1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

I.Động cơ điện một chiều

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (374.04 KB, 46 trang )


b, Cực từ phụ : Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để

cải thiện đổi chiều . Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và

trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ

chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.

c, Gông từ : Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời

làm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và

hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ

điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

d, Các bộ phận khác.

Bao gồm:

- Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng

dây quấn và an toàn cho người khỏi 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 : Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu

chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì

chặy 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.

2.2 Phần quay hay rôto.

Bao gồm những bộ phận chính sau :

a, Lõi sắt phần ứng : Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ

thuật điện dày 0,5mm 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.

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

gió để khi ép lạ 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 rôto. Dùng giá

rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.

b, Dây quấn phần ứng.

Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện

chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.

Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kW thường dùng dây có tiết diện

tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây

quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.



Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để

đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.

c, Cổ góp : Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.

Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica

dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn

dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách

điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các

phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.

d, Các bộ phận khác.

- Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều

thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió.

Cánh quạt lắp trên trục máy , khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ

ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi

qua quạt gió ra ngoài 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 cacbon tốt.

3. Phân loại máy điện

Động cơ điện một chiều phân loại theo cách kích thích từ thành động

cơ điện kích hích độc lập, động cơ điện kích thích song song ,kích thích nối

tiếp,kích thích hỗn hợp

Trên thực tế đặc tính của động cơ kích từ độc lập và kích thích song

song là giống nhau nên khi cần công suất lớn người ta thường dùng động cơ

kích từ độc lập để có thể điều chỉnh dòng điện kích thích được thuận tiện do

đó mà điều chỉnh tốc độ dễ dàng và kinh tế hơn mặc dù nó đòi hỏi có dòng

bên ngoài.

Trong đồ án này ta xét đến động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Sơ đồ

U

E



Rf

U



CKT

Ikt



Rkt

Ukt



Khi mà nguồn một chiều có công suất không quá lớn thì mạch phần

ứng và mạch từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên gọi là động

cơ điện một chiều kích từ độc lập

4 Nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều

Khi cho điện áp U vào hai chổi than A,B trong dây quấn phần ứng sinh

ra dòng điện Iư .Các thanh dẫn ab,cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ

chịu tác dụng của lực Fđt tác dụng làm cho Roto quay ,khi phần ứng quay

nửa vòng thì vị trí các thanh dẫn ab,cd đổi chỗ cho nhau do đó các phiến

góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều tác dụng không đổi đảm bảo động cơ

có chiều quay không đổi,khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ

cảm ứng sức điện động Eư ,chiều quay xác định theo quy tắc bàn tay trái

Phương trình phần ứng

Uư = Eư +Rư.Iư

II. Điều chỉnh tốc độ động cơ và đảo chiều



1) Phương trình đặc tính cơ

Uư = Eư +(Rư +Rf)Iư

Uư : Điện áp phần ứng

Eư : Suất điện động phần ứng

Rư ,Rf : Điện trở phần ứng,điện trở phụ trong mạch

phần ứng

Iư : Dòng điện mạch phần ứng

Rư =rư +rct +rb +rtc

rư : Điện trở cuộn dây phần ứng

rct : Điện trỏ cực từ phụ

rb : Điện trở cuộn bù

rtx : Điện trở tiếp xúc chổi điện



U

E

I

U

Rkt



CKT



Ikt



P.N



Eư = 2π.a θ.ω = K .θ.ω

K =



Rf



P.N

2.π.a



P : Số cực từ chính

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

θ : Từ thông kích từ dưới một cực từ Wb

ω : Tốc độ góc (Rad/s)



Ukt



Eư = Ke . θ.n



ω=



U − ( Ru + R f ).I u

( Ru + R f )

Eu

U

=

=



Iu

K .θ

K .θ







Mômen điện từ Mđt =K. θ .Iư

Suy ra Iư =



M dt

K .θ



Nếu bỏ qua tổn thất coi mômen điện từ bằng mômen cơ đầu trục

Mđt =Mcơ =M

⇒ω =



Ru + R f

Uu



.M

K .θ

( K .θ ) 2



(1)



Mômen phụ thuộc vào từ thông và dòng phần ứng

Từ phương trình (1) suy ra : để thay đổi tốc độ động cơ ta có thể dùng

phương pháp thay đổi điện áp phần ứng Uư ,từ thông θ tức là thay đổi

dòng kích từ Ikt và thay đổi điện trở phần ứng Rư ,Rf

M =K. θ .Iư .do đó muốn đảo chiều động cơ tức là đảo chiều mômen

M ta có thể dùng phương pháp đảo chiều từ thông (tức là đảo chiều dòng

kích từ Ikt ) hoặc là đảo chiều dòng điện phần ứng Iư

2. Các phương pháp thay đổi tốc độ

a) Phương pháp thay đổi từ thông θ ,thay đổi dòng kích từ Ikt .Với một phụ

tải Mc nhất định .Khi θ giảm tốc độ động cơ tăng lên

n



nodm



θdm

M(Iu)



Iu



Khi kích thích dòng khác nhau đặc tính cơ nhận được khác nhau và độ dốc

khác nhau.Giao điểm mômen cản Mư =f(Iư) với các đường trên cho biết tốc

độ xác lập ứng với thông số khác nhau của từ thông .

b) Thay đổi điện áp phần ứng

- Để điều chỉnh điện áp phần ứng đông cơ điện một chiều cần có thiết bị

nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập , các bộ chỉnh lưu điều

khiển các thiết bị này có chức năng biến đổi lượng xoay chiều thành một

chiều có suất điện động Eb điều chỉnh được là nhờ tín hiệu Uđk

LK

BBĐ



- Phương trình đặc tính cơ của hệ thống như sau:

ω=



Eb

R + Rb

− ud

.I u

KΦ dm

KΦ dm



- Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng của đặc tính

cơ cũng không thay đổi còn tốc độ không tải lý tưởng tuỳ thuộc vào

giá trị điện áp Uđk của hệ thống do đó có thể nói phương pháp điều

chỉnh này là triệt để

- Để xác định dải điều chỉnh tốc độ ta thấy rằng tốc độ lớn nhất của hệ

thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản là đặc tính ứng với điện áp định

mức và từ thông cũng giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải

điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mômen khởi

động , khi mômen tải là định mức thì giá trị lớn nhất va nhỏ nhất của

tốc độ là

ωmax = ω0 max −



ωmin = ω0 min



M dm



β

M

− dm

β



Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh

phải có mômen ngắn mạch là:

Mnmmin = Mcmax = KM.Mđm

Trong đó : KM hệ số quá tải về mômen, do họ đặc tính cơ là những đường

thẳng song song với nhau nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có

thể viết:

ω min = ( M nm min − M dm )

ω0 max −

D=



(KM



M dm



β

M

− 1) dm

β



1



β



=



M dm



β



(KM



− 1)



ω0 max β

−1

M dm

=

K M −1



* Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tuyến tính vào β

ωomax

ωmax

ωđk1



ω0min



ωđk2



ωmin

Mđm



Mnmmin



3.Vấn đề đảo chiều

Chiều quay động cơ phụ thuộc vào chiều quay mômen có thể dùng hai

phương pháp .Hoặc thay đổi chiều dòng phần ứng Iư hoặc đổi chiều từ thông

(đổi chiều dòng kích từ Ikt).

Nếu dùng phương pháp đảo chiều dòng kích từ .Khi máy đang quay

thì do hệ số điện cảm của cuộn dây kích thích lớn (do có nhiều vòng dây)

nên khi thay đổi dòng kích thích Ikt thì xuất hiện suất điện động cảm ứng rất

cao gây ra điện áp làm đánh thủng cách điện dây quấn kích thích .

Do đó để đảo chiều quay động cơ ta chon phương pháp đảo chiều

dòng phần ứng Iư

4) Một số yêu cầu kỹ thuật khác

a) Độ trơn



ωi +1

ωi

Trong đó : ωi , ωi +1 là tốc độ ổn định của động cơ đạt được ở cấp i

γ =



,i+1



γ →1 tức là hệ truyền động có thể ổn định ở mọi vị trí trong toàn dải



điều chỉnh

b) Dải điều chỉnh tốc độ

Là phạm vi điều chỉnh – là tỉ số giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc

độ làm việc ứng với mômen tải đã cho

D=



Trong đó :



ωmax

ωmin



ω bị hạn chế bởi độ bền động cơ và độ bền của vành góp

max

ω

min bị chặn bởi yêu cầu về mômen khởi động ,khả năng quá



tải và sai số tốc độ làm việc cho phép.

c) Chống mất kích từ

Khi mở máy phải đảm bảo chống mất kích từ mà nguyên nhân là do ngắn

mạch kích thích

U − Eu



U



Vì khi đó Eư = 0 nên Iư = R = R

u

u

Do U không đổi và Rư rất nhỏ (điện trở cuộn dây phần ứng) nên Iư rất lớn

làm cháy dây quấn và vành góp



Cách khắc phục điều này là phải có bộ phận nhận biết được mất kích từ

( θ = 0 và do đó Iư =0) thì lập tức ngắt nguồn cấp cho phần ứng tức Uư = 0.

Khi đó Iư không lớn và tránh được sự cố trên.



Chương 2

Các phương án tổng thể

Để lựa chọn được một phương án thích hợp với yêu cầu “ Cấp điện cho đông

cơ điện 1 chiều kích từ độc lập có đảo chiều theo nguyên tắc điều kiển riêng

“ ta cần phải lựa chọn 1 phương án điều chỉnh tốc độ và sơ đồ mạch lực phù

hợp

I .Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ đông cơ



Nói chung ta có thể tiến hành điều chỉnh tốc độ động cơ theo 2 phương pháp

chủ yếu như đã nêu ơ trên : Điều chỉnh điện áp phần ứng và điều chỉnh từ

thông φ

 Phương pháp điều chỉnh từ thông φ .

Phương pháp điều chỉnh từ thông φ có thể thay đổi tốc độ được một cách

liên tục và kinh tế nhưng chỉ có thể điều chỉnh được tốc độ trong vùng

trên tốc độ định mức và bị hạn chế bởi các điều kiện cơ khí

 Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng .

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có

thể điều chỉnh tốc độ 1 cách liên tục và dễ dàng thực hiện bằng cách thay

đổi góc điều kiển α . Mặt khác phương pháp này trong quá trình điều

kiển thay đổi tốc độ thì không tiêu hao năng lương và momen của đông

cơ không đổi .

Nhân xét :

Từ những phân tích ở trên ta lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ của

đông cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

II. Lựa chọn phương án mạch lực.



Để thay đổi và đảo chiều của động cơ điện 1 chiều chúng ta buộc phải thiết

kế các bộ chỉnh lưu đảo chiều với sơ đồ nguyên lý như sau .



Tải



CL II



Dựa vào công suất cung cấp cho tải mà ta lựa chọn mạch chỉnh lưu là một

pha hay mạch chỉnh lưu 3 pha .Thông thường theo kinh nghiêm ta có :

+ Nếu công suất của mạch cung cấp lớn hơn 5 ÷ 7 kW ta sử dụng

mạch chỉnh lưu 3 pha

+ Nếu công suất của mạch cần cung cấp nhỏ hơn 5 ÷ 7 kW ta sử dụng

mạch chỉnh lưu 1 pha

- Công suất mạch phần ứng :

Pư = 600.5 = 3000W = 3kW < 5 ÷ 7 kW nên ta sử dụng mạch

chỉnh lưu 1 pha để cung cấp cho phần ứng.

- Công suất mạch phần cảm :

Pcảm = 400.0,6 = 240W = 0,24kW < 5 ÷ 7 kW nên ta sử dụng

mạch chỉnh lưu 1 pha để cung cấp cho phần cảm.

 Các sơ đồ chỉnh lưu 1 pha

1. Chỉnh lưu một nửa chu kỳ .

T

U1



U2

R



L



Với sơ đồ này sóng điện áp ra một chiều bị gián đoạn trong một nửa

chu kỳ khi điện áp anốt của van bán dẫn âm , do đó khi sử dụng sơ đồ chỉnh

lưu một nửa chu kỳ chất lượng điện áp tải xấu .

