Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Chương 8: Máy điện một chiều

• Giới thiệu chung: chức năng, cấu tạo  
• Nguyên lý hoạt động  
• Tính mô men điện từ theo phương pháp đồng năng lượng  
• Máy điện DC kích từ độc lập  
• Máy điện DC kích từ nối tiếp  
• Động cơ vạn năng  
• Máy điện DC kích từ song song  
• Máy điện DC kích từ hỗn hợp  
1
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Giới thiệu chung  
Mục tiêu chương 8  
- SV nắm được cấu tạo máy điện một chiều, giải thích nguyên lý hoạt  
động. Trình bày từ máy điện đơn giản Æ máy điện thực tế,  
- Dùng đồng năng lượng tính mô men điện từ.  
- Nắm vững sơ đồ thay thế và các quan hệ của máy điện DC kích từ độc  
lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp.  
- Khai thác, sử dụng: tính các giá trị công suất, điện áp, dòng điện, tốc độ,  
mô men điện từ, hiệu suất, …  
2
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 1  
• Giới thiệu chung: chức năng, cấu tạo  
• Nguyên lý hoạt động  
• Tính mô men điện từ theo phương pháp đồng năng lượng  
• Máy điện DC kích từ độc lập  
• Máy điện DC kích từ nối tiếp  
• Động cơ vạn năng  
• Máy điện DC kích từ song song  
• Máy điện DC kích từ hỗn hợp  
3
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Đặc điểm máy điện một chiều  
Ưu điểm:  
- Dễ điều khiển tốc độ.  
- Mô men khởi động lớn  
Khuyết điểm:  
- Giá thành đắt (so với ĐCKĐB) do kết cấu phức tạp hơn,  
- Cần bảo trì thường xuyên,  
- Không dùng được trong môi trường dễ cháy nổ.  
4
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 2  
Cấu tạo máy điện một chiều  
Stato  
gông  
rô to  
cực từ  
cuộn cảm  
cổ góp  
rô to  
cổ góp  
(phần ứng)  
dây quấn  
phần ứng  
stato  
(phần cảm)  
chổi than  
5
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Cấu tạo máy điện một chiều  
• Stato còn gọi là phần cảm, là mạch từ gồm các cực từ và gông làm bằng  
thép đúc, vừa là vỏ máy.  
Dây quấn kích từ (cuộn cảm) được quấn trên các cực từ.  
• Rô to còn gọi là phần ứng, gồm lõi thép được ghép từ các lá thép cách  
điện với nhau. Các lá thép được dập có rãnh để đặt dây quấn phần ứng.  
6
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 3  
Dây quấn stato  
Dây quấn stato còn gọi là dây quấn kích từ hay cuộn cảm.  
• gồm các cuộn dây quấn  
tập trung tạo ra một hay  
nhiều cặp cực, được kích  
từ một chiều.  
Máy điện 4 cực  
Stato gồm 4  
cuộn dây  
quấn trên cực  
từ, được kích  
từ một chiều.  
Máy điện 2 cực  
• hoặc có thể dùng nam  
châm vĩnh cửu đối với máy  
điện công suất nhỏ.  
‰ cuộn cảm là  
cặp nam châm  
vĩnh cửu N-S  
7
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Dây quấn stato  
Cuộn cảm (hoặc nam châm vĩnh cửu) stato sinh ra:  
• Từ thông khép kín mạch từ gồm stato, khe hở không khí và rôto  
Æ lực điện từ tác động lên cạnh tác dụng của dây quấn rô to có  
dòng điện chạy qua  
• Từ thông móc vòng dây quấn rô to (vì vậy rô to gọi là phần ứng)  
Æ điện áp cảm ứng hay sức điện động cảm ứng trong dây quấn  
rô to.  
8
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 4  
Chổi than và cổ góp dây quấn rô to  
Dây quấn rô to (phần ứng) được cấp điện một chiều qua  
chổi than và cổ góp.  
Cổ góp bao gồm các phiến góp.  
Cực từ stato  
Cạnh tác dụng  
+
-
Chổi than  
Phiến góp  
Phần tử dây quấn rô to  
9
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Chổi than và cổ góp  
Chổi than và cổ góp  
máy điện thực tế.  
10  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 5  
Phần tử dây quấn rô to  
Cực từ stato  
• Mỗi phần tử (gồm một hay nhiều vòng  
dây) của dây quấn phần ứng có hai đầu  
dây được nối vào hai phiến góp.  
Cạnh tác dụng  
+
-
• Hai cạnh tác dụng của phần tử được đặt  
trong hai rãnh dưới hai cực tên khác nhau  
của stato.  
Chổi than  
Phiến góp  
Phần tử dây quấn rô to  
phần tử dây quấn  
11  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Dây quấn rô to thực tế  
Phần tử, cuộn dây, dây quấn  
dây quấn  
phần tử  
cuộn dây  
12  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 6  
Nguyên lý hoạt động của động cơ  
Khi rô to quay được nửa vòng:  
- cạnh tác dụng của phần tử chuyển từ cực này sang cực kia,  
- phiến góp của mỗi cạnh cũng chuyển sang chổi than trái dấu.  
I
B
I
-
phiến góp  
chổi than  
+
Nghĩa là dòng điện trong cạnh tác dụng bị đổi chiều khi từ trường tác  
động lên nó đổi chiều.  
Æ mô men tác động lên phần tử không đổi chiều.  
Æ rô to quay cùng chiều.  
13  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Tính mô men điện từ  
‰ Xét máy điện có hai cực từ và rô to có một phần tử  
• Từ thông móc vòng dây quấn phần ứng (rô to)  
λa và cuộn cảm (stator) λf :  
λa (ia ,if ,θ) = Laf (θ)if + Laia  
λf (ia ,if ,θ) = Lf if + Laf (θ)ia  
• Đồng năng lượng  
1
1
Wm' = Lf i2f + Laia2 + Laf θ i i  
( )  
f
a
2
2
Laf(θ)  
Chỉ có Laf phụ thuộc vào θ  
14  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 7  
Tính mô men điện từ  
Æ Mô men điện từ  
∂Wm'  
∂θ  
dL θ  
( )  
af  
Te =  
= iaif  
dθ  
Với dòng điện rô to  
I ;−π <θ ≤ 0  
⎧
⎨
⎩
a
i =  
a
−Ia ;0 <θ ≤ π  
15  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Tính mô men điện từ  
Suy ra mô men điện từ:  
⎧
dLfa θ  
( )  
I I  
;−π <θ ≤ 0  
⎪
⎪
a
f
dθ  
dLfa  
Te (θ) =  
⎨
⎪
θ
( )  
−IaI f  
;0 <θ ≤π  
⎪
⎩
dθ  
Laf(θ)  
dLfa  
θ
( )  
Do  
G =  
= const,  
Henry  
[
]
dθ  
Te (θ) = GIa I f  
Nên  
16  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 8  
Phương trình cân bằng áp phần ứng  
Phương trình cân bằng áp phần ứng (dây quấn rô to):  
dLaf  
θ
( )  
dθ  
dt  
La  
_
Ra  
+
Cf  
If  
Va = IaRa + I f  
= IaRa + I f Gωm  
+
Va  
dθ  
Rf  
Ia  
Ea=GωmIf  
Lf  
-
Va: điện áp nguồn phần ứng  
Ea= IfGωm: điện áp (sđđ) cảm ứng phần ứng  
Ra: điện trở dây quấn phần ứng  
ωm (=dθ/dt): vận tốc góc quay rô to  
17  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Nguyên lý hoạt động  
máy điện thực tế  
Từ trường phần cảm  
trong khe hở không khí  
Rô to máy điện thực tế có nhiều phần tử  
dây quấn. Mỗi phần tử có hai đầu dây  
được nối vào hai phiến góp.  
