Giáo trình : Máy điện đặc biệt_ ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật TP.HCM pdf

TRƯỜNGĐẠIHỌCSƯPHẠMKỸTHUẬTTP.HCM
KHOAĐIỆN
BỘMÔN:CƠSỞKỸTHUẬTĐIỆN
  0
GVCThS.NGUYỄNTRỌNGTHẮNG
GIÁOTRÌNH
MÁYĐIỆN
ĐẶCBI ỆT
TP.HCMTháng5/2006
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |1
CHƯƠNG1
MÁYĐIỆNMỘTCHIỀUĐẶCBIỆT
1.Đại Cương
Máyđiênmộtchiềuchủyếuđượcchếtạothànhđộngcơhaymáyphátđiện,
nhưngtrongnhiềungànhkỹthuậtchuyênmônđặcbiệtmáyđiệnmộtchiềuđượcchế
tạodướinhiều dạngđặcbiệt khác,nóđượcdùng trongkỹthuậthàn,điệnphân,kỹ
thuậtluyệnkim.Trongcácthiếtbịcơcấutựđộngđiềukhiểnxa,giaothôngvậntải,
trongthôngtinliênlạcv.v Tuỳtheonhữnglãnhvựckỹthuậtkhácnhaumàthường
cómáyđiệnmộtchiềucónhững yêucầukhácnhau.Thídụcácmáysửdụngtrong
ngànhtựđộngyêucầuđộtincậycao,quántínhbé,côngsuấtnhỏ.Trongkỹthuậthàn,
luyệnkimthườngyêucầudòngđiệnlớnv.v 
Trongchươngnàychúngtasẽnghiêncứusơlượcmộtvàiloạimáyđiệnmột
chiềuđặcbiệtđượcsửdụngrộngrãitrongthựctiễnbaogồmmáyđiênmộtchiềutừ
trườngngang,máypháthànđiệnvàmộtsốmáynhỏdùngtrongkỹthuậtđolườngvà
tựđộng.
2.MáyĐiệnMột ChiềuTừTrườngNgang
Máyđiệnmộtchiềutừtrườngnganglàmáyđiệnmộtchiềucóvànhgóp,dùng
từ trườngphảnứngphầnứngđểcảmứngdòngđiện đưa ratải.Nhưvậytrongdây
quấnphầnứnggồmcóhaidòngđiện:dòngđiệnthứnhấttạoratừtrườngngangvà

dòng điệnthứhaiđưaradùngđượctạonênbởitừtrườngngangđó.
Cặpchổithan11đặttrênđườngTTHHvàđượcnốivớinhau,cặpchổithan2
2đặtlệch90
0
sovớicặpchổithan11vànốivớiđầudâyracủamáy.
Hình1.1.Cấutạomáyđiệnmộtchiềutừtrườngngang.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |2
Nguyên lýhoạtđộng:
Giả sử,độngcơ sơ cấpquayvới tốcđộđịnhmức vàcuộndâykích
thíchđượccấpđiệnápU
kt
.Khiđó,trongcuộndâynàyxuấthiệntừthông F
t
,từthông
nàycảmứngnênsứcđiệnđộngE
1
ởhaiđầuchổithan11củadâyquấnphầnứng.Vì
11ngắnmạchnêngâyradòngI
1
khálớnchảytrongdâyquấnrôto,gâynêntừthông
F
1
,dướitácdụngcủa F
1
sẽgâynênsđđE
2
khálớn,E
2

tạonênđiệnápU
2
vàcungcấp
rangoàimộtdòng điệnI
2
nàođó.
2.1.Máy khuếchđạiđiệntừ (MĐKĐ):
Đểkhốngchếmộtđốitượngnàođó,tínhiệucóthểdẫntrựctiếpđếnđốitượng
điềukhiểnkhôngcầnquahệthốngkhuếchđại.Cũngcóthểtínhiệuđượcquabộphận
trunggiankhuếchđạilênđưađếnđốitượngđiềukhiển.
Máykhuếchđạiđiệntừhaymáykhuếchđại(MKĐ)làmộttrongcácthiếtbị
trunggiannhậntínhiệuđưađếnđốitượngđiềukhiểnnócónhiệmvụbiếnđổimộttín
hiệuđiệnáphaydòng điệnnhỏđểkhốngchếmộtcôngsuấtlớn.
Máyđiệnmộtchiềukíchthíchđộclậpcũngcóthểxemnhưlàmộtmôhìnhcủa
MĐKĐ,trongđótínhiệuđầuvàolàcôngsuấtkíchthíchP
t
vàtínhiệuđãđượckhuếch
đại làcôngsuất đưa raP
đm
ở đầumáyphát,nhưngvì P
t
=(1÷2)%P
đm
,nênhệsố
khuếchđạirấtnhỏ(k
KĐ
= 50÷100)nênmáyphát điện kích thíchđộclậpkhông
đượcdùngnhưMĐKĐ.
Hình1.2 .Sơđồnguyênlýmáy điệnmộtchiềukíchtừđộclập.
Máyđiệnkhuếchđạicók

KĐ
rấtlớn, vìcóhaibậckhuếchđại:
k
KĐ
= (1.1)
Trongđó:
k
v
= :hệsốKĐđiệnáp.
k
i
= :hệsốKĐdòng điện.
HiệnnaycóthểchếtạoMĐKĐcó k
KĐ
= 10.000÷100.000.Chất lượng của
MĐKĐcònđượcđánhgiábởikhảnăngtácđộngnhanhcủanó,xácđịnhbằnghằngsố
thờigianđiệntừTcủamáy(T=L/R),thôngthườngT=(0,05÷0,3)sec.Đểxétcả
haiyếutốtrênngườitathườngdùnghệsốchấtlượng:
ñm
n n =
ra r r
v i
vao v r
P U .I
k .k
P U .I
Ø
= =
r
v

U
U
r
v
I
I
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |3
k
cl
= (1.2)
SơđồcủaMĐKĐđượctrìnhbàytrênHình1.3.Nguyênlýlàmviệcđượcxét
tươngtựnhưmáyđãxétởHình1.1.
Ởđâys.t.đF
2
doI
2
tạorahoàntoànbịs.t.đcủacuộnbùBtrunghoànhờđócông
suấtcủatínhiệuđầuvàosẽbédẫnđếnk
KĐ
tăng.BiếntrởRscócôngdụnghiệuchỉnh
tácdụngcủacuộnbùB.CuộntrợtừTchophéphạthấpdòngđiệnI
1
dođócảithiện
đượcvấnđềđổichiềuchochổithan11.Đểcảithiệnđổichiềuchocặpchổithan22
ngườitađặtdâyquấnphụDPtheohướngdọc ởHình1.4.
Hình1. 3.SơđồnguyênlýcủaMĐKĐ.
Đểđặtcácdâyquấnnóitrên,láthépcủaStatorcódạngnhưhìnhsau:
Hình1.4 .LõithépStatorcủaMĐKĐ.

1.Dâyquấnđiềukhiển,2.Dâyquấnbù,3.Dâyquấncựctừphụ,
4.Dâyquấntrợtừ,5.Dâyquấnkhửtừtrễtrênmạchtừstator.
NguyênlýlàmviệccủaMĐKĐ
Tínhiệuđượcđặtvàodâyquấnkíchthíchgọilàcuộnđiềukhiển.
KÑ
k
T
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |4
Nhưvậycôngsuấtởmạchvào:
P
đk
=U
đk
.I
đk
DóngđiệnI
đk
sinhratừthôngdọctrụcÞ
đk
,Þ
đk
gâynênsđđE
1
ở2đầuchổithan
11.Vì11ngắnmạchnêngâyradòngI
1
khálớnchảytrongchổithan.DòngI
1

gây
nêntừthông Þ
1
,dướitácdụngcủaÞ
1
sẽgâynênsđđE
2
khálớn,E
2
tạonênđiệnápU
2
vàcungcấprangoàimộtdòng điệnI
2
nàođó.
P
đk
=U
đk
.I
đk
®P
1
=U
1
.I
1
®P
2
=U
2

.I
2
NhưvậytađãkhốngchếđượccôngsuấttừP
đk
®P
2
khálớn.
Hệsốkhuếchđạicôngsuất:
k
p
= = . =k
2
.k
1
(1.3)
k
p
cóthểlênđếntrịsố8000÷10000.
MĐKĐcóthểdùngđểduytrìđiệnáp,dòngđiệnhayduytrìtốcđộquaycủa
mộtđộngcơnàođónhanhvànhạy.
Thídụđểduytrìđiệnápcủamáyphátđiệnmộtchiềukhôngđổingườitadùng
MĐKĐđểcungcấpdòng điệnkíchthíchchomáyphátmộtchiều.
Lấytínhiệubằngcáchlấyđiệnáptrênđiệntrởracủamáyphátmộtchiềuđưa
vềcuộnđiềukhiểnhaicủaMĐKĐ.Sứctừđộngcủacuộnmộtvàhaicộngnhau.
Tađãbiết,khitảităngthìđiệnápcủamáyphátđiệnmộtchiềusẽgiảmdo
(phảnứngphầnứng)vàđiệnáprơitrênphầnứng.Đểkhắcphụctìnhtrạngnàyngười
tadùngsơđồsauđểduytrìđiệnápU
F
củamáyphátđiệnmộtchiềukhôngđổikhiI
tăng.

Hình1.5 .SơđồmạchứngdụngMĐKĐổnđịnhđiệnápmáyphátđiện.
KhiItăng ® DUtăng ® I
t2
tăng ® f
å
=(f
1
+ f
2
)tăng ®UMĐKĐtăng ®
I
tF
tăng ®U
F
tăngđếnUbanđầu.
ñk
P
P
2
1
2
P
P
ñk
1
P
P
e
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng

T r a n g |5
Hình1.6trìnhbàymộtứngdụngcủaMĐKĐdùngduytrìđiệnápvàtốcđộĐC
khôngđổi.
Hình1.6 . SơđồnguyênlýmạchứngdụngMĐKĐ.
Mạchcóchứcnăngnhưsau:
Giữ: U
Đ
=const.,I I
đm
,n
đm
=const.
3.MáyPhátĐiệnHàn
Muốn cho mối hàn có chất lượng cao, nhiệt lượng ở mối hàn và dòng điện
sinhranhiệtlượngđóphảiổnđịnh.Đểđápứngđượcyêucầuđómáyphátđiệncần
phảicóđặctínhngoàiU=f(I)cóđộdốccao.
Hình1.7.Đặctínhngoàicủamáyphátđiệnhànmộtchiều.
Máyphátđiệnhànphảithoảmãncácyêucầusau:
Duytrìđượcchếđộngắnmạchkhingườithợhànlàmviệcnốingắnmạchcác
cựchàn(vídụkhinhómcháyhồquang).
Phảiđảmbảotrịsốdòngđiệnkhôngđổikhiđiệntrởhồquangthayđổi(chiều
dàihồquangthayđổi).
£
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |6
Đểthựchiệnđượcđiềuđó,đặctuyếnngoàicủamáyphátđiệnphảithậtdốc.
Muốncóđặctuyếntrên,ngườitachếtạoloạimáyphátđặcbiệtcósơđồcấutạonhư
Hình1.8.
Hình1.8 .Sơđồcấutạocủamáypháthànđiện.

Máygồmmộtđôicựckép,trongđóN
1
S
1
thườngcómạchtừkhôngbãohoà,
cònN
2
S
2
thìrấtbãohoà.
Phầnứngcủamáyphátcóthểxemnhưđượcchialàm4phần.CácphânAcvà
BbtạonênphảnứngphầnứngkhửtừđốivớicặpcựctừN
1
S
1
,còncácphầnAbvàBc
tạonênphảnứngphầnứngtrợtừđốivớicáccựcN
2
S
2
.
NhưvậykhiI
ư
tăngtừthôngcáccựcN
2
S
2
hầunhưkhôngđổidolõithépcủanó
bịbãohoà.KếtquảlàtừthôngtổngN
1

N
2
–S
1
S
2
giảmnhanhlàmchođiệnápđầucực
U
AB
bịhạthấprấtnhiều.
ChúýrằngđiệnápU
AB
vẫngiữkhôngđổikhiI
ư
tăngvìtừthôngcủacáccựcN
2
S
2
khôngđổi.
ỨngvớicáctrịsốkhácnhaucủaR
đc
tacócácđặctínhngoàikhácnhaunhưtrên
Hình1.7.
4.MáyĐiệnMộtChiềuKhôngTiếpXúc
Vớisựpháttriểncủacôngnghệbándẫn,cácnhàsảnxuấtmáyđiệnđãchếtạo
racácloạimáyđiệnmộtchiềukhôngsửdụngvànhgópvàchổithanhaycòngọilà
máyđiệnmộtchiềukhôngtiếpxúc.Đặcđiểmcủaloạimáyđiệnnàylàlàmviệctin
cậy,khôngtạotialửađiện,khônggâynhiễuvàcótuổithọcaohơnsovớicácloại
độngcơmộtchiềuthôngthường.Trongphầnnàysẽtrìnhbàyloạiđộngcơnày.
4.1.Cấutạo.

Độngcơkhôngtiếpxúcmộtchiềucócấutạotừbathànhphầnchínhsau:
1.Độngcơkhôngtiếpxúcvớicuộnứngm–phatrênstatovàrôtokíchthích
bằngnamchămvĩnhcửu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |7
2.Cảmbiếnvịtrírôto,đặtcùngvỏmáyvớiđộngcơ,thựchiệnchứcnăngtạo
ratínhiệuđiềukhiểnnhằmxácđịnhthờiđiểmvàthứtựđổichiều.
3.Bộđổichiềukhôngtiếpxúc,thựchiệnđổichiềudòngđiệntrongcuộnứng
trênstatotheotínhiệuđiềukhiểncủacảmbiếnvịtrírôto.
Hình1.9.Sơđồcấutrúcđộngcơmộtchiềukhôngtiếpxúc.
4.2.Nguyênlý hoạtđộng.
Hình1.10trìnhbàysơđồnguyênlýcủađộngcơmộtchiềukhôngchổithan,có
mộtcuộndâytrênmạchstato.
Hình1.1 0.Sơđồnguyênlýđộngcơmộtchiềukhôngchổithan.
1. Statocủađộngcơ.
2. Dâyquấntrênstato.
3. Rôtoloạinamchămvĩnhcửu,cóhaicực.
4. Đĩasắttừ,códạnghìnhtrònkhuyếtvàđượcđặttrêntrụcrôto.
5. Bộphậnđổichiềukhôngchổithanđượccấutạobằngcáclinhkiệnđiện
tử thựchiệnđổi chiềudòngđiệncủa các cuộncảm trênstatođộng cơ
theotínhiệuđiềukhiểntừcảmbiếnvịtrí.
D
1
,D
2
làcácbộcảmbiếnvịtrídạngtừtrởthayđổi.Dùngxácđịnhvịtrírôto
(trụctừtrườngrôto)thôngquađĩasắttừ.
Hoạtđộng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |8
Ởvịtrínhưhìnhvẽ,cảmbiếnvịtríD
1
nằmtrongvùngkhuyếtcủađĩanêntạo
rasựthayđổitừtrởtrênmạchtừởhaicuộndâyracủacảmbiếnvịtrí.Sựthayđổinày
tạoratínhiệuđiềukhiểnbộđổichiều.Bộđổichiềusẽđổichiềuđiệnápđặtlêndây
quấnstato(đổichiềutừtrườngstato).Cựctínhđiệnáptrêndâyquấnstatocóchiều
nhưhìnhvẽ.
KhivùngkhuyếtcủađĩatrùngvớicảmbiếnvịtríD
2
,nósẽtạoratínhiệuđiều
khiểnbộđổichiều,bộđổichiềusẽđảocựctínhđiệnápđặtlêndâyquấnstato.Chiều
điệnápngượcchiềuvớihìnhvẽ.
Quátrìnhđổichiềuđiệnáptrêndâyquấnstatophảiđồngthờivớivớisựthay
đổichiềucựctừrôto.Điềunàyđảmbảochiềuquaycủamômenkhôngđổitrongmột
vòngquay.
Hình1.11trìnhbàyquátrìnhkếthợpđổichiềucủatừtrườngstatovàtừtrường
rôto.
Hình1.11.Quátrìnhđổichiềutừtrườngstatovàrôto.
Khicódòngđiệnquadâyquấnstato,dướisựtácđộngcủatừtrườngrôtosẽtạo
ramômenquay.
M=k F
s
F
r
Sinq (1.4)
với:
k:hệsốmáykhôngđổi.
F

s
, F
r
:từthôngcựctừstatovàrôto.
q:góchợpbởitrụccựctừrôtovàtrụctừtrườngstato.
Khimạchtừchưabãohoàbiểuthứctrêncóthểbiểudiễndướidạngsau:
M=k
m
I
s
Sinq (1.5)
với:
k
m
:hệsốphụthuộctừtrườngrôtovàcấutạostato.
Is:dòngđiệnquadâyquấnstato.
Từbiểuthức(1.5)tanhậnthấy:
Mômenquaycósựdaođộngtheogócquay q.
Ứngvớivịtrígóc qlàmchomômenquaycủađộngcơnhỏhơnmômen
tĩnhtrêntrụcđộngcơthìđộngcơkhôngthểquay.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |9
Nhữnghạnchếnàycóthểđượckhắcphụcbằngcáchtăngsốcuộndâyquấn
trênstator.Khiấybiểuthức(1.5)cóthểviếtlạinhưsau:
M=k
m
I
s
cos(q q

c
/2) (1.6)
trongđó: q
c
làgócgiữatrục2cuộndâykếtiếpnhau.
Khisốcuộndâycànglớn ® q
c
càngbé ®M=const.Nhưngkhisốphacủa
cuộnstatortăngdẫnđếnsốphầntửcảmbiếntăngvàmạchđảochiềutrởnênphứctạp.
Nêntrongthựctếsốphacủadâyquấnthườngkhôngvượtquábốn.
Ngoàiracáchđấucáccuộndâytrênmạchstatocũnglàmthayđổiđộlớnvàđộ
daođộngcủamômen.Hình1.12trìnhbàymộtsốcáchđấuthườngthấy.
a. đấutamgiác.
b. đấusao.
c. đấusongsongvớinguồn.
d. đấunốitiếpvớinguồn.
Hình1.12.Sơđồkếtnốigiữacácphađộngcơkhôngchổithan.
Trong các cáchđấu trên thì đấu tam giác sẽ cho hiệu suất cao nhất,độ dao
độngcủamômenlàbénhất.Cáchđấusongsongcóbộđổichiềuđơngiảnnhất.
) 2 (sin
) 2 (
c
c
q
q
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |10
Đểhiểurõhơnvấnđềđảochiềukhisốcuộndâytăng.Taphântíchnguyênlý
hoạtđộngcủađộngcơcóbaphavàcácphađượcđấusongsongvớinguồn.

Hình1. 13.Sơđồnguyênlýđơngiảncủađộngmộtchiềukhôngchổithan
vớistatocóbacuộndâyđượcnốisongsongvớinguồn.
Cuộndâyphầnứng đặt trêncácrãnhcủastato gồmcóbaphaA, B,C, lệch
nhautrongkhônggianmộtgóc120
0
vàđượcnốisongsongvớinguồn.
Phầntửtínhiệucódạnghìnhtrònkhuyếtvàđượclàmbằngvậtliệusắttừ.
Phầntửnàyđượcđặttrêntrụccủađộngcơ.
BộphậnđổichiềugồmbatransistorT
1
,T
2
,T
3
,mắcnốitiếpvớicácphaA,B,C
củađộngcơ.CáctransistornàylàmviệcởchếđộngắtdẫnvàđượcđiềukhiểntừbộĐK.
BộđiềukhiểnnhậntínhiệutừcảmbiếnA,B,CvàđưaratínhiệuĐKbộđổichiều.
NguyênlýhoạtđộngcủađộngcơtheoHình1.13nhưsau:
Giảsửbanđầuvịtríphầntửcảmbiếntínhiệucủacảmbiếnvịtrínằmởvịtrí1
Hình1.13.ỞvịtrínàychỉcóphầntửcảmbiếnAtácđộngtạotínhiệuđiềukhiểnmở
transitorT
1
.CuộndâyAtrênstatotácđộngtạoras.t.đF
A
.Nhờsựtươngtácgiữasức
từđộngF
A
vớitừthôngcủatừtrườngrôtorbằngnamchâmvĩnhcửulàmchorôtor
quaytheochiềukimđồnghồ.Dophầntửtínhiệucủacảmbiếnvịtrígắnđồngtrục
vớirôtorcủađộngcơnênkhirôtorquaythìphầntửnàycũngquaytheo.

Khigócquaycủarôtolớnhơn30
0
sovớivịtríbanđầumộtít(vịtrí2Hình1.13).
Ở vị trí này hai phần tử cảm biến A, B cùng tác động tạo tín hiệu điều khiển mở
transistorT
1,
T
2
.KhicóthêmsứctừđộngF
B
thìsứctừđộngtổngsẽlệchđikhoảng60
0
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |11
sovớivịtríbanđầuvàtácđộngvớitừtrườngcủarôtornamchâmvĩnhcửulàmcho
rôtorđộngcơtiếptụcquaytheochiềukimđồnghồ.
Khigócquaycủarôtorlớnhơn90
0
sovớivịtríbanđầumộtít(vịtrí3trênHình
1.13). ỞvịtrínàychỉcóphầntửcảmbiếnBtácđộngtạotínhiệuđiềukhiểnmởtransistor
T
2
,nênchỉtồntạistđF
B
đâycũngchínhlàsứctừđộngcủadâyquấnstatolúcnày.Dođó,
rôtocủađộngcơtiếptụcquaytheochiềukimđồnghồnhưbanđầu.Quátrìnhtrêncứtiếp
tục,tínhiệuđiềukhiểntừcảmbiếnvịtríđượcđưavàocáctransistorcủabộphậnđổichiều
vàlàmchochúngdẫnhoặcngưngdẫnđúnglúc.
4.3.Mạchđiềukhiểnđộngc ơkhông chổithan

Hình1.14trìnhbàysơđồđiềukhiểnđộngcơkhôngchổithan,cóbapha,kết
nốisaovàcóđảochiềuquay.
Hình1.14.Sơđồmạchđiểukhiểnđộngcơkhôngchổithan.
Nguyênlýhoạtđộngcủamạch:
 Khiquaytheochiềukimđồnghồ:D=0
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |12
Trạngtháiđiềukhiểncácphatươngứngvớitínhiệunhậnđượctừcảmbiếnvị
tríđượctrìnhbày ởHình1.15.
Hình1.15.Trìnhtựđiềukhiểncácphađộngcơkhôngchổi
thankhiquaytheochiềukimđồnghồ.
Giảsửbanđầuvịtrívùngkhuyếtcủaphầntửcảmbiếntínhiệunằmởvịtrí
nhưHình1.14.ỞvịtrínàychỉcóphầntửcảmbiếnAtácđộngtươngứngvớitrạng
tháilogicDCBA=0001.Bộmãhoávịtrísẽtạotínhiệuứngvớimã1điềukhiểnmở
transitorT
1
,T
6
thôngqua2cổngor1và6,khiấycuộndâyAvàCcóđiệntạorastđ
F
AC
.NhờsựtươngtácgiữasứctừđộngF
AC
vớitừthôngcủatừtrườngrôtorbằng
namchâmvĩnhcửulàmchorôtorquaytheochiềukimđồnghồ.Dophầntửtínhiệu
củacảmbiếnvịtrígắnđồngtrụcvớirôtocủađộngcơnênkhirôtoquaythìphầntử
nàycũngquaytheo.
Khigócquaycủarôtolớnhơn30
0

sovớivịtríbanđầumộtít.Ởvịtrínàyhai
phầntửcảmbiếnA,BcùngtácđộngtươngứngvớitrạngtháilogicDCBA=0011.Bộ
mãhoávịtrísẽtạotínhiệuứngvớimã3điềukhiểnmởtransistorT
6
,T
3
thôngqua
2cổngor3và6,khiấycuộndâyBvàCcóđiệntạorastđF
BC
làmchođộngcơ
tiếptụcquaytheochiềukimđồnghồ.
Khigócquaycủarôtorlớnhơn90
0
,150
0
,210
0
,270
0
,330
0
sovớivịtríbanđầu
mộtíttươngứngvớimãthậpphân2,6,4,5thìlầnlượtcáccặptransitorT
3
T
2
,T
2
T
5

,
T
5
T
4
,T
4
T
1
dẫnlàmchocáccuộndâyBA,AC,CB,BAcóđiện,tạorastđF
BA
,
F
CA
,F
CB
,F
AB
làmchođộngcơtiếptụcquaytheochiềukimđồnghồ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |13
 Khiquayngượcchiềukimđồnghồ:D=1
Trạngtháiđiềukhiểncácphatươngứngvớitínhiệunhậnđượctừcảmbiếnvị
tríđượctrìnhbày ởHình1.16.
Hình1.16.Trìnhtựđiềukhiểncácphađộngcơkhôngchổi
thankhiquayngượcchiềukimđồnghồ.
5.ĐộngCơChấpHànhM ộtChiều
Làmộtmáybiếntínhiệuđiệnápthànhtốcđộquayhoặcgócchuyểndịchđể
đưavàođốitượngđiềukhiển.Độngcơchấphànhcócácyêucầusau:

Làmviệcổnđịnh.
Độtincậycao,đặctínhcơvàđặctínhđiềuchỉnhphảituyếntính.
Quántínhnhỏ(rôtophảinhẹ),tácđộngnhanhvàđồngthờimấttínhiệuphải
ngừngquayngay.
Côngsuấtđiềukhiểnbé.
Độngcơchấphànhmộtchiềucóthểcóhaiphươngphápđiềukhiển.
5.1.Điềukhiểnphầnứng
Điệnáptínhiệuđượcđặtvàophầnứng,cònđiệnápkíchthíchcóthểlấytừ
nguồnbênngoàivàohoặccũngcóthểthayphầnkíchthíchbằngmộtnamchâmvĩnh
cửu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |14
Hình1.17.Sơđồnguyênlýđộngcơchấphànhmộtchiều
khiđiềukhiểntrênphầnứng.
TheophươngphápđiềukhiểnnàythìM=f(U
đk
)lànhữngđườngthẳng(vìM
=C
M
f
d
I
ư
với f
d
=const ®M=kI
ư
màtừI
ư

vàU
đk
quanhệvớinhaulàbậcnhất;
cònn= với f
d
=const ®quanhện=f(U,I
ư
)làbậcnhất)
Phươngphápđiềukhiểnnàythườngđượcdùng.
5.2.Điềukhiểntrêncựctừ
DâyquấnphầnứngđượcđặtvàomộtđiệnápU=const.
ĐiệnápđiềukhiểnU
đk
đượcđặtvàodâyquấnkíchthích.Nhưvậycôngsuất
điềukhiểnsẽnhỏnhưngquanhện=f(U
đk
)khôngcònlàđườngthẳngnữa.(vìn=
KhiU
đk
thayđổi ® f
d
thayđổi)
Hình1.18.Sơđồnguyênlýđộngcơchấphành
mộtchiềukhiđiềukhiểntrêncựctừ.
Đểđộngcơchấphànhtácđộngnhanhngườitachếtạophầnứngcóquántính
nhỏdướidạngrôtorỗnghoặcrôtodẹthìnhđĩacómạchin.Loạiđầuthườngchếtạo
vớicôngsuất10÷15W.Loạisau:100÷200W.
e e
I .R
U

C . C .
d d
-
f f
ö ö
e
U I .R
C .
d
-
f
ö ö
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |15
a)Loạiđộngcơrôtorỗng:
Hình1. 19. Cấutạorôtorỗng
1.Cựctừ,2.Láthéplàmmạchdẫntừ.
3.Dâyquấnkíchthích,4.Phầnứng
Phần ứng códạnghìnhrỗng,thườnglàmbằng vảiéphoặccác vậtliệucách
điệntrênđócódáncácdâyquấnphầnứng.Đểlấyđiệnrahayđưavàophầnứngcũng
dùngchổithantỳlênvànhgóp.Loạinàycókhehởlớnnênhệthốngkíchthíchphải
lớn,máytohơn,nhưngtácđộngnhanhvìquántínhbé.
b) Loạiđộngcơcórôtohìnhđĩa.
Hình1.2 0.Cấutạocủađộngcơrôtohìnhđĩa.
1.Namchâmvĩnhcửu;2,3.Giáđỡ;4.Mặtcựctừ(códạngkhốitròn);
5.Đĩarotor;6.Chổithan.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |16

Hình1.21.Cấutạođĩaphầnứng.
1. Đĩa(đượcchếtạotừvậtliệukhôngdẫntừ).
2. Dâydẫn(đượcinlênmặtđĩa).
3. Lỗkếtnốidây.
Cựctừđượcbốtrítheochuvicủamáyvànằmvềmộtphía.Phía bênkialà
gôngtừvàthườngcáccựctừlàmbằngnamchâmvĩnhcửu.Đĩaphầnứng(Hình1.21)
làmbằngvậtliệunamchâmcáchđiệnkhôngdẫntừ(bakelit)ởhaimặtbêncóincác
phầntửdâyquấn.
Nhờkỹthuậtmạchinvàdâydẫnnêncóthểtựđộnghoáquátrìnhlàmdâydẫn
trênmặtđĩavàvấnđềlàmnguộiđượcnângcao.Vìthếmậtđộdòngđiệncóthểlên
đến30÷40A/mm
2
.Điệncóthểlấyhoặcđưavàotrựctiếptrêncácdâydẫnmàkhông
cầncổgóp.Phầnứngkhôngcórăngrãnhnênđiệncảmrấtnhỏvìthếđổichiềutốt
hơn,phảnứngphầnứngbé,tổnhaophụdotừtrườngđậpmạchnhỏ.Máychạy êm, h
cao(60÷65)%.
Vìđĩaquayởgiữarãnhcựctừvàgôngnênkhehởlớn,dođókíchthướcmáy
tươngđốilớn.Vềmặtcơhọcnếuchổithanlớnquácóthểdễlàmhưhỏngcácphầntử
dâyquấn.
c)Ứngdụngcủađộngcơchấphànhmộtchiều:
Hình1.22miêutảmộthệthốngtạotialửađiệntronggiacôngkimloạicósử
dụngđộngcơchấphànhmộtchiều.
Hình1.2 2. Hệthốngtạotialửađiệnđểgiacôngkimloại.
Nguyên lýhoạtđộngc ủahệthốngnhưsau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |17
Khikhôngcótialửađiệnthìđiệntrởcủakhehởphóngđiệnlàrấtlớndòng
điệnsẽđitừcựcdươngquađiệntrởR
2

,quađộngcơ,quađiệntrởR
1
rồivềcựcâm.
ChiềucủadòngđiệnnhưtrênlàmchoSMquaytheohướngmàphầntửnénRUnén
điệncựcvềphíaphầntửAlàmgiảmđộlớncủakhehởphóngđiện.Khiđộrộngcủa
khehởphóngđiệnđủbécáctụPGsẽxãđiệnlúcnàyđiệnápđạtđếnđiệnápđánh
thủng,sựđánhthủng(phóngđiện)xảyra.Khicósựphóngđiệnnhưtrênthìđiệntrở
củakhehởphóngđiệngiảmđộtngộtdòngđiệnquaSMđổichiềulàmchođộngcơ
SMcũngđảochiềuquay,kéotheođiệncựcAlàmnóchuyểnđộnghướngraxaB.
Điệntrởcủakhehởphóngđiệnlạiphụchồi,chukỳcứnhưthếlặplại.
6.MáyPhátTốcĐoTốcĐộ 
Cũnglàmộtmáyphátđiệnmộchiềucónhiệmvụbiếnđổitốcđộnsangđiện
ápU( @ n).ĐểcóquanhệU=f(n)làbậcnhấtthì f
d
phải=const,dođómáythường
cócựctừlàmbằngnamchâmvĩnhcửu.Yêucầuđốivớimáyphátđotốcđộ:
ĐặctínhU=f(n)phảilàtuyếntínhvìthếthườngthiếtkếvớimạchtừchưa
bãohoà.
Độđậpmạchcủađiệnápnhỏnênsốphầntửphảinhiều.
Quántínhmáyphátnhỏ, Dp
cơ
, Dp
phụ
nhỏ.
Kếtcấucủanócóthểlàmtheoloạirôtorỗnghayhìnhđĩađểgọnnhẹtácđộng
nhanh.
Đểđođiệnápchínhxácđộdốccủađặctínhraphảicàngdốc.Đốivớicácmáy
nhỏcỡ1000v/phthìcóthểchoU
ra
từ5÷10volthoặcđốivớicácloạikháccóthểtừ

50÷100volt.Thườngcóthểchếtạocôngsuấttừ10÷50watt.
Loạinàythườngcóthểdùngđểchuyểntínhiệutốcđộthànhđiệnáptrongmột
sốmạchtựđộngđiềukhiển.
Hình1.23trìnhbàysơđồmáypháttốcmộtchiềukíchthíchđộclập.
Hình1.23. Sơđồmáypháttốcmộtchiềukíchthíchđộclập.
Điệnápracủamáypháttốcmộtchiềucóthểđượctínhtừbiểuthứcsau:
(1.7)
t
F
ch E
F
R
r
1
U n . . C
U
+
D - F
=
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |18
Trongđó:
r
F
làđiệntrởcuộnứng.
làđiệnáprơitrênchổithan.
Nếutừthông ,điệntrởphầnứng vàđiệntrởtảiR
t
khôngđổithìquanhệ

làtuyếntínhvớihệsốkhuếchđại(độdốc)Kđượcxácđịnhnhưsau:
Khi C
E
, ,R
t
cànglớnvà càng nhỏthìđộdốccủađiệnápracànglớn.
Trongtrườnghợpmáyhoạtđộngởchếđộkhôngtải( )thìđộdốccủađiệnáp
ralàlớnnhất.
Đặctínhracủamáy pháttốcmộtchiềuđượctrìnhbàynhưHình1.24.
Hình1.24.Đặctínhracủamáypháttốcmộtchiều.
Do cóđiệnáprơitrên chổithan nênđặctínhracủamáypháttốcmộtchiều
xuấthiệnvùngkhôngnhạy .
Sựtồntạivùngkhôngnhạy lànhượcđiểmlớnnhấtcủamáypháttốcmột
chiều.Đểgiảmvùngkhôngnhạynàytacầngiảmđiệnáp( )tiếpxúcgiữachổi
thanvàvànhgóp.Vìthế,chổithanthôngthườngđượcchếtạotừhỗnhợpđồng_than
hoặcbạc_than.
Ngoàiraảnhhưởngcủanhiệtđộvàphảnứngphầnứngcũnglàmthayđổiđộ
tuyếntínhcủađặctuyếnratrênmáypháttốc.
Ứngdụngcủamáyph áttốcmộtchiều:
Hình1.25trìnhbàyứngdụngcủamáypháttốcmộtchiềutronghệthốngkiểm
tratốcđộcuộndâyvolfram.
Hình1.25. Máypháttốcmộtchiềutrongdây chuyềnsảnxuấtvolfram.
ch
U D
F
F
r
) n ( f U
F
=

