Thông tin tài liệu
TRƯỜNGĐẠIHỌCSƯPHẠMKỸTHUẬTTP.HCM KHOAĐIỆN BỘMÔN:CƠSỞKỸTHUẬTĐIỆN 0 GVCThS.NGUYỄNTRỌNGTHẮNG GIÁOTRÌNH MÁYĐIỆN ĐẶCBI ỆT TP.HCMTháng5/2006 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |1 CHƯƠNG1 MÁYĐIỆNMỘTCHIỀUĐẶCBIỆT 1.Đại Cương Máyđiênmộtchiềuchủyếuđượcchếtạothànhđộngcơhaymáyphátđiện, nhưngtrongnhiềungànhkỹthuậtchuyênmônđặcbiệtmáyđiệnmộtchiềuđượcchế tạodướinhiều dạngđặcbiệt khác,nóđượcdùng trongkỹthuậthàn,điệnphân,kỹ thuậtluyệnkim.Trongcácthiếtbịcơcấutựđộngđiềukhiểnxa,giaothôngvậntải, trongthôngtinliênlạcv.v Tuỳtheonhữnglãnhvựckỹthuậtkhácnhaumàthường cómáyđiệnmộtchiềucónhững yêucầukhácnhau.Thídụcácmáysửdụngtrong ngànhtựđộngyêucầuđộtincậycao,quántínhbé,côngsuấtnhỏ.Trongkỹthuậthàn, luyệnkimthườngyêucầudòngđiệnlớnv.v Trongchươngnàychúngtasẽnghiêncứusơlượcmộtvàiloạimáyđiệnmột chiềuđặcbiệtđượcsửdụngrộngrãitrongthựctiễnbaogồmmáyđiênmộtchiềutừ trườngngang,máypháthànđiệnvàmộtsốmáynhỏdùngtrongkỹthuậtđolườngvà tựđộng. 2.MáyĐiệnMột ChiềuTừTrườngNgang Máyđiệnmộtchiềutừtrườngnganglàmáyđiệnmộtchiềucóvànhgóp,dùng từ trườngphảnứngphầnứngđểcảmứngdòngđiện đưa ratải.Nhưvậytrongdây quấnphầnứnggồmcóhaidòngđiện:dòngđiệnthứnhấttạoratừtrườngngangvà dòng điệnthứhaiđưaradùngđượctạonênbởitừtrườngngangđó. Cặpchổithan11đặttrênđườngTTHHvàđượcnốivớinhau,cặpchổithan2 2đặtlệch90 0 sovớicặpchổithan11vànốivớiđầudâyracủamáy. Hình1.1.Cấutạomáyđiệnmộtchiềutừtrườngngang. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |2 Nguyên lýhoạtđộng: Giả sử,độngcơ sơ cấpquayvới tốcđộđịnhmức vàcuộndâykích thíchđượccấpđiệnápU kt .Khiđó,trongcuộndâynàyxuấthiệntừthông F t ,từthông nàycảmứngnênsứcđiệnđộngE 1 ởhaiđầuchổithan11củadâyquấnphầnứng.Vì 11ngắnmạchnêngâyradòngI 1 khálớnchảytrongdâyquấnrôto,gâynêntừthông F 1 ,dướitácdụngcủa F 1 sẽgâynênsđđE 2 khálớn,E 2 tạonênđiệnápU 2 vàcungcấp rangoàimộtdòng điệnI 2 nàođó. 2.1.Máy khuếchđạiđiệntừ (MĐKĐ): Đểkhốngchếmộtđốitượngnàođó,tínhiệucóthểdẫntrựctiếpđếnđốitượng điềukhiểnkhôngcầnquahệthốngkhuếchđại.Cũngcóthểtínhiệuđượcquabộphận trunggiankhuếchđạilênđưađếnđốitượngđiềukhiển. Máykhuếchđạiđiệntừhaymáykhuếchđại(MKĐ)làmộttrongcácthiếtbị trunggiannhậntínhiệuđưađếnđốitượngđiềukhiểnnócónhiệmvụbiếnđổimộttín hiệuđiệnáphaydòng điệnnhỏđểkhốngchếmộtcôngsuấtlớn. Máyđiệnmộtchiềukíchthíchđộclậpcũngcóthểxemnhưlàmộtmôhìnhcủa MĐKĐ,trongđótínhiệuđầuvàolàcôngsuấtkíchthíchP t vàtínhiệuđãđượckhuếch đại làcôngsuất đưa raP đm ở đầumáyphát,nhưngvì P t =(1÷2)%P đm ,nênhệsố khuếchđạirấtnhỏ(k KĐ = 50÷100)nênmáyphát điện kích thíchđộclậpkhông đượcdùngnhưMĐKĐ. Hình1.2 .Sơđồnguyênlýmáy điệnmộtchiềukíchtừđộclập. Máyđiệnkhuếchđạicók KĐ rấtlớn, vìcóhaibậckhuếchđại: k KĐ = (1.1) Trongđó: k v = :hệsốKĐđiệnáp. k i = :hệsốKĐdòng điện. HiệnnaycóthểchếtạoMĐKĐcó k KĐ = 10.000÷100.000.Chất lượng của MĐKĐcònđượcđánhgiábởikhảnăngtácđộngnhanhcủanó,xácđịnhbằnghằngsố thờigianđiệntừTcủamáy(T=L/R),thôngthườngT=(0,05÷0,3)sec.Đểxétcả haiyếutốtrênngườitathườngdùnghệsốchấtlượng: ñm n n = ra r r v i vao v r P U .I k .k P U .I Ø = = r v U U r v I I Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |3 k cl = (1.2) SơđồcủaMĐKĐđượctrìnhbàytrênHình1.3.Nguyênlýlàmviệcđượcxét tươngtựnhưmáyđãxétởHình1.1. Ởđâys.t.đF 2 doI 2 tạorahoàntoànbịs.t.đcủacuộnbùBtrunghoànhờđócông suấtcủatínhiệuđầuvàosẽbédẫnđếnk KĐ tăng.BiếntrởRscócôngdụnghiệuchỉnh tácdụngcủacuộnbùB.CuộntrợtừTchophéphạthấpdòngđiệnI 1 dođócảithiện đượcvấnđềđổichiềuchochổithan11.Đểcảithiệnđổichiềuchocặpchổithan22 ngườitađặtdâyquấnphụDPtheohướngdọc ởHình1.4. Hình1. 3.SơđồnguyênlýcủaMĐKĐ. Đểđặtcácdâyquấnnóitrên,láthépcủaStatorcódạngnhưhìnhsau: Hình1.4 .LõithépStatorcủaMĐKĐ. 1.Dâyquấnđiềukhiển,2.Dâyquấnbù,3.Dâyquấncựctừphụ, 4.Dâyquấntrợtừ,5.Dâyquấnkhửtừtrễtrênmạchtừstator. NguyênlýlàmviệccủaMĐKĐ Tínhiệuđượcđặtvàodâyquấnkíchthíchgọilàcuộnđiềukhiển. KÑ k T Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |4 Nhưvậycôngsuấtởmạchvào: P đk =U đk .I đk DóngđiệnI đk sinhratừthôngdọctrụcÞ đk ,Þ đk gâynênsđđE 1 ở2đầuchổithan 11.Vì11ngắnmạchnêngâyradòngI 1 khálớnchảytrongchổithan.DòngI 1 gây nêntừthông Þ 1 ,dướitácdụngcủaÞ 1 sẽgâynênsđđE 2 khálớn,E 2 tạonênđiệnápU 2 vàcungcấprangoàimộtdòng điệnI 2 nàođó. P đk =U đk .I đk ®P 1 =U 1 .I 1 ®P 2 =U 2 .I 2 NhưvậytađãkhốngchếđượccôngsuấttừP đk ®P 2 khálớn. Hệsốkhuếchđạicôngsuất: k p = = . =k 2 .k 1 (1.3) k p cóthểlênđếntrịsố8000÷10000. MĐKĐcóthểdùngđểduytrìđiệnáp,dòngđiệnhayduytrìtốcđộquaycủa mộtđộngcơnàođónhanhvànhạy. Thídụđểduytrìđiệnápcủamáyphátđiệnmộtchiềukhôngđổingườitadùng MĐKĐđểcungcấpdòng điệnkíchthíchchomáyphátmộtchiều. Lấytínhiệubằngcáchlấyđiệnáptrênđiệntrởracủamáyphátmộtchiềuđưa vềcuộnđiềukhiểnhaicủaMĐKĐ.Sứctừđộngcủacuộnmộtvàhaicộngnhau. Tađãbiết,khitảităngthìđiệnápcủamáyphátđiệnmộtchiềusẽgiảmdo (phảnứngphầnứng)vàđiệnáprơitrênphầnứng.Đểkhắcphụctìnhtrạngnàyngười tadùngsơđồsauđểduytrìđiệnápU F củamáyphátđiệnmộtchiềukhôngđổikhiI tăng. Hình1.5 .SơđồmạchứngdụngMĐKĐổnđịnhđiệnápmáyphátđiện. KhiItăng ® DUtăng ® I t2 tăng ® f å =(f 1 + f 2 )tăng ®UMĐKĐtăng ® I tF tăng ®U F tăngđếnUbanđầu. ñk P P 2 1 2 P P ñk 1 P P e Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |5 Hình1.6trìnhbàymộtứngdụngcủaMĐKĐdùngduytrìđiệnápvàtốcđộĐC khôngđổi. Hình1.6 . SơđồnguyênlýmạchứngdụngMĐKĐ. Mạchcóchứcnăngnhưsau: Giữ: U Đ =const.,I I đm ,n đm =const. 3.MáyPhátĐiệnHàn Muốn cho mối hàn có chất lượng cao, nhiệt lượng ở mối hàn và dòng điện sinhranhiệtlượngđóphảiổnđịnh.Đểđápứngđượcyêucầuđómáyphátđiệncần phảicóđặctínhngoàiU=f(I)cóđộdốccao. Hình1.7.Đặctínhngoàicủamáyphátđiệnhànmộtchiều. Máyphátđiệnhànphảithoảmãncácyêucầusau: Duytrìđượcchếđộngắnmạchkhingườithợhànlàmviệcnốingắnmạchcác cựchàn(vídụkhinhómcháyhồquang). Phảiđảmbảotrịsốdòngđiệnkhôngđổikhiđiệntrởhồquangthayđổi(chiều dàihồquangthayđổi). £ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |6 Đểthựchiệnđượcđiềuđó,đặctuyếnngoàicủamáyphátđiệnphảithậtdốc. Muốncóđặctuyếntrên,ngườitachếtạoloạimáyphátđặcbiệtcósơđồcấutạonhư Hình1.8. Hình1.8 .Sơđồcấutạocủamáypháthànđiện. Máygồmmộtđôicựckép,trongđóN 1 S 1 thườngcómạchtừkhôngbãohoà, cònN 2 S 2 thìrấtbãohoà. Phầnứngcủamáyphátcóthểxemnhưđượcchialàm4phần.CácphânAcvà BbtạonênphảnứngphầnứngkhửtừđốivớicặpcựctừN 1 S 1 ,còncácphầnAbvàBc tạonênphảnứngphầnứngtrợtừđốivớicáccựcN 2 S 2 . NhưvậykhiI ư tăngtừthôngcáccựcN 2 S 2 hầunhưkhôngđổidolõithépcủanó bịbãohoà.KếtquảlàtừthôngtổngN 1 N 2 –S 1 S 2 giảmnhanhlàmchođiệnápđầucực U AB bịhạthấprấtnhiều. ChúýrằngđiệnápU AB vẫngiữkhôngđổikhiI ư tăngvìtừthôngcủacáccựcN 2 S 2 khôngđổi. ỨngvớicáctrịsốkhácnhaucủaR đc tacócácđặctínhngoàikhácnhaunhưtrên Hình1.7. 4.MáyĐiệnMộtChiềuKhôngTiếpXúc Vớisựpháttriểncủacôngnghệbándẫn,cácnhàsảnxuấtmáyđiệnđãchếtạo racácloạimáyđiệnmộtchiềukhôngsửdụngvànhgópvàchổithanhaycòngọilà máyđiệnmộtchiềukhôngtiếpxúc.Đặcđiểmcủaloạimáyđiệnnàylàlàmviệctin cậy,khôngtạotialửađiện,khônggâynhiễuvàcótuổithọcaohơnsovớicácloại độngcơmộtchiềuthôngthường.Trongphầnnàysẽtrìnhbàyloạiđộngcơnày. 4.1.Cấutạo. Độngcơkhôngtiếpxúcmộtchiềucócấutạotừbathànhphầnchínhsau: 1.Độngcơkhôngtiếpxúcvớicuộnứngm–phatrênstatovàrôtokíchthích bằngnamchămvĩnhcửu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |7 2.Cảmbiếnvịtrírôto,đặtcùngvỏmáyvớiđộngcơ,thựchiệnchứcnăngtạo ratínhiệuđiềukhiểnnhằmxácđịnhthờiđiểmvàthứtựđổichiều. 3.Bộđổichiềukhôngtiếpxúc,thựchiệnđổichiềudòngđiệntrongcuộnứng trênstatotheotínhiệuđiềukhiểncủacảmbiếnvịtrírôto. Hình1.9.Sơđồcấutrúcđộngcơmộtchiềukhôngtiếpxúc. 4.2.Nguyênlý hoạtđộng. Hình1.10trìnhbàysơđồnguyênlýcủađộngcơmộtchiềukhôngchổithan,có mộtcuộndâytrênmạchstato. Hình1.1 0.Sơđồnguyênlýđộngcơmộtchiềukhôngchổithan. 1. Statocủađộngcơ. 2. Dâyquấntrênstato. 3. Rôtoloạinamchămvĩnhcửu,cóhaicực. 4. Đĩasắttừ,códạnghìnhtrònkhuyếtvàđượcđặttrêntrụcrôto. 5. Bộphậnđổichiềukhôngchổithanđượccấutạobằngcáclinhkiệnđiện tử thựchiệnđổi chiềudòngđiệncủa các cuộncảm trênstatođộng cơ theotínhiệuđiềukhiểntừcảmbiếnvịtrí. D 1 ,D 2 làcácbộcảmbiếnvịtrídạngtừtrởthayđổi.Dùngxácđịnhvịtrírôto (trụctừtrườngrôto)thôngquađĩasắttừ. Hoạtđộng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |8 Ởvịtrínhưhìnhvẽ,cảmbiếnvịtríD 1 nằmtrongvùngkhuyếtcủađĩanêntạo rasựthayđổitừtrởtrênmạchtừởhaicuộndâyracủacảmbiếnvịtrí.Sựthayđổinày tạoratínhiệuđiềukhiểnbộđổichiều.Bộđổichiềusẽđổichiềuđiệnápđặtlêndây quấnstato(đổichiềutừtrườngstato).Cựctínhđiệnáptrêndâyquấnstatocóchiều nhưhìnhvẽ. KhivùngkhuyếtcủađĩatrùngvớicảmbiếnvịtríD 2 ,nósẽtạoratínhiệuđiều khiểnbộđổichiều,bộđổichiềusẽđảocựctínhđiệnápđặtlêndâyquấnstato.Chiều điệnápngượcchiềuvớihìnhvẽ. Quátrìnhđổichiềuđiệnáptrêndâyquấnstatophảiđồngthờivớivớisựthay đổichiềucựctừrôto.Điềunàyđảmbảochiềuquaycủamômenkhôngđổitrongmột vòngquay. Hình1.11trìnhbàyquátrìnhkếthợpđổichiềucủatừtrườngstatovàtừtrường rôto. Hình1.11.Quátrìnhđổichiềutừtrườngstatovàrôto. Khicódòngđiệnquadâyquấnstato,dướisựtácđộngcủatừtrườngrôtosẽtạo ramômenquay. M=k F s F r Sinq (1.4) với: k:hệsốmáykhôngđổi. F s , F r :từthôngcựctừstatovàrôto. q:góchợpbởitrụccựctừrôtovàtrụctừtrườngstato. Khimạchtừchưabãohoàbiểuthứctrêncóthểbiểudiễndướidạngsau: M=k m I s Sinq (1.5) với: k m :hệsốphụthuộctừtrườngrôtovàcấutạostato. Is:dòngđiệnquadâyquấnstato. Từbiểuthức(1.5)tanhậnthấy: Mômenquaycósựdaođộngtheogócquay q. Ứngvớivịtrígóc qlàmchomômenquaycủađộngcơnhỏhơnmômen tĩnhtrêntrụcđộngcơthìđộngcơkhôngthểquay. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng T r a n g |9 Nhữnghạnchếnàycóthểđượckhắcphụcbằngcáchtăngsốcuộndâyquấn trênstator.Khiấybiểuthức(1.5)cóthểviếtlạinhưsau: M=k m I s cos(q q c /2) (1.6) trongđó: q c làgócgiữatrục2cuộndâykếtiếpnhau. Khisốcuộndâycànglớn ® q c càngbé ®M=const.Nhưngkhisốphacủa cuộnstatortăngdẫnđếnsốphầntửcảmbiếntăngvàmạchđảochiềutrởnênphứctạp. Nêntrongthựctếsốphacủadâyquấnthườngkhôngvượtquábốn. Ngoàiracáchđấucáccuộndâytrênmạchstatocũnglàmthayđổiđộlớnvàđộ daođộngcủamômen.Hình1.12trìnhbàymộtsốcáchđấuthườngthấy. a. đấutamgiác. b. đấusao. c. đấusongsongvớinguồn. d. đấunốitiếpvớinguồn. Hình1.12.Sơđồkếtnốigiữacácphađộngcơkhôngchổithan. Trong các cáchđấu trên thì đấu tam giác sẽ cho hiệu suất cao nhất,độ dao độngcủamômenlàbénhất.Cáchđấusongsongcóbộđổichiềuđơngiảnnhất. ) 2 (sin ) 2 ( c c q q Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com . http://www.simpopdf.com Giáo trình Máy điện đặc biệt – NguyễnTrọngThắng T r a n g |1 CHƯƠNG1 MÁYĐIỆNMỘTCHIỀUĐẶCBIỆT 1.