ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP pot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC
LẬP










GVHD : LÊ NGỌC HỘI
SV : TẠ VĂN TIẾN MSSV: 11010603


Thành Phố Hồ Chí Minh Ngày 20/6/2013


LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại, máy điện giữ vai trò chủ đạo trong
việc truyền tải và biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác phục
vụ cho yêu cầu sản xuất và sinh hoạt của con người. Do đó, việc học tập và nghiên
cứu máy điện là nhu cầu rất cần thiết để đáp ứng nhiệm vụ công nghiệp hóa đất

nước.
Trong quá trình sản xuất, động cơ điện giữ vai trò không thể thiếu trong
việc biến đổi điện năng thành cơ năng, trong đó phải kể đến động cơ điện xoay
chiều và động cơ điện một chiều. Động cơ điện xoay chiều có tầm quan trọng to
lớn và được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống, từ máy móc sản xuất lớn đến
các thiết bị gia dụng như máy quạt, máy bơm nước,… Mặc dù động cơ điện xoay
chiều có nhiều ứng dụng trong đời sống nhưng ta vẫn không thể phủ nhận vai trò
của động cơ điện một chiều. Động cơ điện một chiều được sử dụng trong các ứng
dụng mà động cơ xoay chiều không đáp ứng được như trong các cơ cấu nâng hạ,
cần trục,…
Vì vai trò của động cơ một chiều cũng không kém phần quan trọng nên phần
đồ án, xin phép được trình bài về động cơ điện một chiều, cụ thể là động cơ điện
một chiều kích từ độc lập. Dưới đây là phần đồ án của nhóm em.

Các thành phần trong bài:

PHẦN I : CẤU TẠO VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU.
PHẦN II: PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
PHẦN III: ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP.
PHẦN IV: MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
PHẦN V: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ.
PHẦN VI : BÀI TẬP MINH HỌA.
PHẦN VII: NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN.

I/ CẤU TẠO:

1/ Stator: (phần tĩnh)
1.1/ Cực từ chính:
Là phần sinh ra từ trường gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ.
Lõi thép: gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại với
nhau.
Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng đặt trên cực từ và mắc nối tiếp
với nhau.
1.2/ Cực từ phụ: Được làm bằng thép khối, trên thân có đặt dây quấn, đặt giữa
cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tiêu tia lửa điện trên chổi
than.
1.3/ Vỏ máy: (gông từ)
Làm nhiệm vụ kết cấu và làm mạch từ nối liền các cực từ.
1.4/ Các bộ phận khác:
Nắp máy: bảo vệ các bộ phận bên trong máy.
Cơ cấu chổi than: để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại.
2/ Rotor : (phần quay)

1.1/ Lõi sắt phần ứng:
Để dẫn từ trường dùng thép lá kỹ thuật điện có sơn cách điện hai mặt rồi ép
chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên các lá thép có dập
các rãnh để đặt dây quấn. Ngoài ra các máy lớn còn có các rãnh thông gió
ngang trục.
1.2/ Dây quấn phần ứng:
Là phần sinh ra sức điện động và cho dòng điện chạy qua.
Dây quấn thường được làm bằng đồng có bọc cách điện.
Dây có tiết diện tròn đối với máy điện nhỏ và tiết diện hình chữ nhật đối
với máy điện vừa và nhỏ.
1.3/ Cổ góp:
Dây quấn phần ứng được nối ra cổ góp.
Cổ góp thường được làm bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với
nhau bằng những tấm mica và hợp thành một trụ tròn.
1.4/ Chổi than:
Máy có bao nhiêu cực thì có bấy nhiêu chổi than. Các chổi than cùng cực
tính được nối với nhau để có một cực dương hay âm duy nhất.
1.5/ Các bộ phận khác: cánh quạt, trục máy.

II/ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU:
Gồm 4 loại:

· Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
· Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
· Động cơ điện một chiều kích từ song song.
· Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.

