Nghiên cứu điều khiển động cơ điện và ứng dụng trong xe ô tô điện

Phân loại động cơ điện một chiều Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại chúng dựa vào phương pháp kích từ, qua đó người ta chia động cơ đ

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên, đặc biệt là các thầy cô Bộ môn Công Nghệ ô tô và Hệ Thống Cảm Biến của trường đã tạo điều kiện cho em tham gia kì đồ án tốt nghiệp để có nhiều trải nghiệm và những định hướng tốt cho ngành nghề mà em theo đuổi Và em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Trần Trung Dũng đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành tốt kì thực tập

Trong quá trình thực tập, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo, khó tránh khỏi sai sót Do trình độ hiểu biết cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy, Cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan về nội dung đồ án tốt nghiệp với tên đề tài ” Nghiên cứu điều khiển động cơ điện và ứng dụng trong xe ô tô điện ” là không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác, hay các sản phẩm tương tự không phải do em làm ra Sản phẩm của đồ án là chính bản thân em nghiên cứu và xây dựng

Nếu có gì sai em xin chịu mọi hình thức kỉ luật của trường Đại học công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên

Thái nguyên, ngày … tháng 05 năm 2016

Sinh viên thực hiện đề tài

Nguyễn Thị Long

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2

1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện 2

1.1.1 Ứng dụng của động cơ điện 2

1.1.2 Phân loại động cơ điện 3

1.1.3 Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 3

1.2 Động cơ điện một chiều 4

1.2.1 Khái niệm chung 4

1.2.2 Ứng dụng của động cơ điện một chiều 5

1.2.3 Phân loại động cơ điện một chiều 5

1.2.4 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 5

1.2.5 Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều 10

1.2.6 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 11

1.2.7 Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều 14

1.3 Động cơ điện xoay chiều 16

1.3.1 Khái niệm chung 16

1.3.2 Ứng dụng của động cơ xoay chiều 16

1.3.3 Phân loại động cơ xoay chiều 17

1.3.4 Cấu tạo động cơ xoay chiều 20

1.3.5 Nguyên lí hoạt động của động cơ xoay chiều 24

1.3.6 Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ 27

1.3.7 Ưu nhược điểm của động cơ điện xoay chiều 29

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 30

2.1 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều 30

2.1.1 Khái quát chung 30

2.1.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều 30

2.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều 35

2.2.1 Khái quát chung 35

2.2.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 36 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG TRÊN XE Ô TÔ ĐIỆN 41

3.1 Tổng quan về ô tô điện 41

3.1.1 Khái niệm 41

3.1.2 Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện 41

3.1.3 Ưu điểm của việc sử dụng động cơ điện 41

3.1.4 Các Yêu cầu đối với ô tô điện 43

3.1.5 Đánh giá một số loại động cơ điện 45

3.1.6 Các nguồn năng lượng cho ô tô điện 50

3.1.7 Phương pháp nạp điện cho xe qua hệ thống phanh tái tạo ( i-ELOOP) 53

3.1.8 Một số kết luận và xu hướng sử dụng động cơ cho ô tô điện 56

3.2 Điều khiển động cơ điện trên xe ô tô 57

3.2.1 Biến tần 57

3.2.2 Phương pháp điều khiển 64

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh của động cơ điện [1] 2

Hình 1.2: Các loại động cơ điện chính [7] 3

Hình 1.3: Động cơ điện sử dụng dòng điện 1 chiều [1] 4

Hình 1.4: Một số bộ phận của động cơ điện một chiều [7] 6

Hình 1.5: Cực từ chính của động cơ một chiều [7] 7

Hình 1.6: Lõi sắt phần ứng rôto của động cơ điện một chiều [7] 8

Hình 1.7: Cổ góp của rotor của động cơ điện một chiều [7] 9

Hình 1.8: Chuổi than và phiến góp của động cơ điện một chiều [7] 10

Hình 1.9: Mô hình đơn giản của động cơ điện một chiều [4] 11

Hình1.10: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập [3] 12

Hình 1.11: Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều [2] 13

Hinh 1.12: Động cơ không đồng bộ 3 pha, rotor lồng sóc [7] 16

Hình1.13: Động cơ đồng bộ [2] 18

Hình1.14: Các bộ phận của động cơ không đồng bộ [3] 18

Hình 1.15: Cấu tạo động cơ điện xoay chiều không đồng bộ [3] 20

Hình 1.16: Các bộ phận của động cơ không đồng bộ [1] 20

Hình1.17: Các bộ phận của stato của động cơ không đồng bộ [1] 21

Hình 1.18: Lõi thép stator của động cơ không đồng bộ [1] 21

Hình 1.19: Dây quấn stator của động cơ không đồng bộ 3 pha [1] 22

Hình 1.20: Rotor của động cơ không đồng bộ [1] 22

Hình 1.21: Rotor dây quấn của động cơ không đồng bộ [1] 23

Hình 1.22: Rotor lồng sóc của động cơ không đồng bộ [7] 24

Hình 1.23: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ [2] 25

Hình 1.24: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ [3] 27

Hình 1.25: Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ [3] 29

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí và họ đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ [7] 30

