Bài giảng biến đổi năng lượng điện cơ chương 7

Chia sẻ: Nguyễn Phước Lộc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'bài giảng biến đổi năng lượng điện cơ chương 7', kỹ thuật - công nghệ, năng lượng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng biến đổi năng lượng điện cơ chương 7

408001 Bi n ñ i năng lư ng ñi n cơ TS. Nguy n Quang Nam HK2, 2009 – 2010 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài gi ng 7 1 Máy ñi n m t chi u – Gi i thi u Máy m t chi u là m t thi t b ña d ng v i các ñ c tính cơ ưu vi t. ði u khi n t c ñ d dàng là m t trong nh ng ưu ñi m. C dây qu n stato (kích t ) l n rôto (ph n ng) ñ u tiêu th dòng ñi n m t chi u t i ñ u c c. V i cùng ch tiêu k thu t, các máy m t chi u ñ t ti n hơn các máy xoay chi u. Dây qu n kích t trong các máy m t chi u nh có th là nam châm vĩnh c u. Dây qu n kích t trên stato ñư c kích thích b i dòng m t chi u, ho c có th dùng nam châm vĩnh c u, ñ t o m t t trư ng ñ ng yên. Dòng ñi n rôto ñư c cung c p thông qua các ch i than và b c góp. B c góp s ñ i chi u dòng ñi n trong các c nh cu n dây ñ t trư ng rôto và stato luôn vuông góc nhau. ði u này giúp c c ñ i hóa mômen sinh ra v i m t dòng ñi n ñã cho, và ñơn gi n hóa các yêu c u ñi u khi n c a máy. Các ñ ng cơ v n năng cũng có th làm vi c v i ñi n áp AC, m c dù ñư c phân lo i là ñ ng cơ DC. Bài gi ng 7 2
C u t o máy m t chi u M ch t ph n ng ghép t nhi u lá m ng, có các rãnh rôto. M i Ph n ng có c nh cu n dây ñư c ñ t trong m t nghiêng rãnh rãnh và n i v i m t phi n góp. C góp Luôn luôn có 2 c nh cu n dây n i vào m t phi n góp, ñ t o thành dây qu n x p ho c sóng. M ch t ph n c m không c n ghép t lá m ng, vì ch có ñ kích thích m t chi u. Lõi thép này ñư c g n c ñ nh vào khung máy. Bài gi ng 7 3 Nguyên t c ho t ñ ng Xét máy m t chi u ñơn gi n nh t v i C ct sơ ñ như hình bên ph i. M i c nh cu n dây ñư c n i vào m t phi n góp. Khi m t c nh cu n dây chuy n t c c t này sang c c t kia, phi n góp c a nó cũng chuy n sang ch i ñ i di n. ði u này làm ñ i chi u dòng ñi n ch y trong c nh Ch i C góp cu n dây ñó, d n ñ n mômen tác ñ ng Cu n dây rôto lên c nh cu n dây gi ng như cũ. dLsr (θ ) T e (ir , i s ,θ ) = ir is T pp ñ ng năng lư ng, mômen là dθ Bài gi ng 7 4
M t máy m t chi u th c t hơn Các máy m t chi u th c có nhi u phi n góp và cu n dây rôto (Hình 8.4). Phi n góp ho t ñ ng sao cho luôn t o ra m t tr c t ph n ng vuông góc v i tr c t kích t mômen không ñ i. Nói chung, mômen sinh ra t l v i các dòng ñi n ph n ng và kích t : T e = Gia i f Dư i ñây là m ch tương ñương cùng v i các phương trình ñ ng h c: _ La di f Ra + vf vf = Rf if + Lf dt + Rf if ia va Gωmif dia Lf + Gω m i f v a = R a i a + La _ dt S c ph n ñi n ñ ng Bài gi ng 7 5 Dây qu n x p và dây qu n sóng Dây qu n sóng Dây qu n x p Bài gi ng 7 6
M t máy m t chi u th c t hơn (tt.) Xét ñi u ki n v n hành v i ñi n áp và t c ñ không ñ i, tr ng thái xác l p, các quan h công su t là Pa = Va I a = Ra I a + Gω m I a I f 2 Công su t ph n ng Pf = V f I f = R f I 2 Công su t kích t f Pm = T eω m = GI a I f ω m Công su t cơ Có th th y r ng công su t cơ ñư c t o ra t công su t ph n ng. ði u này cho phép s d ng nam châm vĩnh c u trong dây qu n kích t c a máy nh . Các dây qu n ph n ng và kích t có th ñư c n i theo nhi u cách khác nhau cho các ng d ng khác nhau. Ba cách n i chính bao g m: kích t ñ c l p, kích t n i ti p, và kích t song song. Bài gi ng 7 7 Máy kích t ñ cl p Các dây qu n kích t và ph n ng ñư c cung c p b i các ngu n riêng bi t. Dây qu n kích t thư ng ñư c n i v i m t ngu n áp không ñ i, t o ra m t t trư ng không ñ i. T c ñ và mômen c a máy ñư c ñi u khi n b i dòng ñi n ph n ng. tr ng thái xác l p, các quan h sau ñư c th a mãn Bω m = GI f I a − Tload Va = Ra I a + Gω m I f Mômen-t c ñ d nñ n Va − Gω m I f Va − Gω m I f Ia = T e = GI f Ra Ra ð c tính cơ là m t ñư ng th ng, và dư i m t d ng khác Va Ra Ra ωm = T e = ωm 0 − − Te GI f (GI f ) (GI f ) 2 2 Bài gi ng 7 8
