Giáo trình Máy điện 2: Phần 2

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

173
lượt xem 50
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 Giáo trình Máy điện 2 trình bày các nội dung: Thí nghiệm máy điện một chiều, thí nghiệm máy phát điện đồng bộ. Giáo trình dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho các giáo viên và sinh viên hệ cao đẳng nghề và trung cấp nghề điện công nghiệp. Đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho các giáo viên và học sinh ngành điện giảng dạy và học tập các hệ đào tạo ngắn hạn và dài hạn khác.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy điện 2: Phần 2

Bài 3: THÍ NGHIỆM MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 1. Đo điện trở một chiều của cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích từ Sơ đồ thí nghiệm hình 3.1. Hình 3.1 :Sơ đồ thí nghiệm Đo điện trở một chiều của cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích từ + Sử dụng nguồn cung cấp là nguồn điện một chiều (DC) điều chỉnh được từ 0-220V. + Trên mô đun đo mô men tốc độ Prime move và đồng hồ đo dòng điện và điện áp một chiều DC. + Dùng nguồn điện một chiều đầu 7-N, Vônkế E và Ampeké I1 đấu nối vổi các cuộn dây của dây quấn phần ứng như hình 1 để đo Rư và sau đó cho dây quấn kich thích song song (Shunt) để đo Rf. + Bật nguồn, xoay núm điều chỉnh tăng dần điện áp đặt vào hai đầu dây quấn dể diện áp bằng (0.25; 0.50; 0.75; 1.0)Udm đối với dây quấn kích từ và dòng điện bằng (0.1, 0.2, 0,3, 0.4)Idm đối với đây quấn phần ứng. + Ghi lại các trị số đo được trên E1 và I1 vào bảng số liệu 1. + Xoay núm điều chỉnh điện áp về vị trí min, tắt nguồn, tháo gỡ các dây nối. Bảng 1 Mạch kích từ E1 I1 Mạch phần ứng E1 I1 2. Thí nghiệm máy phát một chiều * TÝnh chÊt thuËn nghÞch trong m¸y ®iÖn mét chiÒu. 37
Gi¶ sö m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t, nèi víi + + m¹ng cã ®iÖn ¸p U = const vµ - U=const s¶n ra m« men ®iÖn tõ M cã - tÝnh chÊt h·m ®èi víi ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y quay (h×nh 6 - 1a) . n M I n M I Lóc ®ã dßng ®iÖn phÇn øng : E E Eu  U - I + - I + Iu  Ru , nghÜa lµ: It It E = U + IR (E >U) . NÕu ta gi¶m s.®.® E b»ng a) b) c¸ch gi¶m tõ th«ng  hoÆc tèc ®é n ®Õn lóc E < U th× dßng H×nh 3.2 ®iÖn I sÏ ®æi chiÒu. Do ®iÖn Sù lµm viÖc cña m¸y ®iÖn mét chiÒu ¸p U cña m¹ng kh«ng ®æi a)) Trong chÕ ®é ®éng c¬ chiÒu nªn dßng ®iÖn kÝch tõ b) Trong chÕ ®é m¸y ph¸t vµ do ®ã tõ th«ng  còng kh«ng ®æi chiÒu. Nh vËy m« men ®iÖn tõ M = CM I ®æi dÊu, nghÜa lµ cïng chiÒu víi chiÒu tèc ®é quay n (h×nh 6 – 1b) vµ tõ m« men h·m ®· trë thµnh m« men quay. M¸y ®· chuyÓn tõ chÕ ®é m¸y ph¸t sang chÕ ®é ®éng c¬ vµ tiÕp tôc quay theo chiÒu cò, víi cùc tÝnh cña cùc tõ gi÷ nguyªn nh tríc. NÕu t¸ch ®éng c¬ s¬ cÊp ra, ta cã ®éng c¬ ®iÖn nèi theo s¬ ®å b×nh thêng, cã ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p: U = E + IR . 2.1. Máy phát điện một chiều kích từ độc lập * Đặc tính ngoài Khi dßng ®iÖn t¨ng, ®iÖn ¸p r¬i trªn d©y quÊn phÇn øng t¨ng, mÆt kh¸c do ph¶n øng phÇn øng còng t¨ng theo dßng ®iÖn nªn s.®.® E gi¶m, kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p U ®Çu cùc m¸y ph¸t gi¶m xuèng. §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp cã d¹ng nh trªn h×nh U E U0 U®m IR U IR I 0 I H×nh3.3 §Æc tÝnh ngoµi cña 38 m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp
HiÖu sè ®iÖn ¸p khi kh«ng t¶i (I = 0) vµ khi t¶i ®Þnh møc (I = I®m) víi (It = It®m) ®îc gäi lµ ®é biÕn ®æi ®iÖn ¸p ®Þnh møc: U 0  U dm U dm %  100. U dm ë m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp U dm %  5  15%. It * §Æc tÝnh ®iÒu chØnh: It = f(I) khi U = const, n = const. It0 §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cho ta biÕt cÇn ®iÒu chØnh dßng kÝch thÝch thÕ nµo ®Ó gi÷ cho 0 I ®iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y H×nh 3.4 ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch ®éc lËp ®îc §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t tr×nh bµy trªn h×nh ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp Tõ h×nh 3.4 ta thÊy, khi t¶i t¨ng th× cÇn ph¶i t¨ng It ®Ó bï ®îc ®iÖn ¸p r¬i trªn R vµ ¶nh hëng cña ph¶n øng phÇn øng, gi÷ cho U = const. Ngîc l¹i, khi t¶i gi¶m cÇn ph¶i gi¶m It. Tõ kh«ng t¶i (I=0) víi U = U®m ®Õn t¶i ®Þnh møc (I = I®m) thêng ph¶i t¨ng dßng ®iÖn kÝch thÝch lªn 15 25%. §Æc tÝnh ng¾n m¹ch lµ trêng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi U = 0 * §¾c tÝnh t¶i: U = f(It) khi I = const, n = const Khi cã t¶i, ®iÖn ¸p trªn cùc cña m¸y ph¸t ®iÖn nhá h¬n s.®.® do cã ®iÖn ¸p r¬i trªn d©y quÊn phÇn øng I.R. V× vËy ®êng ®Æc tÝnh t¶i (®êng1) biÓu thÞ trªn h×nh 3.5 n»m díi ®êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i (®êng 2) trªn h×nh 3.5. NÕu tõ ®iÓm a øng víi U = U®m trªn ®Æc tÝnh t¶i ta ®Æt lªn phÝa trªn mét ®o¹n ab th¼ng ®øng b»ng ®iÖn ¸p r¬i I.R trªn d©y quÊn phÇn øng vµ kÎ ®o¹n n»m ngang c¾t ®êng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i t¹i c. Nèi a víi c ta ®îc tam gi¸c abc gäi lµ tam gi¸c ®Æc tÝnh. d U 2 c b U®m c/ b/ a 1 3 a/ k e It 0 It3 It2 It1 H×nh 3.5: §Æc tÝnh t¶i cña m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp 39
Tõ h×nh 3.5 ta thÊy, øng víi dßng ®iÖn kÝch thÝch It1, khi kh«ng t¶i ®iÖn ¸p lµ U0 = de, cßn khi mang t¶i ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p gi¶m ®Õn U®m = ae. Nh vËy ®o¹n th¼ng da biÓu thÞ ®é biÕn ®æi ®iÖn ¸p ®Þnh møc U®m. Nguyªn nh©n cña sù sôt ¸p lµ do ®iÖn ¸p r¬i trong d©y quÊn phÇn øng IR vµ do ¶nh hëng cña ph¶n øng phÇn øng khö tõ. Trªn ®å thÞ h×nh 3.5 , ®êng 3 biÓu thÞ ®Æc tÝnh E = f(It) khi m¸y mang t¶i. S.®.® nµy bÐ h¬n ®iÖn ¸p U0 khi kh«ng t¶i lµ do ¶nh hëng cña ph¶n øng phÇn øng khö tõ. * CÇn chó ý r»ng ®Æc tÝnh kh«ng t¶i lµ mét trêng hîp ®Æc biÖt cña ®Æc tÝnh t¶i víi I=0. Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ: Hình 3.6 Sơ đồ thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ độc lập + Đấu nối sơ đồ thí nghiệm như hình 3.6. - Dùng Il, để đo dòng điện tải - Dùng El để đo điện áp mạch phần ứng - Dùng E2, để đo điện áp mạch kích từ - Nguồn một chiều 220 VDC không điều chỉnh cấp cho mạch kích từ - Dùng động cơ sơ cấp Prime Mover truyền động cho máy phát. - Biến trở Rdc để ở vị trí lớn nhất (1000 Ω). - Công tắc MODE để vị trí Prime Mover. - Công tắc DISPLAY để vị trí Speed (n). 40
- Tải của máy phát là điện trở R (4400 Ω, 2200 Ω, 1100 Ω) Trình tự tiến hành: + Hở K, bật nguồn và điều chỉnh để tăng dần điện áp U đặc vào động cơ sơ cấp (Pime mover) đạt đến tóc dộ n = ndm của máy phát điện một chiều. + Điều chỉnh Rdc để tăng dòng điện kích từ cho đến khi điện áp đầu cực máy phát bằng 1.2Uđm. trong quá trình tăng dòng kích từ It đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu), * Thí nghiệm có tải: (hình 3.6) Trình tự tiến hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải để thành lập điện áp, nhưng chỉ bằng Udm. + Đấu nối sơ đồ thí nghiệm như hình 3.6 Sơ đồ thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ độc lập - Dùng Il, để đo dòng điện tải - Dùng El để đo điện áp mạch phần ứng - Dùng E2, để đo điện áp mạch kích từ - Nguồn một chiều 220 VDC không điều chỉnh cấp cho mạch kích từ - Dùng động cơ sơ cấp Prime Mover truyền động cho máy phát. - Biến trở Rdc để ở vị trí lớn nhất (1000 Ω). - Công tắc MODE để vị trí Prime Mover. - Công tắc DISPLAY để vị trí Speed (n). - Tải của máy phát là điện trở R (4400 Ω, 2200 Ω, 1100 Ω) Trình tự tiến hành: + Hở K, bật nguồn và điều chỉnh để tăng dần điện áp U đặc vào động cơ sơ cấp (Pime mover) đạt đến tóc dộ n = ndm của máy phát điện một chiều. + Điều chỉnh Rdc để tăng dòng điện kích từ cho đến khi điện áp đầu cực máy phát bằng 1.2Uđm. + Đóng K để tăng dần tải cho đến khi tải định mức, trong quá trình tăng tải nếu điện áp sụt thì phải tăng dòng điện kích từ để U = Uđm. Trong quá trình tăng tải nếu tốc độ n giảm thì phải điều chỉnh để n = nđm. Sau đó giảm dần tải, trong quá giảm tải đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu),. Sau đó mở bảng số liệu đo được ghi vào bảng 2. * Thành lập đặc tính điều chỉnh: (hình 3.6) - Trình tự tiến hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải để thành lập điện áp, nhưng chỉ bằng Uđm. 41
+ Đóng K để tăng dần tải. Mổi lần tăng tải, nếu điện áp U và tốc độ n giảm thì phải điều chỉnh dòng điện kích từ và động cơ sơ cấp để giữ U và n bằng định mức. đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu), Bảng 2: Không tải I1=0 (A) I2 (A) E 1(V) Có tải I1=............ (A) I2 (A) E 1(V) Thành lập đặc tính điều chỉnh I1 (A) I2 (A) 2.2. Máy fát điện một chiều kích từ song song; M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch song song lµ lo¹i m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cã øng dông réng r·i nhÊt v× kh«ng ®ßi hái nguån ®iÖn riªng ®Ó kÝch thÝch vµ gi÷ ®- îc ®iÖn ¸p æn ®Þnh trong giíi h¹n cña phô t¶i b×nh thêng. §iÒu kiÖn ®Ó m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch song song tù kÝch thÝch vµ thµnh lËp ®iÖn ¸p lµ: HÖ thèng tõ cña m¸y ph¸t ®iÖn ph¶i cã tõ d; D©y quÊn kÝch tõ ph¶i ®îc nèi sao cho tõ th«ng do nã sinh ra ph¶i cïng chiÒu víi tõ th«ng d; 42
Điện trở trong mạch kích thích phải nhỏ hơn điện trở tới hạn; Tốc độ quay của phần ứng phải lớn hơn tốc độ quay tới hạn và phải quay đúng chiều. Đặc tính không tải: U0 = E = f(It) với I = 0 và n = const. Rpt A U0 CD 2 V I a) b) 1 - I + Ud A I It 0 rt Hình 3.7. Sơ đồ thí nghiệm (a) và đặc tính khụng tải(b) của máy phát điện một chiều kích thích song song Khi không tải, trong máy phát điện một chiều kích thích song song vẫn có dòng điện I = It không vợt quá 1  3%Iđm nên không gây ra thay đổi đáng kể cho điện áp. Do vậy đặc tính không tải của máy điện một chiều kích thích song song về cơ bản không khác đặc tính không tải của máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Tuy nhiên, vì máy phát điện một chiều kích thích song song chỉ tự kích thích đợc theo một chiều nên đặc tính không tải của nó chỉ đợc thành lập theo một chiều (hình 5-9b). * Đặc tính tải: U =f(It) với I = const, n= cosnt. Cũng giống nh trong máy phát điện một chiều kích thích độc lập, đặc tính tải của phát điện một chiều kích thích song song nằm phía dới về bên phải của đờng đặc tính không tải. Phần đờng thẳng của đặc tính tải ứng với miền làm việc không ổn định của máy và không thể xây dựng đợc ở những giá trị điện áp thấp. * Đặc tính ngoài: U =f (I) khi rt = cosnt , n = cosnt. 43
Đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều kích thích song song đợc trình bày trên hình 5-10 (đờng số 2). Để tiện so sánh, trên hình đó cũng vẽ đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích độc lập (đờng 1). Ta thấy khi tải tăng, điện áp của máy phát kích thích song song giảm nhiều hơn so với điện áp của máy phát kích thích độc lập, vì ngoài ảnh hởng của phản ứng phần ứng và điện áp rơi trên R, trong máy phát kích thích song song s.đ.đ E còn giảm theo dòng điện kích từ It. Vì vậy độ thay đổi điện áp của máy phát kích thích song song lớn hơn độ thay đổi điện áp của máy phát kích thích độc lập. ở máy phát kích thích song song, thờng U dm  10  12%U dm . U Điểm đặc biệt ở máy phát kích thích song song là dòng điện tải chỉ Uđm Uđm tăng đến một giá trị nhất định I = 1 Ith, sau đó nếu tiếp tục giảm điện trở 2 Rpt ở mạch ngoài thì dòng điện I không tăng mà giảm nhanh đến trị K số I0 xác định bởi từ d của máy (ứng với điểm P trên hình 5-10). Sở dĩ như vậy là do máy làm P I việc trong tình trạng không bão hoà 0 Iđm Ith ứng với đoạn thẳng của đờng cong I0 từ hoá, dòng điện It giảm làm cho Hình 3.8 Đặc tính ngoài của E, U giảm rất nhanh. Điện áp U máy MFĐ một chiều kích thích giảm nhanh hơn Rpt dẫn đến kết quả song song (2) và máy MFĐ một là dòng điện tải I giảm đến trị số I0 chiều kích thích độc lập (1) nh đã nói ở trên. Nh vậy ta thấy rằng sự cố ngắn mạch ở đầu cực máy phát kích thích song song không gây nguy hiểm nh ở trờng hợp máy phát kích thích độc lập. Nh vậy đặc tính ngoài của phát điện một chiều kích thích song song chia làm hai phần: phần trên ứng với sự làm việc ổn định của máy phát điện, phần dới (đoạn KP) ứng với tình trạng làm việc không ổn định. Thông thờng các máy phát điện thờng đợc thiết kế sao cho dòng điện tới hạn Ith vào khoảng 2  2,5 Iđm . * Đặc tính điều chỉnh. Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện một chiều kích thích song giống nh đặc tính điều chỉnh của phát điện một chiều kích thích độc lập. Điều cần chú ý là đối với máy điện kích thích song song, khi tải tăng điện áp bị sụt nhiều hơn nên mức độ tăng dòng điện kích thích phải nhiều hơn, do đó đặc tính điều chỉnh sẽ dốc hơn. Đối với máy phát điện một chiều kích thích song khi U = 0 thì It = 0 nên không xây dựng đợc đờng đặc tính ngắn mạch. 44
Sơ đồ thí nghiệm như hình 3.9: Hình 393: Sơ đồ thí nghiệm máy phát điện một chiều kích từ song song Thí nghiệm không tảỉ:(hình 3.9) Trình tự tiến hành như sau: + Để biến trở điều chỉnh Rdc, ở vị trí lớn nhất (1000Ω). + Hở K, bật nguồn và điều chỉnh để tăng dần điện áp U đặt vào động cơ sơ cấp đến đạt tốc độ n = ndm của MF. + Giảm Rđc để tăng dòng điện kích thích cho đến khi điện áp đầu cực MF bằng 1,2.Udm trong quá trình tăng U, đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu), * Thí nghiệm có tải: (hình 3.9 ) - Trình tự tiến hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải để thành lập điện áp. + Đóng K để tàng dần tải cho đến khi tải định mức. Trong quá trình tăng tải, đưa con trỏ chuột đến nút record data, nhắp chuột để ghi kết quả đo được vào máy tính. Trong quá trình tâng tải nếu tốc dộ n giảm thì phải điều chỉnh diện áp để n = nđm .Sau đó mở bảng số liệu đo được ghi vào bảng 3 (hoặc dùng máy in để in bảng số liệu). * Thành lập đặc tính điều chỉnh: (hình 3.9 ) Trình tự tiên hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải để thành lập điện áp, nhưng chỉ bằng Udm. + Đóng K để tăng dần tải. Mổi lần tăng tải, nếu điện áp U và tốc độ n giảm thì phải điều chỉnh để giữ U và n bằng định mức. đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu), 45
Bảng 3: Không tải I=0 (A) I=I1 U =E1 Có tải I=............(A) It =I2 I=I1 U =E1 Thành lập đặc tính điều chỉnh Ikt=f(I) It =I2 I =I1 46
2.3. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp thuéc lo¹i tù kÝch thÝch nªn cÇn cã tõ d vµ ph¶i ®îc quay theo chiÒu quy ®Þnh ®Ó tõ th«ng ban ®Çu cïng chiÒu víi tõ d, mÆt kh¸c m¸y chØ ®îc kÝch thÝch khi m¹ch ngoµi khÐp kÝn qua mét ®iÖn trë, nãi kh¸c ®i lµ m¸y chØ ®îc kÝch thÝch khi cã t¶i. V× It = I = I nªn khi n = const chØ cßn hai ®¹i lîng biÕn ®æi lµ U vµ I, do ®ã m¸y ph¸t ®iÖn nµy chØ cã mét ®Æc tÝnh ngoµi U = f(I). C¸c ®Æc tÝnh kh¸c chØ cã thÓ x©y dùng ®îc theo s¬ ®å kÝch thÝch ®éc lËp. Rpt U A U CD V a) b) Ik=I=It Ith I 0 - + H×nh 3.10. S¬ ®å thÝ nghiÖm (a) vµ ®Æc tÝnh ngoµi (b) cña m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp Khi cã t¶i trong d©y quÊn kÝch thÝch cã dßng ®iÖn It = I vµ ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn t¨ng lªn. Tuy nhiªn ®iÖn ¸p chØ t¨ng ®Õn mét trÞ sè tíi h¹n Uth x¸c ®Þnh bëi sù b·o hoµ cña m¸y. Khi dßng ®iÖn t¶i lín h¬n gi¸ trÞ tíi h¹n Ith th× ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t ®iÖn l¹i gi¶m v× do b·o hoµ tõ, tõ th«ng cña m¸y ph¸t kh«ng t¨ng n÷a, trong khi ®ã ph¶n øng phÇn øng vµ ®iÖn ¸p r¬i trong m¹ch phÇn øng vÉn tiÕp tôc t¨ng theo sù t¨ng cña dßng ®iÖn. §Æc tÝnh ngoµi cña m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiÕp nh ë h×nh 3.10 b. Do ®iÖn ¸p phô thuéc vµo phô t¶i nªn trong thùc tÕ m¸y ph¸t ®Ön mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp Ýt ®îc sö dông. 2.4. Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp: M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch hçn hîp cã ®ång thêi hai d©y quÊn kÝch thÝch song song vµ nèi tiÕp cho nªn trong nã tËp hîp c¸c tÝnh chÊt cña c¶ hai lo¹i m¸y nµy. Tuú theo c¸ch nèi, s.t.® cña hai d©y quÊn kÝch thÝch cã thÓ cïng chiÒu (khi d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp nèi thuËn) hoÆc ngîc chiÒu nhau (khi d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp nèi ngîc). Khi nèi thuËn (t// cïng chiÒu víi tnt ) th× d©y quÊn kÝch thÝch song song ®ãng vai trß chñ yÕu, d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp chØ lµm nhiÖm vô bï l¹i t¸c dông cña ph¶n øng phÇn øng vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë R, nhê ®ã m¸y cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tù ®éng ®iÖn ¸p trong mét ph¹m vi t¶i nhÊt ®Þnh. Trêng hîp nèi ngîc (t// ng- 47
îc chiÒu víi tnt) chØ ®îc dïng trong mét sè m¸y ph¸t ®iÖn cã c«ng dông ®Æc biÖt nh m¸y ph¸t ®iÖn hµn. * §Æc tÝnh ngoµi: U =f(I) khi n = const. Khi nèi thuËn s.t.® cña d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp cïng chiÒu víi s.t.® cña d©y quÊn kÝch thÝch song song, nã cã t¸c dông bï ph¶n øng phÇn øng vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë phÇn øng, do ®ã ®iÖn ¸p ë ®Çu cùc m¸y ph¸t ®îc gi÷ hÇu nh kh«ng ®æi (®êng 2 trªn h×nh 3.11). Trêng hîp bï thõa ®iÖn ¸p sÏ t¨ng khi t¶i t¨ng (®êng 1). §iÒu nµy cã ý nghÜa ®Æc biÖt khi cÇn bï hao hôt ®iÖn ¸p trªn ®êng d©y t¶i ®iÖn ®Ó gi÷ cho ®iÖn ¸p ë hé tiªu thô ®iÖn kh«ng ®æi. Khi nèi ngîc hai d©y quÊn kÝch thÝch th× khi t¶i t¨ng, ®iÖn ¸p sÏ gi¶m nhanh h¬n so víi ë m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch song song (®êng 3 vµ 4) do t¸c dông khö tõ cña d©y quÊn kÝch thÝch nèi tiÕp cã s.t.® ngîc chiÒu víi s.t.® cña d©y quÊn kÝch thÝch song song. *. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh: It = f(I) khi U = cosnt, n = const. §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y ph¸t kÝch thÝch hçn hîp ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 3.12 trong ®ã ®êng cong 1 lµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh khi nèi thuËn hai d©y quÊn kÝch thÝch vµ bï b×nh thêng, ®êng 2 – bï thõa vµ ®êng 3- khi nèi ngîc. 3 I 1 1 U t 2 U =U 2 3 4 0 I®m I 0 I®m I H×nh 3.11 §Æc tÝnh ngoµi cña H×nh 3.12 §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp m¸y ph¸t ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp Sơ đồ thí nghiệm như hình 3.13 và 3.14 : 48
Hình 3.13 Sơ đồ máy phát một chiều kích thích hỗn hợp nối thuận Hình 3.14 Sơ đồ máy phát một chiều kích thích hỗn hợp nối ngược - Thí nghiệm có tải: (hình 3.13 nối thuận) - Trình tự tiến hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải trên để thành lập điện áp. + Đóng K để tăng dần tải cho đến khi tải định mức. đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu Trong quá trình tăng tải nếu n giảm thì phải điều chỉnh điện áp để n = ndm. Sau đó đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu * Thí nghiệm có tải: (hình 3.14) nối ngược - Trình tự tiến hành như sau: + Làm giống như thí nghiệm không tải trên để thành lập điện áp. + Đóng K để tăng dần tải cho đến khi tải định múc. Trong quá trình tăng tải, đọc số liệu trên mô dun đo mô men tốc độ và đồng hồ đo để ghi vào bảng số liệu. Trong quá trình tăng tải nếu n giảm thì phải điều chỉnh điện áp để n = ndm .Sau đó ghi vào bảng 4. Bảng 4: Nối thuận It=I 2 I=I1 U=E 49
1 Nối ngược It=I 2 I=I1 U=E 1 3. Thí nghiệm động cơ điện một chiều 3.1 Phương trình đặc tính cơ Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn dây phần ứng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ đồ nguyên lý trên hình 2.1 ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng (rôto) như sau: Uư = Eư + (Rư + Rp).Iư (2.1) Trong đó: - Uư : Điện áp phần ứng động cơ, (V) - Eư : Sức điện động phần ứng động cơ (V). - Rư : Điện trở mạch phần ứng () - Rp : Điện trở phụ mạch phần ứng () - Iư : Dòng điện phần ứng động cơ (A) Rư = rư + rct + rcb + rcp (2.2) - rư : Điện trở cuộn dây phần ứng. - rct : Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp. - rcb : Điện trở cuộn bù. - rcp : Điện trở cuộn phụ. Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto: pN   K Eư = 2a (2.3) 50
-  : Từ thông qua mỗi cực từ (Wb) - p : Số đôi cực từ chính - N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng. - a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng - : Tốc độ góc của động cơ (rad/s) pN K = 2a là hệ số kết cấu của động cơ. Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì: Eư = Ke..n (2.4) 2n n   Và 60 9,55 (2.5) pN n Vì vậy: Eư = 60a (2.6) pN K e = 60 a - Hệ số sức điện động của động cơ K  0,155 K K e = 9,55 (2.7) U u Ru  R f   Iu Vậy ta có: K K (2.8) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ Mặt khác mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi: Mđt = K..Iu M dt Suy ra: Iư = K Thay giá trị Iư vào (2.8) ta được: U u Ru  R f   M dt K ( K ) 2 (2.9) Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ = M U u Ru  R f   M K ( K ) 2 (2.10) 51
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 2.3 là những đường thẳng.   0 0 đm đm M I Inm 0 Mđm Mnm 0 Iđm Hình 3.16. Đặc tính cơ của ĐC Hình 3.15. Đặc tính cơ điện của một chiều kích từ độc lập ĐC một chiều kích từ độc lập Theo các đồ thị trên, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có: Uu   0 K (2.11) o được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi  = 0 ta có: U Iu   I nm Ru  R f (2.12) và M = KInm = Mnm Inm và M nm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. Mặt khác phương trình đặc tính cũng có thể được viết dưới dạng: Uu R   I u   o   K K (2.13) Uu R   M   o   K ( K ) 2 (2.14) Uu Ru  R f ;  Trong đó: R = K 52
R R   Iu  M K ( K ) 2  được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M. Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ và đặc tính cơ điện trong hệ đơn vị tương đối, với điều kiện từ thông là định mức ( = đm) I M  R   I*  M*  *  R*  *  *  Trong đó: I dm ; M dm ;  dm ; Rcb ;  dm ; 0 U dm Rcb = I dm được gọi là điện trở cơ bản Ta viết đặc tính cơ và đặc tính cơ điện ở đơn vị tương đối:  *  1  R * .I * (2.15);  *  1  R * .M * (2.16) 3.2 Ảnh hưởng của các thông số đối với đặc tính cơ Phương trình đặc tính cơ (2.10) cho thấy, đường đặc tính cơ bậc nhất  = f(M) phụ thuộc vào các hệ số của phương trình, trong đó có chứa các thông số điện Uư, RƯ và . Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng thông số này. Khi xét đến ảnh hưởng của các thông số người ta thường chỉ cho một thông số biến thiên, còn các thông số khác giữ nguyên ở giá trị định mức. a) Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: Ta xét đến ảnh hưởng của điện áp phần ứng với các thông số như sau: Uư = var  = đm R = Rư = const Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm các thông số đặc tính cơ như sau: Ux  ox   var + Tốc độ không tải: K dm ( K ) 2    const + Độ cứng đặc tính cơ: Ru + Mômen ngắn mạch: Mnm = KIư , mômen ngắn mạch giảm dần khi ta giảm điện áp phần ứng. 53
Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng đặt vào động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên. Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.  0 TN(Uđm) 01 U1
 TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có đặc tính cơ cứng hơn tất cả các đặc tính cơ có điện trở phụ. Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta có họ đặc tính biến trở có dạng như hình 2.6. Ứng với phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời điện trở ngắn mạch và mômen ngắn mạch càng giảm. Người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.  0 ∆TN TN(Rf=0) ∆NT Rf1>0 M(I) 0 Mc Rf2>Rf1 Ic Hình 3.18. Họ đặc tính nhân tạo biến trở c. Ảnh hưởng của từ thông: Ta xét ảnh hưởng của từ thông với các thông số như sau: - Uư = Uđm -  = var - R = Rư = const Để thay đổi từ thông , ta phải thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt mắc ở mạch kích từ của động cơ. Vì chỉ có thể tăng điện trở mạch kích từ nhờ Rkt nên từ thông kích từ chỉ có thể thay đổi về phía giảm so với từ thông định mức. Các thông số đặc tính cơ thay đổi như sau: U đm  ox   var + Tốc độ không tải: K x ( K x ) 2    var + Độ cứng đặc tính cơ: Ru U dm  const + Dòng điện ngắn mạch: Inm = Ru + Mômen ngắn mạch: Mnm = KxInm=var 55
Trường hợp này, cả tốc độ không tải lý tưởng và độ dốc đặc tính cơ đều thay đổi. Kết luận: Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông giảm thì xo tăng, còn  sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với xo tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông. Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên.   02 2