ĐỒ Án mÁy ĐiỆn mỘt chiỀu
TRANSCRIPT
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
1
ĐỒ ÁN MÁY ĐIỆN
ĐỀ TÀI:
Máy điện một chiều
Nội dung cần hoàn thành.
1, Đại cương máy điện một chiều
2, Phân tích các chế độ làm việc của máy điện một chiều.
3, Thiết lập các kiểu sơ đồ dây quấn máy điện một chiều.
4, Vẽ các kiểu sơ đồ dây quấn máy điện một chiều theo các kiểu quấn.
Z = 12 G = 24
Z = 33 G = 66,99
2
BÀI LÀM
I, Đại cương máy điện một chiều.
-Máy điện một chiều làm việc với dòng điện một chiều.nó có thể làm máy
phát điện hay động cơ điện. động cơ điện một chiều có những ưu điểm rất quan
trọng mà máy phát điện không có, đó là tốc độ có thể điều chỉnh tron phạm vi
rộng và moomen mở máy lớn.
-Vì thế nó được sử dụng rộng rãi làm động cơ kéo trong giao thông vận tải
các trang thiết bị điều chỉnh tốc độ trơn và rộng.
-Máy phát điện một chiều dùng trong các lĩnh vực khác nhau như làm nguồn
cung cấp cho các thùng điện phân, nguồn nạp ác quy, hàn điện chất lương cao
nguồn cung cấp cho động cơ điện một chiều….
-Nhưng phần chính của máy phát điện một chiều gồm phần cảm với cực từ
chính,phần ứng với dây quấn ,cổ góp và chổi điện.
1, Cấu tạo của máy điện một chiều
a. Phần cảm còn gọi là stato.
-Gồm lõi thép được làm bằng thép đúcvừa la mạch từ vừa là vỏ máy.
+Cực từ chính: Có dây quấn kích từ lồng vào lõi thép cực từ, lõi thép cực từ
được làm bằng lá thép kỹ thuật điện mỏng, các quận kích từ được quấn bằng dây
đồng bọc cách điện và được nối với nhau.
+Cực từ phụ : Được đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lõi
thép của cực từ phụ được làm bằng thép khối trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn cấu tạo như cực từ chính.
b.Phần ứng còn gọi là roto.
-Lõi thép hình trụ được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ
sơn cách điện ghép lại cà được dập lỗ thông gió và rãnh đặt dây quấn phần ứng.
-Cổ góp gồm các phiến góp làm bằng đồng được cách điện có hình trụ gắn ở
đầu trục phần ứng.
-Phàn cứng được đặt ở trong phần cảm.
3
C, Nguyên lý làm việc của máy điện một chiều.
-Khi cho điện áp một chiều U vào hai đàu chổi than a,b trong dây quấn phần
ứng sinh ra dòng điện Iư. Các thanh dẫn ab,cd có dòng điện nằm trong từ trường
sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho phần ứng quay, khi phần ứng quay nửa vòng vi
trí thanh dẫn ab,cd đổi chô cho nhau do đó các phiến góp đổi chiều dòng điện
giữ cho chiều lực tác dụng không đổi để đảm bảo dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng
sức điện động Eư chiều quay xác định theo quy tắc bàn tay cho động cơ có chiều
quay không đổi, khi động cơ quay các thanh trái.
Phương trình điện áp.
U = Eư + Rư . Iư
2, Phân loại máy điện một chiều.
a. Máy điện một chiều kích từ độc lập.
-Dòng kích từ của máy điện được láy từ một dòng điện khác không liên quan
đến nguồn điện phần ứng.
Ư
kt Rđc
b. Máy điện một chiều tự kích từ. -Máy điện một chiều tự kích từ, tức là dòng điện của quận dây kích từ và quận dây phần ứng được xuất phát cùng một nguồn điện, loại này được chia làm 3 loai.+máy điện một chiều kích từ song song.
4
Rđc
Ư
KT
-Do dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ được mắc song song với nhau và đồng thời mắc song song với nguồn.
Ư
Rđc
kt
-Dây quấn phần ứng mắc nối tiếp với dây quấn kích từ và cũng là mắc nối tiếp với nguồn.+ Máy điện một chiều kích từ hỗn hợp.- Dây quấn kích từ có hai phần,một phần mắc song song với phần ứng một phần mắc nối tiếp với phần ứng.
5
+ Máy điện một chiều kích từ nối tiếp
II, Phân tích các chế độ làm việc của máy điện một chiều.
-Máy điện một chiều được chia làm 2 loại: Chế độ làm việc động cơ và chế
độ làm việc của máy phát.
