Chương 3: Điề chỉnh tốc độ truyền động điện pdf

3.3 ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập song song Khi xem xét phương trình ñặc tính cơ của ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập, ta ñã biết quan hệ ω=fM phụ thuộc

CH¦¥NG 3 §IÒU CHØNH TèC §é TRUYÒN §éNG §IÖN

3.1 ðặt vấn ñề

ðiều chỉnh tốc ñộ là một trong những nội dung chính của truyền ñộng ñiện tự ñộng nhằm ñáp ứng yêu cầu công nghệ của máy sản xuất ðiều chỉnh tốc ñộ truyền ñộng ñiện là dùng những phương pháp thuần túy ñiện, tác ñộng lên bản thân hệ thống truyền ñộng ñiện (nguồn và ñộng cơ ñiện) ñể thay ñổi tốc ñộ quay của trục ñộng cơ ñiện

Tốc ñộ làm việc của truyền ñộng ñiện do công nghệ yêu cầu và ñược gọi là tốc ñộ ñặt, hay tốc

ñộ mong muốn Trong quá trình làm việc, tốc ñộ của ñộng cơ thường bị thay ñổi do sự biến thiên

của tải, của nguồn và do ñó gây ra sai lệch tốc ñộ thực so với tốc ñộ ñặt Trong các hệ truyền ñộng ñiện tự ñộng thường dùng các phương pháp khác nhau ñể ổn ñịnh tốc ñộ ñộng cơ, ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñể có ñược tốc ñộ mong muốn

ðiều chỉnh tốc ñộ một ñộng cơ ñiện khác với việc tự thay ñổi tốc ñộ của ñộng cơ ñó

Ví dụ: Một ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập ñang làm việc tại ñiểm làm việc A trên ñặc

tính cơ 1 ứng với mômen cản MA ðặc tính cơ 1 ứng với ñiện áp ñặt vào ñộng cơ là U1 Vì một lý

do nào ñó, mômen cản tăng lên (MT>MA) làm ñộng cơ bị giảm tốc ñộ ðiểm làm việc sẽ dịch chuyển theo ñoạn AT về phía tốc ñộ giảm Nhưng tốc ñộ càng giảm thì dòng ñiện phần ứng Iư càng tăng và mômen càng tăng Tới ñiểm T thì mômen ñộng cơ sinh ra bằng mômen cản (Mð=MT) ðộng cơ sẽ làm việc ổn ñịnh tại ñiểm T với tốc ñộ thấp hơn (ωT<ωA) và dòng phần ứng lớn hơn, ñộng cơ nóng hơn

ðây là hiện tượng tự thay ñổi tốc ñộ của ñộng cơ ñiện, ñiểm làm việc của ñộng cơ dịch chuyển trên cùng một ñường ñặc tính cơ

A

T B

D

ω

ω0ω'0

ωD

M

MTA

M

MB

1 2

(MB=MA) ðộng cơ sẽ làm việc ổn ñịnh tại ñiểm D với tốc ñộ thấp hơn (ωD<ωA)

Hình 3.1 - Sự thay ñổi tốc ñộ ñộng cơ khi tải thay ñổi

và sự ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ứng với cùng một mômen tải

ðây không phải là hiện tượng tự thay ñổi tốc ñộ do mômen cản tăng lên mà là sự ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ (ñiều chỉnh giảm) trong khi mômen cản vẫn giữ nguyên ðiểm làm việc chuyển từ ñặc tính cơ này sang ñặc tính cơ khác do thay ñổi thông số của mạch ñiện ñộng cơ

Có rất nhiều phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ Tuỳ theo máy sản xuất, ta chọn một phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ cho phù hợp, ñảm bảo quá trình sản xuất ñược thuận lợi, nâng cao chất lượng và năng suất

3.2 Các ch ỉ tiêu ñánh giá ñiều chỉnh tốc ñộ

Chất lượng của một phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ ñược ñánh giá qua một số các chỉ tiêu sau ñây

Dải ñiều chỉnh tốc ñộ của một hệ Tðð càng lớn càng tốt

Mỗi một máy sản xuất yêu cầu một dải ñiều chỉnh nhất ñịnh và mỗi một phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ chỉ ñạt ñược một dải ñiều chỉnh nào ñó

