Chơng 10 Máy phát điện một chiều
10.1 Đại cơng.
1. Máy phát điện 1 chiều kích thích độc lập
Gồm: máy phát 1 chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, chế tạo với công suất rất
bé. Máy phát điện 1 chiều kích thích điện từ, nguồn kích thích chủ yếu lấy từ ắc quy, công
suất lớn, điều chỉnh điện áp dể dng v dãi rộng, hình 6.1a.
2. Máy phát điện 1 chiều tự kích thích.
- MF1C kích thích song song,
hình 6.1b. Mạch kích thích nối song
song với mạch phần ứng. Dq kích
thích có số vòng dây nhiều, tiết diện
dây bé.
- MF1C kích thích nối tiếp, hình
6.1c. Dq kích thích nối nối tiếp với dq
phần ứng. Dq kích thích có số vòng
dây ít, tiết diện dây lớn.
Hình 6.1 Nguyên lý kích thích của các loại
- MF1C kích thích hổn hợp, hình
6.1d.
10.2 Các đặc tính của máy phát điện 1 chiều.
Máy phát điện 1 chiều có 4 đại lợng đặc trng l: U, I

, I
t
v n. Trong đó n thờng
đợc giữ không đổi còn lại 3 đại lợng xác định cho ta 5 đờng đặc tính.
1) Đặc tính không tải U
0
= E = f(I
t
) khi I = 0, n = C

Trong 5 đặc tính trên thì đặc tính không tải l trờng hợp đặc biệt của đặc tính tải, khi
I = 0; Đặc tính ngắn mạch l trờng hợp đặc biệt của đặc tính điều chỉnh khi U = 0.
Đặc tính không tải v ngắn mạch của các loại
máy phát 1 chiều cơ bản giống nhau, nên ta xét
chung. Các đặc tính khác ta xét riêng cho từng loại
máy.
a) Đặc tính không tải
Để lấy đặc tính không tải ta lm thí nghiệm
không tải. Lúc đó cầu dao nối với tải bên ngoi để hở,
cho máy quay lên đến tốc độ n = n
đm
= const. Tăng
dần dòng kích từ I
t
từ 0 đến I
tm
lúc đó điện áp đầu cực
máy đạt khoảng U = (1,15 - 1,25)U
đm
. Giảm I
t
cho
đến lúc U = 0. Với máy kích từ độc lập đổi chiều
dòng điện kích từ lại tăng v giảm theo chiều (-) ta
đợc ton bộ chủ trình từ trễ BABA'B'A nh hình 6.2.
Hình 6.2 Đặc tính không
tải của
Máy điện 2
46
Đoạn OB l s.đ.đ E

rất bé nên để I

=(1,25-1,5)I
đm
thì I
t
rất bé nên
mạch từ không bảo hòa do vậy quan hệ I

= f(I
t
) l đờng thẳng. Đờng 1 máy cha khử từ;
đờng 2 máy đã khử từ.
c) Tam giác đặc tính.
Trên cùng 1 trục tọa độ vẽ các đờng đặc tính không tải (1) v đặc tính ngắn mạch (2),
hình 6.4. Từ I
nm
= I
đm
chiếu sang (2) v chiếu xuống trục I
t
, ta đợc I
t
= OC. Dòng I
t
ny
gồm 2 phần: OD để sinh ra E
nm
= AD = BC, phần còn lại DC = AB để khắc phục phản ứng
phần ứng lúc ngắn mạch. Ta giác ABC có cạnh AB v BC đều tỷ lệ với I gọi l tam giác đặc

dm
dm0
dm
=

=

- Xây dựng đặc tính ngoi bằng phơng pháp vẽ:
Trên hệ trục tọa độ UOI
t
vẽ đặc tính U = f(I
t
).
Trên trục I
t
lấy I
t
= OP = C
te
, đặt tam giác đặc tính
ABC có các cạnh AB v BC tỷ lệ với I
đm
, sao cho đỉnh
A nằm trên đặc tính không tải, cạnh BC nằm trên
Hình 6.5 Đặc tính ngoi
máy phát
Máy điện 2
47
đờng PP' thì đoạn PC = U khi I = I
đm

nên đờng đặc tính ngoi thực
nghiệm l đờng đứt nét, nằm dới.
b) Đặc tính điều chỉnh I
t
= f(I) khi U=C
te
, n = C
te
.
Đặc tính điều chỉnh cho biết hớng cần phải điều
chỉnh I
t
nh thế no để giữ cho U = C
te
. Thờng từ
không tải đến tải I
đm
để giữ U = U
đm
dòng I
t
phải tăng
từ (15-25)%, hình 6.7.
Xây dựng đặc tính điều chỉnh bằng phơng pháp
vẽ:
Vẽ đặc tính không tải, trên trục OU lấy U = U
đm

