Máy Điện
Tài liệu tham khảo : 1. Máy điện nhỏ (Trần Tuấn) 2.Giáo trình máy điện 2 tập (4 tác giả) 3. Máy điện cho thiết bị tự động
Ôn tập
* MBA là một thiết bị điện từ gồm một lõi sắt và hai cuộn dây có số vòng dây lần lượt là w1 , w2 khác nhau nhau . Khi có dòng điện xoay chiều chiều vào cuộn cuộn sơ cấp thì xuất xuất hiện một dòng điện i1 . Dòng này sinh sinh ra từ thông thông biến thiên thiên trong lõi lõi thép .Từ .Từ thông này móc vòng sinh ra sđđ cảm ứng .Sđđ này sinh ra dòng điện ở cuộn thứ cấp ( nếu mạch điện khép kín ) - Sức điện động là : lực đẩy điện động chuyển động trong mạch điện ( theo quán tính ) - Sức từ động là : lực đẩy từ động chuyển động trong mạch từ - Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ 3 pha :
i1 i2
Z
U2
U1
Sơ đồ thay thế MBA : x
r
1
1
I1
r'
2
-I'2
x'
2
I0
U1
r
m
x
m
Phương trình điện áp của MBA : . . U 1 = -( E 1 ) Z1 = r 1 + x1 = ω 1 × . . U 2’= E 2’ + Z2’ = k 2 × K=
W 1 W 2
=
+ I . 1.Z1 j x1 L1 = 2 × Π × f 1 × L1 . I 2’ × Z2 Z2 u1 u2
1
U'2
.
= I . 0 + (- I . 2’) . . . × Với Zm = r m + j xm E = E 2’ = I 0’ Zm R m là điện trở đặc trưng cho tổn hao của lõi sắt khi có từ thông đi qua ( không đo được bằng Ω m ) dòng điện điện cảm cảm ứng được sinh sinh ra do từ thông thông Φ 2 nó luôn có xu hướng chống lại từ thông sinh ra nó . * Động cơ không đồng bộ 3 pha: 60. f Cho điện áp xoay chiều vào stato tạo ra từ thông quay tròn với n1 = . Φ tạo I 1
p
ra sđđ E1 , E2 ( roto) trong dây quấn roto Do dây quấn rôto luôn được khép kín → trong dây quấn roto xuất hiện dòng điện I 2 Theo định luật lực điện từ thì thanh dẫn roto mang điện nằm trong từ trường xuất hiện lực điện từ → tạo ra momen quay → tạo nên tốc độ roto là n ≠ n1 ( tốc độ từ trường ) . Nếu n = n 1 thì không tạo nên chuyển động tương đối → không có từ thông roto cảm ứng nên E 2 → 0 → không có I 2 n2 = n 1 - n n n −n s = 2 = 1 n1
n1
s : là tốc độ tương đối của roto với từ trường quay 0
r
SA
SA
I A1
-I'2A1
r'
RA
x'
RA
I0
(1-s1).r ).r' /s1 R
r
mA
x
mA
K=
w1
Z2’ = k e × k i × Z2
w2
r 2 = k e × k i × .r 2 x2 = k e × k i × x2 Dây quấn MĐ quay không quấn tập trung trong rãnh → sđđ cảm ứng < sđđ MBA kc =
W 1
.
kdq1
W 2 kdq 2
k dq dq = k r r × k n
k r r : krải k n : kngắn k i =
m1 × W 1 × kdq1 m2 × W 2 × kdq2
Số pha dây quấn lồng sóc bằng số thanh trong rãnh roto Sơ đồ thay thế khác là:
2
I1
-I2
r
x
r
x
r'
1
1
2
x'
2
I0 1
1
(1-s).r'2/s r
m
x
m
Sơ đồ này thuận tiện hơn : khi I tải thay đổi thì chỉ có I 2 thay đổi → I1 thay đổi tương ứng Còn sơ đồ trên I tải thay đổi → ( I0 , I2 ) thay đổi → I1 thay đổi . ) + I × r + j × . E = -( x1 = 2 × Π × f 1 × L1 1 1 1 U 1 I 1 × x1 1 − s . = E . r 2 ) 2’ - I2’. r 2’ - j . I 2’. x2’ – I2’ . ( s
.
.
I1 = I o + (- I 2 ’) x 2 ’ = ke. Ki . x 2 x 2 = 2. Π . f f 2 = s . f 1 E1 = E2’ = - ( Io ). Zm Mômen điện từ M = Cm . Φ stato . Iroto . cos Ψ Ψ = arg ( Eroto , Iroto ) đây là biểu thức nguyên lý : C m∈ kết cấu .( 3fa , 1fa , … ) Iroto ≠ 0 → mạch r oto oto khép kín Mạch roto thường có tính trở Thường cos Ψ = 1 cos Ψ < 0 → mômen sinh ra < 0 → động cơ là động cơ không đồng bộ .Động cơ quay ngược lại đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều Stato ⇔ tác động vào đầu vào tăng p × .U 12 × r 2' × s M= r 2' 2 2 × Π × f 1 × [(r 1 + ) + ( x1 + x 2 ) 2 ] s
p = const ( số đối cực ) Unguồn = const F = const → U1 = const ⇒ M = f(s) M = f ( n ) ⇒ Ta có đặc tính cơ:
3
M
s ĐC
Hãm
Tại s =1 ( n = 0 ) cho Momen . Điểm kởi động động ( mở máy) Mômen Mômen đó là Mômen Mômen máy Tại Mmax ⇒ có hệ số trượt tới hạn M
Mmax i ? t
Mdm
M
Mmm
1 0
s
dm
smax
s
(n=0)
Khi mở máy có Mmm , Mtăng dần đến Mmax rồi giảm dần đến khi Mômen khởi động bằng Mômen tải thì động cơ hoạt động ổn định sdm = vaiphantra m ⇒ động cơ thông thường sm < 30% Mmax = Mmm = Sm =
U 12 f , X U 12 , Rroto f , X r 2' x1 + x 2'
Mmax không phụ thuộc vào điện trở của roto. Khi tăng R của roto lên thì sm tăng .Biểu diễn ở đồ thị màu đỏ ------------------------------------------------------------------------------------------
4
§3.MÁY
ĐỒNG BỘ
Cấu tạo : gồm hai phần : - Tĩnh ( phần cảm ) là phần tạo nên từ trường tĩnh bằng hai cách ⇒ kích thích điện từ : cuộn dây + lõi sắt . Thuộc loại kính thích từ điện : NCVC - Quay (ứng) : lõi sắt + dây quán Máy phát điện đồng bộ : cho điện một chiều vào kích từ → Φ kichtu không đổi : dùng động cơ sơ cấp quay quay phần ứng . Theo định luật luật cảm ứng điện điện từ trong dây quấn quấn phần ứng tạo ra SĐĐ thanh dẫn chuyển động liên tục , lúc thì cực S , N → sđđ xoay 60. f chiều máy phát điện ba pha xoay chiều , tạo ra từ trường quay với n 1 = p
Roto ( phần ứng ) điện cơ quay với tốc độ n p.n → Eư có → n = n1 có tần số f = 60 Máy điện này luôn có n = n 1 * Động cơ đồng bộ : gồm MFĐ ĐB : phải có kích thích , đặt U xoay chiều vào dây quấn phần ứng → tạo Ifần ứng → tạo từ trường phần ứng Φ ư tương tác với Φ kích thích ⇒ tạo nên lực từ → tạo mômen mômen điện từ làm roto quay với n = n 1 Fần cảm trên roto Fần ứng trên stato ⇒ Kết cấu của máy điện nhỏ - Mạch điện từ m1 .U 1 E 0 m1U 2 1 1 sin θ + ( + ) sin( 2θ ) Mđt ( đồng bộ bộ ) = ω 1 . x d 2 x q x d ω = 2 × Π. × f 1 Eo : là sđđ lúc máy không tải Xq , xd : điện kháng kháng đồng bộ ngang ngang trục ,dọc trục θ : là góc giữa Eo , U1 .hoặc là góc giữa trục từ trường kích kích thích và trục từ trường phần ứng ( θ t , θ δ ) - Cấu tạo Có hai loại MĐ : - Cực ẩn : nhìn vào không thấy được dây quân - Cực lồi : nhìn thấy ngay hình hình rãnh. Trên mặt cực có có rãnh , ở rãnh đặt , dây quấn lồng sóc MĐ cực ẩn : từ trường đi theo dọc trục cực từ MĐĐB có một loại máy không kích thích thích : không cần kích từ , nam châm vĩnh vĩnh cửu MĐ cực lồi xd = xq = xđb MĐ cực ẩn xd ≠ xq
§4 MÁY CÓ VÀNH GÓP ( TỰ ĐỌC ) Những máy điện có P( vài trăm w → gọi là máu điện nhỏ )
5
PHẦN 2: MÁY ĐIỆN NHỎ §1. CÔNG DỤNG CUẢ
MÁY ĐIỆN NHỎ
1. Dẫn Dẫn động động qua quayy các các độn độngg cơ cơ 2. Thực hiện việc điều chỉnh kiểm tra từ xa 3. Thực hiện các biến đổi không tương đương VD: Biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu cơ và ngược lại . Biến đổi lượng giác ,thực hiện biến đổi toạ độ , biến đổi tần số , biến đổi điện áp , biến đổi dạng sóng Thiết bị điện từ : bền Thiết bị điện tử : không bền bằng thiết bị điện từ VD : n = ω = θ ( góc xung roto ) ω =
θ d θ dt
U = C’ .
