1. KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG IX MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
  2. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Máy điện một chiều (đặc biệt động cơ điện một chiều) được sử dụng nhiều bên cạnh máy điện xoay chiều. Động cơ điện một chiều có ưu điểm ở khả năng điều chỉnh tốc độ n bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh rộng, mômen mở máy Mmở lớn. Máy điện một chiều dùng để khuếch đại, chuyển đổi tốc độ, cơ cấu chấp hành, trong các thiết bị điện có yêu cầu đặc biệt. Máy điện một chiều có nhược điểm chủ yếu là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền, kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ cháy, nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều, cần phải có nguồn một chiều kèm theo (máy phát điện một chiều, chỉnh lưu
  3. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Cấu tạo máy điện một chiều Máy điện một chiều cũng có tính thuận nghịch, nên có thể dùng làm máy phát hoặc động cơ. Những phần chính của máy điện một chiều gồm stato với cực từ, rôto với dây quấn, cổ góp và chổi điện cổ góp
  4. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1. Stato (phần tĩnh) Stato còn gọi là phần cảm, lõi thép bằng thép đúc, mặt trong có gắn cực từ chính và cực từ phụ. Dây quấn cực từ chính được đặt trên các cực từ chính. Dây quấn cực từ phụ được đặt trên các cực từ phụ (giữa các cực từ chính)
  5. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2. Rôto (phần quay) Rôto của máy điện một chiều được gọi là phần ứng gồm lõi thép và dây quấn phần ứng a) Lõi thép: Dạng hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm, phủ sơn cách điện, ghép lại. Trên các lá thép có dập lỗ thông gió để làm mát và rãnh để đặt dây quấn rôto.
  6. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU b) Dây quấn: Dây quấn rôto gọi là dây quấn phần ứng, thường làm bằng dây đồng, có cách điện với nhau và với lõi thép. Dây quấn phần ứng có những đặc điểm sau: - Đặt trong các rãnh lõi thép rôto thành 2 lớp: trên và dưới. - Gồm nhiều phần tử (bối dây), mỗi phần tử có các vòng dây và hai đầu nối với hai phiến góp. - Hai cạnh tác dụng của phần tử (phần của bối dây đặt trong rãnh) đặt dưới hai cực từ khác tên. - Tạo thành các mạch nhánh gồm nhiều cạnh tác dụng của các phần tử ghép lại Vì mỗi rãnh có hai lớp → một cạnh tác dụng đặt ở lớp trên, thì cạnh tác dụng kia được xếp ở lớp dưới.
  7. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Dây quấn phần ứng của máy điện có 4 phần tử (1-2, 3-4, 5-6 và 7-8) Sơ đồ đặt dây trong Rôto và Sơ đồ triển khai:
  8. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Mạch nhánh dây quấn phần ứng (mỗi cạnh tác dụng được biểu diễn bằng một sđđ:
  9. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3. Cổ góp và chổi điện Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầu trục. Hình vẽ cắt cổ góp để dễ thấy rõ hình dạng các phiến góp và hình phiến góp. Chổi điện (chổi than) làm bằng than graphit . Các chổi tì chặt lên cổ góp nhờ lò so và giá chổi điện gắn trên nắp máy
  10. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2. Nguyên lý làm việc 2.1. Nguyên lý và phương trình điện áp máy phát điện một chiều Máy gồm có một khung dây abcd đầu nối với 2 phiến góp. Khung dây và phiến góp được quay quanh trục của nó với một tốc độ không đổi trong từ trường của hai cực nam châm N-S. Các chổi điện A và B đặt cố định và tì sát vào phiến góp
  11. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn thay phải. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi: thanh dẫn ở các cực từ trái dấu với nửa vòng trước → Sđđ trong các thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có chổi điện đứng yên → chổi điện nối với phiến góp của thanh dẫn đối diện → chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Ta có máy phát điện một chiều: cực dương và âm ở các chổi điện đối diện. .
  12. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Dạng sóng sđđ máy điện một chiều khi có một phần tử (1-2). Dạng sóng sđđ máy điện một chiều khi có 2 phần tử (1-2 và 7-8) Để điện áp lớn hơn và ít nhấp nhô → dây quấn phải có nhiều phần tử và nhiều phiến góp
  13. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Phương trình điện áp máy phát điện một chiều: Chế độ máy phát điện: dòng điện và sđđ cùng chiều. U  Eu  Iu R u Rư - điện trở dây quấn phần ứng U - điện áp đầu cực máy IưRư - điện áp rơi trên dây quấn phần ứng Eư - sức điện động (sđđ) phần ứng
  14. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.2. Nguyên lý và phương trình điện áp động cơ điện một chiều Xét động cơ điện một chiều gồm 1 phần tử Cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện (dương phía trên và âm phía dưới), trong khung dây abcd có dòng điện. Khung dây abcd có điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ F (quy tắc bàn tay trái), sinh ra mômen làm quay khung dây
  15. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau, nhưng do có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo chiều quay của khung dây (tức rôto) không đổi. Khi rôto quay, các thanh dẫn rôto cắt từ trường sẽ cảm ứng sđđ Eư, chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ, chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện
  16. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Phương trình cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều U  Eu  Iu R u Rư - điện trở dây quấn phần ứng U - điện áp cấp cho động cơ IưRư - điện áp rơi trên dây quấn phần ứng Eư - sức điện động phần ứng (sức phản điện)
  17. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 3. Từ trường và sức điện động máy điện một chiều 3.1. Từ trường máy điện một chiều Khi máy điện một chiều không tải, từ trường trong máy chỉ do dòng điện kích từ gây ra gọi là từ trường cực từ. Từ trường cực từ phân bố đối xứng. Đường trung tính hình học mn, cường độ từ cảm B=0 → thanh dẫn chuyển động qua đó không cảm ứng sđđ Số lượng các đường sức, thanh dẫn cắt qua khi chuyển động → tốc độ biến thiên từ trường đối với thanh dẫn
  18. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU - Khi máy điện có tải, dòng điện Iư trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường phần ứng Từ trường phần ứng được xác định theo chiều dòng điện trong các thanh dẫn (qui tắc vặn nút chai). Chiều từ trường phần ứng trong hình vuông góc với từ trường cực từ và có hướng từ trái → phải.
  19. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Từ trường trong máy là từ trường tổng hợp của từ trường cực từ và từ trường phần ứng. Ảnh hưởng của từ trường phần ứng lên từ trường cực từ → phản ứng phần ứng Phản ứng phần ứng làm cho từ trường của máy biến dạng: - Một mỏm cực được tăng cường (ở đó từ trường phần ứng cùng chiều với từ trường cực từ ). - Mỏm cực từ kia, từ trường bị yếu đi (từ trường phần ứng ngược chiều với từ trường cực từ)
  20. CHƯƠNG IX : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU - Đường trung tính dịch chuyển đến vị trí mới (trung tính vật lý) m’n’, lệch với (trung tính hình học) mn góc β Góc lệch  thường nhỏ, với máy phát góc lệch  lấy theo chiều quay rôto, và với động cơ điện  có chiều ngược lại. Tại vị trí trung tính hình học, từ cảm B0, thanh dẫn chuyển động qua đó sẽ cảm ứng sđđ (có chiều ngược so với lúc chỉ có từ trường cực từ), gây ảnh hưởng xấu đến việc đổi chiều dòng điện trong máy