Điện Học - Thí Nghiệm Máy Điện phần 4

Chia sẻ: Dqwdwegrth Vdhrdthergw | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay máy điện được dùng trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật, như trong công nghiệp, giao thông vận tải, y học, ... với công suất từ vài mili watt (mW) cho đến giga watt (GW).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điện Học - Thí Nghiệm Máy Điện phần 4

5 Stâ trãn cæûc tæì vaì gäng tæì: Fc = 2Hchc vaì Fg = Hglg (8.18) Trong âoï: hc chiãöu cao cæûc tæì ; lg chiãöu daìi trung bçnh cuía gäng tæì. 8.6. ÂÆÅÌNG CONG TÆÌ HOÏA Muäún coï tæì thäng Φ0 cáön coï stâ kêch tæì F0. Quan hãû Φ0 = f(F0) laì quan hãû cuía âæåìng cong tæì hoïa cuía maïy âiãûn (hçnh 8.4). Do sââ luïc khäng taíi E0 tè lãû thuáûn våïi tæì thäng Φ0 vaì doìng âiãûn kêch tæì It tè lãû thuáûn våïi stâ F0 , nãn daûng cuía âæåìng cong tæì hoïa Φ0 = f(F0) cuîng chênh laì daûng cuía âàûc tênh khäng taíi. Khi tæì thäng tàng lãn loîi sàõt baîo hoìa, nãn âæåìng cong tæì hoïa nghiãng vãö bãn phaíi. Keïo daìi pháön âæåìng thàóng Φ0 Fδ cuía âæåìng cong tæì hoïa ta âæåüc b quan hãû Φ0 = f(Fδ). Khi Φ0 = Φ0 c a âënh mæïc thç stâ khe håí bàòng âoaûn ab coìn âoaûn bc laì s.t.â råi trãn caïc pháön sàõt cuía maûch tæì. Láûp tè säú: F F ac kμ = o = (8.19) 0 Fδ ab F0 kμ - hãû säú baîo hoìa cuía maûch tæì, thæåìng bàòng tæì 1,1÷1,35. Hçnh 8.4 Âæåìng tæì hoïa cuía maïy âiãûn mäüt chiãöu
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 9 DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 9.1. KHAÏI NIÃÛM CHUNG Dáy quáún cuía maïy âiãûn quay âæåüc bäú trê åí hai bãn khe håí trãn loîi theïp cuía pháön ténh hoàûc cuía pháön quay. Noï laì bäü pháûn chênh âãø thæûc hiãûn sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn trong maïy. Mäüt caïch täøng quaït coï thãø chia dáy quáún maïy âiãûn quay ra laìm hai loaûi : dáy quáún pháön caím (dáy quáún kêch tæì ); dáy quáún pháön æïng. Dáy quáún pháön caím coï nhiãûm vuû sinh ra tæì træåìng åí khe håí luïc khäng taíi. Tæì træåìng naìy trong caïc maïy âiãûn quay thæåìng coï cæûc tênh thay âäøi (hinh 9.1 vaì 9.2), nghéa laì bäú trê cæûc N vaì S xen keí nhau. Stator N N S N S Rotor S S N Hçnh 9.1 Dáy quáún kêch tæì quáún táûp trung cuía maïy âiãûn âäöng bäü Dáy quáún pháön æïng coï nhiãûm vuû caím æïng âæåüc mäüt sââ nháút âënh khi coï chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træåìng khe håí vaì taûo ra stâ cáön thiãút cho sæû biãún âäøi nàng læåüng cå âiãûn. Roî raìng ràòng nãúu tæì træåìng khe håí coï cæûc tênh thay âäøi thç sââ caím æïng laì sââ xoay chiãöu.
2 Stator N Rotor N S S Hçnh 9.2 Dáy quáún kêch tæì quáún raîi cuía maïy âiãûn âäöng bäü Nãúu caïc cæûc tæì N vaì S xen keí nhau quanh khe håí, dáy quáún pháön æïng âæåüc hçnh thaình tæì täø håüp caïc bäúi dáy (pháön tæí) våïi nhau. Mäùi bäúi dáy cuía b c c b dáy quáún xãúp (hçnh y y 9.3a) hoàûc dáy quáún soïng (hçnh 9.3b) gäöm coï N voìng dáy. Caïc a d a d pháön ab, cd âæåüc âàût trong raînh cuía loîi theïp goüi laì caïc caûnh taïc (a) (b) duûng, coìn ad, bc nàòm ngoaìi raînh goüi laì pháön Hçnh 9.3. Bäúi dáy. a) Dáy quáún xãúp; b) Dáy quáún soïng âáöu näúi. Yãu cáöu cuía dáy quáún: • Âäúi våïi dáy kêch tæì thç taûo ra tæì træåìng hçnh sin åí khe håí, coìn dáy quáún pháön æïng âaím baío coï sââ vaì doìng âiãûn tæång æïng våïi cäng suáút âiãûn tæì cuía maïy. • Kãút cáúu dáy quáún phaíi âån giaín. • Êt täún nguyãn váût liãûu. • Bãö vãö cå, âiãûn, nhiãût, hoïa. • Làõp raïp vaì sæía chæîa dãù daìng.
