bộ bài tập ứng dụng cho môn học cơ sở truyền động điện, chương 5 ppt

Chương 5:
ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
I/ Khái niệm chung :
Đặc tính cơ là mối quan hệ giữa tốc độ và moment của
động cơ.
n = f(M) hay M = f (n)
Ngoài ra đối với động cơ DC còn có 1 loại nữa. Đó là
đường đặc tính cơ điện biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ và
dòng điện trong mạch động cơ.
n = f(I) hay I = f (n)
 Có 2 loại đặc tính cơ : Đặc tính nhân tạo và đặc tính tự nhiên.
Để đơn giản thuận tiện trong tính toán, người ta có thể
dùng trong hệ tương đối. Muốn biểu diễn dưới dạng của hệ
đơn vò tương đối , người ta lấy giá trò thực chia cho giá trò đònh
mức của tham số tương ứng.
 Các giá trò đònh mức : m, Iđm, Wđm, Mđm, nđm, đm ….
 Các giá trò tương đối :U*, I*, W*, M* , n *,* …
U
*
=
U
U
đm
hay U
*
% =
U
U
đm
100%
I

*
=
I
I
đm
M
*
=
M
M
đm
n
*
=
n
n
đm
R
*
=
R
R
cb
* Trò số giá trò R
cb
:
 Ở động cơ DC : Rcb =
m
Iđm
 Ở động cơ không đồng bộ : Điện kháng của mỗi pha rất nhỏ

so với tổng trở đònh mức nên có thể coi gần đúng.
R
2cb
= Z
2cb
 Khi mạch roto đấu sao :
R
2cb
=
E
2nm
3 I
2đm
E
2nm
: suất điện động của Roto
I
2đm
: Dòng đònh mức của roto
 Khi mạch Roto đấu tam giác :
R
2cb
= 1/2 R
2cb
II/ Đặc tính cơ đối với động cơ DC :
1/ Động cơ DC kích từ độc lập :
+ Thành lập phương trình đặc tính cơ :
* Phương trình cân bằng sức điện động trên phần ứng của động
cơ :
U = E + R


I
R

= R
ư
+ R
f
 E = U - (R
ư
+ R
f
)I
+ Mặt khác :
E = C
E
n
C
E
=
PN
60a
- C
E
hệ số cấu tạo của động cơ.
- N số thanh dẫn tác dụng lên phần ứng của động cơ.
- a số đôi mạch nhánh song song.
 n =
U
C

E

-
R
ư
+ R
f
C
E

I
Đây chính là đặc tính cơ điện của động. Đường biểu diễn
mối quan hệ giữa tốc độ và dòng phần ứng.
- Bên cạnh đó : Moment điện từ do động cơ sinh ra được xác
đònh.
M = C
M
I
- C
M
hệ số moment của động cơ
C
M
=
PN
2
a
 I =
M
C

M

Lấy giá trò I thế vào đặc tính cơ điện thì sẽ có được
phương trình đặc tính cơ của động cơ :
n =
U
C
E

-
R
ư
+ R
f
C
E

*
M
C
E

n =
U
C
E

-
R
ư

+ R
f
C
E
C
M

2
* M
 Cách vẽ đặc tính cơ :
* Đặc tính cơ tự nhiên
Khi vẽ đặc tính cơ tự nhiên thì cần xác đònh 2 điểm. Vì
qua 2 điểm có thể vẽ được 1 đường thẳng.
 Điểm 1 : Xác đònh tốc độ không tải lý tưởng.
n =
U
đm
C
E

đm
-
R
ư
C
E
C
M

2

* M
hay
n =
U
đm
C
E

đm
-
R
ư
C
E

đm
* I
 Tốc độ không tải :
n
o
=
U
đm
C
E

đm
Khi động cơ làm việc ở đặc tính cơ tự nhiên thì tốc độ n
chính là tốc độ đònh mức.
n = n

đm
=
U
đm
- R
ư
I
đm
C
E

đm
- Lập tỷ số :
n
o
n
đm
=
U
đm
U
đm
- R
ư
I
đm
+ Vậy :
n
o
= n

đm
U
đm
U
đm
- R
ư
I
đm
@ Do vậy điểm 1 cần xác đònh : A(0,n
o
)
 Điểm 2 :
Xác đònh điểm tại đó giá trò tốc độ và moment đạt trạng
thái đònh mức:B (M
đm
,n
đm
)
Từ công thức trên có thể suy ra được giá trò của n
đm
,
* Còn giá trò của moment đònh mức
P = M *
 = M
n
9.55
M = 9,55
P
n

 M
đm
= 9,55
P
đm
n
đm
 Kết luận :
Từ 2 điểm A(0,n
o
) và B(M
đm
,n
đm
) thì xác đònh được đường
đặc tính cơ tự nhiên.
* Giá trò của R
ư
:
R
ư
=
1
2
U
đm
I
đm
- P
I

2
đm
* Độ cứng của đặc tính cơ :

TN
=
dM
dn
= -
C
E
C
M

2
đm
R
ư
* Vẽ đặc tính nhân tạo bằng cách thêm điện trở phụ :
Cũng tương như khi vẽ đặc tính tự nhiên thì phải xác đònh 2
điểm.
 Điểm 1 : Xác đònh tốc độ không tải lý tưởng
n
o
=
U
đm
CE
đm
- Vậy : A(0,n

o
)
 Điểm 2 : Xác đònh điểm mà tại đó giá trò đạt trạng thái đònh
mức của động cơ.
n
nt
=
U
đm
- (R
ư
+ R
f
)I
đm
C
E

đm
n
TN
=
U
đm
- R
ư
I
đm
C
E


đm
+ Lập tỷ số :
n
nt
n
TN
n
nt
= n
TN
U
đm
- (R
ư
+ R
f
)I
đm
U
đm
- R
ư
I
đm
* Vậy điểm 2 : B (I
đm
,n
nt
)

Từ điểm A,B xác đònh được đường đặc tính cơ nhân tạo
của động cơ.
2/ Động cơ DC kích từ nối tiếp :
+ Phương trình đặc tính cơ :
+ Phương trình cân bằng điện áp :
U = R

I + E
R

= R
ư
+ R
f
+ R
k
E = C
E
n
 n =
U
C
E

-
R

C
E


I
+ Moment được tính bởi :
M = C
M
I
- Nếu  = CI
 M = C
M
kI
2
 I =
M
C
M
k
 n =
U
C
M
k
C
E
k M
-
R

C
E
k
=

A
M
+ B
* Do đó hàm tốc độ có dạng Hyperbol
kt
E
I
@ Cách vẽ đường đặc tính cơ :
- Đặc tính tự nhiên :
Dựa vào đường đặc tính vạn năng chọn tùy ý các giá trò
dòng I%. Dựa vào đường U% =
(I%) và M% = (I%) để
xác đònh các giá trò M% và n% tương ứng. Sau đó tính các
giá trò n, I, M xác thực bởi công thức.
I
i
% =
I
i
I
đm
100% M
i
% =
M
i
M
đm
100%
n

i
% =
n
i
n
đm
100%
+ Lập bảng giá trò :
n n
1
n
2
n
3
n
4
…. … n
n
I I
1
I
2
I
3
I
4
…. …. I
n
M M
1

M
2
M
3
M
4
…. …. M
n
- Dựa vào các giá trò trong bảng vẽ được đường đặc tính tự nhiên
của động cơ.
- Đặc tính nhân tạo :
Cũng tương tự như cách vẽ đặc tính tự nhiên. đặc tính lúc
này còn có sự ảnh hưởng bởi giá trò điện trở được nối thêm vào.
@ Trên đặc tính tự nhiên :
n
TN
=
U
C
E

-
R
ư
+ R
k
C
E

I

@ Khi thêm điện trở phụ R
t
n
NT
=
U
C
E

-
R
ư
+ R
k
+ R
t
C
E

I
@ Chọn I cố đònh, lập tỷ số
n
NT
n
TN
n
NT
n
TN
=

U - (R
ư
+ R
k
+ R
t
) I
U - (R
ư
+ R
k
) I
Rồi tương tự lập bảng giá trò như ở đặc tính tự nhiên. Dựa
vào bảng giá trò vẽ được đường đặc tính nhân tạo.
3/ Các tham số ảnh hưởng đến đặctính cơ của động cơ :
Từ phương trình đặc tính cơ hay đặc tính tốc độ của động
cơ :
n =
U
C
E

-
R
C
E

I
n =
U

C
E

-
R
C
E
C
M

2
M
# Cho thấy được đường đặc tính của động cơ phụ thuộc vào 3
yếu tố : Điện trở, điện áp và từ thông.
+ nh hưởng của điện trở R
f
trên mạch phần ứng :
# Ở đặc tính tự nhiên :
n =
U
C
E

-
R
ư
C
E

I

# Ở đặc tính nhân tạo :
n =
U
C
E

-
R
ư
+ R
f
C
E

I
- Từ đó cho thấy khi thay đổi điện trở trong mạch phần ứng thì
tốc độ không tải lý tưởng là :
n
o
=
U
C
E

= const
- Còn tốc độ dốc hay độ biến thiên tốc độ
n
n =
R
ư

+ R
f
C
E

I = Var
Lúc đó đường đặc tính được thay đổi thì có độ cứng mềm
hơn. Điều đó có nghóa là độ dốc tỷ lệ nghòch với độ cứng.
+ Ảnh hưởng của độ điện áp nguồn vào phần ứng :
Khi thay đổi điện áp nguồn thì tốc độ không tải lý tưởng n
o
thay đổi, còn độ dốc thì giữ cố đònh không đổi.
n =
U
C
E

đm
-
R
ư
C
E

đm
I
đm
- Từ đó cho thấy khi thay đổi điện áp nguồn thì đặc tính cơ nhận
được là đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên.
+nh hưởng của từ thông :

- Từ thông thay đổi thì giá trò tốc độ cũng thay đổi
n =
U
C
E

-
R
ư
C
E

I
- Do vậy khi
 = Var  n = Var. Lúc này cả tốc độ không tải
lẫn độ dốc của đường đặc tính đầu thay đổi.
+ Chú ý :
Khi thay đổi  thì thông thường người ta có khuynh
hướng giảm từ thông vì khi tính toán nhà chế tạo thường chọn từ
thông đònh mức

đm
là từ thông bảo hòa.
I
n
n
o
n
o1
n

o2
TN
NT1
NT2
Không được giảm từ thông quá thấp vì lúc đó sẽ ảnh
hưởng đến kết cấu máy.
 giảm  n tăng mà I
nm
cố đònh  M giảm.