3.2.2 ðộ trơn ñiều chỉnh

ðộ trơn ñiều chỉnh tốc ñộ khi ñiều chỉnh ñược biểu thị bởi tỷ số giữa 2 giá trị tốc ñộ của 2 cấp

kế tiếp nhau trong dải ñiều chỉnh:

γ =

i

iω

Khi |β| = ∝ thì ñặc tính cơ là nằm ngang và tuyệt ñối cứng

ðặc tính cơ có ñộ cứng β càng lớn thì tốc ñộ càng ít bị thay ñổi khi mômen thay ñổi Ở trên hình 3.2, ñường ñặc tính cơ 1 cứng hơn ñường ñặc tính cơ 2 nên với cùng một biến ñộng ∆M thì ñặc tính cơ 1 có ñộ thay ñổi tốc ñộ ∆ω1 nhỏ hơn ñộ thay ñổi tốc ñộ ∆ω2 cho bởi ñặc tính cơ 2 Nói cách khác, ñặc tính cơ càng cứng thì sự thay ñổi tốc ñộ càng ít khi phụ tải thay ñổi nhiều

Do ñó sai lệch tốc ñộ càng nhỏ và hệ làm việc càng ổn ñịnh, phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ sẽ rộng hơn

3.2.5 S ự phù hợp giữa ñặc tính ñiều chỉnh và ñặc tính tải

Khi chọn hệ ñiều chỉnh tốc ñộ với phương pháp ñiều chỉnh nào ñó cho một máy sản xuất cần lưu ý sao cho các ñặc tính ñiều chỉnh bám sát yêu cầu ñặc tính của tải máy sản xuất Như vậy hệ làm việc sẽ ñảm bảo ñược các yêu cầu chất lượng, ñộ ổn ñịnh

Ngoài các chỉ tiêu trên, tuỳ trường hợp cụ thể mà ta có thể có những ñòi hỏi khác buộc hệ ñiều

chỉnh tốc ñộ cần phải ñáp ứng

3.3 ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập (song song)

Khi xem xét phương trình ñặc tính cơ của ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập, ta ñã biết quan hệ ω=f(M) phụ thuộc các thông số ñiện U, φ, RưΣ Sự thay ñổi các thông số này sẽ cho những

họ ñặc tính cơ khác nhau Vì vậy, với cùng một mômen tải nào ñó, tốc ñộ ñộng cơ sẽ khác nhau ở các ñặc tính cơ khác nhau Như vậy, ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập (hay kích từ song song)

có thể ñược ñiều chỉnh tốc ñộ bằng các phương pháp sau ñây:

Hình 3.2 - ðộ cứng của ñặc tính cơ

3.3.1 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện trở ở mạch phần ứng

Sơ ñồ nguyên lý nối dây như hình 3.6 Khi tăng ñiện trở phần ứng, ñặc tính cơ dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc ñộ không tải lý tưởng Họ ñặc tính cơ khi thay ñổi ñiện trở mạch phần ứng như hình 3.6

ðặc ñiểm của phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện trở ở mạch phần ứng:

- ðiện trở mạch phần ứng càng tăng, ñộ dốc ñặc tính cơ càng lớn, ñặc tính cơ càng mềm và ñộ

§E

u I kt

M

TN

nt1 nt2

p3 R

- Về nguyên tắc, phương pháp này cho ñiều chỉnh trơn nhờ thay ñổi ñiện trở nhưng vì dòng rotor lớn nên việc chuyển ñổi ñiện trở sẽ khó khăn Thực tế thường sử dụng chuyển ñổi theo từng cấp ñiện trở

3.3.2 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện áp phần ứng

Sơ ñồ nguyên lý ñược biểu diễn như trên hình 3.3 Từ thông ñộng cơ ñược giữ không ñổi ðiện áp phần ứng ñược cấp từ một bộ biến ñổi

ðể ñiều chỉnh ñiện áp phần ứng ñộng cơ ñiện một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát ñiện một chiều kích từ ñộc lập, các bộ chỉnh lưu có ñiều khiển v.v Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng ñiện xoay chiều thành một chiều có sức ñiện ñộng Eb ñiều chỉnh ñược nhờ tín hiệu ñiều khiển Uñk Vì là nguồn có công suất hữu hạn so với ñộng cơ nên các bộ biến ñổi này có ñiện trở trong Rb và ñiện cảm Lb khác không

Ở chế ñộ xác lập có thể viết phương trình ñặc tính của hệ thống như sau:

Eb - Eư = Iư(Rb + Rưñ)

Hình 3.6 - ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích

từ ñộc lập bằng phương pháp thay ñổi ñiện trở phần ứng

− dm

d b

dm

.K

RRK

E

φ

+

−φ

=ω

ω = ωo(Uñk) -

β

M Trong suốt quá trình ñiều chỉnh ñiện áp phần ứng thì từ thông kích từ của ñộng cơ ñược giữ nguyên bằng giá trị ñịnh mức, do ñó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không ñổi:

Mc.cp = Kφñm.Iñm = Mñm

Vì từ thông của ñộng cơ ñược giữ không ñổi nên ñộ cứng của ñặc tính cơ cũng không ñổi, còn tốc ñộ không tải lý tưởng thì phụ thuộc vào giá trị ñiện áp ñiều khiển Uñk của hệ thống Khi thay ñổi ñiện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có các họ ñặc tính cơ ứng với các tốc ñộ không tải khác nhau, song song và có cùng ñộ cứng

ðiện áp U chỉ có thể thay ñổi về phía giảm (U<Uñm) nên phương pháp này chỉ cho phép ñiều chỉnh giảm tốc ñộ

Hình 3.3 - ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích từ

ñộc lập bằng phương pháp thay ñổi ñiện áp phần ứng

Giả sử ñộng cơ ñang làm việc tại ñiểm A trên ñặc tính cơ 1 ứng với ñiện áp U1 trên phần ứng Khi giảm ñiện áp từ U1 xuống U2, ñộng cơ thay ñổi ñiểm làm việc từ ñiểm A có tốc ñộ lớn ωA trên ñường 1 xuống ñiểm D có tốc ñộ nhỏ hơn (ωD<ωA) trên ñường 2 (ứng với ñiện áp U2)

M

ω01ω

E

D C

F

H I

G

Trong khi giảm tốc ñộ theo cách giảm ñiện áp phần ứng, nếu giảm mạnh ñiện áp, nghĩa là chuyển nhanh từ tốc ñộ cao xuống tốc ñộ thấp thì cùng với quá trình giảm tốc có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh Chẳng hạn, cũng trên hình 3.4, ñộng cơ ñang làm việc tại ñiểm A với tốc ñộ lớn

ωA trên ñặc tính cơ 1 ứng với ñiện áp U1 Ta giảm mạnh ñiện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc này ñộng cơ chuyển ñiểm làm việc từ ñiểm A trên ñường 1 sang ñiểm E trên ñường 3 (chuyển ngang với ωA=ωE) Vì ωE lớn hơn tốc ñộ không tải lý tưởng ω03 của ñặc tính cơ 3 nên ñộng cơ sẽ làm việc

ở trạng thái hãm tái sinh trên ñoạn EC của ñặc tính 3

Quá trình hãm giúp ñộng cơ giảm tốc nhanh Khi tốc ñộ xuống thấp hơn ω03 thì ñộng cơ lại làm việc ở trạng thái ñộng cơ Lúc này do mômen Mð = 0 nên ñộng cơ tiếp tục giảm tốc cho tới ñiểm làm việc mới tại F, vì tại F mômen ñộng cơ sinh ra cân bằng với mômen cản MC ðộng cơ chạy ổn ñịnh tại F với tốc ñộ ωF<ωA

Khi tăng tốc, diễn biến của quá trình ñược giải thích tương tự Giả sử ñộng cơ ñang làm việc tại ñiểm I có tốc ñộ ωI nhỏ trên ñặc tính cơ 5, ứng với ñiện áp U5 trên phần ứng Tăng ñiện áp từ U5

lên U4, ñộng cơ chuyển ñiểm làm việc từ I trên ñặc tính 5 sang ñiểm G trên ñặc tính 4 Do mômen

MG lớn hơn mômen cản MC nên ñộng cơ tăng tốc theo ñường 4 (ñoạn GH) ðồng thời với quá trình tăng tốc, mômen ñộng cơ bị giảm và quá trình tăng tốc chậm dần Tới ñiểm H thì mômen ñộng cơ cân bằng với mômen tải MH = MC và ñộng cơ sẽ làm việc ổn ñịnh tại ñiểm H với tốc ñộ ωH > ωI ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập bằng biện pháp thay ñổi ñiện áp phần ứng có các ñặc ñiểm sau:

- ðiện áp phần ứng càng giảm, tốc ñộ ñộng cơ càng nhỏ

- ðiều chỉnh trơn trong toàn bộ dải ñiều chỉnh

- ðộ cứng ñặc tính cơ giữ không ñổi trong toàn bộ dải ñiều chỉnh

Hình 3.4 - Quá trình thay ñổi tốc ñộ khi ñiều chỉnh ñiện áp

- ðộ sụt tốc tuyệt ñối trên toàn dải ñiều chỉnh ứng với một mômen là như nhau ðộ sụt tốc tương ñối sẽ lớn nhất tại ñặc tính cơ thấp nhất của dải ñiều chỉnh Do vậy, sai số tốc ñộ tương ñối (sai số tĩnh) của ñặc tính cơ thấp nhất không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải ñiều chỉnh

- Dải ñiều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1

- Chỉ có thể ñiều chỉnh tốc ñộ về phía giảm (vì chỉ có thể thay ñổi với Uư ≤ Uñm)

- Phương pháp ñiều chỉnh này cần một bộ nguồn ñể có thể thay ñổi trơn ñiện áp ra

3.3.3 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi từ thông

Muốn thay ñổi từ thông ñộng cơ, ta tiến hành thay ñổi dòng ñiện kích từ của ñộng cơ qua một ñiện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ Rõ ràng phương pháp này chỉ cho phép tăng ñiện trở vào mạch kích từ, nghĩa là chỉ có thể giảm dòng ñiện kích từ (Ikt ≤ Iktñm) do ñó chỉ có thể thay ñổi về phía giảm từ thông Khi giảm từ thông, ñặc tính dốc hơn và có tốc ñộ không tải lớn hơn Họ ñặc tính giảm từ thông như hình 3.5

+

Phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ bằng thay ñổi từ thông có các ñặc ñiểm sau:

- Từ thông càng giảm thì tốc ñộ không tải lý tưởng của ñặc tính cơ càng tăng, tốc ñộ ñộng cơ càng lớn

- ðộ cứng ñặc tính cơ giảm khi giảm từ thông

- Có thể ñiều chỉnh trơn trong dải ñiều chỉnh: D ~ 3:1

- Chỉ có thể ñiều chỉnh thay ñổi tốc ñộ về phía tăng

Hình 3.5 - ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện một chiều kích từ

ñộc lập bằng phương pháp thay ñổi từ thông kích từ

- Do ñộ dốc ñặc tính cơ tăng lên khi giảm từ thông nên các ñặc tính sẽ cắt nhau và do ñó, với tải không lớn (M1) thì tốc ñộ tăng khi từ thông giảm Còn ở vùng tải lớn (M2) tốc ñộ có thể tăng hoặc giảm tùy theo tải Thực tế, phương pháp này chỉ sử dụng ở vùng tải không quá lớn so với ñịnh mức

- Phương pháp này rất kinh tế vì việc ñiều chỉnh tốc ñộ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là (1÷10)% dòng ñịnh mức của phần ứng Tổn hao ñiều chỉnh thấp

Thường khi ñiều chỉnh từ thông thì ñiện áp phần ứng ñược giữ nguyên bằng giá trị ñịnh mức,

do ñó ñặc tính cơ thấp nhất trong vùng ñiều chỉnh từ thông chính là ñặc tính có ñiện áp phần ứng ñịnh mức, từ thông ñịnh mức và ñược gọi là ñặc tính cơ bản (ñôi khi chính là ñặc tính tự nhiên của ñộng cơ) Tốc ñộ lớn nhất của dải ñiều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp ñiện Khi giảm từ thông ñể tăng tốc ñộ quay của ñộng cơ thì ñồng thời ñiều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu ñi, vì vậy ñể ñảm bảo ñiều kiện chuyển mạch bình thường cần phải giảm dòng ñiện phần ứng cho phép, kết quả là mômen cho phép trên trục ñộng cơ giảm rất nhanh Ngay

cả khi giữ nguyên dòng ñiện phần ứng thì ñộ cứng ñặc tính cơ cũng giảm rất nhanh khi giảm từ thông kích thích

