Bài giảng máy điện I - Phần 1 Máy điện một chiều - Chương 7 potx

Các phương pháp mở máy: nghĩa là trước khi đóng động cơ vào nguồn điện, biến trở điều chỉnh dòng kích thích phải đặt ở vị trí sao cho điện trở kích thích nhỏ nhất để mômen đạt giá trị lớ

CHƯƠNG 7 : ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

 7.1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

 7.2: MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

7.3: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH

SONG SONG HOẶC ĐỘC LẬP

 7.4: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH NỐI TIẾP

 7.5: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH HỖN HỢP

1 Phân loại:

 7.1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

U

I

Ikt

Iư

Hình b

U

Iư

Hình c

U I

Iktss

Iktnt

Hình d

Iư

Iư

I U

Ikt

Ukt

Hình a

+ Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp: I = Iư + Ikt (hình d)

+ Động cơ một chiều kích thích song song: I = Iư + Ikt (hình b) + Động cơ một chiều kích thích nối tiếp: Iư = I = Ikt (hình c)

2 Phương trình cân bằng áp:

P1 = U.(Iư + Ikt)

Pđt = P1- (pcu.kt + pcu.ư)

 EưIư = U.(Iư + Ikt) - (U.Ikt + Iư2.Rư)  Eư = U - Iư.Rư

3 Phương trình cân bằng mômen:

Pđt = pFe + pcơ + P2













2 Fe

co

P

Mđt = M0 + M2

M2: mômen phụ tải

P1 Pđt

pcu.ư + pcu.kt

pFe

pcơ

P2

1 Yêu cầu khi mở máy:

 7.2 MỞ MÁY ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh hưởng xấu đến đổi chiều

quá trình mở maý nghĩa là đạt được tốc độ quy định trong 1 thời gian ngắn nhất

2 Các phương pháp mở máy:

nghĩa là trước khi đóng động cơ vào nguồn điện, biến trở điều chỉnh dòng kích thích phải đặt ở vị trí sao cho điện trở kích thích nhỏ nhất

để mômen đạt giá trị lớn nhất ứng với mọi giá trị của dòng phần ứng

a Mở máy trực tiếp:

Tại thời điểm đầu: n = 0  Eư = 0  U = Iư.Rư  Iư =

 Imm = Iư = (5  10)Iđm

Vì dòng mở máy lớn nên phương pháp này ít được sử dụng Chủ

nên Imm  (4  6)Iđm)

­

R U

b Mở máy nhờ biến trở:

ĐC U

Ikt

1

2 3

4 5 M

rmm

- Khi mở máy nhờ biến trở dòng được tính:

mmi

­

i

­

R R

E

U I







Rmmi là điện trở mở máy thứ i

- Biến trở mở máy được tính sao cho:

Imm = (1,4  1,7)Iđm đối với các động cơ công suất lớn

Imm = (2  2,5)Iđm với động cơ công suất nhỏ

Quá trình mở máy được biểu diễn như hình vẽ:

n

Mc M

Iư

n

I1

I2

M1

M2

cả việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp

c) Mở máy bằng điện áp thấp

(Umm < Uđm):

có thể điều chỉnh điện áp

được để cung cấp cho phần

ứng động cơ Một nguồn khác

mạch kích thích

1 Đặc tính cơ:

 7.3 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH

SONG SONG HOẶC ĐỘC LẬP

Từ phương trình: E = Ce..n 











e

­

­

R I U C

E n

2 M

e

­

e C C

R M C

U n







Với điều kiện: U = const, Ikt = const khi M

(hoặc Iư) thay đổi thì từ thông  cũng hầu

như không đổi

khi tải thay đổi (máy cắt kim loại )

0

n

n0

Mđm M(Iư)

k

R

M n







e

0

C

U

(1) 

2 Điều kiện ổn định của động cơ:

Xét đặc tính M = f(n) của động cơ điện và Mc = f(n) của tải như hình vẽ:

Ta có:

với:

là quán tính phần quay

dt

d j M

g 4

GD j

2



Trường hợp a: P là điểm làm

việc của hệ thống có M = Mc

dn

dM



Nếu vì lý do nào đó tốc độ tăng: n = nlv + n thì Mc > M  Động

cơ bị ghìm, tốc độ giảm dần về điểm P  n = nlv Ngược lại: nếu tốc

độ giảm  Mc < M  động cơ được gia tốc và đạt tốc độ làm việc

Như vậy: điều kiện làm việc ổn định của hệ thống là:

dn

dM dn

dM c



Trường hợp b: Nếu tốc độ tăng đột nhiên sẽ khiến cho động cơ điện

có M > Mc làm tốc độ tiếp tục tăng mãi hoặc sự giảm tốc độ sẽ dẫn đến hậu quả là tốc độ giảm mãi

dn

dM dn



Vậy: hệ thống làm việc không ổn định ứng với điều kiện

dn

dM dn



dn

dM dn



M

0

c

P

Hình a

nlv

n

n

Hình b 0

M

M

Mc P

n

n

nlv

3 Điều chỉnh tốc độ: 2

M e

­

e C C C

U n







a Phương pháp thay đổi từ thông:

1 n

0

n0đm

n01

n02

2

đm

M

Bằng cách thay đổi trị số của biến trở trong

n0đm và giao nhau tại 1 điểm trên trục hoành

­

R U

b Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:

0

n

f = 0

Rf1

Rf2

Rf3 M

k

R R

.

M n

n 0 ­  f





c) Phương pháp thay đổi điện áp:

U<Uđm U=Uđm

U>Uđm

n02

n01

n03 n

cơ được thực hiện bằng 1 nguồn độc

lập bằng cách ghép thành tổ hợp

máy phát - động cơ

4 Đặc tính làm việc:

a) Đặc tính tốc độ: n = f(Iư) giống đặc tính cơ:







C

R I C

U n

e

­

­

e

b) Đặc tính mômen: M = f(Iư) khi U = Uđm = const

 M = CM..Iư

Do Ikt = const khi U = const   = const

 M = f(Iư) là đường thẳng

M

c) Đặc tính hiệu suất:  = f(Iư)

Khi U = Uđm = const

max được tính với dòng điện tải Iư = 0,75Iđm

Khi đó tổn hao không đổi trong động cơ

(pcơ + pFe) bằng tổn hao biến đổi trong mạch

phần ứng (phụ thuộc rdq và tỷ lệ Iư2 )

0

0,75I

Iư

max



1 Đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích thích nối tiếp:

7.4: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH NỐI TIẾP

Vì I = Iư = Ikt  trong phạm vi rộng có thể biểu thị  = K.I (1) Trong đó: K = const khi I < 0,8Iđm và giảm đi 1 chút khi I > 0,8Iđm

do ảnh hưởng bão hoà của mạch từ

M = CM..Iư Thay  ở phương trình (1) vào ta

có:

M

2 2

M

C

K M K

C







M

C

K

M 

 





2 M

e

­

e C C

R M C

U n

















K C

R K

M

C

C U

e

­ e

M

(2)

Nếu bỏ qua Rư thì n tỉ lệ với hay

M

U

2

2

n

C

M 

Khi mạch từ chưa bão hoà đặc tính cơ có dạng hypecbol bậc 2

0 M n

được ứng dụng trong những nơi cần điều kiện mở máy nặng nề và cần thay đổi tốc độ trong 1 vùng rộng (cầu trục, xe điện )

Khi n giảm thì M tăng và ngược lại Trong trường hợp mất tải (I = 0, M = 0) thì n có trị số rất

lớn vì thế loại động cơ này không cho phép làm

việc trong điều kiện có thể mất tải (đai truyền )

2 Điều chỉnh tốc độ:

a) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:

Việc thay đổi từ thông trong động cơ kích từ nối tiếp có thể thực hiện theo 3 phương pháp:

Mắc điện trở sun vào dây quấn kích thích (Hình a)

U

Rkt

RS

ĐC

Iư

(a)

U

ĐC

Wkt

W'kt

Iư

(b)

U

RSư

Rkt

Iư

(c)