1,Chế độ làm việc động cơ điện một chiều.
a. Khi ta cấp điện một chiều vào dây quấn kích từ thì nó sinh ra từ trường mặt
khác động thời cấp điện vào dây quấn phần ứng thì dòng điện chạy trong các
thanh dẫn phần ứng sẽ chịu lực tác dụng cản lực điện từ gây nên momen quay
M = K i .Iư .Φ = .Iư. ΦLàm rôto quay -nhờ vành
góp và chổi điện làm cho dòng điện chạy vào trong các thanh dẫn đổi chiều (khi
dưới 1 lực không đổi chiều )nên từ lực tác dụng lên các thanh dẫn không đổi
chiều làm các mômen không đổi chiều.
-Nếu không có vành đổi chiều và chổi than thì dòng điện chạy trong các.
ƯKTnt
KT// Rđc
6
a. Chú ý- Đối với máy phát điện một chiều kích từ độc lập trên cực từ chính không có lượng từ dư nên muốn phát điện thì đồng thời với việc kéo rô to quay thì ta phải cấp điện cho cuộn dây kích từ.-Đối với máy phát điện tự kích từ, thì trên cực từ đã có sẵn lượng từ dư lên chỉ cần kéo rô to quay thì máy phát điện sẽ sinh ra điện.
-Nếu không có vành đổi chiều và chổi than thì dòng điện chạy trong các thanh
dẫn không đổi chiều,làm động cơ không quay.
b, Phương trình cân bằng về điện.
Khi ta đặt điện áp vào phần ứng động cơ điện thì điện áp đó cân bằng với điện
áp rơi trên điện trở dây quấn phần ứng và một sức phản điện Eư
U = Eư + Iư. Rư
c. Mở máy động cơ điện một chiều.
Từ phương trình cân bằng điện áp của động cơ.
U = Eư + Iư .Rư
Iư =
+ Khi bắt đầu cấp điện để mở máy động cơ,thì tốc độ N=0
Từ công thức:
Eư =Ke. Φn
Eư = 0
Do đó.
Iư =
Mặt khác Rư rất nhỏ cho nên lúc bắt đầu mở máy Iư rất lớn sẽ làm ảnh hưởng
đến các máy khác cùng dùng chung nguồn điện.
- Để làm giảm dòng điện mở máy (thông thường giảm xuống còn 1,5→1.8lần
dòng định mức) thì ta phải mắc thêm biến trở vào mạch phần ứng gọi là điện trở
mở máy Rm.
Để mở máy dễ dàng ta phải tăng momen mở máy từ cong thức
7
Eư
Rư
U
M = Ki .Iư .
Muốn tăng momen mở máy thì ta chỉ còn cách tăng .
-Các bước mở máy đông cơ điện một chiều.
+ Điều chỉnh để có Rm để có giá trị lớn nhất.
+ Điều chỉnh Rđc có giá trị nhỏ nhất, nhằm tăng dòng kích từ để tăng Φ làm
cho M sẽ khởi động.
+ Cấp điện cho động cơ để khởi động thì ta điều chỉnh dần dần để Rm =0,Rđc
sao cho dòng kích từ = định mức tốc độ sẽ bằng tốc độ định mức của máy.
- Chú ý: đối với động cơ kích từ nối tiếp muốn tăng Φ thì phải điều chỉnh R đc
có giá trị lớn nhất.
d. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
+ ta có biểu thức độ.
N =
Từ biểu thức trên muốn điều chỉnh tốc độ n ta có thể thực hiện được bằng
cách sau:
- Thay đổi
- Thay đổi U
- Thay đổi Iư
e. Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều.
+ Ưu điểm: khả năng điều chỉnh và phạm vi điều chỉnh rộng mômen khởi
động lớn.
Ư
KT Rđc
Rm
8
+ Nhược điểm: nguồn một chiều không rộng rãi, bảo dưỡng liên tục ở vị trí cổ
góp, chổi than,và giá thành cao.
2, Chế độ làm việc của máy phát điện một chiều.
a, Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều.
-Máy phát điện một chiều tự kích từ là trên thân cực từ chính luôn có sẵn một
lượng từ trường gọi là từ trường dư, khi ta kéo rôto của máy phát điện quay thì
các khung dây của rô to cắt đường sức từ của từ dư và làm cảm ứng sức điện
động (nhỏ) sức điện động này sinh ra dòng điện chỉ đủ cấp cho quận kích từ để
làm từ trường của cực từ tăng lên làm U của máy phát tăng lên đạt tới giá trị
định mức khi điện áp máy phát điện đến giá trị định mức thì một phần vẫn cấp
cho quận kích từ và phần còn lại cấp cho tải.
b, Điều kiện chính để thành lập điện áp của máy phát điện một chiều.
+ Phải có từ dư.
+ Phải kéo rô to quay đồng thời phải chú ý hai việc sau.
- Phải nối dây quấn kích từ đúng để cho dòng điện chạy trong quận kích từ
sinh ra từ trường cùng chiều với từ dư, nếu nối sai dòng điện chạy trong quận
kích từ sẽ sinh ra từ trường khử lượng từ dư do đó không thành lập được điện
áp.
- Phải cho phần ứng quay đúng chiều quy định nếu quay ngược chiều thì dòng
điện phần ứng cấp cho quận kích từ sẽ đỏi chiều và quận kích từ sinh ra từ
trường khử lượng từ dư do đó không thành lập được điện áp.
c, Phương trình cân bằng điện áp.
U = Eư – Iư . Rư
9
d. Điều chỉnh điện áp của máy phát điện một chiều.
Từ phương trình
U = Eư –Iư.Rư
Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện một chiều ta phải thay đổi sức điện
động Eư
Ta có : Eư = Ke . N.
Muốn thay đổi sức điện động Eư ta có thể thay đổi tốc độ n hoạc thay đổi từ
thông .
VD: Eư ↑ thì n ↑ và ↑
Và Eư ↓ thì n ↓và ↓
III, Thiết lập các kiểu sơ đồ dây quấn máy điện một chiều.
Các loại sơ đồ dây quấn
+ Dây quấn sếp: -dây quấn xếp đơn
-dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn sóng: -dây quấn sóng đơn
-dây quấn sóng phức tạp
+ Dây quấn hỗn hợp:
1, Dây quấn xếp.
a, Dây quấn xếp đơn.
Ư
I
Ikt
KT Rđc
Iư
U :điện áp đầu cực Eư: sức điện động.Iư dòng điện phần ứng Rư điện trơ phần ứng
10
Z là số rãnh của phần ứng.
Znt là số rãnh của nguyên tố
G là số phiến góp.
Znt = S = G
các bước dây quấn
Y = = số nguyên tố.
Nếu = 0 ta có dây quấn bước đủ.
0 với dấu ( - ) ta có dây quấn bước ngắn.
Với dấu ( + ) ta có dây quấn bước dài.
Bước trên phần ứng Yư.
Bước trên vành góp Gư.
+ Dây quấn xếp.
- Để phân tích thực tế và cũng là để hình vẽ đơn giản hơn,thay cho số bối dây
s =24 dây quấn máy điện chiều như hình vẽ dưới đây,ta hãy xét dây quấn sếp
đơn.
Có Z = Znt = S = G = 16
2P = 4 YG = +1
Ta có các bước dây quấn:
1 2 3
Yu
Y
YG = 1
11
Y = dây quấn bước đủ.
YG = Yư = + 1 dây quấn sếp đơn phải.
Ta có sơ đồ rích rắc:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4
Sơ đồ dây quấn:
Chiều quay phần ứng
A1 + B1 - A1 + B2 -
A + B -
Sơ đồ khai triển dây quấn xếp đơn
2p = 4 ; YG = +1
Z = S = G = 16
Vì S = Z = 16 ta có dây quấn 2 lớp căn cứ vào bước quấn, lập trình tự nối các
phần tử ta có thể vẽ giản đồ khai triển của dây quấn.lần lượt đặt 16 phần tử vào
16 rãnh bắt đầu từ phần tử thứ nhất với các cạnh tác dụng thứ nhất nối với phiến
đổi chiều số một được đặt ở lớp trên ( vẽ băng đường nét liền ) trong rãnh số 1
12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 141515
và cạnh tác dụng thứ 2nối với phiến đổi chiều số 5 đặt lớp dưới ( vẽ bằng nét
đứt )trong rãnh số 5, tiếp tục sang phần tử thứ hai cho đến phần tử thứ 16 ta trở
về phiến đổi chiều số 1 và được mọ mạch khép kín. 16 phần tử với bước cực
τ được đặt dưới 4 cực từ N và S xen kẽ nhau.đi vòng từ
phần tử thứ 1 đến phần tử thứ 16,với cực tính và chiều quay n của phần ứng .
b, Dây quấn xếp phức tạp.
- Dây quấn xếp phức tạp khác với dây quấn xếp đơn[r các bước trên vành góp
Yư = m ,trong đó m = 2,3 ....thường m =2 khi YG =2 thì phần tử 1 không nối với
phần tử thứ 2 mà nối với phần tử thứ 3 rồi đến phần tử thứ 5 và cứ như thế cho
đến khi khép kín mạch nếu còn lại những phần tử thì nối chung lại với nhau
thành mạch khép kín thứ 2 xen kẽ với mạch khép kín thứ nhất và cùng nối song
song thông qua chổi điện đó là trường hợp dây quấn xếp phức tạp.
có G chia sẵn cho m
hay số nguyên
nếu G không chia sẵn cho m = 2 thì dây quấn xếp phức tạp sẽ có một mach
khép kín.
Ta sét dây quấn xếp phức tạp có
Znt = Z = S = G =24
2P = 4 , YG = 2
Ta có các bước sau:
Y = dây quấn bước đủ
YG =YƯ = 2 dây quấn phải
Góc lệch pha
Sơ đồ rích rắc:
13
Sơ đồ dây quấn:
chiều quay phần ứng
A + B - A + B -
A + B -
21
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 23 1
7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
24 2
8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6
14
23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2, Dây quấn sóng:
Ở dây quấn sóng hai phần tử nối tiếp nhau được đặt cách nhau khoảng một
đôi cực từ cùng cực tính và có vị trí gần giống nhau trong từ trường để sức điện
động của chúng cùng chiều và cộng với nhau được. Nếu có p đôi cực thì khi
quấn vòng quanh bề mặt phần ứng một một vòng phải có p phần tử và trở về
cách phần tử đầu tiên m rãnh nguyên tố để lại quấn sang vòng thứ hai và cứ như
thế tiếp tục vòng sau cách vòng trước m rãnh nguyên tố cho đến khi khép kín
mạch. Như vậy đối với một vòng quanh phần ứng phải có
P . Yư =Znt M
Và các bước trên phần ứng :
Yư =
Hoặc bước trên vành góp:
YG = YƯ =
Khi m = 1 ta có dây quấn sóng đơn.
Khi m = ta có dây quấn sóng phức tạp.
Dấu ( - ) ứng với dây quấn trái.
Dấu ( + ) ứng với dây quấn phải.
A, dây quấn sóng đơn .
Ta xét dây quấn sóng đơn có Znt = Z = S = 15
2P = 4 , m = 1.
Các bước dây quấn như sau:
Y = dây quấn bước ngắn.
15
YƯ = YG = dây quấn trái.
Góc lệch pha của hai phần tử kề nhau.
Sơ đồ rích rắc
1 8 15 7 14 6 13 5 12 4 11 3 10 2 9 1
4 11 3 10 2 9 1 8 15 7 14 6 13 5 12
Sơ đồ dây quấn
Chiều quay phần ứng
A + B - A + B -
A + B -
A + B -
Giản đồ khai triển như hình vẽ vị trí cực từ và chổi điện cũng giống như dây
quấn xếp .về lý luận chỉ cần hai chổi điện cũng đủ ( chỉ vì có một đôi mạch
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2
nhánh )nhưng thường vẫn đặt số chổi điện bằng số cực từ. Làm như vậy một
phần để phân bố dòng điện trên nhiều chổi điện hơn. Kich thước chổi điện ngắn
đi. Giảm được chiều dài của vành góp, nhưng chủ yếu để đảm bảo tính đối xứng
của hai mạch nhánh,
c, Dây quấn sóng phức tạp
Ta xét dây quấn sóng phức tạp
Có Znt = Z = S = G =18
m = 2 , 2P = 4
Các bước dây quấn:
Y = quấn bước ngắn
Yư =YG= quấn trái
Góc lệch pha của hai phần tử kề nhau:
Sơ đồ rích rắc.
Lớp trên 1 9 17 7 15 5 13 3 11 1
Khép kín
Lớp dưới 5 13 3 11 1 9 17 3 15
Lớp trên 2 10 18 8 16 6 14 4 12 2
Khép kín
Lớp dưới 6 14 4 12 2 10 18 8 6
17
Sơ đồ dây quấn:
A + B - A +
A + B -
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2
chiều quay phần ứng
IV, Các bản vẽ sơ đồ dây quấn động cơ điện một chiều theo các Kiểu quấn.
Znt = 12 , G = 24
Znt = 33 , G = 66,99.
1, Dây quấn xếp đơn.
a, Ta có Znt = Z = S = G = 12
2P = 4
Các bước dây quấn như sau:
Y = dây quấn bước đủ
Yư = YG = dây quấn phải
Sơ đồ rích rắc.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1
4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3
Sơ đồ dây quấn
Chiều quay phần ứng
19
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
b, ta có
Znt = Z = G = 24
2P = 4
Các bước sơ đồ dây quấn như sau.
Y =
Dây quấn bước đủ
Y = YG
dây quấn phải
Góc lệch pha của các phần tử
Sơ đồ dây quấn.
chiều quay phần ứng
c, Ta có :
Znt = Z =G =33
2P= 4
Các bước sơ đồ dây quấn như sau:
20
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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24