Bài giảng thiết bị điện điện tử động cơ DC DC motor nguyễn tấn đời

ĐỘNG CƠ DC
DC motor
NGUYỄN TẤN ĐỜI
HCMUTE – EEE


Giới thiệu
z
z
z
z
z
z

Thiết bị điện chuyển đổi năng lượng
điện thành cơ năng
Sử dụng nguồn điện DC
Công suất cơ ngõ ra không đổi
Tăng giảm tốc độ nhanh
Công suất từ 1w đến 10.000hp
Đặc tính Moment-tốc độ thay đổi rộng
nhưng vẫn giữ hiệu suất cao
3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

2


Nguyên lý hoạt động

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

3


Cấu tạo
z

Stator (đứng yên): phần cảm,

z

Rotor (quay): phần ứng,

z

Commutator: cổ góp
Brush: chổi than

z

• Dây quấn trên mạch từ (cuộn kích từ)
• Nam châm vĩnh cửu (động cơ không chổi than)
• Dây quấn trên mạch từ (cuộn ứng)

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

4


Cấu tạo
Gông từ

Cổ góp

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

5


Cấu tạo

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

6


Ký hiệu Động cơ điện DC

a) Mạch Phần ứng = cuộn ứng + cuộn Bù + cuộn Phụ
- Cuộn Bù CB: hạn chế méo từ trường ở khe hở rotor và stator
- Cuộn Phụ CP: giảm tia lửa giữa chổi than và cổ góp

b) Mạch kích từ
3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

7


Phân loại
z
z
z
z

Kích từ độc lập: cuộn KT được cấp điện
từ nguồn độc lập với cuộn ứng
Kích từ song song: cuộn KT được mắc
song song với cuộn ứng
Kích từ nối tiếp: cuộn KT được mắc nối
tiếp với cuộn ứng
Kích từ hỗn hợp: kết hợp KT nối tiếp và
song song
3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

8


Động cơ kích từ độc lập

U1

Ikt

Rkt

KTĐ

Iư

Rp

E

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

9


Động cơ kích từ song song

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

10

Động cơ kích từ nối tiếp

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

11


Đặc tính cơ Động cơ DC
z

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa tốc độ
quay và moment quay của động cơ
ω = f(M) hoặc n = F(M)

• Đặc tính cơ tự nhiên: đặc tính cơ theo các
thông số điện đã được thiết kế

• Đặc tính cơ nhân tạo: đặc tính cơ khác định
mức hoặc có thêm điện trở, điện kháng

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

12


Đặc tính cơ Động cơ DC

KT song song và độc lập
z

Phương trình:
(hàm bậc 1)

z

Đồ thị đặc tính cơ
tự nhiên:

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

13


Đặc tính cơ Động cơ DC
KT nối tiếp
z

Phương trình:
(hàm hyperbol)

z

Đồ thị đặc tính cơ
tự nhiên:

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

14


Khởi động Động cơ DC
z

Dòng điện khởi động rất lớn

z

Moment khởi động rất lớn

M = k Φ Imm
z

Yêu cầu: giảm dòng khởi động,

• Thực hiện thêm điện trở phụ khi khởi động
3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

15


Đảo chiều quay Động cơ DC

z

Đảo chiều từ thông kích từ (đảo chiều
dòng điện phần cảm)

• Dễ thực hiện với động cơ KT độc lập và song
song vì mạch từ công suất nhỏ

z

Đảo chiều dòng điện phần ứng

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

16


Đảo chiều quay dùng Diode

Quay thuận
Quay nghịch

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

17

Đảo chiều quay dùng BJT

Quay thuận
Quay nghịch
3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

18


Đảo chiều quay dùng contactor
C

A

OFF

MT

L

TÑ1

KN

N

K

T
RN1

KT

RN2

CC
KT

MN

KN

TÑ2

KT

K
N

KN

RN1

RN2

M

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

19


Điều khiển tốc độ Động cơ DC
z

2 phương pháp thông dụng được sử
dụng an toàn:

• Thay đổi từ thông kích từ
• Thay đổi điện trở phần ứng

z

Hoặc thay đổi nguồn điện phần ứng

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

20


Thay đổi điện trở phần ứng
z

Động cơ KT độc lập

và song song

z

Động cơ KT nối tiếp

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

21


Thay đổi từ thông kích từ
z

Động cơ KT độc lập
và song song

z

Động cơ KT nối tiếp

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

22

Thay đổi điện áp nguồn

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

23


Ứng dụng
z
z
z
z
z
z

Máy điện dân dụng
Máy in
Ổ cứng máy tính
Thiết bị cầm tay
Xe điện
…

3/5/2010

ĐỘNG CƠ DC

24