Các loại máy phát điện một chiều

    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: I_ư = I     Phương trình điện áp là:

Mạch phần ứng: U = Eư - RưIưMạch kích từ: Ukt = Ikt(Rkt + Rđc)

            trong đó: R_ư là điện trở dây quấn phần ứng,                         R_kt là điện trở dây quấn kích từ,                         R_đc 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 E_ư giảm.
• Điện áp rơi trong mạch phần ứng r_ưI_ư 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 I_kt = 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 I_n 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 I_kt = 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 I_ư tăng, từ thông và E_ư tăng, do đó U tăng, khi I = (2÷2,5)I_đm, 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.