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

Bài giảng "Biến đổi năng lượng điện cơ: Máy điện một chiều" cung cấp cho người học các kiến thức: Máy điện DC, cấu tạo máy điện DC, nguyên tắc hoạt động của máy điện DC, máy điện DC thực tế, máy điện DC kích từ độc lập, máy điện DC kích từ nối tiếp,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Máy điện một chiều Biến đổi năng lượng điện cơ -Máy điện một chiềuBiến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC – Giới thiệu Có đặc tính cơ (moment-tốc độ) ưu việt. Dễ dàng trong việc điều khiển tốc độ. Cả cuộn stator (kích từ) và cuộn rotor (phần ứng) đều có mang dòng DC. Với cùng chi tiết kĩ thuật, máy điện DC đắt hơn máy điện AC. Cuộn kích từ trong máy DC công suất nhỏ có thể được thay thế bằng nam châm vĩnh cửu. Cuộn kích từ ở stator được cấp bởi dòng DC, hay dùng nam châm vĩnh cửu, để tạo ra từ trường tĩnh. Dòng rotor được cấp qua chổi than và cổ góp. Cổ góp sẽ thay đổi chiều dòng điện trong các cạnh của khung dây để cho từ trường stator và rotor vuông góc với nhau. Moment tạo ra càng lớn thì việc điều khiển càng đơn giản. Động cơ vạn năng có thể chạy được với điện áp AC mặc dù được xếp loại là động cơ DC.Biến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC – Cấu tạo Armature with Lõi từ rotor làm bằng các lá skewed slots thép, có rãnh. Mỗi cạnh của cuộn Commutator được đặt trong rãnh và nối với một vành góp. Lõi stator có thể không dùng lá thép (do kích từ DC) và được gắn cố định vào vỏ máy. BearingsBiến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC – Nguyên tắc hoạt động Magnetic poles Xét một máy DC đơn giản như hình bên. Mỗi cạnh của khung được nối tới một vành góp. Khi cạnh khung quay từ cực này sang cực kia, vành góp cũng chuyển sang chổi than đối diện. Điều này sẽ làm đổi chiều Brushes Commutator dòng điện trong cạnh khung, dẫn đến Rotor coil chiều moment không đổi cho dù cực tính của từ trường thay đổi. dLsr   Dùng đồng năng lượng, moment là T ir , i s ,    ir i s e dBiến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC thực tế Máy điện DC thực tế có nhiều vành góp và cuộn rotor (Fig. 8.4). Vành góp dùng làm cho trục từ phần ứng vuông góc với trục từ stator  moment không đổi. Về tổng quát, moment tỉ lệ với dòng phần ứng và dòng kích từ: T e  Gia i f Mạch tương đương và các phương trình động học tương ứng: di f + vf _ La Ra vf  Rf if  Lf dt Rf if ia + Gmif va dia Lf _ v a  R a i a  La  G m i f dt Back EMFBiến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC thực tế (tt) Giả sử tại xác lập với điện áp, tốc độ là hằng số, quan hệ công suất là Công suất phần ứng Pa  Va I a  Ra I a2  G m I a I f Công suất kích từ Pf  V f I f  R f I 2f Công suất cơ Pm  T e m  GI a I f  m Có thể thấy rằng công suất cơ đến từ phần ứng, do đó có thể dùng nam châm vĩnh cửu thay cho cuộn kích từ trong các máy công suất nhỏ. Cuộn phần ứng và kích từ có thể được nối theo nhiều cách tương ứng với các ứng dụng khác nhau. Có 3 pp chính: kích từ độc lập, kích từ nối tiếp và kích từ song song.Biến đổi năng lượng điện cơ Bộ môn Thiết bị điện Máy điện DC kích từ độc lập Cuộn kích từ và cuộn phần ứng được cấp nguồn độc lập với nhau. Cuộn kích từ thường được nối với nguồn điện áp hằng số, tạo ra từ trường không đổi. Tốc độ và moment của máy được điều khiển bằng dòng phần ứng. Ở xác lập, có các quan hệ sau B m  GI f I a  Tload Va  Ra I a  Gm I f Dẫn tới Torque-speed V a  G m I f e Va  G m I f ...