Trong các loại động cơ điện một chiều được giới thiệu trên thì động cơ kích từ độc
lập điển hình nhất, là cơ sở để nghiên cứu các loại động cơ điện khác. Vì vậy,
dưới đây là phần trình bày các vấn đề cơ bản của động cơ một chiều kích từ độc.

III/ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP:


1/Đặc tính cơ:







Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập

Phương trình đặc tính cơ :
U
ư
= E
ư
+ (R
ư
+R
i
)I
ư
(2-1)
Trong đó:
U
ư
: điện áp phần ứng (V).

E
ư
: sức điện động phần ứng (V).
R
ư
: điện trở của mạch phần ứng (Ω).
R
f
:

điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω) .
I
ư
: dòng điện trong mạch phần ứng (A).
Với R
ư
= r
ư
+r
cf
+ r
i
+r
ct
r
ư
: điện trở cuôn dây phần ứng.
r
cf
: điện trở cuộn cực từ phụ.

r
b
: điện trở cuộn bù.
r
ct
: điện trở tiếp xúc của chổi điện.

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

E
ư
= Φω = (2-
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.
Φ : từ thông kích từ dưới một cực từ (W
b
).
ω : tốc độ góc ( rad/s).
K = : hệ số cấu tạo của động cơ.
Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì
E
ư
=K

E
Φn (2-3)
và ω = =

Vì vậy: E
ư
= Φ
n

K
E
= : Hệ số sức điện động của động cơ.
K
E
= 0,105K
M

Từ (2-1) và (2-2) ta có :
ω = – I
ư
(2-4)
Biểu thức (2-4) chính là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác mômen điện từ M
đt
của động cơ được xác định bởi:
M
đt
=K
E
ΦI

ư
(2-5)

suy ra : I
ư
=
Thay giá trị của I
ư
vào (2-4), ta được:
ω = – M
đt
(2-
6)
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 M
đt
= M
cơ
= M.
ω = – M (2-
7)
Đây chính là phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông Φ = const, thì các
phương trình đặc tính cơ điện (2-4) và phương trình đặc tính cơ (2-7) là tuyến
tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên H.2-3 và H.2-4 là những đường
thẳng.

Hình 2.3. Đặc tính cơ điện của động cơ Hình 2.4. Đặc tính cơ của động
cơ
một chiều kích từ độc lập. một chiều kích từ độc
lập.

Theo các đồ thị trên, khi I
ư
= 0 hoặc M = 0 ta có:
ω = = ω
0
(2-
8)
ω
0
được gọi là tốc độ không tải lí tưởng của động cơ. Còn khi ω = 0 ta có:
I
ư
= = I
nm
(2-9)
và M = K
M
ΦI
nm
= M

nm
(2-
10)
I
nm
, M
nm
được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.

Mặt khác, phương trình đặc tính (2-4) , (2-7) cũng có thể được viết ở dưới dạng
:
ω = - = ω
0
- Δω (2-
11)
ω = - = ω
0
- Δω

(2-12)
Trong đó
R = R
ư
+ R
f
, ω
0
=
Δω = I
ư

= M ,
Δω được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.
Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trên hệ đơn vị tương
đối, với điều kiện từ thông là định mức (Φ = Φ
đm)
.
trong đó : ω
*
= ,

I
*
= , M
*
= , R
*
=


(R
cb
= được gọi là điện trở cơ bản).
Từ (2-4) và (2-7), ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ đơn vị tương đối:

ω
*
= 1 – R
*
1

*
(2-13)
ω
*
= 1 - R
*
M
*
.

(2-14)
2/ Xét ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ:
Từ phương trình đặc tính cơ (2-7) ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc
tính cơ : Từ thông động cơ Φ, điện áp phần ứng U
ư
và điện trở phần ứng động
cơ. Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó.
2.1/Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:

Giả thiết U
ư
= U
đm
=const và Φ=Φ
đm
=const.
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R
t
vào mạch
phần ứng.

