Tài liệu Động cơ điện một chiều P1 doc

Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ.. Thường làm bằng lá th

Chương I : TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

§ 1.1 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều

1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều

Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính là: phần tĩnh và phần quay

1.1.1.1.Phần tĩnh hay Stato (phần cảm)

Đây là thành phần đứng yên của động cơ.Phần tĩnh gồm các bộ phận chính sau :

1.1.1.1.1.Cực từ chính

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 kích từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hoặc thép khối gia công thành dạng cực từ rồi cố định vào

vở máy Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nối nối tiếp với nhau

Nhiệm vụ chính của cực từ chính và dây quấn kích từ tạo ra từ thông chính trong máy

1.1.1.1.2.Cực từ phụ

Cực từ phụ thường làm bằng thép khối đặt xen kẽ giữa các cực từ chính

và dùng để cải thiện đổi chiều (đặt trên đường trung tính hình học) Xung quanh cực từ phụ có dây quấn cực từ phụ Dây quấn cực từ phụ được đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng (dây quấn Roto)

Nhiệm vụ của cực từ phụ là để làm giảm sự xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt chổi than và cổ góp

1.1.1.1.3.Vỏ máy (gông từ)

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy bảo vệ các bộ phận bên trong vỏ máy Vỏ máy điện một chiều được làm bằng thép dẫn từ

1.1.1.1.4.Chổi than

Chổi than dùng để điện áp từ bên ngoài vào động cơ Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với

giá.Chổi than thường đượclàm bằng bột đồng bột than và một số phụ gia chống mài mòn khác Chổi than được đặt trên đường trung tính hình học 1.1.1.2.Phần quay hay Roto (phần ứng)

1.1.1.2.1.Lõi sắt phần ứng

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thường làm bằng lá thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm) phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao

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

1.1.1.2.2.Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng là thành phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện .Dây quấn được bọc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

1.1.1.2.3.Cổ góp

Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với nhau Bề mặt cổ góp phải được gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than và cổ góp Cổ góp đặt đồng tâm với trục quay để hạn chế phát sinh tia lửa điện

1.1.1.2.4.Các bộ phận khác

- Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy

- Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.Trục máy thường làm bằng thép cácbon tốt

1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều hoạt đông dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm cho dây dẫn chuyển động ,chiều của từ lực được xác định bằng quy tắc bàn tay tráI

* Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , sẽ tạo ra từ trường tác dụng một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽ tạo mô men làm quay rôto

1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều

Dựa vào cách nối dây quấn phần ứng với dây quấn kích từ động cơ điện

một chiều được chia ra làm bốn loại sau :

1.1.3.1.Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Uđm = Eưđm + RưIưđm

P®m

®mU®m

I−®m = I®m =

Hình1.1: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Ikt

Rkt

Ck

E−

Iđc

-Ukt

Trong đú :Uđm- điện ỏp định mức

Iđm- dũng điện định mức trong mạch chớnh

Iktđm- dũng điện kớch từ định mức

Pđm- cụng suất cơ đầu cần trục cõn bằng với tải

ηđm- hiệu suất định mức của động cơ

1.1.3.2.Động cơ điện một chiều kớch từ song song

Uđm = Eưđm + RưIưđm

I−đm = Iđm - Ikt = η

Pđm

đmUđm - Ikt

Ikt

Rkt

Ck

-I®c

E−

H×nh1.2: §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song

1.1.3.3.Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

H×nh1.3: §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp

E−

Ikt

kt

U

I®c

Uđm = Eưđm+ RIưđm

Với : R= Rư + Rkt

I−®m = I®m = Ikt = η

P®m

®mU®m

1.1.3.4.Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp

Động cơ điện kích từ hỗn hợp là động cơ điện vừa có kích từ song song vừa có kích nối tiếp trong đó kích từ song song đóng vai trò chủ yếu

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

1.2.1 Sơ đồ nguyờn lý

Hình1.4: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Ikt

Rkt

Ck

E−

Iđc

1.2.2.Phương trỡnh đặc tớnh cơ

Từ phương trỡnh cõn bằng ỏp:

U = E + Iư R

Trong đú :U- điện ỏp đặt vào phần ứng động cơ

E- sức điện động sinh ra trong phần ứng động cơ

Iư- dũng điện phần ứng động cơ

R- điện trở mạch phần ứng gồm Rư và Rf

E = U - Iư R

Mặt khỏc ta cú : E = Keφ ω

Ke- hệ số cấu tạo của động cơ và Ke =

a

PN

.

2 π

P - là số đụi cực

N - là số thanh dẫn tỏc dụng trong mạch phần ứng

a - là hệ số thanh dẫn

φ - từ thụng kớch từ

ω - tốc độ quay của động cơ

Keφ ω = U - Iư R

KUeφ − KReφ

I−

ω =

Mà mụ men động cơ là: M = K Mφ Iư

I− = KMMφ

ω = KUeφ − KeKRMφ M

ω = ω0 - ω

với : ω0- gọi là tốc độ khụng tải lý tưởng

Δω - độ sụt tốc độ

1.2.3.Đồ thị đặc tớnh cơ

ω

0

ω

ω

0

Hình1.5: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

M

Đ 1.3 Cỏc phương phỏp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

Từ phương trỡnh đặc tớnh cơ :

ω = KUeφ − KeKRMφ M

Ta cú ba phương phỏp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều :

1.3.1.Điều chỉnh bằng cỏch thay đổi điện ỏp đặt vào phần ứng động cơ

Trong thực tế người ta thường dựng phương phỏp giảm điện ỏp phần ứng động cơ và giữ từ thụng φ = φđ m = const , điện trở R = Rư

Khi giảm điện ỏp thỡ :

= 0

φ

Ke U

=

2

φ

R−

KeKM

Do đú ta thu được họ cỏc đường đặc tớnh cơ sau :

Hình1.6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp

ω0

ω1

U1

U2

+ Nhận xột : Khi ta giảm điện ỏp đặt vào phần ứng động cơ thỡ tốc độ khụng tải giảm xuống,cũn độ xụt tốc độ khụng đổi Điện ỏp phần ứng càng giảm ,tốc độ động cơ càng nhỏ Do đú ta thu được họ cỏc đường đặc tớnh cơ

song song với đường đặc tớnh cơ tự nhiờn ,tức độ cứng đặc tớnh cơ khụng đổi

1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thụng trong mạch

kớch từ động cơ

Muốn thay đổi từ thụng động cơ, ta tiến hành thay đổi dũng điện kớch từ của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp mạch kớch từ

Trong thực tế người ta thường dựng phương phỏp giảm từ thụng φ và vẫn giữ điện ỏp U = Uưđm , điện trở R = Rư và cũng khụng được giảm từ thụng φ

gần về 0

Khi từ thụng φ giảm thỡ :

↑

=

Ke

↑↑

=

φ

Do đú ta thu được họ cỏc đường đặc tớnh cơ sau :

Hình1.7: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông mạch kích từ động cơ

M

ω

2

1

đm

ω01

0

ω02

ω0

+ Nhận xét : Như vậy khi giảm từ thông thì tốc độ không tải tăng lên nhưng độ xụt tốc độ tăng gấp 2 lần Do đó ta thu được họ các đường đặc tính

cơ có độ dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn Vì vậy càng giảm từ thông thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn Độ cứng đặc tính cơ giảm

Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là (1 ÷ 10)% dòng định mức phần ứng

1.3.3 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ

Trong thực tế người ta thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ :

R = RƯ + Rf , và giữ điện áp U = Uđ m , từ thông φ = φđ m = const

Ta có :

ω = Keφ − RK− + ReKMφf 2M

U

Khi tăng điện trở phụ thì :

=

=

=

R− + Rf

KeKM

Ta được họ các đường đặc tính cơ như sau :

0

Hình1.8: Họ đặc tính cơ động cơ khi thay đổi điện trở phụ

mạch phần ứng động cơ

ω

TN

ω0

R f1

R f2

+ Nhận xột : Khi tăng điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ thỡ độ dốc đặc tớnh cơ càng lớn ,đặc tớnh cơ mềm và độ ổn định tốc độ càng kộm sai số tốc độ càng lớn Tốc độ khụng tải khụng đổi và = ω0, cũn độ xụt tốc

độ Δω tăng Khi đú ta được họ cỏc đường đặc tớnh cơ nhõn tạo cựng đi qua điểm tốc độ khụng tải (0,ω0) và độ rốc tăng khi điện trở Rf càng lớn,tức là

độ cứng của đặc tớnh cơ giảm

KẾT LUẬN : Cả 3 phương phỏp trờn đều điều chỉnh được tốc độ động cơ

điện một chiều nhưng chỉ cú phương phỏp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cỏch thay đổi điện ỏp Uư đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vỡ nú thu được đặc tớnh cơ cú độ cứng khụng đổi ,điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và khụng bị tổn hao