Giáo trình Máy điện II - Chương 10: Máy phát điện một chiều

y nên. Đ−ờng trung 
bình của chu trình từ trễ lμ đặc tính không tải của máy. Đây cũng chính lμ đặc tính từ hóa 
đã xác định ở phần tính toán từ tr−ờng không tải. 
b) Đặc tính ngắn mạch 
 In = f(It), khi U = 0, n = C
te; 
Để có đặc tính ngắn mạch tất cả các loại máy phát đều phải đ−ợc kích từ độc lập. Nối 
ngắn mạch các chổi than, quay máy lên tốc độ n = nđm, điều chỉnh It ta đ−ợc các giá trị I 
t−ơng ứng. Khi ngắn mạch, E−=R−.I− vì R− rất bé nên để I−=(1,25-1,5)Iđm thì It rất bé nên 
mạch từ không bảo hòa do vậy quan hệ I− = f(It) lμ đ−ờng thẳng. Đ−ờng 1 máy ch−a khử từ; 
đ−ờng 2 máy đã khử từ. 
c) Tam giác đặc tính. 
Trên cùng 1 trục tọa độ vẽ các đ−ờng đặc tính không tải (1) vμ đặc tính ngắn mạch (2), 
hình 6.4. Từ Inm = Iđm chiếu sang (2) vμ chiếu xuống trục It, ta đ−ợc It = OC. Dòng It nμy 
gồm 2 phần: OD để sinh ra Enm = AD = BC, phần còn lại DC = AB để khắc phục phản ứng 
phần ứng lúc ngắn mạch. Ta giác ABC có cạnh AB vμ BC đều tỷ lệ với I gọi lμ tam giác đặc 
tính hình 6.4a. Với máy kích thích hổn hợp dây quấn kích thích nối tiếp đ−ợc nối thuận, bù 
thừa thì cạnh AB nằm bên phải cạnh BC, hình 6.4b. 
Hình 6.4 Dựng tam giác đặc tính: a) khi phản 
ứng phần Hình 6.3 Đặc tính ngắn 
1. Máy phát điện 1 chiều kích từ độc lập. 
a) Đặc tính ngoμi U=f(I) khi It=C
te, n=Cte. 
 Theo ph−ơng trình điện áp máy phát điện 1 
chiều U = E - R−I− nên khi I tăng, R−I− tăng vμ phản 
ứng phần ứng tăng, nên E giảm xuống, cuối cùng lμ U 
giảm xuống. 
 10)%(5100
U
UU
%ΔU
dm
dm0
dm −=−= 
- Xây dựng đặc tính ngoμi bằng ph−ơng pháp vẽ: 
Trên hệ trục tọa độ UOIt vẽ đặc tính U = f(It). 
Trên trục It lấy It = OP = C
te, đặt tam giác đặc tính 
ABC có các cạnh AB vμ BC tỷ lệ với Iđm , sao cho đỉnh 
A nằm trên đặc tính không tải, cạnh BC nằm trên 
Hình 6.5 Đặc tính ngoμi 
máy phát 
Máy điện 2 47
đ−ờng PP' thì đoạn PC = U khi I = Iđm. Dóng sang hệ trục UOI ta đ−ợc điểm D' của đặc 
tính ngoμi. Từ đây ta tìm tiếp đ−ợc 
các điểm D''.. khác, hình 6.6. 
Chứng minh: Khi không tải 
I = 0, dòng kích từ It = OP để sinh 
ra E = U0 = PP' = OD. Khi tải định 
mức I = Iđm , dòng kích từ chỉ còn lại 
phần It0 = OQ vì nó đã mất đi phần 
QP = AB để khắc phục phản ứng 
phần ứng. Nh− vậy s.đ.đ cảm ứng 
đ−ợc trong dq phần ứng bây giờ lμ 
E− = QA = PB. Điện áp trên đầu cực 
sẽ lμ U = E− - R−I− = PB - BC = PC. 
