Bài giảng Máy điện - Chương 5: Máy điện một chiều

MÁY ĐIỆN I

Nội dung

Chương 1. Máy biến áp

Chương 2. Những vấn đề chung về MĐ quay

Chương 3. Máy điện không đồng bộ

Chương 4. Máy điện đồng bộ

Chương 5. Máy điện một chiều

1

Chương 5. Máy điện một chiều

Nội dung

I. Tổng quan về MĐMC

II. Quan hệ điện từ trong MĐMC

III. Từ trường trong MĐMC

IV. Đổi chiều trong MĐMC

V. Máy phát và ĐCĐMC

2

Chương 5. Máy điện một chiều

Nội dung

I. Tổng quan về MĐMC

II. Quan hệ điện từ trong MĐMC

III. Từ trường trong MĐMC

IV. Đổi chiều trong MĐMC

V. Máy phát và ĐCĐMC

3

I. Tổng quan về MĐMC

1. Cấu tạo máy điện một chiều

Máy điện một chiều (MĐMC) có hai phần chính là stato (phần cảm) và

roto (phần ứng). Hình 5.1 vẽ mặt cắt dọc trục và mặt cắt ngang trục

MĐMC hai đôi cực.

Hình 5.1: Mặt cắt dọc trục và mặt cắt ngang trục máy điện một chiều

I. Tổng quan về MĐMC

1. Cấu tạo máy điện một chiều (tiếp)

I. Tổng quan về MĐMC

1.1. Phần stator (phần cảm)

!ꢀ Stato còn gọi là phần cảm gồm gông từ làm bằng thép đúc, vừa để dẫn

từ vừa làm vỏ máy (hình 5.2b); các cực từ chính gồm cực từ và dây

quấn kích từ; các cực từ phụ gồm cực từ và dây quấn kích từ mạch

các bộ phận chính sau:

Hình 5.2:a) Cực từ chính b)Stato và roto

I. Tổng quan về MĐMC

1.1. Phần stator (phần cảm) (tiếp)

a. Cực từ chính

!ꢀ Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ

lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng thép lá kỹ thuật điện

hay thép các bon dày 0,5 đến 1mm ghép lại bằng đinh tán.

!ꢀ Vành cung mỏm cực từ (hình 5.2a) thường bằng 2/3 τ và có khe hở sao

cho phân bố từ trường dọc khe hở gần hình sin. Trên lõi cực có dây

quấn kích từ. Các cực từ được gắn chặt vào thân máy nhờ những bu

lông.

Hình 5.2

I. Tổng quan về MĐMC

1.1. Phần stator (phần cảm) (tiếp)

b. Cực từ phụ

Được đặt giữa các cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa trên

chổi than. Lõi thép của cực từ phụ cũng có thể làm bằng thép khối, trên thân

có đặt dây quấn kích từ.

Dây quấn cực từ chính

Cực từ chính

Cực từ phụ

Dây quấn cực từ phụ

Cực từ chính

Cực từ phụ

I. Tổng quan về MĐMC

1.1. Phần stator (phần cảm) (tiếp)

c. Vỏ máy (gông từ)

Vỏ máy làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ. Trong MĐ nhỏ

và vừa thường dùng thép tấm để uốn và hàn lại. Máy có công suất lớn dùng

thép đúc.

d. Các bộ phận khác

- Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây

quấn. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi.

- Chổi than: Để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại. Chổi than

làm bằng than hay graphit, đôi khi chộn thêm bột đồng để tăng tính dẫn

điện

I. Tổng quan về MĐMC

1.2. Phần ứng (Rotor)

!ꢀ Roto còn được gọi là phần ứng, gồm lõi sắt phần ứng, dây quấn phần

ứng, vành góp. Dây quấn phần ứng nối với mạch ngoài qua vành góp và

hệ thống chổi than.

a. Lõi sắt phần ứng

!ꢀ Lõi sắt thường dùng thép lá kỹ thuật điện dày 0,5 mm có sơn cách điện

hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên.

!ꢀ Trên các lá thép có dập các rãnh để đặt dây quấn. Rãnh có thể hình

thang, hình quả lê hoặc hình chữ nhật

Rãnh dây quấn

Lỗ thông gió dọc

Lỗ nắp trục máy

trục

I. Tổng quan về MĐMC

1.2. Phần ứng (Rotor) (tiếp)

b. Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng MĐMC thực chất là dây quấn phần ứng MĐKĐB (hoặc

ĐB) gồm các phần tử nối tiếp nhau qua vành đổi chiều để chỉnh lưu sđđ xoay

chiều thành một chiều.

!ꢀ Dây quấn thường làm bằng đồng có bọc cách điện, với loại

máy điện nhỏ thì dây hình tròn, với loại máy điện vừa và lớn

Lâi sắt

dây hình chữ nhật.

!ꢀ Để tránh bị văng ra do sức ly tâm, miệng rãnh

Nêm

thường có nêm hoặc đai chặt dây quấn. Nêm

có thể bằng tre hoặc nhựa bakelit.

