Máy phát điện kích từ song song là một loại máy phát điện một chiều, trong đó cuộn dây phần cảm [cuộn dây rotor] và cuộn dây phần ứng [cuộn dây stator] được kết nối song song, và trong đó phần ứng cung cấp cả dòng tải và cả dòng kích thích. Máy phát dòng điện một chiều [DC], không sử dụng nam châm vĩnh cửu, cần một dòng điện DC để kích từ. Từ trường có thể được kích từ độc lập bởi một nguồn DC, như ắc qui, hoặc tự kích thích bằng cách kết nối với phần ứng của máy phát để máy phát cũng cung cấp dòng điện kích thích cần thiết cho nó.[1]
Máy phát điện kích từ độc lập bằng ắc qui
Máy phát điện tự kích từ nối tiếp ở bên trái, kiểu shunt ở bên phải.
Mục lục
- 1 Các kiểu đấu nối phần cảm của máy phát điện
- 2 Đặc tính
- 3 Đấu dây theo kiểu hỗn hợp
- 4 Xem thêm
- 5 Tham khảo
Một từ trở mắc kiểu song song [shunt] [và bất kỳ điện trở nối tiếp nào được sử dụng để điều chỉnh] có thể được kết nối trực tiếp qua các đầu cực của phần ứng song song với tải. Trường hợp máy điện có một seri cuộn dây mắc theo kiểu hỗn hợp, phần cảm này có thể được đấu nối ở phía phần ứng [shunt ngắn] hoặc ở phía tải [shunt dài]. Các kiểu đấu nối khác nhau cho các đặc tính điều chỉnh điện áp khác nhau trên tải. Vì vậy, khi nó được đấu nối theo kiểu shunt nó có những đặc tính không đổi.
Dòng điện trong cuộn cảm của máy phát kích từ song song [xấp xỉ] độc lập với dòng tải, bởi vì các dòng điện trong các nhánh song song là độc lập với nhau. Do dòng điện cảm, dẫn đến cường độ từ trường, ít chịu ảnh hưởng bởi dòng điện tải, điện áp ra vẫn gần như không đổi so với điện áp đầu ra của máy phát điện.
Sẽ có một sụt áp phần ứng nhỏ trên tải, sẽ được phản ánh trong điện áp áp dụng cho cuộn cảm mắc theo kiểu shunt. Điện áp đầu ra trong máy phát điện DC kiểu shunt giảm nhẹ khi dòng tải tăng lên do điện áp giảm qua điện trở của phần ứng.
Trong một máy phát điện kích từ song song, điện áp đầu ra biến đổi đối nghịch với dòn tải. Trong máy phát điện kích từ kiểu nối tiếp, điện áp ra thay đổi tỉ lệ thuận với dòng tải. Sự kết hợp của hai kiểu kích từ này có thể khắc phục được những nhược điểm của cả hai. Sự kết hợp của 2 kiểu đấu dây này được gọi là máy phát điện DC kiểu hỗn hợp.[2]
- Động cơ DC
- Kích từ
- ^ “The Principles Of The Dynamo”. Truy cập 16 tháng 4 năm 2018.
- ^ Bách khoa toàn thư của Everyman, 1932, tập 5, trang 248
Bản mẫu:Engineering-stub
Các loại máy phát điện một chiều
Phân loại máy điện một chiều
Dựa vào phương pháp cung cấp dòng điện kích từ, người ta chia máy điện một chiều ra các loại sau:a] Máy điện một chiều kích từ độc lậpDòng điện kích từ của máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy [hình 3-12a].b] Máy điện một chiều kích từ song songDây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng [hình 3-12b].c] Máy điện một chiều kích từ nối tiếpDây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng [hình 3-12c]d] Máy điện một chiều kích từ hỗn hợpGồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp, trong đó dây quấn kích từ song song thường là chủ yếu [hình 3-12d]
Sơ đồ máy phát điện kích từ độc lập vẽ trên hình 3-13a, dòng điện phần ứng Iư bằng dòng điện tải I. Phương trình dòng điện là: Iư = I Phương trình điện áp là:
Mạch phần ứng: U = Eư - RưIưMạch kích từ: Ukt = Ikt[Rkt + Rđc]
trong đó: Rư là điện trở dây quấn phần ứng, Rkt là điện trở dây quấn kích từ, Rđc là điện trở điều chỉnh.
Khi dòng điện tải I tăng, dòng điện phần ứng tăng, điện áp U giảm xuống do hai nguyên nhân sau:
- Tác dụng của từ trường phần ứng làm cho từ thông giảm, kéo theo sức điện động Eư giảm.
- Điện áp rơi trong mạch phần ứng rưIư tăng.
Đường đặc tính ngoài U = f[I] khi tốc độ và dòng điện kích từ không đổi, vẽ trên hình 3-13b. Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f[I], khi giữ điện áp và tốc độ không đổi vẽ trên hình 3-13c. Ưu điểm: điều chỉnh điện áp dễ dàng, thường gặp trong các hệ thống máy phát động cơ để truyền động máy cán Nhược điểm là cần có nguồn điện kích từ riêng.
Sơ đồ máy phát điện kích từ song song vẽ trên hình 3-14a. Để thành lập điện áp cần thực hiện một quá trình tự kích từ. Lúc đầu, máy không có dòng điện kích từ, từ thông trong máy do từ dư của cực từ tạo ra, bằng khoảng 2÷3% từ thông định mức. Khi quay phần ứng, trong dây quấn phần ứng sẽ có sức điện động cảm ứng do từ thông dư sinh ra. Sức điện động này khép mạch qua dây quấn kích từ [điện trở mạch kích từ ở vị trí nhỏ nhất], sinh ra dòng điện kích từ, làm tăng từ trường cho máy. Quá trình tiếp tục cho đến khi đạt điện áp ổn định. Để máy có thể thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư và chiều từ trường dây quấn kích từ phải trùng chiều từ trường dư. Nếu không còn từ dư, ta phải mồi để tạo từ dư, nếu chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ hoặc đổi chiều quay phần ứng.Phương trình cân bằng điện áp là:
Mạch phần ứng: U = Eư - RưIư [3-15a]Mạch kích từ: Ukt = Ikt[Rkt + Rđc] [3 -15b]Phương trình dòng điện:
Iư = I + Ikt [3 -15c]
Khi dòng điện tải tăng, dòng điện phần ứng tăng, ngoài hai nguyên nhân làm điện áp đầu cực giảm, như máy phát điện kích từ độc lập, ở máy kích từ song song, còn thêm một nguyên nhân nữa là khi U giảm, làm cho dòng điện kích từ giảm, từ thông và sức điện động càng giảm, chính vì thế đường đặc tính ngoài dốc hơn so với máy kích từ độc lập và có dạng như hình 3-14b. Từ đường đặc tính ta thấy, khi ngắn mạch, điện áp U = 0, dòng kích từ bằng không, sức điện động trong máy chỉ do từ dư sinh ra vì thế dòng điện ngắn mạch In nhỏ so với dòng điện định mức.Để điều chỉnh điện áp, ta phải điều chỉnh dòng điện kích từ, đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f[I], khi U, n không đổi vẽ trên hình 3-14c.
Sơ đồ nối dây như hình 3-15. Dòng điện kích từ là dòng điện tải, do đó khi tải thay đổi, điện áp thay đổi rất nhiều, trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp. Đường đặc tính ngoài U = f[I] vẽ trên hình 3-15b. Dạng đường đặc tính ngoài được giải thích như sau: Khi tải tăng, dòng điện Iư tăng, từ thông và Eư tăng, do đó U tăng, khi I = [2÷2,5]Iđm, máy bão hoà, thì I tăng U sẽ giảm.
Máy phát điện kích từ hỗn hợp có 2 kiểu nối: nối thuận và nối ngược. Khi nối thuận, từ thông của dây quấn kích từ nối tiếp cùng chiều với từ thông của dây quấn kích từ song song, khi tải tăng, từ thông cuộn nối tiếp tăng làm cho từ thông của máy tăng lên, sức điện động của máy tăng, điện áp đầu cực của máy được giữ hầu như không đổi. Đây là ưu điểm rất lớn của máy phát điện kích từ hỗn hợp. Đường đặc tính ngoài U = f[I] vẽ trên hình 3-16b.Khi nối ngược, chiều từ trường của dây quấn kích từ nối tiếp ngược với chiều từ trường của dây quấn kích từ song song, khi tải tăng điện áp giảm rất nhiều. Đường đặc tính ngoài U = f[I] vẽ trên hình 3-16c. Đường đặc tính ngoài dốc, nên được sử dụng làm máy hàn điện một chiều.