ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế bộ CHỈNH lưu HÌNH TIA BA PHA để điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật K ho a Đi ện – Đi ện tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập Tự do Hạnh phúc - ---o0o---NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Họ và tên sinh viên:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SUẤT

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022

Trường ĐH Sư phạm

Kỹ thuật

K ho a Đi ện – Đi ện tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Độc lập

Tự do Hạnh phúc

-

-o0o -NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Họ và tên sinh viên: Hà Tiến Đạt Lớp: 19TDH2GVHD: Võ Khánh Thoại

1.Tên đề tài:

Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

2. Các số liệu ban đầu:

1 Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha 220/380V

2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương pháp

điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay đổi điện

áp phần fíng

Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu tia ba pha Chương 3: Thiết kế và tính chọn các phần tfí mạch động lực Chương 4: Thiết kế và tính chọn các phần tfí mạch điều khiển Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận

Chương 6: Mô phỏng mạch trên Matlab/Simulink

4 Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều

khiển và bảo vệ

5 Tài liệu tham khảo:

Các tài liệu môn học

Kiểm tra tiến độ đồ án Đà Nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2022

(Giáo viên HD ký mỗi lần SV đến Giảng viên hướng dẫn

gặp thông qua đồ án)

Võ Khánh Thoại

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện tfí công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quátrình công nghiệp hoá đất nước Sfí dụng fíng dụng của điện tfí công suất trong các hệthống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tfí bán dẫn và việc dễ dàng

tự động hoá cho các quá trình sản xuất

Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tfí công suất đem lại hiệu suất cao.Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thườngnhư: khuếch đại từ, máy phát - động cơ Và để đáp fíng được nhu cầu ngày càng khắckhe của nền công nghiệp thì điện tfí công suất luôn phải nghiên cfíu, phát triển để ra giảipháp tối ưu nhất Đặc biệt trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0 thì tự động hóa trongcông nghiệp có vai trò hết sfíc quan trọng

Do đó các nhà máy, phân xưởng cần phải có các thiết bị tự động đòi hỏi sự bền bỉ,

độ an toàn, chính xác cao Đó là nhiệm vụ của điện tfí công suất cần phải giải quyết.Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn được coi là mộtloại máy điện rất quan trọng Mặc dù động cơ điện xoay chiều có tính ưu việt hơn như cấutạo giản đơn, công suất lớn… Nhưng không thể hoàn toàn thay thế được động cơ điệnmột chiều

Đặc biệt là trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộngnhư máy cán thép, máy công cụ lớn đầu máy điện Vì vậy việc điều khiển động cơ điệnmột chiều một cách ổn định, chính xác là một trong những nhiệm vụ của điện tfí côngsuất Ở đồ án này, em xin trình bày một trong những phương pháp điều khiển động cơ

điện một chiều Đó là “Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập”

LỜI CẢM ƠN

Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho mình những kiến thfíc về điện tfícông suất là một điều cần thiết Đồ án môn học điện tfí công suất là một công cụ hữu hiệu

để em bổ sung, mở rộng và tổng kết kiến thfíc căn bản về điện công suất

Qua đồ án môn học Điện tfí công suất với đề tài: "Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập", đã giúp em hiểu rõ hơn về:

động cơ điện một chiều, Thyristor, bộ chỉnh lưu hình tia ba pha, các khâu điều khiển, vimạch TCA780, mạch bảo vệ,…cũng như cách tính toán các thông số của các linh kiệntrong mạch

Với sự hướng dẫn của thầy: ThS.Võ Khánh Thoại em đã tiến hành nghiên cfíu và

thiết kế đề tài Mặc dù vậy, trong quá trình thực hiện đồ án chắc chắn không tránh khỏinhững thiếu sót Nếu có sai sót kính mong thầy và các bạn góp ý để em hoàn thiện hơn và

có cơ hội bổ sung vào vốn kiến thfíc của mình

Em xin chân thành cảm ơn!!!