Hình 2.2: Đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thông [7] 32

Hình 2.3: Sơ đồ dùng bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng [7] 33

Hình 2.4: Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp [7] 34

Hình 2.5: Sơ đồ đổi nối dây quấn stator [1] 37

Hình 2.6: Sơ đồ đổi số đôi cực [1] 38

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý và họ đặc tính của động cơ không đồng bộ khi thay đổi điện áp đặt vào mạch stator[7] 38

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý và họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở 39

phần ứng động cơ không đồng bộ [1] 39

Hình 2.9: Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ khi điều chỉnh tần số[2] 40

Hình 3.1: Hình ảnh xe ô tô điện [1] 41

Hình 3.2: Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện [7] 42

Hình 3.3: Động cơ in-wheel tích hợp trong bánh xe [1] 42

Hình 3.4: Đặc tính mong muốn của hệ truyền động kéo [2] 44

Hình 3.5: So sánh đặc tính làm việc của động cơ 45

dùng trong công nghiệp (a) và cho ô tô điện (b)[3] 45

Hình 3.6: Cấu trúc động cơ từ trở đồng bộ - SynRM (a) và so sánh rotor động cơ SynRM với động cơ không đồng bộ(b)[7] 47

Hình 3.7: Động cơ từ trở thay đổi – SRM [1] 47

Hình 3.8: Cấu trúc động cơ một chiều không cổ góp [3] 49

Hình 3 9: So sánh cấu trúc của động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu chìm [1] .50

Hình 3.10 : Hệ thống i-ELOOP[1] 53

Hình 3.11 : Máy phát điện 12V-25V [5] 54

Hình 3.12: Tụ điện hai lớp EDLC [5] 54

Hình 3.13: Bộ chuyển đổi DC/DC Convenrter [5] 55

Hình 3.14: Bình ắc quy 55

Hình 3.15 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống i-ELOOP [7] 56

Hình 3.16: Hệ thống điều tốc độ động cơ với biến tần [5] 58

Hình 3.17: Thiết bị biến tần trực tiếp[7] 59

Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần trực tiếp[7] 59

Hình 3.19: Đồ thị điện áp đầu ra cảu thiết bị biến tần xoay chiều hình sin[7] 60

Hình 3.20: Thiết bị biến tần gián tiếp[7] 60

Hình 3.21: Thiết bị tần gián tiếp dùng chỉnh lưu điều khiển[7] 61

Hình 3.22: Biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển 61

có thêm bộ biến đổi xung điện áp[7] 61

Hình 3.23: Bộ biến tần dùng bộ chỉnh lưu không điều khiển với bộ nghịch lưu thuần sin sử dụng bộ điều chế độ rộng xung [7] 62

Hình 3.24: Biến tần điều khiển vector[7] 63

Hình 3.25: Nguyên lý hoạt động của biến tần [7] 64

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp chế tạo và sửa chữa ô tô đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới, đang từng bước trở thành một trong những ngành công nghiệp quan trọng của nước ta Các thế hệ động cơ mới hiện đại ngày càng được cải tiến và phát triển

Từ trước đến nay, động cơ điện vẫn luôn là loại động cơ được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất và điều khiển các máy công cụ, phương tiện giao thông Hiện nay việc lựa chọn sử dụng ô tô điện như một giải pháp thay thế đầy tiềm năng

và có hiệu quả vì nó có những ưu điểm như hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với các ô tô sử dụng động cơ đốt trong, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường Vì vậy em đã chọn để tài “Nghiên cứu công nghệ điều khiển động cơ

điện và ứng dụng trên xe điện” để tìm hiểu và nghiên cứu qua đó em nắm bắt được

các cơ chế hoạt động và đặc điểm của các loại động cơ điện cũng như phương thức thay đổi tốc độ của động cơ điện… Nội dung đề tài được chia làm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện

Chương 2: Các phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ điên

Chương 3: Điều khiển động cơ điện và ứng dụng trên xe ô tô điện

Trong quá trình làm đề tài này, em luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

tình và được cung cấp những tài liệu cần thiết của thầy giáo Trần Trung Dũng Em

xin gửi tới thầy lòi cảm ơn chân thành

Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm nên trong quá trình làm đề tài không tránh khỏi những thiếu sót em rất mong sẽ nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện

Động cơ điện (hay còn gọi là motor điện) là máy điện dùng để chuyển đổi điện năng thành cơ năng Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ cơ sang điện) được gọi là máy phát điện Các động cơ điện thường gặp dùng trong gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi

Động cơ điện là thiết bị điện cơ học giúp chuyển điện năng thành cơ năng

Cơ năng này được sử dụng để: quay bánh công tác của bơm, quạt hoặc quạt đẩy, chạy máy nén, nâng vật liệu,vv… Các động cơ điện được sử dụng trong dân dụng (máy xay, khoan, quạt gió) và trong công nghiệp

Hình 1.1: Hình ảnh của động cơ điện [1]

1.1.1 Ứng dụng của động cơ điện

Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động

cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa, đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặt biệt trong các

đầu máy xe lửa

Trong giao thông vận tải động cơ điện được ứng dụng trong các phương tiện

giao thông như: Xe đạp điện, xe ô tô điện, xe lai…

Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang (chúng là các động cơ bước rất nhỏ)

1.1.2 Phân loại động cơ điện

Có rất nhiều loại động cơ điện nhưng dựa vào chức năng người ta phân làm hai loại động cơ chính: động cơ một chiều và động cơ xoay chiều Trong mỗi loại này lại được chia ra nhiều loại khác nhau

Hình 1.2: Các loại động cơ điện chính [7]

Các loai động cơ được phân loại dựa trên nguồn cung năng lượng, cấu trúc động cơ và cơ chế vận hành

1.1.3 Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động (rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen

Phần lớn các động cơ điện họat động theo nguyên lý điện từ, nhưng loại động cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp cũng được

sử dụng Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào là có một lực lực cơ học

trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường Lực này theo

mô tả của định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cả với từ trường

Phần lớn động cơ từ đều xoay nhưng cũng có động cơ tuyến tính Trong động cơ xoay, phần chuyển động được gọi là rotor, và phần đứng yên gọi là stator

1.2 Động cơ điện một chiều

1.2.1 Khái niệm chung

Hình 1.3: Động cơ điện sử dụng dòng điện 1 chiều [1]

Động cơ điện một chiều thuộc về máy điện một chiều là loại máy điện hoạt động với nguồn điện một chiều Chúng có thể vận hành theo chế độ máy phát điện hoặc chế độ động cơ điện

Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùng trong những điều kiện làm việc khác

Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, vì vậy nó được dùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải

1.2.2 Ứng dụng của động cơ điện một chiều

- Trong đời sống con người: động cơ điện một chiều được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực như :

+ Các bộ phận khởi động của ôtô, xe máy, máy kéo…

+ Các hệ truyền động có công suất nhỏ như quạt điện, máy xay sinh tố, động cơ bơm nước…

+ Lĩnh vực nghiên cứu, giảng dạy…

- Trong công nghiệp: động cơ điện một chiều có vai trò quan trọng, được ứng dụng trong các máy cắt kim loại, các máy công cụ, trong giao thông vận tải hay các thiết bị cầu trục, trong máy ép, máy bơm, máy nghiền, máy cán…

1.2.3 Phân loại động cơ điện một chiều

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại chúng dựa vào phương pháp kích từ, qua đó người ta chia động

cơ điện một chiều thành các loại sau:

+) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ

được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ ( Dòng điện kích từ của máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng của máy )

+) Động cơ điện một chiều kích từ song song: Dây quấn kích từ nối song

song với phần ứng

+) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Dây quấn kích từ mắc nối tiếp

với mạch phần ứng

+) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm 2 dây quấn kích từ, một

cuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

1.2.4 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm có các bộ phận chính sau:

- Phần cảm (Stator)

- Phần ứng (Rotor)

- Hệ thống chổi than, vành góp

Hình 1.4: Một số bộ phận của động cơ điện một chiều [7]

a) Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây

quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ, các cực từ được gắn vào vỏ máy bằng các bulông Một cặp cực từ (đôi cực) gồm 2 cực nam – bắc đặt đối xứng với nhau qua trục động cơ, tùy theo động cơ mà có thể có nhiều hay ít hơn Các máy điện nhỏ cực

từ được làm bằng thép khối

Cực từ chính gồm :

