1-1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

1. Máy điện một chiều làm việc dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ, nó có thể làm việc ở chế độ máy phát điện hoặc chế độ động cơ điện. 1. Chế độ máy phát điện Sơ đồ Nguyên lý của máy điện một chiều như hình 1-1. Máy gồm: - Khung dây abcd đặt trong từ trường của nam châm N-S, hai đầu nối với 2 phiến góp (2 nửa vòng đồng). Khung dây và phiến góp được quay quanh trục của nó. - Hai chổi điện (chổi than) A, B đặt cố định và luôn tì lên phiến góp. Khi khung dây quay, các thanh dẫn ab, cd sẽ cắt các đường sức của từ trường. Theo định luật cảm ứng điện từ, trong các thanh dẫn sẽ xuất hiện sức điện động (s.đ.đ) cảm ứng, trị số tức thời của s.đ.đ cảm ứng là: e = B.l.v(1-1) B - Cảm ứng từ nơi thanh dẫn quét qua, l - Chiều dài than dẫn nằm trong từ trường, v - vận tốc quét của thanh dẫn. Hình 1-1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều n c e d b B e - a A + R 1-1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

2. - + A B R R + - Hình 1-2. Vị trí khung dây ở các thời điểm khác nhau R R A B e i 2 t 1 Hình 1-3. S. đ. đ trong khung dây và dòng điện ở mạch ngoài Chiều của s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tai phải. Theo vị trí của khung dây như hình 1-1 và chiều quay của khung dây như hình vè thì thanh dẫn ab đang nằm dười cực bắc N, s.đ.đ cảm ứng e có chiều từ b đến a. Thanh dẫn cd đang nằm dưới cực nam S, chiều của s.đ.đ trong nó từ d đến c. Nếu mạch ngoài khép kín qua tải, sức điện động trong khung dây sẽ sinh ra ở mạch ngoài một dòng điện chạy từ chổi than A đến chổi than B DoCác cạnh ab, cd của khung dây luôn thay đổi vị trí dưới các cực từ (hình 1-2) nên s.đ.đ cảm ứng trong chúng là s.đ.đ xoay chiều (đường 1 hình 1-3).

3. A B e i 2 t 1 Hình 1-3. S.đ.đ trong khung dây và dòng điện ở mạch ngoài Nếu cảm ứng từ trong khe hở không khí (nơi thanh dẫn quét qua) phân bố hình sin thì s.đ.đ trong khung dây cũng là hình sin (đường 1 hình 1-3). Vì chổi điện A luôn tì lên phiến góp nối với thanh dẫn nằm dưới vùng cực bắc N, chổi B luôn tì lên phiến góp nối với thanh dẫn nằm dưới vùng cực nam S nên dòng điện ở mạch ngoài chỉ chạy theo một chiều nhất định từ chổi A đến chổi B. S.đ.đ cảm ứng xoay chiều trong khung dây đã được chỉnh lưu thành s. đ. đ một chiều ở mạch ngoài (đường 2 hình 1-3) nhờ hệ thống phiến góp và chổi than. Nếu máy phát chỉ có một khung dây như hình 1-1 thì điện áp giữa hai chổi điện A, B có dạng như đường 2 ở hình 1-3, đó là điện áp 1 chiều đập mạch. Trên thực tế, để s. đ. đ giữa các chổi than có giá trị lớn và để giảm sự đập mạch của s.đ.đ, người ta dùng nhiều khung dây đặt lệch nhau trong không gian một góc nào đó để làm thành bộ dây quấn phần ứng của máy điện một chiều. Vì có nhiều khung dây nên có nhiều phiến góp, các phiến góp cách điện với nhau ghép lại thành cổ góp. Ví dụ, máy có hai khung dây đặt vuông góc với nhau thì điện áp giữa hai chổi than sẽ như ở hình 1-4. Hình 1-4

4. c d b A a B + - Hình 1-5. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 2. Chế độ động cơ điện Nếu nối hai chổi điện A, B vào nguồn điện một chiều, dòng một chiều sẽ chạy trong các thanh dẫn ab, cd. Tác dụng của từ trường nam châm lên các thanh dẫn có dòng điện sẽ sinh ra lực điện từ.Độ lớn của lực điện từ được xác định theo công thức: F = B.l.i (1-2) B - cảm ứng từ trung bình trong khe hở, l - chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trường, i - dòng điện chạy trong thanh dẫn. Chiều của lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (xem hình 1-5). Lực điện từ tác dụng lên các thanh dẫn ở mỗi vùng cực có chiều không đổi nên mômen do lực điện từ sinh ra cũng có chiều không đổi, làm cho khung dây quay theo một chiều nhất định. Đó chính là nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.