Trong trường hợp này,tốc độ không tải là lí tưởng:
ω
0
=

= const
Độ cứng của đặc tính cơ: β = = = var.
Khi R
f
càng lớn, β càng nhỏ nghĩa là
đặc tính cơ càng dốc. Ứng với R
f
= 0
ta có đặc tính cơ tự nhiên:

β
TN
= (2-17)

β
TN
có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự

nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường

đặc tính có điện trở phụ.
Như vậy khi thay đổi điện trở phụ R
f
ta được một họ đặc tính biến trở có dạng như
H-2.5. Ứng với một phụ tải M

C
nào đó, nếu R
f
càng lớn thì tốc độ động cơ
càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng
giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng
điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.


2.2/Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết từ thông Φ = Φ
đm
= const, điện trở của phần ứng R
ư
= const.
Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với U
đm
, ta có:
Độ cứng đặc tính cơ:
β = = const



H-2.5
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần
ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song
song với đặc tính cơ tự nhiên như H.2-6.
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp)
thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn
mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ

cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định.


Do đó phương pháp này cũng được sử dụng


để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế


dòng điện khi khởi động.



2.3/ Ảnh hưởng của từ thông:

Giả thiết điện áp phần ứng U
ư
= U
đm
= const. Điện trở phần ứng R
ư

=const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ I
kt
của động
cơ.
Trong trường hợp này:
Tốc độ không tải: ω
0x
= = var

Độ cứng đặc tính cơ: β = = var

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên
khi từ thông giảm thì ω
0x
tăng, còn β sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với
ω
0x
tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông.




H-2.6

ω
01
Φ
2


ω
0




Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông :
Dòng điện ngắn mạch: I
nm

= = const.
Mômen ngắn mạch : M
nm
=K
M
Φ
x
I
nm
= var.
Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của một động cơ khi giảm từ thông được
biểu diễn trên H-2.7a,b.
Với các dạng mômen phụ tải M
C
thích hợp với chế độ làm việc của động cơ
thì khi giảm từ thông tốc độ của động cơ tăng lên (H-2.7b).
3/Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm:
3.1/Hãm tái sinh: (có trả năng lượng về nguồn)
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động
cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng. Khi hãm tái
sinh E
ư
> U
ư
, động cơ làm việc như một máy phát
điện song song với lưới. So với chế độ động cơ,
dòng điện và mômen hãm đã đổi chiều và được
xác định theo biểu thức :
I
h

=
=
E 0 E
K K
R
Fw - Fw
< 0

M
h
= K
E
ΦIh < 0

Trị số hãm tăng dần đến khi cân bằng với mômen phụ tải của cơ cấu sản
xuất thì hệ thống làm việc ổn định với tốc độ: ω
0đ
> ω
0.
Vì sơ đồ đấu dây của mạch động cơ vẫn không thay đổi nên phương
trình đặc tính cơ tương tự như (2-7) nhưng mômen có giá trị âm.
H-2.7: Đặc tính
(b)
Đường đặc tính cơ ở trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ
hai và thứ tư của mặt phẳng tọa độ.

Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất
được đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E-U)I. Đây là phương pháp hãm
kinh tế nhất vì động cơ sinh ra điện năng hữu ích.
Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.

Lúc này momen gây ra do trọng tải lớn hơn mo6men do ma sát trong các bộ
phận chuyển động của cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái
sinh.
Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta phải đóng thêm điện trở phụ
vào mạch phần ứng. Tốc độ động cơ tăng dần lên, khi tốc độ dần đạt đến giá
trị ω
0
ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính cơ tự
nhiên. Khi tốc độ vượt quá ω > ω
0
, momen điện từ của động cơ đổi dấu trở
thành momen hãm.
3.2/ Hãm ngược:
Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi
phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũy
trong các bô phận chuyển động hoặc do momen
thế năng quay ngược chiều với momen điện từ
của động cơ. Momen sinh ra bởi động cơ, khi đó
chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất. Có
hai trường hợp hãm ngược:






3.2.1/Đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng:
Giả sử động cơ đang làm việc nâng tải với tốc độ xác lập ứng với
điểm a. Ta đưa một điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, động cơ sẽ
chuyển qua làm việc tại điểm b trên đặc tính biến trở.