Điện áp tải trung bình lớn nhất trên tải

Udo = 0,45U2

Vì chất lượng điện áp xấu nên hiệu suất của máy biến áp cũng thấp .

Sba = 3,09.Ud.Id

+Ưu điểm

- Là loại chỉnh lưu có nguyên lý đơn giản ít van

+Nhược điểm

- Chất lượng điện áp xấu

- Hiệu suất sử dụng máy biến áp thấp

4



5

3

2

1

0



4



5

3

2

1

0



2. Chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính

T1

U2

U1



R



U2



L

T2



Dạng dòng ,áp trên tải và điện áp ngược trên van T1 trong trường

hợp tải điện cảm lớn

a



Ud

o



2?



id



i T1

i



T1



Id



Id



4



5

3

2

1

0



4



5

3

2

1

0



Id



Ud



o



2?



 Xét với tải RL , điện cảm lớn để lọc dòng và áp có chất lượng tốt

- Biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau, ở mỗi

nửa chu kỳ có một van dẫn cho dòng chảy qua

- Khi θ = α cho phát xung mở T1 , T1 dẫn do điện áp đầu anot dương và có

xung mở . Khi θ = π , điện áp trên anot = 0 nhưng do có cuộn cảm L nên vẫn

còn dòng điện Id nên T1 chưa khoá , T1 tiếp tục dẫn cho đến khi θ = π + α ,



phát xung mở T2 thì T1 bị khoá và T2 dẫn . T1 khoá không phải dòng đã về 0

mà là do T2 dẫn .

T2 lại dẫn cho đến khi θ = 2π + α , T1 được phát xung mở , T1 dẫn và T2

bị khoá lại.

Quá trình cứ như vậy cho đến khi điện áp tải đập mạch có tần số bằng 2

lần tần số điện áp xoay chiều .

Với α : là góc điều khiển mở .

+ Điện áp trung bình trên tải

Ud



2

= 2π



Udo =



π+

α



2 2



π







α



2. U2.sinαdα



=



2 2



π



.U2.cosα = Udo.cosα



.U2 = 0,9.U2 :



 Điện áp chỉnh lưu không điều khiển khi tải là thuần trở .

+ Điện áp ngược trên van là lớn

Unv = 2 2 U2

Tải có điện cảm lớn nên dòng tải liên tục id = Id

Mỗi van dẫn thông một nửa chu kỳ

+ Dòng hiệu dụng qua van (chính là dòng hiệu dụng qua máy biến áp).





Ihd =



1

2

. ∫ I d dθ

2π 0



=



Id

2



= 0,71.Id



+ Hệ số đập mạch Kđm = 0,67.

+ Công suất máy biến áp Sba = 1,48.UdId

 Nhận xét :

+ Ưu điểm :

- So với chỉnh lưu một nửa chu kỳ thì chỉnh lưu hình tia có điện

áp với chất lượng tốt hơn

- Dòng qua van không quá lớn

- Điều khiển van đơn giản

+ Nhược điểm

- Chế tạo máy biến áp phải có 2 cuộn giống nhau mỗi cuộn làm

việc 1nửa chu kỳ

- Chế tạo biến áp phức tạp

- Hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn

- Điện áp ngược trên van là lớn .

3. Chỉnh lưu cầu một pha



Các đặc tính điện áp tải , dòng qua tải , dòng qua van và điện áp

ngược trên van trong trường hợp tải RL , R đủ lớn để đảm bảo dòng qua tải

là liên tục được biểu diễn trên hình vẽ

Ud



a



0



2 ?



Id



id



i T1T2



Id



Id



i T3T4



U T1



o



i2



2 ?



Id



- Mạch có T1 , T3 chung Katot

T2 , T4 chung Anot

Nửa chu kỳ đầu U2 > 0 , Anot của T1 dương , Katot của T2 âm . Nếu có

xung điều khiển mở đồng thời T1 và T2 thì cả hai van này được mở thông và

đặt điện áp lưới lên tải Ud = U2 . Điện áp tải một chiều bằng điện áp xoay

chiều (Ud = U2) cho đến khi nào T1 , T2 còn dẫn .(Khoảng dẫn của các van

phụ thuộc vào tải ) .



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.pdf) (46 trang)

×