Dòng điện hướng  
Dòng điện hướng ra  
vào trong  
ngoài slide  
Từ trường phần ứng  
chổi than  
cố định  
ωm  
cổ góp và  
phần tử dây  
quấn  
Cổ góp và vị trí chổi than sao cho từ trường của rô to và  
stato vuông góc với nhau Æ mô men cực đại  
18  
B
Page 9  
Mô men điện từ  
Nhờ sự đảo chiều của dòng điện trong phần tử dây quấn rô to qua hệ  
thống chổi than – phiến góp khi rô to quay  
Æ mô men điện từ tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng và phần cảm  
(hoặc suy ra từ phương pháp đồng năng lượng):  
T e = Giaif  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
+
va  
_
Rf  
ia  
G, Henry, là hằng số  
Ea=Gωmif  
Lf  
19  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Ra ia  
Phương trình động học  
λa  
Rf  
if  
T
load  
λf  
Phương trình trạng thái hệ thống điện cơ  
dif  
vf = Rf if + Lf  
dt  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
dia  
+
Rf  
ia  
va = Raia + La  
dωm  
+ Gωmif  
dt  
va  
_
Ea=Gωmif  
Lf  
J
+ Bωm = Giaif −T  
load  
dt  
Ea=GωmIf: sđđ cảm ứng phần ứng  
G=IdLrs(θ)/dθl: hằng số  
Ra: điện trở dây quấn phần ứng  
Rf: điện trở cuộn cảm  
La: độ tự cảm dây quấn phần ứng  
Lf: độ tự cảm cuộn cảm  
J: mô men quán tính  
B: hệ số ma sát  
ωm: vận tốc góc quay của rô to  
20  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 10  
Quan hệ về công suất  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
+
va  
_
Rf  
ia  
Ea=Gωmif  
Lf  
Xét máy điện hoạt động xác lập ở tốc độ không đổi và điện áp nguồn  
không đổi, ta có:  
P = Va Ia = Ra Ia2 + Gωm Ia I f  
• Công suất phần ứng  
a
• Công suất phần cảm  
Pf = Vf I f = Rf I 2f  
• Công suất điện từ (công suất cơ)  
P = Teωm = GIa I f ωm  
m
P = GI f ωmIa = Ea Ia  
hay  
m
21  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Phân loại máy điện 1 chiều  
Có thể nối cuộn dây phần cảm và phần ứng theo nhiều cách  
khác nhau.  
Có ba cách nối dây chính:  
- máy điện DC kích từ độc lập  
- máy điện DC kích từ song song  
- máy điện DC kích từ nối tiếp  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
+
va  
_
Rf  
ia  
Ea=Gωmif  
Lf  
Ví dụ máy điện DC kích từ độc lập  
22  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 11  
Quan hệ về công suất  
Hiệu suất của động cơ  
P −  
P
ton hao  
∑
P
in  
P
out  
i
η =  
=
P
in  
in  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
+
va  
_
Rf  
Ví dụ máy điện DC kích từ độc lập  
Giản đồ năng lượng  
ia  
Ea=Gωmif  
Lf  
Pout hay P2 hay Pđm  
Pin hay P1 (bao gồm VaIa+VfIf)  
Pđt=EaIa  
Ghi chú:  
• Ký hiệu công suất nhận được từ  
nguồn điện là P1 hoặc Pin  
• Công suất định mức ở đầu ra trục  
động cơ là P2 hoặc Pout  
Tổn hao  
cơ và phụ  
2
Pf=RfIf2  
Pa=RaIa  
• Pag hoặc Pđt gọi là công suất điện  
từ hoặc công suất cơ  
23  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Quan hệ về công suất  
Hiệu suất của máy phát điện  
P −  
P
ton hao  
∑
P
in  
P
out  
i
η =  
=
P
in  
in  
_
La  
Ra  
+
vf  
if  
+
va  
_
Rf  
Ví dụ máy điện DC kích từ độc lập  
Giản đồ năng lượng  
ia  
Ea=Gωmif  
Lf  
Pin hay P1  
Pout hay P2 hay Pđm  
Pđt=EaIa  
(công suất cơ cung cấp+VfIf)  
Ghi chú:  
• Ký hiệu công suất nhận được từ  
động cơ sơ cấp + VfIf là P1 hoặc Pin  
• Công suất định mức cung cấp cho  
tải là Pđm =Uđm.Iđm  
Pf=RfIf2  
Tổn hao  
cơ và phụ  
2
Pa=RaIa  
• Pđt hay Pag gọi là công suất điện từ  
hoặc công suất cơ  
24  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 12  
• Giới thiệu chung: chức năng, cấu tạo  
• Nguyên lý hoạt động  
• Tính mô men điện từ theo phương pháp đồng năng lượng  
• Máy điện DC kích từ độc lập  
• Máy điện DC kích từ nối tiếp  
• Động cơ vạn năng  
• Máy điện DC kích từ song song  
• Máy điện DC kích từ hỗn hợp  
25  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Động cơ DC kích từ độc lập  
Sơ đồ đấu dây  
Cuộn cảm và cuộn dây phần ứng đấu vào hai nguồn điện dc độc lập.  
