Thiết kế hệ thống truyền động hệ tđ có đảo chiều dùng chỉnh lưu cầu ba pha

Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại Học Bách Khoa

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

*k*

BRR RR

NHIEM VU
THIET KE TOT NGHIEP
Ho va tén sinh vién : Nguyén Minh Anh

lớp : 03DTD

Ngành : Tự Động Ðo Lường

Khoa Điện Trường ĐHBK Đà nẵng

Giáo viên hướng dẫn : ThS . Khương Công Minh

I. ĐÈ TÀI :

THIET KE HE THONG TRUYEN DONG HE T-D

CO BAO CHIEU DUNG CHINH LUU CAU BA PHA
Il. SO LIEU CHO TRUGC :
Động cơ một chiêu có các thông sô sau :

P=32Kw;

Usm
= 220V;

lam = 166 A;

Ry = 0,075;

Jạ = 2,7 Kg’

;

Wu = 1600 vong;
Nam =

Ry = 95,5Q;
Tam = 1,64 A;

1500 vong/phut ;

Ill. NHIEM VU :
1

Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều .

2

Giới thiệu về bộ chỉnh lưu thyristor ba pha và bộ chỉnh lưu thyristor ba pha

hình cầu có đảo dịng .
3.

Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển hệ T — Ð có đảo chiều dùng
chỉnh lưu cầu ba pha .

4_

Dùng MATLAB - SIMULINK

5_

Kết luận.

IV. SÓ BẢN VẼ :
V. NGÀY GIAO NHIEM VU : 18/02/2008 .

VI. NGAY HOAN THANH NHIEM VU : 30/05/2008 .
SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh
SV hồn thành thiết kế tốt nghiệp

Đà nẵng, ngày ... tháng ... năm 2008

Đà nẵng, ngày ... tháng ... năm 2008

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

ThS. Khương Công Minh

Nguyễn Minh Ánh

Đà nẵng, ngày ... tháng ... năm 2008

Đà nẵng, ngày ... tháng ... năm 2008

Tổ trướng bộ môn

Giáo viên duyệt

ThS. Lâm Tăng Đức

Nguyễn Kim Ánh

Đà nẵng, ngày ... tháng ... năm 2008

Chú tịch hội đồng

{8

0

T1...

..................

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh
LỜI CẢM ƠN

Sau khi được nhận đề tài tốt nghiệp với thời gian hơn ba tháng , dưới sự hướng
dẫn trực tiếp của thầy Khương Cơng

Minh cùng với sự nỗ lực của chính bản thân , em

đã hoàn thành xong khối lượng kiến thức mà thầy hướng dẫn da giao pho cho em dé
chuẩn bị rời xa cánh cửa của giảng đường đại học và trở thành người kỹ sư tương lai
của đất nước sau này. Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo của
trường Đại học Bách khoa Đà nẵng cũng như các thầy cô giáo trong khoa Điện và đặc
biệc là thầy Khương Công Minh là người đã có nhiều giúp đỡ và hướng dẫn trong q

trình làm đỗ án , thầy Nguyễn Kim Ánh là giáo viên duyệt đồ án và cùng toàn thể các
bạn sinh viên trong lớp 03ÐTĐÐ cũng như các bạn sinh viên của tồn khoa Điện .
Trong q trình làm đề tài em đã tích luỹ được một số kiến thức để có thể nâng
cao kiến thức của mình một cách chắc chắn hơn . Tuy nhiên với thời gian và kiến thức
có hạn cho dù em đã có gắng hết mình song khó tránh khỏi những thiếu sót . Em rất
mong nhận được sự góp ý xây dựng của các thầy cơ để đồ án của em được hồn thành
hơn nữa . Một lần nữa cho em xin cảm ơn đến hai thầy Khương Công Minh và thầy
Nguyễn Kim Ánh .

Đà năng, ngày 29 tháng 5 nam 2008.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Ánh

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh
TOM TAC DO ÁN

Trong thời đại cơng nghiệp hiện nay thì động cơ điện một chiều chiếm một tỉ lệ
khá lớn trong nền sản suất công nghiệp của thế giới và đặc biệt là các hệ thống dây
chuyền tự động trong các nhà máy xí nghiệp được sử dụng rất rộng rãi , vận hành có

độ tin cậy cao . Vấn đề là quan trọng trong các dây chuyền sản suất là điều khiển đề
điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay đề nâng cao năng suất và em đã

“ THIẾT KÉ HỆ THÓNG TRUYỀN ĐỘNG HỆ T - Ð CÓ ĐẢO CHIÊU DỪNG
CHỈNH LƯU CÀU BA PHA ” gồm có bốn phần chính sau .
Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp điều chỉnh
tốc độ động cơ điện một chiều .
Chương 2 : Giới thiệu về bộ chỉnh lưu thyristor ba pha và bộ chỉnh lưu thyristor

ba pha hình cầu có đảo dịng .
Chương 3 : Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển hệ T- Ð có đảo chiều

dùng chỉnh lưu cầu ba pha.
Chương 4 : Dùng MATLAB

- SIMULINK mô phỏng hệ thống trên .

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh
MỤC LỤC

Chương I : TÔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIÊU VÀ CÁC PHƯƠNG
PHAP DIEU CHINH TOC DO DONG CO DIEN MOT CHIEU .
1.1.Tổng quan về động cơ điện một chiều .

Trang:

9

1.1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều .

9

1.1.2. Các thông số đỉnh mức .

11

1.1.3. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều .

12

1.2. Phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của DMg) .

12

1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều .

16

1.3.1. Phương pháp điều chinh téc d6 dong co bang cach thay déi Ry

16

1.3.2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bang cach thay đổi ®.

18

1.3.3. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi Uy.

19

1.4.Các đặc tính cơ khi hãm .

21

1.4.1. Ham tai sinh .

21

1.4.2. Hãm ngược .

23

1.4.3. Ham dong năng .

25

1.5. Các đặc tính cơ khi đảo chiều quay .

26

1.6. Các chỉ tiêu chất lượng .

27

Chương 2 : TÔNG QUAN VẺ BỘ CHỈNH LƯU BA PHA THYRISTOR .

2.1. Hệ chỉnh lưu thyristor động cơ và thyristor .
2.1.1. Giới thiệu về thyristor .

29
29

2.1.2. Hệ chỉnh lưu thyristor .

31

2.1.3. Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng .

31

2.2. Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu ba pha không đảo chiều .

34

2.2.1. Nguyên lý làm việc hệ chỉnh lưu .

34

2.2.2. Hiện tượng trùng dẫn .

36

2.2.3. Nghịch lưu phụ thuộc .

38

2.2.4. Hệ T— Ð không đảo chiều .

40

2.3. Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều .

41

2.3.1. Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ T - Ð dao chiều .

41

2.3.2. Phuong phap điều khiển chung.

42

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh

2.3.3. Phương điều khiến riêng .

46

Chương 3 : TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIÊU KHIÊN .

3.1. Tính chọn mạch động lực .

47

3.1.1. Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor .

47

3.1.2. Các thông số của động cơ .

49

3.1.3. Tinh chon thyristor .

49

3.1.4. Tinh chon may bién áp chỉnh lưu.

50

3.2. Giới thiéu mach diéu khién .

57

3.2.1. So dé nguyén ly .

57

3.2.2. Nguyên tắc diéu khién .

57

3.2.3. Các khâu cơ bản của mạch điều khiển .

59

3.2.4. Sơ đồ mạch điều khiển và ngun lý hoạt động .

65

3.3. Tính tốn các thơng số mạch điều khiển .

69

3.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực .

76

3.4.1. Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ .

76

3.4.2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn .

78

3.4.3. Bảo vệ quá dòng cho van .

78

3.4.4. Báo vệ quá áp cho van .

79

3.5. Thiết kế cuộn kháng lọc .

81

Chuong 4 : MO PHONG HE THONG CHINH LUU THYRISTOR — DONG CO
CO DAO CHIEU QUAY TREN MATLAB - SIMULINK..
4.1. Các khối có sẵn trong Simulink .

85

4.1.1. Máy điện một chiều .

85

4.1.2.Khối tạo xung điều khiển cac thyristor .

89

4.2. Mô phỏng hệ chỉnh lưu cầu ba pha.

93

4.2.1. Mô phỏng hệ chỉnh lưu cầu không đảo chiều .

93

4.2.2. Mô phỏng hệ chỉnh lưu cầu có đảo chiều .

96

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 : Mặt cắt dọc động cơ điện

trang:

9

Hình 1-2,3 : Sơ đồ nói dây của ĐM,, và ĐMạ¡

13

Hình

1-4 : Đặc tính cơ điện của ĐMại

15

Hình

1-5 : Đặc tính cơ của ĐMạ¡

16

Hình 1-6 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi R;

17

Hình 1-7 :, Đặc tính điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đồi R;

18

Hình 1-8,9 : Sơ đồ , đặc tính điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi ®

19

Hình 1-10 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đồi U„

20

Hình 1-11 : Đặc tính điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi Uy

21

Hình

1-12,13,14 : Các đường đặc tính khi hãm tái sinh

22

Hình

1-15 : Sơ đồ khi hãm ngược

24

Hình

1-16 : Đặc tính khi hãm ngược

25

Hình

I-17 : Sơ đỗ , đặc tính khi hãm động năng

25

Hình 1-18 : Sơ đồ , đặc tính hãm ngược khi đảo Ủy

26

Hình 1-19 : Phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ

27

Hình 2-1 : Ký hiệu và cấu trac thyristor

30

Hình 2-2 : Sơ đồ khối , sơ đồ thay thế của điều chỉnh U,

31

Hình 2-3 : Phạm vi điều chỉnh tốc độ và mơmen

33

Hình 2-4 : Sơ chỉnh lưu cầu ba pha

34

Hình 2-5 : Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu cầu ba pha

35

Hình 2-6 : Sơ đồ chỉnh lưu khi có trùng dẫn

37

Hình 2-7 : Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu khi có trùng dẫn

38

Hình 2-8 : sơ đồ khối của chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu

39

Hình 2-9 : Sơ đồ thay thế , đặc tính điều chỉnh tốc độ hệ T- Ð

41

Hình 2-10 :Sơ đồ phối hợp tuyế tính cia a,va a2

42

Hình 2-11 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu dùng phương pháp điều khiển chung

44

Hình 2-12 : So dé dang song khi a= 30°, a2 = 150°

45

Hình 2-13 : Sơ đồ phương pháp điều khién chung kiéu phi tuyến

46

Hình 2-14 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu dùng phương pháp điều khiển riêng