θ d θ dt
→ Tín hiệu đầu vào là góc xoay roto Tín hiệu đầu ra là một hàm của góc xoay roto : θ Phần một : cầu Tín hiệu được đưa vào một bộ biến đổi ( tần số hoặc dạng sóng ) sau đó được đưa vào khuếch đại và tiếp tục được đưa vào động cơ chấp hành ( ĐCCH ) rồi qua một cơ cấu để giảm tốc độ xung Có hai cơ cấu phản hôì : phản hồi tốc độ : tín hiệu sau động cơ chấp hành với bộ giảm tốc qua khâu ứng để biến đổi để điện trở Vị trí I : cầu cân ( thực hiện chưa biến đổi thành hệ thống nằm yên đưa vị trí con trượt từ I → II → cầu mất cân bằng → xuất hiện tín hiệu điện áp → BĐ làm cho Đ chấp hành xoay qua CH làm dịch vị trí R2 Hệ thống ổn định ở một ngưỡng điện áp khác dùng hệ thống này này với MĐN thì cầu này được coi Đối với mạch xoay chiều : nếu dùng là xen xin , biến áp xoay chiều Bộ biến đổi , khuếch đại dùng khuếch đại từ ĐCCH : là động cơ chấp chấp hành xoay chiều Cơ cấu phản hồi được gọi là tathometa : Máy phát tốc độ xoay chiều Mạch một chiều : từ một chiều thành xoay chiều để dễ dàng khuếch đại nó lên cơ cấu phản hồi là máy phất tốc độ một chiều
§2. Phân loại Theo 2 kiểu : Theo nguyên lý làm việc : Máy biến áp , máy không đồng bộ , máy đồng bộ có vành góp Theo chức năng : a. máy điện nhỏ dân dụng b. máy điện nhỏ điều khiển a. Phân loại theo dân dụng
6
Vạn năng : chạy được cả một chiều lẫn xoay chiều b. Phân loại theo chức năng
Động lực : quay cơ cấu Biến áp xoay : đo góc xoay
§3. CÁC YÊU CẦU KINH TẾ KỸ THUẬT 1) Loại một : không phụ phụ thuộc vào chức năng và nguyên lý làm việc , kết cấu cấu Nói cấu tạo của động cơ chấp hành và máy phát tốc độ một chiều a) Dùng cho máy thông dụng : chỉ tiêu năng lượng : η , cos ϕ phải cao - Làm việc lâu dài - Cấu tạo đơn giản , dễ vận hành , sửa chữa , giá thành hạ a) Dùng cho máy máy điều điều khiển khiển : - Độ chính xác cao ( độ chính xác về tín hiệu diều khiển ) - Đặc tính ra ổn định - Tác động nhanh 7
- Độ tin cậy cao 2) Loại 2 : phụ phụ thuộc vào lĩnh lĩnh vực và điều kiện sử sử dụng - Kích thước trọng lượng nhỏ - Ổn định và bền với các tải trọng rung và đập - Độ bền cao với các điều kiện khí hậu ( phóng xạ ) - Chống nổ : công nghiệp dầu khí , hầm mỏ . - Ít tạo khí
§4. CÁC ĐẶC ĐIỂM CHUNG
CỦA MÁY NHỎ
A. Giống các máy lớn về nguyên lý cơ bản B. Khác biệt với máy điện lớn 1. Yêu cầu rất cao về công nghệ và vật liệu , độ dung sai cho phép rất nhỏ 2. Điện trở R rất lớn so với điện kháng X 3. Công suất từ hoá và dòng không tải Io lớn Máy có P = 100 MVA = 100 000 KVA = 109 VA 1VA có khe hở δ = 0,3 mm = 0,03 cm → Khe hở trong máy lớn → I 0 lớn → Q từ hoá lớn 4. Chế độ làm việc của mạch từ là không bão hoà
8
PHẦN 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÁY HAI PHA
CHƯƠNG I : TỪ TRƯỜNG TRONG MÁY XOAY CHIỀU § 1.1 VẤN ĐỀ CHUNG
Đưa i vào cuộn dây → tạo nên F → từ trường tuỳ theo kết cấu dây quấn lõi sắt. Từ trường có các dạng : Từ trường đập mạch : do dây quấn 1 pha tạo nên Fđm = F1m . sin ω . cosα α : góc xác định vị trí trong không gian của điểm đang xét → Từ trường đập mạch là từ trường phân bố hình sin trong không gian biến đổi hình sin theo thời gian Có thể biểu diễn theo đồ thị không gian của khe hở trong không khí ( giữa roto và sato ) → từ trường đập mạch kiểu quả tim - Từ trường quay : xuất hiện với máy có số pha ≥ 2 có 2 loại : Loại tròn Loại quay elip Quay tròn : Biểu thức toán học : Fq = Fqm.sin ( ω t ± α ) dấu ( - ) : quay thuận chiều ( quay cùng chiều với roto ) dấu (+) : quay quay ngược chiều chiều ( quay ngược với với roto ) Phương trình sóng chạy : Biểu diễn theo không gian Tại t1 : phân bố hình sin theo thời gian Tại t2 : từ biểu đồ trên ⇒ đây là sóng chạy 60. f ω 1 = 2.π . f 1 ,n= p
Sóng thuận quay cùng tốc độ với từ trường n1 Sóng ngược quay ngược chiều với từ trường n1
§ 1-2 TỪ TRƯỜNG TRÒN Từ trường tròn dễ dàng nghiên cứu chỉ cần viết phương trình cho 1 pha cho hiệu suất cao 1) Máy 3 pha : có hai điều kiện kiện để có từ từ trường tròn a. Kết cấu máy đối xứng : + Có dây quấn 3 pha giống nhau WA . kqA = WB . kdqB = WC . kdqC Số vòng dây hiệu dụng và có ích của 3 pha là như nhau + Lệch pha trong không gian là 120˚ độ điện Độ điện là góc độ về mặt từ trường . Góc lệch pha trong từ trường Biểu thức góc độ điện : 360 0 α hinhhoc = z
α dien
=
p.360 z
b. Nguồn đối xứng Điện áp các pha trị số bằng : UA = UB = UC IA = IB = IC 2.π Góc lệch pha về thời gian là : 3 9
2) Máy 2 pha
a. Kết cấu máy là đối xứng dây quấn 2 pha là như nhau : UA = UB UB góc lệch pha là :
π
2
( giữa I và điện áp )
b. Nguồn đối xứng
§1-3.QUAN HỆ GIỮA CÁC LOẠI TỪ TRƯỜNG 1. Từ trường đập mạch - Có thể phân tích thành tổng 2 từ trường quay tròn ( thuận và nghịch ) : quay cùng tốc độ - Từ trường đập mạch có thể chia thành 2 phần : Từ trường quay tròn thuận nghịch có cùng tốc độ quay Biên độ 2 từ trường này bằng nhau và bằng biên độ từ trường đập mạch . . Fđm = F t + F n 1 . . . = = F t F n 2 F dm 2. Từ trường quay quay tròn bằng tổng tổng 2 từ trường trường đập mạch 2 từ trường này lệch pha trong trong không gian gian là Chậm pha nhau về thời gian là
π
2
π
2
3. Từ trườg quay elip Phân tích thành tổng 2 từ trường quay thuận và nghịch có biên độ khác nhau Fe F1 w1
+
=
§1-4
F2
-w2
MẠCH KHÔNG ĐỐI XỨNG HAI PHA
- Không đối xứng về kết cấu dây quấn WA . kdqA ≠ WB . kdqB + Góc lệch không gian θ ≠
π
2 - Không đối xứng về nguồn : UA ≠ UB Góc lệch pha thời gian là β ≠
π
2 Véctơ sức từ động do I đi vào các dây quấn tạo ra 1. Phân tích sức từ động đập mạch bằng tổng 2 từ trường thuận và nghịch
10
.
.
.
= F A1 + F A2
F A
.
Với .
F A1 .
F B
F A
.
= F A2 = 2 .
= F B1 + F B 2
.
.
F B1
= F B 2 =
.
F B
2 - Tổng hợp các sóng thuận nhau , nghịch với nhau - Tổng hợp hai sóng thuận và nghịch Vẽ đồ thị vecto xác định biểu thức các sóng thuận và nghịch
Góc θ bất kì Góc β bất kì UA → A → IA → FAđm UB → B → IB → FBđm Góc ODC 2. Điều kiện có từ trường tròn Điều kiện : hoặc F1 = 0 hoặc F2 = 0 tròn F A2 + F B2 + 2. F A .F B cos(θ + β ) = 0 F A2 + F B2 + 2. F A F B cos(θ + β ) = 0 FA = FB cos( β + θ ) = - ( 1 ) ⇒ β + θ = 180o IA . k dqA.WA= IB . k dqB .WB θ + β = 180 o ⇒ Là điều kiện để có từ trường tròn 3. Máy 2 pha thực tế - Thường chế tạo θ =
π
→
khi đó máy chỉ còn từ trường quay
( 2 dây quấn lệch nhau 90 o )
2 NA = NB ( số thanh dẫn của A bằng của B ) Biểu thức Mômen M2fa = M1 + (- M2 ) M1 : mômen thuận M2 : mômen nghịch Mômen máy KĐB : M = CM . φ s .I R
11
⇒ F1 + F2 IR : stot của roto roto ⇒ F1 + F2 ⇒ M tỉ lệ với F2 ( M ≡ F 2 ) Ta được: M2fa = CM . FA . FB . sin θ . sin β φ s : stot của stato
Với máy thực tế thì θ =
π
2
⇒ M ∈ I A , I B , sin β
§1-5 ĐẶC ĐIỂM TỪ TRƯỜNG ELIP .
.
.
= F 1 + F 2 a−b F 1 = 4 a−b F 2 = 4 Tốc độ quay ω ≠ const Điều khiển máy điện bằng cách tạo nên từ trường elip F e
12
CHƯƠNG 2: MÁY HAI PHA CÔNG SUẤT NHỎ § 2.1 CẤU TẠO TẠO CHUNG CHUNG VÀ ĐẶC ĐẶC ĐIỂM ĐIỂM 1) Cấu Cấu tạo tạo : Máy 2 fa dùng nguồn 1 fa → Máy 2 fa Stato : Lõi Fe KTĐ rãnh 2 dây quấn (giống nhau) Lệch fa π /2 Roto : Lồng sóc Rãnh nghiêng
2) Điều kiện có có từ trường trường tròn: tròn: Tổng quát : F A = FB θ + β = 180° Thực tế : θ = 90° → cần β = 90˚ từ thông .
F A
Nếu lấy FA làm chuẩn thì
=
.
j FB
Là điều kiện có từ trường tròn F A = FB → φ A = φ B Ở dây quấn A : đặt vào điện áp U A → IA → φ A → EA Nếu bỏ qua điện áp rơi thì U A = EA EA ≈ UA = 4.44 . f . W A . k dqA dqA . φ θ A = θ b = →
U A 4, 44 44. f .W A. k dqA
U B 4, 44 44. f .W B. k dqB
U A U
A
B
=
W A.k dqA W B.k dqB
k : tỉ số biến áp
= k
→ UA = U’B = k . UB
§2.2 CÁC PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ Chú ý : Xem lại lý thuyết MĐKĐB : cách tính toán và phương pháp Lập pt tính toán giống như ở máy 3 fa → lập cho 1 fa a) Sơ đồ thay thay thế thế : Fa A : sơ đồ thay thế thuận nghịch
13
Fa B : sơ đồ thay thế thuận nghịch x
r
SA
SA
I A1
-I'2A1
r'
RA
x'
RA
I0
(1-s1).r ).r' /s1 R
r
mA
x
mA
r SA SA : điện trở của stato của fa A ‘ r SB : điện trở quy đổi của roto của fa A s1 : hệ số trượt thứ tự thuận s = hệ số thứ tự nghịch
2
s=
n1
−n
n1
n1
− ( −n ) n1
= 2−
1
s= 2 −
s
b) Pt cân cân bằng bằng : giống giống máy máy 3 fa r 1, x1 : điện trở, điện kháng của dây quấn stato .
U1
.
.
= − E1 + I 1 .r1 + . ,
.
.,
.
j I 1 .x1 .,
0 = U 2 = E 2 − I 2 .r − j I 2 .x − .
I1 .
=
.
, 2
, 2
1 − s s
.,
. I 2 .r2,
. ,
I0 + (− I2 ) . ,
.
= E2 = − I0 ( rm + jxm ) Muốn β = π /2 thì thông thường thường đặt vào 1 fa 1 tụ điện thường thường là mắc vào fa B → Sơ đồ fa B có thêm tụ điện: Sau khi tính toán ta có : điều kiện có từ trường tròn ở máy 2 fa có tụ: α .k 2 .r 1A + α .r C − k .x 1A = 0 2 α .k .r 1A + α .x C+ k .r 1A = 0 W A.k dqA k : tỉ số biến áp k = W B.k dqB E1
α : hệ số tín hiệu α =
U A U B
r c : điện trở của tụ điện xc : trở kháng của tụ điện
14
PHẦN 2 MÁY ĐỘNG LỰC CHƯƠNG 3 : ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA §3.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Stato có 1 dây quấn Roto lồng sóc U∼ → vào dây quấn → I → φ 1fa φ ∼ với f xuyên qua các dây dẫn roto cảm ứng trong dây dẫn tạo thành I nếu mạch khép kín → gọi là sức điện động kiểu biến áp Xác định của sức điện động . Nếu trong mạch có e , i thì tạo ra φ 2 . φ 2 có xu hướng chống lại φ . Từ φ ⇒ φ 2 ⇒ chiều e , i Tổng hợp các loại lực tác động lên roto = 0 ∑ F td = 0 Từ trường đập mạch : φ 1 + φ 2 = φ đm φ 1 cảm ứng ra các sức điện động cảm ứng ở roto tạo nên I thuận ( i 1 ) ở roto φ 1 → E21 → I 21 → M1 ( momen thuận ) sự tương tác giữa I 21 và E21 tạo nên M1 Tương tự có φ 2 → E22 → I22 → M2 ( momen nghịch ) Biểu diễn M 1 và M2 theo hệ số trượt s M
M1(s1) M1k
M(s) S2 0 2
M M
1 1
1,5 0,5
2 0
S1
M2k M2(S2)
Cộng : M1fa = M1 + M2 Tại s = 2 ( n = 0 ) thì M 1fa = 0 , tức là động cơ mở máy được Dùng lực bên ngoài tác động theo chiều thuận n > 0 → s < 1 → M > 0 → quay trở lại Nếu quay theo chiều nghịch n < 0 → s > 1 → Nhận được M < 0 → động cơ tiếp tục chạy theo chiều ngược.
15
§3.2 §3 .2 CÁC CÁC PHƯƠ PHƯƠNG NG PHÁ PHÁP P MỞ MÁY MÁY Muốn mở máy động cơ pải có momen quay , có M q khi có φ q → phải có 2 dây quấn và I trong dây quấn phải lệch pha : M 2fa = IA . IB . sinβ . sinθ ĐCKĐB 1 fa có 2 dây quấn đặt lệch nhau 1 góc θ = π /2 Giả thiết coi 2 dây quấn là giống nhau. Khi đó sơ đồ động cơ 2 dây quấn này sẽ là : Làm việc : dây quấn làm việc, mở máy ( phụ ) phần tử dịch pha có thể là R , L , C
Phần tử dịch pha là R: Dây quấn A ( dây quấn làm việc ) có tổng trở : Z A = r A + jxA số rãnh QA Dây quấn B ( mở máy ) có tổng trở : Z B = r B + jxB số rãnh QB QA = QB = Q/2 ZA = ZB Phần tử dịch pha là R nên : Z B = r B + R + jx B ≠ ZA → dây quấn B có tính chất trở hơn → I của góc UB nhỏ hơn β = UA – UB ≠ 0 Vậy momen M ≠ 0 → khởi động ⇒ động cơ tự quay Phần tử dịch pha là L : Fa B có tính cảm hơn : Z B = r B + j( xB + xL ) ≠ ZA U
AC
I
A
I
B
ϕ ϕβ ϕ Β
Α
β = ϕ A-ϕ
B
≠ 0 16
→ Mkđ ≠ 0 Phần tử dịch pha là C: Fa B có tính dung hơn : Z B = r B + j( xB – xC ) ≠ ZB U
AC
I
B
I
ϕβ ϕ
Β
A
ϕ
Α
β khá lớn nếu chọn tụ C thích hợp có thể nhận được β = UA + UB = π /2 Khi đó Mkđ đạt max Nhận xét : Hai phương pháp đầu dùng R và L : Ưu điểm : đều có momen mở máy Nhược : Mạch có R thì tăng tổn hao Mạch có L làm cos ϕ thấp đi → momen sinh ra là nhỏ Thực tế không dùng phương pháp pháp mở máy = L , chỉ dùng phương phương pháp mở mở máy = R Dùng C thì cos ϕ của máy tốt hơn → momen mở máy là max. Do đó thực tế dùng phần tử dịch pha là C nhiều
§3.3 §3.3 CÁC LOẠI LOẠI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT MỘT PHA 1) Động cơ mở máy máy điện điện trở trở : Điều kiện có từ trường tròn ở máy 2 fa : WA . k dqA dqA = WB . k dqB dqB Góc fa θ + β = 180° Cụ thể với máy 2 fa có các điều kiện : k = α
=
W A .k dqA dqA W B .k dqB dqB
U B U A
=1
tỉ số biến áp
tỉ số tín hiệu
Trị số R fụfụ mắc vào fa B Trị số C mắc vào fa B Chọn thích hợp 1 trong 4 thành phần trên thì có φ quay tròn → M max nhưng chỉ ở 1 tốc độ nhất định , M nhất định. Muốn mở máy động cơ ta đóng khoá k , như phân tích ở trên ta có:
17
IA K
I
A
R
IB B
U∼ , IA , IB , θ , β → M ≠ 0 Động cơ khởi động → n ↑ → n ≈ nđm mở K → động cơ từ 2 fa trở thành động cơ 1 fa đã khởi động → tiếp tục làm việc đến khi Mđc = Mcản Cách làm việc của động cơ : khi đóng điện vào động cơ thì M đc ↑ = Mc → nđc ↑ = nđm → khoá K mở → động cơ trở thành động cơ 1 fa Qmm = 1/3Q Qlv = 2/3 Q M
a
Mm
A
(A+B) Mk
Mdm
0
sk
0,5 1
s
Khoá K có thể là rơle Thực tế người ta không mắc điện trở vào giống sơ đồ 1 mà tăng điện trở = cách giảm tiết diện dây → R của cuộn dây ↑. Cuộn khởi động làm việc trong thời gian ngắn nên cho phép nó làm việc với mật độ dòng lớn. một số động cơ tăng R = cách quấn chập đôi dây → ↓ điện kháng → ↑ điện trở Thường gặp trong thực tế là các loại tủ lạnh Hitachi mở máy máy = tụ điện 2) Động cơ mở Quá trình làm việc ( mở máy ) lâu dài giống động cơ ở trên nhưng nhưng khác là động cơ này cho momen mở máy lớn.
18
K
LV
C
mm
Tụ C thường được tính toán sao cho có φ tròn lúc mở máy Ưu điểm : M mở máy lớn Tụ dễ cháy → tốn tiền 3) Động cơ cơ có tụ mở máy máy và tụ làm làm việc Khi khởi động ta đóng khoá k → Ta có Ckđ : Ckđ = C1 + C2 U L I A
Cl
Ck
IA
IB
B
Khi n = 0 → Mkđ max Khi tốc độ ổn định → K mở , động cơ tiếp tục làm việc với 2 dây quấn (động cơ 2 fa ) với tụ C2 . C2 gọi là tụ làm việc Tụ C2 ứng với từ trường tròn Khi n = nđm → M = Mđm Chú ý : φ tròn trong máy điện 2 fa chỉ tốn tại ở 1 M nhất định và 1 tốc độ nhất định → cấu tạo động cơ này khác các động cơ trên QA = QB = Q/2 Ưu điểm : M mm lớn , Mđm lớn , cosϕ cao . Đây là động cơ của hầu hết tất cả các loại tủ lạnh 4) Động cơ có điện dung Đây là động cơ 2 fa , mở máy làm việc liên tục Q A = QB = Q/2 . Số vòng dây và tiết diện dây ở 2 fa khác nhau.
19
U L I C
A IA
IB
B
Tụ C được chọn sao cho có φ tròn lúc định mức → lúc mở máy thì momen nhỏ Động cơ này được dùng cho các tải không yêu cầu M mm lớn : Quạt Đổi chiều quay động cơ : M = IA . IB . sinβ . sinθ Thay IA , IB , sinθ khó → thay góc β → β ∈ tụ C ⇒ muốn đổi chiều động cơ này phải thay tụ C → tốn kém → đổi chiều đấu dây của cuộn dây mở máy. 5) Động cơ có vành vành ngắn ngắn mạch mạch :
K
S
S K
Lõi thép stato có dạng cực từ. Bối dây quấn tập trung. Ở 1/3 cực từ ta sẻ rãnh và đặt vào đó 1 vòng đồng có tiết diện lớn . Nối giữa các mỏm cực từ dùng tôn liên cực. U∼ → I → φ trên stato chia thành 2 phần là φ ’ và φ ’’ φ = φ ’ + φ ’’
LV
LV
LV
LV
LV
Từ thông φ ’’ xuyên qua vòng ngắn mạch sinh ra Evòng nhỏ vì R của vòng cu cũng rất nhỏ nên ta có I vòng là khó lớn. Iv tạo nên từ thông φ nm . Có φ nm luôn ngược chiều với φ Tại vùng cực từ tiết diện nhỏ ta có : φ v = φ ’’ + φ nm φ đi từ stato sang roto
20
từ thông khép mạch là φ ’ và φ ’’. Hai từ thông này ngược fa nhau . Vì vậy về mặt hiện tượng vật lý giống như đây là 1 động cơ 2 fa có 1 cuộn dây lệch nhau 1 góc θ . Trên thực tế góc β rất nhỏ → M khởi động là nhỏ → động cơ tự quay được Ưu điểm : cấu tạo đơn giản , giá thành hạ Nhược : Do Iv = I nm lớn → tổn hao lớn → η ≤ 0,2. Từ thông ở vòng ngắn mạch bão hoà → tạo nên từ thông tản lớn → x lớn → cosϕ thấp + tổn hao do bão hoà. Để giảm từ thông tản này người ta đã dùng tôn liên cực Để nâng cao hiệu suất của động cơ này người ta chế tạo nhiều vòng ngắn mạch.
(3 vòng ngắn mạch)
21
CHƯƠNG 4 : ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ P dt
=
P e
=
P u
=
M min
mE 0U mU 2 1 sin θ + x q x d 2 mE 0U x d
−
sin 2θ x d 1
∈ E0 → ∈ φ t → ∈ It → máy phải có kích từ
1 1 − ∈ xq , xd . Nếu xd ≠ xq thì mới có P đt → Mđt 2 xq xd mU 2 1 − 1 sin 2θ = x q x d 2ω 1
mU
2
= M pk
§4.1:ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ ROTO NAM
CHÂM VĨNH CỬU
1) Cấu Cấu tạo tạo : Stato có lõi Fe trên đó đặt 2 dây quấn lệch 2 fa nhau và thường có tụ ở 1 dây quấn. Tạo nên từ trường quay UAC
S
N
b,
Roto là 1 NCVC 2 hay nhiều cực (nhiều cực gọi là roto cánh sao) Ưu điểm : Dễ chế tạo Nhược : Từ cảm bị tổn hao Từ hoá sau : Dùng vật liệu chế tạo NC nhưng chưa từ hoá . Sau khi chế tạo xong thành stato và roto rồi mới từ hoá. Phương pháp này chính xác hơn về từ cảm nhưng tốn kém hơn. 2) Cách Cách làm làm việc việc : Trên bề mặt NC ( mặt cực từ ) ta đặt dây quấn lồng sóc U ∼ → tạo ra φ quay → sức điện động ở dây quấn lồng sóc ở roto hoặc ở bề mặt roto → tạo nên momen khôngđồng bộ giống ở ĐCKĐB → làm cho roto quay. quay. Khi tốc tốc độ roto gần = tốc độ từ trường quay thì mới xuất hiện momen đồng bộ. M đồng bộ kéo roto lên tốc độ đồng bộ.
22
Lúc này Mkđb = 0 và Mđb tạo nên tốc độ quay n = n 1 = const Khi roto quay ở tốc độ n 1 thì NCVC ở roto sẽ cảm ứng sức điện động ở dây quấn stato như ở chế độ máy phát điện → Efát → Ifát vì mạch stato khép kín quanh dòng điện → φ roto → Mđt Chú ý : Chiều của momen điện từ ở máy phát ngược chiều với momen cơ. Ở đây , MđtMF ngược Mđb → ↑ Mc trên trục của roto . Coi đây là 1 loại tổn hao.
§ 4.2 ĐỘNG CƠ PHẢN PHẢN KHÁNG KHÁNG Là loại động cơ không có kích từ . M sinh ra là momen phản kháng dựa trên sự khác nhau của từ trở theo trục d và q → φ d ≠ φ q → xd ≠ xq mE 0U mU 2 1 − 1 sin 2θ M = sin θ + x q x d x d 2 Động cơ phản kháng là loại động cơ có x d ≠ xq . Nghĩa là từ thông dọc trục khác từ thông ngang trục. Từ trở theo dọc trục d và q khác nhau. 1) Cấu tạo : Stato : 3 hoặc 2 fa có tụ tạo φ quay tròn
UAC
c,
2) Cách làm việc : U ∼
→ φ quay . φ quay tác động giống máy KĐB tạo M KĐB roto quay n < n1 . Khi n ≈ n1 thì xuất hiện momen phản kháng → Mkh kéo roto với n = n 1
§4.3 §4 .3 ĐỘNG ĐỘNG CƠ TỪ TRỄ TRỄ
1) Cấu Cấu tạo tạo :
d,
Stato : giống các ĐCĐB khác Roto : làm bằng vật liệu từ cứng có đặc tính từ hoá mắt trễ lớn
23
2) Nguyên Nguyên lý lý làm làm việc: việc: Đặt U∼ vào stato tạo nên φ quay. φ quay đầu tiên từ hoá lõi thép roto. Vật liệu từ cứng gồm các phần tử lưỡng cực rất nhỏ sắp xếp 1 cách hỗn độn. Dưới tác động của từ trường thì nó sẽ sắp xếp lại như hình vẽ sau: N
N
S N
S N
S N
S N
S
S
Khi φ dịch chuyển đến do tính chất trễ của vật liệu nên các vật liệu lưỡng cực vẫn giữ nguyên trạng thái. Lúc này xuất hiện F đt hút. Các f đtđt này tạo nên momen từ trễ và kéo roto luôn quay với tốc độ n = n 1
24
CHƯƠNG 5: ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU §5.1: ĐẶC ĐIỂM CHUNG 1. Quan hệ điện từ:
U = E + Iư × R ư M D1c = C e × Φ t × I u
R ư:ư: điện trở phần ứng
2. Cấu tạo: - Stato = phần cảm = phần cực từ: + = NCVC → gọi là kích thích kiểu từ điện + = cuộn dây và lõi lõi sắt → gọi là kích thích thích kiểu điện từ - Roto: + phần ứng thông thường: lõi sắt phần ứng trên đó đặt dây quấn phần ứng và phiến góp tạo nên vành góp và có chỏi than tì lên nó + phần ứng rỗng
Roto làm bằng vật liệu dẫn từ : Al…,Trên bề mặt roto được dán các phần tử dây quấn. dây quấn này nới ra vành góp và chổi than. Trong lòng của roto có 1 khối Fe từ gọi là stato trong Ưu điểm : Nguyên lý làm việc không khác các động cơ thường dây quấn roto không đặt trong rãnh → roto rất nhẹ → momen quán tính nhỏ → Ikđ và Mkđ nhỏ → làm việc có tính tác động rất nhanh. Không có răng rãnh → không có hiện tượng bão hoà Máy điện 1 chiều làm việc luôn luôn có hiện tượng đổi chiều. Khi có răng rãnh quá trình đổi chiều xấu đi → tia lửa mạnh ⇒ vì vậy động cơ này đổi chiều tốt hơn do không có răng rãnh. Phần ứng nhẵn :
25
Roto là 1 lõi Fe từ. Trên bề mặt roto đặt dây quấn 2 lớp. Sau đó đúc toàn bộ trong vỏ cách điện vd : nhựa êpôcxy Ưu điểm : giống của phần trên ( không có răng rãnh , không có đổi chiều → tốt hơn ) Đồng thời kéo tải → cần momen quán tính lớn ⇒ Dùng cho động cơ công suất nhỏ và trung bình Phần ứng đĩa mạch in :
Không có vành góp, có chổi than tì lên đĩa roto, đĩa roto tì chổi than lên dây quấn Ưu điểm : không có răng rãnh, không có vành góp , momen quán tính rất nhỏ. Loại này trong công nghiệp chế tạo hàng loạt 3) Mạch Mạch khử khử nhiễ nhiễuu : Máy điện 1 chiều khi làm việc xuất hiện tia lửa ở vành góp và chổi than do I trong phần ứng là dòng xoay chiều qua cơ cấu vành góp chổi than → tạo thành 1 chiều Tần số đổi chiều f = G . n Tia lửa = nguồn phát … → Gây nhiễu cho thiết bị điện tử. Dùng dây bọc kim và vỏ bọc kim loại. động cơ 1 chiều đều có vỏ bọc chắn tất cả các sóng bậc cao. Dây dẫn điện 1 chiều nối các động cơ 1 chiều là các dây bọc kim. Dùng mạch lọc thông cao. :
26
+
+ C1
C1
C1
C2
C1
C1
-
C2
L
-
Tụ C1 : chính là dây bọc kim Tụ C2 : là mạch lọc
§ 5.2:ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KÍCH THÍCH NỐI TIÉP
1) Cấu Cấu tạo tạo : Có cấu tạo giống động cơ 1 chiều kích thích nối tiếp thông thường Stato có dạng cực từ có dây quấn kích thích kiểu nối tiếp Máy điện 1 chiều có 2 cuộn dây kích từ , cuộn kích từ có I kt nhỏ , Iư lớn . Iư , Ikt ,vành góp chổi than luôn có tia lửa. It
