Đồ án Môn tự động hóa Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 1 - LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường xuyên gặp hệ truyền động điện ở bất kỳ nơi đâu. Như trong các nhà máy xí nghiệp ở các phương tiện lao động, máy bào , máy doa Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta cũng cần và sử dụng nhiều như thang máy Như vậy có thể nói truyền động điện đã khẳng định được vai trò của nó trong cuộc sống và trong lao động sản xuất. Do sự phát triển ngày càng mạnh m ẽ của kỹ thuật điện tử và tin học nên các hệ truyền động điện cũng có các bước phát triển nhảy vọt. Việc ứng dụng tin học và kỹ thuật điện tử với những thiết bị hiện đại như bộ lập trình PLC, CNC, các cảm ứng điện tử Thyristor điều khiển vào hệ truyền động điện làm cho hệ truyền động điện ngày càng có ưu điểm nổi bật so với hệ truyền động cũ như : Dải điều chỉnh rộng, độ tin cậy cao, gọn nhẹ và khả năng tự động hoá cao. Ở nước ta do yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên ngày càng xuất hiện nhiều những dây truyền sản xuất mới có mức độ tự động hoá cao với hệ truyền động hiện đại. Việc xuất hiện các hệ truyền động hiện đại đã thúc đẩy sự phát triển, nghiên cứu, đào tạo ngành tự động hoá ở nước ta tiếp thu khoa học kỹ thuật hiện đại nhằm tạo ra những hệ truyền động mớivà hoàn thiện những hệ truyền động cũ. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp đề tài em đượ c giao là xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là đề tài có tính thực tiễn Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 2 - cao vì máy điện một chiều được sử dụng rất nhiều trong thực tế cuộc sống. Trong quá trình làm đồ án em được sự chỉ dẫn tận tình của thầy cô trong bộ môn tự động hoá xí nghiệp công nghiệp, trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn Đinh Xuân Bái.Thầy đã giupc cho hung em hiểu và nắm vững hơn vê động cơ điện một chiề u.Và dã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 3 - Trong mọi ngành sản xuất hiện nay,các công nghệ tiên tiến,các dây truyền thiết bị hiên đại đac và đang thâm nhập vào nước ta.Vớí chính sách mở cửa của đảng và nhà nước,chắc chắn nền kỹ thuật tiên tiến trên thế giới sẽ ngày càng thâm nhập vào Việt Nam.tác dụng của các công nghệ mới và nhưng dây truyền, thiết bị hiện đại đã và đang góp phần tích cực thúc đẩy sự nghiệp công nghi ệp hoá hiện đại hoá.Các máy điện hiện đại trong mọi lĩnh vực đa phần hoạt động nhờ vào điện năng thông qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng trong cá dây truyền hiện đại , các thiết bị máy móc khác muốn hoạt động, vận hành không thể không kể đến các động cơ điện.Đặc biệt hơn nữ a trong quyển báo cáo này em muốn đề cập sâu hơn nữa về động cơ điện một chiều. Trong rất nhiều máy móc cần đến các loại động cơ điện một chiều với những mức công suất to nhỏ khác nhau phù hợp với chức năng hoạt động của nó. Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành c ơ năng hay cơ năng thành điện năng (khi hãm). Trong động cơ điện có rất nhiều loại khác nhau như: Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ Rotor lồng sóc hay dây quấn, động cơ điện xoay chiều ba pha có cổ góp. Động cơ điện một chiều co những loại: +Động cơ điện một chiều kích từ độc lập +Độ ng cơ điện một chiều kích từ song song +Động cơ đện một chiều kích từ nối tiếp +Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp hay kích từ băbf na châm vĩnh cửu. Nói tóm lại động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các dây truyền thiết bị,các cơ cấu vận hành như thang máy,máy nâng Nó có vai trò quan tr ọng và cần thiết trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 4 - nước ta hiện nay.Với cấu tạo không quá phức tạp và khó khăn cho chung ta chế tạovà sửa chữa nó.Góp phần cải thiện cuộc sống, sức lao động của con người nói chung và nhân dân Việt Nam ta nói riêng. I - NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực t ừ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm dây dẫn chuyển động.Chiều của từ lực được xác định bằng quay tắc bà tay trái.Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoatj đông theo quy tắc này. * ) Cấu tạo chung của động cơ điện một chiều: 1 ) Cấu tạo : Cấu tạo của động cơ điệ n một chiều gồm 2 phần chính là phần tĩnh ( Stator ) và phần động ( Rotor ). A ) Phần tĩnh gồm có : a ) Cực từ chính : Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn dây : Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dầy : 0,5 41 mm được ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ được gắn vào vỏ máy bằng các bulông. Một cặp c ực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứng với nhau qua trục động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3, các máy điện nhỏ cực từ được làm bằng thép khối. Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật được sơn cách điện và được quấn thành từng Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 5 - cuộn. Các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau. Các cuộn dây được bọc cách điện cẩn thận trước khi đặt vào các cực từ. b ) Cực từ phụ : Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi chiều. Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn. Dây quấn cực từ phụ tương tự như dây quấn cực từ chính. c ) Gông từ : Gông từ là phần nối tiếp các cực từ . Đồng thời gông từ làm vỏ máy , từ thông móc vòng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ. Trong máy điện lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá được uốn lại thành hình trụ tròn rồi hàn. d ) Các bộ phận khác : - ) Nắp máy : Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho các vật bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ Đồng Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 6 - thời nắp máy để cách ly người sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang quay, đang có điện. Ngoài ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ. - ) Cơ cấu chổi than : Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy là động cơ và đưa dòng điện ra nếu máy là phát điện. Cơ cấu chổi than gồm có 2 chổi than làm từ than cacbon thường là hình chữ nhật. Hai chổi than được đựng trong hộp chổi than và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo. Hộp chổi than có thể thay đổi được vị trí sao cho phù hợp. B ) Phần quay : a ) Lõi sắt phần ứng : Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tôn Silic dầy 0,5mm có phủ một lớp cách điện sau đó được ép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy Phucô gây lên. Trên các lá thép có d ập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào. Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với trục tạo thành một khối thống nhất. Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ. Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 7 - b ) Dây quấn phần ứng : Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật. Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ tác động. c ) Cổ góp : Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt vào trục. Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mea đặt ở giữa. Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiế n góp có đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau. d ) Các bộ phận khác : Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 8 - - ) Cánh quạt : Cánh quạt dùng để làm mát động cơ. Cánh quạt được lắp trên trục động cơ để hút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ ngoài vào qua các khe hở trên nắp máy , khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây quấn, mạch từ. - ) Trục máy : Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon. Trên trục máy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp. Hai đầu của trục máy được gối lên 2 vòng bi ở nắp máy. * ) Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều : Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điệnmột chiều chạy qua.Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được cuốn quanh các cực từ 4.Trên hình vẽ động cơ điện một chiều,stator 6 của động cơ có đặt các cuộn cảm nên stator g ọi còn gọi là phần cảm.từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng một từ lực vào các dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có dòng điện chạy qua.Cuộn dây này gọi là cuộn ứng.Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than 2 và cổ góp 1.Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ. Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 9 - - Trong hình vẽ các dây dẫn cuộn ứng ở nửa trên rotor có dòng điện hướng vào,còn các dây dẫn ở nửa dưới của rotor có dòng điện hướng ra khỏi hình vẽ.Từ lực F tác dụng vào các dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái sẽ tạo ra mômen làm quay rotor ngược chiều kim đồng hồ.động cơ trên có 2 cực từ hay một đôi cực (1 cặp cực, P=1). [...]... có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì phần ứng và phần kích từ thường mắc song song .Trong trường hợp này mà nguồn điện có công suất rất lớn so với công suất động cơ thì tính chất động cơ sẽ tương tự như động cơ kích từ độc lập 1 - Phương trình đặc tính cơ : - Khi động cơ làm việc rotor mang cuộn ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức điện động cảm ứng. .. phản điện động) .Có chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng của động cơ.Theo sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập và động cơ một chiều kích từ song song ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau: U = E +IưRư Σ Trong đó: U: điện áp lưới (V) - 13 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá E: Sức điện động của động cơ (V) Iư::dòng điện phần ứng của động cơ... vào mạch phần ứng Trong quá trình động cơ tăng tốc phải loại bỏ dần các điện trở phụ ( điện trở mở máy ) ra khỏi mach phần ứng của động cơ Chương II : Các phương án Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Như ta đã biết ngày nay tuyệt đại đa số các nhà máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến cả một dây chuyền sản xuất đều sử dụng truyền động điện Để đảm bảo những đòi hỏi của các công nghệ phức... với từ trường Φn của - 10 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá cuộn ứng để khử từ trường Φn Nhờ vậy phản ứng phần ứng bị hạn chế và quá trình chuyển mạch trong động cơ sẽ tốt hơn - Bởi vì rằng từ trường Φn gây ra phản ứng phần ứng tỉ lệ với dòng điện phần ứng Iưnên cuộn dây cực từ phụ được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Do vậy khi dòng điện phần ứng tăng lên thì cuộn dây cực từ phụ... ứng - 11 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - Trên đây là nguyên lý làm việc chung của một động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoạt động dựa theo nguyên lý này.Và cùng với các phương pháp để có thể hạn chế được những nhược điểm của động cơ điện một chiều với các phương pháp đã nêu ở trên II - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song - Trong. ..Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - Trong thời gian động cơ làm việc,cuộn cảm tạo ra từ trường Φd dọc trục cực từ và phân bố đối xứng với cực từ.Mặt phẳng OO trên đó có đặt chổi than, vừa là mặt phẳng chung tính vật lý Đồng thời dòng điện trong cuộn ứng cũng tạo ra từ trường riêng Φn hướng ngang trục cực từ Từ trường tổng cộng trong động cơ mất tính chất đối xứng dọc trục (hình... phần ứng (ς) Rư Σ = Rư +Rp Rp: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (ς) Rư:Điện trở mạch phần ứng (ς) Rư = rư +rct+ rcb + rcp 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 Sức điện động Eư của phần ứng động cơ dược xác định theo biểu thức: Eư = Trong đó PN Φw = kΦw (*)(*) 2πa P: Số đôi cực từ chính N:Thanh dẫn tác dụng của... điện cấp cho rotor (Cuộn ứng) Và khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch điện phần kích từ được mắc vào hai nguồn điện một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ độc lập - 12 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - Nếu cuộn kích từ và cuộn ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn điện thì động cơ là loại kích từ... nhau, nâng cao mức độ tự động cũng như năng suất, các hệ truyền động điện thường phải điều chỉnh tốc độ , tức là cần phải điều chỉnh được tốc độ máy theo yêu cầu của công nghệ Có thể điều chỉnh tốc độ máy bằng phương pháp cơ khí hoặc bằng phương pháp điện thông qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện, nguồn động lực của hệ truyền động - 31 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá điện ở đây... tham số này - 20 - Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá a Ảnh hưởng của điện trở phần ứng : Giả thiết Uư = Uđm = const và Φ = Φđm =const Để thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này tộc độ không tải lý tưởng U dm ϖ = KΦ = const dm Còn độ dốc (hay độ cứng) sẽ thay đổi theo tỷ lệ thuận theo điện trở tổng cộng phần ứng : β = - RuΣ ( KΦ 2 ) = . năng tự động hoá cao. Ở nước ta do yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên ngày càng xuất hiện nhiều những dây truyền sản xuất mới có mức độ tự động hoá cao với hệ truyền động. truyền động cũ. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp đề tài em đượ c giao là xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là đề tài có tính thực tiễn Đồ án tốt nghiệp. cuộn ứng. Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than 2 và cổ góp 1.Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ. Đồ án tốt nghiệp Khoa điện – Bộ môn tự động hoá - 9 - - Trong