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do sinh viên tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài liệu

và không sao chép tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có bất kỳ sự lận nàotôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Hà Tiến Đạt

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC

LẬ

P -CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU

CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHAN ỨNG 12

1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.2 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều

1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

1.3.1 Điều chỉnh R phần fíng bằng cách mắc điện trở phụ Rf

1.3.2 Thay đổi điện áp phần fíng

1.3.3 Thay đổi từ thông

1.4 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần fíng

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 25 2.1 Tổng quan về chỉnh lưu tia ba pha

2.2 Chỉnh lưu không điều khiển

2.2.1 Sơ đồ và dạng sóng

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

2.2.3 Thông số

2.3 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

2.3.1 Sơ đồ và dạng sóng

2.3.2 Hoạt động của sơ đồ khi tải thuần trở

2.3.3 Thông số

2.4 Hoạt động của tải điện cảm

2.4.1 Giới thiệu

2.4.2 Thông số

2.5 Chỉnh lưu có điều khiển khi có diode xả năng lượng

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHAN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 31

3.1 Sơ đồ mạch động lực

3.2 Nguyên lý hoạt động

3.3 Tính chọn thyristor

3.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

3.4.1 Tính công suất biểu kiến của máy biến áp

3.4.2 Điện áp pha sơ cấp của máy biến áp

3.4.3 Điện áp pha thfí cấp của máy biến áp

3.4.4 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp

3.4.5 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp

3.5 Tính sơ bộ mạch từ

3.5.1 Tiết diện sơ bộ trụ

3.5.2 Đường kính trụ

3.5.3 Chọn loại thép

3.5.4 Chọn tỷ số

3.6 Tính toán dây quấn

3.6.1 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp

3.6.2 Số vòng dây mỗi pha thfí cấp máy biến áp

3.6.3 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp

3.6.4 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

3.6.5 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

3.6.6 Tiết diện dây dẫn thfí cấp máy biến áp

3.6.7 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

3.7 Kết cấu dây dẫn sơ cấp

3.7.1 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

3.7.2 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp

3.7.3 Chọn số lớp

3.7.4 Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp

3.7.5 Chọn ống cuốn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày

3.7.6 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp

3.7.7 Đường kính trong của ống cách điện

3.7.8 Đường kính trong của cuộn dây sơ cấp

3.7.9 Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp

3.7.10 Bề dày cuộn sơ cấp

3.7.11 Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp

3.7.12 Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp

3.7.13 Chiều dài dây quấn sơ cấp

3.7.14 Chọn bề dày cách điện giữa sơ cấp và thf í cấp

3.8 Kết cấu dây dẫn thfí cấp

3.8.1 Chiều cao thực tế của cuộn thfí cấp

3.8.2 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn thfí cấp

3.8.3 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn thfí cấp

3.8.4 Chọn số lớp dây quấn thfí cấp

3.8.5 Chiều cao thực tế của cuộn thfí cấp

3.8.6 Đường kính trong của cuộn dây thfí cấp chọn a12 = 1,0 (cm)