UAC
Iu
Dây quấn kích thích nối tiếp là dây quấn phần ứng nối tiếp với dây quấn kích thích → Ikt nối tiếp lớn , số vòng dây kích thích nối tiếp ít Còn dây quấn kích thích song song có phần ứng song song dây quấn kích thích → Ikt nhỏ , số vòng dây kích thích nhiều Roto là phần ứng thông thường : có vành góp , chổi than 2) Nguyên Nguyên lý lý làm làm việc việc : Giả sử là 1 chiều : Đặt U 1c vào máy → Ikt = Iđc = Iư , nghĩa là It = I =Iư. Cho I vào cuộn dây kích từ , trong cuộn dây xuất hiện φ t , trong cuộn dây phần ứng có Iư. Thanh dẫn nằm trong từ trường của kích từ → lực điện từ tác động lên thanh dẫn xuất hiện M đt Giả sử điện áp xoay chiều : Đặt U ∼ vào máy thì tạo nên I t → φ t . Nếu dòng kích từ là hình sin thì : i t = Im . sinω t. từ thông φ t = φ m . sin(ω t - α ) với α là góc trễ It đi vào cuộn dây chạy tiếp vào phần ứng → it = iu = Im . sinω t Dòng Iư sẽ tương tác với từ trường tạo nên momen quay Giá trị tức thời : m = C M . φ t . iu = CM . φ m . sin(ω t - α ) . Im . sinω từ trường CM : hằng số thời gian phụ thuộc vào kết cấu của máy
27
Có thời điểm momen là âm ( lúc quay nhanh , lúc quay chậm ) . Thực tế momen âm rất nhỏ ( do α nhỏ ) nhỏ hơn nhiều lần so với momen quán tính của động cơ Vd : Trên nhãn động cơ ghi : U ∼ 150W , 220V 50Hz , 4000 V/phút Nếu cho nguồn điện 1 chiều vào thì có được không ? → có được ( vì nó là cấu tạo máy 1 chiều ) , nhưng nó chạy thế nào ? U − E I = máy điện 1 chiều
Ru
I =
U − E
máy điện xoay chiều
Z
Z = r u + jxu Nhưng nó sẽ chạy được chỉ vài phút là bị hỏng máy do r u nhỏ → I lớn . Nên muốn động cơ hoạt động được thì ta phải tăng r u lên = cách mắc thêm thêm vào một cuộn cuộn dây. dây. It
UAC
Iu
U=
Động cơ này phổ biến trong sinh hoạt : máy bơm , máy xay sinh tố… Máy khoan tay : n
M ↑→ n ↓ M ↓→ n ↑ M = 0 thì tốc độ = ∞ Máy này không cho phép làm việc ở chế độ không tải Được sử dụng cho động cơ : như tàu điện , tàu hoả… 0
§5.3 §5.3 ĐỘNG ĐỘNG CƠ 1 CHIỀ CHIỀU U TIẾP TIẾP XÚC ( không có vành góp , chổi than )
28
M
§5.4 §5.4 ĐỘNG ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU CHIỀU KHÔN KHÔNG G TIẾP TIẾP XÚC XÚC 1) Nguy Nguyên ên lý lý :
Gồm 3 bộ phận :
Động cơ,kích từ,phần ứng ( không có phiến góp , chổi than ) Cảm biến vị trí Bộ chuyển mạch
2) Sơ đồ đồ đơn đơn giả giản: n: Cấu tạo : Đặt số tia dây quấn 3 tia nối chung 1 đầu với nhau . Đầu còn lại của mỗi tia thì nối các cực với nhau Roto : NC cùng nằm trong 1 vỏ động cơ. Trên roto có 3 cảm biến vị trí Tại vị trí như hình vẽ : NC dẻ quạt…Tác động lên S 1 . T1 mở ra → cuộn 1 có điện → Fđt tác động làm NC xoay → roto sensơ quay ra khỏi S 1 → S1 mất dữ liệu , T1 đóng . S2 có tín hiệu , T 2 mở → cuộn 2 có điện , F đt làm roto xoay đến vị trí mới. Thực tế số lượng tia nhiều hơn…
29
PHẦN 3 ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH Là thiết bị biến đổi tín hiệu điện dưới dạng điện áp thành tín hiệu cơ dưới dạng tốc độ . Chế độ làm việc của động cơ chấp hành có thể là chạy hoặc thay đổi tốc độ, đảo chiều Một số yêu cầu : Đặc tính ra là tuyến tính Tác động nhanh Độ tin cậy cao , không nhiễu
CHƯƠNG 6: ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH KHÔNG ĐỒNG BỘ §6.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 1.ĐCH không đồng bộ là 1 động cơ 2 pha Rôto lồng sóc - Stato có 2 dây quấn: • Dây quấn kích thích đặt dưới điện áp kích thích là cố định Ut = const • Dây quấn điều khiển có điện áp biến đổi Uđk = var - Roto: • Roto lồng sóc thông thường: làm bằng thanh dẫn nhôm hoặc đồng thau • Roto rỗng không dẫn từ: ( hình vẽ gần giống máy điện 1 chiều roto rỗng ) •Roto khối sắt từ: là 1 lõi thép không có răng rãnh , không có dây quấn , trên mặt phủ 1 lớp đồng coi như là dây quấn.
§6.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 1. Nguyên lý: M2pha = CM × Ikt × Iđk × sin β × sin θ θ : góc lệch không gian giữa 2 dây quấn kích từ và điều khiển
Π ⇒ sin θ = 1 2 β : góc pha thời gian giữa Ikt và Iđk Ut = const có Ikt = const Mômen điện từ của ĐCH không đồng bộ M = C × Iđk × sin β Muốn thay đổi Iđk ⇒ điều kiện biên độ Muốn thay đổi góc β ⇒ điều kiện pha Muốn thay đổi Iđk và β ⇒ điều kiện biên pha 2. Sơ đồ cụ thể a. Điều khiển biên độ θ =
30
- Điều áp điều khiển tương đối = hệ số tín hiệu α =
- Tốc độ tương đối: ν =
Udk Ukt n
n: tốc độ roto
n1
n 1 : tốc độ từ trường quay - Momen tương đối: m =
M Mkd
Mkd: momen khi n = 0 và từ trường là quay tròn - Tỉ số biến áp: k = - Kết quả tính toán:
Wkt Wdk
ν =
2 × ( α e − m ) 1 + α e
2
α e = α × k : hệ số tín hiệu có ích ν = f ( M ) : đặc tính cơ ν = f ( α e ) : đặc tính điều chỉnh
Các đặc tính là gần tuyến tính nhưng đặc tính cơ thì lại cắt nhau Đặc tính điều chỉnh: m = 0 thì nó xuất phát từ gốc toạ độ. Còn các đường khác là có m ≠ 0. Thực Thực tế không có có m = 0 Tại điểm A tốc độ ν = 0 : điện áp điều khiển khác 0 Khi α e > α e tới hạn thì động cơ bắt đầu làm việc. Nghĩa là U > Uđktớihạn b. Điều khiển pha:
31
- Là điều khiển góc lệch pha giữa dòng điện kích thích và dòng điện điều khiển hoặc giữa điện áp điều khiển và điện áp kích thích M2pha = Ikt × Iđk × sin β × sin θ Điều khiển β → sin β → n Tốc độ quay ν = α − m là 1 hàm bậc nhất α = const n = f ( M ) Có ν = f ( m ) α : góc xoay n = f (Udk ) → ν = f ( α ) Thể hiện đặc tính ν = f ( m ) Các đặc tính là tuyến tính Bộ dịch pha phức tạp nên việc điều khiển động cơ đơn giản hơn ,việc điều khiển bộ dịch pha phức tạp hơn c. Điều khiển hỗn hợp - Sơ đồ tụ
C KT
Ukt Udk var
- Lắp thêm 1 tụ cho mạch kích thích, ở mạch điều khiển mắc thêm 1 điện trở. Khi 1 pha mắc tụ tuỳ theo trị số cua tụ ta tạo ra được 1 từ trường tròn . Từ trường này ứng với 1 mômen , 1 tốc độ , 1 dòng nhất định . Mạch mắc như trên là thay đổi trị số I → thay đổi tổng trở R → điều chỉnh R ta có thể điều chỉnh trị số lẫn góc pha Phương trình đặc tính cơ của động cơ 2 × ( α × sin β − m ) ν =
1 + α 2
32
Có ν = f (m) đặc tính điều chỉnh ν = f (α ) Nhận xét: - Ưu điểm: sơ đồ rất đơn giản - Nhược điểm: đặc tính không được tuyến tính lắm. nhưng nếu mức độ điều khiển không cần độ chính xác cao thì chấp nhận được. Thực tế hay gặp phương pháp này
§6.3: HIỆN TƯỢNG TỰ CHẠY Là hiện tượng mà ĐCH vẫn làm việc khi không có tín hiệu điều khiển. Tự chạy do 2 nguyên nhân: 1.a.Do nguyên lý làm việc: ( Nguyên nhân về thông số ) Các thông số R , X của ĐCH chưa thích hợp . ĐCH là động cơ 2 pha khi nó làm việc . Khi nó có tín hiệu điều khiển → Động cơ quay tức là thay đổi tốc độ . Cắt tín hiệu thì ĐCH biến thành động cơ 1 pha đã khởi động . Nghĩa là tiếp tục quay M Ukt
Udk
M2fa
Mc
M1fa
0
s
s
1
⇒ Gọi là hiệntượng tự chạy vì thông số của ĐCH lúc bấy giờ chỉ là thông số của động cơ bình thường b.Cách khắc phục - Khi cắt tín hiệu điều khiển điểm làm việc từ A đến điểm làm việc tại B ( Mth ≠ 0 → động cơ tiếp tục quay ) . Ở máy điện không đồng bộ Mmax không phụ thuộc vào điện trở của roto, chỉ có hệ số trượt tới hạn