_
La  
Ra  
+
vf  
+
va  
_
Rf  
if  
ia  
Gωmif  
Lf  
• Gωmif=Ea: sđđ cảm ứng phần ứng  
• G=IdLrs(θ)/dθI: hằng số  
• La: độ tự cảm dây quấn phần ứng  
• Lf: độ tự cảm cuộn cảm  
• Ra: điện trở dây quấn phần ứng  
• Rf: điện trở cuộn cảm  
Phương trình động học:  
dif  
vf = Rf if + Lf  
dt  
dia  
va = Raia + La  
dωm  
+ Gωmif  
dt  
• ωm: vận tốc góc quay của rô to  
• J: mô men quán tính  
J
+ Bωm = Giaif −T  
load  
dt  
• B: hệ số ma sát  
26  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 13  
Động cơ DC kích từ độc lập  
Phương trình xác lập:  
xác lâp → vf =Vf = const va =Va = const ωm, I f , Ia :const  
ꢀ
_
La  
Vf = Rf I f  
Ra  
+
Vf  
If  
Rf  
+
Va  
_
Va = RaIa + GωmI f = RaIa + Ea  
Ia  
Ea=GωmIf  
Va − RaIa  
ωm =  
Vận tốc góc quay rô to:  
p Nm π pN  
Lf  
GI  
f60ω  
π p  
ωm = 2π  
=
m , rad / s ↔ Nm =  
m , rpm  
2 60  
60  
Các thông số và ký hiệu  
• Nm: tốc độ quay rô to  
• ωm: vận tốc góc quay rô to  
• p: số cực.  
‰ xem p=2 nếu không cho số cực  
• Va: điện áp nguồn phần ứng  
• Ea=GωmIf: điện áp (sđđ) cảm ứng  
phần ứng  
G=│dLrs(θ)/dθ│, Henry: hằng số  
La: độ tự cảm dây quấn phần ứng  
Lf: độ tự cảm cuộn cảm  
Ra: điện trở dây quấn phần ứng  
Rf: điện trở cuộn cảm  
27  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Động cơ DC kích từ độc lập  
Vẽ các đại lượng theo vận tốc góc:  
Va − Gωm I f  
Ia =  
Dòng điện phần ứng:  
Ra  
Công suất điện cung cấp cho phần ứng:  
Va − GωmI f  
P =Va Ia =Va  
a
Ra  
Mô men điện từ (mô men cơ):  
Va − GωmI f  
Te = GI f Ia = GI f  
Ra  
Công suất điện từ (công suất cơ):  
Va − GωmI f  
P =Teωm = EaIa = GI f Iaωm = GI f ωm  
m
Ra  
28  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 14  
Máy điện DC kích từ độc lập  
Đặc tính mô men – tốc độ  
Va  
ωm =  
GI fVa  
Ra  
Te =  
GI f  
Pm  
cơ  
năng  
Pm  
cơ  
năng  
Pa  
điện  
năng  
Pa  
điện  
năng  
Pm  
cơ  
năng  
Pa  
điện  
Ra  
năng  
Chế độ động cơ điện  
khi 0<ωm< Va/(GIf)  
• Pa > 0 và Pm > 0  
Chế độ hãm khi ωm <0  
•Pa > 0 và Pm < 0  
Chế độ máy phát điện  
khi ωm > Va/(GIf)  
• Pm < 0 và Pa < 0,  
29  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Máy điện DC kích từ độc lập  
• Tính công suất cực đại  
Va − GωmI f  
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
⎠
dP  
d
m
Pmax  
=
Gi ω  
= 0  
Va2  
Cho  
f
m
m
dωm ds  
Ra  
Va  
Pmax  
=
ωm =  
Suy ra  
m
2GI f  
4Ra  
• Đặc tính mô men – tốc độ  
Va − GωmI f  
Te = GI f Ia = GI f  
ωm tăng Va  
Ra  
Æ Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi  
điện áp nguồn phần ứng Va.  