+) Lõi sắt: làm bằng lá thép kĩ thuật điện (thép cacbon) dày từ 0.5-1 mm,

được ép và tán chặt lại với nhau thành một khối

+) Dây quấn kích từ : được quấn bằng dây đồng có bọc cách điện và mỗi

cuộn dây đều bọc cách điện kĩ thành một khối, đựơc tẩm sơn cách điện trước khi đặt lên cực từ

Hình 1.5: Cực từ chính của động cơ một chiều [7]

b) Cực từ phụ: Đặt giữa các cực từ chính với tác dụng cải thiện đổi chiều,

Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bu lông

Cực từ phụ bao gồm:

+) Lõi thép : làm bằng thép khối

+) Dây quấn : làm bằng đồng, có bọc cách điện, mỗi cuộn dây đều được

bọc cách điện tạo thành khối và được tẩm sơn cách điện trước khi đặt lên cực từ phụ

c) Gông từ: Gông từ được dùng làm mạch từ nối liền các cực từ chính đồng

thời làm vở máy, từ thông móc vòng qua các cuộn dây và khép kín chạy trong mạch

từ Trong máy điện lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá được uốn lại thành hình trụ tròn rồi hàn Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

d) Các bộ phận khác bao gồm :

+) Nắp máy: Có tác dụng bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho các

vật bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ … và đảm bảo

an toàn cho người khỏi va chạm vào điện Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn

có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang

+) Cơ cấu chổi than: Đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy là động cơ và

đưa dòng điện ra nếu máy là máy phát điện Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt

trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt 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 chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại

1.2.4.2 Rotor: Là phần quay của động cơ, bao gồm:

- Lõi sắt phần ứng

- Dây quấn phần ứng

- Cổ góp

- Các bộ phận khác

a ) Lõi sắt phần ứng: Có tác dụng dẫn từ, và được làm từ lá thép kĩ thuật

điện (thép hợp kim silic) dày 0.5mm đựơc phủ cách điện mỏng ở 2 mặt rồi ép chặt

để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên các lá thép có dập các rãnh để khi

ép tạo thành các rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với trục tạo thành một khối thống nhất

Hình 1.6: Lõi sắt phần ứng rotor của động cơ điện một chiều [7]

Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió

để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rotor Dùng giá rotor có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rotor

b) Dây quấn phần ứng: Có tác dụng sinh ra một sức điện động và có dòng

điện chạy qua Nó được làm bằng dây đồng có bọc cách điện, được quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với các động cơ công suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ tác động

c) Cổ góp : Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đảo chiều, dùng để đổi

dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó ép chặt vào trục Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mên đặt ở giữa( 0,4 đến 1,2mm ) Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau

Hình 1.7: Cổ góp của rotor của động cơ điện một chiều [7]

d ) Các bộ phận khác bao gồm :

+) Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy Cánh quạt được lắp trên

trục động cơ để hút gió từ ngoài vào qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ bên ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây quấn, mạch từ

+) Trục máy : Là bộ phận trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt, ổ

bi… Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt

1.2.4.3 Hệ thống chổi than – vành góp

Dùng để đưa điện áp một chiều vào cuôn dây phần ứng và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ ( một nửa

có cực tính dương, một nửa có cực tính âm)

Hình 1.8: Chuổi than và phiến góp của động cơ điện một chiều [7]

1.2.5 Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều

Khi cho điện áp một chiều vào, trong dây quấn phần ứng có điện Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm rotor quay, chiều

của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau

Do có phiếu góp chiều dòng điện dữ nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiều của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải, ởđộng cơ chiều sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện động Khi đó ta

có phương trình:

U = Eư + Rư.Iư

Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều, ta giả sử động cơ điện một chiều được mô phỏng một cách đơn giản qua việc làm quay khung dẫn abcd theo một chiều duy nhất

Hình 1.9: Mô hình đơn giản của động cơ điện một chiều [4]

+ Nếu ta đặt điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B thì trong dây quấn phần ứng sẽ có một dòng điện Iư chạy qua Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường (từ trường tạo bởi phần kích từ của động cơ), sẽ tạo ra các lựcFđt ngựơc chiều nhau, tác dụng làm cho rotor quay (hình 1.9 a) (Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái )

+ Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau, tuy nhiên do có phiến góp đổi chiều dòng điện nên chiều lực từ tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi (hình 1.9 b) Và cứ như vậy,

ta thấy năng lượng điện đã biến thành năng lượng cơ làm cho động cơ quay theo một chiều duy nhất

1.2.6 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau Lúc này động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Hình1.10: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập [3]

Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư= Eư+ (Rư+ Rf) Iư (1.1)

rư:Điện trở cuộn dây phần ứng

rcf:Điện trở cuộn dây cực từ phụ

rct:Điện trở tiếp xúc cuộn bù

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

(1.2) Trong đó:

P: Số đôi cực từ chính

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

ф: Từ thông kích từ dưới một cực từ

ω: Tốc độ góc(rad/s)

: Hệ số cấu tạo của động cơ

Từ (1.1) và (1.2) ta có:

(1.3) Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác, mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:

Mđt = K.ф.Iư (1.4)

Với Thay giá trị vào (2.3) ta được:

.Mđt (1.5) Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ,ta ký hiệu là M Nghĩa là: Mđt= Mcơ= M

.M (1.6) Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thông ф = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (1.3) và phương trình đặc tính cơ (1.6) là tuyến tính Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 1.9 là những đường thẳng

Theo các đồ thị, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có:

: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Hình 1.11: Đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều [2]

điện áp phần ứng UƯ, điện trở phần ứng động cơ

1.2.7 Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều

+ Động cơ điện một chiều có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng : Vì động cơ

điện một chiều có thể điều chỉnh tốc độ thông qua việc thay đổi Iư, Uư, Φ nên tốc

độ động cơ có thể được chỉnh tốc trong miền dưới và trên tốc độ định mức

+ Chất lượng điều chỉnh tốc tốt, dễ điều chỉnh tốc độ : Do động cơ điện một chiều có đường đặc tính cơ dạng tuyến tính nên dễ dàng điều khiển tốc độ Đặc biệt

là với động cơ điện một chiều kích từ độc lập có phần kích từ và phần ứng là riêng biệt nên càng dễ cho việc điều khiển

+ Chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt : vì bộ biến đổi của động cơ điện một chiều có khả năng tạo ra sai số tốc độ nhỏ, độ trơn điều chỉnh mịn, dải điều chỉnh rộng…

+ Động cơ điện một chiều có dòng mở máy và momen mở máy nhỏ, có khả năng quá tải về momen với Iưmở =U/Rư ; Imở = (1.5÷2)Iđm ;

M = K.Φ.I ư

+ Công suất của phía kích từ động cơ kích từ độc lập nhỏ hơn công suất phần ứng động cơ Chính vì vậy nó vẫn được sử dụng trong các dây truyền cán…Ngoài những ưu điểm đó động cơ điện một chiều còn có cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn so với các loại động cơ khác Chính vì vậy động cơ điện một chiều được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp yêu cầu momen mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác, bằng phẳng, phạm vi điều chỉnh rộng như ngành cán thép, hầm mỏ …

b ) Nhược điểm:

+ Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ

+ Cần nguồn một chiều

+ Bảo quản cổ góp phức tạp

+ Dễ sinh tia lửa điện

+ Giá thành cao…

Mặc dù có nhiều nhược điểm như trên , nhưng động cơ điện một chiều vẫn

có vai trò quan trọng trong việc sản xuất, phát triển công nghiệp và được sử dụng phổ biến trong cuộc sống…

=>Kết luận: đông cơ điện một chiều còn có nhiều nhược điểm, song không

vì thế mà động cơ điện một chiều kém ưu thế hơn so với các loại động cơ khác, nó vẫn được sử dụng phổ biến, ngày càng được cải tiến, khắc phục những nhược điểm vốn có và nâng cao hiệu suất của động cơ…

1.3 Động cơ điện xoay chiều

Ở động cơ xoay chiều ta tìm hiểu và xét đến động cơ xoay chiều không đồng bộ

Hinh 1.12: Động cơ không đồng bộ 3 pha, rotor lồng sóc [7]

1.3.1 Khái niệm chung

Động cơ điện không đồng bộ là loại động cơ xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ quay của rôto n ( tốc độ quay của máy ) khác với tốc độ quay của từ trường n1

Động cơ điện không đồng bộ có tính thuận nghịch, nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ điện và máy phát điện

Động cơ điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt

1.3.2 Ứng dụng của động cơ xoay chiều

Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động

cơ điện( đặc biệt là loại rotor lồng sóc) có nhiều ưu điểm hơn so với động cơ xoay

chiều Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp , đời sống hằng ngày

Trong công nghiệp, động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ

Trong nông nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm ……

Trong đời sống hằng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa,

= >Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi

1.3.3 Phân loại động cơ xoay chiều

Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau và có thể phân loại như sau:

- Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại:

Là động cơ xoay chiều hoạt động ở tốc độ không đổi xác định bởi tần số của

hệ thống Động cơ loại này cần có dòng điện một chiều để kích thích và có mômen khởi động thấp, vì vậy động cơ đồng bộ thích hợp với các thiết bị ứng dụng khởi động ở mức tải thấp như máy nén khí, tần số thay đổi hay máy phát điện Động cơ đồng bộ có thể cải thiện hệ số công suất hệ thống , đây là lí do tại sao chúng thường hay được sử dụng với những hệ thống dùng nhiều điện

Hình1.13: Động cơ đồng bộ [2]

- Cấu tạo của động cơ đồng bộ:

+) Rotor: Sự khác nhau chủ yếu giữa động cơ đồng bộ và không đồng bộ là

roto của động cơ đồng bộ quay với tốc độ của từ trường quay

+) Stator: Stato tạo ra từ trường quay tỉ lệ với tần số cung cấp

Động cơ quay với tốc độ đồng bộ, cho trong phương trình sau:

Là động cơ rất thông dụng , được sử dụng cho các thiết bị khác nhau trong công nghiệp Sở dĩ loại động cơ này thông dụng là vì chúng có thiết kế đơn giản, rẻ

tiền và dễ bảo trì, có thể nối trực tiếp với nguồn xoay chiều

- Cấu tạo:

Một động cơ không đồng bộ có hai bộ phận cơ bản sau:

+) Rotor: Trong động cơ không đồng bộ có 2 loại rotor:

 Rotor lồng sóc: Bao gồm các dẫn dầy đặt tại các rãnh song song, đầu

thanh này được nối vào vòng đoản mạch

 Rotor dây quấn: Rotor được quấn nhiều cực như stator Ba pha được nối

dây bên trong và các đầu dây này được nối vào vành trượt treo trên một trục có các chổi than

+) Stator: Được ghép từ các vòng dập định hình với các rãnh để chứa các

cuộn dây 3 pha Chúng được quấn cho một số cực nhất định Bố trí trong không gian những cuộn dây này lệch nhau 120 độ

- Phân loại động cơ không đồng bộ

Có thể phân động cơ không đồng bộ thành hai nhóm chính :

 Động cơ không đồng bộ một pha: Chỉ có một cuộn dây stator, hoạt động

bằng nguồn điện một pha, có một rotor lồng sóc và cần một thiết bị để khởi động động cơ Hiện nay, đây là loại động cơ phổ biến nhất sử dụng trong các thiết bị tại gia đình như quạt, máy giặt, máy sấy quần áo và có công suất trong khoảng 3 - 4 mã lực

 Động cơ không đồng bộ ba pha: Từ trường quay do nguồn cung ba pha

cân bằng sinh ra Những động cơ loại này có năng lực công suất cao hơn, có thể có rotor lồng sóc hoặc rotor dây quấn (khoảng 90% là có rôto lồng sóc), và tự khởi động Ước tính khoảng 10% động cơ trong công nghiệp thuộc loại này, chúng được

sử dụng trong máy bơm, máy nén, băng tải, lưới điện công suất cao và máy mài Chúng thích hợp trong dải từ1/3 tới hàng trăm mã lực

1.3.4 Cấu tạo động cơ xoay chiều

Ta xét cấu tạo và nguyên lí làm việc của động cơ xoay chiều không đồng bộ

Hình 1.15: Cấu tạo động cơ điện xoay chiều không đồng bộ [3]

Động cơ không đồng bộ có cấu tạo gồm hai phần chính đó là phần tĩnh(stator) và phần động (rotor), ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy

Hình 1.16: Các bộ phận của động cơ không đồng bộ [1]

a ) Phần tĩnh (stator): Gồm có 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn,

ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy:

Hình1.17: Các bộ phận của stato của động cơ không đồng bộ [1]

+) Lõi thép: Được dùng để dẫn từ, được chế tạo từ các lá thép kĩ thuật điện

dày 0.35mm hoặc 0.5mm được dập thành rãnh bên trong, trên bề mặt có phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng điện phu-cô Các lá thép được ghép thành hình trụ rỗng, bên trong hình thành các rãnh để đặt dây quấn, lõi thép được ép vào vỏ máy

Hình 1.18: Lõi thép stator của động cơ không đồng bộ [1]

