Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về động cơ một chiều
Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Chơng I : Tìm hiểu về động cơ đIện một chiều Đ 1.1. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . 1.1.1.Cấu tạo của động cơ điện một chiều . Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính là: phần tĩnh và phần quay . 1.1.1.1.Phần tĩnh hay Stato (phần cảm) . Đây là thành phần đứng yên của động cơ.Phần tĩnh gồm các bộ phận chính sau : 1.1.1.1.1.Cực từ chính . Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trờng gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt kích từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hoặc thép khối gia công thành dạng cực từ rồi cố định vào vở máy. Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều đợc bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trớc khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này đợc nối nối tiếp với nhau . Nhiệm vụ chính của cực từ chính và dây quấn kích từ tạo ra từ thông chính trong máy . 1.1.1.1.2.Cực từ phụ . Cực từ phụ thờng làm bằng thép khối đặt xen kẽ giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều (đặt trên đờng trung tính hình học). Xung quanh cực từ phụ có dây quấn cực từ phụ . Dây quấn cực từ phụ đợc đấu nối tiếp với dây quấn phần ứng (dây quấn Roto) . Nhiệm vụ của cực từ phụ là để làm giảm sự xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt chổi than và cổ góp . 1.1.1.1.3.Vỏ máy (gông từ) . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 1 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy bảo vệ các bộ phận bên trong vỏ máy. Vỏ máy điện một chiều đợc làm bằng thép dẫn từ . 1.1.1.1.4.Chổi than . Chổi than dùng để điện áp từ bên ngoài vào động cơ. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp . Hộp chổi than đợc cố định trên giá chổi than và cách điện với giá.Chổi than thờng đợclàm bằng bột đồng bột than và một số phụ gia chống mài mòn khác .Chổi than đợc đặt trên đờng trung tính hình học . 1.1.1.2.Phần quay hay Roto (phần ứng) . 1.1.1.2.1.Lõi sắt phần ứng . Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ . Thờng làm bằng lá thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm) phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên.Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào . 1.1.1.2.2.Dây quấn phần ứng . Dây quấn phần ứng là thành phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thờng làm bằng dây đồng có bọc cách điện .Dây quấn đợc bọc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép . 1.1.1.2.3.Cổ góp . Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều .Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cách điện với nhau. Bề mặt cổ góp phải đợc gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than và cổ góp . Cổ góp đặt đồng tâm với trục quay để hạn chế phát sinh tia lửa điện . 1.1.1.2.4.Các bộ phận khác . - Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 2 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều - Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.Trục máy thờng làm bằng thép cácbon tốt . 1.1.2.Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . Động cơ điện một chiều hoạt đông dựa trên hiện tợng cảm ứng điện từ Khi đặt vào trong từ trờng một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trờng sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm cho dây dẫn chuyển động ,chiều của từ lực đợc xác định bằng quy tắc bàn tay tráI . * Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , sẽ tạo ra từ tr- ờng tác dụng một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽ tạo mô men làm quay rôto . 1.1.3.Phân loại động cơ điện một chiều . Dựa vào cách nối dây quấn phần ứng với dây quấn kích từ động cơ điện một chiều đợc chia ra làm bốn loại sau : 1.1.3.1.Động cơ điện một chiều kích từ độc lập . U đm = E đm + RI đm P đm đm U đm I ưđm = I đm = Hình1.1: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập I kt R kt C k E ư I đc - + U + - U kt Trong đó :U đm - điện áp định mức . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 3 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều I đm - dòng điện định mức trong mạch chính . I ktđm - dòng điện kích từ định mức . P đm - công suất cơ đầu cần trục cân bằng với tải . đm - hiệu suất định mức của động cơ . 1.1.3.2.Động cơ điện một chiều kích từ song song . U đm = E đm + RI đm I ưđm = I đm - I kt = P đm đm U đm - I kt U I kt R kt C k + - I đc E ư Hình1.2: Động cơ điện một chiều kích từ song song 1.1.3.3.Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 4 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Hình1.3: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp E ư I kt C k R kt U I đc + - U đm = E đm + RI đm . Với : R= R + R kt . I ưđm = I đm = I kt = P đm đm U đm 1.1.3.4.Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp . Động cơ điện kích từ hỗn hợp là động cơ điện vừa có kích từ song song vừa có kích nối tiếp trong đó kích từ song song đóng vai trò chủ yếu . Đ 1.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 1.2.1. Sơ đồ nguyên lý . Hình1.4: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập I kt R kt C k E ư I đc - + U - + U kt Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 5 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều 1.2.2.Phơng trình đặc tính cơ . Từ phơng trình cân bằng áp: U = E + I R . Trong đó :U- điện áp đặt vào phần ứng động cơ . E- sức điện động sinh ra trong phần ứng động cơ . I- dòng điện phần ứng động cơ . R- điện trở mạch phần ứng gồm R và R f . E = U - I R . Mặt khác ta có : E = K e . K e - hệ số cấu tạo của động cơ và K e = a PN .2 . P - là số đôi cực . N - là số thanh dẫn tác dụng trong mạch phần ứng . a - là hệ số thanh dẫn . - từ thông kích từ . - tốc độ quay của động cơ . K e = U - I R . U R K e K e I ư = Mà mô men động cơ là: M = M K I . I ư = M K M U R K e K M K e = M = 0 - với : 0 - gọi là tốc độ không tải lý tởng . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 6 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều - độ sụt tốc độ . 1.2.3.Đồ thị đặc tính cơ . 0 0 Hình1.5: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều M Đ 1.3. Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều . Từ phơng trình đặc tính cơ : U R K e K M K e = M Ta có ba phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều : 1.3.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ . Trong thực tế ngời ta thờng dùng phơng pháp giảm điện áp phần ứng động cơ và giữ từ thông = đ m = const , điện trở R = R . Khi giảm điện áp thì : = 0 K e U Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 7 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều = = const M 2 R ư K e K M Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ sau : Hình1.6: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp 0 M 0 1 2 U đm U 1 U 2 + Nhận xét : Khi ta giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ thì tốc độ không tải giảm xuống,còn độ xụt tốc độ không đổi. Điện áp phần ứng càng giảm ,tốc độ động cơ càng nhỏ. Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ song song với đờng đặc tính cơ tự nhiên ,tức độ cứng đặc tính cơ không đổi. 1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ . Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ . Trong thực tế ngời ta thờng dùng phơng pháp giảm từ thông và vẫn giữ điện áp U = U đm , điện trở R = R và cũng không đợc giảm từ thông gần về 0 . Khi từ thông giảm thì : = 0 U K e = 2 R ư K e K M M Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 8 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ sau : Hình1.7: Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông mạch kích từ động cơ M 2 1 đm 01 0 02 0 + Nhận xét : Nh vậy khi giảm từ thông thì tốc độ không tải tăng lên nhng độ xụt tốc độ tăng gấp 2 lần. Do đó ta thu đợc họ các đờng đặc tính cơ có độ dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Vì vậy càng giảm từ thông thì tốc độ không tải lý tởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn . Độ cứng đặc tính cơ giảm . Phơng pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là (1 ữ 10)% dòng định mức phần ứng . 1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ . Trong thực tế ngời ta thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ : R = R Ư + R f , và giữ điện áp U = U đ m , từ thông = đ m = const . Ta có : = R ư + R f 2 K e K M M K e U Khi tăng điện trở phụ thì : Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 9 Chơng I : Tìm hiểu về động cơ điện một chiều == 0 U K e const = 2 R ư + R f K e K M Ta đợc họ các đờng đặc tính cơ nh sau : M 0 Hình1.8: Họ đặc tính cơ động cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ. TN 0 R f1 R f2 + Nhận xét : Khi tăng điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ thì độ dốc đặc tính cơ càng lớn ,đặc tính cơ mềm và độ ổn định tốc độ càng kém sai số tốc độ càng lớn. Tốc độ không tải không đổi và = 0 , còn độ xụt tốc độ tăng. Khi đó ta đợc họ các đờng đặc tính cơ nhân tạo cùng đi qua điểm tốc độ không tải (0, 0 ) và độ rốc tăng khi điện trở R f càng lớn,tức là độ cứng của đặc tính cơ giảm . Kết Luận : Cả 3 phơng pháp trên đều điều chỉnh đợc tốc độ động cơ điện một chiều nhng chỉ có phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp U đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay đợc sử dụng nhất vì nó thu đợc đặc tính cơ có độ cứng không đổi ,điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 10