- PHẦN 2 – VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN XOAY CHIỀU CHƯƠNG 6 SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Từ thông của phần cảm xuyên qua dây quấn phần ứng biến thên thì trong dây quấn phần ứng sẽ sinh ra sức điện động (sđđ). - Có hai cách để tạo ra sự biến thiên của từ thông xuyên qua dây quấn phần ứng. - Cho dây quấn phần ứng chuyển động tương đối trong từ trương phần cảm. - Cho xuyên qua dây quấn phần ứng đứng yên, một từ trương phần cảm đập mạch hoặc một từ trường không đổi nhưng từ dẫn mạch từ hay đổi Yêu cầu từ trường phân bố dọc khe hở của máy hình sin để sđđ cảm ứng trong dây quấn có dạng hình sin CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Thực tế: do cấu tạo máy, từ trường của cực từ và của dây quấn đều khác sin → phân tích thành sóng cơ bản (bậc 1) và sóng bậc cao ν (bậc 3,5. - cảm ứng trong dây quấn sđđ e1, e3, e5, e7. - Do tần số f khác nhau nên sđđ tổng trong dây quấn sẽ có dạng không sin CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 1. - SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG TRONG DÂY QUẤN 1.1. - Sđđ của dây quấn do từ trường sóng cơ bản (bậc 1) a. - 2.f t T CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tốc độ góc. - Sức điện động: etd .f. - 2 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG b. - Với: k n sin sin 2 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG y Thông thường. - 2k n f .Npt CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG c. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Sđđ tổng của một nhóm bối dây Eq là tổng hình học của q vectơ: q E q AB 2OA sin 2 q q sin E pt sin E q 2AK sin sin 2 2 q sin E q qE pt 2 qE k pt r1 q sin 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG kr = tổng hình học các sđđ / tổng số học các sđđ. - 2f .k dqq.N pt Với: kdq – hệ số dây quấn. - kdq = knkr CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG d. - Sđđ của dây quấn một pha Dây quấn một pha gồm một hoặc nhiều nhánh đồng nhất ghép song song do đó sđđ của một pha là sđđ của một nhánh song song. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 1.2. - Sđđ của dây quấn do từ trường sóng bậc cao Biểu thức sđđ từ trường sóng bậc cao giống trường hợp bậc cơ bản, chú ý rằng bước cực của từ trường bậc ν nhỏ hơn ν lần do đó góc điện 2π của từ trường sóng cơ bản ứng với góc 2νπ đối với từ trường bậc ν, như vậy: q sin. - 2 q.sin Hệ số dây quấn của sóng bậc ν: 2 k dq. - .f CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Sđđ cảm ứng của sóng bậc ν: E. - Từ những phân tích trên ta thấy rằng, khi từ trường cực từ phân bố không hình sin, sđđ cảm ứng trong dây quấn một pha là tổng của một dãy các sđđ điều hòa có tần số khác nhau. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 2. - CẢI THIỆN DẠNG SÓNG SỨC ĐIỆN ĐỘNG Nguyên nhân làm cho sđđ cảm ứng không sin là từ cảm B không sin. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 2.2. - Rút ngắn bước dây quấn Khi dây quấn bước đủ y = τ thì tất cả các sđđ bậc cao đều tồn tại vì. - 1 2 Khi dây quấn bước ngắn y < τ thì sđđ bậc cao tùy ý sẽ bị triệt tiêu, như: y 4 1. - rút ngắn bước dây quấn. - 5 5 4 k n 5 sin 5 0 E5 0 52 1. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 1 Muốn triệt tiêu sđđ bậc cao ν (Eν = 0. - Rút ngắn bước dây quấn sđđ bậc một cũng giảm đi một ít nhưng không đáng kể. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 2.3. - Thực hiện dây quấn rải Khi q = 1 thì krv. - Z Vì: 2mq = Z/p nên ta có: Z k 1 p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Các sóng điều hòa νZ gọi là sóng điều hòa răng. - Có thể giảm sóng điều hòa răng nhiều bằng cách dùng dây quấn có q là phân số CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 2.4. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 3. - SỨC TỪ ĐỘNG ĐẬP MẠCH VÀ SỨC TỪ ĐỘNG QUAY Để việc khảo sát được đơn giản, giả thiết. - Stđ đập mạch. - Biểu thức toán học của stđ đập mạch: F Fm sin t.cos Trong đó: α – góc không gian CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Trong biểu thức trên, nếu t = const F Fm1 cos. - Như vậy: Stđ đập mạch là một sóng đứng, nó phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 3.2. - dt Ta thấy, đạo hàm α theo t chính là tốc độ góc quay: CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG d 0 dt Tương ứng với sóng quay thuận, tức là dấu. - trong biểu thức stđ CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 3.3. - 2 2 F F1 F2 Stđ đập mạch là tổng của hai stđ quay : F1 – quay thuận với tốc độ góc + ω F2 – quay ngược cùng tốc độ góc – ω Biên độ của các stđ quay bằng một nửa biên độ stđ đập mạch CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Từ biểu thức stđ quay → quan hệ giữa stđ quay và stđ đập mạch Fm sin(t. - Fm sin t.cos. - Fm cost.sin. - Fm sin( t ).cos. - 2 2 Stđ quay là tổng hợp của hai stđ đập mạch: Lệch pha nhau trong không gian một góc π/2 Khác pha nhau về thời gian một góc là π/2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 4. - STĐ CỦA DÂY QUẤN MỘT PHA 4.1. - Dây quấn đặt ở stato - Phần tử