giảm Va  
Nhận xét: do điện trở phần ứng Ra nhỏ  
Æ đặc tính tốc độ-mô men gần như nằm ngang  
Æ tốc độ động cơ ít phụ thuộc vào mô men tải.  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Te  
30  
Page 15  
Máy điện DC kích từ độc lập  
p Nm π pN  
Te = GI f Ia  
P =Teωm = EaIa  
m , rad / s  
Ea = GωmI f  
ωm = 2π  
=
Với  
m
2 60  
60  
Pm  
cơ  
PT  
điện  
Chế độ động cơ điện  
năng  
năng  
_
La  
Ra  
Vf = Rf I f  
+
vf  
+
va  
_
Rf  
if  
Va = RaIa + GωmI f = Ra Ia + Ea  
Va − Ra Ia  
ia  
ωm  
=
Ea=Gωmif  
GI f  
Lf  
Pm  
cơ  
năng  
PT  
điện  
năng  
Chế độ máy phát điện  
Vf = Rf I f  
_
La  
Ra  
+
vf  
Va = −RaIa + GωmI f = −RaIa + Ea  
Va + Ra Ia  
+
Rf  
if  
ia  
Ea=Gωmif  
ωm  
=
va  
_
GI f  
Lf  
31  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Ví dụ  
Ví dụ 8.1  
Máy điện một chiều kích từ độc lập có điện áp nguồn phần ứng  
Va=300V và dòng điện định mức phần ứng 60A. Cho điện trở phần  
ứng Ra=0,2Ω. Dòng điện cảm ứng If=2A và hệ số G=1,5H. Tìm tốc  
độ và công suất ngựa của động cơ.  
_
La  
Ra  
+
vf  
• Tốc độ góc:  
+
va  
_
Rf  
if  
ia  
Ea=Gωmif  
Va − IaRa 300 − 60×0,2  
ωm =  
=
= 96 rad / s  
Lf  
GI f  
1, 5 × 2  
• Tốc độ:  
p Nm  
60ωm 60×96  
ωm = 2π  
→ Nm =  
=
= 916,73 rpm  
2 60  
π p  
π × 2  
‰ Không cho số cực Æxem 2 cực  
Te = GI f Ia =1,5× 2×60 =180 N.m  
• Mô men điện từ:  
17280  
746  
P =Teωm =180×96 =17280 W ↔  
= 23,16 hp  
• Công suất cơ:  
m
32  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 16  
Máy điện DC kích từ nối tiếp  
Sơ đồ đấu dây  
Cuộn cảm kích từ và cuộn dây phần ứng đấu nối tiếp với nhau.  
La + Lf  
Ra + Rf  
+
i = ia = if  
i
v
Ea=Gωmi  
v = va + vf  
_
di  
dt  
v = (R + R )i + L + L  
+ Gωmi  
Phương trình cân bằng điện áp  
(
)
a
f
a
f
V = R + R I + Gω I = R + R I + E  
Ở chế độ xác lập  
(
)
(
)
a
f
m
a
f
a
Với Ea= GωmI : điện áp (sđđ) cảm ứng phần ứng  
V
I =  
Dòng điện phần ứng:  
(Ra + Rf ) +Gωm  
33  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Máy điện DC kích từ nối tiếp  
Mô men và công suất  
La + Lf  
Ra + Rf  
+
I
V
_
GωmI  
ωm  
thay đổi V  
• Mô men điện từ  
Te = GIaI f = GI2 = G  
V 2  
2
⎡
⎤
m
R + R + Gω  
(
)
a
f
⎣
⎦
Te  
e
• Công suất điện từ (công suất cơ):  
P =T ωm  
m
Nhận xét: tốc độ phụ thuộc nhiều vào mô men:  
mô men càng nhỏ Æ tốc độ càng lớn.  
Ví dụ dùng động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp trong các xe điện  
hoặc xe lửa chạy bằng điện (railway traction).  
34  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 17  
Ví dụ  
Ví dụ 8.2  
Máy điện một chiều kích từ nối tiếp 220VDC có dòng điện phần  
ứng I=25 A, tốc độ 300 rpm. Cho điện trở dây quấn phần ứng  
Ra=0,6Ω và điện trở cuộn cảm Rf=0,4Ω. Tìm công suất cơ trên trục  
động cơ và tính mô men cơ.  
La + Lf  
Ra + Rf  
+
• Công suất cơ trên trục động cơ:  
i
v
P = E I = (Gω I)I = V − R + R I I = 220 −1× 25 25 = 4875 W  
Gωmi  
(
)
(
)
(
)
m
a
m
a
f
_
4875  
746  
P =  
= 6,54 hp  
m
p Nm  
300  
60  
ωm = 2π  
= 2π  
=10π rad / s  
• Tốc độ góc:  
2 60  
• Mô men cơ hay mô men điện từ:  
P
4875  
Te =  
=
=155,18 N.m  
m
ωm 10π  
35  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Máy điện DC kích từ nối tiếp  
Động cơ vạn năng  
Động cơ vạn năng là trường hợp động cơ DC kích từ nối tiếp nhưng  
nguồn điện có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều.  
Sơ đồ đấu dây  
La + Lf  
Ra + Rf  
+
i
v(t)  
Gωmi  
_
Khảo sát trường hợp nguồn ac:  
v(t) = 2V cosωet  
i(t) = 2I cosωet +θi  
ωe: tần số góc của nguồn điện  
36  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 18  
Máy điện DC kích từ nối tiếp  
Động cơ vạn năng  
Mô men điện từ  
La + Lf  
Ra + Rf  
v(t) = 2V cosωet  
+
i
i(t) = 2I cosωet +θi  
v(t)  
Gωmi  
_
V
I =  
• Dòng điện phần ứng:  
R + R + Gω 2 + L + L ωe2  
2
(
)
(
)
a
f
m
a
f
• Mô men điện từ tức thời:  
Te = Gi2 (t) = 2GI2 cos2 (ω t +θ ) = GI2 1+ cos(2ω t + 2θ )  
[
]
e
i
e
i
GV 2  
R + R +Gω 2 + L + L ωe2  
Taev = GI2 =  
• Mô men điện từ trung bình:  
2
(
)
(
)
a
f
m
a
f
37  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Động cơ DC kích từ song song  
Sơ đồ đấu dây  
Cuộn cảm và cuộn dây phần ứng đấu song song và có chung một  
nguồn điện.  
La  
i
Ra  
Ea= GωmIf : điện áp (sđđ)  
cảm ứng phần ứng  
+
v
if  
_
ia  
Rf  
Lf  
Gωmif  
Phương trình cân bằng điện áp phần cảm và phần ứng:  
dif  
v = Rf if + Lf  
dt  
dia  
v = Raia + La  
+ Gωmif  
dt  
38  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 19  
Động cơ DC kích từ song song  
Mô men và công suất  
La  
I
Ra  
+
V = Rf I f  
Ia  
Rf  
Lf  
Chế độ xác lập  
V
If  
_
GωmIf  
V = Ra Ia + GωmI f = RaIa + Ea  
Ea = GωmI f  
V
Với  
I f  
=
Rf  
• Dòng điện phần cảm và phần ứng:  
V − GωmI f  
V − Ea  
Ra  
Ia =  
=
Ra  
Rf − Gωm  
R2f Ra  
T e = GIa I f = GV 2  
• Mô men điện từ  
• Công suất điện từ (công suất cơ): P =Teωm = GIaI f ωm = EaIa  
m
• Công suất động cơ (công  
Pđm=Pout=Pm - các tổn hao  
suất ra trên đầu trục động cơ):  
39  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Máy phát DC kích từ song song  
Sơ đồ đấu dây  
Phương trình mạch quá độ:  
La  
I
Ra  
di f  
v = R f i f + L f  
dt  
dia  
dt  
+
v = Gωm i f − Ra ia − La  
Ia  
Rf  
v = RL  
i = ia − if  
i − if  
(
)
a
If  
v
RL  
GωmIf  
Lf  
_
V = I f Rf = RL I − I = R I  
(
)
a
f
L
Chế độ xác lập  
V = GωmI f − Ra Ia = Ea − Ra Ia  
Ea = GωmI f  
• Mô men điện từ Te = GIaI f  
• Công suất điện từ  
P =Teωm = GIaI f ωm = EaIa  
m
P =VI  
• Công suất máy phát  
out  
Máy phát DC : ít sử dụng.  
40  
BMTBD-BĐNLĐC-nxcuong-V3  
Page 20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 22 trang baolam 27040 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ - Chương 8: Máy điện một chiều", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_bien_doi_nang_luong_dien_co_chuong_8_may_dien_mot.pdf