Tại điểm b, momen do động cơ sinh ra nhỏ hơn mômen cản nên
động cơ giảm tốc nhưng tải vẫn theo chiều nâng lên. Đến điểm c tốc độ
bằng 0 nhưng vì momen động cơ nhỏ hơn momen tải nên dưới tác
dụng của tải trọng, động cơ quay theo chiều ngược lại. Tải trọng được
hạ xuống với tốc độ tăng dần, đến điểm d momen động cơ tăng dần với
momen cản nên hệ ổn định với tốc độ hạ không đổi ω
0đ
, cd là đoạn đặc
tính hãm ngược. Ta có:
I
h
= = (2-40)
M = K
M
ΦI
h
3.2.2/Đảo chiều điện áp phần ứng:
Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm a trên đặc tính cơ tự nhiên
với tải M
c
ta đổi chiều điện áp phần ứng và đưa thêm điện trở phụ R
f

trong mạch. Động cơ chuyển sang làm việc tại điểm b. Tại c tốc độ
bằng không nếu cắt phần ứng ra khỏi điện áp nguồn thì động cơ sẽ
dừng lại ,còn nếu vẫn giữ điện áp cấp vào động cơ và tại c momen
động cơ lớn hơn cản M
C
thì động cơ sẽ dừng lại và làm việc ổn định
tại d. Đoạn bc là quá trình hãm ngược.

Dòng hãm được tính:
I
h=
=
M
h
= K
M
ΦI
h

Phương trình đặc tính cơ có dạng:
ω= - - M -


3.3/ Hãm động năng:
3.3.1/ Hãm động năng kích từ độc lập:
Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động cơ vẫn có giá trị ω
hđ
nên:
E
hđ
= K
E
Φω
hđ
Và dòng điện ban đầu:
I
h
= - = -

Tương ứng ta có momen ban đầu:
M
hđ
= K
M
ΦI
hđ
< 0
Ta có phưng trình đặc tính như sau:
ω = - I
ư
ω = -
2
M
Tuy nhiên ta cần phải chọn R
h
sao cho dòng hãm ban đầu: I
hđ

(2 2.5)I
đm
và phương trình đặc tính cơ có dạng:
ω = - –
2
M
Khi động năng đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc
lập ta cắt phần ứng ra khỏi lưới điện một chiều, và đóng vào một điện
trở hãm, còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ. Mạch điện có sơ
đồ như hình :

Tại thời điểm ban đầu tốc độ động cơ vẫn có giá trị ω
hđ
nên
E
hđ
= K
E
ΦI
hđ
Và dòng điện hãm ban đầu:
I
hđ
= - = -
(2-46)

Tương ứng ta có momen hãm ban đầu:
M
hđ
= K
M
ΦI
hđ

< 0

(2-47)

Biểu thức (2-46) và (2-47) chứng tỏ dòng hãm I
hđ
và M
hđ
ngược chiều
với tốc độ ban đầu của động cơ khi hãm động năng U
ư
= 0 nên ta có
các phương trình đặc tính cơ sau:
ω = - I
ư
(2-48)
ω = -
2
M

(2-49)
Khi Φ = const,thì độ cứng của đặc tính cơ hãm phụ thuộc vàoR
h
. Khi R
càng nhỏ đặc tính cơ càng cứng, momen hãm càng lớn, hãm càng
nhanh.
Tuy nhiên cần chọn R
h
sao cho dòng hãm ban đầu nằm trong giới hạn
dòng cho phép: I

hđ
(2 2.5)I
đm

Khi hãm động năng kích từ độc lập, năng lượng chủ yếu được tạo ra do
động năng củ động cơ được tích lũy được nên công suất tiêu tốn nằm
trong mạch kích từ.
P
ktđm
= (1 1.5)%P
đm
Phương trình cân bằng công suất khi hãm động năng:

E
ư
I
h
= (R
ư
+ R
h
)I
h
2
3.3.2/Hãm động năng tự kích:
Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay, ta cắt cả
phần ứng cuộn kích ra khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm.
Từ sơ đồ nguyên lý ta có: I
ư
= I

h
+I
kt
I
ư
= = -

Và các phương trình đặc tính là:
ω = I
ư

và:
ω = -
2
M

Trong quá trình hãm, tốc độ giảm dần, dòng kích từ giảm dần và do
đó từ thông Φ giảm dần và là một hàm của tốc độ. Vì vậy các đặt tính
cơ khi hãm có dạng như đường đặc tính không tải của máy phát điện tự
kích và phi tuyến.
So với phương pháp hãm ngược, hãm động năng có hiệu quả kém
hơn khi chúng có cùng tốc độ ban đầu và cùng moen cản M
C
. Tuy
nhiên hãm động năng ưu việt hơn về mặt năng lượng, đặc biệt là động
năng tự kích vì không tiêu thụ năng lượng từ lưới nên phương pháp này
có khả năng khi có sự cố mất điện lưới.
IV/ MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU:
Quá trình mở máy là quá trình đưa tốc độ động cơ điện từ n = 0 đến tốc độ n = n
đm

.
- Yêu cầu khi mở máy :
Đặc tính cơ hãm.
Ø Dòng điện mở máy (I
mm
) phải hạn chế đến mức thấp nhất.
Ø Moment mở máy (M
mm
) phải đủ lớn.
Ø Thời gian mở máy phải nhỏ.
Ø Biện pháp và thiết bị mở máy phải đơn giản vận hành chắc chắn.
- Từ các yêu cầu mở máy trên chúng ta các phương pháp mở máy sau đây:
Ø Mở máy trực tiếp (U=U
đm
).
Ø Mở máy bằng biến trở.
Ø Mở máy bằng điện áp thấp đặt vào phần ứng (U < U
đm
).


1/ Mở máy trực tiếp:

Phương pháp này được thực hiện bằng cách đóng thẳng động cơ vào
nguồn điện với điện áp định mức. Như vậy ngay lúc khởi động rotor chưa
quay n = 0 nên E
ư
= 0 và

-
= = =
mm ö ñm
mm
ö ö
U E U
I I
R R

Trong thực tế Rư = 0.02 0.1 =
ö ñm
ñm
R .I
U
nên với điện áp định mức thì dòng
I
ư
sẽ rất lớn:
= = ¸
mm ö ñm
I I (50 10)I

Dòng điện mở máy quá lớn làm hư hỏng cổ góp, xung lực trên trục làm hư
hỏng trục máy. Nên phương pháp này chỉ áp dụng đối với những động cơ
công suất nhỏ khoảng vài trăm watt trở xuống vì cỡ công suất này máy có
R
ư
lớn. Do đó khi mở máy : I
ư
= I

mm
≤ (4 6).I
đm


2/ Mở máy nhờ biến trở:



Để tránh nguy hiểm cho động cơ người ta phải giảm dòng điện mở máy
I
mm
bằng cách nối biến trở mở máy R
mm
với phần ứng. Dòng điện phần ứng
của động cơ được tính theo biểu thức:
-
=
+
å
ñm ö
ö
ö mmi
U E
I
R R

Với i là chỉ thứ bậc của các bật điện trở.
Trước khi mở máy phải để R
mmmax

, R
đcmin
. Gạt tay gạt T về vị trí 1 ta có
dòng điện mở máy I
mm1
bằng:
=
+
å
ñm
mm1
ö mm
U
I
R R
, vì khi mở máy n=0 nên
ö e
E C . .n 0
d
= F =
. Do dây quấn
kích thích được trực tiếp với nguồn nên từ thông
ñm
F = F
. Nếu mô men do
động cơ sinh ra lớn hơn mô men cản trên trục ³
Ñ c
M M
thì n tăng
®

E
ư
tăng
®
I
ư
giảm
®
M giảm. Khi = = ¸
ö mm2 ñm
I I (1,1 1,3)I
ta gạt tay gạt T đến vị
trí 2 vì 1 bậc điện trở bị loại trừ nên I
ư
tăng đến I
mm1
: I
ư
tăng
®
M tăng
®
n
tăng
®
E
ư
tăng
®
I