3.4 Các h ệ thống ñiều chỉnh tốc ñộ truyền ñộng ñiện một chiều

3.4.1 H ệ truyền ñộng máy phát - ñộng cơ (F - ð)

3.4.1.1 H ệ F - ð ñơn giản

Hệ thống máy phát - ñộng cơ (F-ð) là hệ truyền ñộng ñiện mà BBð ñiện là máy phát ñiện một chiều kích từ ñộc lập Máy phát này thường do ñộng cơ sơ cấp không ñồng bộ 3 pha quay và coi tốc ñộ quay của máy phát là không ñổi

- ð : Là ñộng cơ ñiện một chiều kéo cơ cấu sản xuất, cần phải ñiều chỉnh tốc ñộ

- F : Là máy phát ñiện một chiều, ñóng vai trò là BBð, cấp ñiện cho ñộng cơ ð

Hình 3.7 - Hệ truyền ñộng F-ð ñơn giản

- ðTr : ðộng cơ KðB 3 pha kéo máy phát F, có thể thay thế bằng một nguồn năng lượng khác

- K : Máy phát tự kích, ñể cấp nguồn ñiện cho các cuộn kích từ CKF và CKð

ðiện áp ra của bộ biến ñổi cấp cho ñộng cơ ð:

uF = uð = EF - I.RưF = K.φF.ωðTr - I.RưF

Khi ta thay ñổi giá trị của biến trở RKF thì sẽ làm cho dòng ñiện qua cuộn kích từ CKF thay ñổi, do ñó từ thông kích từ φF của máy phát thay ñổi (giảm), dẫn ñến ñiện áp uF thay ñổi, do ñó tốc

ñộ ñộng cơ ð thay ñổi: ω < ωcb Như vậy, bằng cách ñiều chỉnh biến trở RKF, ta ñiều chỉnh ñiện áp phần ứng ñộng cơ ð trong khi giữ từ thông không ñổi: φð = φñm

Khi thay ñổi giá trị của biến trở RKð ta có thể thay ñổi từ thông kích từ ñộng cơ ð Khi φð

giảm thì tốc ñộ ñộng cơ ð tăng: ω < ωcb Trong khi ñiều chỉnh từ thông φð, ta giữ ñiện áp phần ứng ñộng cơ không ñổi: Uưð = Uñm

ðảo chiều: Cặp tiếp ñiểm T ñóng hoặc N ñóng, dòng ñiện kích từ máy phát ICKF ñảo chiều, do

ñó ñảo chiều từ thông φF, do ñó UF ñảo dấu, dẫn ñến ω ñảo chiều

Khi thực hiện hãm thì ñộng cơ ð sẽ qua 2 giai ñoạn hãm tái sinh:

- Nhược ñiểm:

+ Nhược ñiểm quan trọng nhất của hệ F-ð là dùng nhiều máy ñiện quay, trong ñó ít nhất là 2 máy ñiện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp ñặt máy ít nhất gấp 3 lần công suất ñộng cơ chấp hành, dẫn ñến giá thành tăng, hiệu suất thấp

+ Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, ñặc tính từ hóa có trễ nên khó ñiều chỉnh sâu tốc ñộ

D = Du.Dφ = 10.(2÷3)/1 = (20 ÷ 30)/1 Phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ bị chặn dưới bởi ñiện áp dư Udư Bị chặn trên bởi giới hạn cơ học

Khi dòng kích từ ICKF = 0 thì UF = Udư ≠ 0, do ñó tồn tại giá trị tốc ñộ ω ≠ 0

Vì vậy ñể giảm nhanh tốc ñộ ñộng cơ về 0 ta phải thực hiện hãm ñộng năng

3.4.1.2 H ệ F - ð có phản hồi âm áp, dương dòng

Cuộn kích từ của máy phát F ñược cấp ñiện bởi một máy ñiện khuếch ñại từ trường ngang MKð Máy ñiện khuếch ñại MKð có 4 cuộn kích từ: CCð, CFA, CFD, COð

F §

CFA

CFD CO§

+ CCð: Gọi là cuộn chủ ñạo hay cuộn ñiều khiển, ñược cấp ñiện từ nguồn một chiều ổn

ñịnh ðiện áp ñặt vào cuộn này thay ñổi ñược nhờ biến trở RCð ðiện áp này tạo ra sức từ ñộng FCð

ñịnh giá trị sức ñiện ñộng máy phát, cũng là ñiện áp ñặt lên ñộng cơ, do ñó quyết ñịnh tốc ñộ ñặt ñộng cơ

+ CFA: Là cuộn phản hồi âm áp Cuộn CFA nối song song với ñiện trở Rα (là một phần của ñiện trở R1) Khi hệ F-ð làm việc thì trên R1 có ñiện áp tỉ lệ với UF, do ñó dòng ñiện trên cuộn CFA cũng tỉ lệ với ñiện áp máy phát: ICFA ~ UF, do ñó FA ~ UF Chiều của FA ngược với chiều của FCð, vì vậy cuộn CFA gọi là cuộn phản hồi âm áp

+ CFD: Là cuộn phản hồi dương dòng Cuộn CFD nối song song với 2 cuộn phụ của máy

phát và ñộng cơ: CPF & CPð Khi hệ F-ð làm việc thì tổng sụt áp trên CPF & CPð là: ∆U = Rcf.I Trong ñó: Rcf = RCPF + RCPð là tổng trở của 2 cuộn phụ, I là dòng ñiện ñi qua ñộng cơ Do ñó sức

từ ñộng của cuộn CFD tỉ lệ với dòng ñiện qua ñộng cơ: FCFD ~ ∆U hay FCFD ~ I, FCFD cùng chiều với FCð Vì vậy cuộn CFD ñược gọi là cuộn phản hồi dương dòng

+ COð: Là cuộn ổn ñịnh hay cuộn phản hồi mềm Cuộn COð lấy dòng trên thứ cấp máy

biến áp BA, sơ cấp của BA nối song song với máy phát Khi hệ thống ở chế ñộ tĩnh thì trong cuộn

sơ cấp không có phản ứng Khi hệ thống ở chế ñộ ñộng, dòng ñiện biến thiên, trong máy biến áp

BA có tín hiệu, cuộn COð xuất hiện dòng ñiện, sinh ra sức từ ñộng FOð Chiều của FOð có xu hướng chống lại sự biến thiên ñó, làm cho hệ nhanh chóng ổn ñịnh Phản hồi này gọi là phản hồi mềm

Sức từ ñộng tổng kích từ của bộ khuếch ñại Kð là:

FΣ = FCð - FCFA + FCFD ± FOð

Ở chế ñộ tĩnh thì FOð = 0

Hình 3.8 - Hệ truyền ñộng F-ð có phản hồi âm áp, dương dòng

Giả sử ñộng cơ ñang làm việc ổn ñịnh ở một tốc ñộ nào ñó, vì một nguyên nhân khách quan nào ñó làm cho ñộng cơ nặng tải, tốc ñộ của ñộng cơ giảm xuống, dòng ñiện qua ñộng cơ tăng lên (

α =

1

R

Rα

* Khi nghiên cứu mạch từ người ta thường dùng khái niệm sức từ ñộng (F) và từ trở Những

khái niệm ñó ñược ñưa ra trên cơ sở sau ñây:

Từ thông ñược miêu tả bằng công thức: φ = µaHS, và cường ñộ từ trường bằng H = Iw/l Vậy có thể viết: φ = µaIwS/l

Nếu cùng chia tử số và mẫu số cho µaS thì ta có:

µ ñứng ở mẫu số gọi là từ trở RM, và toàn bộ công thức trên gọi là ñịnh luật Ôm ñối với mạch từ:

M R

F

=

φ

µa : ðộ từ thẩm của mạch từ

*MÁY ðIỆN KHUẾCH ðẠI TỪ TRƯỜNG NGANG:

Máy ñiện khuếch ñại từ trường ngang (MKðN) về thực chất cũng là máy phát ñiện một chiều nhưng có các cấu tạo ñặc biệt:

- Stato có nhiều cuộn kích từ trong ñó có cuộn chủ ñạo, các cuộn phản hồi và luôn có cuộn

bù

- Roto có 4 chổi than trong ñó cặp chổi than 1 và 2 nối ngắn mạch với nhau, gọi là cặp chổi than ngang trục Cặp chổi than 3 và 4 gọi là cặp chổi than dọc trục, cấp ñiện áp ra của máy ñiện khuếch ñại MKðN

Nguyên lý làm việc của máy ñiện khuếch ñại từ trường ngang MKðN như sau: Khi cuộn kích

từ chính ñược cấp ñiện một chiều thì một từ trường φF (giả sử hướng xuống như ở hình vẽ) ñược tạo

ra Các dây dẫn rotor ñược kéo quay với tốc ñộ ωF trong từ trường φF sẽ cảm ứng một s.ñ.ñ E1 (s.ñ.ñ ngang trục) và trong cuộn dây phần ứng sẽ có một dòng ñiện I1 ñược tạo ra, khép kín mạch qua cặp chổi than ngắn mạch 1-2 Chiều dòng ñiện I1 ñược xác ñịnh theo quy tắc bàn tay phải

Vì ñiện trở ngắn mạch giữa 2 chổi than 1-2 rất nhỏ nên I1 khá lớn và hệ số khuếch ñại lần thứ nhất K1 của máy lớn

_

ωF

Dòng ñiện I1 chạy trong cuộn dây phần ứng sẽ sinh ra từ trường ngang trục φn hướng sang phải(xác ñịnh theo quy tắc vặn nút chai hay ñinh vít thuận) và ñến lượt từ trường ngang trục φn này làm xuất hiện trong cuộn dây phần ứng quay trong nó một s.ñ.ñ E2 (s.ñ.ñ dọc trục) S.ñ.ñ E2 lớn hơn nhiều so với E1 Nếu MKðN ñược nối tải bên ngoài Rt qua 2 chổi than 3-4 thì trong cuộn dây phần ứng sẽ có dòng ñiện phụ tải I2 mà chiều xác ñịnh theo quy tắc bàn tay phải ðây là tầng khuếch ñại thứ 2 của MKðN với hệ số khuếch ñại K2

Vậy về nguyên lý có thể xem MKðN tương ñương với hai máy phát ñiện nối tầng với nhau thành 2 cấp khuếch ñại như mạch ñẳng trị ở hình vẽ:

Hệ số khuếch ựại của MKđN là: K = K1.K2 (Có thể ựạt tới hàng vạn)

Các s.ự.ự E1, E2 và các dòng ựiện I1, I2 thực ra ựều ựược sinh ra trong một cuộn dây phần ứng Dòng I2 (dòng tải) trong cuộn dây phần ứng lại tạo ra một từ trường dọc trục φd ngược chiều với từ trường chắnh φF và làm từ trường chắnh suy giảm, dẫn ựến s.ự.ự máy phát bị giảm Dòng tải I2

càng tăng, từ trường dọc trục φd càng lớn và từ trường chắnh càng bị giảm nhiều dẫn ựến s.ự.ự của máy phát bị tụt thấp đó là ựiều không mong muốn

để hạn chế hoặc trừ khử từ trường φd này người ta ựặt thêm một cuộn dây ở stato của MKđN

và gọi là cuộn bù CB Cuộn bù ựược mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng và sẽ tạo ra một từ trường

φb ngược chiều với từ trường dọc trục φd ựể hạn chế hoặc trừ khử ảnh hưởng của từ trường này Vì dòng tải I2 cũng là dòng qua cuộn bù CB nên khi tải tăng thì φb cũng tăng ựể khử kịp sự tăng của φd

Cậ UCậ

MậKậ

2

4 1 3

Máy phát tốc ựược sử dụng rộng rãi vì nó không liên quan về mặt ựiện với mạch ựộng lực và

có nhiều kiểu tắn hiệu ra

Hình 3.9 - Hệ truyền ựộng F-đ có phản

hồi âm tốc ựộ

3.4.2 H ệ truyền ñộng khuếch ñại từ - ñộng cơ (KðT - ð)

Khuếch ñại từ là khí cụ ñiện mà tín hiệu ñầu ra ñược khuếch ñại nhờ sự thay ñổi ñiện kháng bằng cách thay ñổi dòng ñiều khiển Sơ ñồ nguyên lý của một khuếch ñại từ ñơn giản ñược trình bày ở hình 3.10

w

wI

I =

Hình 3.10 - Khuếch ñại từ

Hình 3.11 - ðặc tính ñiều khiển của khuếch ñại từ