s m
=
r 2 x1 + x 2
- Khi tăng r 2 của roto → s m tăng . Đường cong momen bắt đầu dịch chuyển. Điều này áp dụng vào hình 2: khi tăng điện trở roto r 2 sao cho ( bình thường ở ĐCKĐB thì s m = 0.2 ÷ 0.3 có khi s m ≥ 3 ÷ 4 thì đường Mthuận tiếp tục choãi ra Vậy nhận được Mtổng là M 1pha - Khi cắt tín hiệu điều khiển Uđk = 0 ( hình 3 ) thì đặc tính động cơ chuyển đến làm việc tại điểm A” ( đặc tính động cơ chuyển từ 2 pha xuống 1 pha ) . Vậy momen âm tức là nó sẽ quay ngược - Biện pháp thử hiện tượng tự quay bằng cách tăng điện trở roto r 2 Một số ĐCH dùng thanh dẫn bằng đồng thau 2 . Do công nghệ chế tạo: A . Nguyên nhân: + Khi chế tạo động cơ thì các lá thép KTĐ cách điện với nhau . Một số lá thép do không tốt nên bị ngắn mạch ⇒ tăng dòng phucô cục bộ , bản chất vật lý giống động 33
cơ có vành ngắn mạch . Tạo nên momen khởi động tuy không có tín hiệu . ( Uđk = 0 ) + Có thể 1 số vòng dây của quận điều khiển hoặc kích thích bị ngắn mạch thì hiện tượng giống như trên ⇒ sinh ra 1 momen ( không có tín hiệu điều khiển , mới có điện áp kích thích ⇒ động cơ tự quay + Các cuộn dây đặt không phải lệch pha 90° điện . Khi có Ukt cuộn điều khiển cũng có sức điện động ⇒ tạo nên hiện tượng tự chạy ( momen quay) B . Khắc phục : nâng cao trình độ tay nghề
CHƯƠNG 7 : ĐỘNG CƠ CHẤP HÀNH 1 CHIỀU 34
§7.1. ĐẠI CƯƠNG 1, Cấu tạo: - Điều chỉnh kích thích độc lập → Về mặt kích từ có 2 loại: • Từ điện NCVC • Điện từ : cuộn dây + cực từ Cấu tạo giống các loại động cơ 1 chiều công suất nhỏ . Loại hiện nay thông dụng nhất là động cơ rôto rỗng không dẫn từ hoặc động cơ roto đĩa mạch in 2. Cách điều khiển: M = C M × Φ t × I u M ≡ Φ t × I u Thay đổi Φ t : gọi là điều khiển cực Thay đổi I u : gọi là điều khiển phần ứng Ưu điểm : giống động cơ 1 chiều nói chung ( tốc độ làm việc rất lớn )
§7.2. ĐIỀU KHIỂN PHẦN ỨNG 1.Sơ đồ: + Udk -
+ Udk -
Iu
Iu + Ukt -
Sơ đồ 1 : phần kích từ ( phần cảm ) : NCVC Đặt U vào phần ứng Sơ đồ 2 : Cuộn dây 1 chiều đưa vào cực từ từ . Ukt = const , chỉ chỉ thay đổi đổi Uđk và tốc tốc độ . Đổi chiều quay phần ứng 2. Đặc tính: - Đơn vị tương đối: ν =
n n0
n0 : tốc độ không tải α : hệ số tín hiệu M m= Mkd Udk Có 2 cách tính α : • Nếu là kích thích điện từ : α = Ukt
• NCVC: α = ν = α − m
Udk Udm
Nhận xét: Đặc tính tuyến tính 35
Với động cơ KĐB để giảm vùng không nhạy ta giảm Mqt của động cơ
§7.3. ĐIỀU KHIỂN CỰC Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ trường cực từ Điện áp đặt vào chỗ nào cố định thì gọi là U kích thích Điện áp đặt vào chỗ nào thay đổi thì gọi là U điều khiển M ≡ Φ t × I u Phương trình mômen: Với điểm cực M ≡ Idk × Ikt Thay đổi Uđk → Idk → dòng kích từ ( dòng điện phần ứng là dòng kích từ ) ν =
α − m α
Nhận xét: - Đặc tính cơ tuyến tính nhưng không cắt nhau - Đặc tính điều khiển phi tuyến và đa trị - Đặc tính chỉ đơn trị khi mômen lớn nghĩa là động cơ này chỉ được sử dụng khi mômen cản là lớn Nhược điểm : I fầnứng ≥ Iđk mà Ifầnứng = Ikíchthích nghĩa là Ukt đặt vào liên tục → Gây tổn hao phần ứng lớn . Đồng thời dễ gây tia lửa ở chổi than . Nếu trong lõi sắt còn tồn tại Φ dư , số lượng từ dư đủ lớn khi Uđk = 0 , Ukt ≠ 0 thì có M = C M × I kt × Φ du ≠ 0 ⇒ Có hiện tượng tự chạy . Trong thực tế không dùng phương pháp này
CHƯƠNG 8 : ĐỘNG CƠ BƯỚC §8.1 . ĐẠI CƯƠNG 36
- Thực chất là ĐCH đồng bộ làm việc trên nguyên lý của 1 máy điện đồng bộ. - Cấu tạo: ĐC bước giống 1 máy đồng bộ + Phần cảm ở Rôto có dạng cực từ : là NCVC hoặc sắt từ + Phần ứng ở Stato: gồm nhiều cuộn dây và đươc gọi là tia địên áp . Điều khiển ĐC bước thường là điện áp có dạng xung vuông. • Xung đơn cực: hoặc là xung dương hoặc là xung âm. • Xung đa cực: 1 xung dương , 1 xung âm. Dưới tác động của các xung điện áp thì Rôto của ĐC bước sẽ xoay đi 1 góc gọi là bước và kí hiệu là α . Công thức tính: 360° α = Trong đó: K = m × n 1 × n 2
K
với m là số tia n 1 là hệ số phụ thuộc vào loại xung n 2 là hệ số phụ thuộc cách điều khiển xung
ví dụ : có 4 tia tia m = 4 Có rất nhiều kiểu cấu tạo và nguyên lý điều khiển động cơ bước . Được dùng nhiều trong robot
8.2 . ĐỘNG CƠ BƯỚC ROTO TÁC DỤNG ( động cơ bước
§
rôto = NCVC )
- Đưa xung điện áp vào tia số 1 → Nam châm quay 1 góc 90˚. - Đưa xung điện áp vào tia số 2 → Nam châm bị hút quay 1 góc 90˚ Tương tự lần lượt như vậy Đây là điều khiển đơn giản nhất : K = 4 × 1 × 1 n1 = 1, n2 = 1 Để giảm góc xoay ta tăng số tia ( số cực ) của roto Chú ý: Phương pháp điều khiển tăng n1 = 2 . Tiếp tục duy trì trong khi U 2 bắt đầu có xung Tiếp tục tăng n2 = 2 ... Phương pháp này áp dụng cho các loại động cơ bước roto NCVC có góc xoay ỏ là tương đối lớn ≥ vài độ
§8.3 : ĐỘNG CƠ BƯỚC ROTO PHẢN KHÁNG Động cơ này hoạt động dựa trên nguyên tắc từ trở nhỏ nhất giống trong động cơ đồng bộ Cấu tạo: - Stato có 6 cực từ , trên mặt cực từ sẻ rãnh . Có 3 cặp cuộn dây1-1’, 2-2’, 3-3’ cũng được lấy thực hiện cho các xung điện áp. - Roto là 1 bánh xe răng bằng vật liệu sắt từ . Số răng roto được tính toán sao cho vị trí các răng ở dưới các cặp cực từ 1-1’, 2-2’, 3-3’ theo quy luật: + nếu như tại vị trí 1-1’ là vị trí mà số răng roto và stato đối đỉnh thì tại điểm đó vị trí của 2-2’ lệch 1/3 bước răng chậm sau . Khi đó ở cặp cực 3-3’ răng roto lệch 2/3 bước răng kiểu chậm sau + xung điện áp đưa vào các tia điều khiển theo từng cặp 1: 1-1’, 2-2’, 3-3’. Đưa tín hiệu vào cặp 1-1’ mạch từ làm việc như 2 cực theo nguyên lý đường từ trở nhỏ nhất thì cặp 1-1’ có các răng roto và stato đối đỉnh + đưa tín hiệu vào 2-2’: để đảm bảo đường từ trở nhỏ nhất roto xoay 1 bước răng để cặp 2-2’ đối đỉnh . Khi đó cặp 3-3’ xoay đi 1/3 bước răng 37
+ đưa tín hiệu xung vào 3-3’ thì roto tiếp tục xoay đi 1/3 bước răng để dưới cặp cực 3-3’ → từ trở là nhỏ nhất Số đôi đôi cực của roto p = z roto ( số răng của roto ) 360° 360° = Bước xoay: α = k × p k × z roto Nên nếu α có thể từ 1˚ cho đến vài phút ( góc xoay rất nhỏ )
CHƯƠNG 9: MÁY PHÁT TỐC §9.1: YÊU CẦU CHUNG Máy phát tốc là : Biến đổi cơ dưới dạng tốc độ thành tín hiệu điện dưới dạng điện áp với yêu cầu: U = C × n 38
Yêu cầu : - Đặc tính ra là tuyến tính - Độ dốc lớn → Nâng cao tính chính xác , - Độ làm việc tin cậy , cấu tạo đơn giản - Sai số nhỏ
∆U lớn ∆n
§9.2: MÁY PHÁT TỐC ĐỘ KHÔNG ĐỒNG
BỘ