3 9.1.1. Caïc âaûi læåüng dàûc træng cuía dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu 1. Bæåïc cæûc: Bæåïc cæûc laì khoaíng caïch giæîa hai cæûc tæì liãn tiãút nhau. Z τ= /säú raînh/. 2p Trong âoï, Z laì säú raînh, 2p säú cæûc tæì. 2. Bæåïc dáy quáún y : Bæåïc dáy quáún y1 laì khoaíng caïch giæîa hai caûnh taïc duûng cuía mäüt pháön tæí. Z y= ± ε /säú raînh/. 2p Váûy y1 phaíi laì säú nguyãn. Coï caïc træåìng håüp: • ε = 0 → y = τ dáy quáún bæåïc âuí. • ε > 0 → y > τ dáy quáún bæåïc daìi. • ε < 0 → y < τ dáy quáún bæåïc ngàõn. Muäún coï sââ caím æïng trong pháön tæí dáy quáún låïn nháút ept.max thç y = τ 3. Bæåïc tæång âäúi β : Bæåïc tæång âäúi β laì tè säú giæîa y vaì τ . y β= τ Trong âoï, β = 1 dáy quáún bæåïc âuí. β > 1 dáy quáún bæåïc daìi. β < 1 dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì : Z q= /säú raînh/. m 2p Trong âoï, m laì säú pha; coìn q coï thãø laì säú nguyãn, cuîng coï thãø laì phán säú. 5. Goïc âäü âiãûn giæîa hai raînh caûnh nhau : 360 p.360 α= = /âäü âiãûn/ Z/ p Z 6. Vuìng pha cuía dáy quáún: γ = qα /âäü âiãûn/.
4 9.1.2. Phán loaûi dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu: 1. Phán theo säú låïp trong raînh: + Dáy quáún mäüt låïp : Hçnh 9.4 laì dáy quáún mäüt låïp, trong mäüt raînh chè âàût mäüt caûnh taïc duûng. Nhæ váy säú pháön tæí cuía dáy quáún : Z S= 2 trong âoï S laì säú pháön tæí; Z Hçnh 9.4 Dáy quáún mäüt låïp laì säú raînh. + Dáy quáún hai låïp: Hçnh 9.5 laì dáy quáún hai låïp, mäüt raînh âàût hai caûnh taïc duûng cuía hai pháön tæí khaïc nhau. Nhæ váy säú pháön tæí : S=Z 2. Phán theo säú pha. • Dáy quáún Hçnh 9.5 Dáy quáún hai låïp mäüt pha. • Dáy quáún hai pha. • Dáy quáún ba pha. 3. Phán theo bæåïc dáy quáún. • Dáy quáún bæåïc âuí. • Dáy quáún bæåïc daìi. • Dáy quáún bæåïc ngàõn. 4. Phán theo caïch näúi caïc pháön tæí. • Dáy quáún xãúp. • Dáy quáún soïng. 5. Phán theo hçnh daûng pháön tæí dáy quáún. • Dáy quáún âäöng khuän. • Dáy quáún âäöng tám. • Dáy quáún phán taïn ...
5 Âãø hiãøu roî caïch näúi caïc pháön tæí dáy quáún ta duìng så âäö khai triãøn. Så âäö khai triãøn laì så âäö nháûn âæåüc bàòng caïch càõt pháön æïng bàòng mäüt âæåìng thàóng song song våïi truûc maïy räöi traíi noï ra trãn mäüt màût phàóng. 9.2. DÁY QUÁÚN BA PHA COÏ q LAÌ SÄÚ NGUYÃN. 9.2.1. Dáy quáún mäüt låïp: Xeït så âäö khai triãøn dáy quáún mäüt låïp cuía maïy âiãûn xoay chiãöu coï säú liãûu sau: Z = 24; 2p = 4; m =3. • Veî hçnh sao sââ cuía caïc raînh vaì pháön tæí: + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 30 0 (âäü âiãûn) Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p 4 y=τ=6 γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 (âäü âiãûn) (a) (b) Hçnh 9.6 Hçnh sao sââ raînh (a) vaì pháön tæí (b) + Ta tháúy: Caûnh taïc duûng thæï 1÷12 hçnh thaình hçnh sao sââ, caïc tia lãûch pha nhau 300, åí âäi cæûc tæì thæï nháút (hçnh 9.6a). Caûnh taïc duûng thæï 13÷24 hçnh thaình hçnh sao sââ, åí âäi cæûc tæì thæï hai, do coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng, nãn hoaìn toaìn truìng våïi hçnh sao cuía âäi cæûc tæì thæï nháút.
