Đồ án tốt nghiệp Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập . Đ ồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1. khái quát chung: Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trọng một phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt, thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha.Vì một số ưu điểm như vậy cho nên động cơ điện một chiều được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp, trong giao thông vận tải…. 2.1. Phương trình đặc tính cơ: Để điều khiển được tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì ta phải phân tích, tìm các mối quan hệ giữa tốc độ với các thông số khác của động cơ để từ đó đưa ra phương pháp đ iều khiển. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì dòng kích từ độc lập với dòng phần ứng. Vì được nuôi bởi hai nguồn một chiều độc lập với nhau. E u I u U u R f I kt U kt R kt C kt Hình 1. Sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập Theo hình 1 ta viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng U ư =E ư + ( R ư + R f )I ư (1) Trong đó: U ư : Điện áp đặt lên phần ứng động cơ (V). E ư : Sức điện động phần ứng (V) R ư : Điện trở của mạch phần ứng ( Ω ) R f : Điện trở phụ trong mạch phần ứng ( Ω ) I ư : Dòng điện mạch phần ứng ( Α ) Với R ư = r ư + r cf +r b + r ct Trong đó : r ư điện trở cuộn dây phần ứng ( Ω ) r cf : Điện trở cuộn cực từ phụ ( Ω ) r b : Điện trở cuộn bù ( Ω ) r ct : Điện trở tiép xúc chổi điện ( Ω ) • Sức điện động E ư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thưc sau Đ ồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2 E ư = a PN π 2 φω = κφω (2) trong đó : p : Số đôi cực từ chính N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng φ : Từ thông kích từ dưới mỗi cực từ (wb) ω : Tốc độ góc (rad/s) k = a PN π 2 : Hệ số cấu tạo của động cơ Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/ phút) thì E ư = e k φ n ( 3) ω = 60 2 n π = 55,9 n vì vậy E ư = a PN 60 n φ với k e = a PN 60 : Hệ số sức điện động của động cơ k e = 55,9 k ≈ 0,105 k Thay (1) vào (2) và biến đổi ta được ω = u U K φ - () + uf K RR φ I ư (4) Biểu thức (4) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.Mặt khác, mômen điện từ M đt = u kI φ (5) Nếu bỏ qua tổn thất trong các ổ trục, tổn thất tự quạt mát và tổn thất trong thép thì mômen cơ trên trục của động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M, tức là M đt = M cơ =M Vậy phương trình đặc tính cơ của động cơ là ω = u k U φ - 2 )( φ k RR fu + M (6) Biểu thức (6) là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Nếu không xét đến ảnh hưởng của phản ứng phần ứng ngang trục làm giảm từ thông φ của động cơ tức là xem φ=const thì quan hệ ω=f(M,I) là tuyến tính. Đ ồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 3 ω 0 ω dm ω Δ IM dmdm, IM nmnm , IM , 0 ω Hình 2 đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Từ đồ thị ta có : khi I ư = 0 hoặc M =0 ta có ω = φ k U =ω 0 (7) ω 0 : được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ , khi ω=ω 0 ta có I ư = RR fu U + =I nm (8) Và M =k φ I nm =M nm (9) I nm , M nm : được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. Mặt khác phương thình đặc tính (4) và (6) cũng có thể viết dưới dạng ω = φ k U u - φ k R I ư =ω 0 - ω Δ (10) ω = φ K U u - )( 2 φ k R M = ω 0 - ω Δ (11) vì I ư = φ K M ta suy ra từ (5) trong đó R = R ư + R f , ω 0 = φ K U u Δω= φ K R I ư = )( 2 φ k R M (12) Đ ồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 4 Δω : được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M (hay I) , ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trong hệ đơn vị tương đối với điều kiện từ thông là định mức ( φ = φ dm ) Trong đó ω*= 0 ω ω , I* = dm I I ,M ∗ = dm M M , R* = R cb R ( R cb =U đm / I đm được gọi là điện trở cơ bản ) Từ (4) và (6) ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tương đối ω*=1- R*I* (13) ω ∗ = 1- R*M ∗ (14) • Độ cứng của đặc tính cơ : β= ω d dM = R k nm ∑ ) 2 ( φ (15) • Công suất (năng lượng điện) Từ phương trình lý tưởng : IU =(E ư +IR ư )I (16) Ta có P điện =P đt + ΔΡ Trong đó P đt =IE ư công suất điện từ Δ P =I 2 R ư tổn hao công suất cơ trên điện trở phần ứng Thực tế P điện =P đt + ΔP ư + ΔP 0 (17) Với ΔP 0 tổn hao ma sát do sự quay Từ biểu thức (4) hoặc (6) ta thấy ω là một hàm phụ thuộc R, φ , U : 〈ω=f(R,Φ,U)® do đó để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập có ba phương pháp điều khiển sau : - Điều khiển điện trở phụ phần ứng - Điều khiển từ thông kích từ - Điều khiển điện áp phần ứng Sau đây ta xem xét từng ph ương pháp điều khiển một 2. [...]... của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi đảo chiều quay 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu đảo chiều quay: Các bộ chỉnh lưu đảo chiều quay là các bộ chỉnh lưu dùng cho các động cơ điện một chiều có đảo chiều quay vì hệ truyền động T – Đ đảo chiều có yêu cầu an tồn cao và có lôgíc điều khiển chặt chẽ Như đã phân tích ở trên, trong thực tế đảo chiều quay của động cơ chỉ được dùng phương pháp đổi chiều. .. Hệ truyền động điều chỉnh xung áp – động cơ: Bộ biến đổi xung áp là bộ nguồn điện áp dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều, phần chủ yếu của nó là bộ nguồn áp và bộ khố điều khiển Sơ đồ nguyên lý và điện áp : Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 13 Đồ án tốt nghiệp U k + d I + D U KT E 0 - - t 0 t 1 t 1 2 t t 2 3 t t 4 t 5 T Hình 1-1 2 : Sơ đồ nguyên lý và điện áp của hệ xung áp – động cơ Để cải... + Bộ biến đổi xung áp một chiều + Bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển - Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi đó ta có các hệ truyền động sau: + Hệ máy phát – động cơ ( F – Đ ) + Hệ điều chỉnh xung áp – động cơ ( XA – Đ ) + Hệ chỉnh lưu Tiristo – động cơ ( T – Đ ) 3.1 Hệ thống máy phát - động cơ ( F – Đ ): - Sơ đồ nguyên lý: U∼ + F ÑCSC KT F R + Ñ F - KT D - Hình 1-1 0 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống... chỉnh lưu tia ba pha mắc song song ngược cực tính và đảo chiều quay động cơ dùng phương pháp điều khiển chung làm sơ đồ nghiên cứu cho đề tài mà em thiết kế Sơ đồ dược mô tả như sau: B A T4 a b C c T 1 T5 T2 T6 T3 CK cb2 Ñ CK cb1 Hình 1-2 1: Sơ đồ nguyên lý điều khiển đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ độc lập II Tính chọn các thông số cơ bản của mạch lực: 1 Tính chọn van động lực: - Các van động. .. đổi chiều dòng điện kích từ dẫn đến sự xuất hiện sức điện động tự cảm rất cao, gây quá điện áp đánh thủng cách điện của dây quấn kích thích Ngồi ra, dùng phương pháp đảo chiều từ thông thì khi từ thông qua trị số không có thể làm tốc dộ tăng quá, không tốt Ta có đặc tính cơ của động cơ khi đảo chiều quay : Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 21 Đồ án tốt nghiệp ω ω ω0 M 0 - 0 ω Hình 1-1 9 : Đặc tính cơ của... Hà Nội 12 Đồ án tốt nghiệp ω ω § TTN ω K F®m ω ω< 0 Hình 1-1 1 : Đồ thị đặc tính cơ của hệ F – Đ ứng với Ukf thay đổi Thông thường Rưf ≈ Rưđ nên β = 1 βtn 2 - Nếu cho máy phát kích từ thuận Ukt>0 thì đặc tính ở nửa trục ω>0 - Nếu cho máy phát kích từ nghịch Ukf . PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1. khái quát chung: Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trọng một. Đồ án tốt nghiệp Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập . Đ ồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà