Giáo trình Truyền động điện (Dùng cho hệ TCCN): Phần 1

UBND TỈNH NAM ĐỊNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH

Chỉnh sửa:

Giảng viên Trịnh Văn Tuấn

GIÁO TRÌNH

TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
(Dùng cho hệ TCCN)

NĂM 2013-2014


Trường cao đẳng nghề Nam Định
Bài 1: CÁC ĐẶC TÍNH CƠ VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN.

* Mục tiêu:
Sinh viên nắm được sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động điện, đặc tính cơ của các
động cơ điện, các trạng thái có thể xáy ra trong quá trình hệ thống làm việc.
* Tóm tắt nội dung:
Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về đặc tính cơ, đặc tính cơ điện cách xây
dựng các đặc tính trên; Khởi động và tính điện trở khởi động; Các trạng thái hãm của bốn
loại động cơ:
­ Động cơ điện một chiểu kích từ độc lập
­ Động cơ điện một chiểu kích từ nối tiếp
­ Động cơ không đồng bộ

­ Động cơ đồng bộ
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG

Như trong chương 1 đã nêu, quan hệ giữa tốc độ và mômen của động cơ gọi là
đặc tính cơ của động cơ:  = f(M) hoặc n = f(M).
Quan hệ giữa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản
xuất c = f(Mc) hoặc nc = f(Mc).
Các đặc tính cơ trên có thể biểu diễn ở dạng hàm thuận hoặc hàm ngược, ví dụ
M = f() hay n = f(M).
Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơ
điện. Đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động
cơ:  = f(I) hoặc n = f(M)
Trong các biểu thức trên:

­ : Tốc độ góc, rad/s
­ n: Tốc độ quay, v/ph
­ M: Mômen, Nm

Trong nhiều trường hợp để đơn giản trong tính toán hoặc dễ dàng so sánh, đánh
giá chế độ làm việc của truyền động điện, người ta có thể dùng hệ đơn vị tương đối.
Muốn biểu diễn một đại lượng nào đó dưới dạng đơn vị tương đối ta lấy trị số
của nó chia cho trị số cơ bản của đại lượng đó. Các đại lượng cơ bản thường được
chọn: Uđm, Iđm, đm, Mđm, đm, Rcb.
Với đại lượng tương đối ta dùng ký hiệu “*” ví dụ điện áp tương đối là U*,
mômen tương đối là M*. M số thông số có thể tính được trong hệ đơn vị tương đối
như sau:
U* 

U
U
100%
hoặc U * % 

U dm
U dm

Tương tự các thông số:
Giáo trình Truyền động điện

1


Trường cao đẳng nghề Nam Định

I* 

I
I dm

; M* 

M

R


; * 
; R* 
; * 
;* 
M dm
dm
Rcb

dm
0

Việc chọn các đại lượng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán được
thuận tiện như:
­ Tốc độ cơ bản của động cơ một chiều kích từ độc lập và kích từ hỗn hợp và tốc
độ không tải lý tưởng o, tốc độ của động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ là
tốc độ đồng bộ 1. Còn đối với động cơ kích từ nối tiếp tốc độ cơ bản là đm
­ Trị số điện trở cơ bản là Rcb
Với các động cơ một chiều : Rcb 

U dm
I dm

Với các động cơ không đồng bộ thông thường điện kháng định mức ở mỗi pha
của roto rất nhỏ so với tổng trở định mức nên ta có thể coi gần đúng là:
R2cb =
Trong đó:

E2 nm
3.I 2 dm

­ E2nm: Sức điện động ngắn mạch của roto
­ I2đm: Dòng điện định mức ở mỗi pha roto

Nếu mạch roto đấu tam giác thì điện trở định mức mỗi pha của roto là:
R2cb =

1
R2cbY

2

1.2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

1.2.1. Sơ đồ và đặc điểm
Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì
mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là

Rf
Rf

động cơ kích từ song song.
Giáo trình Truyền động điện

2


Trường cao đẳng nghề Nam Định

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và
mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau, lúc này động cơ được gọi là
động cơ một chiều kích từ độc lập.

1.2.2. Phương trình đặc tính cơ
1.2.2.1. Phương trình cân bằng điện áp
Khi động cơ làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay trong từ trường của
cuộn cảm nên trong cuộn ứng xuất hiện một sức điện động cảm ứng có chiều ngược
với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Theo sơ đồ nguyên lý trên hình 2.1 và hình
2.2, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng (rôto) như sau:
Uư = Eư + (Rư + Rp).Iư

Trong đó:

(2.1)

­ Uư : Điện áp phần ứng động cơ, (V)
­ Eư : Sức điện động phần ứng động cơ (V).
­ Rư : Điện trở cuộn dây phần ứng ()
­ Rp : Điện trở phụ mạch phần ứng ()
­ Iư : Dòng điện phần ứng động cơ (A)

Rư = rư + rct + rcb + rcp

(2.2)

­ rư: Điện trở cuộn dây phần ứng.
­ rct : Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp.
­ rcb : Điện trở cuộn bù.
­ rcp : Điện trở cuộn phụ.

1.2.2.2. Phương trình đặc tính cơ điện, đặc tính cơ
Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto:
Eư =

pN
  K
2a

(2.3)

­  : Từ thông qua mỗi cực từ (Wb)

­ p : Số đôi cực từ chính
­ N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng.
­ a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
­ : Tốc độ góc của động cơ (rad/s)
K=

pN
2a

là hệ số kết cấu của động cơ.

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:
Eư = Ke..n
Và  
Vì vậy: Eư =

2n
n

60 9,55

pN
n
60a

Giáo trình Truyền động điện

(2.4)
(2.5)
(2.6)

3


Trường cao đẳng nghề Nam Định

Ke =

pN
­ Hệ số sức điện động của động cơ
60a

Ke =

K
 0,155K
9,55

(2.7)

Từ phương trình (2.1) và phương trình (2.2) ta có:


U u Ru  R f

Iu
K
K

(2.8)

là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ
Mặt khác mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi: Mđt = K..Iu
Suy ra:

Iư =

M dt
K

Thay giá trị Iư vào (2.8) ta được:


U u Ru  R f

M dt
K
( K ) 2

(2.9)

Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng
mômen điện từ, ta ký hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ = M


U u Ru  R f

M
K
( K ) 2

(2.10)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 2.3 là những đường thẳng.



a

b

0

0

đm

đm

0

Mnm
Inm
Mđm
M
0
Iđm
I
Hình 2.3. Đặc tính cơ điện a) và đặc tính cơ b) của ĐC một chiều
kích từ độc lập

Theo các đồ thị trên, khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có:


Uu
 0
K

(2.11)

o được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi  = 0 ta có:
Iu 

U
 I nm
Ru  R f

Giáo trình Truyền động điện

(2.12)
4


Trường cao đẳng nghề Nam Định

và M = KInm = Mnm
Inm và Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.
Mặt khác phương trình đặc tính cũng có thể được viết dưới dạng:


Uu
R

I u   o  
K K

(2.13)



R
Uu

M   o  
K ( K ) 2

(2.14)

Trong đó: R = Ru  R f ;  
 

Uu
K

R
R
Iu 
M
K
( K ) 2

 được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.
Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ và đặc tính cơ điện trong hệ đơn vị tương đối, với
điều kiện từ thông là định mức ( = đm)
Trong đó: I * 
Rcb =

I
I dm

; M* 

M

R


; * 
; R* 
; * 
;* 
M dm
dm
Rcb
dm
0

U dm
được gọi là điện trở cơ bản
I dm

Ta viết đặc tính cơ và đặc tính cơ điện ở đơn vị tương đối:
 *  1  R * .I *

(2.15);

 *  1  R * .M *

(2.16)

1.2.3. Ảnh hưởng của các thông số đối với đặc tính cơ
Phương trình đặc tính cơ (2.10) cho thấy, đường đặc tính cơ bậc nhất  = f(M)
phụ thuộc vào các hệ số của phương trình, trong đó có chứa các thông số điện Uư, RƯ
và . Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng thông số này. Khi xét đến ảnh hưởng của
các thông số người ta thường chỉ cho một thông
số biến thiên, còn các thông số khác giữ nguyên ở 0
giá trị định mức.
1
a) Ảnh hưởng của điện áp phần ứng

2

Ta xét đến ảnh hưởng của điện áp phần ứng 3
với các thông số như sau:
­

Uư = var

­

 = đm

­

R = Rư = const

4


TN
Uđm
U1
U2
U3
U4
M, I

Mc
0
Hình 2.5: Các đặc tính cơ giảm áp
của ĐC một chiều kích từ độc lập

Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm các thông số đặc tính cơ như
sau:
Giáo trình Truyền động điện

5


Trường cao đẳng nghề Nam Định

+ Tốc độ không tải: ox 

Ux
 var
Kdm

+ Độ cứng đặc tính cơ:   

( K ) 2
Ru

 const

+ Mômen ngắn mạch: Mnm = KIư , mômen ngắn mạch giảm dần khi ta giảm
điện áp phần ứng.
Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng đặt vào động cơ ta được một họ
đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên.
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện
ngắn mạch của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương
pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi
khởi động.
b) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng
Ta xét ảnh hưởng điện trở phần ứng với các thông số như sau:
­

Uư = Uđm

­

 = đm

­

R = Rư + Rf = var

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch
phần ứng. Khi đó sẽ ảnh hưởng đến đặc tính cơ của động cơ. Cụ thể đến các thông số
đặc tính cơ như sau:
+ Tốc độ không tải lý tưởng:
o 

+

Độ


cứng



U dm
 const
K dm

của

( K dm ) 2
dM
1



d
d
Ru  R f
dM

đặc

0

TN
Rf=0

tính

Rf1

cơ:

Rf2
Rf3
M

(2.17)
0

Khi Rf càng lớn,  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ
càng dốc, ứng với Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên.
 TN  

( K dm ) 2
Ru

Mc

Rf4

Hình 2.4. Các đặc tính cơ
của ĐC một chiều kích từ độc
lập khi thay đổi (tăng) điện

(2.18)
TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có đặc tính cơ cứng hơn tất cả các
đặc tính cơ có điện trở phụ.

Giáo trình Truyền động điện

6


Trường cao đẳng nghề Nam Định

Kết luận: Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta có họ đặc tính biến trở có dạng
như hình 2.4. Ứng với phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn tốc độ động cơ càng giảm,
đồng thời điện trở ngắn mạch và mômen ngắn mạch càng giảm.
Người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện khởi động và
điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.
c. Ảnh hưởng của từ thông
Ta xét ảnh hưởng của từ thông với các thông số như sau:

Uư = Uđm

­

­

 = var

­

R = Rư = const

Để thay đổi từ thông , ta phải thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt mắc ở
mạch kích từ của động cơ. Vì chỉ có thể tăng điện trở mạch kích từ nhờ Rkt nên từ
thông kích từ chỉ có thể thay đổi về phía giảm so với từ thông định mức. Các thông
số đặc tính cơ thay đổi như sau:
+ Tốc độ không tải:  ox 

U đm
 var
K x

+ Độ cứng đặc tính cơ:   

( K x ) 2
 var
Ru

+ Dòng điện ngắn mạch: Inm =

U dm
 const
Ru

+ Mômen ngắn mạch: Mnm = KxInm=var
Trường hợp này, cả tốc độ không tải lý tưởng và độ dốc đặc tính cơ đều thay đổi.
Kết luận: Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông.
Nên khi từ thông giảm thì xo tăng, còn  sẽ giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với xo
tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông.
Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi
giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên.

02
01

a



b

02

2
1

2

01
1

0

đm (TN)

0

đm (TN)
Mc

0

Inm

I

0

Mnm2 Mnm1

Mnm M

Hình 2.6: Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của ĐC một chiều kích từ độc lập
khi giảm từ thông
Giáo trình Truyền động điện

7


Trường cao đẳng nghề Nam Định

1.2.4. Cách dựng đặc tính cơ
a) Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên
Vì đặc tính của động cơ là đường thẳng nên khi ta vẽ ta chỉ cần xác định hai điểm
của đường thẳng. Ta thường chọn điểm không tải lý tưởng và điểm định mức.
­ Đặc tính cơ điện tự nhiên:
Điểm thứ nhất: Iư = 0,  = o
o 

U dm
Kdm

K dm 

(2.19)

U dm  I dm .Ru

(2.20)

 dm

Điểm thứ hai: Iư = Iđm,  = đm với  dm 

ndm
9,55

­ Đặc tính cơ tự nhiên:
Điểm thứ nhất: M = 0,  = o
o 

U dm
;
Kdm

Kdm 

U dm  I dm .Ru

dm

Điểm thứ hai: M = Mđm,  = đm
Trong đó: M dm 

Pdm

dm

, N.m

(2.21)

a





0
đm

0
đm

Iđm

0

b

I

0

Mđm

M

Hình 2.7: Cách vẽ đặc tính tự nhiên ĐC 1 chiều kích từ độc lập
a) - Đặc tính cơ điện
b) - Đặc tính cơ

b) Cách vẽ đặc tính cơ nhân tạo
Đặc tính biến trở: Các đặc tính biến trở đều bị đi qua điểm không tải lý tưởng o,
vì vậy khi vẽ các đặc tính này chỉ cần xác định điểm thứ 2. Thường chọn là điểm ứng
với tải định mức.
Đối với đặc tính cơ điện:  ứng với Iđm
Đối với đặc tính cơ:  ứng với Mđm
Từ phương trình đặc tính cơ điện tự nhiên ta có:
Giáo trình Truyền động điện

8


Trường cao đẳng nghề Nam Định

 dmtn 

U dm  I dm .Ru
Kdm

Và từ phương trình đặc tính biến trở tính được:
 dmnt 
Lập tỉ số :

U dm  I dm .( Ru  R f )

(2.22)

K dm

 dmtn
và sau khi biến đổi ta được:
 dmnt

 dmnt   dmtn .

U dm  I dm .( Ru  R f )

(2.23)

U dm  I dm .Ru

Từ các số liệu đã biết trên ta vẽ được các đặc tính biến trở (hình 2.8).

0
đm



a

TN

TN

btđm

btđm

0

b

0
đm

Iđm

I

0

Mđm

M

Hình 2.8: Cách vẽ đặc tính biến trở

(a) - Đặc tính cơ điện
(b) - Đặc tính cơ

Thông thường giá trị điện trở phần ứng Rư không ghi trên nhãn máy. Do vậy lúc
đó ta có thể tính gần đúng giá trị Rư . Một trong các phương pháp tính gần đúng là
dựa vào giá trị hiệu suất định mức đã biết đm và tính được tổn thất của máy điện ở
chế độ định mức. Coi gần đúng tổn thất do điện trở phần ứng gây ra bằng một nửa
tổn thất. Như vậy ta tính gần đúng giá trị điện trở phần ứng là:
Rư = 0,5.(1 ­ đm).

U dm
(2.24)
I dm

c) Cách vẽ đặc tính giảm áp
Đặc tính giảm áp là một họ các đường thẳng song song với đường đặc tính tự
nhiên nên để vẽ được đặc tính giảm áp ta vẽ đặc tính tự nhiên sau đó xác định 0. Từ
0 vẽ đường thẳng song song với đặc tính tự nhiên.
0x = Ux/(Kđm)

Giáo trình Truyền động điện

9


Trường cao đẳng nghề Nam Định
(a)


0
đm
01
02

TN

Iđm

0

(b)


0
đm
01
02

I

TN

Mđm

0

M

Hình 2.9: Cách vẽ đặc tính giảm áp
(a) - Đặc tính cơ điện
(b) - Đặc tính cơ

d)
Cách vẽ đặc tính giảm từ thông
Như phần trên đã nêu khi giảm từ thông, đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động
cơ không đồng nhất với nhau. Do vậy cần xem xét riêng từng loại đặc tính.
Đặc tính cơ điện



Khi giảm từ thông tốc độ không tải lý 0x
đm

tưởng của động cơ tăng tỉ lệ với độ giảm từ
0
thông. Còn dòng điện ngắn mạch Inm không
đổi. Vì vậy khi vẽ đặc tính cơ điện ta cần xác

x

định hai điểm: Điểm không tải lý tưởng ứng

với giá trị suy giảm từ thông và điểm còn lại
0

là dòng ngắn mạch Inm
­

I
Inm
Hình 2.10: Đặc tính cơ điện khi
giảm từ thông

Gọi độ suy giảm từ thông là



dm


(2.25)

Ta có ox = oTN. là giá trị tốc độ không tải khi giảm từ thông.
­ Dòng điện ngắn mạch Inm được tính :
I nm

U
 udm
Ru

(2.26)


0x

x

0

Đặc tính cơ

đm

Cách vẽ đặc tính cơ giảm từ thông cũng
tương tự như đặc tính cơ điện nhưng thay giá
trị Inm không đổi ở đặc tính cơ điện bằng giá
trị mômen ngắn mạch thay đổi.
M nm 

M nmdm



Giáo trình Truyền động điện

(2.27)

M
0

Mđm

Mnmx Mnmđm

Hình 2.11. Đặc tính cơ khi giảm
từ thông

10


Trường cao đẳng nghề Nam Định

1.2.5. Khởi động và tính toán điện trở khởi động
1.2.5.1. Yêu cầu, sơ đồ và đặc điểm khi khởi động
a) Yêu cầu:
Nếu khởi động động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp đóng
trực tiếp thì ban đầu tốc độ động cơ còn bằng 0 nên dòng khởi động ban đầu rất lớn
(Inm = Uđm/R− ≈ 20­25Iđm).
Như vậy nó đốt nóng động cơ và gây sụt áp lưới điện. Hoặc làm cho sự chuyển
mạch khó khăn, hoặc mômen mở máy quá lớn sẽ tạo ra các xung lực động làm hệ
truyền động bị giật, lắc, không tốt về mặt cơ học, hại máy và có thể gây nguy hiểm
như: gãy trục, vỡ bánh răng, đứt cáp, đứt xích...
Tình trạng càng xấu hơn nếu như hệ TĐĐ thường xuyên phải mở máy, đảo chiều,
hãm điện thường xuyên như ở máy cán đảo chiều, cần trục, thang máy...
Để đảm bảo an toàn cho máy tránh khỏi các nguy hiểm ở trên, thường chọn:
Ikđbđ = Inm ≤ Icp = 2,5Iđm
Muốn thế, người ta thường đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng ngay khi
bắt đầu khởi động, và sau đó thì loại dần chúng ra để đưa tốc độ động cơ lên xác lập.
b) Sơ đồ:

0

Uư
1K 2K

Iư

3K

i
A a
c

Eư

e
rf1

rf2

CKT

rf3

m

RKT

g

TN
b

d


nt

f
h

UKT

0

Hình 2.12. Sơ đồ nối dây ĐC kích từ độc
lập khởi động qua 3 cấp Rf

Ic I2

I1

I

Hình 2.13. Đặc tính khởi động qua 3
cấp điện trở phụ

c) Đặc điểm
Trị số của điện trở phụ tổng mắc trong mạch khởi động được chọn sao cho khi
khởi động ( = 0) thì dòng điện khởi động không vượt quá 2,5Iđm để đảm bảo an toàn
cho động cơ và các cơ cấu truyền động. Ngoài ra Inm cũng không nên quá nhỏ khiến
Mnm cũng nhỏ đi so với mômen cản. Thông thường:
I nm 

U dm
 (2  2,5) I dm
Ru R f

(2.28)

Khi tốc độ tăng lên dòng điện phần ứng giảm dần theo biểu thức:

Giáo trình Truyền động điện

11


Trường cao đẳng nghề Nam Định

I

U dm  K
Ru  R f

(2.29)

Muốn cho quá trình tăng tốc độ được tiến hành đều đặn và để cho động cơ làm
việc ổn định ở tốc độ cao trên đặc tính tự nhiên ta phải cắt dần các điện trở phụ. Việc
cắt dần các điện trở phụ nhờ có các tiếp điểm 1K, 2K, 3K của các công tắc tơ.
Quá trình khởi động của động cơ sẽ làm việc trên một loạt đặc tính nhân tạo có
độ dốc giảm dần tương ứng với việc cắt dần các điện trở phụ tại các điểm g,e,c. Cuối
cùng động cơ tăng tốc độ trên đặc tính tự nhiên và làm việc ổn định tại điểm A. Tại
đó dòng điện động cơ bằng dòng tải (I = Ic).

1.2.5.2. Các phương pháp xác định điện trở khởi động
Muốn xác định trị số điện trở phụ khởi động có thể dùng các phương pháp sau:
a) Phương pháp đồ thị
* Các điều kiện ban đầu:
­ Cho động cơ và các thông số động cơ
­ Dựa vào yêu cầu khởi động
­ Biết rằng khi làm việc động cơ tồn tại hai loại quán tính là quán tính cơ học và
quán tính điện.
* Các bước xác định điện trở khởi động
­ Dựa vào các thông số của động cơ vẽ đặc tính cơ tự nhiên.
­ Chọn hai giới hạn chuyển dòng điện khởi động động cơ.
I1  22,5 Iđm; I2  1,11,3 Iđm
­ Lấy giá trị I1, I2 trên trục hoành, từ I1, I2 kẻ hai đường dóng song song với trục
tung cắt đường đặc tính tự nhiên tại a và b, nối o với h (I1) ta được đặc tính khởi
động đầu tiên. Đặc tính này cắt đường dóng I2 tại g. Tại g ta cắt bớt điện trở phụ. Do
quán tính điện vô cùng nhỏ, và quán tính cơ lớn nên điểm làm việc chuyển sang điểm
f (f là giao điểm của đường đường song song với trục hoành cắt đường dóng I1). Nối
o với f ta được đường đặc tính khởi động thứ hai…cứ tiếp tục như vậy tới khi từ c
kẻ đường song song với trục hoành sẽ gặp điểm b. Nếu điều kiện này không thỏa
mãn ta phải chọn lại I1,I2 rồi vẽ lại cho đến khi đạt được. Ngoài ra đặc tính khởi động
còn phải đảm bảo số cấp khởi động yêu cầu.
­ Xác định giá trị của các điện trở khởi động:
Dựa vào biểu thức của độ sụt tốc độ  trên các đặc tính đã vẽ ứng với một dòng
điện, ví dụ I1:
TN 

Ru
I1
K

Giáo trình Truyền động điện

(2.30)

12


Trường cao đẳng nghề Nam Định

 NT 1 

Ru  R f
K

Lập tỉ số =

(2.31)

I1

 NT 1 Ru  R f 1

TN
Ru

(2.32)

Từ đó rút ra:
Rf1 

 NT 1  TN
Ru
TN

(2.33)

Qua đồ thị ta có:
Rf1 

id  ib
bd
Ru 
Ru
ib
ib

(2.34)

Tương tự như vậy:
Rf 2 

if  id
df
ih  if
fh
Ru 
Ru ; R f 3 
Ru 
Ru

ib
ib
ib
ib

b) Phương pháp giải tích
* Các điều kiện ban đầu:
­ Cho động cơ và các thông số động cơ
­ Cho số cấp điện trở phụ
­ Dựa vào yêu cầu khởi động
­ Biết rằng khi làm việc động cơ tồn tại hai loại quán tính là quán tính cơ học và
quán tính điện
* Các bước xác định điện trở khởi động
­ Xác định bội số dòng điện khởi động 
Điện trở phụ ở mỗi cấp ta cũng ký hiệu là Rf1, Rf2,...Rfm và điện trở tổng ứng với
mỗi đặc tính là:
R1 = Rư + Rf1
R2 = Rư + Rf1+ Rf2
...

(2.35)

Rm­1 = Rư + Rf1+ Rf2...+ Rf(m­1)
Rm = Rư + Rf1+ Rf2...+ Rfm
Tại điểm g trên hình 2.13 ta có:

Tại điểm f:

I2 

U dm  Edm
Rm

(2.36)

I1 

U dm  Edm
Rm 1

(2.37)

Trong đó Em là sức điện động của động cơ ứng với m, lập tỉ số I1/I2 ta có:

Giáo trình Truyền động điện

13


Trường cao đẳng nghề Nam Định

R
I1
 m
I 2 Rm 1

Tương tự với các cấp tiếp theo ta được:
I1
R
R

R
 m  m1  ...  1  
I 2 Rm1 Rm2
Ru

 gọi là bội số dũng điện khởi động.
Từ đó rút ra:

R1 = Rư
R2 = 2 Rư

...

(2.38 a)

Rm = mRư
Biểu thức (2.38 a) cho thấy:

m

Rm
U
 m dm
R­
R ­ I1

(2.38 b)

Trong đó: Rm = Uđm/I1
Trong hệ đơn vị tương đối:

m

1
R * I *1

m

1
R *­ M *1

(2.38 c)

Trong đó: R *­  R ­ / R cb , I1*  I1 / I dm  M / M dm  M1* (với  =  đm)
­ Xác định số cấp điện trở khởi động m
Nếu biết , Rm, Rư ta xác định được số cấp điện trở khởi động m:

1
1
Rm
lg * * lg * *
R­
R ­ I1
R ­ M1
(2.38 d)
m


lg 
lg 

lg 
lg

Trị số từng cấp điện trở khởi động được tính như sau:
Rf1 = R1 ­ Rư = Rư ­ Rư = (­1)Rư
Rf2 = R2 ­ R1 = 2Rư ­ Rư = (­1)Rư

(2.38 e)

.....
Rfm = Rm ­ Rm­1 = mRư ­ m­1 Rư = m­1(­1)Rư
* Các trường hợp có thể ứng dụng phương pháp giải tích để xác định điện trở
khởi động:
- Khi cho trước số cấp điện trở khởi động m và yêu cầu khởi động nhanh (mở máy
cưỡng bức):

Giáo trình Truyền động điện

14


Trường cao đẳng nghề Nam Định

+ Chọn giới hạn dòng điện khởi động I1 là dòng lớn nhất cho phép:
I1 = 2,5Iđm và tính Rm = Uđm/(2,5Iđm).
+ Tính  theo biểu thức (2.38 c).
+ Xác định các trị số điện trở khởi động theo biểu thức (2.38 e).: Rf1, Rf2, ...
­ Khi cho trước số cấp điện trở khởi động m, chế độ khởi động bình thường.
+ Chọn giới hạn dòng điện chuyển khi khởi động: I2 = (1,11,3)Iđm
+ Xác định  từ (2.38 b) hoặc (2.38 c) bằng cách thay I1 = I2

  m 1

U dm
R­ I2

+ Xác định trị số các điện trở khởi động theo biểu thức (2.38 e).
- Khi cần xác định số cấp khởi động m và trị số các điện trở khởi động theo các
điều kiện khởi động cho trước.
+ Dựa vào các yêu cầu của truyền động và yêu cầu khởi động chọn các giá trị I1,
I2, M1, M2.
+ Tính  dựa vào biểu thức (238b).
+ Tính số cấp khởi động m theo (2.38d). Nếu m không phải là số nguyên thì chọn
lại I1, M1 hoặc I2, M2 rồi tính lại
cho đến khi m là số nguyên.

Ih

+ Xác định trị số điện trở khởi
động ở mỗi cấp theo (2.38 e)

1.2.6. Đặc tính cơ trong các trạng
thái hãm
Định nghĩa: Hãm là trạng thái mà
động cơ sinh ra mômen quay ngược
chiều tốc độ quay. Trong tất cả các
trạng thái hãm, động cơ đều làm việc

ođ

I

o

U
U

E

E

Mc

M

­o

ở chế độ máy phát.
Động cơ điện một chiều kích từ
độc lập có ba trạng thái hãm: Hãm tái

Hình 2.14. Đặc tính hãm tái sinh của động cơ
một chiều kích từ độc lập

sinh, hãm ngược và hãm động năng.

1.2.6.1 Hãm tái sinh (hãm trả năng lượng về lưới)
a)Định nghĩa:
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý
tưởng.

b) Quá trình hãm:

Giáo trình Truyền động điện

15


Trường cao đẳng nghề Nam Định

Khi hãm tái sinh Eư > Uư. So với chế độ động cơ, dòng điện và mômen hãm đã
đổi chiều và được xác định theo biểu thức:
Ih 

U u  Eu Ko  K

0
R
R


Nâng tải

Mh = KIh <0

o

M
Mc



Trị số hãm lớn dần lên cho đến
khi cân bằng với mômen phụ tải của
cơ cấu sản xuất thì hệ thống làm việc

Mc

Mk®

ổn định với ôđ > o

M

Vì sơ đồ đấu dây của mạch động

M

cơ vẫn không thay đổi nên phương
trình đặc tính cơ tương tự như 2.7,


­o

nhưng mômen có giá trị âm.
Đường đặc tính cơ ở trạng thái
hãm tái sinh nằm trong góc phần tư

Mc

o®

Hạ tải

Hình 2.15. Đặc tính hãm tái sinh khi hạ tải
của động cơ một chiều kích từ độc lập

thứ 2, và thứ tư của mặt phẳng tọa độ.
Trong trạng thái hãm tái sinh dòng điện hãm đổi chiều và công suất được đưa trả
về lưới điện có giá trị P = (E­U).I. Đây là phương pháp hãm tái sinh kinh tế nhất vì
động cơ sinh ra điện năng hữu ích.
Trong thực tế cơ cấu nâng hạ của cầu trục, khi nâng động cơ được đấu vào
nguồn theo cực tính thuận và làm việc trên đặc tính cơ nằm trong góc phần tư thứ
nhất. Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Lúc này
nếu mômen do trọng tải gây ra lớn hơn mômen ma sát trong các bộ phận chuyển
động của cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh. Khi hạ tải để hạn
chế dòng điện khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Tốc độ động
cơ tăng dần lên, khi tốc độ gần đạt đến giá trị o ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc
độ trên đường đặc tính tự nhiên. Khi tốc độ vượt quá tốc độ không tải lý tưởng o
mômen điện từ của động cơ đổi dấu trở thành mômen hãm đến điểm A mômen Mh =
Mc , tải trọng được hạ với tốc độ ổn định ôđ trong trạng thái hãm tái sinh.
b) Kết luận:
Năng lượng được trả lại lưới điện, động cơ lúc này làm việc như một máy phát.
Hãm tái sinh xảy ra trong hai trường hợp:
­ Tại các cần trục, máy nâng khi hạ tải trọng nặng.
­ Ở các hệ truyền động điều chỉnh khi giảm điện áp nguồn Uư, nghĩa là giảm đột
ngột tốc độ không tải lý tưởng o khi tốc độ  chưa kịp giảm.