Thực tế do mạch từ có bảo hòa 
nên đ−ờng đặc tính ngoμi thực 
nghiệm lμ đ−ờng đứt nét, nằm d−ới. 
b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) khi U=C
te, n = Cte. 
Đặc tính điều chỉnh cho biết h−ớng cần phải điều 
chỉnh It nh− thế nμo để giữ cho U = C
te. Th−ờng từ 
không tải đến tải Iđm để giữ U = Uđm dòng It phải tăng 
từ (15-25)%, hình 6.7. 
Xây dựng đặc tính điều chỉnh bằng ph−ơng pháp 
vẽ: 
Vẽ đặc tính không tải, trên trục OU lấy U = Uđm 
= OF. Kẻ đ−ờng FD song song với trục hoμnh, cắt đặc 
tính không tải tại điểm M. Từ M hạ vuông góc với 
trục hoμnh xác định đ−ợc điểm M' ứng với dòng kích 
từ It0 khi không tải I = 0. Trên đ−ờng FD ta đặt tam gíac 
đặc tính ứng với I = Iđm, sao cho đỉnh A nằm trên đặc 
không tải, đỉnh C nằm trên đ−ờng FD vμ BC// OU. Từ 
điểm C ta xác định đ−ợc điểm N, thì ON = Itđm, ứng với 
Iđm. 
Hình 6.6 Đặc tính ngoμi xây dựng theo ph−ơng 
Hình 6.7 Đặc tính điều 
Cứ lμm nh− vậy ta xây dựng đ−ợc đặc tính điều 
chỉnh, hình 6.8. 
Đ−ờng đặc tính điều chỉnh thực nghiệm lμ đ−ờng 
đứt nét do có ảnh h−ởng của bảo hòa. 
2. Máy phát điện 1 chiều kích từ song song. 
a) Điều kiện tự kích thích. 
Từ đ−ờng đặc tính không tải ta thấy, khi máy điện 1 
chiều ngừng hoạt động, trong lỏi thép cực từ chính, 
gông từ vẫn còn một l−ợng từ thông d−. Khi quay máy 
đến tốc độ định mức n = nđm, ban đầu It = 0, lúc nμy đầu cực của máy phát vẫn có một điện 
áp do φd− cảm ứng nên, U = Ed− = (2-3)%Uđm. Nếu mạch kích từ đ−ợc nối kín trong nó sẽ 
Hình 6.8 Dựng tam giác 
Máy điện 2 48
có dòng điện kích từ It0 chạy qua. Dòng It0 sinh ra từ thông 
kích từ đầu tiên φd−. Nếu φt0 cùng chiều với φd− thì điện áp 
đầu cực của máy phát sẽ tăng tr−ởng, quá trính thμnh lập 
điện áp sẽ đ−ợc thiết lập. Nếu φt0 ng−ợc chiều với φd− chúng 
sẽ triệt tiêu nhau vμ máy không tự kích đ−ợc. 
Điện áp xác lập đầu cực máy phát lμ giao điểm của 
đ−ờng đặc tính từ hóa của mạch từ vμ đ−ờng đặc tính Vol-
Ampe của mạch kích thích, hình 6.9. Từ đó ta có tgα = U/It 
= Rt. Nếu Rt quá lớn thì điện áp sẽ xác lập tại điểm ứng với 
Ed−. 
Vậy điều kiện để máy tự kích lμ: Hình6.9 quá trình 
- Máy phải có từ d− 
- Chiều quay của máy phải phù hợp để φt0 cùng chiều với φd−
- Rt đủ nhỏ để U đạt giá trị yêu cầu. 
b) Đặc tính ngoμi U=f(I) khi Rt=C
te, n=Cte. 