Đại Cương Máy điênmộtchiềuchủyếuđượcchếtạothànhđộngcơhay máy phát điện, nhưngtrongnhiềungànhkỹthuậtchuyênmôn đặc biệt máy điện mộtchiềuđượcchế tạodướinhiều. http://www.simpopdf.com Giáo trình Máy điện đặc biệt – NguyễnTrọngThắng T r a n g |17 Khikhôngcótialửa điện thì điện trởcủakhehởphóng điện làrấtlớndòng điện sẽđitừcựcdươngqua điện trởR 2 ,quađộngcơ,qua điện trởR 1 rồivềcựcâm. Chiềucủadòng điện nhưtrênlàmchoSMquaytheohướngmàphầntửnénRUnén điện cựcvềphíaphầntửAlàmgiảmđộlớncủakhehởphóng điện. Khiđộrộngcủa khehởphóng điện đủbécáctụPGsẽxã điện lúcnày điện ápđạtđến điện ápđánh thủng,sựđánhthủng(phóng điện) xảyra.Khicósựphóng điện nhưtrênthì điện trở củakhehởphóng điện giảmđộtngộtdòng điện quaSMđổichiềulàmchođộngcơ SMcũngđảochiềuquay,kéotheo điện cựcAlàmnóchuyểnđộnghướngraxaB. Điện trởcủakhehởphóng điện lạiphụchồi,chukỳcứnhưthếlặplại. 6. Máy PhátTốcĐoTốcĐộ. |6 Đểthựchiệnđượcđiềuđó, đặc tuyếnngoàicủa máy phát điện phảithậtdốc. Muốncó đặc tuyếntrên,ngườitachếtạoloại máy phát đặc biệt cósơđồcấutạonhư Hình1.8. Hình1.8 .Sơđồcấutạocủa máy pháthàn điện. Máy gồmmộtđôicựckép,trongđóN 1 S 1 thườngcómạchtừkhôngbãohoà, cònN 2 S 2 thìrấtbãohoà. Phầnứngcủa máy phátcóthểxemnhưđượcchialàm4phần.CácphânAcvà BbtạonênphảnứngphầnứngkhửtừđốivớicặpcựctừN 1 S 1 ,còncácphầnAbvàBc tạonênphảnứngphầnứngtrợtừđốivớicáccựcN 2 S 2 . NhưvậykhiI ư tăngtừthôngcáccựcN 2 S 2 hầunhưkhôngđổidolõithépcủanó bịbãohoà.KếtquảlàtừthôngtổngN 1 N 2 –S 1 S 2 giảmnhanhlàmcho điện ápđầucực U AB bịhạthấprấtnhiều. Chúýrằng điện ápU AB vẫngiữkhôngđổikhiI ư tăngvìtừthôngcủacáccựcN 2 S 2 khôngđổi. ỨngvớicáctrịsốkhácnhaucủaR đc tacócác đặc tínhngoàikhácnhaunhưtrên Hình1.7. 4. Máy Điện MộtChiềuKhôngTiếpXúc Vớisựpháttriểncủacôngnghệbándẫn,cácnhàsảnxuất máy điện đãchếtạo racácloại máy điện mộtchiềukhôngsửdụngvànhgópvàchổithanhaycòngọilà máy điện mộtchiềukhôngtiếpxúc. Đặc điểmcủaloại máy điện nàylàlàmviệctin cậy,khôngtạotialửa điện, khônggâynhiễuvàcótuổithọcaohơnsovớicácloại độngcơmộtchiềuthôngthường.Trongphầnnàysẽ trình bàyloạiđộngcơnày. 4.1.Cấutạo. Độngcơkhôngtiếpxúcmộtchiềucócấutạotừbathànhphầnchínhsau: 1.Độngcơkhôngtiếpxúcvớicuộnứngm–phatrênstatovàrôtokíchthích bằngnamchămvĩnhcửu. Simpo
Ngày đăng: 18/04/2014, 17:44
Xem thêm: giáo trình máy điện đặc biệt, giáo trình máy điện đặc biệt