CHƯƠNG 5 : ĐỔI CHIỀU 5.1: NGUYÊN NHÂN SINH RA TIA LỬA TRÊN VÀNH GÓP  5.2: QUÁ TRÌNH ĐỔI CHIỀU  5.3: CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI THIỆN ĐỔI CHIỀU Next Phần I Back MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.1: NGUYÊN NHÂN GÂY TIA LỬA TRÊN VÀNH GÓP Next Chương 5 Back 1. Nguyên nhân về cơ khí: - Vành góp không đồng tâm với trục. - Sự cân bằng bộ phận quay không tốt. - Bề mặt vành góp không phẳng do những phiến đổi chiều hoặc mi ca cách điện giữa các phiến đổi chiều nhô lên. - Lực ép chổi than không thích hợp (mạnh quá có thể làm mòn chổi và vành góp), kẹt chổi trong hộp chổi, hộp chổi than không được giữ chặt hay đặt không đúng vị trí. 2. Nguyên nhân về điện: - Do sức điện động phản kháng không triệt tiêu hết sức điện động đổi chiều. - Do sự phân bố không đều mật độ dòng điện trên mặt tiếp xúc và quan hệ phi tuyến của điện trở tiếp xúc: r tx = f(t,) với  là thông số đặc trưng cho tác dụng nhiệt và hiện tượng điện phân dưới chổi than. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Các cấp tia lửa điện: Bảng các cấp tia lửa điện (*) - Ta thấy tia lửa mạnh gây hao mòn nhanh chóng chổi than và vành góp. Do đó tia lửa cấp 2 chỉ cho phép với những tải xung ngắn hạn, tia lửa cấp 3 nói chung là không cho phép. - Chỉ làm việc lâu dài với cấp tia lửa 1. Next Chương 5 Back MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.Một số khái niệm:  5.2: QUÁ TRÌNH ĐỔI CHIỀU a) Quá trình đổi chiều: Next Chương 5 Back b) Chu kỳ đổi chiều: 2i ư 2i ư 2i ư t = 0 0 < t < Tđc t = Tđc Quá trình đổi chiều của dòng điện khi phần tử di động trong vùng trung tính hình học và bị chổi than nối ngắn mạch gọi là sự đổi chiều. i ư i ư i ư i ư i ư i ư i ư i ư i i ư i ư i S N A 2 B 1 A 1 S B 2 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU N - Quá trình đổi chiều của dòng điện trong mỗi phần tử tồn tại trong 1 khoảng thời gian rất ngắn. Next Chương 5 Back - Khoảng thời gian để dòng điện hoàn thành việc đổi chiều gọi là chu kỳ đổi chiều (T đc ). Đó là thời gian cần thiết để vành góp quay đi 1 góc ứng với chiều rộng của chổi, nghĩa là T đc = (1) G c v b b c là chiều rộng của chổi góp. v G là vận tốc dài của vành góp. Gọi D G là đường kính vành góp  Ta có: b G = . b G là bước vành góp  v G = D G . . n = b G .G.n G D G Gọi  G là hệ số trùng khớp thì:  G = Thay vào (1): T đc = =  G . (2) G c b b nGb b G c n G 1 . (Đây là chu kỳ đổi chiều của dây quấn xếp đơn) MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Các sức điện động trong mạch vòng đổi chiều: - Sức điện động tự cảm e L : dc  ccL T i2 L dt di Le  - Sức điện động hỗ cảm e M :   n 1 n dc u Mn n n 1 n n 1 MnM M. T i2 e dt di .Mee M n là hệ số hỗ cảm giữa phần tử đang xét và phần tử thứ n. i n là dòng điện trong phần tử thứ n Next Chương 5 Back MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU - Sức điện động đổi chiều e đc : sinh ra khi phần tử đổi chiều chuyển động trong từ trường tổng hợp tại vùng trung tính: e đc = 2.W.B đc .l đc .v ư . W: số vòng của phần tử đổi chiều. B đc : Từ cảm đổi chiều - Sức điện động phản kháng e pk : e pk = e L + e M Để đảm bảo đổi chiều được tốt thì sức điện động phản kháng phải luôn luôn ngược chiều với sức điện động đổi chiều. 