ư
giảm
®
M giảm khi I
ư
giảm đến I
mm2
ta gạt T đến vị
trí 3 và lần lượt đến vị trí 4,5. Quá trình này cứ lặp lại cho đến khi n
Đ
= n
đm

thì R
mm
cũng bị loại khỏi mạch phần ứng. Nếu R
mm
hết mà n
Đ
chưa bằng n
đm

thì điều chỉnh R
đc
. Muốn dừng máy ta kéo tay gạt T về vị trí ban đầu số 0,
tốc độ máy sẽ chậm dần và cắt dòng điện đưa vào động cơ. Giới hạn trên của
dòng mở máy I
mm1
được chọn sao cho thỏa mãn điều kiện đổi chiều dòng
điện trên chổi than. Giới hạn dưới của dòng I

mm2
được chọn sao cho thỏa
mãn điều kiện:
w
- = >
Ñ C
d
M M J. 0
dt

Với :
J : Moment quán tính của khối quay.

w
: tốc độ góc của roto.
Thường chọn I
mm1
= (1,5 1,75)I
mm
, I
mm2
= (1,1 1,3)I
đm
.

3/ Mở máy bằng điện áp thấp U
mm
< U
đm
:

Trong các thiết bị công suất lớn, biến trở mở máy rất cồng kềnh và đưa
lại năng lượng tổn hao lớn, nhất là khi phải mở máy luôn. Nên trong một số
thiết bị người ta dùng mở máy không biến trở bằng cách hạ điện áp đặt vào
động cơ mở máy. Dùng tổ máy phát – động cơ nguồn điện áp có thể điều
chỉnh được của máy phát cung cấp cho phần ứng của động cơ, trong khi đó
mạch kích thích của máy phát và động cơ phải được đặt dưới một điện áp
độc lập khác. Phương pháp này chỉ áp dụng cho ĐCĐKTĐL. Thường được
kết hợp bởi điều chỉnh n.

V/ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ:
Trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại, muốn nâng cao hiệu suất sử dụng
máy, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế, phát huy cao tính
năng tự động hóa, các dây chuyền nhất thiết phải sử dụng các hệ thống truyền
động có điều chỉnh tốc độ. Để điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu sản xuất có thể dùng
phương pháp cơ, phương pháp điện hoặc phương pháp cơ điện.
Tuy nhiên, phương pháp cơ có nhiều hạn chế, khó khăn trong việc nâng khả
năng tự động hóa cho các máy công nghiệp, không phù hợp với các với các hệ
thống sản xuất hiện đại có yêu cầu cao.
Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện là phương pháp chủ động làm thay đổi
tốc độ đầu trục của động cơ nhờ vào việc thay đổi thay đổi các trạng thái làm việc
theo nguyên lý của động cơ. Phương pháp điện là phương pháp điều chỉnh tốc độ
được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động sử dụng năng lượng điện,
phương pháp thích hợp cho mọi loại máy sản xuất dùng năng lượng điện để
chuyển động.
Điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp điện có 3 phương pháp:

- Thay đổi từ thông
d
F

.
- Thay đổi điện áp đặc vào phần ứng.
- Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng.

1/ Thay đổi từ thông �
�
: khi máy làm việc bình thường
ñm
d
F = F ứng với
dòng điện kích từ (I
tđm
) phương pháp này làm giảm từ thông �
�
vì không cho
phép dây quấn đặt vào dây quấn kích từ vượt quá giá trị định mức. Khi giảm từ
thông
d
F
thì n>n
đm
tức là điều chỉnh tốc độ n trong vùng trên của n
đm
và giới
hạn điều chỉnh tốc độ được giới hạn chế bởi các điều kiện cơ khí và đổi chiều
của máy.

2/ Thay đổi điện áp U: phương pháp này chỉ cho phép thay đổi được tốc độ
dưới tốc độ định mức. Phương pháp này không gây nên tổn hao phụ nhưng đòi
hỏi phải có nguồn điện áp riêng điều chỉnh được.

