Bài giảng môn Máy điện một chiều

ều chỉnh tốc độ bằng phẳng, phạm vi rộng. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Trong các thiết bị tự động, ta thấy các máy điện khuyếch đại, các động cơ chấp hành cũng là máy điện một chiều. Ngoài ra, các máy điện một chiều còn thấy trong các thiết bị điện ôtô, tàu thủy, máy bay Các máy phát điện một chiều điện áp thấp dùng trong các thiết bị điện hóa, thiết bị hàn điện có chất lượng cao Thiếu sót chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trường dễ nổ. Khi sử dụng động cơ một chiều, cần có nguồn điện một chiều kèm theo (máy phát điện một chiều hay bộ chỉnh lưu). II. CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Máy điện một chiều gồm stator với cực từ, rotor với dây quấn và cổ góp với chổi điện. 1. Stator Còn gọi là phần cảm, gồm có cực từ chính, cực từ phụ, gông từ nắp máy và cơ cấu chổi điện. a. Cực từ chính: Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi thép cực từ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện hay thép các bon dày 0,5mm hay 1mm được ép chặt và tán lại. Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng bulông. Dây quấn kích từ được làm bằng đồng bọc cách điện, được quấn thành từng cuộn, mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi lồng vào thân lõi thép cực từ. Các cuộn dây ở các cực từ chính được nối nối tiếp nhau sao cho khi có dòng điện chạy qua chúng thì hình thành các cực từ trái dấu xen kẽ. b. Cực từ phụ: Cực từ phụ gồm có lõi thép và dây quấn. Lõi thép thường làm bằng thép khối còn dây quấn cực từ phụ có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được đặt xen kẽ với cực từ chính và được dùng để cải thiện đổi chiều. Dây quấn cực từ phụ được nối nối tiếp với dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bu lông. c. Gông từ: Gông từ làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện công suất lớn gông từ làm bằng thép đúc, còn máy điện công suất vừa và nhỏ thường dùng thép tấm cuốn lại và hàn. d. Cơ cấu chổi than: Gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và tỳ chặt lên cổ nhờ lò xo. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì cố định lại bằng vít. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chổi than làm bằng than hay gra-phít, đôi khi ta trộn thêm bột đồng để làm tăng độ dẫn điện. Chổi than có nhiệm vụ đưa dòng điện từ phần ứng ra ngoài hay ngược lại. e. Nắp máy: Nắp máy để bảo vệ dây quấn và đảm bảo an toàn cho con người. Đối với các máy điện công suất vừa và nhỏ, nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi và thường làm bằng gang. 2. Rotor: Còn gọi phần ứng gồm lõi thép, dây quấn phần ứng và cổ góp. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. a. Lõi thép rotor: Hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật dày 0,5 mm phủ sơn cách điện, ghép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra. Các lá thép được rập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Trong những máy cỡ trung bình trở lên đôi khi còn có lỗ để tạo sự thông gió dọc trục còn ở máy lớn hơn thì lõi sắt được chia thành từng đoạn nhỏ, giữa các đoạn ấy ta để một khe hở để thông gió ngang trục. b. Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động cảm ứng và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. ứng làm bằng đồng có bọc cách điện, có tiết diện hình tròn (đối với máy có công suất bé) hay hình chữ nhật (đối với máy công suất lớn) được đặt trong các rãnh của lõi thép theo một sơ đồ cụ thể và được cách điện với rãnh. Để tránh dây quấn bị văng ra khi rotor quay (lực ly tâm), ở miệng rãnh có dùng nêm bằng tre hay bakelit. c. Cổ góp: Cổ góp gồm có các phiến góp bằng đồng có đuôi én được ghép lại thành hình trụ tròn, giữa các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mica dày 0,4 đến 1,2mm. Hai đầu vành én có 2 vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và phiến góp cũng được cách điện bằng các tấm mica. Đuôi vành góp nhô cao lên một ít để hàn các đầu dây của phần tử nối với phiến góp. Thông qua chổi điện và cổ góp, dòng điện xoay chiều trong dây quấn rotor được đổi thành dòng điện một chiều đưa ra mạch ngoài, do đó cổ góp còn gọi là vành đổi chiều. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. III. CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC Các thông số định mức của máy điện một chiều thường do nhà chế tạo quy định và được ghi trên biển tên (name plate). Gồm có: Công suất định mức Pđm, điện áp định mức Uđm, dòng điện định mức Iđm IV. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Máy điện một chiều có thể làm việc ở chế độ máy phát điện, động cơ điện dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. XIN MỜI XEM PHIM 1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều Nhấn vào hình để xem phim Máy phát điện AC và DC Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Hình dưới mô tả nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều trong đó dây quấn phần ứng chỉ có 1 phần tử nối với 2 phiến đổi chiều. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường của cực từ, cảm ứng các sức điện động. Chiều sức điện động Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. xác định theo quy tắc bàn tay phải và giá trị tức thời được tính theo biểu thức: e=B.l.v · B: từ cảm ứng nơi thanh dẫn quét qua · v: vận tốc quét của thanh dẫn; l: chiều dài tác dụng của thanh dẫn Theo hình từ trường hướng từ cực N đến S, chiều quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sức điện động có chiều đi từ b đến a. Ở thanh dẫn phía dưới chiều sức điện động đi từ d đến c. Sức điện động của phần tử bằng 2 lần sức điện động của thanh dẫn. Nếu nối 2 chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ có dòng điện, điện áp của máy phát điện có cực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí của phần tử thay đổi, thanh ab ở cực S, thanh dc ở cực N, sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều. Nhờ có chổi điện đứng yên, chổi A vẫn nối với phiến góp phía trên, chổi B nối với phiến góp phía dưới nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi. Ta có máy phát điện một chiều với cực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B. Nếu máy chỉ có 1 phần tử, điện áp đầu cực như hình. Để điện áp lớn và ít đập mạch, dây quấn phải có nhiều phần tử và nhiều phiến đổi chiều. Ở chế độ máy phát điện, dòng điện phần ứng Iư cùng chiều với sức điện động phần ứng Eư. Phương trình cân bằng điện áp là U= Eư-RưIư Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · RưIư là điện áp rơi trên dây quấn phần ứng; Rư là điện trở của dây quấn phần ứng · U là điện áp đầu cực máy phát điện; Eư là sức điện động phần ứng 2. Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều Nhấn vào hình dưới để xem phim Hình dưới mô tả nguyên lý làm việc của động cơ một chiều. Khi cho điện áp một chiều U vào 2 chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện. Dưới tác dụng của nam châm lên các thanh dẫn ab, cd có dòng điện, sẽ sinh ra lực điện từ tác dụng làm cho rotor quay. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn: F=Btbl.i · Btb: cảm ứng từ trung bình trong khe hở · i: dòng điện chạy trong thanh dẫn; l: chiều dài thanh dẫn Khi phần ứng quay được ½ vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau. Do có phiến góp, đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động Eư. Chiều sức điện động sẽ xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ, chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư còn được gọi là sức phản điện. Phương trình cân bằng điện áp là: U=Eư+IưRư Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Nhấn vào hình dưới để xem phim Chiều quay của phần ứng động cơ DC Bài 2: DÂY QUẤN PHẦN ỨNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. CẤU TẠO CỦA DÂY QUẤN PHẦN ỨNG 1. Tổng quan. Dây quấn phần ứng là bộ phận quan trọng nhất của máy điện vì nó tham gia trực tiếp vào quá trình biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng và ngược Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. lại. Ngoài ra dây quấn phần ứng còn chiếm một tỷ lệ khá cao trong cơ cấu giá thành của máy phát điện một chiều. Các yêu cầu đặt ra cho dây quấn phần ứng là: · Sinh ra một sức điện động cần thiết, có thể cho một dòng điện nhất định chạy qua để sinh ra một mô men cần thiết mà không bị nóng quá nhiệt độ quy định, đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt. · Kết cấu đơn giản, tiết kiệm vật liệu, làm việc chắc chắn an toàn Dây quấn phần ứng chia làm dây quấn xếp đơn và xếp phức tạp và dây quấn sóng đơn và sóng phức tạp. Một số máy điện một chiều có công suất lớn còn dùng loại dây quấn hỗn hợp, kết hợp giữa dây quấn sóng và xếp. 2. Cấu tạo của dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử dây quấn nối với nhau theo một quy luật nhất định. Phần tử là một bối dây gồm một hay nhiều vòng dây mà 2 đầu của nó nối vào 2 phiến góp. Các phần tử nối với nhau thông qua các phiến góp đó và làm thành mạch vòng kín. Mỗi phần tử có 2 cạnh tác dụng, đó là phần đặt vào rãnh của lõi sắt. Phần nối 2 cạnh tác dụng nằm ngoài lõi sắt gọi là phần đầu nối. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Để dễ chế tạo, một cạnh tác dụng của phần tử đặt ở lớp dưới của một rãnh còn cạnh tác dụng kia đặt ở lớp trên của một rãnh khác. Các phần tử khác cũng xếp thứ tự như vậy vào các rãnh kề bên cho đến khi đầy các rãnh. Nếu trong một rãnh phần ứng (gọi là rãnh thực) chỉ đặt 2 cạnh tác dụng (một cạnh nằm ở lớp trên và một cạnh nằm ở lớp dưới rãnh) thì ta gọi rãnh đó là rãnh nguyên tố. Nếu trong một rãnh thực đó có đặt 2u cạnh tác dụng (u=1,2,3,4n) thì ta có thể chia rãnh thực đó thành u rãnh nguyên tố. Vì vậy quan hệ giữa số rãnh thực Z của phần ứng với số rãnh nguyên tố là: Znt=uZ Giữa số phần tử của dây quấn S, số rãnh nguyên tố Znt và số phiến góp G cũng có mối quan hệ nhất định. Vì mỗi phần tử có 2 đầu nối và 2 phiến góp, đồng thời ở mỗi phiến góp lại nối 2 đầu của 2 phần tử lại với nhau, nên số phần tử S bằng số phiến góp G. Tức là S=G Vì mỗi rãnh nguyên tố đặt 2 cạnh tác dụng mà mỗi phần tử cũng có 2 cạnh tác dụng nên Znt=S=G Rãnh thực có 1,2,3 rãnh nguyên tố Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Tuỳ theo kích thước của các phần tử mà ta chia dây quấn thành dây quấn có phần tử đồng đều và dây quấn theo cấp. · Dây quấn có phần tử đồng đều là dây quấn mà kích thước các phần tử hoàn toàn giống nhau. · Dây quấn theo cấp là dây quấn mà khi cạnh tác dụng thứ nhất của các phần tử cùng nằm trong một rãnh thực thì cạnh tác dụng thứ 2 của chúng lại nằm trong rãnh thực khác nhau. Vì vậy kích thước của các phần tử không bằng nhau. Dây quấn có phần tử đồng đều a và theo cấp (b,c) 3. Các bước dây quấn. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Các bước dây quấn xếp và sóng Quy luật nối các phần tử dây quấn có thể được xác định theo bước dây quấn sau: · Bước dây quấn thứ nhất y1: đó là khoảng cách giữa 2 cạnh tác dụng của một phần tử đo bằng số rãnh nguyên tố. · Bước dây quấn thứ hai y2: đó là khoảng cách giữa cạnh tác dụng thứ 2 của phần tử thứ nhất với cạnh tác dụng thứ nhất của phần tử thứ hai nối tiếp ngay sau đó và đo bằng số rãnh nguyên tố. · Bước dây quấn tổng hợp y: Đó là khoảng cách giữa 2 cạnh tương ứng của 2 phần tử liên tiếp nhau đo bằng rãnh nguyên tố. · Bước trên vành góp yG: đó là khoảng cách giữa 2 phiến góp có 2 cạnh tác dụng của cùng một phần tử nối vào đó và đo bằng số phiến góp. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Gọi khoảng cách giữa 2 cực từ tính theo chu vi phần ứng là bước cực  , ta có: p Znt 2  II. DÂY QUẤN XẾP ĐƠN Do đặc điểm về bước dây quấn của kiểu dây này là các phần tử nối nối tiếp nhau đều xếp lên nhau nên ta gọi là kiểu dây quấn xếp. 1. Bước dây quấn. a. Bước dây quấn thứ nhất y1: Bước dây quấn thứ nhất phải được chọn sao cho sức điện động cảm ứng trong phần tử lớn nhất. Muốn vậy thì 2 cạnh tác dụng phải cách nhau một bước cực, vì lúc này trị số tức thời của sức điện động của 2 cạnh tác dụng bằng nhau về trị số và ngược chiều nhau và do trong một phần tử đuôi của 2 cạnh tác dụng nối với nhau nên sức điện động tổng của phần tử bằng tổng số học sức điện động của 2 cạnh tác dụng. Nếu biểu thị sức điện động của mỗi cạnh tác dụng bằng 1 véc tơ thì 2 sức điện động của 2 cạnh này cùng phương và véc tơ sức điện động tổng của phần tử bằng 2 lần véc tơ sức điện động của một cạnh tác dụng. Vì số rãnh nguyên tố dưới mỗi bước cực bằng p Znt 2 nên tốt nhất là p Z y nt 2 1  . Nếu p Z y nt 2 1  không phải là số nguyên Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. thì phải chọn y1 bằng một số nguyên gần bằng p Znt 2 , ta có: ·  p Z y nt 2 1 = Số nguyên Khi: · p Z y nt 2 1  ta có dây quấn bước đủ ·  p Z y nt 2 1 ta có dây quấn bước dài ·  p Z y nt 2 1 ta có dây quấn bước ngắn Dây quấn thường được thực hiện theo bước ngắn vì đỡ tốn đồng hơn. Nhưng cả bước dài và ngắn thì sức điện động tổng đều nhỏ hơn bước đủ do 2 sức điện động của 2 cạnh tác dụng không cùng phương. Sức điện động của phần tử: bước đủ, ngắn, dài Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. b. Bước dây quấn thứ nhất y và bước vành góp yG: Đặc điểm của dây quấn xếp đơn là 2 đầu dây của một phần tử nối liền vào 2 phiến góp kề nhau nên yG=1. Vậy ta có y=yG=1. c. Bước dây quấn thứ hai y2: Ta có y2=y1-y 2. Giản đồ khai triển của dây quấn Ta dùng giản đồ khai triển để phân tích cách đấu dây của các phần tử. Đó là hình vẽ khai triển của dây quấn khi cắt bề mặt phần ứng theo chiều trục rồi trải ra thành mặt phẳng. Ta xét ví dụ sau: dây quấn xếp đơn có Znt=S=G=16, 2p=4. a. Các bước dây quấn:  p Z y nt 2 1 =  4 16 4; y=yG=1; y2=y1-y=3 b. Thứ tự nối các phần tử: · Ta đánh số rãnh từ 1 đến 16. · Phần tử thứ nhất có cạnh tác dụng thứ nhất (coi như đặt nằm trong rãnh) đặt vào rãnh nguyên tố thứ nhất thì cạnh tác dụng thứ 2 của nó phải nằm ở phía dưới của rãnh nguyên tố thứ Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 5.