Cách

điện

rãnh

Dây quấn có hai kiểu quấn là quấn sóng và quấn

xếp (xem lại chương 2)

Dây

quấn

I. Tổng quan về MĐMC

1.2. Phần ứng (Rotor) (tiếp)

b. Dây quấn phần ứng

Dây quấn xếp

phần tử 1 phần tử 2

phần tử

lớp trên

lớp dưới

y₁

y₂

y

phiến góp

N

S

phiến góp

2

1

3

N

S

chổi than

2

1

E_s

I. Tổng quan về MĐMC

1.2. Phần ứng (Rotor) (tiếp)

c. Cổ góp và chổi than

Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.

-ꢀ Cổ góp gồm nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn, cách điện với nhau bằng Mica,

hợp thành hình trụ tròn.

Phiến góp đồng

Cách điện Mica

Vòng chặn

Bu lông xiết

Trục máy

Tấm ốp kim

loại

Cổ góp

I. Tổng quan về MĐMC

1.2. Phần ứng (Rotor) (tiếp)

c. Cổ góp và chổi than

!ꢀ Chổi than (chổi điện) làm bằng than graphit. Các chổi tỳ chặt lên cổ

góp nhờ lò xo, giá chổi điện gắn trên nắp máy. Số chổi than bằng số

cực từ

!ꢀ Các chổi than dương được nối chung thành cực dương của máy, đồng

thời các chổi than âm cũng được nối chung tạo thành cực âm của máy.

d. Các bộ phận khác

!ꢀ Cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy.

!ꢀ Trục máy, trên đó có đặt lõi thép phần ứng, cổ góp, cánh quạt. Trục

máy thường được làm bằng thép các bon.

!ꢀ Ổ bi

I. Tổng quan về MĐMC

1.3. Nguyên lý làm việc của MĐMC

a. Máy phát điện

!ꢀ Hình vẽ cấu tạo một MFMC đơn giản, stato là nam châm điện một đôi

cực từ (N - S); roto gồm dây quấn phần ứng chỉ có một phần tử (có hai

cạnh tác dụng ab và cd) nối với hai phiến đổi chiều; hai chổi than A và

B nối với tải là bóng đèn.

!ꢀ Khi dùng ĐC sơ cấp quay phần ứng,

các thanh dẫn ab và cd cắt dường

sức từ trường của cực từ, cảm ứng

sđđ. Chiều sđđ xác định theo quy

tắc bàn tay phải

I. Tổng quan về MĐMC

1.3. Nguyên lý làm việc của MĐMC

a. Động cơ điện

!ꢀ Khi đặt điện áp một chiều U vào AB, trong

dây quấn có dòng điện phần ứng I_ưqua

các thanh dẫn ab và cd. Các thanh dẫn có

dòng điện, đặt trong từ trường, chịu lực tác

dụng, chiều lực tác dụng xác định theo quy

tắc bàn tay trái.

I. Tổng quan về MĐMC

1.4. Các đại lượng định mức của MĐMC

Chế độ làm việc định mức của các máy điện là chế độ làm việc trong

những điều kiện mà nhà chế tạo đã qui định. Chế độ định mức được đặc

trưng bởi những đại lượng định mức được ghi trên nhãn máy hoặc trong lý

lịch máy. Các đại lượng định mức bao gồm:

!ꢀ Công suất định mức: P_đm(W, kW) là công suất đầu ra, đối với MF là

công suất điện, đối với ĐC là công suất cơ trên trục của máy điện

!ꢀ Điện áp định mức: U_đm(V, kV): Là điện áp ra ở hai đầu cực ở chế độ

định mức.

!ꢀ Dòng điện định mức I_đm(A, kA): Là dòng điện qua hai cực MĐ ở chế

độ định mức..

!ꢀ Tốc độ định mức: n_đm(vòng / phút).

!ꢀ Hiệu suất định mức: η_đm.

I. Tổng quan về MĐMC

1.5. Phân loại và ứng dụng

!ꢀ Dây quấn kích từ và nguồn kích từ độc lập với phần ứng. Để điều

chỉnh dòng kích từ người ta sử dụng R_đc. Công suất mạch kích từ vào

khoảng 1 ÷ 5% công suất máy tiêu thụ.

!ꢀ Dây quấn kích từ nối song song với phần ứng. Để điều chỉnh dòng kích

từ người ta sử dụng R_đc. Công suất mạch kích từ vào khoảng 1 ÷ 5%

công suất máy tiêu thụ

I. Tổng quan về MĐMC

1.5. Phân loại và ứng dụng

!ꢀ Dây quấn kích từ nối tiếp với phần ứng (hình 5.23c). Công suất mạch

kích từ vào khoảng 5 ÷ 10% công suất máy tiêu thụ

!ꢀ Dây quấn kích từ gồm hai phần: Dây quấn kích từ song song và dây

quấn kích từ nối tiếp. Thường thì dây quấn kích từ song song là phần

chính. Để điều chỉnh dòng kích từ người ta sử dụng R_đc. Công suất

mạch kích từ vào khoảng 5 ÷ 10% công suất máy tiêu thụ

Chương 5. Máy điện một chiều

Nội dung

I. Tổng quan về MĐMC

II. Quan hệ điện từ trong MĐMC

III. Từ trường trong MĐMC

IV. Đổi chiều trong MĐMC

V. Máy phát và ĐCĐMC

20

Bài giảng Máy điện - Chương 5: Máy điện một chiều - Đặng Quốc Vương