Thay đổi số vòng dây của dây quấn kích thích (Hình b)

Hai biện pháp đầu

cho cùng 1 kết quả:

nếu dòng kích thích

dòng sau khi điều

chỉnh là I'kt = k.Ikt

Với k là hệ số giảm

R R

R k

S kt

S





W

W k

kt

kt 



'

Vì Ikt giảm nên các phương pháp này chỉ điều chỉnh được  < đm

và tốc độ sẽ thay đổi trong vùng trên định mức và đường đặc tính

sẽ nằm về phía trên của đặc tính tự nhiên (đường 2)

M

(2)

(1)

(3)

n

+ Trường hợp c: Mắc sun vào mạch

phần ứng  tổng trở của mạch sẽ bé đi làm

giảm

Phương pháp này chỉ điều chỉnh tốc độ dưới

vùng định mức và đường đặc tính cơ tương

ứng nằm dưới đường đặc tính cơ tự nhiên

(đường 3)

Nhược điểm : điện trở kích thích nhỏ nên toàn bộ điện áp lưới hầu như đặt trên điện trở sun vì vậy tổn hao lớn và hiệu suất của động

cơ thấp Hiệu quả của việc điều chỉnh tốc độ bằng cách tăng từ thông  bị hạn chế bởi sự bão hoà mạch từ nên phương pháp này ít dùng

b) Điều chỉnh bằng cách thêm điện trở vào mạch phần ứng:

U

Rđc

Iư

Chỉ điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ định mức và

kèm theo tổn hao trên điện trở phụ làm giảm hiệu

suất của động cơ nên ít dùng Đặc tính cơ của

trường hợp này là đường (4)

Phương pháp này chỉ điều chỉnh được n < nđm vì không cho phép tăng điện áp quá định mức nhưng lại có hiệu suất cao do không có tổn hao khi hiệu chỉnh Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong giao thông vận tải và thực hiện bằng cách đổi nối song song thành nối tiếp

2 động cơ

c) Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp:

Đặc tính cơ có dạng (5)

khi đổi nối thành nối tiếp  làm việc với điện áp U = Uđm/2

4 Đặc tính làm việc:

a) Đặc tính tốc độ: n = f(Iư) khi U = Uđm = const









C

U C

R I

U n

e e

­

­

(bỏ qua Rư)

Có dạng hypecbol giống đặc tính cơ

b) Đặc tính mômen: M = f(Iư) khi U = Uđm = const

M = CM..Iư

M, 

0 0,75Iđm

M



Iư c) Đặc tính hiệu suất:

Giống của động cơ kích thích song song

Thực tế chỉ dùng loại đấu thuận 2 dây quấn kích thích vì khi đấu ngược không đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc

 7.5: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH THÍCH HỖN HỢP

1 Đặc tính cơ: Do I = Iư = Ikt nên phương trình đặc tính cơ có dạng:











e

­ kt

­

C

R I I

U n

0

n

M (4)

(1) (3) (2)

(4): Đặc tính cơ của động cơ kích thích nối tiếp

(1): Đặc tính cơ của động cơ hỗn hợp bù

(2): Đặc tính cơ của động cơ hỗn hợp ngược

2 Điều chỉnh tốc độ :

Thường được điều chỉnh như ở động cơ kích thích song song

Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi rkt

Thay đổi điện áp

3 Đặc tính làm việc

a) Đặc tính tốc độ: n = f(Iư) khi U = Uđm = const Giống đặc tính cơ

b) Đặc tính mômen: M = f(Iư) Khi I tăng   tăng nhưng mức độ tăng chậm hơn so với động cơ kích từ nối tiếp  đặc tính mômen có tính chất trung gian giữa 2 đặc tính mômen của động cơ kích từ nối tiếp và kích từ song song

* (3) (2)

(1)

n *

1

0

M * , n * M *

(1) (2) (3)

đơn vị tương đối:

(1) là của ĐC kích từ song song

(2) là của ĐC kích từ hỗn hợp

(3) là của ĐC kích từ nối tiếp

c) Đặc tính hiệu suất:

4 Ưu nhược điểm: