Chương 14 Sức từ động của dây quấn máy điện xoay chiều

Dòng điện chạy trong dây quấn của máy điện xoay chiều sẽ sinh ra từ trường dọc khe hở giữa stato và rôto. Tuỳ theo tính chất của dòng điện và loại dây quấn mà từ trường đó có thể là từ trường đập mạch hoặc trường quay.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 14 Sức từ động của dây quấn máy điện xoay chiều Ch¬ng 14 Søc tõ ®éng cña d©y quÊn m¸y ®iÖn xoay chiÒu 14.1. §¹i c¬ng Dßng ®iÖn ch¹y trong d©y quÊn cña m¸y ®iÖn xoay chiÒu sÏ sinh ra tõ trêng däckhe hë gi÷a stato vµ r«to. Tuú theo tÝnh chÊt cña dßng ®iÖn vµ lo¹i d©y quÊn mµ tõtrêng ®ã cã thÓ lµ tõ trêng ®Ëp m¹ch hoÆc trêng quay. Muèn nghiªn cøu c¸c tõtrêng cÇn ph¶i ph©n tÝch sù ph©n bè vµ tÝnh chÊt cña c¸c søc tõ ®éng (s.t.®) do dßng®iÖn trong d©y quÊn sinh ra. §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc ph©n tÝch, ta gi¶ thiÕt khe hë gi÷astato vµ r«to lµ ®Òu vµ tõ trë cña thÐp kh«ng ®¸ng kÓ, nghÜa lµ µ Fe = ∞ . Trong ch¬ng nµy ta sÏ nghiªn cøu s.t.®. cña d©y quÊn m¸y ®iÖn xoay chiÒu b»ngph¬ng ph¸p gi¶i tÝch vµ ph¬ng ph¸p ®å thÞ. Tríc khi ph©n tÝch sù ph©n bè vµ tÝnhchÊt cña c¸c s.t.®. do dßng ®iÖn ch¹y trong d©y dÉn sinh ra, cÇn nh¾c l¹i c¸c kh¸i niÖmvÒ s.t.®. ®Ëp m¹ch, s.t.®. quay vµ quan hÖ gi÷a hai tõ trêng ®ã. 14.1.1. BiÓu thøc cña s.t.®. ®Ëp m¹ch. BiÓu thøc cña s.t.®. ®Ëp m¹ch cã thÓ viÕt nh sau: F = Fm .sin ωt .cos α (14-1)trong ®ã: α lµ gãc trong kh«ng gian. Trong biÓu thøc trªn nÕu cho t = const th×: F = Fm1 .cos α = f (α ) (14-2)trong ®ã: Fm1 = Fm sin ωt lµ biªn ®é tøc thêi cña s.t.®. ®Ëp m¹ch. Nh vËy F ph©n bè h×nh sin Ftrong kh«ng gian (h×nh 14-1). T t= 4 Khi α = const , nghÜa lµ ë mét vÞ trÝ t=0cè ®Þnh bÊt kú, th×: T t= 6 F = Fm2 .sin ωt (14-3) π α 0trong ®ã: Fm2 = Fmcosα, vµ ë vÞ trÝ ®ã π π −trÞ sè cña F biÕn thiªn h×nh sin theo thêi 2 2 3πgian. Tõ nh÷ng nhËn xÐt trªn ta thÊy r»ngs.t.®. ®Ëp m¹ch lµ mét sãng ®øng vµ H×nh 14-1. S.t.®. ®Ëp m¹chtrong trêng hîp ®¬n gi¶n nµy, s.t.®. ë c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhauph©n bè h×nh sin trong kh«ng gian vµbiÕn ®æi h×nh sin theo thêi gian. 14.1.2. BiÓu thøc cña s.t.®. quay trßn víi biªn ®é kh«ng ®æi BiÓu thøc cña s.t.®. quay trßn víi biªn ®é kh«ng ®æi cã d¹ng: F = Fm .sin(ωt m α ) (14-4) 17 ThËt vËy, gi¶ sö ta xÐt mét ®iÓm bÊt kú tïy ý cña sãng s.t.®. cã trÞ sè kh«ng ®æi th×: sin(ω t m α) = const ωt m α = consthay: LÊy vi ph©n biÓu thøc ®ã theo thêi gian, ta cã: dα = ±ω (14-5) dt §¹o hµm cña α theo t ë biÓu thøc (14-5) chÝnh lµ tèc ®é gãc quay biÓu thÞ dα > 0 øng víi sãng quay thuËn [dÊu ″-” trong biÓu thøc (14-4)], vµb»ng rad/s. Khi dtdα < 0 øng víi sãng quay ngîc [dÊu + trong biÓu thøc (14-4)]. H×nh 14-2a vµ bdtcho thÊy vÞ trÝ cña c¸c sãng quay thuËn vµ ngîc ë c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. F F t = T/4 t=0 t=0 t = T/4 dα 0 dt Fm Fm dt 2π α 2π α π π 0 3π 3π 0 π π 2 2 2 2 a) b) H×nh 14-2. VÞ trÝ cña sãng quay ngîc (a) vµ quay thuËn (b) ë thêi ®iÓm t = 0 vµ t = T/4 14.1.3. Quan hÖ gi÷a c¸c s.t.®. ®Ëp m¹ch vµ s.t.®. quay BiÓu thøc cña s.t.®. ®Ëp m¹ch cã thÓ viÕt: 1 1 F = Fm .sin ωt cos α = Fm sin(ωt − α ) + Fm sin(ωt + α ) (14-6a) 2 2 NghÜa lµ s.t.®. ®Ëp m¹ch lµ tæng cña hai s.t.®. quay thuËn vµ quay ngîc víi cïngmét tèc ®é gãc ω vµ cã biªn ®é b»ng mét nöa biªn ®é cña s.t.®. ®Ëp m¹ch ®ã. MÆt kh¸c, tõ biÓu thøc lîng gi¸c: Fm . sin(ωt ± α ) = Fm .sin ωt cos α ± Fm cosωt sin α π π   = Fm .sin ωt cos α ± Fm .sin ωt −  cos ...