ð c tính cơ Ch ñ hãm di n ra khi công su t ñư c ñưa vào máy c ph n ng (Pa > 0) l n tr c máy (Pm < 0), và toàn b công su t này ñư c tiêu tán trên ñi n tr ph n ng Ra. Ch ñ máy phát tương ng v i Pm < 0 và Pa < 0, và ch x y ra khi ωm > Va/(GIf). Ch ñ ñ ng cơ x y ra khi Pa > 0 và Pm > 0 (Hình 8.7). B ng cách cho dPm/dωm = 0 và gi i theo Increasing Va ωm ωm, có th xác ñ nh t c ñ ng v i công su t c c ñ i Va2 V ω mP = =a max P và m 4 Ra 2GI f T c ñ có th ñư c ñi u ch nh nhuy n b ng cách thay ñ i ñi n áp ph n ng Va. Te Bài gi ng 7 9 Máy kích t n i ti p Cu n dây kích t và ph n ng n m n i ti p nhau, t o thành m ch tương ñương dư i ñây. La + Lf v = (Ra + R f )i + (La + L f ) + Gω m i Ra + Rf di dt + i T e = Gi 2 v Gωmi _ V n hành xác l p v i ñi n áp không ñ i ñư c mô t b i ωm V I= (Ra + R f ) + Gω m Increasing V V2 T =G e [(R ] + R f ) + Gω m 2 a Te Bài gi ng 7 10
ð ng cơ v n năng Các ñ ng cơ v n năng th c ch t là các ñ ng cơ m t chi u kích t n i ti p, có th làm vi c v i ngu n AC l n DC. Khi ñư c c p ngu n AC, ñi n c m c a các dây qu n nên ñư c xem xét. V n hành xác l p có th ñư c mô t b i V I= (R + R f + Gω m ) + (La + L f )ω 2 2 2 a e GV 2 T = GI = e 2 (R + R f + Gω m ) + (La + L f ) ω e2 av 2 2 a v i ωe là t n s ñi n (rad/s). ði n áp vào AC có th ñư c c t pha b ng các m ch SCR hay triac ñ gi m giá tr hi u d ng c a dòng ñi n, t ñó gi m mômen sinh ra. Bài gi ng 7 11 Máy kích t song song Trong các máy kích t song song, cu n dây kích t và ph n ng ñư c n i song song, t o thành m ch tương ñương dư i ñây ( ch ñ ñ ng cơ). di f La i v = Rf if + Lf Ra dt + di ia v = Ra ia + La a + Gω m i f Rf dt Gωmif v T = Gia i f e if Lf _ Khi v n hành xác l p v i ñi n áp ngõ vào không ñ i v = V, R f − Gω m V − Gω m I f V If = T e = GI a I f = GV 2 Ia = R 2 Ra Rf Ra f Vi c ñi u ch nh t c ñ ñư c th c hi n t t nh t b ng cách n i m t ñi n tr v i dây qu n kích t . Bài gi ng 7 12
Máy phát kích t song song M t máy kích t song song có th v n hành như m t máy phát, v i m t t i RL n i gi a các c c máy như dư i ñây. di f La i Ra v = Rf if + Lf dt + ia di Rf v = Gωmi f − Ra ia − La a dt Gωmif v RL v = RL (ia − i f ) if Lf _ Khi v n hành xác l p v i ñi n áp ngõ vào không ñ i v = V, V = I f R f = Gω m I f − Ra I a = R L (I a − I f ) Bài gi ng 7 13 Máy kích t h n h p và v n ñ m máy Trong m t máy kích t h n h p, m t ph n dây qu n kích t n m n i ti p v i ph n ng, và ph n còn l i thì song song v i ph n ng. Có 4 t h p khác nhau c a hai ph n dây qu n kích t . Lý do chính c a vi c s d ng dây qu n kích t h n h p là ñ gi i h n dòng ñi n ph n ng t c ñ th p (ñ n tr ng thái m máy). Khi m máy hay ch y t c ñ th p, s c ph n ñi n ñ ng c a máy nh hơn nhi u so v i ñi n áp ñ t vào, do ñó dòng ñi n r t l n s ch y qua ph n ng, và ch b gi i h n b i ñi n tr ph n ng. Có th dùng m t ñi n tr ngoài ñ gi m dòng ñi n ñ n m c ch p nh n ñư c v i cái giá ph i tr là lãng phí năng lư ng trên ñi n tr này. M t cách t t hơn ñ m máy ñ ng cơ là dùng các b bi n ñ i công su t ñ ñi u ch nh ñi n áp ph n ng, thông qua k thu t ñi u ch ñ r ng xung (PWM). Bài gi ng 7 14