9.2.2. Sức điện động phần ứng của máy điện một chiều
TS. Lưu Thế Vinh
KỸ THUẬT ĐIỆN 158
TS. Lưu Thế Vinh
2 2
ư N N tb
E e B l
a a
= = v (9-5)
Gọi n là tốc độ quay của rôtor (vg/ph) ta có:
60
v = πDn (9-6)
Thay (9-4) và (9-6) vào (9-5) ta được:
2
2 60 6
ư 0
N p Dn pN
E l
a Dl π a n
π
= ⋅Φ ⋅ ⋅ ⋅ = Φ (9-7,a)
Ký hiệu:
E 60pN
k = a - hệ số phụ thuộc vào cấu tạo phần ứng.
Ta được: Eư = Φk nE (9-7,b) Như vậy: Sức điện động của máy điện tỷ lệ với từ thông và tốc độ quay phần ứng.
Ví dụ. Tính sđđ của một máy phát điện, biết từ thông dưới một cực từ Φ=0,0368 Wb. Số dây dẫn phần ứng N=500, tốc độ quay n = 750vg/ph.
Máy có số đôi cực 2p=6, số mạch nhánh song song 2a=6.
Giải.
Ta có: 3 500 0,0368 750 230
60 60 3
E pN n V
a
= Φ = ⋅ ⋅ ⋅ =
⋅
§ 9.3. MÔ MEN QUAY VÀ CÔNG SUẤT CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong quá trình làm việc của máy điện một chiều dù ở chế độ máy phát hay chế độ động cơ ở trong máy luôn xảy ra quá trình tác dụng tương hỗ giữa dòng điện phần ứng và từ trường do dòng kích từ tạo ra.
Lực từ tác dụng là :
2 2ư
tb p I p ư
F B Il l I
Dl a Da
π π
= =Φ ⋅ ⋅ = ⋅ Φ ⋅
Mômen trung bình ở một thanh dẫn:
d D2 2p ư
M F I
πa
= ⋅ = ⋅ Φ ⋅
Mômen do toàn bộ N dây dẫn tác dụng lên trục rôtor tổng hợp lại chính là mômen của máy điện:
TS. Lưu Thế Vinh
d 2Np ư
M N M I
a
= ⋅ = π ⋅ Φ ⋅ (9-8,a) Đặt
M 2Np
k = πa - hệ số phụ thuộc vào kết cấu dây quấn ta có:
M ư
M k= ⋅ Φ ⋅I (9-8,b) Như vậy: Mômen của máy điện, tức mômen quay của động cơ, mômen hãm của máy phát điện, tỷ lệ với dòng điện phần ứng và từ thông.
§ 9.4. HIỆN TƯỢNG PHÓNG TIA LỬA ĐIỆN TRÊN CỔ GÓP
Khi máy điện làm việc, thời điểm chuyển mạch trên vành đổi chiều thường gây ra tia lửa điện chỗ tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp.
Quá trình phóng điện lâu ngày sẽ phá hỏng chổi điện và cổ góp gây tổn hao năng lượng, sinh nhiễu cho các thiết bị điện từ khác.
Tia lửa điện sinh ra có thể do các nguyên nhân cơ khí và nguyên nhân điện từ:
1. Nguyên nhân cơ khí. Hiện tượng tiếp xúc xấu giữa chổi than và các phiến đổi chiều tạo ra nguyên nhân cơ khí. Khi vận hành máy điện, tia lửa xuất hiện chỗ tiếp xúc chủ yếu do nguyên nhân cơ khí. Tiếp xúc xấu trước hết có thể do bề mặt các phíến đổi chiều bị han rỉ. Lớp oxyt trên bề mặt phiến đổi chiều ngăn trở sự tiếp xúc với chổi than. Cũng có thể do chổi than bị mòn hoặc do lò xo ép bị mất lực đàn hồi, do cổ góp không tròn nhẵn v.v… Khi vận hành xuất hiện sự phóng điện qua chỗ tiếp xúc xấu, tia lửa điện lại tiếp tục làm mòn rỗ bề mặt và càng ngày càng phá hỏng cổ góp điện và chổi than.
Trong quá trình vận hành cần chú ý giữ gìn sạch sẽ bề mặt tiếp xúc. Nếu có hiện tượng mài mòn trên vành đổi chiều phải cho sửa chữa tiện trơn láng và đề. Các khe cách điện của lớp mica giữa các phiến phải rạch thấp hơn bề mặt và không để bụi đồng hay bụi than lấp bẩn các khe. Chổi than không được để gẫy, vỡ, mòn vẹt và lò xo ép phải đủ độ đàn hồi và ổn định.
2. Nguyên nhân điện từ. Hiện tượng đổi chiều dòng điện trong các bối dây phần ứng gọi là nguyên nhân điện từ.
Quá trình đổi chiều xảy ra khi một bối dây do phần ứng quay được chuyển từ mạch nhánh này sang mạch nhánh khác. Trong quá trình đổi chiều ở bối dây chuyển mạch sẽ có hiện tượng đổi chiều và bị chổi than
KỸ THUẬT ĐIỆN 160
TS. Lưu Thế Vinh làm ngắn mạch (hình 9-9).
Ở tốc độ quay bình thường, sự thay đổi nhanh dòng điện trong bối dây ngắn mạch dẫn tới sự thay đổi nhanh từ thông làm xuất hiện trong bối dây một sđđ tự cảm gọi là sđđ phản kháng (epk). Chiều của sđđ này trùng với chiều dòng điện trong bối dây khi dòng điện giảm trong nửa đầu chu kỳ đổi chiều, và ngược
chiều dòng điện trong bối dây trong nửa sau chu kỳ đổi chiều.
Vì có sđđ phản kháng gây ra trong bối dây một dòng điện phụ ip
nên mật độ dòng điện ở phía đầu vào của chổi tăng và mật độ dòng điện ở phía đầu ra giảm (hình 9-10).
Khi bối dây được mở ra thì giữa bối dây và phiến đổi chiều đi ra có tia lửa điện xuất hiện vì sđđ epk có khuynh hướng duy trì dòng điện giữa chổi với phiến này.
Để khắc phục tình trạng phóng
điện trong quá trình đổi chiều người ta sử dụng các điện cực phụ và cuộn dây bù (hình 9-8).
TS. Lưu Thế Vinh
Nhờ các điện cực phụ đặt giữa các điện cực chính, ở trên đường trung tính hình học nên có thể tạo ra một từ trường phụ để khi bối dây ngắn mạch chuyển động trong đó sẽ sinh ra một sđđ đổi chiều eđc bằng và ngược chiều với sđđ phản điện epk để khử nó đi.
Các máy điện một chiều công suất lớn đều só điện cực phụ. Dây quấn điện cực phụ đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng (hình 9-8).
§ 9.5. MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU 9.5.1. Phân loại máy phát điện một chiều.
Máy phát điện một chiều thường phân loại theo kiểu kích từ. Dòng kích từ cho máy có thể lấy từ nguồn riêng (accu hay máy phát điện khác) gọi là máy điện kích từ độc lập, hoặc được lấy ngay từ bản thân máy điện gọi là máy tự kích từ.
Dựa vào phương pháp nối dây máy phát điện một chiều tự kích từ lại chia ra các loại sau:
− Máy phát điện kích từ song song
− Máy phát điện kích từ nối tiếp
− Máy phát điện kích từ hỗn hợp.