3. Phương trình đổi chiều: Theo định luật Kishop 2 viết cho mạch vòng phần tử b: i.r pt + i 1 .(r tx1 + r d ) - i 2 .(r tx2 + r d ) = e (1) Trong đó: r pt : Điện trở của phần tử đổi chiều. r d : Điện trở dây nối. r tx1,2 : Điện trở tiếp xúc của chổi than với phiến góp 1 và 2. e : Tổng các sức điện động sinh ra trong phần tử đổi chiều: e = e M + e L + e đc = e pk + e đc Theo định luật Kishop 1 viết cho các nút 1 và 2: Nút 1: i + i ư - i 1 = 0 (2) Nút 2: - i + i ư - i 2 = 0 (3) i: dòng ngắn mạch chạy trong phần tử đổi chiều. i 1 , i 2 : dòng chạy qua dây nối với các phiến đổi chiều 1 và 2. Next Chương 5 Back i i ư i ư i 1 2 i 1 i 2 a b c 1 2 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Các dòng i, i 1 , i 2 có thể tính từ các phương trình (1), (2) và (3) nếu các đại lượng khác đã biết. i.r pt + i 1 .(r tx1 + r d ) - i 2 .(r tx2 + r d ) = e i + i ư - i 1 = 0 - i + i ư - i 2 = 0 - Ở mức độ gần đúng giả thiết r pt  0, r d  0. Ta có: i 1 .r tx1 - i 2 .r tx2 = e i + i ư - i 1 = 0 - i + i ư - i 2 = 0 1tx2tx  1tx2tx 1tx2tx rr e i. rr rr i       Vì giả thiết r pt  0, r d  0 nên (r tx1 + r tx2 ) là tổng trở của phần tử đổi chiều khi bị chổi than ngắn mạch và dòng i f chính là dòng ngắn mạch trong phần tử gây bởi e Next Chương 5 Back (4) MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU i f Giả thiết rằng r tx1 , r tx2 tỷ lệ nghịch với bề mặt tiếp xúc của chổi điện với phiến đổi chiều 1 và 2. Trong quá trình đổi chiều từ 0 đến T đc với điều kiện b c = b G thì các bề mặt tiếp xúc được tính như sau: S T t S dc tx  2 S T tT S dc dc 1tx   Với S là diện tích tiếp xúc toàn phần của chổi với phiến góp. tx dc dc tx 1tx 1tx r tT T r S S r   tx dc tx 2tx 2tx r t T r S S r  Thay (5), (6) vào (4) ta có: (5) nm  dc r e i. T t2 1i            )1T(t T .rr dc 2 dc txnm   (6) (7) Với Next Chương 5 Back Ký hiệu r tx là điện trở tiếp xúc toàn phần ứng với mặt tiếp xúc toàn phần S ta có: (*) (7): Là phương trình đổi chiều tổng quát. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU S S tx2 S tx1 4. Các loại đổi chiều: a) Đổi chiều đường thẳng: e = 0 và dòng điện đổi chiều là  dc i. T t2 1i          Mật độ dòng điện ở 2 phía đi vào và đi ra bằng nhau: J 1 = J 2 nên không có tia lửa xuất hiện. (*) b) Đổi chiều đường cong: i f , r nm 0 (1) (2) (3) t mà e  0 nên i f  0. Dòng điện phụ này sẽ cộng với dòng cơ bản làm cho dòng điện đổi chiều trở nên phi tuyến và ta có đổi chiều đường cong. nm f r e i   (1): r nm (t) (2): i f (t) khi e > 0 (3): i f (t) khi e < 0 Ta biểu diễn i f dưới dạng sau: (e = const): Next Chương 5 Back MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU T đc  1 t i 1 t -i ư 0 i 2  2 +i ư i [...]... ch i Back Chương 5 i +i 2 i2 t 0 i1 -i t 1 Tđc i +i 2 i2 t 0 -i t i1 1 Tđc Next MÁY I N MỘT CHIỀU  5. 