Lực momen và từ trường
Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ
Lực điện từ và sức điện động
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Chương I:
CƠ BẢN VỀ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CƠ
I. Lực điện từ và sức điện động
z
iz
I
iy y
0
E R
ix r r r
x
iz = ix × iy
Tích có hướng (với e cùng chiều với i)
Định luật Bio-Savart:
( )
r r r
Fe = I l × B
Định luật Faraday:
(
r r r r
e = v × B .l )
r r r
F r v e
I
r r
B B
( ) ( )
r r r r r r r
Fe = I l × B e = v × B .l
r r
Fe v
n
r r
e
I
r r r r
I Fe e v
r r
B B
Động cơ Máy phát .
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.1
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Máy phát Động cơ .
Momen và tốc độ trong máy điện
i
e L
II. Phân bố công suất trong máy điện
II.1. Hiệu suất và tổn hao
II.1. Giản đồ phân bố công suất
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.2
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Động cơ:
Máy phát:
III. Mô hình toán của máy điện
Máy điện có n cuộn dây, xét cuộn dây thứ i:
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.3
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Chú ý:
Công suất cơ và tổn hao cơ:
Tốc độ góc:
Năng lượng trong cuộn dây:
Với:
Mômen điện:
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.4
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
nếu k = 0:
Trạng thái ổn định:
Tóm tắt mô hình máy điện:
Với J và k là các thông số của máy điện.
III. Mômen trong máy điện quay
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.5
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Mômen điện:
Với động cơ bình thường:
1 2 dL s 1 2 dL r
reluc tan ce
Te = is + ir =0
2 dθ 2 dθ
fundamental dL sr
Te = Te = i si r
dθ
IV. Sức điện động trong máy điện
Hỗ cảm:
Sức điện động trên cuộn dây stator:
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.6
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Tương tự, sức điện động trên cuộn dây rotor:
Nếu điện cảm trên các cuôn dây là hằng số:
Nếu là máy điện DC, dòng rotor một chiều:
Ví dụ 1: Một hệ thống hai cuộn dây, Ls=0,8H, Lr=0,2H, Lsr=0,4cosθ H, tốc độ rotor
ω=40rad/s, góc ban đầu (khi t=0) δ=0. Xác định giá trị tức thời của sức điện động
của cuộn dây rotor er khi cuộn dây rotor hở mạch. Biết dòng stator is=10cos(100t)A.
Ví dụ 2: Một hệ thống hai cuộn dây, Ls=0,1H, Lr=0,04H, Lsr=0,05cosθ H.
a) Tốc độ rotor ω=200rad/s, góc ban đầu (khi t=0) δ=0 và biết dòng stator
is=10cos(200t) A. Xác định giá trị tức thời của sức điện động của cuộn dây rotor er
khi cuộn dây rotor hở mạch.
b) Dòng điện qua hai cuộn dây đấu nối tiếp nhàu is =ir=10cos(200t) A. Tìm tốc độ
rotor biết momen trung bình khác 0. Tính giá trị momen trung bình đó. Xác đinh
góc tải (góc ban đầu khi t=0) δ để momen trung bình đạt cực đại.
Ví dụ 3: Một máy biến đổi điện-cơ có ba cuộn dây, 2 cuộn stator và 1 cuộn rotor.
Hai cuộn stator đặt vuông góc nhau.
Ls1=1H, Ls2=1H, Lr=0,95H,
Ls1r=0,9cosθ H, Ls2r=0,9sinθ H,
Ls1s2=0 H. Với θ=ωt-δ.
ir=10Adc, is1=10cos(ωst)A., is2=10sin(ωst)A.
a) Vẽ mô hình máy điện trên và xác định loại máy điện.
b) Tính giá trị momen tức thời và momen trung bình của máy điện. Tính momen
trung bình khi góc tải bằng 300.
c) Vẽ đồ thị phụ thuộc của momen trung bình vào góc tải, xác định vùng hoạt động
của động cơ và máy phát.
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.7
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
V. Từ trường quay trong máy điện 3 pha
Dòng điện 3 pha, dạng cos:
Sức tự động:
(Từ trường quay)
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.8
Chương I: Cơ bản về biến đổi năng lượng điện cơ T©B
Ví dụ 4: Một máy điện 3 pha với rotor có một cuộn dây có dòng điện DC. Hỗ cảm
giữa các cuộn stator và rotor:
Lra=Mcosθ, Lrb=Mcos(θ-2π/3), Lrc=Mcos(θ-4π/3)
và dòng điện 3 pha trên các cuộn dây stator:
ia=Imcos(ωst), ib=Imcos(ωst-2π/3), ic=Imcos(ωst-4π/3)
Tính giá trị momen tức thời và momen trung bình của máy điện.
Ví dụ 5: Một máy điện đồng bộ 3 pha với dòng điện DC trong cuộn rotor. Máy điện
làm việc như một máy phát với tốc độ không đổi ω. Các cuộn dây stator hở mạch.
Xác đinh sức điện động trong các cuộn dây stator? Biết hỗ cảm giữa các cuộn stator
và rotor Lra=Mcosθ, Lrb=Mcos(θ-2π/3), Lrc=Mcos(θ-4π/3).
VI. Bài tập
Bài tập 1:
Bài tập 2:
Bài tập 3:
Bài tập 4:
Bài tập 5:
Bài tập 6:
Các công thức lượng giác:
2sin2α = 1 – cos2α
cos(α+β) = cosα.cosβ- sinα.sinβ
sin(α-β) = sinα.cosβ- cosα.sinβ
sinα.cosβ = ½ [sin(α+β) + sin(α-β)]
A.sinα cosβ + B.cosα sinβ = ½(A+B).sin(α+β) + ½(A-B).sin(α+β)
Bài giảng Kỹ Thuật Điện 2 I.9