3.8.7 Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thfí cấp

3.8.8 Bề dày cuộn thfí cấp n12 = 6 (lớp)

3.8.9 Đường kính ngoài của cuộn dây thfí cấp

3.8.10 Đường kính trung bình của cuộn thfí cấp

3.8.11 Chiều dài dây quấn thfí cấp

3.8.12 Đường kính trung bình các cuộn dây

3.8.13 Chọn khoảng cách giữa hai cuộn thfí cấp

3.9 Tính kích thước mạch từ

3.9.1 Với đường kính trụ d = 9 cm, ta có số bậc là 5 trong nfía tiết diện trụ

3.9.2 Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ

3.9.3 Tiết diện hiệu quả của trụ

3.9.4 Tổng chiều dày các bậc thang của trụ

3.9.5 Số lá thép dùng trong các bậc

3.9.6 Tiết diện hiệu quả của gông (khq = 0,95)

3.9.7 Số lá thép dùng trong một gông

3.9.8 Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

3.9.9 Mật độ tự cảm trong gông

3.9.10 Chiều rộng cfía sổ

3.9.11 Tính khoảng cách giữa 2 tâm trục

3.9.12 Chiều rộng mạch từ

3.9.13 Chiều cao của mạch từ

3.10 Tính khối lượng sắt và đồng

3.10.1 Thể tích của trụ

3.10.2 Thể tích của gông

3.10.3 Khối lượng của trụ

3.10.4 Khối lượng của gông

3.10.5 Khối lượng của sắt

3.10.6 Thể tích đồng

3.10.7 Khối lượng của đồng

3.11 Tính các thông số máy biến áp

3.11.1 Điện trở cuộn sơ cấp của máy biến áp ở 75ºC

3.11.2 Điện trở cuộn thf í cấp của máy biến áp ở 75ºC

3.11.3 Điện trở của máy biến áp qui đổi về thfí cấp

3.11.4 Sụt áp trên điện trở máy biến áp

3.11.5 Điện kháng máy biến áp quy đổi về thfí cấp

3.11.6 Điện cảm máy biến áp qui đổi về thfí cấp

3.11.7 Sụt áp trên điện kháng máy biến áp

3.11.8 Sụt áp trên máy biến áp

3.11.9 Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin = 10ºC min = 10ºC

3.11.10 Tổng trở ngắn mạch quy qui đổi về thf í cấp

3.11.11 Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp

3.11.12 Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ

3.11.13 Điện áp ngắn mạch tác dụng

3.11.14 Điện áp ngắn mạch phản kháng

3.11.15 Điện áp ngắn mạch phần trăm

3.11.16 Dòng điện ngắn mạch xác lập

3.11.17 Dòng điện ngắn mạch tfíc thời cực đại

3.11.18 Kiểm tra máy biến áp thiết kê ́ có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mạch

3.11.19 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu

3.12 Thiết kế cuộn kháng lọc

3.12.1 Xác định góc mở cực tiểu và cực đại

3.12.2 Xác định các thành phần sóng hài

3.12.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc

3.12.4 Thiết kê ́ kết cấu cuộn kháng lọc

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHAN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 49 4.1 Xác định yêu cầu cơ bản

4.1.1 Nguyên tắc điều khiển

4.1.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đfíng arcos

4.2 Lựa chọn và thiết kế mạch điều khiển

4.2.1 Vi mạch TCA 780

4.2.2 Khâu khuếch đại xung

4.3 Phân tích hoạt động của mạch điều khiển

4.4 Tính chọn các thông số của các phần tfí mạch điều khiển

4.4.1 Tính chọn các phần tf í trong khâu khuếch đại xung

4.4.2 Chọn các phần tfí bên ngoài TCA 780

4.4.3 Tính toán máy biến áp đồng pha

4.4.4 Tính chọn biến áp xung

4.4.5 Sơ đồ cả hệ thống hoàn chỉnh

CHƯƠNG 5 MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 64 5.1 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực

5.1.1 Giới thiệu

5.1.2 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn

5.1.3 Bảo vệ quá dòng điện cho van

5.1.4 Bảo vệ quá điện áp cho van

5.1 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ

5.2 Kết luận

6.1 Mô phỏng bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng THYRISTOR

6.2 Mô phỏng động cơ DC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 14Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều 15Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập 16Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động cơ kích từ song song 16

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lí nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập 18

Hình 1.8 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần fíng 19

Hình 1.9 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập bằng

Hình 1.10 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ

Hình 3.1 Mạch động lực có các thiết bị bảo vệ

31

Hình 4.1 Xác định góc thông tự nhiên và khoảng dẫn của Thyristor trong chỉnh lưu ba pha 49

Hình 4.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đfíng tuyến tính 50

Hình 4.4 Nguyên tắc điều khiển thẳng đfíng arcoss 51

Hình 4.9 Sơ đồ 1 pha của khâu khuếch đại xung 55

Hình 4.11 Giản đồ đường cong mạch điều khiển 56

Hình 6.5 Chạy chương trình ta được kết quả của mfile 72

Hình 6.7 Mô hình của động cơ một chiều kích từ độc lập trên Simulink 73

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY

ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

□ Giới thiệu động cơ điện 1 chiều

- Khái niệm+ Là loại máy điện quay sfí dụng điện một chiều Động cơ điện một chiều là thiết bịbiến đổi điện năng thành cơ năng Máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ khi E <

