Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ một chiều kích từ độc lập, chương 1 ppsx

Ch-ơng I: Giới thiệu về động cơ một
chiều
I- Cấu tạo của động cơ một chiều
- những phần chính của máy điện một chiều gồm stato
với cực từ , roto với dây quấn và cổ góp với chổi điện
a- stato: còn gọi là phần cảm gồm một lõi thép
bằng thép đúc vừa là mạch từ vừa là vỏ máy
+ cực từ chính : có dây quấn kích từ lồng vào lõi sắt cực từ , lõi
thép cực từ làm bằng thép kỹ thuật điện mỏng, các cuộn kích từ
đ-ợc quấn bằng dây đồng bọc cách điện và đ-ợc nối nối tiếp với
nhau
+ cực từ phụ : đ-ợc đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện
đổi chiều , lõi thép của cực từ phụ th-ờng làm bằng thép khối, trên
thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống nh- dây quấn
cực từ chính
b- roto: còn gọi là phần ứng gồm lõi thép và dây
quấn phần ứng
- lõi thép hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật dày 0,5
mm, phủ sơn cách điện ghép lại và đ-ợc dập lỗ thông
gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng
- cổ góp gồm các phiến góp làm bằng đồng đ-ợc cách
điện có dạng hình trụ gắn ở đầu trục roto
- chổi điện làm bằng than graphit, các chổi tỳ chặt lên cổ
góp nhờ lò xo và giá chổi điện gắn lên nắp máy
II- Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
- Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi than A,B
trong dây quấn phần ứng sinh ra dòng điện I
-
. Các
thanh dẫn ab , cd có dòng điện nằm trong từ tr-ờng sẽ
chịu lực F

đt
tác dụng làm cho roto quay , khi phần ứng
quay nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho
nhau do đó các phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho
chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có chiều
quay không đổi , khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ
tr-ờng sẽ cảm ứng sức điện động E
-
chiều quay xác
định theo qui tắc bàn tay trái
Ph-ơng trình điện áp :
U = E
-
+ R
-
.I
-
III- Phân loại về động cơ một chiều
- Động cơ một chiều đ-ợc dùng rất phổ biến trong công
nghiệp giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị
cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi
rộng ( máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy tiện.)
- cũng nh- máy phát, động cơ điện một chiều đ-ợc phân
loại theo kích thích từ thành các động cơ điện kích từ
độc lập , kích thích song song, kích thích nối tiếp và
kích thích hỗn hợp
- Giới thiệu về động cơ kích từ độc lập

Hình 1: sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập
- Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn

thì mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào
hai nguồn một chiều độc lập với nhau và lúc này động
cơ đ-ợc gọi là động cơ kích từ độc lập
b- Ph-ơng trình đặc tính cơ
ph-ơng trình đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập

u
fu
u
I
K
RR
K
U
.






E
I
R
f
U
-
I
kt

R
kt
U
-
CKT
U
kt
nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép của mômen cơ
trên trục động cơ bằng mômen điện từ ta kí hiệu là M,
nghĩa là M
đt
= M
cơ
= M thì ta có ph-ơng trình đặc tính cơ
của động cơ điện một chiều kích từ độc lập


M
K
RR
K
U
fu
u
.
2

- Giả thiết phản ứng phần ứng đ-ợc bù đủ, = const thì
các ph-ơng trình đặc tính cơ điện và đặc tính cơ là
tuyến tính
Trong đó:
a
Np
K


2
.
: tốc độ góc , rad/s

: từ thông kích từ d-ới một cực từ
U
-
: điện áp phần ứng
R
-
: điện trở phần ứng
R
f
: điện trở phụ trong mạch phần ứng
I
-
: dòng điện trong mạch phần ứng
Đồ thị mô tả ph-ơng trình đặc tính cơ
IV- Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

0

đm
M
đm

M
-Để điều chỉnh điện áp phần ứng đông cơ điện một chiều cần có
thiết bị nguồn nh- máy phát điện một chiều kích từ độc lập , các
bộ chỉnh l-u điều khiển các thiết bị này có chức năng biến đổi
l-ợng xoay chiều thành một chiều có suất điện động E
b
điều
chỉnh đ-ợc là nhờ tín hiệu U
đk
-Ph-ơng trình đặc tính cơ của hệ thống nh- sau:

u
dm
bud
dm
b
I
K
RR
K
E
.

- vì từ thông của động cơ đ-ợc giữ không đổi nên độ cứng của
đặc tính cơ cũng không thay đổi còn tốc độ không tải lý
t-ởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp U
đk
của hệ thống do đó có
thể nói ph-ơng 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:



dm
M

max0max



dm
M

min0min
Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều
chỉnh phải có mômen ngắn mạch là:
M
nmmin
= M
cmax
= K
M
.M
đm
BBĐ
LK
Trong đó : K
M
: hệ số quá tải về mômen, do họ đặc tính cơ là
những đ-ờng thẳng song song với nhau nên theo định nghĩa về
độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết:



1
1
1
1
1
max0
max0
minmin

M
dm
dm
M
dm
M
dm
dmnm
K
M
M
K
M
D
K
M
MM






* Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tuyến tính vào

min

0min

max

omax
M
đm
M
nmmin

đk1

đk2