có Npt vòng dây - Dây quấn bước đủ (y = t. - Phần tử dây quấn có dòng điện i I 2 sin t - Ta có đường sức từ sinh ra như hình bên CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Theo định luật toàn dòng điện, dọc theo đường sức từ khép kín. - H.d l i.Npt trong đó H - cường độ từ trường dọc theo đường sức từ. - i.Npt Stđ ứng với một khe hở: 1 Fpt i.N pt 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 1) Đường biểu diễn stđ khe hở dưới một bước cực có thể biểu thị bằng hình chữ nhật abcd có độ cao bằng i.Npt / 2 và ở bước cực tiếp theo bằng hình chữ nhật dega với qui ước nếu đường sức từ hướng lên Fpt được biểu thị bằng tung độ dương 2) Vì i I 2 sin t nên stđ phân bố dọc khe hở dạng hình chữ nhật, có độ cao thay đổi về trị số và dấu theo dòng điện xoay chiều i. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ phân bố hình chữ nhật trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian đó có thể phân tích thành dãy Fourier có các sóng điều hòa 1, 3, 5, 7. - Fpt sin 2 1 2 Fpt i.N pt I.N pt sin t 2 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Biểu thức của stđ phần tử: Fpt. - Fpt.m cos.sin t 1,3,5. - Stđ của một phần tử có dòng điện xoay chiều là tổng của ν sóng đập mạch phân bố hình sin trong không gian và biến đổi hình sin theo thời gian CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 4.2. - Stđ của dây quấn một lớp bước đủ Xét stđ dây quấn một lớp bước đủ với q = 3 + Dây quấn một lớp. - Z CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ tổng = Tổng 3 stđ của 3 phần tử. - Stđ của dây quấn một lớp bước đủ : Fq. - q.Fpt.m k r cos.sin t 1,3,5. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 4.3 Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn Stđ của dây quấn một pha hai lớp bước ngắn có thể dược xem như tổng stđ của hai dây quấn một lớp bước đủ, một đặt ở lớp trên và một đặt ở lớp dưới nhưng lệch pha nhau một góc γ độ điện CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Đối với sóng cơ bản: góc lệch. - 2 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ của dq một pha hai lớp bước ngắn Ff. - 2qk r k n Fpt.m cos.sin t 1,3,5.. - Ff cos.sin t 1,3,5.. - I 0,9 I .p .p với W = 2.p.q.Npt – số vòng dây của một pha Stđ của một pha là tổng hợp của một dãy stđ đập mạch phân bố hình sin trong không gian biến đổi hình sin theo thời gian CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 5. - Stđ của dây quấn ba pha Giả thiết dây quấn ba pha đặt lệch nhau một góc 120 o điện hay 2π/3 và có dòng điện chạy qua: i 2I sin t A i B 2I sin( t 2. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Để có stđ của dây quấn ba pha ta lấy tổng ba stđ đập mạch đó. - Muốn cho sự phân tích được dễ dàng, ta phân stđ bậc ν của mỗi pha thành hai stđ quay thuận và quay ngược như vậy stđ tổng của dây quấn ba pha sẽ là tổng của tất cả stđ quay thuận và quay ngược đó: Ff F FA. - 3)] 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG FC. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét stđ quay thuận: Ff Ff FA.t sin( t. - 3] 2 2 Ff FB.t sin[(t 2. - 3] 2 Ff FC.t sin[(t 4. - 3] 2 Tổng của chúng là tổng các sóng quay hình sin lệch pha nhau một góc (ν - 1)2π/3 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm ν = 3k. - 3 Nhóm có 3 stđ lệch pha nhau 1 góc 2π/3 và quay cùng tốc độ nên tổng của chúng bằng không CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm ν = 6k + 1. - 6 k 1 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Xét với nhóm 6k – 1. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tương tự, ta xét stđ quay ngược, các stđ ba pha lệch nhau góc với nhóm ν = 3k và ν = 6k+ 1 có stđ tổng bằng không. - 6 k 1 2 CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ của dây quấn ba pha 3 3 F3 Fth Fng. - I 1,35 I 2 .p .p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ của dây quấn ba pha là tổng các stđ bậc ν = 6k+ 1 quay thuận và các stđ bậc ν = 6k - 1 quay ngược: 3 Biên độ: Ff 2 n 60.f Tốc độ. - p CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 5.2. - Stđ của dây quấn hai pha Dây quấn 2 pha đặt lệch pha nhau trong không gian một góc 90 o điện và dòng điện hai pha lệch pha nhau một góc 90o. - Phân tích như trường hợp dây quấn 3 pha: F2. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG 5. - PHÂN TÍCH STĐ DÂY QUẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ Xét stđ sinh ra bởi dòng điện ba pha i A, iB, iC chạy trong dây quấn ba pha AX, BY, CZ đặt lệch pha nhau trong không gian một góc là 120o. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Vẽ được các stđ FA, FB, FC tìm được stđ F tổng CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Tại thời điểm t = T/3, dòng điện pha B đạt cực đại i B I m . - i C i A I m / 2 Chiều dòng điện pha B chạy từ Y → B ta suy ra chiều dòng trong pha A, C và vẽ được stđ FA, FB, FC tìm được stđ F tổng CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG Stđ do dòng điện ba pha chạy trong dây quấn ba pha là stđ quay có chiều quay trong không gian và có tốc độ : 60.f f n. - CHƯƠNG 6: SỨC ĐIỆN ĐỘNG VÀ SỨC TỪ ĐỘNG