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP C I THIỆN Đ I CHIỀU 1. Phương pháp dùng cực từ phụ: Biện pháp cơ bản để c i thiện đ i chiều trong MĐMC là tạo ra từ trường đ i chiều t i vùng trung tính hình học bằng cách đặt những cực từ phụ giữa những cực từ chính Muốn vậy sức từ động của cực từ phụ Ff ph i ngược chiều. ..MÁY I N MỘT CHIỀU * Giả sử epk > eđc hay e > 0 và giả thiết rtx = const thì dòng đ i chiều có dạng: Ta thấy 1 > 2 nên J1 > J2 => đ i chiều mang tính trì hoãn Tia lửa xuất hiện ở đầu ra của ch i i n khi phần tử r i kh i vị trí ngắn mạch * Giả sử epk < eđc hay e < 0 thì if đ i dấu theo đường (3) Khi đó dòng đ i chiều có dạng: Ta thấy 1 < 2 nên J1 < J2 => đ i chiều vượt trước và có tia lửa... khe hở giữa cực từ phụ v i phần ứng lớn hơn so v i cực từ chính (từ 1, 5 2 lần) Back Chương 5 Next MÁY I N MỘT CHIỀU 2 Phương pháp xê dịch ch i than kh i trung tính hình học: ë máy phát: Ch i than đang được đặt trên trung N tính hình học Ta xét 1 phần tử dây quấn: eư epk +i eưq n -i eđc   S *) Nhận xét: Khi MĐ làm việc ở chế độ máy phát để c i thiện đ i chiều ta ph i dịch ch i i n kh i trung... kh i trung tính hình học 1 góc:  =  +  theo chiều quay phần ứng Còn ở chế độ động cơ thì dịch ch i i n i 1 góc  ngược chiều quay phần ứng (: là góc giữa trung tính hình học và trung tính vật lý : là góc ứng v i i u kiện từ trường tổng bằng từ trường đ i chiều) Back Chương 5 Next MÁY I N MỘT CHIỀU 3 Dùng dây quấn bù: Trong các MĐ công suất lớn và t i thay đ i đột ngột ngư i ta thường dùng dây... Ff ph i ngược chiều v i sức từ động phản ứng ngang trục Về trị số ngo i việc trung hoà phản ứng phần ứng ngang trục còn ph i tạo ra 1 từ trường phụ để sinh ra eđc làm triệt tiêu epk Mặt khác : Fưq và epk tỷ lệ v i iư do đó sức từ động cực từ phụ và từ trường đ i chiều cũng ph i biến đ i tỷ lệ v i phụ t i Muốn vậy dây quấn cực từ phụ ph i n i tiếp v i dây quấn phần ứng đồng th i mạch từ cực từ phụ không... hỗ trợ cho các cực từ phụ Dây quấn bù được đặt dư i mặt cực từ chính và sẽ triệt tiêu từ trường phần ứng dư i phạm vi mặt cực từ chính và làm cho từ trường chính hầu như không thay đ i Dây quấn bù n i tiếp v i dây quấn phần ứng nên có thể bù ở bất cứ t i nào 4 Những biện pháp khác: Chọn ch i than phù hợp, giảm sức i n động phản kháng Back Chương 5 Next . dòng i n khi phần tử di động trong vùng trung tính hình học và bị ch i than n i ngắn mạch g i là sự đ i chiều. i ư i ư i ư i ư i ư i ư i ư i ư i i ư i ư i S N A 2 B 1 A 1 S B 2 MÁY I N MỘT CHIỀU N -. r d ) - i 2 .(r tx2 + r d ) = e i + i ư - i 1 = 0 - i + i ư - i 2 = 0 - Ở mức độ gần đúng giả thiết r pt  0, r d  0. Ta có: i 1 .r tx1 - i 2 .r tx2 = e i + i ư - i 1 = 0 - i + i ư - i 2 = 0 1tx2tx  1tx2tx 1tx2tx rr e i. rr rr i       Vì. Tia lửa xuất hiện ở đầu ra của ch i i n khi phần tử r i kh i vị trí ngắn mạch. MÁY I N MỘT CHIỀU +i ư  2 i 2 0 -i ư t i 1 T đc  1 t i -i ư T đc  1 t i 1 i 2  2 +i ư 0 t i 1. Phương pháp