+) Dây quấn: Dây quấn stator được làm bằng dây dẫn (bằng đồng hay

nhôm) có bọc cách điện (còn gọi là dây điện từ) Dây quấn stator được đặt vào rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với lõi thép

Hình 1.19: Dây quấn stator của động cơ không đồng bộ 3 pha [1]

a, Bối dây b, Các bối dây sau khi đã được đặt vào rãnh mạch từ

+) Vỏ máy: Gồm thân máy, nắp máy và chân đế Vỏ máy dùng để cố định

lõi thép và bảo vệ mạch từ và bộ dây quấn, đồng thời là giá đỡ để rotor quay trong lòng stator Vỏ máy thường đúc bằng gang hoặc bằng thép (với động cơ công suất lớn 1000kw) Tùy theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ máy cũng khác nhau

b ) Phần quay(rotor): Gồm lõi thép, dây quấn và trục máy

Hình 1.20: Rotor của động cơ không đồng bộ [1]

+) Lõi thép: Gồm các lá thép kĩ thuật điện được rập rãnh mặt ngoài được

ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng dọc trục, ở giữa có lỗ để lắp trục

+) Dây quấn: Dây quấn rotor của động cơ không đồng bộ ba pha có hai kiểu: rotor lồng sóc và rotor dây quấn

 Loại rotor kiểu dây quấn (còn gọi là rotor pha):

Rotor có dây quấn giống như dây quấn stator Dây quấn 3 pha của rotor thường đấu hình sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài Đặc điểm của loai này là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ và mạch rotor để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hay cải thiện hệ số công suất của máy Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch Nhược điểm so với động cơ rotor lòng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở môi trường khắc nghiệt, dễ cháy nổ …

Hình 1.21: Rotor dây quấn của động cơ không đồng bộ [1]

 Loại rotor kiểu lồng sóc(còn gọi là rotor ngắn mạch):

Kết cấu của loại dây quấn này khác với dây quấn stator Trong mỗi rãnh của lõi thép rotor đặt các thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài khỏi lõi thép và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vòng ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc

Hình 1.22: Rotor lồng sóc của động cơ không đồng bộ [7]

Nếu là rotor đúc nhôm thì trên vành ngắn mạch còn có các cánh khoáy gió Rotor thanh đồng được chế tạo từ hợp kim có điện trở suất cao nhằm mục đích nâng

cao mômen mở máy

Để cải thiện tính năng mở máy, đối với máy có công suất lớn, người ta làm rãnh rôto sâu hoặc dùng lồng sóc kép Đối với máy điện cỡ nhỏ, rãnh rotor được làm chéo góc so với tâm trục Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi thép

c) Khe hở không khí:

Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn

1.3.5 Nguyên lí hoạt động của động cơ xoay chiều

Ta xét nguyên lý hoạt động của động cơ xoay chiều không đồng bộ:

Động cơ không đống bộ ba pha có hai phần chính: stator (phần tĩnh) và rotor (phần quay) Stator gồm có lõi thép trên đó có chứa dây quấn ba pha Khi đấu dây

quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ có các dòng điện chạy qua nó,

hệ thống dòng điện này tao ra từ trường quay, quay với tốc độ:

n1 = 60.f/p

Trong đó:

f1: tần số nguồn điện

p: số đôi cực từ của dây quấn

Phần quay, nằm trên trục quay bao gồm lõi thép rotor Dây quấn rotor bao gồm một số thanh dẫn đặt trong các rãnh của mạch từ, hai đầu được nối bằng hai vành ngắn mạch

Hình 1.23: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ [2]

Từ trường quay của stator cảm ứng trong dây rotor sức điện động E, vì dây quấn stator kín mạch nên trong đó có dòng điện chaỵ Sự tác dụng tương hổ giữa các thanh dẫn mang dòng điện với từ trường của máy tạo ra các lực điện từ Fđt tác dụng lên thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề mặt rotor tạo ra mômen quay rotor Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã được biến thành cơ năng trên trục động cơ Nói cách khác, động cơ không đồng bộ là một thiết bị điện từ, có khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện thành cơ năng đưa ra trên trục của nó Chiều

quay của rotor là chiều quay của từ trường, vì vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đăt trên dây quấn stator

Tốc độ của rotor n2 là tốc độ làm việc và luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường

và chỉ trong trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng sức điện động trong dây quấn rotor Hiệu số tốc độ quay của từ trường và rotor được đặc trưng bằng một đại lượng gọi

là hệ số trượt s:

s = (n1-n2)/n1

+) Khi s=0 nghĩa là n1=n2, tốc độ rotor bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi là chế độ không tải lý tưởng (không có bất cứ sức cản nào lên trục) Ở chế độ không tải thực, s≈0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi …

+) Khi hệ số trượt bằng s=1, lúc đó rotor đứng yên (n2=0), momen trên trục bằng momen mở máy

Hệ số trượt ứng với tải định mức gọi là hệ số trựơt định mức Tương ứng với

hệ số trượt này gọi tốc độ động cơ gọi là tốc độ định mức Tốc độ động cơ không đồng bộ bằng:

n2 = n1(1 s )

Một đăc điểm quan trọng của động cơ không đồng bộ là dây quấn stato không được nối trực tiếp với lưới điện, sức điện động và dòng điện trong rotor có được là do cảm ứng, chính vì vậy người ta cũng gọi động cơ này là động cơ cảm ứng

Tần số dòng điện trong rotor rất nhỏ, nó phụ thuộc vào tốc độ trựơt của rôto

so với từ trường: f2 = s.f1

Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi các đầu ra của nó được nối với lưới địện Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu trên đầu ra của

nó được kích bằng các tụ điện Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động

cơ một pha

Động cơ một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở …

1.3.6 Đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ

Để xây dựng đặc tính cơ của động cơ của động cơ điện không đồng bộ ba pha ta sử dụng sơ đồ thay thế

Hình 1.24: Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ [3]

f

U :Trị số hiệu dụng của điện áp pha stator

' 2

1 ,

I m , dòng điện từ hóa, dòng stato, dòng rotor quy đổi về stator

' 2

p là số đôi cực của động cơ

- Đặc tính dòng điện rotor của động cơ

2 ' 2 1

2 2 ' 1

' 2

)

s

R R

' 2

nm

f

X s

R R

U I

Khi 0, s=0 thì I2  0

Khi 0 thì s=1 nên

' 2 2 2 ' 2 1

- Đặc tính cơ của động cơ

Để tìm được phương trình đặc tính cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất trong động cơ

- Công suất điện từ chuyển từ chuyển từ stato sang roto P 12 M đt0

đt

M là mô men điện từ của động cơ

- Công suất đưa ra trục động cơ P  co M co0

- Nếu bỏ qua tổn thất phụ thì M đt M co M

co

đt P P

P2  (0)  0

2 ' 2

.

3

0

' 2 ' 2

[(

3

2 2 ' 2 1 0

' 2 2

nm

f

X s

R R s

R U M

2 2 1 2

nm

th

X R

R s





) (

2

3

2 2 1 1 0

2

nm

f th

X R R

U M

Hình 1.25: Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ [3]

Lưu ý rằng đoạn AK gần thẳng và cứng Trên đoạn này nếu mô men động cơ tăng thì tốc độ động cơ giảm Như vậy trên đoạn đặc tính này động cơ làm việc ổn đinh

Trái lại với đoạn đặc tính BK là đoạn cong và có độ dốc dương Trên đoạn này động cơ làm việc không ổn định

1.3.7 Ưu nhược điểm của động cơ điện xoay chiều

a ) Ưu điểm:

+ Ít phải bảo dưỡng do không có cổ góp

+ Kết cấu bền vững, đơn giản

+ Làm việc chắc chắn, hiệu suất cao

+ Khả năng chịu quá tải tốt nhờ cơ chế bảo vệ

+ Khả năng điều khiển tốc độ quay đa năng

+ Giá thấp hơn so với truyền động sử dụng động cơ một chiều

b ) Nhược điểm:

+ Luôn vận hành gắn với hệ thống xoay chiều có sẵn

+ Khó mô tả toán học hơn động cơ một chiều

+ Cấu trúc điều khiển phức tạp hơn

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỐC ĐỘ

CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN

2.1 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều

2.1.1 Khái quát chung

Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trọng một phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt, thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha Vì một sốưu điểm như vậy cho nên động cơ điện một chiều được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp, trong giao thông vận tải

2.1.2 Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều

- Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng

- Phương pháp thay đổi từ thông Ф

- Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng

2.1.2.1 Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng

Đây là phương pháp thường dùng để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

 Nguyên lý điều khiển: trong phương pháp này người ta giữ U=Uđm, ф= ф

đm nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng

Độ cứng của đường đặc tính cơ:

(2.1) +) Ta thấy khi điện trở càng lướn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí và họ đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ [7]