(y1=5-1=4). Hai đầu của phần tử này nối vào phiến đổi chiều 1 và 2. · Cạnh thứ nhất của phần tử thứ 2 phải đặt ở rãnh nguyến tố thứ 2 và nằm ở lớp trên (vì y2=5- 2=3) và cứ tiếp tục như vậy cho đến khi khép kín mạch. · Xem sơ đồ sau: c. Giản đồ khai triển: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Ta quy ước các cạnh của phần tử ở lớp trên vẽ bằng nét liền còn lớp dưới vẽ bằng nét đứt. Vị trí của các cực từ phải đối xứng nghĩa là khoảng cách giữa chúng phải đều nhau, chiều rộng cực từ vào khoảng 0,7 bước cực. Theo cực tính của cực từ và chiều quay của phần ứng mà chiều sức điện động cảm ứng như hình. Vị trí của chổi than trên phiến đổi chiều cũng phải đối xứng, nghĩa là khoảng cách giữa các chổi than phải bằng nhau. Chiều rộng của chổi than có thể lấy bằng một phiến đổi chiều. Vị trí tương đối giữa chổi than và cực từ phải có một mối quan hệ nhất định. Chổi than phải đặt ở chỗ để sức điện động lấy ra ở 2 đầu chổi than là lớn nhất và dòng điện trong phần tử khi bị chổi than nối ngắn mạch là nhỏ nhất. Dòng điện trong phần tử khi bị chổi than nối ngắn mạch là nhỏ nhất khi 2 cạnh của phần tử nằm ở vị trí trùng với đường trung tính hình học của phần ứng. Như vậy thì vị trí của chổi than đặt trên vành góp phải trùng với trục của cực từ. Để thuận lợi, có khi trong một số hình vẽ ta quy ước vị trí của các chổi than ở đứng trên đường trung tính hình học của phần ứng. Theo hình, khi chổi than ở trên vành góp đặt đúng giữa trục cực từ thì sức điện động của các phần tử giữa 2 chổi than đều cộng với nhau nên sức điện động giữa 2 chổi than là lớn nhất. Khi chổi than dịch đến vị trí khác thì sức điện động sẽ giảm đi. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 3. Số đôi mạch nhánh. Ta giả sử ở thời điểm nào đó, dây quấn quay đến vị trí như trong giản đồ khai triển trên. Ta thấy sức điện động của các phần tử giữa 2 chổi than cùng chiều và chổi than A1A2 có cùng cực tính (cực +). Cực tính của các chổi than B1B2 là giống nhau (cực -). Vì vậy ta thường nối A1 với A2 và B1 với B2. Từ ngoài nhìn vào ta có thể biểu thị sơ đồ dây quấn như hình. Từ hình ta thấy dây quấn là một mạch điện gồm 4 mạch nhánh ghép song song hợp lại. Khi phần ứng quay, vị trí của phần tử thay đổi nhưng nhìn từ bên ngoài vào vẫn là 4 mạch nhánh song song. Nếu máy điện có số đôi cực là 2p thì số đôi mạch nhánh cũng là 2p. Vì vậy đặc điểm của dây quấn xếp đơn là số mạch nhánh ghép song song của dây quấn phần ứng bằng số cực từ: 2a=2p Trong ví dụ trên yG=1 nên dây quấn được xếp theo thứ tự từ trái sang phải, ta gọi là dây quấn phải. nếu yG=-1 thì đầu cuối của phần tử nằm bên trái của đầu phần tử ta có dây quấn trái, cách này tốn đồng hơn ít được sử dụng. Sơ đồ ký hiệu dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp trái Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 4. Dùng đa giác sức điện động nghiên cứu dây quấn phần ứng Giả thiết từ cảm dưới cực từ phân bố hình sin, như vậy thì sức điện động cảm ứng trong mỗi phần tử cũng biến đổi hình sin và ta có thể dùng một véc tơ quay để biểu thị, trị số tức thời của sức điện động phần tử là hình chiếu của véc tơ trên trục tung. Như vậy ta có thể biểu thị sức điện động của tất cả các phần tử bằng hình sao sức điện động. Vì cứ qua mỗi đôi cực thì sức điện động biến đổi 1 chu kỳ 3600 điện và số rãnh nguyên tố dưới mỗi đôi cực là p Znt 2 nên nếu coi các phần tử dây quấn phân bố đều trên bề mặt phần ứng thì góc độ điện giữa 2 rãnh nguyên tố là: S p p Znt 3603600  Theo ví dụ trên ta có p=2; Znt=S=16 nên 045 . Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Với chiều quay phần ứng cho trước như hình thì các phần tử 1, 2, 3,lần lược quét qua cực từ nên sức điện động của phần tử 2 (tức véc tơ 2) chậm sau sức điện động của phần tử 1 (tức vectơ 1) một góc 045 . Theo qui ước đó mà vẽ, ta có hình tia sức điện động như hình. Từ hình vẽ ta thấy, từ rãnh 1 đến rãnh 8 phân bố dưới đôi cực thứ nhất (chiếm 3600 góc độ điện) nên ta vẽ được một hình sao sức điện động gồm các véc tơ từ 1-8, góc lệch pha giữa các véc tơ là 450. Từ rãnh 9 đến rãnh 16 phân bố dưới đôi cực thứ hai và ta vẽ được hình sao sức điện động thứ hai trùng với hình sao sức điện động thứ nhất. Sở dĩ như vậy vì chúng có vị trí tương đối giống nhau ở dưới cực từ. Vì tất cả các phần tử của dây quấn phần ứng được nối tiếp nhau sao cho cuối phần tử trước nối với đầu phần tử sau, nên sức điện động sinh ra trong nó được cộng hình học với nhau. Để thực hiện được điều đó ta làm như sau: từ cuối của véc tơ 1 ta vẽ liên tiếp các véc tơ 2, 3, 4,Kết quả ta được đa giác sức điện động. Theo thí dụ trên ta thấy dây quấn ý có hai đa giác sức điện động trùng nhau. Hình tia sức điện động của dây quấn xếp đơn và đa giác sức điện động của nó Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Dùng đa giác sức điện động có thể thấy rõ các vấn đề sau: 1. Nếu đa giác sức điện động khép kín thì chứng tỏ tổng sức điện động trong mạch vòng phần ứng bằng không và trong điều kiện làm việc bình thường không có dòng điện cân bằng. 2. Hình chiếu của đa giác sức điện động lên trục tung là trị số cực đại của các véc tơ sức điện động của một số phần tử nối với nhau trong mạch vóng phần ứng, nên muốn cho sức điện động lấy ra ở hai đầu chổi than cực đại thì chổi than phải đặt ở các phần tử ứng với các véc tơ ở đỉnh và đáy của đa giác. Khi rotor quay thì đa giác cũng quay, hình chiếu của đa giác lên trục tung có thay đổi chút ít theo chu kỳ. Điều đó nói lên điện áp phần ứng lấy ra ở chổi than có đập mạch. 3. Các véc tơ sức điện động của đa giác cũng có thể biểu thị cho cách nối tiếp các phần tử. Do đó từ Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. đa giác sức điện động có thể thấy số đôi mạch nhánh a (cứ mỗi một đa giác tương ứng với một đôi mạch nhánh). 4. Những điểm trùng nhau trên đa giác là những điểm đẳng thế của dây quấn, có thể nối dây cân bằng điện thế được, như điểm 1-9, 2-10 v.v III. DÂY QUẤN SÓNG ĐƠN 1. Bước dây quấn Đặc điểm của dây quấn sóng là hai đầu của phần tử nối với hai phiến góp cách rất xa nhau và hai phần tử nối tiếp nhau cũng cách xa nhau nên nhìn cách đấu gần giống như làn sóng Cách xác định bước dây quấn y1 giống như dây quấn xếp đơn, chỉ khác ở yG. Khi chọn yG, trước hết yêu cầu sức điện động sinh ra trong hai phần tử nối tiếp nhau cùng chiều, như vậy sức điện động mới có thể cộng số học với nhau được. Muốn thế thì hai phần tử đó phải nằm dưới các cực từ cùng cực tính, có vị trí tương đối gần giống nhau trong từ trường, nghĩa là cách nhau một khoảng bằng hai bước cực. Mặt khác các phần tử nối tiếp nhau sau khi quấn vòng quanh bề mặt phần ứng phải trở về bên cạnh phần tử đầu tiên để lại tiếp tục nối với các phần tử khác quấn vòng thứ hai. Như vậy, nếu máy có p đôi cực thì muốn cho các phần tử nối tiếp nhau đi một vòng bề mặt phần ứng, phải có p phần tử. Hai phiến đổi chiều nối với hai đầu của phần tử cách xa nhau yG phiến, do đó muốn cho khi quấn xong vòng thứ nhất đầu cuối của phần tử phải kề với Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. đầu đầu của phần tử đầu tiên thì số phiến đổi chiều mà các phần tử vượt qua phải bằng: 1. Gyp G và ta có: p G yG 1  Từ các công thức về bước dây quấn trên ta thấy, mặc dù 2 phần từ nối tiếp nhau ở dưới các cực từ cùng cực tính nhưng vị trí tương đối trong từ trường không hoàn toàn như nhau, vì khoảng cách rãnh giữa hai phần tử đó là: pp Z p Z p G yy ntntG 111      2. Giản đồ khai triển của dây quấn Ví dụ có dây quấn sóng đơn với 2p = 4, G = S = Znt = 15. a. Bước dây quấn · 3 4 3 4 15 2 1   p Z y nt , chọn dây quấn bước ngắn. · 7 2 1151      p G yG , chọn dây quấn trái · 7 Gyy ; 43712  yyy b. Thứ tự nối các phần tử c. Giản đồ khai triển dây quấn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Cách vẽ vị trí cực từ và chổi than trong giản đồ triển khai giống như ở dây quấn xếp. Theo thứ tự nối các phần tử ta thấy, phần tử 1 nối với phần tử 8 rồi với phần tử 15, cách nhau 7 phần tử. Nhìn trên giản đồ khai triển ta thấy, các cạnh tương ứng của các phần tử ấy đều nằm dưới các cực từ cùng cực tính, ví dụ cạnh thứ nhất của các phần tử 1,8,15 đều nằm dưới cực S. Nhưng sau khi nối đến phần tử thứ 5 trở đi thì tất cả các phần tử sẽ nằm ở dưới cực N cho đến khi nối thành mạch kín. Như vậy dù máy có bao nhiêu đôi cực thì quy luật nối dây quấn này vẫn là: trước hết nối nối tiếp tất cả các phần tử ở dưới các cực từ có cùng cực tính lại sau đó nối các phần tử ở dưới các cực từ có cực tính khác cho đến khi hết. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. d. Số đôi mạch nhánh. Có thể dùng đa giác sức điện động để xác định nhanh chóng số đôi mạch nhánh của dây quấn sóng đơn. Theo hình tia sức điện động, góc độ điện giữa 2 phần tử kề nhau là: 0 0 48 15 360.2360.  S p  . Khi vẽ hình tia sức điện động ta không thấy véc tơ sức điện động nào trùng nhau, do đó ta chỉ có 1 đa giác sức điện động và do đó chỉ có một đôi mạch nhánh. Ta có a=1. Hình tia và đa giác sức điện động của dây quấn phần ứng sóng đơn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Về lý luận ta thấy chỉ cần 2 chổi than cũng đủ (vì chỉ có một đôi mạch nhánh) nhưng ta vẫn thường đặt số chổi than bằng số cực từ nhằm phân bố dòng điện trên nhiều chổi than hơn, làm giảm kích thước chổi than và chiều dài của vành góp. Điều quan trọng là phải đảm bảo tính đối xứng của cả 2 mạch nhánh. Theo hình trên ta thấy có 5 phần tử bị ngắn mạch và khép kín qua chổi than (2,5,6,9,13) nên trong mỗi mạch nhánh chỉ còn lại 5 phần tử, nghĩa là chúng đối xứng nhau. Bài 3: SỨC ĐIỆN ĐỘNG PHẦN ỨNG TRONG DÂY QUẤN PHẦN ỨNG, MÔ MEN ĐIỆN TỪ VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ I. SỨC ĐIỆN ĐỘNG PHẦN ỨNG TRONG DÂY QUẤN PHẦN ỨNG Cho dòng điện kích thích vào dây quấn kích thích thì trong khe hở không khí sẽ sinh ra từ thông. Khi phần ứng quay với một tốc độ nhất định nào đó thì trong dây quấn phần ứng sẽ cảm ứng nên một sức điện động. Sức điện động đó phụ thuộc vào từ thông dưới mỗi cực từ, tốc độ quay của máy, số thanh dẫn của dây quấn và kiểu dây quấn. Sức điện động trung bình cảm ứng trong thanh dẫn có chiều dài tác dụng l, chuyển động với tốc độ v trong từ trường bằng: etb = Btblv. · Trong đó Btb là cảm ứng từ trung bình trong khe hở. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Do tốc độ quay: v = 60 2 60 n p Dn    và l Btb   . Trong đó: D là đường kính ngoài phần ứng. Thay vào ta có: 60 2 n petb  Gọi N là tổng số thanh dẫn của dây quấn thì mỗi mạch nhánh song song sẽ có N/2a thanh dẫn nối tiếp nhau, trong đó 2a là số mạch nhánh ghép song song, và như vậy sức điện động của máy bằng: tbu e a N E 2  = ncn a pNn p a N e   6060 2 2 · Với a pn ce 60  là hệ số phụ thuộc vào kết cấu của máy và dây quấn. Chiều của Eư phụ thuộc vào chiều Ф và n và được xác định theo qui tắc bàn tay phải như hình dưới. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Sự phân tích trên dựa trên giả thiết dây quấn bước đủ, sức điện động trên các thanh dẫn của phần tử đều cộng số học với nhau. Nếu là bước ngắn thì sức điện động của các thanh dẫn của một phần tử sẽ cộng véc tơ nên sức điện động của cả phần tử sẽ nhỏ hơn so với phần tử bước đủ và như vậy sức điện động phần ứng cũng nhỏ hơn một ít. Nhưng vì trong máy điện một chiều không cho phép bước ngắn nhiều nên ảnh hưởng này có thể bỏ qua. II. MÔ MEN ĐIỆN TỪ VÀ CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ Khi máy điện làm việc, trong dây quấn phần ứng có dòng điện chạy qua. Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện sẽ sinh ra mô-men điện từ trên trục máy. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Giả sử ở một chế độ làm việc nào đó của máy điện một chiều, từ trường và dòng điện phần ứng ở dưới một cực từ như hình. Theo quy tắc bàn tay trái, mô- men điện từ do lực điện từ tác dụng lên thanh dẫn có chiều từ phải sang trái. Lực điện từ tác dụng lên từng thanh dẫn bằng: F=Btbliư Nếu tổng số thanh dẫn của dây quấn là N, dòng điện trong mạch nhánh là a I i uu 2  thì mô-men điện từ tác dụng lên dây quấn phần ứng là: 22 D lN a I BM utb Trong đó: · Btb: từ cảm trung bình trong khe hở không khí; Iư: dòng điện phần ứng · l: chiều dài tác dụng của thanh dẫn; D: đường kính ngoài của phần ứng Do  p D 2  và l Btb   nên ta có biểu thức: Mđt=  uI a pN 2 = CMIư  (Nm) Trong đó:  là từ thông dưới mỗi cực từ Wb; CM = a pN 2 là hệ số phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn. Nếu mô-men tính bằng kGm thì ta có biếu thức sau: Mđt= 81,9 1  uI a pN 2 (kGm) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Trong máy phát điện, khi có tải thì dòng điện sinh ra sẽ cùng chiều với sức điện động nên mô-men điện từ sinh ra sẽ ngược chiều với chiều quay của máy nên mô-men điện từ là mô-men hãm. Trong động cơ điện, khi cho dòng điện vào phần ứng thì dưới tác dụng của từ trường, trong dây quấn sẽ sinh ra mô-men điện từ kéo máy quay, vì vậy chiều quay của máy sẽ cùng chiều với chiều quay của mô- men. Nhận xét: · Mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư và từ thông. Muốn thay đổi mômen điện từ ta Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. phải thay đổi dòng điện phần ứng hay thay đổi dòng kích từ. Muốn đổi chiều mômen điện từ ta phải đổi chiều dòng điện phần ứng hay dòng kích từ. Công suất ứng với mô-men điện từ lấy vào (máy phát) hay đưa ra (động cơ) gọi là công suất điện từ của máy điện một chiều và bằng: Pđt=M Với: · Mômen điện từ là: Mđt= r dtP  · wr là tần số góc quay của rotor được tính theo tốc độ quay n: wr = 60 2 n Thay các giá trị trên vào ta có: Pđt= uuu IEIn a pN  60 Từ công thức trên ta thấy quan hệ giữa công suất điện từ với mô-men điện từ và sự trao đổi năng lượng trong máy điện một chiều. Trong máy phát điện, công suất điện từ đã chuyển công suất cơ M thành công suất điện từ EưIư. Còn trong động cơ điện, công suất điện từ đã chuyển công suất điện EưIư thành công suất cơ M . BÀI 4: PHẢN ỨNG PHẦN ỨNG TRONG MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I. TỪ TRƯỜNG CỦA CỰC TỪ Generated by Foxit PDF Creat...từ trường ở khu vực đổi chiều có cực tính của cực từ chính mà sau khi đổi chiều các cạnh bối dây sẽ đi tới như ở trường hợp cực từ phụ thì phải xê dịch chổi than thuận theo chiều quay của máy một góc: β=α + trong đó: · α – góc giữa các đường trung tính hình học và vật lý ·  – góc có trị số ứng với điều kiện từ trường tổng bằng từ trường đổi chiều Đối với động cơ điện phải xê dịch chổi than ngược chiều quay của máy. Vì sức điện động phản kháng epk Iư nên khi tải thay đổi, muốn eđc thay đổi theo thì phải xê dịch lại chổi than để thay đổi góc  , điều mà trong thực tế không thể thực hiện được. Do đó phương pháp xê dịch chổi than chỉ cải thiện được đổi chiều ở một tải nhất định. c. Dùng dây quấn bù: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đối với các máy điện có công suất lớn hơn 150kW và làm việc trong điều kiện tải thay đổi đột ngột, để ngăn ngừa hiện tượng vòng lửa và hỗ trợ thêm cho cực từ phụ, người ta dùng dây quấn bù. Tác dụng của dây quấn bù là triệt tiêu từ trường của phần ứng trong phạm vi dưới mặt cực từ chính. Kết quả là từ trường cực từ chính hầu như không bị biến dạng. Dây quấn bù được đặt trên mặt cực từ chính và được mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng sao cho sức từ động của hai dây quấn đó ngược chiều nhau để có thể bù được phản ứng phần ứng ở bất kỳ tải nào. Dây quấn bù chỉ có thể bù được từ trường phần ứng trong phạm vi dưới bề mặt cực từ chính. Tuy nhiên khi có dây quấn bù thì sức từ động của cực từ phụ được giảm nhỏ, mạch từ của nó ít bão hòa hơn và hiệu quả cải thiện đổi chiều sẽ tăng lên. d. Những biện pháp khác: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Để giảm nhỏ dòng điện phụ iph và do đó cải thiện đổi chiều, từ biểu thức 4 -10a ta thấy còn có khả năng tăng điện trở tiếp xúc hoặc khi thiết kế khống chế sao cho sức điện động phản kháng epk < 7 ÷10V. Nhưng những biện pháp đó khiến cho cấu tạo của máy phức tạp và công nghệ chế tạo khó khăn cho nên không được thông dụng và ta cũng không đề cập đến. BÀI 5: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong nền kinh tế quốc dân, nhiều ngành sản xuất như luyện kim, hóa chất, giao thông vận tải đòi hỏi phải dùng nguồn điện một chiều và ngày nay ta vẫn không thể thay thế được dòng điện một chiều dù việc dùng dòng điện xoay chiều trong công nghiệp đã rất phổ biến. I. CÁC LOẠI MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Dựa vào phương pháp cung cấp dòng điện kích từ máy phát điện một chiều gồm: · Máy phát điện một chiều kích từ độc lập: Loại này bao gồm máy phát điện kích thích bằng nam châm vĩnh cửu và máy phát điện kích thích điện từ. Loại đầu chỉ được chế tạo với công suất nhỏ. Loại thứ 2 có dòng điện kích từ của máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy. · Máy phát điện một chiều tự kích thích có dòng điện kích thích lấy từ bản thân máy phát điện. Tùy theo cách nối dây kích thích ta chia loại này thành 3 loại sau: o Máy phát điện một chiều kích từ song song: dây quấn kích từ nối song song với mạch phần ứng. o Máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng. o Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp: gồm 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 chính. Sơ đồ nguyên lý máy phát điện một chiều Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. II. QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG 1. Các tổn hao trong máy phát điện một chiều Máy phát điện nhận công suất cơ biến thành công suất điện phát ra lưới điện. Các tổn hao năng lượng bao gồm: · Tổn hao không tải: khi máy điện không tải đã tồn tại. Ta có p0= pcơ+ pFe o Tổn hao cơ pcơ: bao gồm tổn hao bi, ma sát chổi than với vành góp, tổn hao quạt thông gió.. các tổn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ máy và làm cho ổ bi, vành góp nóng lên. o Tổn hao sắt pFe: tổn hao sắt do dòng điện xoáy và từ trễ gây nên. Tổn hao này phụ thuộc vào vật liệu, chiều dày của tấm thép, trọng lượng của lõi thép, từ cảm và tần số f. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. o Tổn hao cơ pcơ và tổn hao sắt pFe sinh ra mômen hãm và mômen này tồn tại khi không tải nên gọi là mômen không tải M0. Ta có quan hệ:  0 0 P M  · Tổn hao đồng: bao gồm tổn hao đồng trên mạch phần ứng pCuư và mạch kích từ pCut o Tổn hao đồng trên mạch phần ứng pCuư bao gồm tổn hao đồng trong dây quấn phần ứng I2ưrư, tổn hao đồng trong dây quấn cực từ phụ I2ưrf, tổn hao tiếp xúc giữa chổi than và vành góp ptx. Thường với chổi than graphit, điện áp giáng trên chỗ tiếp xúc của chổi than nên ptx=2Iư. Hiện nay ta thường gộp tất cả các tổn hao này thành tổn hao đồng trên phần ứng và ta có: pCuư =I 2 ưRư (với Rư=rư+rf+rtx) o Tổn hao đồng trên mạch kích từ pCut bao gồm tổn hao trên dây quấn kích từ và tổn hao đồng trên điện trở của mạch điều chỉnh kích thích. Ta có pCut= Ut It . · Tổn hao phụ pf bao gồm tổn hao phụ trong đồng và tổn hao phụ trong thép, thường pf=1% Pđm: o Tổn hao phụ trong đồng do quá trình đổi chiều làm dòng điện trong phần tử đổi chiều, dòng điện phân bố không đều trên bề mặt chổi than làm tổn hao tiếp xúc lớn, từ trường Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. phân bố không đều trong rãnh làm sinh ra dòng điện xoáy trong dây dẫn, tổn hao trong dây nối cân bằng o Tổn hao phụ trong thép là do từ trường phân bố không đều trên bề mặt phần ứng, các bulông, ốc vít trên phần ứng làm từ trường phân bố không đều trong lõi thép, ảnh hưởng của răng và rãnh làm từ trường đập mạch sinh ra 2. Quá trình năng lượng và phương trình cân bằng: Máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng nên máy do một động cơ sơ cấp kéo với tốc độ nhất định. Giả sử công suất phần kích thích do một máy khác cung cấp nên ta không tính vào công suất đưa từ động cơ sơ cấp. Công suất cơ đưa vào máy phát điện, một phần tổn hao không tải p0 (gồm tổn hao sắt và tổn hao cơ), còn lại biến đổi thành công suất điện từ: Pđt=P1- p0 = Eư Iư Khi có dòng điện chạy trong dây quấn phần ứng, một phần công suất điện từ bù vào tổn hao đồng nên công suất điện đưa ra P2: P2=Pđt-pCu =Eư Iư-I 2 ư Rư=UIư Cuối cùng ta có phương trình cân bằng sức điện động của máy phát điện một chiều là: U=Eư-Iư Rư Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chia 2 vế cho ta có phương trình cân bằng mômen của máy phát điện một chiều: M1=M0+M Với M1 là mômen đưa vào đầu trục của máy phát điện; còn M0 là mômen không tải; M là mômen điện từ. Giản đồ năng lượng của máy phát điện một chiều. BÀI 6: CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN KÍCH THÍCH ĐỘC LẬP I. GIỚI THIỆU Máy phát điện một chiều có 4 đại lượng đặc trưng là U,Iư,It,n. Trừ tốc độ động cơ do động cơ sơ cấp kéo nên không đổi, 3 đại lượng còn lại biến thiên và quan hệ chặt chẽ với nhau và tạo nên các đặc tính của máy phát điện một chiều: · Đặc tính không tải U0=E=f(It) khi I=0; n=const. · Đặc tính ngắn mạch In=f(It) khi U=0; n=const. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · Đặc tính ngoài U=f(I) khi Iư=const; n=const. · Đặc tính tải U=f(It) khi Iư=const; n=const. · Đặc tính điều chỉnh It=f(Iư) khi U=const; n=const. Trong các đường đặc tính tải trên, đặc tính không tải là trường hợp đặc biệt của đặc tính tải khi I=0 và đặc tính ngắn mạch là trường hợp đặc biệt của đặc tính điều chỉnh khi U=0. Tất cả các đặc tính trên đều có thể dùng thực nghiệm trực tiếp để thiết lập. II. CÁC ĐẶC TÍNH 1. Đặc tính không tải U0=E=f(It) khi I=0; n=const. Khi làm thí nghiệm, mở cầu dao (I=0), cho máy phát điện quay với tốc độ không đổi, đo các trị số It và U0 tương ứng ta sẽ có đặc tính không tải. Đối với máy phát điện kích thích độc lập do có thể đổi chiều dòng điện kích thích nên ta có thể vẽ được toàn bộ chu trình từ trễ đối xứng ABA/B/A giữa hai giá trị giới hạn của dòng điện kích thích ứng tmI với điện áp dmm UU )25,115,1(  Sơ đồ thực nghiệm và đặc tính không tải. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đoạn OB trên hình là sức điện động ứng với từ dư trong mạch từ máy phát điện. Sức điện động này rất nhỏ, khoảng 2-3% Uđm nên có thể bỏ qua, vì vậy coi đặc tính không tải của máy phát điện một chiều là đường trung bình đi qua góc tọa độ. Đó cũng chính là đường cong từ hóa của máy phát điện 2. Đặc tính ngắn mạch In=f(It) khi U=0; n=const. Ta nối ngắn mạch phần ứng qua ampe mét, cho máy phát điện quay với tốc độ không đổi là định mức, đo các trị số It và I tương ứng ta sẽ có đặc tính ngắn mạch. Đặc tính ngắn mạch của máy phát điện kích thích độc lập Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Khi ngắn mạch U=0 nên Eư=IưRư. Do điện trở Rư của dây quấn phần ứng rất bé và mặt khác phải giữ cho dòng điện I không vượt quá (1,25-1,5)Iđm nên Eư rất nhỏ và dòng điện It tương ứng sẽ rất bé. Do dòng điện It bé nên mạch từ của máy điện không bão hòa, tức là do đó và đặc tính ngắn mạch là một đường thẳng. Nếu máy đã được khử từ dư thì đường thẳng đi qua góc tọa độ (đường 1). Nếu máy chưa được khử từ dư thì ta sẽ có đặc tính 2 và để có đường đặc tính ngắn mạch tiêu chuẩn ta chỉ cần vẽ đường thẳng song song với đường 2 qua góc tọa độ. 3. Đặc tính ngoài U=f(I) khi Iư=const; n=const. I 2 It 1 Mdm Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Khi dòng điện tải I tăng, điện áp rơi trên dây quấn phần ứng tăng, mặt khác do phản ứng phần ứng cũng tăng theo I nên sức điện động E giảm làm cho điện áp đầu cực máy phát điện U giảm xuống. Đặc tính ngoài của máy phát điện kích thích độc lập như hình. Hiệu số điện áp giữa U0 và Uđm với điều kiện dòng điện kích từ không đổi được gọi là độ biến đổi điện áp định mức: 100% 0 0 U UU U dmdm   Đối với máy phát điện kích thích độc lập thường U=5-15% 4. Đặc tính tải U=f(It) khi Iư=const; n=const. Khi có tải điện áp trên đầu cực của máy phát điện nhỏ hơn sức điện động do dó điện áp rơi trên dây quấn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. phần ứng RưIư. Vì vậy đường đặc tính tải (đường 1) biểu thị trên hình 5-8 nằm dưới đặc tính không tải. Nếu từ điểm a ứng với U=Uđm trên đặc tính tải ta vẽ thẳng đứng lên phía trên một đoạn ab bằng điện áp rơi RưIư trên dây quấn phần ứng và kẻ đoạn nằm ngang cắt đường đặc tính không tải tại c. Nối a với c ta được tam giác abc gọi là tam giác đặc tính. Từ hình ta thấy, ứng với dòng điện kích thích It1, khi không tải điện áp là U0=de, còn khi mang tải điện áp giảm đến Uđm=ae. Như vậy đoạn thẳng điện áp biểu thị độ biến đổi điện áp định mức Uđm. Nguyên nhân của sự sụt áp là do điện áp rơi trong dây quấn phần ứng RưIư và do phản ứng của phần ứng khử từ. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đồ thị trên hình, đường 3 biểu thị đặc tính E=f(It) khi máy mang tải. Sức điện động này bé hơn điện áp U0 khi không tải là do ảnh hưởng của phản ứng phần ứng khử từ. 5. Đặc tính điều chỉnh It=f(Iư) khi U=const; n=const. Đặc tính này cho ta biết cần điều chỉnh dòng điện kích thích như thế nào để giữ cho điện áp đầu ra máy phát điện không đổi khi tải thay đổi. Ta thấy khi tải tăng thì ta cần phải tăng It để bù vào điện áp rơi trên phần ứng và ảnh hưởng của phản ứng phần ứng để giữ cho U=const. Từ không tải (với U=Uđm) tăng tới tải định mức thường ta phải tăng dòng điện kích từ lên 15-25%. Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện kích thích độc lập It Iư I0 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. BÀI 6: ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH SONG SONG, NỐI TIẾP VÀ HỖN HỢP I. ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH SONG SONG Để thiết 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 cùng chiều từ trường dư. Nếu không còn từ dư ta phải mồi để tạo từ dư, nếu chiều 2 từ trường ngược nhau ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ hay đổi chiều quay phần ứng. Sau đây ta nghiên cứu quá trình tạo ra điện áp của máy phát điện kích thích song song: Ta viết phương trình điện áp cho mạch vòng kín bao gồm dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng. Bỏ qua phản ứng phần ứng rất nhỏ sinh ra bởi dòng điện it khi chạy qua dây quấn phần ứng và giả thiết rằng hệ số tự cảm của dây quấn kích thích Lt = C te, hơn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. nữa có thể bỏ qua Rư vì nó rất nhỏ so với rt, ta có: E dt di Lir ttt  . Với điều kiện ban đầu t=0, it =0 Sức điện động cảm ứng E sinh ra trong dây quấn phần ứng phụ thuộc vào dòng điện kích từ it và tốc độ quay n của máy. Để đơn giản, ta giả thiết rằng quá trình tự kích thích được tiến hành khi máy được quay với tốc độ định mức và không đổi: n=nđm=C te. Với giả thiết n=Cte, ta có E =f (It) và đó chính là đặc tính không tải của máy phát điện (đường 1 trên hình) Phương trình trên có thể viết lại như sau: dt di LirE ttt  Nếu coi rt = C te thì quan hệ rt it là đường thẳng hợp với trục ngang một góc α xác định bởi: t tt i ir tg  Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Hiệu số đường cong số 1 và đường thẳng 2 chính là dt di LirE ttt  đặc trưng cho quá trình tự kích thích của máy phát điện. Nếu đường cong số 1 cao hơn đường thẳng số 2 tức là 0 dt di Lt , nghĩa là dòng điện it tăng và máy phát điện được tự kích thích. Điện áp của máy phát điện tăng lên cho đến khi it=It (điểm M giao điểm của đường 1 và 2), quá trình tự kích thích kết thức khi 0 dt di Lt và điện áp ở đầu cực máy phát điện bằng: rtIt=E=U0. Ta cần chú ý rằng nếu rt tăng thì đường thẳng U=rtIt có độ dốc lớn hơn (đường 3), điện áp được thành lập sẽ nhỏ hơn. Trị số rt ứng với đường thẳng 4 trùng với phần đoạn thẳng của đặc tính không tải gọi là điện trở tới hạn Rt(th). Khi đó điện áp vào đầu cực máy phát điện sẽ không ổn định. Nếu rt>Rt(th) ta có đường thẳng 5 và điện áp đầu cực máy phát điện bằng sức điện động Edư, máy không thể tự kích. Từ những phân tích trên ta thấy muốn máy tự kích thích và tạo ta điện áp thì: · Máy phải có từ dư. · Chiều quay của máy phát phải theo chiều nhất định để dòng điện it có chiều sao cho từ thông do nó sinh ra cùng chiều với từ thông dư, nếu ngược chiều nó sẽ khử mất từ dư. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · Điện trở mạch kích thích phải không được quá lớn vì nếu rt quá lớn thì it xác lập sẽ rất nhỏ, điện áp xác lập bằng điện áp dư của máy Edư. 1. Đặc tính không tải U0=E=f(It) khi I=0; n=const. Khi không tải trong máy phát điện một chiều kích thích song song vẫn có dòng điện Iư=It, dòng điện này không vượt quá 1-3%Iđm nên không gây ra ảnh hưởng đáng kể đến điện áp. Vì vậy đặc tính không tải của máy điện loại này về cơ bản giống như máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Tuy nhiên vì máy phát điện một chiều kích thích song song chỉ tự kích được theo một chiều nhất định nên đặc tính tải của nó chỉ thành lập được theo một chiều. 2. Đặc tính ngoài U=f(I) khi Iư=const; n=const. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều kích thích song song như hình (đường 2). Để tiện so sánh ta cũng vẽ chung đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều kích thích độc lập (đường 1). Khi dòng điện tải I tăng, điện áp của máy phát điện kích thích song song giảm nhiều hơn máy phát điện một chiều kích thích độc lập vì ngoài ảnh hưởng của phản ứng phần ứng và điện áp rơi trên dây quấn phần ứng, trong máy phát điện một chiều kích thích song song sức điện động E còn giảm theo dòng điện kích từ It. Vì vậy độ thay đổi điện áp của máy phát điện một chiều kích thích song song lớn hơn máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Thường đối với máy phát điện kích thích song song U=10- 12%Uđm Điểm đặc biệt của máy phát điện một chiều kích thích song song là dòng điện tải chỉ tăng đến một mức nhất định I=Ith, sau đó nếu tiếp tục giảm điện trở Rpt ở mạch ngoài thì dòng điện I không tăng mà giản nhanh đến trị số I0 xác định bởi từ dư của máy. (ứng với điểm P trên hình). Sở dĩ như vậy là do máy làm việc trong tình trạng không bão hòa ứng với đoạn thẳng của đường cong từ hóa, dòng điện It giảm làm cho E,U giảm rất nhanh. Điện áp U giảm nhanh hơn Rpt làm cho dòng điện tải giảm đế giá trị I0. Như vậy sự cố ngắn mạch ở đầu cực máy phát điện kích thích song song không gây nguy hiểm như trường hợp máy phát điện kích thích độc lập. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1. Đặc tính tải U=f(It) khi Iư=const; n=const. Cũng giống như máy phát điện một chiều kích thích độc lập, đặc tính tải của máy phát điện một chiều kích thích song song nằm phía dưới về bên phải của đường đặc tính không tải. Phần đường thẳng của đặc tính tải ứng với miền làm việc không ổn định của máy và không thể xây dựng được ở những giá trị điện áp thấp. Sơ đồ thí nghiệm và đặc tính không tải 4. Đặc tính điều chỉnh It=f(Iư) khi U=const; n=const. Đặc tính điều chỉnh của máy phát điện kích thích song song giống như ở máy phát điện một chiều kích thích độc lập. Tuy nhiên đối với máy phát điện một chiều kích thích song song, khi tải tăng thì điện áp bị sụt nhiều hơn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. nên ta cần phải tăng It nhiều hơn, do đó đặc tính điều chỉnh sẽ dốc hơn. 5. Đặc tính ngắn mạch In=f(It) khi U=0; n=const. Đối với máy phát điện một chiều kích thích song song khi U=0 thì It=0 nên ta không xây dựng được đường đặc tính ngắn mạch. II. ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH NỐI TIẾP Trong máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp, dây quấn kích thích được mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng nên dòng điện kích từ chính là dòng điện tải do đó khi tải thay đổi điện áp thay đổi rất nhiều vì vậy trong thực tế không sử dụng máy phát kích từ nối tiếp. Số vòng dây của dây quấn kích tứ ít hơn nhiều so với dây quấn kích từ của máy phát điện một chiều kích thích song song nhưng tiết diện dây lại lớn hơn một cách tương ứng. Máy phát điện một chiều kích thích nối tiếp thuộc loại tự kích cho nên cần phải có từ dư và máy phải quay theo chiều quy định, mặt khác máy chỉ được kích từ khi mạch ngoài khép kín qua một điện trở tải. Vì It=Iư=I nên khi n=const thì chỉ còn 2 đại lượng biến đổi là U và I, do đó máy phát điện này chỉ có một đặc tính ngoài là U=f(I), còn các đặc tính khác chỉ xây dựng được theo sơ đồ kích thích độc lập. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Sơ đồ thí nghiệm và đặc tính ngoài Khi có tải trong dây quấn kích thích, có dòng điện It=Iư=I và điện áp của máy phát điện tăng lên. Tuy nhiên điện áp chỉ tăng tới một trị số tới hạn Uth xác định bởi sự bão hòa của mạch từ. Khi dòng điện tải lớn hơn giá trị tới hạn Ith thì điện áp của máy phát điện lại giảm. Sở dĩ như vậy là do mạch từ bão hòa, từ thông của máy phát điện không tăng nữa, trong khi đó phản ứng phần ứng và điện áp rơi trong mạch phần ứng vẫn tiếp tục tăng theo sự tăng dòng điện. Đường đặc tính ngoài U=f(I) vẽ trên hình. III. ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH HỖN HỢP Máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp có đồng thời 2 dây quấn kích thích song song và nối tiếp cho nên trong nó tập hợp các tính chất của cả hai loại máy này. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 1. Đường đặc tính ngoài U=f(I) khi n=const Khi nối thuận, sức từ động của dây quấn kích từ nối tiếp cùng chiều với sức từ động của dây quấn kích từ song song, nó có tác dụng bù phản ứng phần ứng và điện áp rơi trên điện trở phần ứng do đó 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. Trường hợp bù thừa, điện áp sẽ tăng khi tải tăng (đường 1). Điều này có ý nghĩa đặc biệt khi khi cần bù hao hụt điện áp trên đường dây tải điện để giữ cho điện áp ở hộ tiêu thụ không đổi. Khi nối ngược chiều hai dây quấn kích thích, khi tải tăng điện áp giảm nhanh hơn so với máy phát điện kích thích song song (đường 3,4) do tác dụng khử từ của dây quấn kích thích nối tiếp có sức từ động ngược chiều với sức từ động của dây quấn kích từ song song. Đường đặc tính ngoài dốc nên được sử dụng làm máy hàn điện một chiều. 2. Đường đặc tính điều chỉnh It=f(I) khi U=const; n=const Đường đặc tính điều chỉnh của máy phát điện kích từ hỗn hợp như hình ; trong đó đường cong 1 là đặc tính điều chỉnh khi nối thuận hai dây quấn kích thích và bù bình thường, đường 2- bù thừa và đường 3- nối ngược. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh BÀI 7: MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU LÀM VIỆC SONG SONG I. CÁC ĐIỀU KIỆN Để cho các máy phát điện làm việc có lợi nhất khi phụ tải thay đổi mà vẫn đảm bảo an toàn cung cấp điện, người ta thường nối chúng lại với nhau theo 2 cách: · Ghép nối tiếp cực dương của máy sau nối với cực âm của máy trước. · Ghép song song: các cực cùng dấu. Ghép nối tiếp có nhược điểm là khi một máy bị hỏng cắt ra, các máy khác cũng bị ngừng cả, do đó trong thực tế ta thường ghép song song. Điều kiện để ghép các máy phát điện một chiều song song là: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · Các cực cùng tên dấu với nhau: Điều kiện thứ nhất phải đảm bảo chặt chẽ vì nếu không sau khi đóng cầu dao ghép song song, 2 máy phát điện I và II sẽ nối tiếp nhau tạo thành mạch vòng kín không qua điện trở tải, gây nên tình trạng ngắn mạch của cả 2 máy. · Trị số các sức điện động phải bằng nhau: nếu điều kiện này không thỏa thì sau khi ghép vào máy II hoặc nhận tải đột ngột (nếu E>U) làm cho điện áp của lưới điện thay đổi hay làm việc theo chế độ động cơ (nếu E<U) · Nếu những máy làm việc song song thuộc loại máy phát điện kích thích hỗn hợp thì phải nối dây cân bằng giữa các điểm m và n: nếu không có dây cân bằng thi sau khi ghép song song, nếu ví dụ vì lý do nào đó tốc độ của máy II tăng lên thì sức điện động E2 sẽ làm cho dòng điện I2 tăng. Vì các dây quấn kích thích song song và nối tiếp của máy phát điện kích thích hỗn hợp thường được nối thuận nên khi I2 tăng thì E2 cũng tăng và cứ như vậy làm cho máy II giành hết tải của máy I và bị quá tải trong khi máy I giảm tải dần và chuyển sang chế độ động cơ. Nếu có dây cân bằng thì dòng điện phần ứng của máy II tăng sẽ được phân phối cho dây quấn kích thích nối tiếp của cả 2 máy làm cho sức điện động của cả 2 máy tăng lên và không xảy ra hiện tượng trên. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Máy phát điện một chiều làm việc song song: kích thích song song và hỗn hợp II. PHÂN PHỐI VÀ CHUYỂN TẢI GIỮA CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN Sau khi ghép máy phát điện II làm việc song song với máy phát điện I (trên sơ đồ) do E2=U nên máy phát điện 2 vẫn chưa mang tải I2=0 và toàn bộ tải vẫn do máy I đảm nhận I1=I. Lúc đó đường đặc tính ngoài của 2 máy phát điện được biểu thị bằng đường 1 và 2 trên hình. Muốn cho máy II mang tải ta tăng E2>U và như vậy đặc tính ngoài của máy II sẽ tịnh tiến lên phía trên (đường nét đứt). Vì dòng điện tải tổng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. không đổi cho nênmuốn giữ điện áp U của lưới điện không đổi thì đồng thời với việc tăng E2 phải tiến hành giảm E1 sao cho đặc tính của máy I giảm xuống ở vị trí thích hợp (đường nét đứt) để cho U=const ta phải có I1+I2=I. Việc thay đổi E1 và E2 có thể thực hiện bằng cách thay đổi các dòng điện kích từ ItI và ItII của mỗi máy hay bằng cách thay đổi tốc độ của các động cơ sơ cấp kéo các máy phát điện. Thực tế ta dùng phương pháp thay đổi dòng kích thích để thay đổi tải giữa 2 máy. Muốn chuyển hoàn toàn tải từ máy phát điện I sang máy phát điện II ta chỉ việc tiếp tục tăng E2 và giảm E1 đồng thời cho đến khi E1=U. Lúc đó máy II đảm nhiệm hết tải (I2=I) và ta có thể tách máy I ra khỏi lưới. Cần chú y nếu giảm ItI quá nhiều sẽ làm cho E1<U và máy I sẽ chuyển sang chế độ động cơ tiêu thụ công suất điện lớn từ máy phát điện II. Nếu động cơ sơ cấp là động cơ nhiệt hay động cơ thủy lực thì không cho phép làm việc ở chế độ đó vì sẽ gây hư hỏng động cơ sơ cấp. Việc điều chỉnh dòng điện kích thích của 2 máy phải tiến hành từ từ tránh làm dòng điện I1 và I2 thay đổi nhanh. Khi làm việc song song trong điều kiện không tải, sức điện động E bằng nhau và kích thích không đổi thì lúc có tải, máy phát điện nào có đặc tính ngoài cứng hơn (độ dốc nhỏ hơn) sẽ nhận tải nhiều hơn và ngược lại. Tình trạng làm việc như vậy không tốt nên để lợi dụng tốt công suất của máy cần phải đảm bảo các đặc tính ngoài của máy phát điện một chiều làm việc Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. song song biểu thị trong hệ đơn vị tương đối hoàn toàn trùng nhau. Lúc này tải sẽ tự động phân bố đều giữa các máy. BÀI 8: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU I. TÍNH CHẤT THUẬN NGHỊCH CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Máy điện một chiều có thể làm việc ở chế độ máy phát điện và động cơ. Động cơ điện một chiều thường được dùng trong công nghiệp, giao thông và những nơi cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ). Máy điện một chiều có tính thuận nghịch: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · Đối với máy phát điện một chiều, chiều của mômen điện từ và chiều của tốc độ quay ngược chiều nhau, còn dòng điện và sức điện động thì cùng chiều. · Đối với máy động cơ điện một chiều, chiều của mômen điện từ và chiều của tốc độ quay cùng chiều nhau, còn dòng điện và sức điện động thì ngược chiều nhau nên Eư còn gọi là sức phản điện. Như vậy chỉ cần có một điều kiện khác nhau là chế độ làm việc sẽ khác nhau. Giả sử máy điện một chiều đang làm ciệc ở chế độ máy phát điện nối vào lưới có U=const, dòng điện phần ứng đưa ra là u u u R UE I   , nghĩa là Eư>U. Máy điện sinh ra mômen điện từ có chiều ngược với chiều quay và đóng vai trò là mômen hãm. Bây giờ nếu ta giảm từ thông hay giảm tốc độ xuống một cách thích đáng thì Eư<U và dòng điện Iư sẽ đổi chiều, vậy Eư và Iư sẽ ngược chiều nhau. Do chiều của từ thông không đổi nên mômen điện từ đổi chiều (vì M=CMIư), nghĩa là mômen điện từ đã cùng chiều với tốc độ và từ mômen hãm chuyển thành mômen quay. Máy đã chuyển từ chế độ máy phát điện sang chế độ động cơ và bây giờ nếu ta tách động cơ sơ cấp ra ta sẽ có một động cơ một chiều bình thường. Dựa vào phương pháp kích từ, việc phân loại động cơ điện một chiều giống như đã xét đối với máy phát một chiều. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. II. QUÁ TRÌNH NĂNG LƯỢNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG 1. Quá trình năng lượng Động cơ nhận công suất điện từ lưới điện vào là: P1=UI=U(Iư+It). Với: · U là điện áp đầu cực máy phát điện; I là dòng điện lấy từ lưới điện vào. · Iư là dòng điện đi vào phần ứng; It là dòng điện đi kích thích Công suất điện này phải cung cấp cho: · Phần lớn đi vào phần ứng UIư · Một phần vào mạch kích thích UIt · Tổn hao trên dây quấn phần ứng pCuư và dây quấn kích từ pCut Phần còn lại là công suất điện từ: Pđt=P1- ( i 2 t rt +I 2 ư Rư) = Eư Iư · Khi động cơ quay, một phần công suất điện từ bù vào tổn hao không tải p0 (gồm tổn hao sắt và tổn hao cơ). Phần còn lại là công suất có ích trên trục động cơ: P2=Pđt-p0 =Pđt-(pcơ +pfe) 2. Phương trình cân bằng: Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Từ phương trình Pđt=P1- ( i 2 t rt +I 2 ư Rư) = Eư Iư =U(Iư+It)-( i 2 t rt +I 2 ư Rư) Vì U=rtit do đó phương trình cân bằng sức điện động của động cơ một chiều là: U=Eư+Iư Rư P2=Pđt-p0 ta có Pđt = P2+p0 ta có: M=M0+M2 Với M2 là mômen đưa ra đầu trục máy; còn M0 là mômen không tải. Giản đồ năng lượng của động cơ một chiều. III. MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Các yêu cầu đặt ra cho việc mở máy động cơ điện một chiều là: · Mômen mở máy Mmm phải lớn nhất để có thể hoàn thành quá trình mở máy trong thời gian ngắn nhất. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. · Dòng điện mở máy Imm phải nhỏ nhất để khỏi cháy dây quấn hay ảnh hưởng xấu đến đổi chiều. · Cần chú ý rằng để mômen mở máy lớn, lúc mở máy phải có từ thông lớn nhất vì thế các thông số mạch kích từ phải điều chỉnh sao cho dòng điện kích từ lúc mở máy lớn nhất. Do đó ta thường chỉnh biến trở điều chỉnh dòng kích thích ở vị trí nhỏ nhất để sau khi đóng động cơ vào nguồn thì động cơ được kích thích tối đa và như vậy mômen ứng với mỗi trị số Iư luôn lớn nhất. Các phương pháp mở máy động cơ điện một chiều bao gồm (Để giảm dòng điện mở máy đạt Imm=(1,5-2) Iđm ):