47

Hình 3-1 : Sơ đồ mạch động lực của hệ T- Ð có đảo chiều

48

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

Hình 3-2 : Sơ đồ khối điều khién thyristor

57

Hình 3-3 : Nguyên tắc điều khiển tuyến tính

57

Hình 3- 4 : Ngun tắc điều khiển arcoss

38

Hình 3-5,6 : Khâu đơng pha và dạng sóng

60

Hình 3-7,8 : Khâu so sánh và dạng sóng

62

Hình 3- 9 : Khâu khếch đại và phân phối xung

63

Hình 3-10,11,12 : Sơ đồ „ dạng sóng khâu tạo xung chùm

64

Hình 3-13 : Sơ đồ nguyên lý điều khiển một kênh

67

Hình 3-14 : Giản đồ các đường cong điều khiển một kênh

68

Hình 3-15 : Sơ đồ chân của IC 4081

71

Hình 3-16 : Sơ đồ chân của IC TL084

72

Hình 3- 17 : Sơ đồ ngun lý tạo nguồn ni

74

Hình 3-18 : Mạch động lực có thiết bị bảo vệ

71

Hình 3-19 : Mạch R — C bảo vệ quá áp

80

Hinh 3-20 : Mach R- C bao vé xung dién ap ludi

80

Hình 4-1 : Các khối của động cơ ĐMạ

85

trong Simulink

Hình 4-2 : Sơ đồ cấu trúc của ĐMạ¡

86

Hình 4- 3 : Hộp thoại và thơng số của ĐMạ¡

88

Hình 4-4 : Các khối của khâu phát xung điều khiển

90

Hình 4-5 :Sơ đồ phát xung điều khiển của thyristor

91

Hình 4-7 : Hộp thoại và thơng số của khối phat xung điều khiển

92

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh
CHƯƠNG I

TONG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MOT CHIEU VA
CÁC PHUONG PHAP DIEU CHINH TOC DO DONG CO BIEN MOT CHIEU
1.1. TONG QUAN VE DONG CO DIEN MOT CHIEU.
Trong thời đại ngày nay , hầu hết các dây chuyền sản xuất của công nghiệp đang
dần dần được tự động hoá bằng cách áp dụng các khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế

giới . Tuy thế động cơ điện một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng trong
các nghành công nghiệp , giao thơng vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều
chỉnh tốc quay liên tục trong phạm vi rộng như cán thép , hầm mỏ ....Vì động cơ điện

một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt .
1.1.1. Cấu tạo :
Động cơ điện một chiều gồm

có hai phần :

Hinh 1-1: Mat cat dọc động cơ điện .

Cấu tao:

1- võ máy( gông từ )

7- lõi sắt phần ứng

2- cực từ chính

8- rãnh phần ứng

3- dây quấn cực từ chính

9- răng phần ứng

4- cực từ phụ

10- má cực từ

5- day quan cực từ phụ

6- dây quấn phần ứng

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 9


ĐỒ án tốt nghiệp

GVHD:ThiS. Khương Công Minh

1.1.1.1. Phần tĩnh ( stator ) : đây là phần đứng yên của máy , nó bao gồm các bộ
phận chính sau :

- Cực từ chính : là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cự từ và và dây quấn
kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ . Lõi sắt cực từ làm bằng nhữnh lá thép kỹ thuật điện
hay thép cacbon day 0.5 dén Imm ép lại và tán chặt . Dây quấn kích từ được quấn

bằng dây đồng bọc cách điện kỹ thành một khối và tâm sơn cách điện trước khi đặt
trên các cực từ .Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này nối nối tiếp voi nhau .
-Cực từ phụ : cực từ phụ đặt giữa các tự từ chính va ding để cải thiện đồi chiều

.Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính . Cực từ phụ dược gắn vào võ nhờ
những bulông .

-Gông từ : gông từ dùng đề làm mạch từ nói liền các cực từ , đơngf thời làm võ
máy. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tắm dày uốn và hàn lại . Trong
máy điện lớn thường dùng thép đúc .Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm võ
may.
-Cac bộ phan khác :nó gồm

có các bộ phận

+ Nắp máy : để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây
quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện . Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp
máy còn có tác dụng làm giá đở ơ bi . Trong những trường hợp này nắp thường làm
bằng gang.
+ Cơ cấu chổi than : Đề đưa dòng điện từ phần quay ra ngồi . Cơ cấu chối than
gồm có chổi than đặt trong hộp chỗi than và nhờ một lò xo tì chặt kên cơ góp . Hộp

chỗi than được cố định trên giá chéi than và cách điện với giá . Giá chổi than có thể
quay được đề điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ . Sau khi điều chỉnh xong thì

dùng vít cố định chat lai .
1.1.1.2 . Phan quay (roto ) : Day la phan quay ( động ) của động cơ gồm có các bộ
phan sau .
- Lõi sắt phần ứng : Là lõi sắt dùng đề dẫn từ .Thường dùng những tắm thép kỹ
thuật điện ( thép hợp kim silic ) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai lớp mặt rồi ép
chặt lại để giảm tổn hao do dịng điện xốy gây nên . Trên lá thép có đập hình dạng
rãnh đề sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 10


ĐỒ án tốt nghiệp

GVHD:ThiS. Khương Công Minh

+ Trong những máy cỡ trung bình trở lên ,người ta cịn dập những lỗ thơng gió

để khi ép lại thành lõi sắt có thẻ tạo được những lỗ thơng gió dọc trục .
+ Trong những máy hơi lớn thì lõi sắt thường được chia thành từng đoạn nhỏ .
Giữa các đoạn ấy có đẻ một khe hở gọi là khe thơng gió ngang trục . khi máy làm việc
„ gió thổi qua các khe làm nguội dây quần và lõi sắt .
+ Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục .
- Dây quấn phần ứng : Là phần sinh ra suất điện động và có dịng điện chạy qua .
Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện . Trong máy điện nhỏ

thường dùng dây có thiết diện trịn . Trong máy điện vừa và lớn , thường dùng dây có
tiết diện chử nhật dây quấn được cách điện cần thận vói rãnh

của lõi thép .

Để tránh khi bị văng ra do lực li tâm , ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc
phải đai chặt dây quấn . Nêm có thể làm bằng tre ,gỗ hay bakelit .
- Cé góp : Cổ góp cịn gọi là vành góp hay vành đổi chiều ,dùng để đồi chiều
dòng điện xoay chiều thành một chiều .

Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình đi nhạn cách điện vói nhau
bằng lớp mica dầy 0.4 đến 1.2mm va hop thành hình trụ trịn . Hai đầu trụ trịn dùng
hai vành ốp hình chử V ép chặt lại . Giữa vành ốp và trụ trịn cũng cách điện bằng
mica .Đi vành góp có cao hơn lên một tí để hàn các đầu dây của các phần tử dây
quấn vào các phiến góp được dễ dàng .
- Các bộ phận khác : Gồm có cánh quạt và trục máy .
+ Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy . Máy điện một chiều thường chế
theo kiểu bảo vệ . Ở hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió .Cánh quạt lắp trên trục máy ,khi
máy quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào máy . Gió đi qua vành góp , cực từ, lõi sắt và
dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy .
+ Trục máy : Là phần trên đó đặt lõi sắt phần img , cơ gop, cánh quạt va 6 bi.
Truc may thường làm bang thép cacbon tot.

1.1.2. Các thông số định mức .
Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều

kiện mà xưỡng chế tạo đã qui định . Chế độ đó được đặt trưng bằng những đại lượng
ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức .Trên nhãn máy thường ghi
những đai lượng sau :
Công suất định mức Pạ„ (kw hay w

);

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

Điện áp dịnh mức

Ua„(V);

Dịng điện định mức

Tốc độ định mức

lạ„(A);

nạm ( vg/ph ) ;

Ngoài ra cịn ghi kiểu máy , phương pháp kích từ , dịng điện kích từ và các số
liệu về dịng điện sử dụng ......

Cần chú ý là công suất định mức của động cơ ở đây là công suất cơ đưa ra ở đầu
trục động cơ .

1.1.3. Nguyên lý làm việc cúa động cơ điện một chiều ;
- Động

cơ điện một chiều là một máy điện biến đổi năng lượng điện của dòng

một chiều thành cơ năng . Trong quá trình biến đồi đó , một phần năng lượng của dòng
xoay chiều bị tiêu tán do các tốn thất trong mạch phần ứng và mạch kích từ, phần cịn
lại năng lượng được biến thành cơ năng trên trục động cơ .

- Khi có dịng điện một chiều chạy vào dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng
sẽ sinh ra từ trường ở phần tinh . Từ trường này có tác dụng tương hồ lên dòng điện
trên dây quấn phần ứng tạo ra mômen tác dụng lên roto làm cho roto quay . Nhờ có
vành đổi chiều nên dịng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa
vào dây quấn phần ứng. Điều này làm cho lực từ tác dụng lên thanh dẫn dây quấn
phần ứng không bị đổi chiều và làm động cơ quay theo một hướng .
- Cơng suất ứng vói mơmen điện từ đưa ra đối với động cơ gọi là công suất điện
từ và bằng :
Pa=M.@=EyIn

;

(1-1)

Trong đó : M : là mơmen điện từ ;
I, : Dòng điện phần ứng ;
E, : Suất điện động phần ứng ;

œ : Tốc độ góc phần ứng ;
5

va

@O=

2.a.n
60

;

1.2. PHUONG TRINH DAC TINH CO VA DAC TINH CO DIEN CUA DMp, 3
- Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì
mạch kích từ thường mắt song song vói mạch phần ứng , lúc này động cơ được gọi
động cơ kích từ song song.

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

+/ế

Zý-

Hình 1- 2 : Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song ;
- Khi nguồn điện một có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch phần ứng và kích từ

mắt vào hai nguồn một chiều độc lập nhau , lúc này động cơ được gọi là kích từ độc
lap .
+

A

U,

¬li
>

lụ

Cụ

x

—

-

Re

>

L__}

tử

Une

#-

Hình 1-3 : Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập .

Do trong thực tế đặc tính của động cơ điện kích thích độc lập và kích thích song

song hầu như là giống nhau , nên ta sét chung đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của
động cơ điện kích từ độc lập .

-Theo sơ đồ nói dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập hình (2-2) ta viết
được phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng ở chế độ xác lập như sau :
Uy=E+(Ry+

R2.l,

;

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

(1-2)
Trang l3


ĐỒ án tốt nghiệp

GVHD:ThiS. Khương Cơng Minh

Trong đó : U, :Điện áp phần ứng ( V ) ;
E : Suat điện động phần ứng ( V );

R¿: Điện trở phụ trong mạch phần ứng(Ơ);

R„ :Điện trở của phần ứng (© );
Với Rựụ = ty + Ter† Fep PT

3

Trong đó : rụ : Điện trở dây phần ứng (©);
r.r: Điện trở cực từ phụ (©) ;
rep : Điện trở cuộn bù (©) ;
r„ : Điện trở tiếp xúc của chối điện (©) ;
Sức điện động E của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức :

P.N

E=

22r.a

.®.œ=KØ@.@œ

(1-3)

Trong đó : P : Số đơi điện cực chính ;
N:

Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng ,

a : Số mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng,
œ : Tốc độ góc ( rad/s) ;

®: Từ thơng kích từ chính một cực từ (Wb);
Đặt

K=

2.z.a

:Hệ số kết cầu của động cơ.

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/phút) thì E = K..®.n và
@=

2.z.n

n
= ——

60.

955

>

Vi vay: Ey= =x. On = K.@n = “on =0,105K.O.n ;
a

”

Trong dé : K, : Hệ số sức điện động của động cơ .

Từ các phương trình trên ta có :
o=

U

R

ke„

+R,

Ka

Ta

(1-4)

Day là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều .kích từ độc lập.
Mặt khác ta có mơmen điện từ của động cơ ở chế độ xác lập được xác định theo

biểu thức :
Ma= K.O1y

5

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

(1-5)

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp
Suyra

M,

l¿=
o

GVHD:ThS. Khương Công Minh
—“... thay l¿ vào (1-4) ta có

Kó

U,
Kd

R +R,
(Kớ}

=—+-+_.

Mụ,

;

(1-6)

Nếu bỏ qua tốn that cơ và tồn that ma sat trong 6 truc thì ta có thé coi mômen cơ
trên trục động cơ bằng mômen điện từ và ký hiệu là M :

Mụ= Mu,=M

;

Suyra:œ@

U„

R.+R,

Kg

(Kø)

=———-———.M

;

(1-7)

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
- Có thể biểu diễn phương trình đặc cơ dưới dạng khác .
@=@-A@

;

U

Trong đó : œạ = Rp
_

R,

(1-8)

.
Gọi là tốc độ không tải lý tưởng .
+R,

(Kg)

—

.M=

R, >

—<~

(Kay

.M:Goi

A

la d6 sut toc .

Giả thiết phần ứng được bù đủ từ thơng của động cơ ® = const , thì các phương

trình đặc tính cơ điện (1-4) và phương trình đặc tính cơ (1-7) là tuyến tính . Đồ thị của
chúng được biểu diễn trên đồ thị là những đường thăng .
Nếu xét đến tat cả các tồn thất thì: M„„= Mạ + AM

;

@

Hình

1- 4 : Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh

x

Theo do thi trén khi I, = 0 hoac M=0 thita

cd:

@=@)=

U

Ko

„ lúc này động

cơ đạt tốc độ khơng tải lý tưởng .
Cịn khi œ = 0 thì ta có :

Và

ĐT
h
y;
mm...

(1-9)

M=K.®.Im=Mạm ;

(1-10)

Với Iạm „ Mạm : Gọi là dịmg điện ngắn mạch và mơmen

Mam

ngắn mạch.

Mam

M

Hình I- 5 : Đặc tình cơ của động co điện một chiều kích từ độc lap .

1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TĨC ĐỘ CỦA DMp, ;
Từ phương trình đặc tính cơ (1-7) ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến phương
trình đặc tính cơ đó là từ thơng , điện áp phần ứng , điện trở phần ứng của động cơ
.thay đổi các tham số trên ta thay đồi được tốc độ và mômen động cơ theo ý muốn . Do

phương trình đặc tính cơ phụ thuộc vào ba tham số trên „tương ứng với đó ta sẽ có ba
phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ .

1.3.1. Phương pháp điều chính tốc độ động cơ ĐMại bằng cách thay đối điện trở
phụ R;.
Giả thiết Uy = Usm = const va ® = Bam = const

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

Ta có phương trình đặc tính cơ tổng qt :
U„

R +R„,

Kg

(Kg

@=—=“—-"———.M

XU

HA

HÁN G

sae

hay®

U

Tơc độ khơng tải lý tưởng :

@

= K,

Độ cứng đặc tính cơ :

g=^M

Ao

= @- Ao

;

= const ;

-_ (Kđ„)..
R

+R,

(1-11)

(1-12)

Muốn thay đổi tốc độ động cơ thì ta thay điện trở phần ứng bằng cách mắt thêm
điện trở phụ vào mạch phần ứng của động cơ . Khi thay đồi điện trở phu Re thi tốc độ

khơng tải lý tuong @ = cont, cịn Ao sẽ thay đồi theo R; như vậy lúc này các đường
đặc tính cơ sẽ thay đổi nhưng vẫn đi qua điểm có định là œạ . Từ (1-12) ta thấy khi
điện trở phụ R;r= 0 thì B có giá trị lớn nhất ứng với đường đặc tính cơ tự nhiên , cịn
khi R¿ càng lớn thì

càng nhỏ và tốc độ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định .

Như vậy khi thay đổi điện trở phụ của động cơ ta sẽ được một họ đặc tính cơ có dạng
như hinh 1-6.

7

ZCụ

Hình

Rue

1- 6 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

bằng cách thay đồi điện phụ của mạch phần ứng .

Ta có

:0
R;
thi @am > @1 > @2 > @3 > ....nhung néu ta tang

Ry dén mét giá trị nào đó thì sẽ làm cho M và động cơ sẽ làm việc ở chế độ ngắn mạch œ = 0, đến bây giờ ta có thay đồi R; thì
động cơ vẫn khơng khơng quay nữa . Do đó phương pháp này gọi là phương pháp điều
chỉnh tốc độ không triệt đề.

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Công Minh

Me

Mam

M

Hinh 1-7 : Đặc tình điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
bằng cách thay đôi điện trở phụ phần ứng.
Vậy ứng với một phụ tải M, nào đó nếu R; càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm
„đồng thời dịng điện ngắn mạch I„„ và mômen ngắn mạch M„„ càng giảm , cho nên
người ta thường dùng phương pháp này đề hạn chế dòng điện khởi động và điều chinh

tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản .
1.3.2 Phương pháp điều chính tốc độ ĐMại bằng cách thay đổi từ thơng kích từ
của động cơ.
Giả thiết điện áp phần ứng:

U, = Uam = const

;

Từ phương trình đặc tính cơ tổng qt :

@= —
>

Uy

Ko

@=@-A®

Ruy
—>-.

>

(Kd)
;

Trong trường hợp này tốc độ khơng tải : @ox = Kow
Độ cứng đặc tính cơ : B =—

phạt

>

;

w

Ta thấy rang thay đổi từ thơng ® thì @

và Aœ

đều thay đổi theo , Dan dén œ thay đổi

theo . Vì vậy ta sẽ được họ các đường đặc tính điều chỉnh đốc dần (Do độ cứng đặc

tính cơ B giảm ) và cao hơn

đặc tính cơ tự nhiên khi ® càng nhỏ ,với tải như nhau thì

tốc độ càng khi giám tu thong ®.
Như vậy: ứng với ®ạ„> ®ị > ®;>....... thi @gm € @I

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

02 €...... „ nhưng nếu

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

giảm ® q nhỏ thì ta có thể làm cho tốc độ động cơ quá lớn quá giới hạn cho phép

,

hoạt làm cho điều kiện chuyên mạch bị xấu đi , do dòng phần ứng tăng cao , hoặt dé
đảm bảo chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dịng phần ứng và như vậy sẽ
làm cho momen cho phép trên trục động cơ giảm nhanh

„ dân đến động cơ bị quá tải .

+ ø

/Ø

Hình :1-9 :Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMạ¡ bằng

-

cách thay đổi từ thơng ®.

1.3.3. phương pháp điều chính tốc độ ĐM„ bằng cách thay đối điện áp phần ứng
của động cơ.
Giả thiết từ thơng ® = ®ạm = const , khi ta thay đổi điện áp phần ứng theo hướng
giảm so với Uạm.
Từ phương trình đặc tính cơ tơng quát :
=—*-—+_.M

> 0 = @ - AO

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

;

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD:ThS. Khương Cơng Minh

Ta có :

Tốc độ khong tai : @ox =

U,

Kb.in,

;

Độ cứng đặc tính cơ : j = Cư,

U

“

= const

BBD
Uy

4o-

leet

Cụ

g-

Hình 1-10 :Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMụ¡ bằng cách thay đổi Uy
Ta thấy rằng khi thay déi U, thi @ thay déi con Aw = const, vi vay ta sẽ được
họ các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau . Nhưng muốn thay đổi U, thì

phải có bộ nguồn một chiều thay đổi được điện áp ra , thường là dùng các bộ biến đổi .

Các bộ biến đổi có thể là :
+ Bộ biến đổi máy điện : Dùng máy phát điện một chiều ( F ) , máy điện khếch đại

(MĐKĐ).
+ Bộ biến đổi từ : Khếch đại từ ( KĐT ) một pha, ba pha.
+ Bộ biến đổi điện từ - bán dẫn :Các bộ chỉnh lưu (CL), các bộ băm điện áp
(BĐA ), dung transistor va thuyistor .
Ta thay rang , khi thay đổi điện áp phần ứng ( giảm áp ) thì mơmen ngắn mạch
Mam

, Va dong điện ngan mach l„m của động cơ giảm và tốc độ 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 .

SVTH: NGUYEN MINH ANH - Lép 03 DTD

Trang 20