6 Âàûc mäüt cung γ = 600 xaïc âënh âæåüc vuìng pha, tæì âoï ta biãút âæåüc caûnh taïc duûng cuía tæìng pha. + Caïch näúi dáy quáún: y = 6, vaì näúi nhæ sau: Pha A: (1-7), (2-8); (13-19), (14-20). Pha B: (5-11), (6-12); (17-23), (18-24). Pha C: (9-15), (10-16); (21-3), (22-4). • Så âäö khai triãøn dáy quáún: τ τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A1 A2 X1 X2 B1 C1 Hçnh 9.7 Dáy quáún âäöng khuän Tæì så âäö khai triãøn ta tháúy: + Mäùi pha coï hai nhoïm pháön tæí dáy quáún. + Mäùi nhoïm coï q pháön tæí dáy quáún. + Caïc pháön tæí cuía mäüt nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau.(Khäng song song ?) + Caïc nhoïm coï thãø màõc näúi tiãúp hoàûc màõc song song phuû thuäüc vaìo âiãûn aïp. + Dáy quáún gäöm caïc pháön tæí coï kêch thæåïc giäúng nhau goüi laì dáy quáún âäöng khuän (hçnh 8.6). • Xaïc âënh sââ cuía mäüt pha: Cäüng caïc vectå thuäüc pha âoï laûi. Ta nháûn tháúy ràòng trë säú sââ cuía mäüt pha khäng phuû thuäüc thæï tæû näúi caïc caûnh taïc duûng thuäüc pha âoï. Vê duû pha A coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng theo thæï tæû (1-8), (2-7) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï nháút vaì (13-20), (14-19) åí dæåïi âäi cæûc tæì thæï hai. Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau: Pha A: (1-8), (2-7); (13-20), (14-19). Pha B: (5-12), (6-11); (17-24), (18-23). Pha C: (9-16), (10-15); (21-4), (22-3).
7 Våïi caïch näúi dáy quáún nhæ trãn, ta coï så âäö khai triãùn dáy quáún hçnh 9.8 τ τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 X2 A2 C1 A1 B1 X1 Hçnh 9.8 Dáy quáún âäöng tám Tæì hçnh 9.8, ta tháúy: • Caïc bäúi dáy giäúng nhæ nhæîng voìng troìn âäöng tám goüi laì dáy quáún âäöng tám. • Âáy laì dáy quáún dãù tæû âäüng hoïa trong quaï trçnh âàût dáy quáún vaìo raînh. • Khi thæûc hiãûn dáy quáún âäöng tám phaíi beí pháön âáöu näúi mäùi nhoïm lãn âãø chuïng khäng chäöng cheïo nhau. Caïc kiãøu dáy quáún âäöng tám, âäöng khuän goüi laì dáy quáún táûp trung vç caïc nhoïm pháön tæí táûp trung dæåïi caïc cæûc tæì nháút âënh. τ τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B X Hçnh 9.9 Dáy quáún phán taïn Coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí theo thæï tæû khaïc laì (2-7), (8-13) vaì (14-19), (20-1). Nhæ váûy ta coï thãø näúi caïc caûnh taïc duûng cuía caïc pháön tæí åí caïc pha theo thæï tæû sau :
8 Pha A: (2-7), (8-13); (14-19), (20-1). Pha B: (6-11), (12-17); (18-23), (24-5). Pha C: (10-15), (16-21); (22-3), (4-9). Våïi caïch näúi trãn ta âæåüc så âäö khai triãùn hinh 9.9 goüi laì dáy quáún phán taïn. 9.2.2. Dáy quáún hai låïp Coï hai loaûi : dáy quáún xãúp vaì dáy quáún soïng. Æu âiãøm : Laìm bæåïc ngàõn âãø caíi thiãûn daûng soïng sââ. Nhæåüc âiãøm: Läöng dáy vaì sæía chæîa khoï khàn. a/ Dáy quáún xãúp: Xeït dq xãúp hai låïp coï: Z=24; 2p=4; m=3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 30 0 âiãûn Z 24 Z 24 q= = =2 2mp 2.3.2 Z 24 τ= = =6 2p 4 y 5 y1 = 5; β = 1 = τ6 γ = α.q = 30 0.2 = 60 0 âiãûn + Veî hçnh sao sââ caïc pháön tæí. Hçnh 9.10 Hçnh sao sââ raînh Tæì hçnh sao sââ, ta tháúy: Caïc pháön tæí lãûch pha nhau mäüt goïc 300. Tæì hçnh 9.10, ta tháúy : + Pha a coï caïc pháön tæí: 1,2,7,8; 13,14,19,20. + Pha a coï caïc pháön tæí: 5,6,11,12; 17,18,23,24. + Pha a coï caïc pháön tæí: 9,10,15,16; 21,22,3,4. Caïch näúi caïc pha: y1 = 5 Pha A: låïp trãn: 1 2 78 13 14 19 20 Låïp dæåïi: 6 7 12 13 18 19 24 1 Pha B: låïp trãn: 5 6 11 12 17 18 23 24 Låïp dæåïi: 10 11 15 17 22 23 45 Pha C: låïp trãn: 9 10 15 16 21 22 34 Låïp dæåïi: 14 15 20 21 23 89 Veî så âäö khai triãùn: Veî cho pha a coìn pha b vaì c veî tæång tæû Ta tháúy: + Do q = 2 nãn mäùi cæûc tæì coï hai pháön tæí.
9 + Caïc pháön tæí trong mäùi nhoïm phaíi màõc näúi tiãúp nhau. + Caïc nhoïm coï thãø màõc song song hoàûc näúi tiãúp phuû thuäüc âiãûn aïp. + Säú nhaïnh song song nhiãöu nháút bàòng säú cæûc tæì (n ≤ 2p). τ τ τ τ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 C X A B Hçnh 9.11 Dáy quáún xãúp hai låïp bæåïc ngàõn b/ Dáy quáún soïng : våïi Z = 18, 2p = 4, m = 3. Hçnh 9.12. τ τ τ τ 19 20 21 22 23 24 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 X1 A2 X2 A1 Hçnh 9.12 Dáy quáún soïng hai låïp bæåïc ngàõn 9.3. DÁY QUÁÚN COÏ q LAÌ PHÁN SÄÚ Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì: Z a c q= = = b+ 2mp d d Ta tháúy: + Säú pháön tæí cuía mäüt pha dæåïi caïc cæûc tæì khäng âãöu nhau. + Nhoïm coï nhiãöu pháön tæí goüi laì nhoïm låïn: (b+1) pháön tæí.
10 + Nhoïm coï êt pháön tæí goüi laì nhoïm nhoí: b pháön tæí. + Dæåïi d cæûc tæì coï c nhoïm låïn vaì (d-c) nhoïm nhoí. Xeït vê duû : Veî giaín âäö khai triãøn dáy quáún coï Z = 18; 2p = 4 ; m = 3. + Tênh caïc âaûi læåüng âàûc træng cuía dáy quáún: p360 0 2.360 0 α= = = 40 0 âiãûn Z 18 Z 18 3 1 q= = = = 1+ 2 mp 2.3.2 2 2 3 γ = α.q = 40 0. = 60 0 âiãûn 2 Z 18 τ= = = 4.5 ; y = 4 2p 4 Váûy a = 3; d = 2; b = c = 1. Nhoïm låïn coï b+1 = 2 pháön tæí . Nhoïm nhoí coï b = 1 pháön tæí. Phán vuìng pha: Pha a: 1,2,6, 10,11,15; Pha b: 4,5,9, 13,14,18; Pha c: 7,8,3, 16,17,12. Så âäö näúi dáy caïc pha: y = 4. Pha a: låïp trãn:1 2 6 10 11 15 Låïp dæåïi: 5 6 10 14 15 1 Pha b: låïp trãn: 4 5 9 13 14 18 Låïp dæåïi: 8 9 13 17 18 4 Pha c: låïp trãn: 7 8 3 16 17 12 Låïp dæåïi: 11 12 7 2 3 16 Veî så âäö khai triãøn dáy quáún: (hçnh 9.13) τ τ τ τ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 A B C X Hçnh 9.13 Dáy quáún xãúp hai låïp våïi q laì phán säú
11 9.4 DÁY QUÁÚN NGÀÕN MAÛCH KIÃØU LÄÖNG SOÏC: Âáy quáún ngàõn maûch kiãøu läöng soïc âæåüc taûo thaình båíi caïc thanh dáùn bàòng âäöng âàût trong caïc raînh cuía räto, hai âáöu cuía chuïng haìn våïi hai vaình ngàõn maûch cuîng bàòng âäöng. Caïc thanh dáùn vaì vaình ngàõn maûch noïi trãn cuîng coï thãø âuïc bàòng nhäm. Sââ cuía caïc thanh dáùn lãûch pha nhau mäüt goïc: α = 2πp/Z. Trong tênh toaïn thæûc tãú, thæåìng xem mäùi thanh dáùn laì mäüt pha: m2 = Z2, vaì säú voìng dáy cuía mäüt pha: N = 1/2, caïc hãû säú knν = krν = 1. Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc: & v 21 & v 21 & v12 & v 23 & v 34 & v12 & v 23 & v 34 I I I I I I I I 2 2 1 3 1 3 rv rt &t2 & t1 & t3 &t2 & t1 & t3 r I I I I I I & v 21 & v 34 & v 21 & v 34 & v12 & v 23 & v12 & v 23 I I I I I I I I ( a) (b) Hçnh 9.15 Så âäö maûch âiãûn thæûc (a) vaì tæång âæång (b) cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc Så âäö maûch âiãûn cuía dáy quáún läöng soïc nhæ trãn hçnh 8.14a, trong âoï: rt - âiãûn tråí thanh dáùn; rv - âiãûn tråí cuía tæìng âoaûn giæîa hai thanh dáùn cuía vaình ngàõn maûch; Ta thay thãú maûch âiãûn thæûc noïi trãn bàòng maûch âiãûn tæång âæång dæûa trãn cå såí täøn hao cuía hai maûch âiãûn âoï bàòng nhau (hçnh 8.14b). Âäúi våïi mäüt nuït báút kyì, thê duû nuït hai ta coï: & it2 = iv23 - iv12 It2 Do doìng âiãûn trong caïc âoaûn cuía voìng & ngàõn maûch cuîng lãûch pha nhau mäüt goïc α , ta coï: I v 23 & I v12 α α πp I t = 2I v sin = 2I v sin Z 2 It Iv = vaì pπ 2 sin Z Hçnh 9.15 Quan hãû giæîa Vç täøn hao trãn âiãûn tråí cuía maûch âiãûn thæûc doìng âiãûn trong thanh dáùn vaì maûch âiãûn thay thãú phaíi bàòng nhau, nghéa laì: vaì doìng trong vaình ngàõn ZI t rt + 2ZI v rv = ZI t r 2 2 2 maûch
12 Kãút håüp våïi phæång trçnh trãn, ta tçm âæåüc âiãûn tråí pha cuía dáy quáún kiãøu läöng soïc: rv r = rt + pπ 2 sin 2 Z 9.5. CAÏCH THÆÛC HIÃÛN DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU: Dáy quáún maïy âiãûn xoay chiãöu âæåüc âàût trong caïc raînh trãn stato hay roto. Caïc raînh náöy coï caïc daûng nhæ sau: a) Raînh kên b) Raînh næîa kên c) Raînh næîa håí d) Raînh håí Hçnh 9.16 Caïc daûng raînh cuía dáy quáún maïy âiãûn Raînh næîa kên duìng cho dáy quáún stato maïy âiãûn cäng suáút P< 100 kW, âiãûn aïp U
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 10 SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 10.1. NHÁÛN XEÏT BAN ÂÁÖU Khi tæì thäng cuía pháön caím xuyãn qua dáy quáún pháön æïng biãún thãn thç trong dáy quáún pháön æïng seî sinh ra sæïc âiãûn âäüng (sââ). Trong maïy âiãûn quay coï hai caïch âãø taûo ra sæû biãún thiãn cuía tæì thäng xuyãn qua dáy quáún pháön æïng. Caïch thæï nháút laì cho dáy quáún pháön æïng chuyãøn âäüng tæång âäúi trong tæì træång pháön caím. Caïch thæï hai laì cho xuyãn qua dáy quáún pháön æïng âæïng yãn, mäüt tæì træång pháön caím âáûp maûch hoàûc mäüt tæì træåìng khäng âäøi nhæng tæì dáùn maûch tæì hay âäøi. Âãø maïy laìm viãûc âæåüc täút, yãu cáöu tæì træåìng phán bäú doüc khe håí cuía maïy hçnh sin âãø sââ caím æïng trong dáy quáún coï daûng hçnh sin. Thæûc tãú: khäng thãø coï, vç cáúu taûo maïy, tæì træåìng cuía cæûc tæì vaì cuía dáy quáún âãöu khaïc sin. Ta phán têch chuïng thaình soïng cå baín (báûc 1) vaì soïng báûc cao ν (báûc 3,5,...). Ta phán tæì caím B thaình caïc soïng hçnh sin B1, B3, B5, B7, .. Våïi tæì træåìng B1 coï bæåïc cæûc τ coìn Bν coï bæåïc cæûc τν=τ/ ν. Khi räto chuyãøn âäüng, tæì træåìng B1, B3, B5, B7, .. caím æïng trong dáy quáún Hçnh 10.1 Sæû phán bäú tæì caím cuía tæì træåìng cæûc tæì cuía maïy âiãûn sââ e1, e3, e5, e7, .. Do táön säú f khaïc nhau âäöng bäü cæûc läöi doüc bãö màût stato nãn sââ täøng trong dáy quáún seî coï daûng khäng sin.
2 10.2. SÆÏC ÂIÃÛN ÂÄÜNG CAÍM ÆÏNG TRONG DÁY QUÁÚN Xeït sââ caím æïng trong dáy quáún do B1, B3, B5, B7, .. tçm sââ täøng. 10.2.1. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng cå baín. 1. Sââ cuía mäüt thanh dáùn: Thanh dáùn coï chiãöu daìi l chuyãøn âäøng B våïi váûn täúc v trong tæì træåìng cå baín phán Bx bäú hçnh sin doüc khe håí : x B x = B m sin π Bm1 τ v x 0 Trong thanh dáùn caím æïng sââ: x l τ π e td = B x vl = B m vl sin x τ trong âoï: x 2τ v= = = 2τ f Hçnh 10.2 Chuyãøn âäüng tæång âäúi cuía tT thanh dáøn trong tæì træåìng hçnh sin ω = 2πf : täúc âäü goïc do 2 Φ= B m lτ : tæì thäng æïng våïi mäüt bæåïc cæûc tæì. vaì π etd = πfΦsinωt Nãn: Trë säú hiãûu duûng sââ âoï bàòng: π 2 E td = fΦ = π fΦ 2 2 2. Sââ cuía mäüt voìng dáy. Sââ cuía mäüt bäúi dáy (pháön tæí): Sââ cuía mäüt voìng dáy gäöm hai thanh dáùn âàût trong hai raînh caïch nhau mäüt khoaíng y laì hiãûu säú hçnh hoüc caïc sââ lãûch nhau mäüt goïc (y/τ)π cuía hai thanh dáùn âoï. Tæì hçnh 10.3, ta coï: yπ E V = E 'td − E 'td = 2E td sin = π 2fΦk n ' (10.5) τ2 yπ π k n = sin = sin β trong âoï: (10.6) τ2 2 y Thæåìng hãû säú β = < 1, nãn kn âæåüc goüi laì hãû säú bæåïc ngàõn. τ Nãúu trong hai raînh noïi trãn coï âàût mäüt bäúi dáy (pháön tæí) gäöm Npt voìng dáy thç sââ cuía bäúi dáy âoï bàòng: E p1 = π 2k n fN pt Φ (10.7)
3 ν=1 Bm1 τ &' − E 'td & Ev βπ & E 'td βπ βπ π y=βτ & &' E 'td E 'td &' E 'td Hçnh 10.3 Sââ cuía mäüt voìng dáy 3. Sââ cuía mäüt nhoïm bäúi dáy : Giaí thiãút ta coï q bäúi dáy màõc näúi tiãúp vaì âæåüc âàût raíi trong caïc raînh liãn tiãúp Giaí nhau. Goïc lãûch pha trong tæì træåìng giæîa hai raînh caûnh nhau: 2π 2πp α= = (10.8) Z/ p Z trong âo ï: Z/p säú raînh dæåïi mäüt âäi cæûc tæì. Caïc vectå Ept lãûch pha nhau mäüt goïc α Goïc γ = qα vuìng pha. ν=1 Bm1 τ Ept2 Ept1 K Ept3 Eq βπ A B α α α/2 0 Ept1 γ = qα y=βτ α Ept2 α Ept3 Hçnh 10.4 Nhoïm coï q=3 bäúi dáy trong tæì træåìng Hçnh 10.5 Sââ nhoïm coï q=3 bäúi
4 Sââ täøng cuía mäüt nhoïm bäúi dáy Eq laì täøng hçnh hoüc cuía q vectå nhæ hçnh 10.5: α α sin q2 E pt1 sin q2 qα E q = AB = 2OA sin = 2 AK =2 sin α 2 sin α 2 2 2 α sin q2 E q = qE pt = qE pt k r1 (10.9) q sin α 2 qα Täøng hçnh hoüc caïc sââ sin 2 k r1 = = Trong âoï: (10.10) q sin α Täøng säú hoüc caïc sââ 2 Váûy: Eq = π 2f k n k r qWpt Φ = π 2 f k dq qWpt Φ (10.11) Våïi: kdq : goüi laì hãû säú dáy quáún vaì bàòng: kdq = knkr (10.12) 4. Sââ cuía dáy quáún mäüt pha: Dáy quáún mäüt pha gäöm mäüt hoàûc nhiãöu nhaïnh âäöng nháút gheïp song song do âoï sââ cuía mäüt pha laì sââ cuía mäüt nhaïnh song song. Mäùi nhaïnh gäöm n nhoïm bäúi dáy coï vë trê giäúng nhau trong tæì træåìng cuía caïc cæûc tæì nãn sââ cuía chuïng cäüng säú hoüc våïi nhau: E f = π 2k dq nqWpt fΦ = π 2k dq WfΦ (10.13) trong âoï: W = nqWpt voìng dáy cuía mäüt nhaïnh song song hay cuía mäüt pha. 10.2.2. Sââ cuía dáy quáún do tæì træåìng soïng báûc cao. Nháûn xeït: Biãøu thæïc sââ tæì træåìng soïng báûc cao giäúng tæì træåìng báûc mäüt. ÅÍ âáy ta chuï yï ràòng bæåïc cæûc cuía tæì træåìng báûc ν nhoí ν láön tæì træåìng soïng cå baín (hçnh 10.1) vç váûy goïc âiãûn 2π cuía tæì træåìng soïng cå baín æïng våïi goïc 2νπ âäúi våïi tæì træåìng báûc ν, nhæ váûy: τ τν = ν π k nν = sin νβ 2 (10.14) Vaì α sin ν q2 k rν = q sin ν α 2 Hãû säú dáy quáún cuía soïng báûc ν : k dqν = k nν k rν (10.15) Táön säú cuía soïng báûc ν :
5 fν = νf Sââ caím æïng cuía soïng báûc ν : E ν = π 2k dqν Wfν Φ ν (10.16) 2 2 Φν = B m ν lτ ν = B mν lτ Våïi: π νπ Tæì nhæîng phán têch trãn ta tháúy ràòng, khi tæì træåìng cæûc tæì phán bäú khäng hçnh sin, sââ caím æïng trong dáy quáún mäüt pha laì täøng cuía mäüt daîy caïc sââ âiãöu hoìa coï táön säú khaïc nhau. Trë hiãûu duûng sââ âoï coï trë säú: E = E1 + E 3 + E 5 + ... + E ν ... 2 2 2 2 (10.17) 10.3. CAÍI THIÃÛN DAÛNG SOÏNG SÂÂ. Nguyãn nhán laìm cho sââ caím æïng khäng sin laì tæì caím B khäng sin. Sau âáy laì caïc biãûn phaïp âãø laìm cho sââ caím æïng coï daûng sin. 10.3.1. Taûo âäü cong màût cæûc âãø B sin Våïi δ laì khe håí nhoí nháút giæîa màût cæûc. δ tàng dáön vãö 2 phêa moîm cæûc tæì, âãø B hçnh sin thç δx caïch giæîa màût cæûc bàòng: δ δx ≈ (10.18) cos π x τ Nãúu goüi b laì bãö räüng màût cæûc thç b =(0,65-0,76)τ vaì δmax = (1,5-2,5)δ. 10.3.2. Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún k nν = sin νβ π = ±1 Khi y = τ thç táút caí caïc sââ báûc cao âãöu täön taûi vç: 2 Khi y < τ thç sââ báûc cao tuìy yï seî bë triãût tiãu, nhæ: y4 1 • β = = váûy ruït ngàõn dáy quáún τ τ5 5 4π k n 5 = sin 5 = 0 → E5 = 0 52 1 • Tæång tæû muäún E7 = 0 thç ruït ngàõn τ 7 Chuï yï: • Bæåïc ngàõn khäng âäöng thåìi triãût tiãu táút caí sââ báûc cao vç váûy phaíi choün bæåïc ngàõn thêch håüp. • Ruït ngàõn bæåïc dáy quáún sââ báûc mäüt cuîng giaím âi mäüt êt nhæng khäng âaïng kãø.
6 10.3.3. Thæûc hiãûn dáy quáún raíi Khi q = 1 thç krν = ± 1 nghéa laì caïc sââ báûc cao khäng giaím. Khi q > 1 thç caïc sââ báûc cao âãöu giaím nhoí. Xem baíng, ta tháúy ràòng coï mäüt säú báûc cao khäng bë giaím yãúu âi maì coï krν = kr1 báûc cuía sââ âoï coï thãø biãøu thë nhæ sau: νZ = 2mqk ± 1 (10.19) trong âoï: k = 1, 2, 3,...; m: säú pha; q: säú raînh cuía mäüt pha dæåïi mäüt cæûc tæì. Vç: 2mq = Z/p nãn (10.19) tråí thaình: Z νZ = k ± 1 (10.20) p Caïc soïng âiãöu hoìa νZ goüi laì soïng âiãöu hoìa ràng. Såí dé coï krν = kr1 laì do goïc lãûch ανZ giæîa caïc sââ cuía caïc bäúi dáy âàût trong caïc raînh liãn tiãúp do tæì træåìng báûc νZ hoaìn toaìn bàòng goïc lãûch α æïng våïi tæì træåìng soïng cå baín: 2πp ⎛ Z ⎞ 2πp α ν = α.ν Z = ⎜ k ± 1⎟ = 2πk ± = 2πk ± α (10.21) ⎜p ⎟ Z⎝ ⎠ Z Z Kãút luáûn : Quáún raíi khäng triãût tiãu âæåüc soïng âiãöu hoìa ràng, tuy nhiãn q tàng νZ tàng theo vaì BmνZ nhoí âi, kãút quaí laì soïng âiãöu hoìa ràng cuîng nhoí âi tæång æïng vaì daûng soïng sââ cuîng caíi thiãûn âæåüc mäüt pháön. Coï thãø giaím soïng âiãöu hoìa ràng nhiãöu bàòng caïch duìng dáy quáún coï q laì phán säú. 10.3.4. Thæûc hiãûn raînh cheïo. Ta coï: BmνZ τνZ νZ =(Z/p).k ± 1, træåìng håüp k = 1 laì låïn nháút, âãø triãût tiãu âæåüc sââ náöy ta choün bæåïc raînh cheïo laì: bc = 2 τ ν = 2τ/νZ = 2τ.p/(Z±p) ΔE Z Thæûc tãú thæåìng choün: ΔE bc = 2.τ.p / Z = πD / Z (10.22) Táút caí caïc soïng âiãöu hoìa âãöu bë giaím âi ráút nhiãöu. Hçnh 10.7 Træåìng håüp raînh cheïo mäüt bæåïc ràng
1 Âaûi Hoüc Âaì Nàông - Træåìng Âaûi hoüc Baïch Khoa Khoa Âiãûn - Nhoïm Chuyãn män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giaïo trçnh MAÏY ÂIÃÛN 1 Biãn soaûn: Buìi Táún Låüi Chæång 11 SÆÏC TÆÌ ÂÄÜNG CUÍA DÁY QUÁÚN MAÏY ÂIÃÛN XOAY CHIÃÖU 11.1. STÂ ÂÁÛP MAÛCH VAÌ STÂ QUAY F t =T/4 Giaí thiãút âãø viãûc khaío saït âæåüc âån giaín: t =T/6 • δ âãöu. α • Rμ theïp ≈ 0, nghéa laì μFe = ∞ . -π/2 3π/2 π/2 11.1.1. Stâ âáûp maûch. t =3T/4 Biãøu thæïc toaïn hoüc cuía stâ âáûp maûch: F = Fm sin ωt. cos α (10.1) trong âoï α laì goïc khäng gian. Hçnh 10.1 Stâ dáûp maûch åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau Trong biãøu thæïc trãn, nãúu t = const thç: F = Fm1 cos α = f (α ) trong âoï Fm1 = Fm sin ωt laì biãn âäü tæïc thåìi stâ âáûp maûch vaì luïc âoï sæû phán bäú cuía F laì hçnh sin trong khäng gian. Coìn khi α = const åí vë trê cäú âënh báút kyì : F = Fm 2 sin ωt trong âoï Fm 2 = Fm cos α vaì F åí vë trê âoï biãún âäøi tuáön hoaìn theo thåìi gian. Stâ âáûp maûch laì mäüt soïng âæïng, noï phán bäú hçnh sin trong khäng gian vaì biãún âäøi hçnh sin theo thåìi gian (hçnh 10.1). 11.1.2. Stâ quay troìn. Biãøu thæïc toaïn hoüc stâ quay troìn: F = Fm sin(ωt m α ) (10.2)