Dạng của đặc tính ngoμi nh− hình 6.10, đ−ờng 1 của 
máy phát kích thích song song, đ−ờng 2 của máy kích thích 
độc lập. Ta thấy đ−ờng 1 dốc hơn đ−ờng 2 đó lμ vì, với máy 
phát kích thích song song, khi tải tăng (I tăng), ngoμi 2 
nguyên nhân lμ cho điện áp đầu cực giảm xuống lμ: 
- Sụt áp trên R−I tăng 
- Phản ứng phần ứng tăng lμm E giảm 
Nó còn nguyên nhân thứ 3 lμ khi U giảm thì It = U/Rt 
sẽ giảm, dẫn tới φt giảm vμ E giảm nhiều. 
Từ đ−ờng đặc tính ta thấy khi tải 
tăng đến một giá trị tới hạn Ith ứng 
với điểm K thì sau đó điện áp tụt 
nhanh về zéro, với dòng điện ngắn 
mạch xác lập I0 ứng với Ed−. Điểm K 
lμ điểm ứng với điểm chớm bảo hòa 
trên đ−ờng đặc tính không tải, sau đó 
lμ phần tuyến tính nên điện áp sẽ 
giảm nhanh. 
Đặc tính ngoμi của máy phát kích 
thích song song xây dựng theo 
ph−ơng pháp vẽ nh− trên hình 6.11. 
Vì ở máy phát kích thích song song It 
phụ thuộc vμo U nên đ−ờng U = RtIt 
lμ đ−ờng 0P đi qua gốc tọa độ. 
Hình 6.10 Đặc tính 
Hình 6.11 Đặc tính ngoμi xây dựng theo ph−ơng 
b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) khi U=C
te, n = Cte. 
Vì việc điều chỉnh dòng điện It không phụ thuộc nguồn kích từ lấy từ đâu nên đ−ờng 
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 It 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 lμ song song vμ nối tiếp. Tuỳ 
theo cách nối dây quấn nối tiếp mμ từ tr−ờng kích 
thích của 2 dây quấn có thể cùng chiều (nối thuận) 
hoặc ng−ợc chiều (nối ng−ợc). Nối ng−ợc chỉ dùng 
cho máy phát hμn điện 1 chiều. 
a) Đặc tính ngoμi U = f(I) khi n = Cte
 Cuộn dây kích từ nối tiếp có thể nối thuận 
hoặc nối ng−ợc, nên dạng các đặc tính ngoμi nh− 
hình 6.12. Đ−ờng 1, nối thuận, bù thừa; đ−ờng 2, 
nối thuận, bù đủ; đ−ờng 3, kích thích 
song song; đ−ờng 4, nối ng−ợc 
Hình 6.12 Đặc tính ngoμi MF-
Ph−ơng pháp dựng đặc tính ngoμi từ 
đặc tính không tải vμ tam giác đặc tính 
t−ơng tự nh− máy phát kích thích song 
song. Trên hình 6.13, đ−ờng (1) lμ đặc 
tính không tải, đ−ờng (2) lμ lμ quan hệ 
U = rtIt, đ−ờng (3) lμ điện áp rơi trên 
R−I−. Giao điểm của đ−ờng (1) vμ (2) lμ 
điểm M ứng với I− = 0 dóng sang trục 
tung ta đ−ợc U0, điện áp lúc không tải. 
Tam giác ABC ứng với Iđm vμ tr−ờng 
hợp bù thừa. Cho ABC tịnh tiến theo 
đ−ờng thẳng 2, sao cho A' năm trên đ−ờng (1), C' nằm 
trên đ−ờng (2) thì G0C' = Uđm, dóng sang bên trái cắt 
đ−ờng Iđm cho ta điểm D lμ điểm của đặc tính ngoμi ứng 
với Iđm. Lμm t−ơng tự với tam giác A1B
Hình 6.13 Đặc tính ngoμi theo ph−ơng 
Hình 6.14 Đặc tính 
điều chỉnh máy PĐ1C kích 
B1C1 ứng với Iđm/2 ta 
đ−ợc điểm D1 Nối các điểm U0, D1, D ta đ−ợc đặc tính 
ngoμi. Khi cần bù điện áp trên đ−ờng dây tải ta tăng dòng 
kích từ nối tiếp vμ đặc tính ngoμi lμ đ−ờng đứt nét (ứng 
với điểm D') 
b) Đặc tính điều chỉnh It = f(I) khi U=C
te, n = Cte. 
