PHẦN V
MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT
CHƯƠNG 15
MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT DÒNG MỘT CHIỀU
15.1. MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU TỪ TRƯỜNG NGANG
15.1.1. Mở đầu.
Để nghiên cứu loại máy điện một chiều từ trường ngang, trước hết
ta hãy xét các hiện tượng xảy ra ở cuộn dây phần ứng máy điện một chiều. Qua
nghiên cứu người ta đưa ra 2 kết luận sau đây:
- Nếu qua cuộn dây phần ứng chạy một dòng điện thì trục của từ
trường tạo ra bởi dòng điện này sẽ trùng với trục của chổi có dòng điện chạy qua
(hình 15.1).
- Nếu cuộn dây máy điện một chiều quay trong từ trường không đổi
thì các chổi đặt trong trục của từ trường này sẽ không xuất hiện bất kỳ một điện
áp nào mặc dầu từng cuộn dây riêng biệt có cảm ứng sđđ bất kể từ trường được
tạo ra bằng cách nào, còn trên chổi vuông góc về điện với từ trường sẽ xuất hiện
một điện áp có giá trị lớn nhất.
Hướng của từ trường tạo ra do dòng điện chạy trong cuộn phần ứng phụ
thuộc vào chiều dòng điện và vào hướng quấn dây. Trong đó các hình a, b, c, d
lưu ý tới hướng quấn dây và chiều dòng điện, còn hình a
1
, b
1
, c
1
, d
1
là giản đồ
phần ứng cùng chiều dòng điện và chiều từ thông.
v


+
•
+
•
+
•
+
•
+
•
+
•
•
•
•
•
•
•
•
•
+
•
+
•
+
•
+
•
+
•

I
I
I
I
a) b) c) d)
Cuộn dây vòng phải
Cuộn dây vòng trái
φ
φ φ φ
I
I
I I
a
1
) b
1
) c
1
) d
1
)
Hình 15.1 Hướng của từ trường trong cuộn dây máy điện một chiều phụ thuộc vào chiều
dòng điện và cách quấn dây
Chiều của điện áp cảm ứng trên các chổi phụ thuộc vào chiều từ trường,
chiều quay của rô to và chiều quấn dây.
Ví dụ: ở cuộn dây vòng phải chiều mũi tên từ thông (vẽ ở trong rô to hình
15.1) sẽ chỉ chổi “+” sau khi quay đi 90
0
điện theo hướng quay của rô to, còn
nếu cuộn là cuộn vòng trái sẽ chỉ chổi “-”. Từ đây để cho tiện ta chỉ nghiên cứu

, dòng điện này
tạo ra từ thông φ
a
có trục trùng

với chổi a
1
- a
2
. Máy lúc này không có mô men
nào cả. Bây giờ quay mô men bằng một máy lai thì cuộn dây phần ứng sẽ cắt
các từ thông φ
a
của từ trường tạo ra bởi dòng I
a
(ở chổi a
1
- a
2
không xuất hiện
một điện áp nào do trục chổi trùng với trục từ trường) làm xuất hiện ở chổi b
1
-
b
2
, một stđ E
b
(vì B
1
b

1
b
2
. Từ thông φ
b
làm

xuất hiện một sđđ E
a
trên 2
chổi a
1
- a
2
có hướng như hình 15.2

(còn φ
b
không tạo ra sđđ ở b
1
– b
2
). Sđđ E
a
chống lại nguồn điện cung cấp dòng I
a
. Để giữ được dòng I
b
nguồn cung cấp
238

≈ E
a
, nếu bỏ qua điện trở cuộn dây (R ≠ 0) thì điện áp U
a
phải bằng:
U
a
= E
a
+ I
a
R (15.1)
Ta có: E
a
= C
1
φ
bn
, còn: E
b
= C
1
φ
a
n.
Giả sử mạch điện chưa bão hoà thì:
φ
a
= C
a

1
C
2
I
a
n = CI
a
n (15.2)
Nếu nhận R ≈ 0 thì:
U
a
≈ E
a
= CI
b
n
U
b
≈ E
b
= CI
a
n
Kết luận: Nếu điện áp U
a
= const, và n= const thì dòng I
b
= const không
phụ thuộc vào điện trở tải. Điểm đặc biệt của máy là không có mô men điện từ
vì stato không có cuộn kích từ. Máy biến đổi năng lượng một chiều thành năng

b
↓
Ta thấy hệ thống chứa phản hồi âm.
- Khi ngắn mạch U
b
= 0 (U
a
= const, n= const) có nghĩa E
b
≈ 0, như vậy
khi chổi b
1
b
2
ngắn mạch máy nhận dòng I
a
rất nhỏ, ngược lại khi không tải I
b
= 0
thì E
a
= 0 nên qua a
1
a
2
dòng I
a
có giá trị lớn. Để điều chỉnh dòng I
b
ta phải đặt ở

ngắn mạch nên có dòng I
a
chạy, dòng I
a
tạo ra φ
a
và làm xuất hiện trên chổi
b
1
b
2
sđđ E
b
theo biểu thức:
E
a
= C
1
φ
kt
n
E
b
= C
1
φ
a
n (15.3)
Khi có R
tải

+
(15.3b)
I
a
=
R
E
a
(15.3c)
239
Trong đó: R-điện trở cuộn dây phần ứng
Ở hình 15.3b biểu diễn đặc tính E
b
= f(n) khi R
tải
và R không đổi. Từ đặc
tính ta thấy khi tốc độ n > n
x
thì E
b
hầu như không đổi. Tương tự như E
b
, đặc
tính I
b
= f(n) cũng như vậy, khi n > n
x
thì I
b
= const. Tính chất của máy

φ
kt
φ
b
E
b
φ
kt
U
R
t iả
E
b
,i
b
n
x
E
b
=f(n),I
kt
v Rà
t iả
=const
I
b
=f(n),I
kt
v Rà
t iả

x
công tắc W mở, đèn được cấp điện từ ắc qui,
khi tàu chạy n > n
x
, W đóng, ắn qui được nạp điện, và các đèn cũng được cấp
điện từ máy phát.
15.3. AMPLIDYN (MÁY ĐIỆN KHUYẾCH ĐẠI)
Sơ đồ một amplidyn biểu diễn ở hình 15.5. Nguyên lý hoạt động hoàn
toàn giống như máy Rosenberg. Đây là một máy khuyếch đại 2 bậc. Thật vậy
gọi công suất vào là công suất kích từ P
kt’
còn công suất ra là P
đ ’
ta viết:
12
..
pp
kt
q
q
d
kt
d
p
KK
P
P
P
P
P

kt
Mà U
d
= R
tải
I
d
; E
d
= (R
d
+ R
tải
)I
d
= C
1
Φ
a
n = C
2
n
R
E
q
q
q
.
λ
.

λλ
(15.4)
Bậc khuyếch đại thứ nhất gồm cuộn kích từ và mạch chổi q-q, còn bậc
thứ hai là hệ chổi q-q và ra là hệ chổi d-d. Đây thực chất là 2 máy phát mắc nối
tiếp với nhau.
Amplidyn như mô hình 15.5 chỉ dùng để giải thích nguyên lý hoạt động
vì nó có rất nhiều nhược điểm. Hệ số khuyếch đại không lớn vì mạch từ trục
ngang rất nhỏ. Phản ứng phần ứng đã làm từ trường kích từ yếu nhiều, chổi d-d
241
I
kt
d
d
q
q
i
d
n
φ
q
i
d
E
q
φ
kqd
φ
d
E
d

b
n
Cuộn khử
U
kt
Cuộn điều
khiển
Cuộn ổn
định
Hình 15.7 Sơ đồ máy điện khuyếch đại dùng trong trực tế
Hình15.6 Mô hình amplidyn a)Sơ đồ, b)Đường sức ngang,c)Đường sức dọc
U
k
t
i
d
U
d
q
q
i
q
d
I
kt
a)
d
φ
d
d

+
E
E
N S
S
N
Hình 15.8 Máy diện m,ột chiều không có chổi than
1-stato,2-phần ứng,3-kích từ
n
1
2 3
I
kt
-
-
CHƯƠNG 16
MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT DÒNG XOAY CHIỀU
16.1.CUỘN DÂY MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU NẰM TRONG TỪ
TRƯỜNG BIẾN ĐỔI
Một cuộn dây máy điện bất kỳ quay trong từ trường biến đổi sẽ xuất
hiện 2 sđđ : sđđ quay và sđđ truyền đạt.
a. Sđđ truyền đạt
Sđđ truyền đạt xuất hiện do sự thay đổi từ thông móc vòng với cuộn dây.
Do cuộn dây đối xứng ở mọi trục nên khi rôto quay, sđđ này không thay đổi.
Nói một cách khác sđđ truyền đạt không phụ thuộc vào tốc độ quay rô to, ta có
thể nghiên cứu cuộn dây ở vị trí đứng im. Để đơn giản xét cuộn dây chỉ có một
vòng dây (hình 16.1)
Nếu trong cuộn dây stato chạy một dòng điện xoay chiều thì sẽ tạo ra
một từ trường biến thiên và sẽ móc vòng với các cuộn dây ở hình 16.1b,c,d
nhưng không móc vòng với cuộn dây ở vị trí hình16.1a, do đó trong hình 16.1a

φ
φ
E
tr
=0
E
tr
E
tr
E
tr
Trục
cuộn
dây
ro to
α
α=0
α
+
.
+
+
•
•
E