Giáo trình Máy điện - Cơ sở điện từ

Nội dung text: Giáo trình Máy điện - Cơ sở điện từ

1. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 1 1 C S IN T TRONG LÝ THUY T MÁY IN. 1.1. Khái quát chung. Máy in c nh ngh a là thi t b chuy n hoá n ng l ng in thành các dng n ng l ng khác, ho c ng c l i. Máy in c ng c nh ngh a là thi t b chuy n i n ng l ng in c p in áp này sang c p in áp khác. T nh ngh a, d a trên công d ng và c im làm vi c, phân lo i máy in nh sau :
   Máy in t nh : Máy bi n áp (máy bi n áp ba pha, máy bi n áp mt pha)
   Máy in Quay : o Máy in m t chi u (máy in DC) : Máy phát và ng cơ. o Máy in xoay chi u (máy in AC) :  Máy in ng b và không ng b : Máy phát và ng c ơ. - Máy phát : Bi n i các d ng n ng l ng khác thành in n ng. - ng c ơ : Bi n i n ng l ng in thành c ơ n ng. - Máy bi n áp : Bi n i ngu n in t c p in áp này sang c p in áp khác. c s d ng thông d ng trong truy n t i và phân ph i in n ng. Cho dù các lo i máy in có khác nhau v c u trúc, tính n ng . . . , nh ng nguyên lý chung cho t t c các máy in là d a trên nguyên lý in t . Do v y tr c khi i vào phân tích máy in ta c ng nên phân tích qua các hi n t ng in t liên quan.
2. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 2 1.2. Các nh lu t in t : Trong ph n này chúng ta phân tích các hi n t ng in t liên quan làm c ơ s phân tích máy in trong các ch ơ ng sau. I.2.1. L c Lorentz. Hình 1.1 Lc in t tác ng lên m t in tích Lc Lorentz r chuy n ng trong tr ng in t . V r Xét m t in tích Q chuy n ng trong r θ E r tr ng t có m t t thông B vi v n t c Q r r + B v nh hình v ( Hình 1.1 ). D i tác ng F e ca t tr rng, in tích Q ch u tác ng r r mt l c t F c nh ngh a: m F F r r r m dt Fm = Q. xv B (1-1) r r Lu ý : xv. B tích có h ng c a hai vect ơ là m t vect ơ. r r r Lc Fm có ph ơ ng vuông góc v i m t ph ng ch a v và B và có ln: Fm = Q v B.sinθ (1-2) Hình 1.2 r r Quy t c b àn tay ph i θ : là góc nh gi a hai vect ơ v và B . v x B r Chi u c a Fm c xác nh theo chi u ti n ca nh c thu n khi cho inh c quay t r r v n B theo chi u góc nh . (ho c dùng r an quy t c bàn tay ph i nh Hình 1.2 ) v Nu trongr môi tr ng angr xét, có in θ O tr ng E thì ngoài l c t F in tích Q m B  còn ch u tác ng c a l c in tr ng. r r Fe = QE (1-3) Và l c Lorentz c nh ngh a : r r r r r r Fdt = Fe + Fm = Q(E + xv B) (1-4) Nh v y khi m t hat mang in tích, d ch chuy n trong tr ng in t thì s có l c tác ng lên in tích ó, l c ó g i là l c Lorentz. I.2.2. L c t tác ng lên ph n t mang dòng in. Xét m t dây d rn l mang dòng in I t trong t tr ng ngoài có m t t thông B nh hình v ( Hình 1.3 ). Trên l xét m t on vi phân
3. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 3 dl, mang in tích dQ. dQ d ch chuy n trong on dl trong kho ng th i gian dt v i v n t c v, dl = v.dt. Lc t tác ng lên ph n t dòng dQ: r r r Hình 1.3 dF = dQ xv B ( ) Lc t tác ng lên dây d n Vi dQ c xem nh m t in tích d ch l chuy n trong tr ng in t . ta có : dQ = I.dt r r r r r ⇒ dF = I.dt . xv B ld B r r r ⇔ dF = I.vdtx B r r r r dF ⇔ dF = I.dl xB I r Trong ó : ld là véct ơ chi u dài vi phân dc theo l, có chi u theo chi u c a dòng in. r Nu dây d n th ng, và t tr ng B là u d c theo dây d n thì l c tác ng lên dây d n c tính : r r r F = . xlI B (1-4) r l vect ơ chi u dài l, có h ng là chi u dòng in I. ln l c t : F = lI B.sinθ r r θ : góc nh hình thành b i l v i B . I.2.3. Moment – Moment t c a m t cu n dây. I.2.3.a. Moment. r Moment c a m t l c F ti m t im O nh hình v ( Hình 1.4 ) c nh ngh a : r r r Hình 1.4 T = xr F Moment (1-5) r z im P t l c rF n m trong m t ph ng xy, l c F cùng n mr trongr mt ph ng xy thì moment T do F r T gây ra t i im Or trùng v i tr c z. 0 Nh v y, tr c T là tr c mà cánh y r tay òn r s quay quanh khi b tác r r r F ng b i l c F . r P x Gri là góc hình thành b i rr và F . Ta th y moment do l c F t o
4. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 4 r ra quay cánh tay òn r quanh im O s l n nh t n u F th ng góc r r r vi r và b ng O n u F song song v i r . I.2.3.b. Moment t c a m t cu n dây. Xét cu n dây ph ng hình ch nh t, có m t vòng dây n m trong m t ph ng xy sao cho tâm cu n dây trùng v i g rc O. ( Hình 1.5 ). Cu n dây t trong t tr ng có m t t thông B . Lc t tác ng lên các c nh c a khung dây l n l t : Hình 1.5 r Moment (Các c nh song song v i B không z có l c tác d ng) r y r r r r F F = Il − a x Ba = BIl a t r t ( y ) ( x ) z r r r r B F = Il ()a x()Ba = −BIl a p y x z l x r I I Lc Ft có im t l c là trung im r  − d r r cnh trái, cánh tay òn r =  a d F t  2  x p r Lc Fp có im t l c là trung im c nh ph i, cánh tay òn r  d r r =  a p  2  x Moment t ng c a các l c trên i v i g c O là : r r r  d r  r  d r  r T = T + T = − a x()BIl a +  a x()− BIl a p t  2 x  z  2 x  z r r r T = (BIld )ay = BIS ay (1-6) S : di n tích c a cu n dây. Công th c (1-6) vn úng i v i cu n dây có hình d ng b t k . Tng quát : M tr cu n dây ph ng có N vòng, mang dòng in I, t trong t tr ng B thì moment t c a nó c nh ngh a ( Hình 1.6 ): Hình 1.6 r r m N I S a Moment t = . n (1-7) r r m = N I S.a Là m t vect ơ th ng góc v i di n tích n S c a vòng dây, chi u theo quy t c r r r T = mxB inh c thu n ho c quy t c bàn tay r ph i. I B Vi moment t , và t tr ng s có N v òng d ây
5. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 5 mt moment tác ng lên cu n dây suy ra t công th c (1-6). r r r T = mxB (1-8) Khung dây có khuynh h ngr quay n khi nào moment t có cùng hng v i m t t thông B . T thông xuyên qua khung dây là l n nh t, moment tác ng lên khung dây b ng không. iu này cho th y, khi ta t m t khung dây mang dòng in I trong t tr ng, thì khung dây này có xu h ng chuy n ng sao cho t thông xuyên qua khung dây là c c i. ây là m t trong các nguyên lý hình thành quá trình chuy n ng c a ng c ơ in. I.3. t c m c a m t cu n dây. Xét cu n dây có N vòng, mang dòng in I có chi u nh hình v (Hình1.7 ). là t thông do dòng in ch y trong m t vòng dây c a cu n dây gây ra. T thông móc vòng c a c cu n dây c nh b i : Hình 1.7 t c m m t cu n dây ψψψ === N.φφφ (Wb – vòng) (1-9) t c m c a cu n dây c nh ngh a : ψψψ N.ΦΦΦ L === === (H) (1-10) I I I I.4. nh lu t Faraday. T nh ngh a l c Lorentz, Khi m t in tích chuy n ng v i v n tc v trong vùng có t tr ng B thì l c t tác ng lên in tích (xem li I.2.1) : r r r r Fm = Q. xv B = Qx Em Ta nh ngh a c ng tr ng in do chuy n ng là : r r F r r E = = xv B (1-11) m Q Nh v y, khi m t rthanh d n mang rnhi u in tích t do chuy n ng trong t tr ng B , in tr ng Em s làm cho các in tích d ch chuy n, và t o ra m t hi u in th hai u thanh d n. l n in
6. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 6 r th này tùy thu c vào h ng c a E hay nói cách khác là tùy thu c m r vào v trí t ơ ng i c a thanh d n t trong t tr ng B . in th c a u a i v i u b trên thanh d n là : a r r a r r r vab = ∫ Em. ld = ∫ ()xv B . ld (1-12) b b Bi u th c 1-11; 1-12 là hai bi u th c quan tr ng trong nguyên lý làm vi c c a các máy phát in. Và là b n ch t c a nh lu t Faraday. nh lu t Faraday cho thanh d n chuy n ng . r Nu thanhr d n th ng chuy n ng v i v n t c v vuông góc v i t tr ng B , ng th i dây d n c ng vuông góc v i c hai và dây d n có chi u dài l thì trên dây d n có in áp : V = B vl (1-13) nh lu t Faraday : Khi t thông bi n thiên Φ = Φ(t) theo th i gian xuyên qua m t khung dây thì trên khung dây s xu t hi n m t in áp c m ng v(t) : Hình 1.8 in áp c m ng dΦ V = − (1-14) dt r ic B nh lu t này v n úng trong tr ng h p a t thông Φ xuyên qua cu n dây do chính + _ b R dòng in i ch y trong cu n dây ó sinh ra. ic Φ dψ di V = − = −L (1-15) dt dt in áp V trong cu n dây g i là in áp t c m ng c a cu n dây. Du ( - ) trong bi u th c 1-14; 1-15 liên quan n c c tính c a in áp c m ng. Hình 1.9 in áp c m ng in áp c m ng sinh ra b i m t t thông r cm ng bi n thiên theo t có c c tính sao Bb r _ cho dòng in mà nó sinh ra trong khung I F r dây s sinh ra m t t thông ch ng l i s v bi n thiên c a t thông sinh ra nó. a + trong tr ng h p dây d n chuy n ng v i r vn tc v trong m t t tr ng u không R i theo th i gian, cc tính in áp c m ng trong dây d n c xác nh theo quy t c : n u n i dây d n kín m ch
7. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 7 thì dòng in c m ng t o ra s có chi u sao cho l c t tác ng lên dây d n ch ng l i s chuy n ng c a dây.(Hình 1.9 ) I.5. M ch t và bài toán m ch t . Mch t . Hình 1.10 Xét cu n dây dài, lõi không khí (Hình1.10 ) và C là ng s c c a t tr ng. Áp d ng nh lu t l u s Ampere, ta có : r r ∫∫∫ H ld. === N I. C vì t tr ng ch y u t p trung bên trong lõi cu n dây, do v y ta có : H.l === N.I N I. ⇒⇒⇒ H === L L là chi u dài c a lõi. Trong lõi dây là không khí do ó m t t thông: −−−7 B0 === µµµ0H === 4πππ10 H T thông xuyên qua lõi là : ΦΦΦ0 === B0S Vi S là ti t di n c a lõi vuông góc v i vect ơ c m ng t B. Xét m ch t có lõi sét t ( Hình 1.11 ) Gi r là t th m t ơ ng i c a v t Hình 1.11 li u, m t t thông trong v t li u : B === µµµrµµµ0H === µµµ B. 0 Vì t th m t ơ ng i c a v t li u s t t t ơ ng i l n so v i không khí, do vy cùng v i m t c ng t tr ng H thì m t t thông B và t thông qua v t li u d n t l n h ơn r t nhi u so v i khi qua không khí. Theo Hình 1.11 m t dù dây qu n không ch y d c theo c lõi thép, nh ng t thông v n ch y theo lõi thép. iu này không th xãy ra trong không khí, do v y c n quan tâm n v n m ch t . Hình 1.12a,b sau là ng cong t hoá (quan h B –H) c a v t li u st t , ng cong t hoá cho phép xác nh t th m c a v t li u. Hình 1.12:
8. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 8 ưng cong B – H.
9. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 9 Mt m u v t li u s t t có th th b ng cách tác ng lên nó m t t tr ng H t ng d n r i o m t t thông B t ơ ng ng. T ó xác nh c ng cong t hoá hay ng cong B – H nh trên hình1.12 c a m t s lo i v t li u s t t . Cách nào o c B ? T ng cong t hoá, ng v i m i giá tr c a H, ta suy ra giá tr B t ơ ng ng, t ó tính t th m t ơ ng i ca v t li u. B µµµr === µµµ0H Chú ý : H u h t các v t li u d n t cho phép m t t thông qua B 1,8 T. th ng B =1,2 T ÷ 1,4T. Bng ph ơ ng pháp này, xây d ng c tuy n bi u di n m i quan h gi a r v i H cho v t li u s t t là thép Silic nh hình 9.6. Tính ch t phi tuy n c a m i quan h này òi h i ph i phân tích m ch t b ng ph ơ ng pháp th . Phân tích m ch t là nh ư th nào ? Hình 1.13 B H I ? I n vòng S F Rm E R nh lu t m ch t . Xét lõi thép t có chi u dài trung bình L, ti t di n th ng S, cu n dây kích t có n vòng, mang dòng in kích t I. Cu n dây kích t mang dòng in I t o ra trong m ch t c ng t tr ng H. Áp d ng l a s Ampere ta có : H l. === N I. === F Gi F=N.I=H.L là s c t ng. Trong lõi thép có m t t thông B và t thông ch y xuyên trong m ch t .
10. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 10 N I. N I. φφφ === S.B === µµµ.H S. === µµµ. S === L L µµµ S. Gi R === L là t tr c a m ch t . Và nh v y ta có m µµµ S. F=N.I=H.L=R m. Nh v y ta c m t s ơ m ch t t ơ ng ơ ng nh trên hình 1.13 Có s t ơ ng t gi a m ch in và m ch t ( xem trên hình 1.13). Bng so sánh s t ơ ng t m ch in và m ch t : Mch in Mch t i l ng Chú thích i l ng Chú thích σσσ === −−−ρρρ.µµµ [S/m]: in µµµ === µµµr .µµµ0 [H/m] : dn su t v t li u, t l t th m c a v t li u, thu n v i linh ng r r r r hay còn có th g i là t J === σσσE âm in t t do và m t B === µµµH dn su t c a v t li u. âm in t trong v t li u R: in tr .[ Ω] Rm: T tr c a m ch l l l t. R === ρρρ === : in tr su t. Rm === S σσσ S. µµµ S. σ : in d n su t. E Sc in ng. F Sc t ng. I Cng dòng in T thông nh lu t Ohm m ch nh lu t Ohm m ch E=R.I F=R m. in. t. Khác nhau c ơ b n gi a m ch in và m ch t là : in d n su t σ không ph thu c vào dòng in I, th m t ( r) ph thu c vào B. Do v y ph i bi t r m i tính c R m, nh ng r ch bi t c sau khi ã tính c B ho c H. Vì v y, các ph ơ ng pháp tính toán m ch t s khác v i cách tính trong m ch in. Khác nhau nh th nào ?
11. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 11 Mch t n i ti p. (Hình 1.14 ) Hình 1.14 Xét m ch t hình 1.14, m ch t g m 3 ph n t n i ti p và g i li; S i; i l n l t là chi u dài, ti t di n, và t th m c a t ng ph n t . Áp d ng nh lu t Ampere ta có : H1l1+H 2l2+H 3l3=N 1I1-N2I2=F 1-F2 Gi s không có l ng t thông t n ra ngoài không khí, nh vy t thông xuyên qua b t c ti t di n nào c a lõi t c ng bng nhau (t ơ ng t nh dòng in ch y trong các ph n t n i ti p trong m ch in). Nh v y ta có : (R m1 +R m2 +R m3 ) = F 1-F2 li trong ó : Rmi === là t tr c a t ng ph n i. T ó ta có µµµiSi mch t ơ ng ơ ng nh trên hình 1.14. Các giá tr F i =H iL- i=R mi c g i là t áp trên các ph n t t th i. Công th c (R m1 +R m2 +R m3 ) = F 1-F2 t ơ ng t nh nh lu t Kirchhoff 2 trong m ch in. Mch t có khe h không khí. (Hình 1.15 ) Hình 1.15
12. GT. Máy in – C s in t trong lý thuy t máy in Trang 12 Khe h không khí c thi t k càng nh càng t t, vì t áp qua khe h không khí l n h ơn nhi u so v i t áp trong lõi thép. S là ti t diên lõi thép, khi t thông qua khe h không khí thì có xu h ng phình to ra. Nên ti t di n t i khe h không khí S 0 s ln h ơn so v i S. Nu iu ki n l 0<1/10min{a;b} thì ti t di n S 0 c tính: S0=(a+l 0)x(b+l 0) Mch t song song. (Hình 1.16 ) Hình 1.16 l1 l3 _ + H1L1 I ? 1 ? 3 l2 + + ? 1 ? 2 ? 3 n vòng H H F=N.I 2 3 ? 2 F L L 2 3 _ _ Xét m ch t song song nh hình v , và s ơ t ơ ng ơ ng. Xem mch t nh m ch in ta có : nh lu t Kirchhoff t áp : F=H 1L1+H 2L2=H 1L1+H 3L3 nh lu t Kirchhoff dòng t thông : 1=2+3 Nu m ch t c c u t o t nhi u v t li u khác nhau, ta ph i dùng n ng cong B – H t ơ ng ng v i t ng lo i vt li u. N u m t nhánh có ch a khe h không khí, t áp qua nhánh ó v n tính nh m t t tr n i ti p vào nhánh
13. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Chöông 2 MAÙY BIEÁN AÙP (Transformer) 2.1 . GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN. Hình : Traïm bieán aùp Hình : Maùy bieán aùp moät pha Maùy bieán aùp ra ñôøi ôû nöôùc ta töø raát sôùm, maùy bieán aùp chuû yeáu ñöôïc söû duïng trong ñieän löïc ñeå naâng cao ñieän aùp cuûa maïng ñieän khi truyeàn taûi ñieän naêng ñi xa. Khi ñeán caùc hoä tieâu thuï, maùy bieán aùp laøm giaûm ñieän aùp xuoáng möùc phuø hôïp vôùi phuï taûi caàn söû duïng. Khuynh höôùng phaùt trieån hieän nay cuûa maùy bieán aùp laø duøng caùc loaïi vaät lieäu coù töø tính toát, toån hao saét töø thaáp ñeå naâng cao coâng suaát truyeàn taûi Trang 50
14. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP cuûa maùy bieán aùp vaø giaûm nhoû kích thöôùc. Ñoàng thôøi duøng vaät lieäu daãn ñieän laø daây nhoâm thay cho daây ñoàng ñeå giaûm khoái löôïng trong maùy bieán aùp. 2.2. ÑÒNH NGHÓA. Maùy bieán aùp laø moät thieát bò ñieän töø tónh laøm vieäc treân nguyeân lyù caûm öùng ñieän töø ñeå chuyeån ñoåi ñieän aùp cuûa maïng ñieän xoay chieàu töø caáp ñieän aùp naøy sang caáp ñieän aùp khaùc nhöng vaãn giöõ nguyeân taàn soá. Maùy bieán aùp laø thieát bò laøm vieäc döôùi daïng m ạch hai cöûa, phía noái vôùi nguoàn goïi laø sô caáp, caùc ñaïi löôïng lieân quan ñeán sô caáp ñöôïc kyù hieäu keøm soá 1, phía noái vôùi taûi ñöôïc goïi laø thöù caáp, caùc ñaïi löôïng lieân quan ñeán thöù caáp ñöôïc kyù hieäu keøm soá 2. Ví duï ñieän aùp sô caáp kyù hieäu laø U 1, Ñieän aùp thöù caáp kyù hieäu laø U 2. U1 > U 2 : Maùy bieán aùp giaûm aùp. U1 < U 2 : Maùy bieán aùp taêng aùp. 2.3. CAÁU TAÏO. Maùy bieán aùp bao goàm ba phaàn chính: Loõi theùp cuûa maùy bieán aùp (Transformer Core) Cuoän daây quaán sô caáp (Primary Winding) Cuoän daây quaán thöù caáp (Secondary Winding) Ngoaøi ra coøn coù caùc phaàn khaùc nhö voû maùy, caùch ñieän, söù ñôõ, caùc thieát bò laøm maùt, thuøng giaõn daàu, . . . • Loõi theùp : ñöôïc taïo thaønh bôûi caùc laù theùp moûng gheùp laïi, veà hình daùng coù hai loaïi: loaïi truï (core type) vaø loaïi boïc (shell type) o Loaïi truï: ñöôïc taïo bôûi caùc laù theùp hình chöõ U vaø chöõ I. Moät löôïng lôùn töø tröôøng sinh ra bôûi cuoän daây sô caáp khoâng caét cuoän daây thöù caáp, hay maùy bieán aùp coù moät töø thoâng roø lôùn. Ñeå cho töø thoâng roø ít nhaát, caùc cuoän daây ñöôïc chia ra vôùi moät nöûa cuûa moãi cuoän ñaët treân moät truï cuûa loõi theùp. Loaïi maùy bieán aùp naøy ít ñöôïc söû duïng roäng raõi, thöôøng ñöôïc söû duïng ôû ñieän aùp cao hoaëc ôû nôi maø caùch ñieän giöõa caùc cuoän daây trôû neân laø moät vaán ñeà caàn quan taâm. Trang 51
15. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP o Loaïi boïc: ñöôïc taïo bôûi caùc laù theùp hình chöõ E vaø chöõ I. Loõi theùp loaïi naøy bao boïc caùc cuoän daây quaán, hình thaønh moät maïch töø coù hieäu suaát raát cao, ñöôïc söû duïng roäng raõi. Phaàn loõi theùp coù quaán daây goïi laø truï töø, phaàn loõi theùp noái caùc truï töø thaønh maïch kín goïi laø goâng töø. • Daây quaán sô caáp (Primary Winding) • Daây quaán thöù caáp (Second Winding) Hình : Hình daïng maùy bieán aùp moät pha Hình : Maùy bieán aùp moät pha loaïi truï loaïi truï Hình : Hình daïng maùy bieán aùp moät pha Hình : Maùy bieán aùp moät loaïi boïc pha loaïi boïc Daây quaán maùy bieán aùp ñöôïc cheá taïo baèng daây ñoàng hoaëc nhoâm, coù tieát dieän hình troøn hoaëc hình chöõ nhaät. Ñoái vôùi daây quaán coù doøng ñieän lôùn, söû duïng caùc sôïi daây daãn ñöôïc maéc song song ñeå giaûm toån thaát do doøng ñieän xoaùy trong daây daãn. Beân ngoaøi daây quaán ñöôïc boïc caùch ñieän. Trang 52
16. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Daây quaán ñöôïc taïo thaønh caùc baùnh daây (goàm nhieàu lôùp) ñaët vaøo trong truï cuûa loõi theùp. Giöõa caùc lôùp daây quaán, giöõa caùc daây quaán vaø giöõa moãi daây quaán vaø loõi theùp phaûi caùch ñieän toát vôùi nhau. Phaàn daây quaán noái vôùi nguoàn ñieän ñöôïc goïi laø daây quaán sô caáp, phaàn daây quaán noái vôùi taûi ñöôïc goïi laø daây quaán thöù caáp. Hình : Laép raùp maùy bieán aùp 2.4. NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC: I1 I2 E2 U2 U1 E1 N2 N1 Hình : Nguyeân lyù laøm vieäc cô baûn cuûa maùy bieán aùp Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Ñaët ñieän aùp xoay chieàu u 1 vaøo daây quaán sô caáp trong ñoù seõ coù doøng i 1, doøng i 1 seõ taïo ra töø thoâng xoay chieàu Φ , töø thoâng chaïy trong maïch töø moùc voøng qua 2 cuoän sô caáp vaø thöù caáp caûm öùng caùc söùc ñieän ñoäng e 1, e 2. Neáu maùy bieán aùp khoâng taûi (thöù caáp hôû maïch) thì ñieän aùp thöù caáp baèng söùc ñieän ñoäng e 2 U2o = e 2 Neáu thöù caáp ñöôïc noái vôùi taûi Z t, trong daây quaán thöù caáp seõ coù doøng i 2 Trang 53
17. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Giaû söû ñieän aùp ñaët vaøo laø moät haøm sin thì töø thoâng do noù sinh ra cuõng laø moät haøm sin: Φ =Φ msin ωt Theo ñònh luaät caûm öùng ñieän töø ta coùsöùc ñieän ñoäng trong hai daây quaán laø: dΦ e1 = - N 1 dt dΦ e = −N 2 2 dt d(Φ sin ωt) π thay vaøo: e = −N m = −ωN Φ cosωt = ωN Φ sin(ωt − ) 1 1 dt 1 m 1 m 2 π Söùc ñieän ñoäng seõ chaäm pha hôn so vôùi töø thoâng Φ 1 goùc 2 E1m = ωN1Φ m = 2πN1Φ m → e1 = E1m sin(ωt − π )2 2π N.f. 1Φ m • E1 = = ,4 44fN1Φ m 2 • E2 = ,4 44fN 2Φ m • Tæ soá bieán aùp: E N K = 1 = 1 E 2 N 2 Boû qua ñieän aùp rôi treân daây quaán sô caáp vaø thöù caáp thì E 1 ≈ U1; E 2 ≈ U2 vaø do hieäu suaát maùy bieán aùp cao neân coù theå xem coâng suaát maùy bieán aùp nhaän vaøo phía sô caáp baèng coâng suaát ñöa ra thöù caáp U 1I1 = U 2I2 U I N K = 1 = 2 = 1 U 2 I1 N 2 2.5. CAÙC ÑAÏI LÖÔÏNG ÑÒNH MÖÙC: • Ñieän aùp daây ñònh möùc sô caáp: U 1 ñm (V, KV) • Ñieän aùp daây thöù caáp ñònh möùc: U 2 ñm (V, KV) laø ñieän aùp daây beân thöù caáp cuûa maùy bieán aùp khi khoâng taûi vaø ñieän aùp ñaët vaøo sô caáp laø ñònh möùc. • Coâng suaát ñònh möùc (dung löôïng ñònh möùc) laø coâng suaát bieåu kieán phía thöù caáp cuûa maùy bieán aùp : S ñm (VA, KVA), ñaëc tröng cho khaû naêng chuyeån taûi naêng löôïng cuûa maùy. Trang 54
18. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP o Maùy bieán aùp 1 pha: S ñm = S2 =U 2 ñm . I 2 ñm . o Maùy bieán aùp 3 pha: S ñm = S2 = 3 U2 ñm I 2 dm . Neáu boû qua toån hao trong maùy bieán aùp, xem maùy bieán aùp laø lyù töôûng ( Hieäu suaát η=1) thì S ñm = S 2=S 1. • Doøng ñieän daây sô caáp ñònh möùc: I 1 ñm (A) töông öùng vôùi coâng suaát vaø ñieän aùp daây ñònh möùc beân sô caáp. S o ñm 1 pha I1ñm = U1ñm S o ñm 3 pha I1ñm = (doøng ñieän daây vaø ñieän aùp daây) 3U1ñm • Doøng ñieän daây thöù caáp ñònh möùc: I 2ñm (A) töông öùng vôùi coâng suaát vaø ñieän aùp thöù caáp ñònh möùc. Sñm I 2ñm = U 2ñm Sñm I 2ñm = 3U 2ñm • Taàn soá ñònh möùc: f ñm (Hz) taàn soá nguoàn ñieän ñaët vaøo sô caáp. • Ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm: U n% • Toå noái daây cuûa maùy bieán aùp: cho bieát kieåu noái daây sô caáp vaø thöù caáp, ñoàng thôøi cho bieát goùc leäch pha giöõa söùc ñieän ñoäng daây sô caáp vaø söùc ñieän ñoäng daây thöù caáp Vd: Υ ∆ −11(330°) • cos ϕ2 : heä soá coâng suaát cuûa taûi • Hieäu suaát η% 2.6. MAÙY BIEÁN AÙP 3 PHA: Maùy bieán aùp ba pha ñoùng vai troø raát quan troïng trong vieäc truyeàn taûi vaø phaân phoái ñieän naêng. Keát caáu loõi theùp maùy bieán aùp ba pha coù 2 loaïi, döïa vaøo söï lieân quan hay khoâng lieân quan giöõa hai maïch töø maø phaân ra thaønh maïch töø rieâng vaø maïch töø chung. 2.6.1 Maùy bieán aùp 3 pha maïch töø rieâng: Trang 55
19. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Töø thoâng trong maïch töø cuûa ba pha ñoäc laäp nhau nhö caùc maùy bieán aùp moät pha. Caùc maùy bieán aùp moät pha coù theå ñöôïc noái laïi vôùi nhau ñeå hình thaønh maùy bieán aùp ba pha. a B b C c X Y Z x y z 2.6.2 Maùy bieán aùp 3 pha maïch töø chung A B C a b c Neáu gheùp töø 3 maùy bieán aùp moät pha laïi vôùi nhau, ta nhaän thaáy raèng : Neáu ñieän aùp treân ba pha ñoái xöùng, nghóa laø UR+U S+U T = 0 thì töø thoâng trong maïch töø cuûa ba maùy bieán aùp moät pha gheùp laïi cuõng töông töï: ΦR+ΦS+ΦT = 0. Nhö vaäy truï töø gheùp chung cuûa ba maïch töø khoâng coøn taùc duïng. Loaïi maùy bieán aùp maïch töø chung coù keát caáu goïn, söû duïng khoái löôïng maïch töø ít hôn so vôùi maùy bieán aùp maïch töø rieâng cuøng coâng suaát, nhöng vieäc laép ñaët, söûa chöõa phaûi tieán haønh treân toaøn boä maùy. 2.7. CAÙC KIEÅU KEÁT NOÁI BA PHA Daây quaán maùy bieán aùp coù theå thöïc hieän ñaáu noái theo daïng hình sao (kyù hieäu “Y”) hoaëc coù theå theo hình tam giaùc (kyù hieäu “ ∆” hay “D”). Trang 56
20. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Ñaáu Y laø ba ñaàu hoaëc cuoái noái laïi vôùi nhau, ñaáu ∆ laø ñaàu ñaàu cuoän naøy ñaáu vaøo ñaàu cuoái cuoän daây kia. Coù boán kieåu ñaáu daây: o Sô caáp ñaáu tam giaùc, thöù caáp ñaáu tam giaùc ( ∆/∆), söû duïng cho ñieän aùp trung bình nhö trong coâng nghieäp. Hình : Noái ∆/∆ Moät söï thuaän lôïi cuûa kieåu ñaáu naøy laø neáu moät maùy bieán aùp bò hö thì hai maùy bieán aùp coøn laïi coù theå ñöôïc vaän haønh theo kieåu ñaáu tam giaùc hôû. Kieåu ñaáu tam giaùc hôû naøy vaãn baûo ñaûm ñuùng moái quan heä veà pha. Chuù yù laø coâng A B C suaát cuûa maùy bieán aùp luùc naøy giaûm xuoáng vaø baèng khoaûng 58% coâng suaát khi coøn ñuû ba maùy bieán aùp. Ví duï: Coâng suaát moãi maùy bieán aùp moät pha laø 25kVA, toång coâng suaát cuûa ba maùy laø 75kVA. a Neáu moät maùy ñöôïc thaùo ra vaø vaän haønh theo b c kieåu ñaáu tam giaùc hôû thì coâng suaát coøn laïi laø75kVA×58% = 43.5kV o Sô caáp ñaáu tam giaùc, thöù caáp ñaáu sao ( ∆/Y), söû duïng phoå bieán trong coâng nghieäp vaø thöông maïi. Trang 57
21. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Hình :Noái ∆/Y o Sô caáp ñaáu sao, thöù caáp ñaáu tam giaùc (Y/ ∆), söû duïng cho giaûm aùp. Hình :Noái ∆/Y o Sô caáp ñaáu sao, thöù caáp ñaáu sao (Y/Y), raát ít ñöôïc söû duïng vì vaán ñeà ñieàu hoaø vaø caân baèng. Trang 58
22. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Trong caùc maùy bieán aùp truyeàn taûi ñieän naêng, phía cao aùp thöôøng ñaáu Y vaø phía haï aùp thöôøng ñaáu ∆ vì: U d
    Khi daáu Y: ñieän aùp pha nhoû hôn ñieän aùp daây 3 laàn, (U p = ), 3 do ñoù caùc vaán ñeà caùch ñieän trong maùy giaûm, chi phí giaûm. Caù cuoän daây ñieän aùp cao cuûa caùc maùy bieán aùp hoaït ñoäng treân 100 000 V thöôøng ñöôïc ñaáu Y. U d
    Khi daáu ∆ 1 doøng I p < I d 3 laàn (U p = ), do ñoù ñöôøng kính daây 3 daãn seõ giaûm nhoû, thuaän tieän cho vieäc cheá taïo. Ôûcaùc maùy bieán aùp phaân phoái thöôøng phía haï aùp ñaáu Y0 ñeå cung caáp cho phuï taûi hoãn hôïp: vöøa caàn ñieän aùp daây, vöøa caàn ñieän aùp pha. 2.8. TOÅ NOÁI DAÂY CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP BA PHA Toå noái daây cuûa maùy bieán aùp bieåu thò goùc leäch pha giöõa söùc ñieän ñoäng daây sô caáp vaø söùc ñieän ñoäng daây thöù caáp, phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá: Chieàu quaán daây, caùch kyù hieäu caùc ñaàu daây vaø kieåu ñaáu daây ôû sô caáp vaø thöù caáp. • Chieàu quaán daây Vôùi maùy bieán aùp moät pha, vieäc choïn ñaàu ñaàu hay ñaàu cuoái khoâng quan troïng, tuy nhieân vôùi maùy bieán aùp ba pha, vieät ñaùnh daáu ñaàu ñaàu vaø ñaàu cuoái phaûi thöïc hieän chính xaùc ñeå sao cho chieàu quaán daây treân ba pha phaûi cuøng chieàu. Neáu coù moät pha khoâng cuøng chieàu thì ñieän aùp daây laáy ra treân ba pha maát tính chaát ñoái xöùng. • Kyù hieäu caùc ñaàu daây Cuoän daây sô caáp: Ñaàu ñaàu :A, B, C Ñaàu cuoái : X, Y, Z Trung tính : O hoaëc N Cuoän daây thöù caáp : Ñaàu ñaàu : a, b, c Ñaàu cuoái : x, y, z Chieàu quaán daây vaø cöïc Trung tính : o hoaëc n tính cuûa caùc cuoän daây A UAB A B C B UCA U X Y Z TrangBC 59 C B a) b) c)
23. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP  Xaùc ñònh toå noái daây:  Kieåu ñaáu daây → veõ ñoà thò vectô söùc ñieän ñoäng daây quaán sô caáp vaø söùc ñieän ñoäng daây quaán thöù caáp.  Xaùc ñònh vectô ñieän aùp daây sô caáp vaø thöù caáp.  söùc ñieän ñoäng daây sô caáp ñöôïc bieåu thò baèng kim daøi cuûa ñoàng hoà vaø ñaët ôû vò trí soá 12.  Caên cöù vaøo goùc leäch pha giöõa söùc ñieän ñoäng daây sô caáp vaø söùc ñieän ñoäng daây thöù caáp ñeå bieåu thò söùc ñieän ñoäng daây thöù caáp baèng kim ngaén cuûa ñoàng hoà ôû vò trí töông öùng vôùi goùc ñoä ñoù theo chieàu thöù töï pha. Vieäc saûn xuaát nhieàu maùy bieán aùp coù toå ñaáu daây khaùc nhau raát baát tieän khi ñöa vaøo söû duïng, do vaäy treân thöïc teá thöôøng chæ saûn xuaát maùy bieán aùp loaïi Y/Y 0 – 12; Y/Y n – 0; Y/ ∆ - 11; Y 0/∆ - 11. Ví duï1: xaùc ñònh toå ñaáu daây cuûa maùy bieán aùp sau: A B C B EBC C EAB X Z Y X Y Z ECA EAB a b c Eab b A Ebc c x 360 0 Eab z y Y/y_12 x y z Eca A B C a Z X Y Trang 60 x y z Y/y_6
24. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Ví duï 2: 2.9. TÆ SOÁ BIEÁN AÙP: Tæ soá maùy bieán aùp 3 pha laø tæ soá giöõa ñieän aùp daây sô caáp vaø ñieän aùp daây thöù caáp. U K = d1 U d2 Do ñoù tæ soá bieán aùp phuï thuoäc vaøo tæ soá voøng daây giöõa sô caáp, thöù caáp, toå ñaáu daây. Ví duï: xeùt tæ soá bieán aùp trong caùc tröôøng hôïp sau:  Toå noái daây: Y ∆ U 3U N K = d1 = p1 = .3 1 U d2 U p2 N 2  Toå noái daây: Y/ Y 0 U 3U N K = d1 = 1p = 1 U d2 3U p2 N 2 Nhö vaäy: ñoái vôùi maùy bieán aùp 1 pha tæ soá bieán aùp chæ phuï thuoäc vaøo N tæ soá voøng daây ( 1 ) coøn ôû maùy bieán aùp 3 pha coøn phuï thuoäc vaøo toå noái N 2 daây. 2.10. QUAN HEÄ ÑIEÄN TÖØ TRONG MAÙY BIEÁN AÙP. Trang 61
25. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP 2.10.1 Caùc Phöông Trình Cô Baûn Cuûa Maùy Bieán Aùp. b) Phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng. Ta ñaõ bieát, söùc ñieän ñoäng sinh ra trong daây quaán sô caáp vaø thöù caáp laø : dΦ dψ e = −N = − 1 1 1 dt dt dΦ dψ e = −N = − 2 2 2 dt dt Ψ1,Ψ2 : töø thoâng moùc voøng qua cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp töông öùng töø thoâng chính Φ. Ngoaøi töø thoâng chính chaïy trong maïch töø, coøn coù moät löôïng töø thoâng sinh ra taûn ra moâi tröôøng beân ngoaøi, kheùp maïch trong moâi tröôøng. Töø thoâng taûn do cuoän daây naøo sinh ra seõ chæ moùc voøng qua cuoän daây ñoù vaø sinh ra treân chính cuoän daây ñoù moät söùc ñieän ñoäng caûm öùng goïi laø söùc ñieän ñoäng taûn: dΦ dψ e = −N σ1 = − σ1 σ1 1 dt dt dΦ dψ e = −N σ 2 = − σ 2 σ 2 2 dt dt Töø thoâng taûn chuû yeáu ñi trong moâi tröôøng khoâng töø tính (daàu, giaáy, ñoàng, khoâng khí . . .) do ñoù töø thoâng taûn Ψσ1, Ψσ2 tyû leä vôùi doøng ñieän töông öùng sinh ra chuùng qua heä soá ñieän caûm taûn L σ1, L σ2 : ψ = L i σ1 σ1 1 ψ σ 2 = Lσ 2i2 di 1 eσ1 = −Lσ1 dt di e = −L 2 σ 2 σ 2 dt Theo ñònh luaät Kirchoff 2, ta coù phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng cuûa cuoän daây quaán sô caáp : u1 + e1 + eσ1 = 1ri 1 Trong ñoù r 1 laø ñieän trôû cuûa daây quaán sô caáp. Nhö vaäy, töông töï ta coù phöông trrình caân baèng söùc töø ñoäng trong cuoän daây thöù caáp : Trang 62
26. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP e2 + eσ 2 = u2 + i2r2 Trong ñoù r 2 laø ñieän trôû cuûa daây quaán thöù caáp. Neáu caùc ñieän aùp, söùc ñieän ñoäng, doøng ñieän laø caùc ñaïi löôïng xoay chieàu bieán thieân theo quy luaät hình sin theo thôøi gian, thì caùc phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng coù theå vieát döôùi daïng soá phöùc nhö sau: • • • • U 1 = − E1 − E + I r σ1 1 1 • • • • U 2 = E 2 + Eσ 2 − I 2 r2 Töø bieåu thöùc : di 1 eσ1 = −Lσ1 dt di e = −L 2 σ 2 σ 2 dt Thay a2øng ñieän : i 1=I 1m sin ωt vaø i 2=I 2m sin ωtø ta coù: π π eσ1 = −I1mωLσ1 cos ωt = Eσ1m sin( ωt − ) = 2I1x1 sin( ωt − ) 2 2 π π e = −I ωL cos ωt = E sin( ωt − ) = 2I x sin( ωt − ) σ 2 2m σ 2 σ 2m 2 2 2 2 Nhaän thaáy raèng söùc ñieän ñoäng taûn sinh ra chaäm pha hôn so vôùi doøng ñieän sinh ra noù moät goùc 90 0, do vaäy trò hieäu duïng phöùc ñöôïc vieát : • • Eσ1 = − Ij x 1 1 • • Eσ 2 = − Ij 2 x2 x1=ωLσ1 ; x 2=ωLσ2 laø ñieän khaùng taûn cuûa daây quaán sô caáp vaø daây quaán thöù caáp. Thay vaøo phöông trình caân baèng ta ñöôïc : • • • • • • • U 1 = − E1 + Ij x + I r = − E1 + I Z 1 1 1 1 1 1 • • • • • • • U 2 = E 2 − Ij 2 x2 − I 2 r2 = E 2 − I 2 Z 2 Trong ñoù Z 1; Z 2 ñöôïc goïi laø toång trôû cuûa daây quaán sô caáp vaø thöù caáp. I1Z1; I 2Z2 ñöôïc goïi laø ñieän aùp rôi treân caùc cuoän daây. b) Phöông trình caân baèng söùc töø ñoäng. ∗ Khi maùy bieán aùp khoâng taûi khoâng taûi: i 2 = 0 ( hôû maïch thöù caáp) Doøng ñieän trong daây quaán sô caáp laø i 0, töø thoâng chính trong maùy luùc naøy do söùc töø ñoäng i 0N1 sinh ra. Trang 63
27. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP ∗ Khi maùy bieán aùp laøm vieäc coù taûi: i 2 ≠ 0.Töø thoâng chính trong maùy do söùc töø ñoäng treân hai cuoän daây sinh ra (i 1N1+i 2N2). Neáu boû qua ñieän aùp rôi treân maùy bieán aùp, ta coù: U1 ≈ E 1 = 4,44 f.N 1Φ Ñieän aùp U 1 ñöôïc noái vôùi löôùi ñieän, do ñoù coù theå xem nhö khoâng thay ñoåi. Do ñoù söùc ñieän ñoäng E vaø töø thoâng Φ cuõng xem nhö khoâng ñoåi. Nhö vaäy söùc töø ñoäng sinh ra töø thoâng Φ cuûa maùy bieán aùp luùc coù taûi vaø khoâng taûi phaûi baèng nhau. ( ôû cheá ñoä coù taûi vaø khoâng taûi Φ chæ khaùc nhau vaøi phaàn traêm ). I0N1 = i 1N1+ i 2N2 Vieát döôùi daïng soá phöùc : • • • I1 N1 + I 2 N 2 = I0 N1 • • • N2 I1 = I0 − I2 N1 • • • ' I1 = I0 − I2 • • • ' N2 I 2 Trong ñoù : I 2 = I 2 = N1 K Töø phöông trình caân baèng treân ta thaáy, luùc maùy bieán aùp coù taûi, doøng ñieän sô caáp goàm hai thaønh phaàn. Thaønh phaàn doøng I 0 taïo neân töø thoâng ’ chính trong loõi theùp. Thaønh phaàn (- I 2) coù taùc duïng buø laïi taùc duïng khöû töø cuûa doøng ñieän thöù caáp. Khi taûi taêng, doøng ñieän thöù caáp I 2 taêng ’ leân, thì thaønh phaàn buø (- I 2) cuõng taêng leân. Ñeå giöõ cho töø thoâng trong maùy khoâng thay ñoåi thì doøng ñieän caáp I 1 cuõng taêng leân. Nhö vaäy daây quaán sô caáp luùc naøy phaûi nhaän theâm naêng löôïng töø nguoàn ñeå truyeàn sang cho beân thöù caáp.  Doøng ñieän töø hoùa trong maùy bieán aùp.(I 0) Trong maùy bieán aùp doøng - I 2' ñieän töø hoùa (doøng khoâng taûi ) I1 bao goàm hai thaønh phaàn, I0 Iotd thaønh phaàn taùc duïng vaø α Φm thaønh phaàn phaûn khaùng. Ñeå Iopk roõ hôn chuùng ta xeùt maïch töø I2' cuûa maùy bieán aùp moät pha Trang 64
28. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP nhö sau: Ñieän aùp ñaët vaøo laø moät haøm sin theo thôøi gian u = U msin ωt, boû qua toån hao trong daây quaán thì : dφ u = −e = N ⇒ töø thoâng φ bieán thieân theo thôøi gian vaø chaäm pha hôn dt u moät goùc π . 2 Neáu boû qua toån hao saét töø thì doøng ñieän i 0 laø doøng ñieän phaûn khaùng duøng ñeå töø hoaù loõi theùp. Tuy nhieân do quan heä B(H) trong maïch töø laø khoâng tuyeán tính, coù ñoaïn töø hoaù loõi theùp, vaø coù hieän töôïng toån hao do töø treå do ñoù töø quan heä φ(t) vaø φ(i 0) coù theå xaùc ñònh ñöôïc i 0 vaø keát quaû laø i 0(t) bò leäch pha so vôùi φ(t) moät goùc α naøo ñoù, goùc α lôùn hay beù coøn tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä töø hoaù loõi theùp ( quan heä B(H)) nhieàu hay ít. Nhö vaäy doøng ñieän I 0 goàm hai thaønh phaàn : I ox duøng ñeå töø hoaù loõi theùp vaø taïo neân töø thoâng cuøng chieàu vôùi chính töø thoâng. I 0r gaây neân toån hao saét töø trong loõi theùp vaø vuoâng goùc vôùi thaønh phaàn töø thoâng. 2.10.2 Moâ Hình Toaùn MBA. Quan heä ñieän aùp sô caáp vaø thöù caáp laø quan heä ñieän töø. Do ñoù ñeå thuaän tieän trong quaù trình phaân tích MBA, tính toaùn baøi toaùn coù lieân quan ñeán MBA trong heä thoáng ñieän, nguôøi ta thay theá MBA baèng moät moâ hình toaùn hay moät maïch ñieän töông ñöông. Vieäc quy ñoåi hay thay theá phaûi khoâng laøm thay ñoåi caùc quaù trình vaät lyù xaõy ra trong MBA nhö coâng suaát truyeàn taûi, toån hao . . . cuûa MBA. Vaø ñeå taïo neân moät maïch ñieän thì maïch sô caáp vaø thöù caáp phaûi lieân keát ñöôïc vôùi nhau, do ñoù caùc thoâng soá ôû maïch thöù caáp phaûi ñöôïc quy ñoåi töông ñöông veà sô caáp. ' ' Söùc ñieän ñoäng vaø ñieän aùp ( E2 ; U 2 ) E1 N1 k = = ⇒ E1 = k.E2 E2 N2 ' Goïi E2 laø söùc ñieän ñoäng thöù caáp quy ñoåi veà sô caáp, do ñoù ' E2 = E1 = k.E2 ' Töông töï ta coù : U 2 = k.U 2 ' Doøng ñieän ( I2 ) Vieäc quy ñoåi doøng ñieän phaûi ñaûm baûo coâng suaát truyeàn qua MBA tröôùc vaø sau khi quy ñoåi phaûi baèng nhau. E E I ' ' ⇒ ' 2 2 2 E2 I2 = E2 I2 I2 = ' I2 = I2 = E2 E1 k Trang 65
29. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP ' ' ' Ñieän trôû, ñieän khaùng, vaø toång trôû ( R2 , X 2 , Z2 ) I 2 2 2' ' ⇒ ' 2 2 I2 R2 = I2 R2 R2 = 2' R2 = k R2 I2 ' 2 Töông töï : X 2 = k X 2 ' 2 Z2 = k Z2 Nhö vaäy sau khi quy ñoåi, ta coù moät heä phöông trình moâ taû toaùn hoïc MBA nhö sau :  U&1 = −E1 + I1.Z1  ' ' ' U& 2 = E2 − I&2.Z2  '  I1 = I0 − I2 2.11. Sô Ñoà Töông Ñöông Cuûa MBA.  U&1 = −E1 + I1.Z1  ' ' ' Töø U& 2 = E2 − I&2.Z2  '  I1 = I0 − I2 Ta coù maïch ñieän töông ñöông thoaû maûn heä phöông trình nhö sau : r1 x1 r2' x2' I0 I1 ' − I& rm 2 E U1 − &1 -U2' ' Zt xm I0 ñöôïc xem nhö thaønh phaàn chính taïo neân töø thoâng treân loõi theùp vaø Zm=R m+jX m laø toång trôû töø hoaù maïch töø trong MBA, Thoâng thöôøng Z m>>Z 1 vaø Z 2 neân ñeå ñôn giaûn trong quaù trình tính toaùn maø khoâng gaây ra sai leäch nhieàu veà keát quaû ta coù sô ñoà töông gaàn ñuùng : Rn Xn ' I&1 = −I&2 U 1 -U ' ' 2 Zt ' Vôùi Rn = r1 + r2 ' X n = x1 + x2 Zn = Rn + jX n : Toång trôû ngaén maïch cuûa MBA. Trang 66
30. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP 2.12. Xaùc Ñònh Caùc Tham Soá MBA. Thí nghieäm khoâng taûi: I0 P0 A a A W + U1ñm V2 U20 V1 X x Trong caùc thí nghieäm ta coù: I 0 , P 0 , U 1 ñm , U 20 • Toång trôû maùy bieán aùp luùc khoâng taûi: U1ñm Z0 = I 0 • Ñieän trôû khoâng taûi P0 Z1 r0 = 2 , P 0 : toån hao theùp P Fe I 0 • Ñieän khaùng khoâng taûi r1 x1 2 2 rm x 0 = Z0 − r0 I1 = I o Zm U1ñm xm Z0 = Z 1 + Z m r0 = r1 + rm x 0 = x1 + x m vì Z1 << Z m r1 << rm x1 << x m Neân Z0 = Zm r0 = rm x 0 = x m • Tæ soá bieán aùp: E U k = 1 = 1ñm E2 U 20 • Heä soá coâng suaát khoâng taûi P0 cosϕ0 = U1ñm I. 0 Trang 67
31. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Khoâng cho maùy bieán aùp laøm vieäc khoâng taûi hoaëc non taûi vì luùc ñoù heä soá coâng suaát raát thaáp. Thí nghieäm ngaén maïch: In Pn A a A W + U1ñm Un V X x Maùy bieán aùp töï ngaãu Ngaén maïch trong thöïc teá maùy bieán aùp laø cheá ñoä söï coá khi cuoän thöù caáp bò noái taét vì nhieàu nguyeân nhaân: daây quaán thöù caáp bò chaäp xuoáng ñaát, hoûng caùch ñieän, trong khi ñoù phía sô caáp vaãn noái vôùi U 1ñm ∗ Ñaëc ñieåm khi ngaén maïch: − Doøng ngaén maïch trong maùy gaáp 10 - 25 laàn I 1ñm neân thöôøng gaây chaùy daây quaán. − Ñieän aùp U 2 ≈ 0, caùc phuï taûi maát ñieän aùp. Ñeå baûo veä maùy bieán aùp khi coù ngaén maïch thöôøng duøng heä thoáng rôle baûo veä töï ñoäng caùc maïch sô caáp khi coù ngaén maïch. Thí nghieäm: Duøng maùy bieán aùp töï ngaãu ñeå ñieàu chænh ñieän aùp U n ñaët vaøo daây quaán sô caáp maùy bieán aùp. • Ñieän aùp ngaén maïch U n • Doøng ñieän ngaén maïch I n = I 1ñm • Coâng suaát P n ño ñöôïc chính laø toån hao ñoàng treân daây quaán sô caáp vaø daây quaán thöù caáp khi doøng taûi ñònh möùc (toån hao saét töø khoâng ñaùng keå) • Toång trôû ngaén maïch U Z = n I1ñm • Ñieän trôû ngaén maïch, Trang 68
32. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP Pn Pn rn = 2 = 2 , I n I1ñm • Ñieän khaùng ngaén maïch 2 2 x n = Z n − rn r1 x1 r1 x1 In =I 1ñm rn xn Un hay Un In = I 1ñm trong ñoù: rn = r 1 + r' 2 : ñieän trôû ngaén maïch xn = x 1 + x' 2 : ñieän khaùng ngaén maïch r x r ≈ 'r ≈ n ; x ≈ 'x ≈ n 1 2 2 1 2 2 P n • cosϕ n = U n I1ñm, • Ñieän aùp ngaén maïch phaàn traêm U n Un% = ×100 = (5 ÷10)% U 1ñm U1ñm Ñieän aùp ngaén maïch coù hai thaønh phaàn: U I .r o nr 1ñm n U nr % = .100 = .100 U1ñm U1ñm (ñieän aùp ngaén maïch taùc duïng phaàn traêm) U x o nx n U nx % = .100 = I1ñm . .100 U1ñm U1ñm (ñieän aùp ngaén maïch phaûn khaùng phaàn traêm) ÑOÄ BIEÁN THIEÂN ÑIEÄN AÙP THÖÙ CAÁP THEO TAÛI • Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp ∆U 2 = U 2ñm − U 2 • Ñoä bieán thieân ñieän aùp thöù caáp phaàn traêm Trang 69
33. CHÖÔNG 2 MAÙY BIEÁN AÙP U 2ñm − U 2 ∆U 2 % = ×100 U 2ñm Hay ∆U 2 % = β(U nr %× cosϕ2 + U nx %× sinϕ2 ) Trong ñoù I I β laø heä soá taûi β = 1 ;β = 2 I1ñm I 2ñm cos ϕ2 : heä soá coâng suaát cuûa taûi TOÅN HAO VAØ HIEÄU SUAÁT CUÛA MAÙY BIEÁN AÙP • Khi maùy bieán aùp laøm vieäc coù caùc toån hao sau: Toån hao taûi I 2R trong caùc cuoän daây cuûa maùy bieán aùp vaø toån hao khoâng taûi laø toån hao trong loõi theùp. Toån hao taûi phuï thuoäc vaøo doøng ñieän cuûa taûi 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 2 ∆ Ptaûi = I 1 r1 + I2 r2 = I1 r1 + k I1 r2 = I1 r( 1 + r2 ) = I1 rn = β I1ñm rn 2 ∆ Ptaûi = β Pn Toån hao khoâng taûi hay toån hao loõi theùp phuï thuoäc vaøo aûnh höôûng cuûa doøng ñieän treã vaø doøng ñieän xoaùy trong loõi theùp cuûa maùy bieán aùp. Toån hao loõi theùp cuûa moät maùy bieán aùp veà cô baûn thì khoâng ñoåi cho taát caû caùc taûi khi taàn soá vaø ñieän aùp ñöôïc ñaët vaøo maùy bieán aùp laø ñònh möùc. • Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp: Hieäu suaát cuûa maùy bieán aùp laø tyû soá giöõa coâng suaát höõu ích ngoõ ra ñoái vôùi coâng suaát ngoõ vaøo. Bôûi vì coâng suaát ngoõ vaøo cuûa moät maùy bieán aùp baèng coâng suaát höõu ích ngoõ ra coäng vôùi caùc toån hao cuûa noù neân ta coù phöông trình hieäu suaát nhö sau: P P η% = 2 ×100% = 2 ×100% P1 P2 + ∆Ptoånhao βSñm cosϕ2 η% = 2 ×100% βSñm cosϕ2 + P0 + β Pn 2.13. MBA laøm vieäc song song. Trang 70
34. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 1 5 Máy in DC. V.1. Khái quát . V.2. Cu t o V.3. Nguyên lý làm vi c. V.4. T tr ưng lúc máy in DC có t i. V.5. Quan h in t trong máy in DC. V.6. Máy phát DC. V.7. ng c ơ DC. V.8. Sơ dây qu n máy in DC. Bộ Môn Thiết Bị Điện
35. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 2 V.1. Khái quát Maùy ñieän moät chieàu laø thieát bò ñieän duøng ñeå bieán ñoåi cô naêng thaønh ñieän naêng moät chieàu (maùy phaùt ñieän moät chieàu) hoaëc bieán ñoåi ñieän naêng moät chieàu thaønh cô naêng (ñoäng cô ñieän moät chieàu). Maùy phaùt ñieän moät chieàu coù coâng suaát ñöôïc tính theo ñôn vò Watt, KiloWatts (W, KW). Ñoäng cô ñieän moät chieàu coù coâng suaát ñöôïc tính theo ñôn vò KW ( heä ñôn vò SI) hoaëc HorsePower HP ( heä USCS). Ngaøy nay, maùy ñieän moät chieàu ñöôïc söû duïng roäng raõi. Ñoäng cô moät chieàu (DC motor) coù moment khôûi ñoäng lôùn, deã ñieàu chænh toác ñoä, ñieàu chænh lieân tuïc trong phaïm vi roäng. Ñoäng cô m ột chi ều ñöôïc söû duïng nhieàu trong giao thoâng vaän taûi vôùi ñieàu kieän laøm vieäc naëng nhoïc, thieát bò naâng, haï; caùc ñoäng cô chaáp haønh trong caùc heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng vôùi coâng suaát nhoû (vaøi watt). Maùy phaùt ñieän moät chieàu (DC generator) laø maùy phaùt kích töø cho maùy phaùt ñieän ñoàng boä; duøng trong kyõ thuaät haøn, maï ñieän chaát löôïng cao, duøng trong ñieän hoùa, ñieän oâtoâ. Nhöôïc ñieåm chuû yeáu cuûa maùy ñieän moät chieàu laø coù coå goùp ñieän laøm cho caáu taïo phöùc taïp, giaù thaønh ñaét, laøm vieäc keùm tin caäy, nguy hieåm trong moâi tröôøng deã chaùy noå. Hôn nöõa, khi söû duïng ñoäng cô DC phaûi coù nguoàn DC ñi keøm. V.2. C u t o Maùy ñieän moät chieàu goàm 2 phaàn : phaàn tónh vaø phaàn quay. V.2.1. Phaàn tónh ( stator ) hay phaàn caûm : Phaàn tónh laø phaàn ñöùng yeân goàm: voû maùy (goâng töø), (phaàn caûm) beân trong coù gaén cöïc töø chính vaø cöïc töø phuï: + Cöïc töø chính: vó theùp ñöôïc gheùp bôûi caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän (toân silic) daøy 0.5 ÷1 mm vaø daây quaán kích töø loàng ngoaøi loõi saét cöïc töø. Cöïc töø chính taïo neân töø tröôøng chính trong maùy. Maët cöïc giöõ daây quaán vaø phaân boá töø tröôøng treân beà maët phaàn cöùng. Cöïc töø gaén leân voû maùy baèng bu loâng hoaëc ñinh vít. Daây quaán kích töø laø daïy ñoàng, caùc cuoän daây kích töø ñaët treân caùc cöïc töø naøy ñöôïc noái tieáp vôùi nhau. + Cöïc töø phuï: caùc cöïc töø phuï ñöôïc ñaët xen keõ giöõa caùc cöïc töø chính ñeå haïn cheá tia löûa ñieän vaø caûi thieän ñoåi chieàu. + Loõi theùp cöïc töø phuï thöôøng laøm baèng theùp ñuùc, daây quaán baèng ñoàng boïc caùch ñieän, maéc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. Bộ Môn Thiết Bị Điện
36. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 3 + Goâng töø ( voû maùy ): duøng ñeå gaén caùc cöïc töø, laøm maïch töø noái lieàn caùc cöïc töø. Do vaäy voû maùy ñöôïc daãn töø, ñaây laø ñieåm khaùc bieät vôùi voû maùy cuûa maùy ñieän xoay chieàu. + Trong caùc loaïi maùy ñieän coâng suaát lôùn, goâng töø thöôøng laøm baèng theùp ñuùc, maùy ñieän coâng suaát nhoû vaø vöøa thöôøng duøng theùp taám daøy uoán vaø haøn laïi, coù khi maùy nhoû duøng gang laøm voû maùy. + Caùc boä phaän khaùc : naép maùy vaø cô caáu choåi than ( goàm: choåi than ñaët trong hoäp choåi than, giaù choåi than ) Cöïc töø phuï Cöïc töø chính Hình a ) Stator V.2.2. Phaàn quay (Rotor) hay phaàn öùng: Phaàn öùng goàm truïc, loõi theùp, daây quaán phaàn öùng, coå goùp. + Loõi saét phaàn öùng: Coå goùp ñieän Caùc raõnh ñeå ñaët daây quaán Caùc laù theùp KTÑ Choåi than Hình b ) Rotor + Loõi theùp goàm caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän gheùp laïi, hình truï, treân beà maët loõi theùp (doïc theo ñöôøng sinh) ngöôøi ta daäp raõnh ñeå ñaët daây quaán goïi laø daây quaán phaàn öùng. Bộ Môn Thiết Bị Điện
37. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 4 + Daây quaán phaàn öùng thöôøng laøm baèng daây ñoàng troøn hoaëc deïp, caùc ñaàu daây cuûa caùc phaàn töû daây quaán (boái daây) ñöôïc goäp laïi taïi coå goùp. + Coå goùp (vaønh ñoåi chieàu): coå goùp goàm caùc phieán goùp laøm baèng ñoàng, giöõa caùc phieán goùp caùch ñieän vôùi nhau bôûi mica vaø coå goùp cuõng ñöôïc caùch ñieän vôùi truïc rotor baèng oáng phíp. Nhieäm vuï cuûa coå goùp ñieän laø chænh löu söùc ñieän ñoäng xoay chieàu thaønh söùc ñieän ñoäng moät chieàu treân caùc choåi than, choåi than tieáp xuùc (tì leân) coå goùp ñeå laáy ñieän ra ngoaøi hoaëc ñöa nguoàn ñieän moät chieàu vaøo trong daây quaán phaàn öùng. + Caùc boä phaän khaùc:
    Caùnh quaït: laøm nguoäi maùy
    Truïc maùy: V.3. Nguyên lý làm vi c. V.3.1. Nguyên lý làm vi c c a máy phát in m t chi u. Phaàn caûm N b r n A a r e, i ϑ B c + d Phaàn öùng R B - S I Bộ Môn Thiết Bị Điện
38. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 5 Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu: Phaàn öùng laø khung daây a b c d ( quaán treân loõi theùp phaàn öùng) coù hai ñaàu daây noái vôùi hai phieán ñoåi chieàu (phieán goùp), 2 choåi than A, B coá ñònh luoân tì leân coå goùp vaø ñöa ñieän ñeán phuï taûi. Duøng moät ñoäng cô sô caáp ( tua bin hoaëc cô ñoát trong, ) quay phaàn öùng maùy phaùt. Khi khung quay vôùi toác ñoä khoâng ñoåi, hai thanh daãn ab, cd laàn löôït naèm döôùi 2 cöïc töø khaùc teân (töø tröôøng cuûa hai cöïc nam chaâm khoâng ñoåi), khung quay seõ caûm öùng neân moät söùc ñieän ñoäng xoay chieàu : e = B. l. v.sin α B : töø caûm –Maät ñoä töø thoâng. L : chieàu daøi caïnh taùc duïng cuûa thanh daãn ab+cd v : toác ñoä daøi cuûa thanh daãn. α : laø goùc nhoû giöõa vaän toác v vaø töø caûm B. Chieàu cuûa söùc ñieän ñoäng xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay phaûi, treân thanh ab chieàu töø b → a, thanh cd chieàu töø d → c. söùc ñieän ñoäng trong khung daây laø söùc ñieän ñoäng xoay chieàu nhöng nhôø coù phieán goùp vaø choåi than A( + ); B (- ) (sau khi quay 180 0 noù cuõng khoâng ñoåi cöïc tính ). Daïng soùng treân hai ñaàu choåi than: e Daïng soùng ñaäp maïch 0 t Treân thöïc teá ngöôøi ta cheá taïo phaàn öùng goàm nhieàu khung daây ñaët leäch nhau moät goùc α naøo ñoù trong khoâng gian ñeå giaûm bôùt söï ñaäp maïch ôû coå goùp, choåi than vaø quaán taêng soá voøng daây ñeå taêng cöôøng söùc ñieän ñoäng. e 0 t Bộ Môn Thiết Bị Điện
39. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 6 V.3.2. Nguyên lý làm vi c c a ng c ơ in m t chi u. Ñaët nguoàn DC vaøo daây quaán kích töø phaàn caûm – phaàn caûm taïo neân töø tröôøng, vaø doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng taùc duïng töông hoã leân nhau taïo thaønh moment taùc duïng leân rotor. Moment naøy coù chieàu khoâng ñoåi laøm maùy quay (doøng ñieän chæ ñi vaøo thanh daãn naèm döôùi cöïc N vaø ñi ra thanh daãn naèm döôùi cöïc S), chieàu löïc xaùc ñònh baèng qui taéc baøn tay traùi (hay doøng ñieän coù chieàu khoâng ñoåi trong caùc thanh daãn naèm döôùi caùc cöïc töø, do ñoù taïo neân moät moment coù chieàu khoâng ñoåi laøm rotor chæ quay theo moät chieàu nhaát ñònh maø thoâi) V.4. T tr ưng lúc có t i c a máy in m t chi u V.4.1. Ñaïi cöông: Khi khoâng taûi töø thoâng Φ trong maùy do daây quaán kích töø gaây neân. Khi coù taûi töø thoâng Φ trong maùy khoâng nhöõng do daây quaán kích töø gaây neân maø coøn coù töø thoâng phaàn öùng ( Φö) do cuoän daây phaàn öùng gaây neân. Ñeå trieät tieâu tia löûa ñieän coøn coù töø thoâng cöïc töø phuï Φf vaø töø thoâng daây quaán buø Φb. Taát caû caùc töø thoâng ñoù taùc duïng vôùi nhau ñeå taïo thaønh töø thoâng khe hôû laøm thay ñoåi töø tröôøng luùc khoâng taûi cuûa maùy. V.4.2. Töø tröôøng trong daây quaán phaàn öùng: a) Söï phaân boá cuûa töø tröôøng treân beà maët phaàn öùng : Goïi N : Toång soá thanh daãn cuûa phaàn öùng. 2a : Soá maïch nhaùnh song song. iö : Doøng ñieän trong 1 thanh daãn. Iö : Doøng ñieän phaàn öùng. I i = ö ö 2a N.i Taûi ñöôøng A = ö A [ m] π D. [ö m] Dö : ñöôøng kính ngoaøi phaàn öùng. Ta coù: F ö = A . τ τ: böôùc cöïc ( m) => ↑iö → A ↑ → I ö ↑ → F ö ↑ b) Phaûn öùng phaàn öùng trong maùy ñieän moät chieàu: Bộ Môn Thiết Bị Điện
40. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 7  Khi maùy ñieän 1 chieàu chaïy khoâng taûi, trong maùy chæ coù töø tröôøng cuûa caùc cöïc töø chính sinh ra goïi laø töø tröôøng chính hay töø tröôøng phaàn caûm. Luùc naøy ñöôøng trung tính vaät lyù mm' truøng vôùi ñöôøng trung tính hình hoïc nn'. + Ñöôøng trung tính hình hoïc: laø ñöôøng thaúng thaúng goùc vôùi truïc cöïc töø N-S + Ñöôøng trung tính vaät lyù: laø ñöôøng xuyeân qua phaàn öùng taïi 2 ñieåm coù töø tröôøng baèng 0 (B = 0).  Khi maùy mang taûi, doøng ñieän trong daây quaán phaàn öùng sinh ra töø tröôøng phaàn öùng. Do taùc duïng cuûa töø tröôøng phaàn öùng, caùc ñöôøng söùc treân maët cöïc töø phaân boá khoâng ñeàu, khoâng coøn ñoái xöùng qua truïc cöïc töø. ÔÛ moät nöûa maëc cöïc töø, töø tröôøng phaàn öùng coù taùc duïng trôï töø laøm cho töø tröôøng taêng, nöûa maët töø kia thì töø tröôøng phaàn öùng coù taùc duïng khöû töø laøm cho töø tröôøng giaûm ñi Khi maïch töø cuûa maùy chöa baõo hoaø thì taùc duïng trôï töø vaø khöû töø baèng nhau, neân töø tröôøng toång khoâng ñoåi. Khi maïch töø baõo hoøa thì taùc duïng trôï töø ít hôn. Khöû töø, neân töø tröôøng toång trong maùy giaûm, do ñoù sññ caûm öùng trong caùc thanh daãn seõ giaûm. Ñoàng thôøi phaûn öùng phaàn öùng laøm cho töø tröôøng taïi 2 ñieåm treân ñöôøng trung tính hình hoïc khaùc 0, hay noùi caùch khaùc laø phaûn öùng phaàn öùng laøm cho ñöôøng trung tính vaät lyù leäch khoûi trung tính hình hoïc moät goùc β naøo ñoù theo chieàu quay cuûa maùy phaùt ( ñoái vôùi ñoäng cô thì ngöôïc laïi). Neáu choåi ñieän vaãn ñaët treân ñöôøng trung tính hình hoïc thì do töø tröôøng taïi choã tieáp xuùc giöõa choåi ñieän vaø coå goùp khaùc 0, söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong phaàn töû daây quaán phaàn öùng seõ bò choåi ñieän laøm ngaén maïch, ñaây laø moät nguyeân nhaân laøm phaùt sinh tia löûa ôû choã tieáp xuùc. Ñeå khaéc phuïc ñieàu naøy phaûi xeâ dòch choåi ñieän leäch khoûi trung tính hình hoïc moät goùc β Töø tröôøng maùy ñieän moät chieàu Bộ Môn Thiết Bị Điện
41. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 8 V.4.2. Töø tröôøng cöïc töø phuï: Trong haàu heát caùc maùy ñieän moät chieàu (tröø nhöõng maùy coâng suaát nhoû hôn 0,5kW) ñeàu coù ñaët caùc cöïc töø phuï ñeå tröø boû aûnh höôûng cuûa phaûn öùng phaàn öùng laøm xeâ dòch ñöôøng trung tính vaät lyù khoûi ñöôøng trung tính hình hoïc Ñeå tröø boû töø tröôøng taïi ñöôøng trung tính hình hoïc, cöïc töø phuï ñöôïc ñaët xen keõ vôùi cöïc töø chính vaø cöïc tính cuûa cöïc töø phuï cuøng cöïc tính vôùi cöïc töø chính ñöùng sau noù theo chieàu quay cuûa rotor ñoái vôùi maùy phaùt, hoaëc ñöùng tröôùc noù theo chieàu quay rotor ñoái vôùi ñoäng cô. Ñoàng thôøi, ñeå trieät tieâu töø tröôøng treân ñöôøng trung tính hình hoïc thì töø tröôøng cöïc töø phuï phaûi tæ leä thuaän vôùi doøng ñieän taûi neân daây quaán cöïc töø phuï ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. V.4.3. Töø tröôøng daây quaán buø: Do söï phaân boá cuûa töø tröôøng treân phaàn öùng döôùi beà maët cöïc töø khoâng ñoàng ñeàu laøm xuaát hieän söùc ñieän ñoäng treân phieán goùp coù trò soá khaùc nhau, do ñoù gaây neân tia löûa ñieän treân choåi than khi maùy laøm vieäc. Ñeå khaéc phuïc tình traïng naøy trong caùc maùy coù coâng suaát lôùn, ngöôøi ta cheá taïo daây quaán buø. Daây quaán buø ñöôïc ñaët trong caùc raõnh treân beà maët cöïc töø vaø ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng. Chieàu doøng ñieän trong daây quaán buø phaûi coù chieàu sao cho trieät tieâu ñöôïc sññ cuûa phaàn öùng treân beà maët cöïc töø. Bộ Môn Thiết Bị Điện
42. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 9 V.5. Quan h in t trong máy in DC. V.5.1. Söùc ñieän ñoäng caûm öùng cuûa daây quaán phaàn öùng: + Iö Eö It n G - + - Theo ñònh luaät Faraday: etd = B td . l . v ( v ) Trong ñoù: etd : söùc ñieän ñoäng moät thanh daãn. Btb : töø caûm trung bình trong khe hôû. φ B = tb τ.l Φ : töø thoâng trung bình döôùi moät cöïc töø ( Wb ). τ : Böôùc cöïc töø. L : Chieàu daøi thanh daãn. n v = ()τ 2. p vaän toác daøi cuûa thanh. 60 2p : soá cöïc phaàn caûm. n : toác ñoä quay cuûa rotor. (voøng/giaây ). 2 p ⇒ e = .Φ.n td 60 Goïi: N : toång soá thanh daãn. 2a : soá maïch nhaùnh song song. N : Soá thanh daãn treân moät nhaùnh song song. 2a Eö : söùc ñieän ñoäng cuûa moät maïch nhaùnh song song. pN pN ⇒ E = .Φ.n ; Ñaët: CE = : heä soá keát caáu ö 60 a 60 a Eö = C E . ΦΦΦ . n Söùc ñieän ñoäng phaàn öùng tæ leä vôùi töø thoâng döôùi moät cöïc töø vaø toác ñoä quay phaàn öùng. Nghóa laø muoán thay ñoåi E ö thì phaûi taùc ñoäng leân Φ hoaëc n. Bộ Môn Thiết Bị Điện
43. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 10 V.5.2. Moment ñieän töø : Löïc ñieän töø taùc duïng leân thanh daãn mang doøng ñieän laø : + f = B tb . i ö . l I ö I Btb : töø caûm trung bình trong khe hôû. G taûi iö : doøng ñieän qua thanh daãn. I i = ö - ö 2a l : chieàu daøi taùc duïng cuûa thanh daãn. Iö : doøng ñieän phaàn öùng. Moment ñieän töø taùc duïng leân daây quaán phaàn öùng: I ö D ö Mñt = f . r . N = B tb . N . .l. 2a 2 D ö r : baùn kính cuûa phaàn öùng r = ( D ö: ñöôøng kính phaàn öùng). 2 Φ 2p.τ Btb = D = τ.l ö π Φ I 2pτ pN => M = .N. ö .l. = .Φ I. ñt τ.l 2a 2π 2πa ö pN Ñaët C M = : heä soá keát caáu 2πa Mñt = C M . ΦΦΦ . I ö + Moment ñieän töø cuûa maùy ñieän moät chieàu ñöôïc taïo neân do söï taùc ñoäng töông hoã giöõa töø tröôøng phaàn caûm vaø töø tröôøng doøng ñieän trong thanh daãn phaàn öùng. Momen naøy taùc duïng leân phaàn öùng. + ÔÛ cheá ñoä maùy phaùt, M ñt ngöôïc chieàu vôùi moment quay cuûa ñoäng cô sô caáp taùc duïng leân rotor, neân coù taùc duïng nhö moät moment caûn. + ÔÛ cheá ñoä ñoäng cô, M ñt ñoùng vai troø moment quay, chieàu quay cuûa maùy cuøng chieàu quay cuûa moment. Coâng suaát ñieän töø ñaõ chuyeån coâng suaát ñieän E ö I ö thaønh coâng suaát cô M ñt . ω V.5.3. Coâng suaát ñieän töø: Ñònh nghóa : P ñt = M ñt . ω ω: vaân toác goùc cuûa rotor Bộ Môn Thiết Bị Điện
44. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 11 2πn ω = n: toác ñoä quay 60 pN Thay Mñt = . Φ . I ö 2πa pN 2πn pN Pñt = . Φ . I ö . = . Φ . n . I ö = E ö . I ö 2πa 60 60 a Pñt = E ö . I ö V.5.4. Quaù trình naêng löôïng vaø caùc phöông trình caân baèng: a. Caùc loaïi toån hao . Toån hao saét : ∆PFe – Xuaát hieän khi coù töø tröôøng bieán thieân, ñoä lôùn cuûa toån hao saét phuï thuoäc nhieàu yeáu toá : tình traïng maïch töø, chaát löôïng loõi theùp, hình daùng loõi theùp. Toån hao cô : ∆Pcô – Chuû yeáu do löïc ma saùt gaây neân. Toån hao khoâng taûi : ∆∆∆P0 = ∆∆∆PFe +∆∆∆Pcô Toån hao ñoàng : ∆PCu – Do hieän töôïng Junle – Lenxô . Phaùt noùng treân daây quaán kích töø, daây quaán phaàn öùng, ñieän trôû tieáp xuùc giöõa choåi than vôùi coå goùp. b. Giaûn ñoà naêng löôïng vaø P1 phöông trình caân baèng Pt Maùy phaùt ñieän: Pdt P : coâng suaát cô ñaàu 1 Pcô + P Fe vaøo. P2 PCu,ö Pt : toån hao kích töø. Cuoän daây kích töø thöôøng Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy phaùt moät chieàu duøng moät nguoàn cung caáp rieâng, do vaäy haàu heát khoâng ñöôïc xem xeùt ñeán trong giaûn ñoà naêng löôïng cuûa maùy. Pcô + F Fe : toån hao cô + toån hao saét töø Pñt : coâng suaát ñieän töø chuyeån qua phaàn öùng. PCu,ö : toån hao ñoàng treân daây quaán phaàn öùng Bộ Môn Thiết Bị Điện
45. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 12 P2 : coâng suaát ñieän ñaàu ra. P Hieäu suaát: η = 2 < 1 P1 Töø giaûn ñoà: P2 = P ñt – P Cu,ö 2 chia 2 veá I ö: UI ö = E öIö - I ö R. ö U = E ö – I ö.R ö hay Eö =U + I ö.R ö Ñaây laø phöông trình caân baèng ñieän aùp cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. Eö: ñoùng vai troø nguoàn ñieän, cuøng chieàu I ö + M1: moment cô ñaàu vaøo Iö + Mñt : moment ñieän töø Eö taûi U M : momen khoâng taûi do ∆P = ∆P + ∆P - 0 0 cô Fe I R ö Sô ñoà maïch töông ñöông. ö M1 = M ñt + M 0 - laø phöông trình caân baèng moment cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu. P1 Ñi v i ñoäng cô ñieän P1: coâng suaát ñieän ñaàu vaøo. Pdt PCu,ö Pt P2: coâng suaát cô ñaàu ra. P1 = P ñt + P t + P Cu.ö P2 P + P 2 cô Fe U( I ö + I t ) = E ö.I ö + UI t + I ö R ö Thaønh phaàn toån hao do kích töø Giaûn ñoà naêng löôïng cuûa ÑC moät chieàu trong moät soá tröôøng hôïp cuï theå môùi ñöôïc xem xeùt. U = E ö + I öRö Ñaây laø phöông trình caân baèng ñieän aùp cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. Eö ñoùng vai troø söùc phaûn ñieän, ngöôïc chieàu I ö M2: moment cô ñaàu ra Mñt : moment ñieän töø M0: moment khoâng taûi. Ta coù sô ñoà maïch töông ñöông. Bộ Môn Thiết Bị Điện
46. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 13 + Iö + Eö - Iö U Rö - M2 = M ñt – M 0 laø phöông trình caân baèng momen cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. V.5.5. Tính thuaän nghòch trong maùy ñieän moät chieàu: N N + • Eö , I ö + Mñt Eö , Iö n n, Mñt • • + S S Maùy phaùt Ñoäng cô Maùy ñieän moät chieàu coù theå duøng laøm maùy phaùt ñieän, cuõng coù theå duøng laøm ñoäng cô ñieän. Cheá ñoä maùy phaùt : E ö, I ö cuøng chieàu Mñt ngöôïc chieàu quay n → M haõm Cheá ñoä ñoäng cô : E ö, I ö ngöôïc chieàu M ñt cuøng chieàu n E ö − U Giaû söû maùy phaùt: I ö = > 0 nghóa laø E ö > U R ö Neáu giaûm töø thoâng ( Φ ) vaø toác ñoä( n ) ñeågiaûm E ö keát quaû laø E ö < U → I ö < 0 → (ñoåi chieàu), E ö vaø I ö ngöôïc chieàu nhau. Do chieàu Φ khoâng ñoåi → M ñt ñoåi daáu nghóa laø M ñt cuøng chieàu n ( M ñt chuyeån töø haõm thaønh quay). Maùy chuyeån töø cheá ñoä maùy phaùt sang cheá ñoä ñoäng cô. Bộ Môn Thiết Bị Điện
47. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 14 V.5.6. Ví duï : Ví duï 1: Moät maùy phaùt ñieän moät chieàuluùc quay khoâng taûi ôû toác ñoä n = 1000 voøng / phuùt thì söùc ñieän ñoäng phaùt ra baèng E 0 = 222 V. Hoûi luùc khoâng taûi muoán phaùt ra söùc ñieän ñoäng ñònh möùc E 0.ñm = 220 V thì toác ñoä n 0.ñm phaûi baèng bao nhieâu khi giöõ doøng kích töø khoâng ñoåi ?. Giaûi Giöõ doøng ñieän kích töø khoâng ñoåi nghóa laø töø thoâng khoâng ñoåi Ta coù : E C φn n 0 = E = E 0.ñm CE φn 0.ñm n 0ñm Do ñoù khi E 0.ñm = 220V ta ñöôïc : E .0 ñm 220 n0.ñm = n = 1000 = 990voøng / phuùt E 0 222 Ví duï 2: Moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song coâng suaát ñònh möùc P ñm = 5,5 kW, U ñm = 110 V, I ñm = 58 A ( toång doøng ñieän ñöa vaøo bao goàm doøng ñieän phaàn öùng I ö vaø kích töø I t ), n ñm = 1470 voøng/phuùt. Ñieän trôû phaàn öùng R ö = 0,15 Ω , ñieän trôû maïch kích töø r t = 137 Ω , ñieän aùp giaùng treân choåi than 2 ∆U tx = 2V . Hoûi söùc ñieän ñoäng phaàn öùng, doøng ñieän phaàn öùng vaø momen ñieän töø ? V.6. Máy phát in m t chi u.( D.C Generator) Phaân loaïi: theo caáu taïo maùy phaùt ñieän moät chieàu coù 4 loaïi chính. + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp ( Separated Generator ) - I = I ö It F U taûi Ukt + - + + Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích töø song song: ( Shunt Generator ) cuoän daây kích töø ñaáu song song vôùi phaàn öùng + It I = I ö taûi U G - R ñc Bộ Môn Thiết Bị Điện
48. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 15 + Kích töø noái tieáp: (Series Generator ) cuoän daây kích töø noái noái tieáp phaàn öùng. + I =I t = I ö taûi U G - + Kích töø hoãn hôïp: (Compound Generator) + I = I ö -It Its Iö I taûi U G - Rñc Caùc ñaïi löôïng ñaëc tröng khi maùy laøm vieäc : 4 ñaïi löôïng: U, I ö , I t , n toác ñoä n luoân giöõ khoâng ñoåi ( n = const) V.6 .1. Ñaëc tính khoâng taûi: U 0 = f (I t ) = E ö ; I = 0 ; n = const. Laø ñaëc tính bieåu thò moái quan heä giöõa ñieän aùp khoâng taûi vaø doøng kích töø khi doøng taûi baèng 0 vaø toác ñoä khoâng ñoåi. + n It G V Rdc - + Ukt - U o Uo = f(I t) It (A) 0 Ito U (V) 0 U o o 0 It (boû qua töø dö) Ñöôøng cong töø hoùa cuûa Maùy Ñieän moät chieàu Bộ Môn Thiết Bị Điện
49. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 16 Uo 0 It - I t Maùy kích thích ñoäc laäp coù 2 nhaùnh • Khi khoâng boû qua töø dö: Ñaàu tieân quay rotor maùy phaùt tôùi toác ñoä Uo ñònh möùc, do caùc cöïc töø coù töø dö neân ngay Uo = f(I t) khi doøng ñieän kích töø I t coøn baèng 0 trong daây quaán phaàn öùng ñaõ caûm öùng söùc ñieän ñoäng, ñieän aùp treân 2 cöïc cuûa maùy phaùt luùc naøy baèng (2 ÷ 3)% U ñm sau ñoù taêng daàn doøng kích töø ( ↑It →↓Rñc ), ñieän aùp ôû 2 cöïc maùy phaùt seõ taêng daàn theo ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi. Luùc 0 ñaàu khi môùi taêng I t , U 0 taêng moät caùch tæ leä, It sau ñoù taêng chaäm daàn do maïch töø baét ñaàu baõo hoøa, ñeán giai ñoaïn maïch töø baõo hoøa duø taêng I t , U 0 cuõng khoâng taêng. Ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi coù daïng nhö ñöôøng cong töø hoùa cuûa maïch töø. V.6 .2. Ñaëc tính ngaén maïch: I n = f ( I t ) khi U = 0 , n = const. + A In n It V Uraát beù Rdc G - + - Ukt In Iñm It (A) 0 Itn In (A) 0 Iñm O Itn It U = E ö – I ö R ö O = E ö – I ö R ö → E ö = I ö R ö Bộ Môn Thiết Bị Điện
50. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 17 V.6 .3. Ñaëc tính cuûa maùy phaùt ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: a) Ñaëc tính ngoaøi ( ñaëc tính taûi ) : U = f ( I ) I t = const ; n = const In + I n A It G U V Rdc taûi - + Ukt - U Uo U = f(I) ∆U It (A) Iñm 0 Uñm U (V) Uñm Uo Iñm I Ñaëc tính ngoaøi laø ñaëc tính phuï thuoäc giöõa ñieän aùp treân cöïc maùy phaùt vôùi doøng taûi khi I t = haèng soá , n = haèng soá. Ñeå döïng ñaëc tính naøy, ngöôøi ta quay rotor maùy phaùt ñeán toác ñoä ñònh möùc, taêng doøng taûi ñeán I ñm öùng vôùi U ñm . Tieáp ñoù giaûm phuï taûi töø töø cho ñeán I = 0 vaø ghi caùc soá lieäu caàn thieát. Trong quaù trình ñoù giöõ I kt khoâng ñoåi vaø n khoâng ñoåi. Ta thaáy, khi I taêng, ñieän aùp rôi treân daây quaán phaàn öùng taêng ( I öRö ), maët khaùc do taùc duïng khöû töø cuûa phaûn öùng phaàn öùng neân söùc ñieän ñoäng E giaûm. Keát quaû laø ñieän aùp U maùy phaùt ñieän giaûm xuoáng. Ñoä bieán ñoåi ñieän aùp ñònh möùc laø hieäu soá ñieän aùp luùc khoâng taûi ( I = 0 ) vaø luùc taûi ñònh möùc ( I =I ñm ) vôùi ñieàu kieän doøng ñieän kích töø baèng doøng ñieän kích töø ñònh möùc. U o − U ñm ∆Uñm % = .100 ( khi mang taûi U ↓ (5 ÷ 15)% U ñm so U ñm vôùi luùc khoâng taûi ) Ñoái vôùi maùy phaùt moät chieàu kích ñoäc laäp ∆ U ñm = ( 5 ÷ 15 )% Bộ Môn Thiết Bị Điện
51. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 18 b) Ñaëc tính ñieàu chænh: I t = f( I) khi U= const , n = const I (A) Iñm 0 It.ñm It (A) Itñm Ito It = f(I) I t0 Iñm I 0 Quan heä giöõa doøng kích töø vaø doøng taûi khi ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy phaùt baèng ñieän aùp ñònh möùc vaø toác ñoä quay cuûa rotor khoâng ñoåi goïi laø ñaëc tính ñieàu chænh. Ñöôøng ñaëc tính cho thaáy: ñeå giöõ cho ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy phaùt khoâng ñoåi khi phuï taûi taêng caàn phaûi taêng doøng kích töø ñeå taêng söùc ñieän ñoäng caûm öùng buø vaøo söï suy giaûm do ñieän aùp rôi treân daây quaán phaàn öùng ( I ö, R ö ) vaø taùc duïng cuûa phaûn öùng phaàn öùng. Nghóa laø I ↑→ U ↓ muoán U = const →↑ I t. Töø luùc khoâng taûi ñeán luùc taûi ñònh möùc, thöôøng phaûi taêng doøng kích töø leân (15 ÷ 25)% I t0 . Maùy phaùt ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp ñöôïc duøng nhieàu trong tröôøng hôïp caàn phaïm vi ñieàu chænh ñieän aùp treân ñaàu cöïc maùy phaùt roäng. V.6 .4. Maùy phaùt ñieän moät chieàu töï kích thích: bao goàm kích töø song song, kích töø noái tieáp, kích tö ø hoãn hôïp: a) Ñieàu kieän ñeå töï kích töø:  Maùy phaûi coù töø dö ( Φdö ), neáu maùy môùi söû duïng laàn ñaàu hoaëc maát töø dö thì phaûi duøng nguoàn ngoaøi (acquy, ) ñeå kích töø laïi.  Maïch kích töø phaûi noái ñuùng chieàu, doøng kích töø phaûi taïo ra töø tröôøng cuøng chieàu vôùi töø dö, neáu ngöôïc chieàu seõ khöû maát töø dö vaø maùy phaùt khoâng thaønh laäp ñöôïc ñieän aùp.  Ñieän trôû maïch kích töø khoâng quaù lôùn ñeå söï gia taêng cuûa doøng kích ôû möùc ñoä coù theå xaûy ra quaù trình töï kích. b) Quaù trình thaønh laäp ñieän aùp: Bộ Môn Thiết Bị Điện
52. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 19  Maùy phaùt kích töø song song : quay rotor maùy phaùt tôùi toác ñoä ñònh möùc, do cöïc töø coù töø dö neân trong daây quaán phaàn öùng seõ caûm öùng moät söùc ñieän ñoäng nhoû goïi laø E dö = (2 ÷ 3)% U ñm ; E ö dö taïo ra doøng ñieän nhoû chaïy trong daây quaán kích töø. Doøng ñieän naøy seõ sinh ra töø tröôøng, neáu giöõa daây quaán kích töø vaø daây quaán phaàn öùng ñöôïc noái ñuùng thì töø tröôøng naøy seõ cuøng chieàu vôùi töø dö, töø tröôøng toång trong maùy seõ taêng leân laøm cho söùc ñieän ñoäng caûn öùng taêng. Khi söùc ñieän ñoäng taêng, doøng ñieän do noù sinh ra chaïy trong daây quaán kích töø laïi taêng vaø töø tröôøng trong maùy laïi taêng, keát quaû laø söùc ñieän ñoäng caûm öùng ôû ñaàu cöïc maùy phaùt laïi taêng leân. Quaù trình cöù theá tieáp dieãn, söùc ñieän ñoäng ôû ñaàu cöïc maùy phaùt taêng theo ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi coù daïng nhö ñöôøng cong töø hoùa cuûa maïch töø.  Maùy phaùt moät chieàu kích töø noái tieáp: vì daây quaán kích töø ñöôïc noái tieáp vôùi taûi (I t = I ö = I) neân ngoaøi caùc ñieàu kieän veà töï kích noùi treân, ñeå thaønh laäp ñöôïc ñieän aùp, maïch ngoaøi cuûa maùy phaùt moät chieàu kích töø noái tieáp phaûi kheùp maïch qua moät ñieän trôû.  Maùy phaùt moät chieàu kích töø hoãn hôïp: khi môû maùy cuoän kích töø noái tieáp chöa coù taùc duïng vì doøng ñieän I = I t = 0. Quaù trình thaønh laäp ñieän aùp xaûy ra nhö ôû maùy phaùt kích töø song song. Khi maùy mang taûi, doøng taûi chaïy qua daây quaán kích töø taïo neân töø tröôøng phuï, tuøy theo caùch ñaáu cuoän kích töø noái tieáp maø töø tröôøng phuï coù taùc duïng trôï töø hoaëc khöû töø aûnh höôûng ñeán ñaëc tính laøm vieäc cuûa maùy. V.6 .5. Ñaëc tính cuûa maùy phaùt moät chieàu kích thích song song: a) Ñaëc tính ngoaøi: U = f(I) khi R t = const ; n = const. I (A) Iñm 0 U (V) Uñm Uo + It I A U G V taûi nñm A - Bộ Môn Thiết Bị Điện
53. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 20 U K thích song song N Uo Uñm K thích ñoäc laäp - I UDC Io Iñm In E dö I o = R ö + - G S UDC + Khi doøng ñieän taûøi taêng, ñieän aùp giaûm nhieàu so hôn vôùi kích töø ñoäc laäp vì ngaøi aûnh höôûng cuûa phaûn öùng phaàn öùng vaø ñieän aùp rôi treân daây quaán phaàn öùng, söùc ñieän ñoäng coøn giaûm vì khi ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy phaùt giaûm doøng kích töø seõ giaûm theo. Ngoaøi ra, neáu tieáp tuïc taêng taûi thì doøng ñieän taûi khoâng taêng maø giaûm nhanh ñeán moät trò soá I 0 thöôøng nhoû hôn I ñm , sôû dó nhö vaäy laø do khi I t giaûm, maùy seõ laøm vieäc ôû tình traïng khoâng baõo hoøa töông öùng vôùi ñoaïn raát doác treân ñöôøng ñaëc tính khoâng taûi neân khi I t giaûm moät löôïng nho,û ñieän aùp giaûm khaù nhieàu. Chính vì theá söï coá ngaén maïch ôû ñaàu cöïc maùy phaùt kích töø song song khoâng gaây nguy hieåm nhö ôû maùy phaùt kích töø ñoäc laäp. b) Ñaëc tính ñieàu chænh: I t = f(I) khi U = constIt , n = const. ItñmIto I (A) Iñm 0 It = f(I) It (A) Itñm Ito I 0 Iñm Gioáng nhö ñaëc tính ñieàu chænh cuûa maùy phaùt kích töø khoâng ñoäc laäp. ÔÛ maùy phaùt kích thích song song khi taêng taûi, ñieän aùp suït nhieàu hôn neân möùc ñoä taêng doøng ñieän kích thích phaûi nhieàu hôn, do ñoù ñaëc tính ñieàu chænh seõ doác hôn. Bộ Môn Thiết Bị Điện
54. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 21 II.6 .6. Ñaëc tính cuûa maùy phaùt moät chieàu kích thích noái tieáp: N - - G UDC + UDC + S U U = f(I) Uñm + I A G V taûi I - Edö Iñm Ñaëc tính ngoaøi maùy phaùt kích Ñaëc tính ngoaøi: thích noái tieáp. U = f ( I ) khi n = const I (A) 0 Iñm U (V) Edö Uñm Daây quaán kích thích ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng, vì vaäy soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích kích töø noái tieáp ít hôn nhieàu so vôùi soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích kích töø song song nhöng ngöôïc chieàu laïi tieát dieän cuûa daây lôùn hôn moät caùch töông öùng. Maùy chæ ñöôïc kích thích khi coù taûi Vì I t = I ö = I neân khi n = const chæ coøn hai ñaïi löôïng bieán ñoåi laø U vaø I, do ñoù maùy phaùt ñieän naøy chæ coù moät ñaëc tính ngoaøi U = f( I ). Ñöôøng ñaëc tính naøy cho thaáy: ñaàu tieân khi taûi taêng do I t = I neân ñieän aùp ôû ñaàu cöïc maùy phaùt cuõng taêng tæ leä, nhöng khi maïch töø baõo hoøa duø taêng doøng ñieän ï taûi (töùc ↑It ) thì ñieän aùp khoâng taêng maø laïi giaûm do ñieän aùp rôi treân daây quaán phaàn öùng taêng vaø phaûn öùng phaàn öùng taêng Bộ Môn Thiết Bị Điện
55. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 22 Töø ñöôøng ñaëc tính cho thaáy ñieän aùp phuï thuoäc raát nhieàu doøng taûi vì theá maùy phaùt kích töø noái tieáp ít ñöôïc söû duïng. II.6 .7. Ñaëc tính cuûa maùy phaùt moät chieàu kích thích hoãn hôïp: - - G UDC + U DC + Short shunt + I A G V taûi - long shunt + I A G V taûi - Maùy phaùt kích töø hoãn hôïp coù ñoàng thôøi hai daây quaán: song song vaø noái tieáp. Tuøy theo caùch noái, söùc ñieän ñoäng cuûa hai daây quaán kích thích coù theå cuøng chieàu hoaëc ngöôïc chieàu. Khi noái thuaän hai daây quaán kích thích, daây quaán song song ñoùng vai troø chính coøn daây quaán noái tieáp ñoùng vai troø buø laïi taùc duïng cuûa phaûn öùng phaàn öùng vaø ñieän aùp rôi treân R ö , nhôø ñoù maø maùy coù khaû naêng ñieàu chænh töï ñoäng ñöôïc ñieän aùp trong moät phaïm vi taûi nhaát ñònh. a) Ñaëc tính ngoaøi: U = f (I) khi I t = const , n = const Bộ Môn Thiết Bị Điện
56. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 23 − Töø thoâng do cuoän daây noái Buø ñuû 0 Iñm tieáp sinh ra baèng vôùi töø I (A) Buø dö 0 Iñm thoâng caàn buø goïi laø buø ñuû. Noái ngöôïc 0 I ñm − Φ > Φ goïi laø buø dö. nt caàn buø U Buø ñuû Uo ≈ const Buø dö U (V) (1) Buø dö Uo > U o (1) Buø ñuû Noái ngöôïc Uo < U o U o (1) Noái ngöôïc Φnt Φnt Noái I thuaän Noái Φss ngöôïc Khi noái thuaän, ñieän aùp ñaàu cöïc ñöôïc giöõ haàu nhö khoâng ñoåi. Buø thöøa, ñieän aùp taêng khi taûi taêng. Khi noái ngöôïc, doøng taûi taêng, töø tröôøng phuï thuoäc laøm giaûm töø tröôøng kích töø neân ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt giaûm raát nhanh. Do ñoù, maùy phaùt kích töø hoãn hôïp ñöôïc söû duïng trong nhöõng tröôøng hôïp maùy phaûi laøm vieäc ôû ñieàu kieän bò ngaén maïch thöôøng xuyeân nhö maùy haøn hoà quang. b) Ñaëc tính ñieàu chænh: It = f( I ) It Noái ngöôïc Noái thuaän (buø bình thöôøng) Buø dö I 0 Bộ Môn Thiết Bị Điện
57. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 24 V.6 .8. Maùy phaùt ñieän moät chieàu laøm vieäc song song: Thanh caùi (bus bar) K1 K2 V 1 V2 • A A + - + - G1 G2 Ñieàu kieän laøm vieäc song song: Giaû söû G1 ñang laøm vieäc vôùi thanh caùi coù ñieän aùp U. Muoán gheùp G2 vaøo laøm vieäc song song G1thì phaûi thoûa: + Cöïc tính cuûa G2 cuøng cöïc tính G1 (noái ñuùng cöïc vaøo thanh goùp). + E2 thöïc teá phaûi baèng U (söùc ñieän ñoäng cuûa G2 phaûi baèng ñieän aùp U cuûa thanh goùp). Quay G2 vôùi n ñm , khi chöa kích thích G2 vaø giaû söû E dö2 = 0 thì voân keá V 2 chæ moät giaù trò U naøo ñoù. Sau ñoù taêng daàn I t2 (doøng kích töø cuûa G2 ), neáu cöïc tính G2 cuøng cöïc tính G1 thì voân keá V 2 seõ chæ trò soá giaûm daàn cho ñeán khi voân keá V2 chæ giaù trò 0. Luùc ñoù E ö2 = U → ñoùng K 2, ñöa G2 laøm vieäc song song G1. I ö2 = E ö 2 − U = 0, raát thuaän lôïi khoâng gaây tia löûa ñieän, nhöng G2 chöa tham gia caáp R ö 2 ñieän cho phuï taûi (I 1 = I ; I 2 = 0). Muoán cho G2 nhaän taûi phaûi taêng E 2 > U ( ↑It2 ), vì doøng ñieän toång I beân ngoaøi khoâng ñoåi neân muoán giöõ U cuûa maïng ñieän khoâng ñoåi thì cuøng vôùi vieäc ↑ E 2 phaûi ñoàng thôøi giaûm E 1 ( ↓It1 ) ( 1 → 1' ; 2 → 2') Bộ Môn Thiết Bị Điện
58. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 25 Muoán caét maùy F 1 thì ↑It2 , ↓It1 sao cho I 1 = 0, I 2 = I taûi → ngaét K 1 U 2" 1 2' 1' I2 I1' 2 1" I I = I I 2 I 1 taûi 1 taûi V.7. ng c ơ in m t chi u.( D.C Motor) II.7.1. Ñaïi cöông : Phaân loaïi: phaân loaïi theo caùch kích töø. Ñoäng cô moät chieàu kích thích ñoäc laäp. Ñoäng cô moät chieàu kích thích noái tieáp. Ñoäng cô moät chieàu kích thích song song. Ñoäng cô moät chieàu kích thích hoãn hôïp. + + It I It I I I ö taûi ö G M U - - V.7.2. Môû maùy ñoäng cô ñieän moät chieàu: n = 0 →→→ n ñm . Yeâu caàu: - Doøng ñieän môû maùy phaûi ñöôïc haïn cheá ñeán möùc thaáp nhaát. - Moment môû maùy phaûi ñuû lôùn. - Thôøi gian môû maùy ngaén. - Thieát bò vaø phöông phaùp môû maùy phaûi ñôn giaûn vaø laøm vieäc chaéc chaén. Bộ Môn Thiết Bị Điện
59. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 26 a) Môû maùy tröïc tieáp: + - Phöông trình caân baèng sññ ñoäng cô moät chieàu: U = E ö + I ö R ö U − E CD ö ⇒ I ö = ≈ I mm R ö U Khi môû maùy n = 0 , E ö = 0 → I = raát lôùn (ôû mm R M ö nhöõng ñoäng cô coâng suaát lôùn R ö raát beù) → xuaát hieän caùc voøng löûa treân choåi than coù theå laøm hoûng coå goùp. Tröôøng hôïp môû maùy tröïc tieáp naøy chæ duøng cho loaïi maùy coù coâng suaát beù ( thöôøng ñoäng cô coâng suaát beù khoaûng vaøi traêm watt coù R ö töông ñoái lôùn), do ñoù khi môû maùy I ö ≤ (4 ÷ 6) I ñm . b) Môû maùy baèng bieán trôû: Do doøng ñieän môû maùy quaù lôùn, ñeå traùnh nguy hieåm cho ñoäng cô, ngöôøi ta duøng bieán trôû môû maùy. + 2 3 4 M 1 U 5 a b - Rñc Khi baét ñaàu môû maùy, tay gaït ñaët ôû vò trí soá 1, toaøn boä caùc ñieän trôû phuï ñöôïc noái tieáp vôùi daây quaán phaàn öùng, ñoàng thôøi con chaïy cuûa bieán trôû maïch kích töø ôû vò trí a (R ñc = 0) neân daây quaán kích töø ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi ñieän aùp nguoàn, töø tröôøng kích töø ñaït giaù trò cöïc ñaïi ( Φ = Φmax ). Taïi thôøi ñieåm t 1, doøng ñaït giaù trò Imm1 laø giôùi haïn treân. Khi n taêng, sññ E ö↑, do söï xuaát hieän vaø taêng leân cuûa E→Imm ↓, khieán n taêng chaäm hôn. Khi I mm giaûm ñeán trò soá (1,1 ÷ 1,3) I ñm ta gaït ñeán vò trí 2. ÔÛ vò trí naøy, 1 caáp ñieän trôû bò loaïi boû neân I mm ↑ñeán giôùi haïn treân cuûa noù ( I mm1 ) keùo theo moment, n vaø E ö taêng. Sau ñoù I mm , M laïi giaûm theo qui luaät treân. Laàn löôït chuyeån tay gaït ñeán vò trí 3, 4, 5. Taïi vò trí 5 thì toaøn boä ñieän trôû môû maùy loaïi khoûi phaàn öùng vaø toác ñoä ñoäng cô ñaït toác ñoä oån ñònh. Imm2 phaûi taïo ra moment ñoäng löïc döông. Bộ Môn Thiết Bị Điện
60. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 27 dω M = .J = (M − M ) > 0 MÑ: moment cuûa ñoäng cô ñl dt Ñ C MC: moment caûn I n = f(t) Imm1 Imm2 I = f(t) n oån ñònh 0 t1 t2 t3 t4 t5 t c) Haï ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng: A + B U M - Ukt C + - U 1 I mm = R ö vôùi U1 < Uñm Maïch kích töø phaûi ñöôïc ñaët döôùi ñieän aùp U =U ñm cuûa moät nguoàn khaùc. Nguoàn cung caáp cho phaàn öùng coù theå ñieàu chænh ñöôïc. Momen môû maùy phaûi ñuû lôùn V.7.3. Ñaûo chieàu quay ñoäng cô moät chieàu : Muoán ñaûo chieàu quay ñoäng cô ñieän moät chieàu, coù theå ñaûo chieàu doøng ñieän kích töø hoaëc ñaûo chieàu cực tính ngu ồn đđñieän ñöa vaøo phaàn öùng. V.7.4. Ñieàu khieån toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu: U = CEφn + I ö R ö U − I R n = ö ö CEφ Do ñoù : ñeå ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu ta coù caùc phöông phaùp: Ñieàu khieån Φ Bộ Môn Thiết Bị Điện
61. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 28 Ñieàu khieån ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng Ñieàu khieån R ö  Ñieàu khieån töø thoâng . Doøng kích töø hay töø thoâng cuûa moät ñoäng cô kích töø song song hoaëc ñoäng cô kích töø hoån hôïp ñöôïc thay ñoåi baèng caùch maéc bieán trôû noái tieáp vôùi cuoän daây kích töø song song. Taêng ñieän trôû ôû maïch kích töø laøm giaûm töø thoâng vaø do ñoù taêng toác ñoä. Ngöôïc laïi, giaûm ñieän trôû maïch kích töø laøm taêng toác ñoä.  Ñieàu khieån ñieän trôû maïch phaàn öùng . Ñieän trôû maïch phaàn öùng cuûa ñoäng cô ñöôïc thay ñoåi baèng caùch maéc noái tieáp moät bieán trôû vaøo phaàn öùng. Khi ñieän trôû noái tieáp taêng, ñieän aùp qua phaàn öùng cuûa ñoäng cô giaûm vaø toác ñoä ñoäng cô giaûm. Ngöôïc laïi, toác ñoä ñoäng cô ñöôïc taêng khi ñieän trôû noái tieáp giaûm. Phöông phaùp ñieàu khieån toác ñoä naøy thöôøng ñöôïc söû duïng cho ñoäng cô kích töø noái tieáp.  Ñieàu khieån ñieän aùp. Toác ñoä ñoäng cô coù theå ñöôïc ñieàu khieån baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng a) Ñoäng cô kích töø song song:  Ñaëc tính cô vaø toác ñoä töï nhieân: (maïch phaàn öùng khoâng coù ñieän trôû phuï) U R M n = − ö 2 n C Eφ C E C Mφ n0 ∆n U = const , I t = const nñ n = f(M) R M n = n − ö m 0 k k: haèng soá M 0 Mñm Do R ö nhoû neân khi taûi thay ñoåi töø 0 → ñònh möùc toác ñoä giaûm raát ít → ñaëc tính cô raát cöùng → ñoäng cô DC kích thích song song ñöôïc duøng trong tröôøng hôïp toác ñoä haàu nhö khoâng ñoåi khi taûi thay ñoåi (maùy caét kim loaïi,quaït ) Bộ Môn Thiết Bị Điện
62. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 29  Ñieàu chænh toác ñoä : • Phöông phaùp thay ñoåi Φ ( toác ñoä lôùn hôn toác ñoä ñònh möùc ) n0 + n M = const I I 03 c t Iö n02 Φ M caûn → R ö n↑→ E ö↑→ I ö↓. Quaù trình tieáp dieãn ñeán luùc ñoäng cô laøm vieäc oån ñònh.( M ñt = CM.Φ.I ö) Chuù yù: khi I ö ↑ coù theå xuaát hieän tia löûa ñieän treân vaønh ñoåi chieàu neân khoâng ñöôïc ñieàu chænh n trong phaïm vi quaù lôùn. Bình thöôøng, ñoäng cô laøm vieäc ôû cheá ñoä ñònh möùc vôùi kích thích toái ña ( Φ = Φmax ) neân chæ coù theå ñieàu chænh theo chieàu höôùng giaûm Φ, töùc laø ñieàu chænh toác ñoä trong vuøng treân toác ñoä ñònh möùc vaø giôùi haïn ñieàu chænh toâc ñoä bò haïn cheá bôûi caùc ñieàu kieän cô khí vaø ñoåi chieàu cuûa maùy. • Phöông phaùp thay ñoåi ñieän trôû maïch phaàn öùng ( thaáp hôn toác ñoä ñònh möùc ) : Maéc ñieän trôû noái tieáp vôùi maïch phaàn öùng. Doøng ñieän qua phaàn öùng bò giaûm. Iö Rf I U M Rñc Bộ Môn Thiết Bị Điện
63. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 30 Phöông phaùp naøy chæ cho pheùp ñieàu chænh toác ñoä quay trong vuøng döôùi toác ñoä quay ñònh möùc vaø luoân keøm theo toån hao naêng löôïng treân ñieän trôû phuï, laøm giaûm hieäu suaát cuûa ñoäng cô. Vì vaäy phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ôû ñoäng cô ñieän coù coâng suaát nhoû. • Phöông phaùp thay ñoåi ñieän aùp: n M = const n01 Uñm n02 U1 < Uñm n03 U2 < U 1 M 0 Phöông phaùp naøy chæ ñieàu chænh toác ñoä quay döôùc toác ñoä ñònh möùc vì khoâng theå naâng cao ñieän aùp hôn ñieän aùp ñònh möùc cuûa ñoäng cô. Khi U ↓ , n 0↓ ñoä doác phuï thuoäc R ö. b) Ñoäng cô kích töø noái tieáp: n  Ñaëc tính cô : φ = K φ .I (do I t = I ö = I) n = f(M) 2 φ M K. φ M = CM φ I = CM . → φ = K φ CM M C U. R 0 0,25 n = M − ö K φ .M C E K. φ Moment môû maùy raát lôùn neân ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp caàn môû maùy coù moment lôùn. Ñaëc tính cho thaáy toác ñoä quay giaûm raát nhanh khi M ↑. Khi khoâng taûi ( I = 0 , M = 0) toác ñoä ñoäng cô raát lôùn → khoâng ñeå ÑC noái tieáp laøm vieäc khoâng taûi. Thoâng thöôøng cho pheùp ñoäng cô laøm vieäc toái thieåu P 2 = (0,2 ÷ 0,25)P ñm . →→→ ñoäng cô kích töø noái tieáp raát öu vieät trong nhöõng nôi caàn ñieàu kieän môû maùy naëng neà vaø caán toác ñoä thay ñoåi trong vuøng roäng. Bộ Môn Thiết Bị Điện
64. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 31  Ñieàu chænh toác ñoä baèng thay ñoåi töø thoâng Φ: Thay ñoåi Φ baèng nhöõng phöông phaùp sau: - Maéc song song daây quaán kích thích baèng moät ñieän trôû. - Maéc shunt daây quaán phaàn öùng baèng moät ñieän trôû. - Thay ñoåi ñieän aùp. • Maéc shunt daây quaán kích thích: Φ↓→n↑, ñieàu chænh Φ<Φñm vaø toác ñoä thay ñoåi trong vuøng treân vuøng ñònh möùc. Ckt + U M Rshunt - • Maéc ñieän trôû song song phaàn öùng : Ñieän trôû ∑ toaøn maïch beù ñi, doøng I = I t vaø töø thoâng Φ taêng leân, toác ñoä quay giaûm xuoáng. Ñieàu chænh toác ñoä döôùi toác ñoä ñònh möùc. Rt raát beù neân R shunt.ö haàu nhö ñöôïc ñaët döôùi toaøn boä ñieän aùp cuûa maïng neân toån hao raát lôùn vaø hieäu suaát cuûa ñoäng cô giaûm ñi nhieàu → ít söû duïng. + Ckt U Rshunt.ö M - • Thay ñoåi ñieän aùp : ñieàu chænh toác ñoä döôùi n ñm vì khoâng cho pheùp taêng ñieän aùp quaù ñònh möùc nhöng laïi giöõ ñöôïc hieäu suaát cao do khoâng gaây theâm toån hao khi ñieàu chænh. c) Ñoäng cô moät chieàu kích töø hoãn hôïp: Ñoäng cô kích töø hoãn hôïp keát hôïp ñaëc tính vaän haønh cuûa ñoäng cô kích töø noái tieáp vaø ñaëc tính vaän haønh cuûa ñoäng cô kích töø song song. Noù coù moät toác ñoä khoâng taûi xaùc ñònh vaø coù theå ñöôïc vaän haønh moät caùch an toaøn ôû khoâng taûi. Khi taûi ñöôïc theân vaøo, moät löôïng töø thoâng ñöôïc taêng laøm cho toác ñoä giaûm nhieàu hôn so vôùi ñoäng cô kích töø song song. Do ñoù, söï ñieàu chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô kích töø hoãn hôïp thì keùm hôn ñoäng cô kích töø song song. Bộ Môn Thiết Bị Điện
65. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 32 Momen cuûa ñoäng cô kích töø hoãn hôïp lôùn hôn momen cuûa ñoäng cô kích töø song song do töø thoâng cuûa kích töø noái tieáp. Ñoäng cô kích töø hoãn hôïp thöôøng ñöôïc söû duïng ôû nhöõng nôi caàn moät toác ñoä töông ñoái oån ñònh vôùi taûi khoâng ñeàu hoaëc taûi naëng ñöôïc ñaët vaøo baát thình lình nhö: caùc maùy eùp, maùy caét, caùc maùy chuyeån ñoäng qua laïi thöôøng ñöôïc keùo bôûi ñoäng cô kích töø hoãn hôïp. V.8. S ơ dây qu n máy in DC. V.8.1. Ñònh nghóa caùc ñaïi löôïng:  Phaân loaïi: − Daây quaán xeáp: daây quaán xeáp ñôn daây quaán xeáp phöùc taïp − Daây quaán soùng: soùng ñôn soùng phöùc taïp − Daây quaán hoãn hôïp  Phaàn töû: ( boái daây) Phaàn ñaàu noái Caïnh taùc duïng Phieán goùp Phaàn töû coù theå coù moät voøng daây hoaëc coù theå coù nhieàu voøng daây.  Raõnh thöïc – raõnh nguyeân toá: • Raõnh thöïc : laø raõnh naèm giöõa 2 raêng keà nhau. Raêng Raõnh thöïc • Raõnh nguyeân toá: laø raõnh chöùa 2 caïnh taùc duïng. Caïnh taùc duïng u = 1 u = 2 Bộ Môn Thiết Bị Điện Znt: raõnh nguyeân toá Z: raõnh thöïc
66. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 33 1 raõnh nguyeân toá 2 raõnh nguyeân toá (coù 4 caïnh taùc duïng) Goïi S laø soá phaàn töû S = Z nt = G ( Z nt = u.Z ) G: soá phieán goùp  Caùc böôùc daây : y1 y2 y1 y2 Daây quaán xeáp ñôn Daây quaán soùng y y y G yG y1 : böôùc daây thöù nhaát: laø khoaûng caùch giöõa 2 caïnh taùc duïng cuûa moät phaàn töû. y2 : böôùc daây thöù hai: laø khoaûng caùch giöõa caùc caïnh cuoái cuûa phaàn töû thöù nhaát vaø caïnh ñaàu cuûa phaàn töû thöù hai keá tieáp noù y : böôùc toång hôïp: laø khoaûng caùch giöõa 2 caïnh ñaàu cuûa 2 phaàn töû keá tieáp nhau yG : böôùc coå goùp: laø khoaûng caùch giöõa 2 caïnh taùc duïng cuûa moät phaàn töû ñöôïc tính baèng soá phieáu goùp y1, y 2, y: ñöôïc tính baèng soá raõnh nguyeân toá. yG: ñöôïc tính baèng soá phieáu goùp y = y G ( caû 2 kieåu daây quaán) V.8.2. Daây quaán xeáp ñôn: a) Tính toaùn : • Tính caùc böôùc daây: Z y = nt ± ε = soá nguyeân 1 2p Znt : soá raõnh nguyeân toá ( nhìn vaøo soá phieán goùp → Z nt ) y = y G = 1 (quaán phaûi → thöôøng duøng) yG = -1 (quaán traùi ) Bộ Môn Thiết Bị Điện
67. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 34 y2 = y 1 – y • Sô ñoà noái caùc phaàn töû: qui taéc xaùc ñònh soá thöù töï raõnh: 0, aâm , döông > Z nt . 1 (1+y 1 - y 2) -y2 +y Caïnh naèm treân goïi laø lôùp treân +y 1 1 Caïnh naèm döôùi goïi laø lôùp döôùi (1+y 1) Trong quaù trình laäp sô ñoà, neáu soá thöù töï raõnh tìm ñöôïc laø 0, soá aâm hay döông coù giaù trò tuyeät ñoái > Z nt ta qui ñoåi ra giaù trò thöïc söï cuûa raõnh theo qui taéc: + Neáu soá thöù töï laø 0 hay aâm : Soá thöù töï raõnh töông ñöông = soá thöù töï hieän coù + Z nt + Neáu soá thöù töï laø döông > Z nt : Soá thöù töï raõnh töông ñöông = soá thöù töï hieän coù – Z nt • Veõ caùc ñoaïn thaúnng song song ñaëc tröng cho soá raõnh nguyeân toá. • Caên cöù vaøo sô ñoà noái caùc phaàn töû → xaây döïng sô ñoà khai trieån cuûa daây quaán. • Ñaët caùc cöïc töø treân sô ñoà daây quaán vaø veõ vò trí caùc choåi than ( bao nhieâu cöïc töø thì coù baáy nhieâu choåi than) • Ñoà thò hình tia vaø ña giaùc söùc ñieän ñoäng. • Töø ñoù ta tìm caùc keát luaän veà boä daây ( boä daây coù hoaøn thaønh ñuùng, soá maïch nhaùnh song song, soá phieán goùp, choåi than) b) Ví duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán xeáp ñôn cuûa daây quaán maùy ñieän moät chieàu coù : Znt = S = G = 16 2p = 4. Giaûi Z 16 • Caùc böôùc daây: y = nt = = 4 1 2p 4 y = y G = 1 y2 = y 1 – y = 3 Bộ Môn Thiết Bị Điện
68. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 35 • Sô ñoà noái caùc phaàn töû : Lôùp treân 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 +y -y 1 2 Lôùp döôùi 5’ 6’ 7’ 8’ 9’ 10’ 11’ 12’ 13’ 14’ 15’ 16’ 13 14 15 16 1’ 2’ 3’ 4’ Soá ñoâi maïch nhaùnh: Soá ñoâi maïch nhaùnh gheùp song song cuûa daây quaán phaàn öùng baèng soá cöïc töø 2a = 2p = soá ñöôøng choåi hay soá ñoâi maïch nhaùnh baèng soá ñoâi cöïc töø: a = p Ña giaùc söùc ñieän ñoäng: Goïi: α : goùc ñieän giöõa 2 raõnh nguyeân toá keà nhau. 7 - 15 ñ 6 - 14 p.360 ° 8 - 16 α ñ = Z nt p: soá ñoâi cöïc 5 - 13 1 - 9 Theo thí duï treân: .2 360 ° α = = 45 ° 16 4 - 12 2 - 10 3 - 11 + 2 10 9 1 1 8 9 2 16 10 Ña giaùc sññ cuûa daây quaán xeáp ñôn. 11 3 7 15 2 ña giaùc sññ truøng nhau. 14 12 6 13 4 5 13 14 5 6 - Bộ Môn Thiết Bị Điện
69. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 36 V.8.3. Daây quaán xeáp phöùc taïp : • Tính caùc böôùc daây : m : baäc daây quaán + Thöôøng m =2 , coâng suaát thaät lôùn m > 2 + Daây quaán xeáp ñoâi : m = 2 + Daây quaán xeáp ba : m = 3 y = y G = m ; m = 2, 3 Z nt y1 = ± ε = soá nguyeân 2p y2 = y 1 - y + Phaàn töû I noái vôùi phaàn töû thöù III. + 2 daây quaán xeáp xen keõ nhau vaø noái song song nhau. y1 y y2 1 2 3 4 5 yG • Sô ñoà noái caùc phaàn töû: ( ) Lôùp treân 1 (1+y 1 - y 2) +y 1 -y2 +y 1 Lôùp döôùi (1+y 1)’ ( )’ ( )’ Sô ñoà khai trieån Bộ Môn Thiết Bị Điện
70. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 37 Ví duï: veõ sô ñoà khai trieån cuûa daây quaán xeáp ñoâi coù Z nt = S = G = 24 ; 2p = 4 Giaûi Sô ñoà noái caùc phaàn töû: 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 Lôùp treân Lôùp döôùi 7’ 9’ 11’ 13’ 15’ 17’ 19’ 21’ 23’ 1’ 3’ 5’ Lôùp treân 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 Lôùp döôùi 7’ 9’ 11’ 13’ 15’ 17’ 19’ 21’ 23’ 1’ 3’ 5’ − Ta coù 2 maïch ñieän laøm vieäc song song nhau thoâng qua caùc choåi than. − Chieàu roäng choåi than = m phieán goùp ( ñeå coù theå laáy ñieän ñoàng thôøi ôû hai daây quaán ra ñöôïc) − Vò trí choåi than ngay taïi taâm caùc cöïc töø, ñaët cöïc töø ngay taïi taâm caùc böôùc cöïc. τ τ τ τ 8 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A1 + B1 - A2 + B2 - + - Bộ Môn Thiết Bị Điện
71. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 38 • Soá maïch nhaùnh song song: 2a = 2mp m: soá baäc phöùc taïp • Ña giaùc söùc ñieän ñoäng: p.360 2.360 o α ñieän = = = 30 Z nt 24 V.8.4. Daây quaán soùng ñôn: • Tính caùc böôùc daây : Z y = nt ± ε = soá nguyeân 1 2p G ±1 “ – “: soùng traùi (ñôõ toán ñoàng) thöôøng d uøng y = y G = p “ + “: soùng phaûi y2 = y – y 1 • Sô ñoà noái caùc phaàn töû: ( ) 1 Lôùp treân 1 (1+y 1 + y 2) +y 1 +y 1 +y 2 Lôùp döôùi (1+y 1)’ ( )’ ( )’ Ví duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng ñôn coù: Znt = S = G = 15 2p = 4 Giaûi Z 15 3 + y = nt ± ε = − = 3 (choïn böôùc ngaén) 1 2 p 4 4 G ±1 15 −1 y = y = = = 7 G p 2 y2 = y – y 1 = 4 + Sô ñoà noái caùc phaàn töû : Lôùp treân 1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1 Lôùp döôùi 4’ 11’ 3’ 10’ 2’ 9’ 1’ 8’ 15’ 7’ 14’ 6’ 13’ 5’ 12’ • Soá maïch nhaùnh song song: 2a = 2 Bộ Môn Thiết Bị Điện
72. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 39 V.8.5. Daây quaán soùng phöùc taïp: • Tính caùc böôùc daây : G ± m y = y = G p Z y = nt ± ε = soá nguyeân 1 2p y2 = y – y 1 • Sô ñoà noái caùc phaàn töû: 1 (1+y + y ) ( ) 1 Lôùp treân 1 2 +y 1 +y 2 +y 1 Lôùp döôùi (1+y 1)’ ( )’ ( )’ Ví duï: Veõ sô ñoà khai trieån daây quaán soùng ñoâi, quaán traùi cuûa phaàn öùng: Znt = S = G = 18 2p = 4 Giaûi G − 2 y = y = = 8 G p Z 18 1 y = nt ± ε = − = 4 1 2p 4 2 y2 = y – y 1 = 4 Sô ñoà noái caùc phaàn töû : + Soá leû: Lôùp treân 1 9 17 7 15 5 13 3 11 1 Lôùp döôùi 5’ 13’ 3’ 11’ 1’ 9’ 17’ 7’ 15’ + Soá chaün:Lôùp treân 2 10 18 8 16 6 14 4 12 2 Lôùp döôùi 6’ 14’ 4’ 12’ 2’ 10’ 18’ 8’ 16’ • Soá maïch nhaùnh song song: 2a= 2m Bộ Môn Thiết Bị Điện
73. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 40 V.8.6. Daây quaán hoãn hôïp: y1x = y 1s y2x y2s yGx yGs Ñieàu kieän cuûa daây quaán hoãn hôïp: y1x = y 1s y2x = y 2s 2ax = 2 as 2m xp= 2m s mxp = m s Neáu xeáp ñôn : m x = 1 thì m s ∈ p Khi p = 1 xeáp ñôn - soùng ñôn p = 2 xeáp ñôn - soùng ñoâi p = 3 xeáp ñôn - song ba Ví duï: veõ sô ñoà khai trieån daây quaán hoån hôïp coù: Znt = S = G = 24 2p = 6 Giaûi Xeáp ñôn soùng 3 Z 24 + y = nt = 1x 2p 6 y x = y Gx =1 y 2x = y1x − y x = 3 + soùng ba: y1s = 4 = y 1x G − 3 24 − 3 y = y = = = 7 s Gs p 3 y2s = y s – y 1s = 3 = y 2x → Sô ñoà noái caùc phaàn töû Bộ Môn Thiết Bị Điện
74. GT. Máy in – Máy in M t Chi u (DC) Trang 41 V.8.7. Daây caân baèng ñieän theá: Trong taát caû caùc loaïi daây quaán, tröø daây quaán hoãn hôïp, khi a ≠ 1 ñeàu phaûi ñaët daây caân baèng ñieän theá ñeå laøm cho ñieàu kieän ñoåi chieàu ñöôïc toát hôn. Coù hai loaïi daây caân baèng ñieän theá. Daây caân baèng ñieän theá loaïi moät duøng ñeå trieät tieâu söï khoâng ñoái xöùng cuûa heä thoáng maïch töø trong maùy ñieän vaø thöôøng duøng trong daây quaán xeáp; loaïi hai duøng ñeå trieät tieâu söï khoâng ñoái xöùng cuûa söï phaân boá ñieän aùp treân coå goùp. Daây caân baèng ñieän theá noái lieàn caùc ñieåm cuûa daây quaán veà lyù thuyeát laø ñaúng theá. Caùc ñieåm ñaúng theá ñöôïc xaùc ñònh nhôø caùc ña giaùc söùc ñieän ñoäng cuûa daây quaán. Soá daây caân baèng ñieän theá ñaët caùng nhieàu caøng toát, nhöng ñeå giaûm giaù thaønh cheá taïo, thöôøng khoâng ñaët toaøn boä soá daây caân baèng ñieän theá. Trong maùy ñieän 4 cöïc coâng suaát lôùn, thöôøng ñaët 3 ñeán 4 daây caân baèng ñieän theá. Trong maùy ñieän coâng suaát vöøa vaø lôùn (P ñm > 100kw), soá daây caân baèng ñieän theá baèng 20-30% toång soá caùc phaàn töû cuûa daây quaán phaàn öùng. Chæ trong nhöõng maùy raát lôùn vaø quan troïng nhö ñoäng cô ñieän duøng trong caùn theùp maùy phaùt ñieän kích töø trong maùy phaùt ñieän tua bin hôi môùi duøng toaøn boä daây caân baèng ñieän theá. Tieát dieän daây caân baèng ñieän theá chæ laáy baèng ¼ ñeán ½ tieát dieän daây quaán phaàn öùng. Bộ Môn Thiết Bị Điện