3/Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng R
f
: khi thêm R
f
độ dốc đường đặc
tính cơ động cơ tăng lên làm tốc độ động cơ giảm xuống.

VI/ BÀI TẬP MINH HỌA:

Mt ng c kớch t c lp cú cỏc tham s sau: P
m
= 10KW, U
m
= 110V, I
m
=
100A, n
m
= 500 v/ phỳt. Trang b cho mt c cu nõng ang lm vic trờn ng
c tớnh c t nhiờn vi ph ti M
c
= 0,8M
m
v ng c ó nõng hng xong.
Hóy v c tớnh c v xỏc nh R
f
cn ni vo mch phn ng ng c h ti
vi tc ng c bng 1/2 tc nõng.

Gii:
Giỏ tr in tr R
f
cn ni vo mch phn ng ng c h ti vi tc ng c
bng 1/2 tc nõng.

Ta cú:
ủm ủm ủm
ử
2 2
ủm
U .I P
110.100 10000
R 0,05( )
2I 2.100
-
-
= = = W

ủm ử ủm
E
ủm
U R I
110 0,05.100
K 0,21(V/voứng/phuựt)
n 500
-
-
F= = =

0
E
U 110
n 524(voứng/ phuựt)
K 0,21
= = =
F

Phng trỡnh c tớnh c :

ủm ử C
ủm
E
U R I
n
K
-
=
F


ủm ử f C
haừm
E
U (R R )I
n
K
- +
=
f

ủm haừm
f ử
C
U E
R R
I
-
= -

naõng E naõng
E K .n
= F

haù E haừm
E K .n
= F


naõng haừm
1
n n
2
=


haõm naâng
1
E E

2
=

Ta có:
C C
ñm ñm
M I
M I
=

Mà : M
C
=0,8M
đm

I
C
=0,8I
đm

Vậy :
naâng ñm ö C
E U R I 110 0,05.80 106(V)
= - = - =


haï naâng
1 106
E E 53(V)
2 2

= = = -

Vậy :
f
110 52,5
R 0,05 1,9875( )
80
+
= - = W



Đặc tính cơ:




VII/ NHẬN XÉT DÁNH GIÁ:

Ưu điểm:
Đề tài đã bước đầu giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý, tầm quan trọng của động
cơ một chiều kích từ độc lập trong đời sống và trong sản xuất, giúp cho người đọc
hiểu rõ về đặc tính cơ của động cơ, các cách khởi động và các trạng thái hãm. Qua
đó, có được những hiểu biết cơ bản về động cơ điện một chiều, có thể áp dụng
kiến thức để giải những dạng toán liên quan đến phần khởi động, điều chỉnh tốc
độ, vẽ đặc tính cơ và nhận xét trạng thái làm việc của động cơ.

Nhược điểm:
Đề tài chỉ mới đi vào giới thiệu chủ yếu là về phần đặc tính cơ và các vấn đề
liên quan, chưa đi sâu vào nghiên cứu về cấu tạo, vận hành động cơ. Phần trình bài

còn mang nặng tính lý thuyết, còn hạn chế về những ví dụ thực tiễn, chưa nêu ra
được ứng dụng của hệ thống truyền động trong công nghiệp.
Đề tài có khả năng áp dụng cho những trường hợp đơn giản trong thực tế, đối
với các hệ thống truyền động đơn giản có thể áp dụng các công thức để tính toán
momen, vận tốc để tìm ra điểm làm việc ổn định. Có thể đưa ra các biện pháp khởi
động động cơ hợp lý. Song, đề tài vẫn chưa khả thi trong các hệ thống truyền động
phức tạp, do còn nhiều thiếu sót.
Đề nghị:
Để đạt được đề tài tốt cần phải nắm vững kiến thức của môn học truyền động
điện và máy điện. Vì vậy, sinh viên phải tích cực học tập những môn trên và phải
tìm kiếm thêm nhiều tại liệu bên ngoài để năng cao kiến thức. Để đạt được kết quả
tốt, nên khuyến khích sinh viên tự tìm kiếm tài liệu và hướng vào các ứng dụng
thực tiễn.

THE END