Báo Cáo Động Cơ Điện 1 Chiều

GVHD

: ThS. Phạm Ngọc Hiệp

Thực hiện : Nhóm 5

:

KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DC

1

SVTH

: Nguyễn Minh Tân
Nguyễn Anh Tuấn

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.0. Định Nghĩa:
– Động cơ điện một chiều là thiết bị
ngoại vi được sử dụng rất rộng rãi do
điều khiển đơn giản, giá cả phải chăng.

1.1. Phân Loại:
- Kích từ độc lập.

- Kích từ song song.

- Kích từ nối tiếp.
- Kích từ hỗn hợp.

Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì
có các ứng dụng khác nhau.

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.2. Cấu Tạo:
- Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần
chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp).
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm
vĩnh cửu, hay nam châm điện.

- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi
chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm
có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.3. Nguyên Lý Hoạt Động:
– Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra
chuyển động quay của rotor.

– Pha 2: Rotor tiếp tục quay.

– Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator
và rotor cùng dấu, trở lại pha 1.

4


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.4. Đặc Tính Cơ Của Động Cơ Điện Một Chiều:
– Đặc tính cơ của động cơ điện là hàm có dạng M=f(w) hoặc
w = f(M) trong đó w là vận tốc góc và M là momen.

1.4.1. Đặc Tính Cơ Của Động Cơ Kích Từ Độc Lập Và
Song Song:
– Đây là động cơ loại động cơ điện 1 chiều khá thông dụng
trong một số máy loại nhỏ, cuộc thi robocon và đồ án của
sinh viên.
– Sơ đồ nối dây của động cơ điện kích từ độc lập.

5


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.4.2. Sơ Đồ Nối Dây Của Động Cơ Điện Kích Từ Song Song:

6

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG ĐỘNG
CƠ BẰNG MATLAB
2.1. Ví Dụ:
Cho động cơ kích từ song song có các thông số như sau:
Pđm = 3.731 KW, Iđm= 16.2 A, Uđm = 240 V, W = 1220 vòng/phút,
Ru*=0.08 Ω, Mc = 29.2 N.m, khởi động bằng 3 cấp điện trở phụ với
tần suất 1lần/1ca, làm việc 3 ca, moment cản quy đổi về trục động cơ
(cả trong thời gian khởi động) Mc = 410 Nm. Xác định các cấp điện
trở phụ.
➢ Ta có mô hình như sau:

7


8


Tính 3 cấp điện trở phụ:
➢ Điện trở định mức:

Rđm = Uđm/Iđm = 240/16,2 = 14,81 Ω
➢ Điện trở phần ứng:
Ru = Ru*.Rđm = 0,08.14,81 = 1,1848 Ω

➢ Tốc độ định mức:
𝜔đm = nđm/9,55 = 1220/9,55 = 127,5 rad/s
➢ Từ thông:

K𝜑đm = (Uđm – Ru.Iđm)/ 𝜔đm = (240 – 1,1848.16,2)/127,5 = 1,73 Wb

➢ Dòng điện phụ tải:
Ic = Mc/ K𝜑đm = 29,2/1,73 = 16,88 A ≈ 1,042.Iđm

➢ Ta chọn I2 = 1,1.Ic = 1,1.16,88 = 18,56 A

9


Tính 3 cấp điện trở phụ:

➢ Với số cấp điện trở phụ m = 3, ta có:

λ=

m+1√( 𝑈(đ𝑚)

240
1,1848.18,56

) = 3+1 √(

𝑅(𝑢).𝐼(2)

)= 1,817

I1 = λ.I2 = 1,817.18.56 = 33,72 A ≈ 2,08.Iđm
(Thấp hơn giá trị cho phép, chấp nhận).
➢ Các điện trở tổng:

Rut1 = λ.Ru = 1,817.1,1848 = 2,1528 Ω

Rut2 = λ2.Ru = (1,817)2.1,1848 = 3,91 Ω
Rut3 = λ3.Ru = (1,817)3.1,1848 = 7,107 Ω

10


Tính 3 cấp điện trở phụ:
➢ Điện trở của từng đoạn:
Rf1 = Rut1 – Ru = 2,1528 – 1,1848 = 0,968 Ω
Rf2 = Rut2 – Rut1 = 3,91 – 2,1528 = 1,757 Ω
Rf3 = Rut3 – Rut2 = 7,107 – 3,91 = 3,197 Ω
➢ Tốc độ cấp ứng với điện trở phần ứng:
𝜔1 =

240
1,73

-

1,1848+(2,1528+3,91+7,107)
. 29,2
1,73 ^2

= 69,39 rad/s  662,67

(vòng/phút)
𝜔2 =

240
1,73

-

1,1848+(2,1528+3,91)
.29,2
1,73 ^2

𝜔3 =

240
1,73

-

1,1848+(2,1528)
.29,2
1,73 ^2

240
𝜔đm =
1,73

-

1,1848
.29,2
1,73 ^2

= 100 rad/s  955 vòng/phút

= 117,72 rad/s  1124,226 vòng/phút

= 127,2 rad/s  1214 vòng/phút

11


CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG ĐỘNG
CƠ BẰNG MATLAB
– Đặt các thông số vào mô hình và chọn thời gian mô phỏng.
– Kết thúc thời gian mô phỏng ta sẽ mở dạng sóng của tốc độ quay
của động cơ.

12


13


2.2. Dạng Sóng Tốc Độ Quay Ở Các Trạng Thái:

Dạng sóng tốc độ quay (w) ở trạng thái xác lập

Dạng sóng tốc độ quay (w) ở khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

14


2.3. Dạng Sóng Dòng Điện ĐC Ở Các Trạng Thái:

Dạng sóng dòng điện động cơ (I) ở trạng thái xác lập

Dạng sóng dòng điện động cơ (I) khi bỏ 3 cấp điện trở

15


2.4. Dạng Sóng Momen Quay Ở Các Trạng Thái:

Dạng sóng momen quay (Te) động cơ ở trạng thái xác lập

Dạng sóng momen quay (Te) động cơ khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

16


2.5. Dạng Sóng Điện Áp ĐC Ở Các Trạng Thái:

Dạng sóng điện áp động cơ (V) ở trạng thái xác lập

Dạng sóng điện áp động cơ (V) khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

17


Trạng thái xác lập

Trạng thái sau khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

2.6. Chỉ Số Sóng Hài Của Tốc Độ Quay Động Cơ (W)

18


Trạng thái xác lập

Trạng thái sau khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

2.7. Chỉ Số Sóng Hài Dòng Điện (I) Của Động Cơ

19


Trạng thái xác lập

Trạng thái sau khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

2.8. Chỉ Số Sóng Hài Momen Động Cơ

20


Trạng thái xác lập

Trạng thái sau khi bỏ 3 cấp điện trở phụ

2.9. Chỉ Sóng Hài Điện Áp (V) Động Cơ

21

CHƯƠNG II: MÔ PHỎNG ĐỘNG
CƠ BẰNG MATLAB
– Sau đó thay đổi các chỉ số đầu vào của động cơ và mô
phỏng lại so sánh với dạng song lúc ban đầu.
– Mô phỏng dạng sóng ở trạng thái gián đoạn.
– Tiến hành mô phỏng trên Matlab.

22


2.10. Các Trạng Thái Không Được Cho Phép:

Trạng thái gián đoạn không được cho phép thực hiện

23


2.10. Các Trạng Thái Không Được Cho Phép:

Trạng thái pha cũng không được cho phép

24


CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC KHỞI ĐỘNG
ĐC QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ

Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực khởi động ĐC qua 3 cấp điện trở phụ

25