Giáo trình Truyền động điện

16

Trường cao đẳng nghề Nam Định

1.2.6.2 Hãm ngược
a) Định nghĩa:
Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi
phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũy
trong các bộ phận chuyển động hoặc do mômen
thế năng quay ngược chiều với mômen điện từ
của động cơ. Mômen sinh ra bởi động cơ, khi đó
chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất.


o

a
b

c

Mc
M(I)
M

Có hai trường hợp hãm ngược:
b) Đưa điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần

Mc



ứng với tải Mc hằng số mang tính chất thế năng
Giả sử động cơ đang làm việc nâng tải với tốc
độ xác lập ứng với điểm a. Ta đưa một điện trở
phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, động cơ sẽ

Nâng tải

d
Hạ tải
Hình 2.16. Đặc tính hãm ngược
của ĐCMCKTĐL
o®

chuyển sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến
trở.
Tại điểm b mômen do động cơ sinh ra nhỏ hơn mômen cản trên động cơ giảm tốc
độ nhưng tải vẫn theo chiều nâng lên. Đến điểm c tốc độ động cơ bằng 0 nhưng vì
mômen động cơ nhỏ hơn mômen tải nên dưới tác động của tải trọng, động cơ quay
theo chiều ngược lại. Tải trọng được hạ xuống với tốc độ tăng dần. Đến điểm d
mômen động cơ cân bằng với mômen cản nên hệ ổn định với tốc độ hạ không đổi
ôđ, cd là đoạn đặc tính hãm ngược. Khi hãm ngược thì tốc độ đổi chiều, sức điện
động đổi dấu nên:
Ih 

U u  Eu U  K

 0 ; M = KIh
Ru  R f

Ru  R f

Vì sơ đồ nối dây của động cơ không thay đổi, nên phương trình đặc tính cơ là
phương trình đặc tính biến trở.
c) Đảo chiều điện áp phần ứng
Giả sử động cơ làm việc tại điểm a trên đặc tính cơ tự nhiên với tải Mc ta đảo
chiều điện áp phần ứng và đưa thêm vào điện trở phụ Rf trong mạch. Động cơ chuyển
sang làm việc tại điểm b trên đặc tính biến trở. Tại b mômen đã đổi chiều quay chống
lại chiều quay của động cơ nên tốc độ giảm theo đoạn bc. Tại c tốc độ bằng 0, nếu ta
cắt phần ứng khỏi điện áp nguồn thì động cơ sẽ dừng lại, còn nếu vẫn giữ điện áp
nguồn đặt vào động cơ và tại điểm c, M > Mc thì động cơ sẽ quay ngược lại và làm
việc ổn định tại điểm d. Đoạn bc là đặc tính hãm ngược.

Giáo trình Truyền động điện

17


Trường cao đẳng nghề Nam Định
+

T

Rh

RH

N

­

N

T

o

b

(a)
E

a

E
I

U

Mc
c

RKT

Mc
d

Ckt

Ukt

+

M

ođ
­o

­

(b)

Hình 2.17. Sơ đồ đấu dây (a) và đặc tính hãm ngược(b) của ĐCMT kích từ
độc lập

Dòng điện hãm được tính:

Ih 

 U u  Eu
U  Eu

Ru  R f
Ru  R f

(2­39)

M = KIh
Biểu thức (2­39) biểu thị dòng điện Ih có chiều ngược với chiều làm việc ban đầu
và dòng điện hãm này có thể khá lớn. Do đó điện trở phụ đưa vào phải có giá trị đủ
lớn hạn chế dòng điện hãm ban đầu Ihđ trong phạm vi cho phép.

Ihđ  22,5 Iđm
Và phương trình đặc tính cơ có dạng:


U u Ru  R f

M
K ( K ) 2

(2­40)

d) Kết luận:
Như vậy ở đặc tính hãm ngược sức điện động tác dụng cùng chiều với điện áp
lưới. Động cơ làm việc như một máy phát nối tiếp với lưới điện biến điện năng nhận
từ lưới và cơ năng trên trục thành nhiệt năng đốt nóng điện trở tổng của mạch phần
ứng vì vậy tổn thất năng lượng lớn.

1.2.6.3 Hãm động năng
a) Định nghĩa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát
mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích lũy trong quá trình làm việc trước đó biến
thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.
Có hai loại hãm động năng:
b) Hãm động năng kích từ độc lập.
Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập ta cắt
phần ứng động cơ khỏi lưới điện một chiều, và đóng vào một điện trở hãm, còn mạch
Giáo trình Truyền động điện

18

Trường cao đẳng nghề Nam Định

kích từ vẫn nối với nguồn như cũ. Mạch điện động cơ khi hãm động năng được trình
bày trên hình
Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động cơ vẫn có giá trị hđ nên Ehđ = Khđ
Và dòng điện hãm ban đầu:
 Ehd
Khd

Ru  Rh
Ru  Rh

I hd 

(2­41)

Tương ứng có mômen hãm ban đầu: M hđ = KI hđ < 0

(2­42)

Biểu thức (2­41) và (2­42) chứng tỏ I hđ, M hđ ngược chiều với tốc độ ban đầu của
động cơ khi hãm động năng Uư = 0 nên ta có phương trình đặc tính sau:


Ru  Rh
Iu
K



Ru  R f
(K ) 2

(2­43)

M

(2­44)

Đây là phương trình đặc tính cơ điện và đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ
độc lập được biểu diễn trên hình 2­18. Ta cũng nhận thấy rằng:
U­

(a)

(b)
K

K
H

Rh
Ih

b2


b1

Rh2

o

a

Rh1

E
RKT

Mhđ2 Mhđ1

CKT

0
ođ2

Mc
c2

ođ1

c1

M(I)

Ukt
+
­
Hình 2.18. Sơ đồ đấu dây (a) và đặc tính hãm động năng kích từ độc lập (b) của

ĐCMC kích từ độc lập

Khi  = const thì độ cứng của đặc tính cơ phụ thuộc vào Rh . Khi Rh càng nhỏ đặc
tính cơ càng cứng, mômen hãm càng lớn hãm càng nhanh.
Tuy nhiên cần chọn Rh sao cho dòng hãm ban đầu nằm trong giới hạn cho phép:
Ihđ  22,5 Iđm
Trên đồ thị đặc tính cơ hãm động năng ta thấy với mômen cản Mc là phản kháng
thì động cơ sẽ dừng hẳn, đặc tính hãm động năng là đoạn o 1b hoặc o2b. Với mômen
tải Mc là thế năng thì dưới tác dụng của tải sẽ kéo động cơ quay theo chiều ngược lại
Giáo trình Truyền động điện

19


Trường cao đẳng nghề Nam Định

đến làm việc ổn định tại điểm M = Mc. Đoạn b1c hoặc b2c cũng là đặc tính hãm động
năng.
Khi hãm động năng kích từ độc lập, năng lượng chủ yếu được tạo ra do động
năng của động cơ tích lũy được nên công suất tiêu tốn chỉ nằm trong mạch kích từ.
Pkt đm = (15)%Pđm

(2­45)

Phương trình cân bằng công suất khi hãm động năng:
EưIh = (Rư + Rh)Ih2

(2­46)

c) Hãm động năng tự kích

Nhược điểm của hãm động năng kích từ độc lập là nếu mất điện lưới thì không
thực hiện hãm được do cuộn dây kích từ vẫn phải nối với nguồn. Muốn khắc phục
nhược điểm này người ta thường sử dụng phương pháp hãm động năng tự kích.
Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần ứng lẫn
cuộn kích từ khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm. Chú ý dòng điện kích từ
vẫn phải giữ không đổi. Để thực hiễn hãm động năng kích từ độc lập người ta phải bố
trí hệ thống tiếp điểm đóng cắt sao cho khi thực hiện hãm ta có sơ đồ dạng sau đây:
(a)

(b)
b2

Rh


b1

a

Rh1

Rh2

Ih

o

E
RKT

Ikt
CKT

Mhđ2 Mhđ1

0
ođ2

Mc
c2

ođ1

c1

M(I)

Hình 2.19. Sơ đồ đấu dây (a) và đặc tính hãm động năng tự kích (b) của ĐCMT kích
từ độc lập

Từ sơ đồ nguyên lý ta có:
Iư = Ih + Ikt
Iu 

E
 K

Rkt Rh
R R
Ru 

Ru  kt h
Rkt  Rh
Rkt  Rh

Giáo trình Truyền động điện

(2­47)
(2­48)

20


Trng cao ng ngh Nam nh
(a)

(b)


b1

b2
Rh

o
Rh1

Rh2

Ih

a

E
Ikt

RKT

Mhđ2 Mhđ1

CKT

0
ođ2

Mc
c2

ođ1

c1

M(I)

Hình 2.19. Sơ đồ đấu dây (a) và đặc tính hãm động năng tự kích (b) của ĐC điện một
chiều kích từ độc lập.

Ru

V cỏc phng trỡnh c tớnh l:

Rkt Rh
Rkt Rh
Iu
K

Rkt Rh
Rkt Rh
M
( K ) 2

(2ư49)

Ru

v

(2ư50)

Trong quỏ trỡnh hóm tc gim dn, dũng kớch t gim dn, do ú t thụng
gim dn v l hm s ca tc . Vỡ vy cỏc c tớnh c khi hóm cú dng nh ng
c tớnh khụng ti ca mỏy phỏt in t kớch v phi tuyn.
d) Kt lun:
So vi phng phỏp hóm ngc, hm ng nng cú hiu qu kộm hn khi chỳng
cú cựng tc ban u v cựng mụmen cn Mc. Tuy nhiờn hóm ng nng u vit
hn v mt nng lng c bit l hóm ng nng t kớch vỡ khụng tiờu th nng
lng t li, nờn phng phỏp ny cú kh nng hóm khi cú s c mt in li.
1.3. C TNH C CA NG C IN MT CHIU KCH T NI TIP

1.3.1. S v phng trỡnh c tớnh c in, c tớnh c.
c im ca ng c mt chiu kớch t ni tip l cun kớch t mc ni tip vi

cun dõy phn ng, nờn cun kớch t cú tit din ln, in tr nh, s vũng ớt, ch to
d dng.
U = E + R I = K + R I

(2.51)

R = r + rctf + rct+ rkt

(2.52)

_

+

U

Sau khi bin i ta nhn c:


U u Ru

Iu
K K

Giỏo trỡnh Truyn ng in

Rf

(2.53)

Ikt = Iư

E

CKT

Hỡnh 2.20. S nguyờn lý CMC kớch
t ni tip
21


Trường cao đẳng nghề Nam Định



Uu
Ru

M
K ( K ) 2

(2.54)

Trong các phương trình trên từ thông  biến đổi phụ thuộc vào dòng điện trong
mạch kích từ theo đặc tính từ hóa.
Để đơn giản khi thành lập phương trình các đặc tính ta giả thiết từ thông phụ
thuộc tuyến tính với dòng kích từ như đường (2)..
 = C.Ikt với C là hệ số tỉ lệ.
Nếu phản ứng phần ứng được bù đủ:  = C.Iư

(2.55)

Thế vào phương trình (2­53) ta nhận được:


R
Uu
A

 1 B
K .C.I u K .C
I

Trong đó đặt A1 =

Uu
R
;B=
K .C
K .C

Ta cũng có: Iư =

M
K .C

(2.56)

A1. K .C
M

B

A2
M

2

đm

1

(2.57)

Thay (2­57) vào (2­56) ta được:




0

(2.58)

B

Iktđm

Ikt

Hình 2.21. Đặc tính từ hóa của

ĐCMC kích từ nối tiếp

Trong đó: A2 = A1. K.C
Biểu thức (2­56) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ và (2­58) là
phương trình đặc tính cơ của động cơ.Dạng của đặc tính này được biểu diễn trên hình
2.22. Ta thấy các đặc tính này có dạng hypebol và mềm ở phạm vi dòng điện có giá
trị nhỏ hơn định mức. ở vùng dòng điện lớn, do mạch từ bão hòa nên từ thông gần
như không đổi và đặc tính cơ có dạng gần tuyến tính.





TN
(Rf = 0)

TN
(Rf = 0)
NT
(Rf  0)

NT
(Rf  0)

0

(a)

I

0

(b)

M

Hình 2.22 Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của ĐCMC kích từ nối tiếp

Giả thiết động cơ không tải (I = 0 hoặc M = 0) thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ là
vô cùng lớn. Nhưng thực tế do có ma sát, các tổn thất phụ và động cơ có từ dư:
Giáo trình Truyền động điện

22


Trường cao đẳng nghề Nam Định

dư = (210)’đm nên khi không tải thì tốc độ không tải của động cơ vẫn có giá trị là:
 kt 

Uu
K du

Tốc độ ot này thường rất lớn so với tốc độ định mức, nên thực tế không cho
phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp làm việc ở chế độ không tải.
Ngoài ra nhìn vào đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và cấu tạo
của nó ta có nhận xét sau:
­ Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp mềm và độ cứng thay đổi
theo phụ tải. Do đó thông qua tốc độ của động cơ ta có thể biết được sự thay đổi của
phụ tải. Tuy nhiên không nên sử dụng động cơ này cho những truyền động có yêu

cầu ổn định cao mà nên sử dụng nó cho những truyền động có tốc độ thay đổi theo
tải.
­ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có khả năng quá tải lớn về mômen. Nhờ
cuộn kích từ nối tiếp nên ở phần dòng điện phần ứng lớn hơn định mức thì từ thông
động cơ lớn hơn định mức, do đó mômen của nó tăng nhanh hơn so với sự tăng của
dòng điện. Như vậy với mức độ quá dòng điện như nhau thì động cơ một chiều kích
từ nối tiếp có khả năng quá tải về mômen và khả năng khởi động tốt hơn động cơ
một chiều kích từ độc lập. Nhờ có ưu điểm đó mà động cơ một chiều kích từ nối tiếp
rất thích hợp với những truyền động làm việc thường có quá tải lớn và yêu cầu
mômen khởi động lớn như máy nâng vận chuyển, máy cán thép...
­ Vì từ thông của động cơ chỉ phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nên khả năng
chịu tải của động cơ không bị ảnh hưởng bởi sự sụt áp của lưới điện . Loại động cơ
này thích hợp cho những truyền động dùng trong ngành giao thông có đường dây
cung cấp điện dài.

1.3.2. Cách dựng đặc tính cơ điện, đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo
Do quan hệ  = f(Iư) là phi tuyến nên
để vẽ các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ
của động cơ người ta sử dụng phương
pháp đồ thị giải tích dựa vào các đường
cong thực nghiệm đã cho. Vì các động cơ
một chiều kích từ nối tiếp cùng loại đều có
khe hở không khí và mức độ bão hòa từ
không khác nhau nhiều nên các quan hệ

* M*

Pđm10KW Pđm10KW

2,4

M= f(I)

2,0
1,6
1,2

= f(I)

0,8

giữa tốc độ , mômen M với dòng điện I 0,4
theo đơn vị tương đối gần như trùng nhau. 0
Người ta gọi các quan hệ *=f(I*),

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

2,4

Hình 2.23. Đặc tính vạn năng của ĐCMC
Giáo trình Truyền động điện

kích từ nối tiếp

23

I*
2,8


Trường cao đẳng nghề Nam Định

M*=f(J*) là các đặc tính vạn năng và được xác định bằng thực nghiệm.
a) Phương pháp vẽ đặc tính tự nhiên từ các đặc tính vạn năng
Với mỗi động cơ một chiều kích từ nối tiếp ta biết các trị số của Pđm, Iđm, đm ...
muốn vẽ đặc tính tự nhiên ta tiến hành như sau:
Lấy các giá trị tùy ý của dòng điện tương đối I1*, I2 *,...In*. Dựa vào các đặc tính
vạn năng ta tra được các trị số tương ứng của tốc độ và mômen tương đối 1 *,
2*,...n*. Và M1*,M2 *,...Mn*. Tính đổi các đại lượng tương đối ra đại lượng tuyệt đối
theo biểu thức:
I= I*.Iđm; M= M*.Mđm; = *.đm
Dựa vào các kêt quả tính được trên bảng ta vẽ được đặc tính cơ điện tự nhiên
=f(I) và đặc tính cơ tự nhiên =f(M) như trên hình 2.24.
Bảng 2.1


1

I*

I*1

I*2

I*3

I*4

.... I*n

I(A)

I1

I2

I3

I4

.... In

*

*1

*2

*3

*4

.... *n

2

3

4

.... n

M*2 M*3 M*4

.... M*n

TN (Rf =0)
2
nt1
3

(rad/s) 1

nt2

M*

0
nt3
nt4

I1

I2

M*1

I3
I (M)

NT (Rf  0)
Hình 2.24. Cách vẽ đặc tính tự nhiên và
nhân tạo của ĐCMC kích từ nối tiếp

M(Nm)

M1

M2

M3

M4

.... Mn

nt

nt1

nt2 nt3  nt4 ....  ntn

b) Phương pháp vẽ đặc tính biến trở

Từ phương trình đặc tính cơ tự nhiên ta có:
TN 

U u Ru

Iu
K K

Từ phương trình đặc tính cơ nhân tạo ta cũng có:
 NT 

U u Ru  R f

Iu
K
K

Giáo trình Truyền động điện

24