U, lúc đó dòng điện Iư ngược chiều với E

+ Động cơ 1 chiều được dùng phổ biến trong công nghiệp, trong ngành giao thôngvận tải và những nơi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng.Trong phân tích các hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính cơ Mc(ω) của máy) của máysản xuất Đạt được trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu tốc độ, mô men, dòngđiện động cơ,…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơ tương fíng Mỗiđộng cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mfíc và được sfí dụngnhư loạt số liệu cho trước

+ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M = f(ω) của máy)hay dạng ngược ω) của máy = f(M)

+ Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thôngvận tải và nói chung trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm

vi rộng Máy điện một chiều có thể làm việc cả hai chế độ máy phát và động cơ Khi máylàm việc ở chế độ máy phát công suất đầu vào là công suất cơ còn công suất đầu ra làcông suất điện Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbine gas, động cơđiesel hoặc là động cơ điện Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ, côngsuất đầu vào là công suất điện còn công suất đầu ra là công suất cơ Cả hai chế độ làmviệc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và có dòng điện chạyqua

- Mômen điện từ tính theo công thfíc:

1.2 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều

□ Cấu tạo

- Phần tĩnh Stato là một phần đfíng yên của máy

Phần tĩnh gồm các bộ phận tĩnh sau:

+ Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồngngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cácbondày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thép khối Cực

từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồngcách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cáchđiện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nốinối tiếp với nhau

+ Cực từ phụ:

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thépcủa cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn màcấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ những bulông.+ Gông từ:

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máyđiện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thườngdùng thép đúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

+ Các bộ phận khác gồm có:

+ Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn

hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn cótác dụng làm giá đở ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang

+ Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

+ Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tìchặt lên cổ góp

+ Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá

+ Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ Saukhi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

- Phần quay rotor:

Phần quay gồm có những bộ phận sau:

+ Lõi sắt phần fíng:

Lõi sắt phần fíng dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỷ thuật điện (théphợp kim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn

do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặtdây quấn vào

+ Dây quấn phần fíng:

Dây quấn phần fíng là phần sinh ra sfíc điện động và có dòng điện chạy qua Dâyquấn phần fíng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (côngsuất dưới vài kW) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn, thườngdùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rảnh của lõi thép.+ Cổ góp: là (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điệnxoay chiều thành dòng điện một chiều

Các bộ phận khác:

+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy

+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần fíng, cổ góp cánh quạt và ổ bi

+ Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

- Nguyên lý hoạt động+ Khi ta cho dòng điện một chiều đi vào chổi than thì do dòng điện chỉ đi vào thanh

dẫn dưới cực N và đi ra các thanh dẫn dưới cực S nên dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh

ra 1 moment có chiều không đổi làm quay máy Chiều của lực điện từ được xác định theoqui tắc bàn tay trái

+ Bộ phận chỉnh lưu (chổi than cổ góp) sẽ đảo chiều dòng điện sau nfía vòng quay

Kết quả là phần bên trái của cuộn dây thì dòng điện luôn đi ra phía sau phần bên

phải cuộn dây thì dòng điện luôn đi ra phía trước nên moment lực tạo ra luôn hướng vềmột chiều quay.

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều

+ Khi động cơ làm việc, các dây dẫn phần fíng chuyển động trong từ trường củaphần cảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm fíng, sinh ra dòng cảm fíngngược chiều với dòng điện đưa vào phần fíng Vì thế sfíc điện động cảm fíng này còn gọi

là sfíc phản điện

+ Dòng điện trong cuộn dây phần fíng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởngđến từ trường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản fíng phần fíng.Phản fíng phần fíng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lfía điện giữa chổi than và

cổ góp cũng như các lá thép trong cổ góp Cực từ phụ đặt xen giữa các cực từ chính dùng

để hạn chế phản fíng phần fíng Cuộn dây cực từ phụ mắc nối tiếp với cuộn dây phầnfíng

+ Ở động cơ công suất trung bình và lớn, người ta còn dùng biện pháp tăng khe hởkhông khí giữa stato và roto và đặt thêm các rãnh ở cực từ chính một cuộn dây gọi làcuộn bù Cuộn bù cũng mắc nối tiếp với cuộn dây phần fíng

+ Động cơ điện một chiều có 2 cực từ chính (hình 1.2) gọi là có 1 cặp cực (p = 1)

Hình 1.2a là động cơ có 2 cặp cực (p = 2)

□Các trị số định mức

Chế độ làm việc định mfíc của máy điện một chiều là chế độ làm việc trong nhữngđiều kiện mà xưởng chế tạo đã quy định Chế độ đó đươc đặc trưng bằng những đại lượngghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mfíc Trên nhãn máy thường ghi nhữngđại lượng sau:

Công suất định mfíc: Pđm (KW hayW); Điện áp định mfíc: Uđm (V);

Dòng điện định mfíc: Iđm (A); Tốc

độ định mfíc: nđm (vg/ph).

Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ và các số liệu vềđiều kiện sfí dụng.

□Đặc điểm

Ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ Khởi động từ được cấp điện

từ một nguồn điện tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn fíng Ở động cơ điện một chiềukích từ song song thì cuộn kích từ và cuộn fíng được cấp điện bởi cùng một nguồn

Trường hợp này mà nguồn điện có công suất lớn hơn nhiều so với công suất cơ thì tínhchất động cơ sẽ tương tự động cơ kích từ độc lập

Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dòng điện kích từ và từ thông động cơkhông phụ thuộc dòng điện phần cfíng Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập vớinguồn điện mạch kích từ UKT riêng biệt so với nguồn điện mạch phần cfíng Uư

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong nguồn coi nhưbằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điện chạy trongphần fíng động cơ Khi đó, động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập

Vì vậy, ở đây ta coi hai loại động cơ này như nhau

Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ

kích từ độc lập

□ Phương trình đặc tính.

- Phương trình cân bằng điện áp

Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động

cơ kích từ song song

Uư =Eư +(Rư +Rf)*(Iư )Trong đó: Uư là điện áp phần fíng (V)

Rư = rư + rcf + rcb + rct Rư làĐiện trở phần fíng động cơ (Ω).)

Bao gồm:

rư: Điệ n trở cuộ n dây phầ

n fíng

; rcf:Đ

trở

cực

từ

phụ

;

rcb: Điện trở cuộn bù (nếu có);

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần fíng.

a: Số mạch nhánh đấu song song của cuộn dây phần fíng Ф:

- Phương trình đặc tính cơ điện

Từ phương trình chính, công thfíc tính sfíc điện động, công thfíc thể hiện mối quan

hệ giữa momen điện từ và dòng điện phần fíng Iư Ta được phương trình đặc tính cơ điện:

ω) của máy = U ư R ư + R fư

Ф đ

Ф đm m

Phương trình biểu thị quan hệ tốc độ ω) của máy là một hàm của momen M được gọi là phương trình

đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

- Tốc độ độngcơ:

−

I

đ m

ω) của máy = ω

ω

đ m

Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương trình đặc tính cơ, với giả thiết phầnfíng được bù đủ và f = const có thể vẽ được các đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ là nhữngđường thẳng

Hình 1.8 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng

+ Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

-∆ω

*

β tn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cfíng hơn tất cả các đường đặc tính cóđiện trở phụ Như vậy khi mắc nối tiếp điện trởRf vào phần fíng, nếu Rf càng lớn thì độdốc của đường đặc tính, số vòng quay và tốc độ động cơ càng giảm

Tuy nhiên phạm vi điều chỉnh hẹp và phụ thuộc vào tải (tải càng lớn phạm vi điều chỉnhcàng rộng), không thực hiện được ở vùng gần tốc độ không tải

Điều chỉnh có tổn hao lớn Người ta thường chỉ dùng để làm điện trở điều chỉnh tốc độ ởchế độ làm việc lâu dài

1.3.2 Thay đổi điện áp phần ứng

Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư=const; Φ = Φđm= const

+ Thay đổi điện áp đặt vào phần fíng thì:

K - K R ư *Iư

Hình 1.9 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích

từ độc lập bằng thay đổi điện áp mạch phần ứng

+ Tốc độ không tải lý tưởng:

Ф đ