F
F
r
¥ =
t
R
D
D
ch
U D
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |19
Dâyvonfamđượcsửdụngrấtnhiềutrongthựctếnhư:dùnglàmdâynungcho
lòsưởi,chobếpđiện,tiêmcủađèndâytóc…Trongthựctếđểsảnxuấtradâyvonfam
(thườngcódạngxoắnlòxo)dạngxoắnngườitaphảidùngđếnmộtmáycuốndây.
Dâyvonfamtrướckhithànhphẩmphảiđiquamộtlònungsửdụngkhíhydrotrước
khiđượccuộnthànhdạngxoắn.Tạilònàydâysẽđượcnungnóngđếnmộtnhiệtđộ
thíchhợptheonhàsảnxuấtmongmuốn(bằnghoặclớnhơnnhiệtđộkhicódòngđiện
chạyquanó).Đểcóđượcdâyvonfamcóchấtlượngtốt(tuổithọcao,chịuđượcnhiệt
độcao…)thìdâyphảiqualònungvớimộttốcđộthíchhợp.Tốcđộnàydobộphận
quấntạonên,bộphậnnàydođộngcơmộtchiềuM
2
kéo.TốcđộcủaM
2
thayđổikhi
điệnáptrênhaiđầucựccủanóthayđổi(điệnápthayđổibởibiếnáptựđộng).Đểcó
thểtheodõiđượctốcđộquấndâyngườitasửdụngmộtmáypháttốcmộtchiềuM
1
gắnđồngtrụcvớiđộngcơM

2
.KhiM
2
quaykéotheorotorcủamáypháttốcquaytạo
ratrênhaiđầucựcmáypháttốcmộtđiệnápUtỉlệvớitốcđộrotor.Điệnápđóđược
đobởi voltkếV, nhờvậy ngườivậnhànhdâychuyềncóthể kiểm trađược tốcđộ
quấnvàcónhữngđiềuchỉnhthíchhợpnếucần.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |20
CÂUHỎIÔNTẬP.
1. TrìnhbàycấutạocủaĐCmộtchiềukhôngchổithan(ĐCMCKCT)?
2. Trìnhbàynhữngđiểmgiốngnhauvàkhácnhaucủabộđổichiềubằngcơvà
bằngbộđổichiềubằngđiệntử?
3. TrìnhbàycáccáchkếtnốicácphatrongĐCMCKCT,nêuưuđiểmvàkhuyết
điểmcủatừngcáchkếtnối?
4. Anhhưởngcủađiệncảmdâyquấnstatorđốivớidòng điện,mômenvàbộđảo
chiềuđiệntửnhưthếnào?
5. NguyênnhânnàotạorasựdaođộngmômencủaĐCMCKCT?Nêuracáchđể
làmgiảmsựdaođộngnày?
6. CóthểlàmchomômencủaĐCMCKCTkhôngđổigiốngvớiĐC1chiều
thôngthườnghaykhông?Vìsao?
7. ChoĐCMCKCTcóđiệnáplàmviệc24VDC,dòngđiện1,5A,hằngsố
mômenK
m
=24,15.10
3
Nm/A.TínhmômencủaĐC?
8. ChoĐCMCKCTcóđiệnáplàmviệc24VDC,hằngsốsđđK
E

=29,7.10
3
volt/(vòng/phút).TínhtốcđộkhôngtảicủaĐC?
9. ChoĐCMCKCTcóđiệnáplàmviệc24VDC,I=12,5A,M=120Nm,n=
2900vòng/phút.Tính:
a) Côngsuấtvào.
b) Côngsuấtra.
c) Hiệusuất%.
10.ChoĐCMCKCTcócácthôngsốsau:
M
L
=1,0Nm.(momenttải)
M
ms
=7,110
2
Nm.(mômenmasát)
J
Đ
=1,710
3
Kg.m
2
.(mômenquántínhĐC)
J
L
=4.10
4
Kg.m
2

. (mômenquántínhtải)
a) XácđịnhgiatốccủaĐCkhithờigiantăngtốc(khởiđộng)từ0÷500rad/s
là0.250svàthờigiangiảmtốc(dừng)từ500÷0rad/slà0.250s.
b) Xácđịnhmômenkhităngtốc(khởiđộng).
c) Xácđịnhmômenlàmviệc(mômenquay).
d) Xácđịnhmômenkhigiảmtốc(dừng).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |21
CH
ƯƠ
NG2
MÁYBI
Ế
NÁPĐ
Ặ
CBI
Ệ
T
1.MáyBiếnÁpBaDâyQuấn
Tronghệ thốngđiện lực nhữngmáybiếnáp có mộtdâyquấnsơ cấpvàdây
quấnthứcấpgọilàmáybiếnápbadâyquấnđểcungcấpđiệnchocáclướiđiệncó
nhữngđiệnápkhácnhau,ứngvớicáctỉsốbiếnđổi:
2
1
2
1
12
U
U

w
w
k » =
(2.1)
3
1
3
1
13
U
U
w
w
k » =
(2.2)
Máybiếnápbadâyquấncóưuđiểmnângcaođượctínhkinhtếvàkỹthuậtcủa
trạmbiếnáp,vìsốmáybiếnápcủacáctrạmsẽíthơnvàtổnhaovậnhànhcũngnhỏ
hơn.
Ngườitachếtạomáybiếnápbadâyquấntheokiểutổmáybiếnápbaphahoặc
máybiếnápbaphabatrụ,ởmỗiphađặtbadâyquấn.Cáctổnốidâytiêuchuẩnnhư
sau:
Y
0
/Y
0
/D 1211;Y
0
/D/D 1111.
Hình 2.1.Máybiếnápbadâyquấn.
Theoquyđịnh,côngsuấtcủabadâyquấnđượcchếtạotheonhữngtỉlệsauđây:

1)100%,100%,100%.
2)100%,100%,67%.
3) 100%,67%,100%.
4)100%,67%,67%.
Côngsuấtcủamáybiếnápbadâyquấnlấytheocôngsuấtcủadâyquấnsơcấp
(cócôngsuấtlớnnhất).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |22
1.1.Phươngtrìnhcơbản,mạchđiệnthaythếvàđồthịvectơcủamáybiến
ápbadâ ydâyquấn.
TươngtựnhưmáybiếnáphaidâyquấndòngI
0
rấtnhỏI
0
=(2,5÷3,5).I
đm,
nên
saukhiđãtínhđổicácdâyquấn2,3vềdâyquấn1tacóphươngtrìnhcơbảnvàđồthị
vectơdòng điệnsau:
Hình2.2.
0 I I I I
0
.
3
.
2
.
1
.

@ = + +
) ' z . ' I ' U ( z . I U
2 2
.
2
.
1
1
.
1
.
+ - = -
) ' z . ' I ' U (
3 3
.
3
.
+ - =
(2.3)
Trongđó,z
1
=r
1
+j.x
1
;z’
2
=r’
2
+j.x’

2;
z’
3
=r’
3
+j.x’
3
Mạchđiệnthaythếcủamáybiếnápbadâyquấn
I
0
·
' I
2
·
-
I
1
·
' I
3
·
-
U
1
·
' U
2
·
-
' U

3
·
-
Hình2.3 .Mạchđiệnthaythếcủamáybiếnápbadâyquấn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |23
Đồthịvectơứngvớicácphươngtrìnhcơbảntrên:
Hình 2.4.Đồthịvectơcủamáybiếnápbadâyquấn.
1.2.Xácđịnhcácthamsố của máybiếnápbadâyquấn
Đượcxácđịnhtừbathínghiệmngắnmạchgiữacáccuộndây1và2;1và3;2và
3.
Tươngtựnhưthínghiệmngắnmạchcủamáybiếnáphaidâyquấn
Hình 2.5.Thínghiệmngắnmạchmáybiếnápbadâyquấn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
GiáotrìnhMáy điệnđặcbiệt– NguyễnTrọngThắng
T r a n g |24
Tacó:
z
n12
=(r
1
+r’
2
)+j(x
1
+x’
2
)=r
n12

+jx
n12
z
n13
=(r
1
+r’
3
)+j(x
1
+x’
3
)=r
n13
+jx
n13
z
n23
=(r’
2
+r’
3
)+j(x’
2
+x’
3
)=r
n23
+jx
23

Từđótabiếtđược:
2
r r r
r
23 n 13 n 12 n
1
- +
=
(2.4)
2
r r r
' r
13 n 23 n 12 n
2
- +
=
(2.5)
2
r r r
' r
12 n 23 n 13 n
3
- +
=
(2.6)
Tươngtựtacóthểtínhđượcx
1
,x’
2
vàx’

3
sau:
2
x x x
x
23 n 13 n 12 n
1
+
=
(2.7)
2
x x x
' x
13 n 23 n 12 n
2
+
=
(2.8)
2
x x x
' x
12 n 23 n 13 n
3
+
=
(2.9)
Cácthínghiệmngắnmạchcũngchophépxácđịnhđượccácđiệnápngắnmạch
u
n12
,u

n13
vàu
n23
tương ứngvớicáctổngtrởngắnmạchz
n12
,z
n13
vàz
n23
.
1.3.Độthayđổiđiệnápcủamáybiếnápbadâyquấn.
CácđiệnápđầuraU
2
,U
3
thayđổitheotrịsốvàtínhchấtcủatảiI
2
,I
3
,cosư
1
,
cosư
2
.Chúýrằngnếutảicủamộtdâyquấnthứcấpthayđổithìsẽảnhhưởngđếnđiện
ápcủadâyquấnthứcấpkia,dođóđiệnáprơitrêndâyquấnsơcấp
z I
1
1
.

·
ĐộthayđổiđiệnápởcáctảiI’
2
,I’
3
vớihệsốcôngsuấtcosư
2
,cosư
3
nhưhình
vẽ(73)là:
DU
12*
=(U
1đm
–U’
2
)/U
1đm
=u
nr12*
cosư
2
+u
nx12*
.sinư
2
+u
nr3*
.cosư

3
+u
nx3*
.sinư
3
(2.10)
Trongđó:
u
nr12*
=r
n12
.I’
2
/U
1đm
;u
nx12*
=x
n12.
I’
2
/U
1đm
u
nr3*
=r
1
.I’
3
/U

1đm
;u
nx3*
=x
1
.I’
3
/U
1đm
Tươngtựtacóbiểuthứccủa ∆U
13*
cũngcódạngnhưsau:
DU
13*
=(U
1đm
–U’
3
)/U
1đm
=u
nr13*
.cosư
3
+u
nx13*
.sinư
2
+u
nr2*

.cosư
2
+u
nx2*
.sinư
2
(2.11)
Trongđó:
u
nr13*
=r
n13
.I’
3
/U
1đm
;u
n13*
=x
n13
.I’
3
/U
1đm
u
nr(2)*
=r
1
.I’
2

/U
1đm
;u
nx2*
=x
1
.I’
2
/U
1đm
Hiệusuấtcủamáybiếnápbadâyquấn:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -