Đề cương môn Máy điện
1. Mục tiêu của môn học:
Máy điện là môn học bắt buộc của sinh viên chuyên ngành Điện năng năm 3 hay môn tự chọn
cho các chuyên ngành khác của ngành Điện – Điện tử. Mục tiêu của môn học nhằm cung cấp
các kiến thức nền tảng về các thiết bị điện cơ. Sinh viên hoàn thành khóa học sẽ có khả năng
giải thích và chứng minh trên cơ sở toán học các quá trình vận hành của các thiết bị điện cơ.
Sinh viên cũng có thể nhận dạng được các loại máy điện có khả năng đáp ứng yêu cầu công
việc, tuy nhiên, thiết kế chi tiết của các thiết bị điện cơ không thuộc nội dung môn học.
Tóm tắt nội dung Đề cương môn Máy điện, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút "TẢI VỀ" ở trên
b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ. c. Độ thay đổi điện áp ∆U%. d. Công suất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ và biên độ điện áp ngõ ra không đổi. e. Tính moment định mức và moment cực đại để kéo máy phát. BT1.1: Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn, 2 cực, kích từ độc lập, dòng kích từ 1A, tần số 50Hz, nối Y, 12A. Bỏ qua điện trở phần ứng, điện kháng đồng bộ pha là 10Ω. Biết tổn hao cơ là 500W, bỏ qua tổn hao sắt. a. Khi máy phát cấp nguồn cho tải với điện áp định mức 380V, và dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công suất cosϕ=0,8, chậm pha. Vẽ giản đồ vector, tính sức điện động cảm ứng pha, góc công suất và momen cơ kéo máy phát? (1,0đ) b. Khi máy phát cấp nguồn cho tải có dòng điện định mức 12A, tải có hệ số công suất cosϕ=1. Vẽ giản đồ vector, tính điện áp dây cấp cho tải Udây, góc công suất? Biết sức điện động của máy phát vẫn không đổi như ở câu a? (1,0đ) Bài giảng Máy điện TB Chương 5: Máy điện đồng bộ 45 c. Với tải (có dòng điện, cosϕ như) ở câu b, tính dòng kích từ điều chỉnh để điện áp dây vẫn là 380V? Biết mạch từ còn tuyến tính. (0,5đ) BT1.2. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, có công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, 50Hz, nối lưới. Trên mỗi pha có điện trở phần ứng Rư≈0Ω và điện kháng đồng bộ Xđb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công suất cosϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp), hãy: a. Tính công suất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ. c. Tính độ thay đổi điện áp ∆U%. d. Tính công suất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ ra không đổi. e. Tính momen điện từ và momen kéo của máy phát biết tổn hao cơ là 500W. BT 1.3. Một máy phát đồng bộ ba pha cực từ ẩn đấu Y, 2 cực, có công suất định mức 10KVA, điện áp định mức 380V, nối lưới. Trên mỗi pha có điện trở phần ứng Rư = 0,5Ω và điện kháng đồng bộ Xđb = 5Ω. Khi máy phát cấp điện cho tải định mức với hệ số công suất cosϕ = 0,8 (dòng điện chậm pha so với điện áp), hãy xác định: a. Tính công suất tiêu thụ của tải định mức. b. Vẽ giản đồ vector và tính sức điện động cảm ứng E, góc công suất δ. c. Độ thay đổi điện áp ∆U%. d. Công suất quá tải lớn nhất máy có thể phát được mà không mất đồng bộ, biết dòng kích từ không đổi và biên độ điện áp ngõ ra không đổi. Pcơ Pđt P2 Pđ Pqp Ps Pkt P1 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 1 Chương 6: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Tổng quan Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 2 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 3 Nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 4 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 5 Động cơ Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 6 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 7 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 8 Phản ứng phần ứng – vành trượt lệch qua một bên Neutral Zone Magnetic field N I B F I B S S N S N Vị trí chổi than Stator và cuộn dây N Chổi than Rotor DC Motor S Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 9 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 10 Dòng điện qua rotor đảo chiều Dòng điện qua stator Dòng điện qua rotor Động cơ DC chạy thuận Động cơ DC chạy ngược Động cơ DC Momen tải Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 11 II. Phân tích máy phát một chiều a pN k π2 = Eđm Ikt E 0 Ikt Rt U Rư Iu It Tải E = k.Φkt.ω ≈ k.kkt.Ikt.ω Rkt Ukt Φkt ω U Rư Iu E Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 12 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 13 II.1. Máy phát DC kích từ độc lập Pin Pcơ Ps≈ 0 Pth-cơ Pđt Pout Pđ Pkt Pin Pcơ Ps≈ 0 Pkt Pqp Pđt Pout Pđ Iu U 0 E Iđm Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 14 II.2. Máy phát DC kích từ song song Eđm Ikt E 0 Ikt Rt U Rư Iu It Tải E = k.Φkt.ω ≈ k.kkt.Ikt.ω Rkt Ukt Φkt ω Eđm Ikt E 0 Rkt1 > Rkt2 > Rkt3 Tải Ikt Rt U Rư Iu It E = k.Φkt.ω ≈ k.kkt.Ikt.ω Rkt ω I U 0 E Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 15 II.3. Máy phát DC kích từ hỗn hợp Kích từ hỗn hợp rẽ ngắn ` Kích từ hỗn hợp rẽ dài Tải Ikt Rt U Rư Iu It E = k.Φhh.ω Rkt ω Rs Tải Ikt Rt U Rư Iu It E = k.Φhh.ω Rkt ω Rs Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 16 Khảo sát phản ứng phần ứng: Ví dụ 3: Cho máy phát 100-kW, 250V, 400A, kích từ hỗ hợp cộng rẽ dài. Ru=0,025Ω, Rs=0,005Ω. Dòng kích từ song song là 4,7A. Cuộn kích từ song song có 1000vòng trên môi cực từ, cuộn kích từ nối tiếp có 3 vòng trên mỗi cực từ. Tốc độ máy phát là 1150RPM. Tính điện áp của máy phát khi cấp dòng định mức cho tải? Biết lúc thí nghiệm không tải ở tốc độ 1200RPM, điện áp hở mạch đo được là 274V. Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 17 Ví dụ 4: Tính lại ví dụ trên khi có xét đến phản ứng phần ứng? Tra theo đặc tuyến từ hình 7.14. Ví dụ 5: Tính lại ví dụ 4 nếu cuộn kích từ nối tiếp có 4 vòng dây và có điện trở là Rs=0,007Ω. III. Phân tích động cơ một chiều III.1. Động cơ DC kích từ độc lập, NCVC E = k.Φkt.ω ≈ k. kkt.Ikt.ω hay U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt ω Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 18 kt uu kt k IRU k E Φ − = Φ =ω 60 n 2 )RPM( )s/rad( πω = ω P T = ωω uudt dt IEP T == ω out out P T = uktEu ktuudt dt IkI kIEP T Φ= Φ === ω ω ωω uktdt IkT Φ= U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt ω Φkt P1 Pđien P2 Ps≈ 0 Pkt Pđ Pth_cơ Pcơ Pđt Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 19 I, Mđt 0 ωolt ωo ωđm Iđm, Mđm I0 Ikđ, Mkđ ω I, Mđt ω 0 ωolt ωo ωđm Iđm I0 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 20 III.2. Động cơ DC kích từ song song III.3. Động cơ DC kích từ nối tiếp U Rư Iu E Int Rnt U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt=U Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 21 III.3. Động cơ DC kích từ hỗn hợp U Rư Iu E Int Rnt Ikt Rkt Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 22 IV. Điều khiển tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập a) Điều khiển điện áp phần ứng: ( ) co2 u M k R k U Φ − Φ =ω U giảm ⇒ ω giảm b) Điều khiển từ thông kích từ: ( ) co2 u M k R k U Φ − Φ =ω Φ giảm ⇒ ω tăng Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông Điều khiển thay đổi tốc độ ω thông qua: _ điều khiển điện áp phần ứng U khi: ω < ωđm. _ điều khiển từ thông kích từ Φ khi: ω > ωđm. U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt ω Φkt VR Mcơ ω 0 ωolt ωđm Mđm Φ giảm Pmax ωmax Mmax U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt ω Φkt Mcơ ω 0 ωolt ωđm Mđm U giảm Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 23 c) Điều khiển điện trở phần ứng: ( ) co2 u M k R k U Φ − Φ =ω Rư tăng ⇒ ω giảm Mcơ U giảm Mđm ω 0 ωolt ωđm Φ giảm I II IIII ω Mcơ 0 Mđm ωđm Pđm Iưđm Mđm ωmax Điều khiển U Điều khiển Φ Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 24 d) Khởi động đông cơ DC kích từ độc lập: Dòng điện khởi động không lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than (thường là 3Iđm). Moment khởi động không lớn hơn khả năng chịu đựng của tải (thường là 3Mđm). e) Điều khiển vòng kín tốc độ động cơ DC dùng PID: ndat Động cơ + u _ n n PIDtốc độ e Iư, Mcơ ω 0 ωolt ωđm Iưđm, VR tăng U Rư Iu E Ikt Rkt Ukt ω Φkt VR Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 25 V. Đặc tính động cơ DC Ví dụ 1: (Ex 7.1-p371) (Vd 7.2, trang 344) Ví dụ 2: (Pr 7.1-p372) ωdat Động cơ + PIDdòng điện u _ ω ω PIDtốc độ + _ i P1 Pứng P2 Ps≈ 0 Pkt Pđ Pth_cơ Pcơ Pđt Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 26 Ví dụ 3: (Ex 7.2-p372) Ví dụ 4: (Pr 7.2-p373) Ví dụ 5: (Ex 7.3-p376) (Vd 7.1, trang 336) Ví dụ 6: (Ex 7.4-p377) Ví dụ 7: (Ex 7.5-p378) Ví dụ 8: (Pr 7.5-p378) Ví dụ 9: (Ex 7.6-p381) (Vd 7.3, trang 345) Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 27 Ví dụ 10: (Pr 7.5-p382) Ví dụ 11: (Ex 7.7-p383) Ví dụ 12: (Pr 7.6-p384) Ví dụ 13: (Ex 7.9-p389) Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 28 Ví dụ 14: (Pr 7.8-p390) Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 29 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 30 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 31 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 32 Bài giảng Kỹ Thuật 2 TB Chương 6: Máy điện một chiều 33 Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 1 Chương 5: ĐỘNG CƠ CÔNG SUẤT NHỎ I. Động cơ xoay chiều một pha II. Động cơ một chiều nam châm vĩnh cửu Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 2 III. Động cơ vạn năng IV. Động cơ Servo DC V. Động cơ Servo AC Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 3 VI. Động cơ bước Bài giảng: Các máy điện một chiều và xoay chiều TCBinh Hình vẽ Chương 5: Động cơ công suất nhỏ 4 VII. Động cơ từ trở VIII. Động cơ một chiều không chổi than (Brushless DC - BLDC) IX. Động cơ xoay chiều không chổi than (Brushless AC) X. Máy phát điện dùng sức gió A B C D A C D B Stator Pole Unaligned Position Flux Path Aligned Position Flux Path Rotor Pole
File đính kèm:
de_cuong_mon_may_dien.pdf