= OF. Kẻ đờng FD song song với trục honh, cắt đặc
tính không tải tại điểm M. Từ M hạ vuông góc với

áp do

d
cảm ứng nên, U = E
d
= (2-3)%U
đm
. Nếu mạch kích từ đợc nối kín trong nó sẽ
Hình 6.8 Dựng tam giác
Máy điện 2
48
có dòng điện kích từ I
t0
chạy qua. Dòng I
t0
sinh ra từ thông
kích từ đầu tiên

d.
Nếu

t0
cùng chiều với

d
thì điện áp
đầu cực của máy phát sẽ tăng trởng, quá trính thnh lập
điện áp sẽ đợc thiết lập. Nếu

t0

t
đủ nhỏ để U đạt giá trị yêu cầu.
b) Đặc tính ngoi U=f(I) khi R
t
=C
te
, n=C
te
.
Dạng của đặc tính ngoi nh hình 6.10, đờng 1 của
máy phát kích thích song song, đờng 2 của máy kích thích
độc lập. Ta thấy đờng 1 dốc hơn đờng 2 đó l vì, với máy
phát kích thích song song, khi tải tăng (I tăng), ngoi 2
nguyên nhân l cho điện áp đầu cực giảm xuống l:
- Sụt áp trên R

I tăng
- Phản ứng phần ứng tăng lm E giảm
Nó còn nguyên nhân thứ 3 l khi U giảm thì I
t
= U/R
t

sẽ giảm, dẫn tới

t
giảm v E giảm nhiều.
Từ đờng đặc tính ta thấy khi tải
tăng đến một giá trị tới hạn I
th

, n = C
te
.
Vì việc điều chỉnh dòng điện I
t
không phụ thuộc nguồn kích từ lấy từ đâu nên đờng
đặc tính điều chỉnh của máy phát kích thích song song cũng giống nh máy phát kích thích
nối tiếp, tuy nhiên do điện áp của MF kích thích song song thay đổi nhiều hơn nên I
t
phải
điều chỉnh nhiều hơn.
Máy điện 2
49
3. Máy phát điện 1 chiều kích thích hổn hợp.
Máy phát điện 1 chiều kích thích hổn hợp có 2
dây quấn kích thích l song song v nối tiếp. Tuỳ
theo cách nối dây quấn nối tiếp m từ trờng kích
thích của 2 dây quấn có thể cùng chiều (nối thuận)
hoặc ngợc chiều (nối ngợc). Nối ngợc chỉ dùng
cho máy phát hn điện 1 chiều.
a) Đặc tính ngoi U = f(I) khi n = C
te
Cuộn dây kích từ nối tiếp có thể nối thuận
hoặc nối ngợc, nên dạng các đặc tính ngoi nh
hình 6.12. Đờng 1, nối thuận, bù thừa; đờng 2,
nối thuận, bù đủ; đờng 3, kích thích
song song; đờng 4, nối ngợc
Hình 6.12 Đặc tính ngoi MF-
Phơng pháp dựng đặc tính ngoi từ
đặc tính không tải v tam giác đặc tính

đm
cho ta điểm D l điểm của đặc tính ngoi ứng
với I
đm
. Lm tơng tự với tam giác A
1
B
Hình 6.13 Đặc tính ngoi theo phơng
Hình 6.14 Đặc tính
điều chỉnh máy PĐ1C kích
B
1
C
1
ứng với I
đm
/2 ta
đợc điểm D
1
Nối các điểm U
0
, D
1
, D ta đợc đặc tính
ngoi. Khi cần bù điện áp trên đờng dây tải ta tăng dòng
kích từ nối tiếp v đặc tính ngoi l đờng đứt nét (ứng
với điểm D')
b) Đặc tính điều chỉnh I
t
= f(I) khi U=C