1. Cấu tạo - Là 1 máy điện không đồng bộ 2 pha roto rỗng Nguyên lý làm việc: giống máy 2 pha roto lồng sóc. -Stato : 2 dây quấn và lõi sắt + Dây quấn kích thích KT : Ukt = const + Dây quấn phát F: θ = Π/2 Số rãnh của 2 dây quấn này là bằng nhau ( số vòng dây có thể khác ) - Roto là roto lồng sóc ( thông thường có lõi sắt ) → làm cho mômen quán tính lớn → ảnh hưởng đến cơ cấu đo - Roto rỗng không dẫn từ : giống động cơ chấp hành không đồng bộ 2. Nguyên lý Đặt Uxc vào cuộn KT → tạo Φkt . Φkt biến thiên với tần sồ ( giống động cơ không đồng bộ 1 pha ) . Φ kt này quét qua thanh dẫn roto và cảm ứng nên các sđđ . Sđđ này là kiểu biến áp Eba tỉ lệ với ệkt và số vòng dây wkt : Ε ba = f × Φ kt × wkt → Iba . Iba tạo nên từ thông thông Φba . Φba Φba chống lại lại từ thông Φkt ( xác định chiều Φba bằng qui tắc vặn nút chai ) Theo phương dọc trục ta có: Φ d = Φ kt + Φ ba Từ thông xuyên qua vòng dây mới sinh ra sđđ . Khi 2 cuộn dây đặt vuông góc với nhau thì không có từ thông móc vòng Φd sinh ra sđđ Eq : Ε = Β × v × l = Φ d × n Eq = Φ d × n Φd = const Φd không phụ thuộc tốc độ . Eq = n 1 × f → Iq Iq ≡ n → sinh ra Φq ( dùng qui tắc vặn vặn nút chai xác xác định chiều của của ệq tức từ thông ngang trục ) . Φq biến đổi với tần số f cảm ứng sinh ra sđđ ở cuộn ứng F là Era Era ≡ Φq ≡ Iq ≡ Eq ≡ n Do đó nhận được Era = C × n Thực tế đường đặc tính này sẽ có sai số 3. Sai số - Do công công nghệ chế chế tạo: tạo: đòi hỏi θ = Π/2 Π/2 . Thực Thực tế thì θ ≠ Π/2 . Do đó khi khi roto roto chưa quay n = 0 thì có sđđ ở cuộn F là Erao hoặc sẽ tạo khe hở không khí không tròn . Chiều dày roto không đều nên từ trở ở khe hở không khí không đều → từ trường elip elip → tạo ra sđđ Erao Nối dây quấn KT và dây quấn F theo kiểu cầu : R và tụ C được điều điều chỉnh khi nhận được Erao Erao = 0
39
Đặt cuộn KT và F ở 2 stato khấc nhau ( stato trong và stato ngoài ) : Dùng phương pháp chỉnh điện áp ra = 0 như đối với động cơ chấp hành ( VD: Cuộn kích từ đặt ở stato ở ngoài F ở stato trong.... ) Do tại F nối Vnút Vnút có Z = ∞. Thực tế tế thì Z ≠ ∞ → I F tạo ra từ thông Φ F làm biến đổi từ thông Φq làm Φq biến đổi sinh ra Era biến đổi ≠ C × n Khắc phục : phòng chống cấu tạo có dòng từ trở lớn . Lấy Era khi có tải tỉ lệ nghịch với tốc độ quay . Era ≡ 1/ n . Do đó để Era ổn định thì phải tăng tần số nguồn → Nguồn làm việc với tần số f = 400Hz tăng lên
§ 9.3: MÁY PHÁTTỐC ĐỘ MỘT CHIỀU -Cấu tạo : giống động cơ chấp hành 1 chiều loại roto rỗng hoặc roto hình đĩa mạch in - Nguyên lý làm việc : Quay roto làm khung dây kích từ NCVC cảm ứng các sđđ E = C e × n × Φ t Φt = const → E = C × n Giống máy phát đồng bộ khi nối với tải thi Ura ≠ Eo → có sai số U
IF
UF R t
Có sai số: + Máy phát tốc 1 chiêù do khi có tải tải Iư ≠ 0 → tạo nên nên Φư . Φư chống lại Φt làm Φt biến đổi → Φt ≠ const + E ≠ C × n . Mặt khác Iư * Rư cũng tạo nên điện áp với ∆U = Iư * Rư → U ≠ F + Do có ∆U trên chổi chổi than ( trên chổi than luôn luôn có điện áp rơi ) → U ≠ Eo + Sai số do nhiệt : khi nhiệt độ tăng thì R tăng . Cụ thể Rkt trong đó Ukt = const nên Ikt giảm → Φkt giảm → E ≠ C × n . Nên phải bù nhiệt độ Mạch từ bù được làm = vật liệu mà từ trở tăng lên khi nhiệt độ tăng lên Φ = Φ t + Φ b Φ t sinh ra E Khi nhiệt độ tăng do It giảm nên Φ giảm . Đồng thời ệb giảm nên Φ t = const → Đây là phương pháp bù nhiệt độ
CHƯƠNG10: XENXIN
Là hệ thống liên lạc đồng bộ làm nhiệm vụ truyền đạt tín hiệu là góc xoay đi 1 khoảng cách khá xa của những thiết bị mà không liên hệ với nhau về cơ khí
40
§10.1: CẤU TẠO Cấu tạo xenxin giống 1 máy điện không đồng bộ roto dây quấn gồm 2 phần : - Stato : lõi sắt trên đó đặt dây quấn 3 tia ( giống dây quấn 3 pha ) nghĩa là đặt lệch nhau trong không gian 120˚ điện . Dây quấn này được gọi là dây quấn đồng bộ - Roto : có lõi sắt dạng cực từ và dây quấn kích thích kiểu tập trung . Để nối điện với roto ta phải dùng 2 vành trượt và 2 chổi Sơ đồ điện của 1 xenxin 1 máy phát có 1 xenxin phát XF và ít nhất 1 máy thu XT Xenxin có thể làm việc ở 2 chế độ : + chế độ chỉ thị + chê độ biến áp
§10.2: CHẾ ĐỘ CHỈ THỊ 1.Sơ đồ: Trục của từ trường kích thích trùng với trục dây quấn của tia 1 . Đặt Uxc vào cuộn kích từ → tạo nên từ trường đập mạch Φđm với tần số f . Φđm cảm ứng ra các sdd biến áp ở các tia đồng bộ XT và XF Các sdd thứ cấp ở cuộn đồng bộ là trùng pha về thời gian và trị số phụ thuộc vào góc lệch của tia dây quấn với trục từ trướng kích từ do Φ quét cả 3 tia nên 3 tia không lệch pha nhau về thời gian .( tia nào trùng trục thì sdd lớn nhất ) E F 1 = E Fm × cos θ F - Ở XF E F 1 = E Fm × cos(θ F − 120°) E F 1 = E Fm × cos(θ F − 240°) E Fm = 4,44 × f × w DB × k dqDB × Φ KT - Tương tự ở XT: E T 1 = E Tm × cos θ T E T 1 = E Tm × cos(θ T − 120°) E T 1 = E Tm × cos(θ T − 240°)
Như hình vẽ θ F = θ T E Fi = E Ti Xoay rôto của XF đi 1 góc θ F và giữ roto lại thì sdd cảm ứng sẽ khác đi vì θ F ≠ θ T . Bây giờ E Fi ≠ E Ti nghĩa là tại điểm 1-1 , 2-2 , 3-3 có ∆ Ε = Ε Fi − E Ti Các điểm chênh lệch điện áp xuất hiện dòng cân bằng. dòng cân bằng ở 2 máy là khác nhau : Ι cb =
∆ Ε 2 × Ζ DB
Icb tương tác từ thông kích từ tạo nên mômen điện từ . Mômen có xu hướng kéo roto về vị trí ban đầu θ F → 0 ở XT mômen kéo roto xoay roto sao cho θ Τ → θ F . Vì roto trong XF biến dạng nên roto XT xoay đi 1 góc bằng roto XF . Vậy đã truyền được 1 chuyển dịch góc đi 1 khoảng cách khá xa từ XF đến XT. Thực tế thì θ F ≠ θ T tức là có sai số Khi θ F = θ T → E ' Fi = E 'Ti
41
= E "Ti Và hệ thống lại ổn định ở vị trí cân bằng mới . Nếu roto kích thích là 4 cực thì góc θ xoay đi 1 góc là 1 đôi cực nữa . Do đó để cống lại sai số thì xenxin bao giờ cũng có điện áp rơi trên đường dây. Có thể 1 XF làm việc với nhiều XT thì I ở XT sẽ nhỏ đi . Do đó lực điện từ sinh ra cũng khác E " Fi
§10.3 CHẾ ĐỘ BIẾN ÁP Mômen cản trên trục XT quá lớn thì dùng biện pháp gián tiếp để xoay roto khi đó dùng xenxin ở chế độ biến áp Cuộn kích từ của XT gọi là cuộn phát . Đặt điện áp xoay chiều vào cuộn kích từ của XF → cảm ứng ra các sdd ở các tia . Vì 2 cuộn đồng bộ bộ nối với nhau ở XT không có sdd nên có I chạy từ XF → XT nên có Icb Ι cb =
Ε Fi 2 × Ζ DB
I đi vào các tia tạo nên các sdd . Các Icb đi trong cuộn đồng bộ của XT → sinh ra stđ → sinh ra từ thông thông tổng . Tuỳ theo giá trị của của Ι Σ sinh ra Φ Σ . Φ Σ tạo với trục của cuộn phát 1 góc θ Phân tích Φ t thành 2 thành phần dọc trục và ngang trục Φ t = Φ td + Φ tq Φ td = Φ t × cos γ Φtd biến đổi với tần số f móc vòng với dây quấn phát , Φtd coi như từ thông sơ cấp của biến áp tạo sdd Era ở cuộn phát. → Ε ra ≡ Φ td = Φ t × cos γ . Era được khuếch đại đưa vào cuộn dây điều khiển của động cơ chấp hành . Có điện áp điều khiển → roto động cơ chấp hành xoay . Nghĩa là roto của của XT xoay cho đến đến khi khi Era = 0 → cosθ = 0 → θ = 90˚ 90˚ . Xoay roto XF 1 góc θ F → Ε Fi thay đổi , Φ t thay đổi → θ thay đổi → Era thay đổi → động cơ chấp hành xoay θ Τ = θ F + 90° . Vậy hệ thống XF,XT vẫn làm nhiệm vụ chuyển góc đi 1 khoảng cách xa nhưng phải dùng 1 cơ cấu trung gian để tạo nên mômen xoay lớn Thực tế ta có θ Τ ≠ θ F + 90° → có sai số . Cách khử sai sai số giống trường trường hợp trên
§10.4
MANHÊXIN
42
~U A
A
1
2
2
N S
1
N S
B
C
B
C
Cấu tạo : NCVC bằng vật liệu từ mềm ( pecmalôi ) ( độ dẫn từ dễ biến đổi ) Lõi sắt trên đó đó có dây quấn hình xuyến xuyến , dây quấn quấn được nối nối với nguồn nguồn kích từ từ và lấy ra ở 3 điểm cách đều nhau 120˚ . Roto bằng 1 NCVC 2 cực . Giữa XF và XT không nối trục Đặt Uxc vào vào dây quấn → xuất hiện hiện Φxc trong cuộn cuộn dây và lõi lõi thép . Từ Từ thông này từ hoá lõi sắt và làm cho từ trở của lõi sắt dễ biến đổi theo mức độ từ hóa hình a: biểu diễn Φ đi vào trong lõi thép có 2 cực đại là Φ max dương và Φ max âm → độ dẫn từ của lõi sắt biến đổi theo mức độ từ hóa . Khi Φ max thì độ dẫn từ là min và ngược lại . Khi θ = 0 thì độ dẫn từ max hình b: biểu diễn độ dẫn từ . Trong 1 chu kì biến đổi của từ thông thì độ dẫn từ biến đổi 2 lần . Φxc chỉ khép kín mạch trong lõi sắt . Trong lõi sắt tồn tại Φ 2 = Φ NC + Φ XC thì độ dẫn từ của lõi sắt stato biến đổi 2 lần trong 1 chu kì nên Φ 2 cũng biến đổi 2 chu kì so với Φ KT ( Φ 2 do từ thông 1 chiều sinh ra ) . Φ 2 phụ thuộc vào vị trí của roto so với vị trí các đoạn dây 1-2 , 2-3 , 3-1 Ở đoạn dây ngoài sdd bậc 1 do Φ KT xc tạo nên còn có sdd Ε 2 do Φ 2 cản ứng tạo nên . Các sdd này biến đổi với tần số bằng 2f . Ε 2 phụ thuộc vào vị trí của roto . Như vị trí của roto trên hình vẽ thì tại 1 , 2 , 3 thì các sdd Ε 2 là bằng nhau . Khi xoay roto XF đi 1 góc thì xuất hiện Ε 2i khác nhau → tạo nên dòng dòng cân bằng → tạo nên lực điện từ . Cách làm việc giống xenxin ở chế độ chỉ thị . Lực từ làm roto XT xoay đi 1 góc θ F = θ T
§10.5: XENXIN KHÔNG TIẾP XÚC Làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ như xenxin thông thường . Nghĩa là tạo ra hiện tượng điện từ ở các cuộn dây đồng bộ giống ở xenxin thường : sdd luôn luôn phụ thuộcvào vị trí của roto Trong vỏ có các mạch từ Stato: trên lõi sắt đặt dây quấn đồng bộ 3 tia . Hai đầu máy có 2 mạch từ hình xuyến xuyến . Bên cạnh mạch từ hình xuyến xuyến có 2 cuộn dây kích từ quấn quấn tập trung hình hình ống Roto: là 1 lõi sắt từ không liên tục các lá thép được ngăn cách bằng vật liệu không dẫn từ
43
Cho U vào dây kích từ . Giả sử chiều dòng điện như hình vẽ thì tạo nên Φ qua các mạch từ hinh xuyến ( do đi ra ngoài khó ) → rời đến mạch từ hình chữ I ( khép mạch từ N→S ) → đi qua mạch từ hình xuyến và đi vào roto → đi sang lõi sắt . Sau đó đi vòng quanh lõi sắt rồi lại đi đến C và quay về A để khép kín mạch Φxc do cuộn kích từ tạo ra đã móc vòng với cuộn dây phần ứng . Do cấu tạo của roto nên vị trí của Φ móc vòng phụ thuộc vị trí của roto Vậy Φ KT móc vòng với dây quấn đồng bộ phụ thuộc vào vị trí roto → nguyên lý của máy này giống như nguyên lý của các xenxin khác Ưu điểm xenxin : do không có tiếp xúc → độ tin cậy lớn hơn nhiều Nhược điểm : vì Φ đi qua 4 lần khe hở ( gấp đôi máy bình thường ) nên có từ trở gấp đôi tạo nên sdd → cuộn dây kích từ phải lớn ( I phải lớn ) → kích thước của xenxin không tiếp xúc lớn . Chế tạo phức tạp , giá thành cao
44
CHƯƠNG 11: MÁY BIẾN ÁP XOAY §11.1: KHÁI NIỆM CHUNG Cho tín hiệu vào ở dạng góc xoay thì tín hiệu ra ở dạng điện áp : U = f( θ ) → có thể là 1 hàm lượng giác , 1 hàm tuyến tính Để đảm bảo quan hệ điện áp ra theo yêu cầu thì dùng dây quấn của máy biến áp xoay có cấu tao đặc biệt - Cấu tạo: Stato : là lõi sắt kĩ thuật điện và 2 dây quấn lệch pha 90˚ điện . Một dây quấn là dây quấn kích thích , 1 dây quấn là dây quấn bù Roto cũng vậy . Nhưng 1 dây quấn gọi là dây quấn cos CC , 1 dây quấn gọi là dây quấn sin SS . Thường số rãnh của câc dây quấn trên stato là như nhau và trên roto cũng thế Ζ KT = Z B =
Z STATO
Z CC = Z SS =
2
Z ROTO 2
Nhưng Ζ STATO có thể bằng hoạc khác Ζ ROTO Các dây quấn này được thiết kế có dạng hình sin để đảm bảo Φ trong khe hở không khí là hình sin Ở dây quấn thông thường các bối dây của các loại dây quấn ( bù, kích từ,....) đặt trong 1 rãnh thì số vòng dây là như nhau , nhưng dây quấn hình sin số vòng dây trong 1 rãnh là hàm hình sin của vị trí không gian trong khe hở . Ở trong 1 rãnh của dây quấn hình sin thì : Ν i = Ν max × sin α α : góc của rãnh trong từ trường ở khe hở
§11.2 MÁY BIẾN ÁP XOAY SIN-COS 1. Máy biến áp xoay sin Uxc , f → được đưa vào cuộn kích từ sinh ra từ thông Φkt và từ thông này cảm ứng sa sđđ Eso . Ε so = Ε sm × sin α Ε sm = 4,44 × f × w1 × k dq1 × Φ kt
Ε s U s = w stato w2 Ε kt U kt Ε so = k × U kt × sin α với Ukt = const Khi có tải Is → Es ≈ Us ( điều áp lúc có tải ) k × U kt × sin α Ε s = 1 + A s × cos 2 α As: hệ số tính toán phụ thuộc vào kết cấu của máy Es ≠ Eso = hàm ( sinθ ) vì vậy làm phát sinh sai số 2. Máy biến áp xoay sin- cos wroto
=
w1
=1=
45
Tương tự như ở dây quấn cosCC : Ecos = k × U kt × cos α k × U kt × cos α Khi máy có tải Zc : Ε c = 1 + Ac × sin 2 α Nguyên nhân gây sai số: do Zs và Zc ≠ ∞ , Is và Ic ≠ 0 Khi Is đi vào dây quấn SS sẽ sinh ra Φs Φ s = Φ sd + Φ sq
Khi Ic đi vào dây quấn SS sẽ sinh ra Φc Φ c = Φ cd + Φ cq
Ở trục dọc dây dẫn Φkt và Φsd + Φcd Cuộn sơ cấp Φ 1 = Φkt Cuộn thứ cấp Φ2 = Φsd + Φcd Máy biến áp có phương trình cân bằng: I 1 = I 0 + (− I 2 ) Ở cuộn kích thích sẽ tăng Ikt tạo bù với d Φd = Φsd + Φcd ( Như máy biến áp thông thường ) Còn thành phần ngang trục thì Φq = Φsq + Φcq không được bù → tạo nên sai số Khắc phục phục sai số: + chọn Zc = Zs : phương pháp pháp này là phương phương pháp bù thứ thứ cấp ( phương pháp này chỉ đúng với 1 trị số dòng tải )
kt
Ukt
B
+ bù sơ cấp : nối đất cuộn bù khi tải biến đổi làm góc ỏ cũng biến đổi sinh ra Φq ( sơ cấp biến áp ) . Từ thông này móc vòng với dây quấn bù B cảm ứng sđđ bù E B → IB → ΦB khử Φq Biến áp xoay sin- cos bù toàn phần ( hình trên)
§11.3
: BIẾN ÁP XOAY TOẠ ĐỘ ( BIẾN ÁP XOAY DỰNG HÌNH) Đặt Ukt vào cuộn kích từ xuất hiện Ekt = Ukt = 4,44 × f × w1 × k dq1 × Φ kt
⇒ Φ kt = C 1
U kt C 1 × w1
= 4,44 × f × k dq1
46
Đối với cuộn bù : Đặt U B → tạo nên Ε Β = U Β = C 1 × w1 × Φ Β Φkt + ΦB → Φstato . Từ thông s ở stato biến đổi với tần số f và có trục tạo 1 góc θ so với trục cuộn SS. Về mặt trị số: Φ s = Φ 2 kt + Φ 2 Β Φs cảm ứng ở các dây quấn cos-cos và sin-sin Ε cs = 4,44 × f × w2 × k dq 2 × Φ s × cos γ Ở cuộn cos-cos : = C 2 × w2 × Φ s × cos γ Khi θ ≠ 90˚ → Ec ≠ 0 → Uđk ≠ 0 → Roto động cơ chấp hành xoay → Roto biến áp xoay cho đến khi Ec = 0 → θ = 90˚ ở cuộn sin-sin có Φs → Ε s = 4,44 × f × w2 × k dq 2 × Φ s × sin γ Khi θ = 90˚ ta có Ε s = max = 4,44 × f × w2 × k dq 2 × Φ s U kt
Thay giá trị Φ s = (
C 1 × w1
=
Hoặc
C 2 .W 2 C 1 .W 1
E S max max
=
E S max max
= U ra = k
)2 + (
1
C 1 × w1 U kt 2 U kt 2
U B c1 × w1
)2
× U 2 kt + U 2 B
+ U B2 = k
U kt 2
+ U B2
+ U B2
→ Ura là cạnh huyền của 1 tam giác vuông ⇒ Gọi là MBA xoay chuyển toạ độ.
CHƯƠNG 12
MÁY BIẾN ÁP NHỎ
1) Đặc điểm điểm kết kết cấu cấu : Lõi Fe E - I hoặc U – I 2) MBA kiể kiểuu đôi số fa fa 47
3 fa → 6 fa → 12 fa : cung cấp cho các bộ chỉnh lưu công suất lớn ( chỉnh lưu thuỷ ngân ) . Số fa càng nhiều thì sóng chỉnh lưu ra càng bằng phẳng .
48