Đặc tính điều chỉnh của máy kích từ hổn hợp nh− hình 
6.14 với đ−ờng 1, nối thuận, bù đủ; đ−ờng 2, nối thuận, bù 
thừa; đ−ờng 3, nối ng−ợc 
10.3 Máy phát điện một chiều lμm việc song song. 
1. Điều kiện ghép song song các máy phát. 
Giả sử máy phát 1 đang phát điện lên thanh cái, ta cần ghép máy phát 2 vμo lμm việc 
song song với máy 1, hình 6.15. Để việc ghép đ−ợc thuận lợi thì phải đảm bảo các điều 
kiện sau: 
1. Cực tính của máy phát phải nối đúng cực tính của thanh cái 
2. S.đ.đ của máy phát bằng điện áp của thanh cái (E2 = U) 
3. Với máy kích từ hổn hợp cần phải có dây cân bằng điện thế 
Máy điện 2 50
Điều kiện thứ nhất bắt 
buộc phải đảm bảo: nếu không 
khi nối máy 2 vμo l−ới thì cả 
hai máy đều bị ngắn mạch. 
Điều kiện thứ 2 nếu không 
đảm bảo: khi ghép máy 2 vμo 
l−ới thì hoặc lμ máy 2 sẽ phải 
nhận tải đột ngột (nếu E2 > U), 
hoặc lμ máy 2 sẽ chuyển sang 
lμm việc theo chế độ động cơ 
(nếu E2 < U). 
Điều kiện thứ 3 nếu không 
đảm bảo: Máy kích từ hổn hợp, 
cuộn kích từ nối tiếp th−ờng 
đ−ợc nối thuận. Do đó nếu khi 
vận hμnh vì một lý do nμo đó 
giả sử tốc độ của máy 1 tăng 
lên, lúc đó s.đ.đ E1 tăng lên, thì I1 tăng lên vμ E1 tiếp tục tăng. Cứ nh− thế cho đến khi máy 
1 dμnh hết tải vμ bị quá tải, còn máy 2 chuyển sang lμm việc ở chế độ động cơ. 
Hình 6.15 Máy phát điện một chiều lμm việc 
 2. Phân phối vμ chuyển tải giữa các máy phát. 
Giả sử máy phát 1 đang lμm việc với tải I, có 
đặc tính ngoμi, đ−ờng (1) trên hình vẽ. Nếu máy 
phát 2 có đặc tính ngoμi dạng nh− đ−ờng (2), ta 
cần chuyển tải từ máy 1 qua máy 2, quá trình 
đ−ợc tiến hμnh nh− sau: Tăng kích từ của máy 2 
để đẩy đ−ờng (2) lên phía trên, đồng thời giảm 
kích từ của máy (1) để hạ thấp đ−ờng (1) xuống, 
sao cho U = Cte vμ I = I1 + I2. Nếu muốn chuyển 
toμn bộ tải sang máy 2 ta cứ tiến hμnh nh− trên, 
cho đến khi E1 = U, thì cắt hẳn máy 1 ra khỏi 
l−ới vμ máy 2 sẽ mang tải toμn bộ, hình 6.16 
Chú ý rằng:Nếu ta giảm It1 qua nhanh mμ 
E1 < U thì máy 1 sẽ chuyển sang lμm việc ở chế 
độ động cơ. Điều nμy rất nguy hiểm nếu các 
máy phát đ−ợc kéo bằng động cơ nhiệt. 
Hình 6.16 Phân phối tải giữa 
Từ hình 6.16 ta nhận thấy rằng muốn sự phân phối tải gi−ũa các máy hợp lý vμ thuận 
lợi thì các máy phải có đặc tính ngoμi có độ dốc nh− nhau. 
Máy điện 2 51