Bài giảng Thí nghiệm máy điện: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Thí nghiệm máy điện: Phần 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Thí nghiệm động cơ vs (variable speed); thí nghiệm động cơ điện 1 chiều; thí nghiệm động cơ bước (stepper motor). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thí nghiệm máy điện: Phần 2 - Trường Đại học Thái Bình

BÀI 4: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VS (VARIA LE SPEED) 4.1. MỤC ĐÍCH Khảo sát đặc tính không tải, có tải của động cơ VS 4.2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG + Máy phát điện DC, động cơ điện VS + Các đồng hồ: đo điện áp, đo dòng điện, đo tốc độ, bộ chỉnh lưu thay đổi được điện áp 4.3. NỘI DUNG 4.3.1. Tóm tắt lý thuyết - Động cơ VS (Variable Speed) là loại động cơ 3 pha cảm ứng thông thường liên kết với trục truyền động thông qua bộ ly hợp điện từ. Tùy thuộc giá trị dòng điện một chiều cấp vào bộ ly hợp, tốc độ quay của trục truyền động thay đổi. Phương pháp thay đổi tốc độ trên trục truyền động trong loại động cơ là phương pháp thay đổi độ trượt thông qua bộ ly hợp - Tóm tắt nguyên tắc hoạt động, cấu tạo của động cơ VS Hình 4.1. Một dạng cấu tạo động cơ VS 37
Máy phát tốc loại xoay chiều dùng trong động cơ VS thường tạo ra điện áp hiệu dụng có giá trị 35V tại tần số 720Hz khi trục quay của động cơ sơ cấp đạt giá trị 1800 vòng/phút (tương ứng với số cực động cơ sơ cấp 2p=4 cực vận hành trong nguồn điện 3 pha có tần số 60Hz) Các thành phần chính của động cơ VS gồm: + Động cơ không đồng bộ 3 pha thông thường (Động cơ cảm ứng 3 pha với Stator có 6 đầu ra dây: Y/- 380/220V) + Máy phát tốc: thường ở dạng máy phát điện dạng xoay chiều hay máy phát điện một chiều với kích từ độc lập thuộc dạng nam châm vĩnh cửu. Máy phát tốc có đặc tính giữa tốc độ quay theo điện áp (phát ra trên phần ứng máy phát) quan hệ tuyến tính Hình 4.2. Các thành phần của động cơ VS Trong đó: Housing: Vỏ bọc động cơ Coupling Field Coil Assembly: Dây quấn Motor section: Thành phần động cơ kích thích của bộ kết nối Drum Assembler: Bộ nối kết hình trống Tachometer Generator: Máy phát tốc Rotor Assembly: Rotor bộ kết nối Controller: Bộ kiểm soát Output shaft: Trục ra (dùng kéo tải) + Bộ ly hợp điện từ dùng kết nối trục quay của động cơ không đồng bộ với trục truyền động chính bằng phương pháp cấp dòng một chiều vào bộ dây quân kích thích của bộ ly hợp 38
Thông thường khi không cấp nguồn vào dây quấn kích thích của bộ ly hợp và động cơ cảm ứng đang hoạt động, trục truyền động đứng yên không quay. Khi cấp nguồn vào cuộn dây kích thích của bộ ly hợp, trục truyền động hoạt động nhưng tốc độ quay của trục truyền động tùy thuộc vào dòng điện một chiều cấp vào cuộn dây kích thích của bộ ly hợp Khi trục quay chính của động cơ được khởi động và bộ ly hợp được cấp năng lượng do dòng một chiều, ngẫu lực động cơ sinh ra do từ trường và dòng xoáy trong bộ ly hợp truyền chuyển động quay từ trục quay chính của động cơ sang trục truyền động của hệ thống. Do nguyên tắc này động cơ VS (Variable Speed Motor) còn được gọi là ED motor (EDDY current motor) Sơ đồ hối của mạch điện tử dùng ổn định tốc độ quay của động cơ thực hiện theo sơ đồ khối như hình 4.3 Hình 4.3. Sơ đồ khối mạch điện tử dùng để ổn định tốc độ quay của động cơ 4.3.2. Tiến hành thí nghiệm a. Thí nghiệm không tải: xây dự g đặc tuyến tốc độ của máy phát tốc 39
Trong quá trình này chúng ta thực hiện lắp ráp mạch điện như hình 4.4. để tiến hành đo tốc độ quay của động cơ và điện áp phát ra của máy phát tốc Hình 4.4. Sơ đồ kết nối thực hiện đo đặc tuyến điện áp máy phát tốc theo tốc độ Trình tự thực hiện đo đặc tuyến điện áp máy phát tốc theo tốc độ như sau: ước 1: + Đầu tiên quay con chạy biến trở (Speed Setting) trên bộ điều khiển VS-2 về vị trí thấp nhất để điện áp ngõ ra của Variac đạt giá trị 0V + Đóng CB để khởi động động cơ 3 pha (động cơ sơ cấp), lúc này trục truyền động của động cơ phải đứng yên ước 2: 40
+ Quay con chạy của biến trở ((Speed Setting) trên bộ điều khiển VS-2 để tăng dần điện áp một chiều cấp vào bộ dây kích thích của bộ ly hợp ED + Ghi nhận điện áp xoay chiều phát ra trên phần ứng của máy phát tốc vào bảng 6 + Dùng đồng hồ đo tốc độ, xác định tốc độ quay của trục truyền động Bảng 6: UDC (V) 4 6 8 10 12 20 30 40 60 80 n(v/p) Uph (V) F (Hz) Trong đó: UDC- Điện áp một chiều cấp vào dây quấn kích thích của bộ ly hợp ED Uph- Điện áp phát ra trên dây quấn phần ứng của máy phát tốc f- Tần số nguồn áp sinh ra trên máy phát tốc n- Tốc độ quay của trục truyền động ước 3: Báo cáo thí nghiệm không tải - Xây dự g đặc tuyến Uph = f(n) 41
- Xây dự g đặc tuyến Uph = f(UDC) - Xây dự g đặc tuyến f= f(n) Nhận xét: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 42
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b. Thí nghiệm có tải: xây dự g đặc tuyến tốc độ của máy phát tốc Trong quá trình này chúng ta thực hiện lắp ráp mạch điện như hình 4.5 để tiến hành đo tốc độ quay, dòng tải, momen của động cơ Hình 4.5: Sơ đồ kết nối thực hiện đo đặc tuyến 43
Trình tự thực hiện đo đặc tuyến điện áp máy phát tốc theo tốc độ như sau: ước 1: + Đầu tiên quay con chạy biến trở (Speed Setting) trên bộ điều khiển VS-2 về vị trí thấp nhất để điện áp ngõ ra của Variac đạt giá trị 0V + Đóng CB để khởi động động cơ 3 pha (động cơ sơ cấp), lúc này trục truyền động của động cơ phải đứng yên ước 2: + Quay con chạy của biến trở ((Speed Setting) trên bộ điều khiển VS-2 về MAX để tăng dần điện áp một chiều cấp vào bộ dây kích thích của bộ ly hợp ED là 80 VDC + Chỉnh Variac để điện áp của máy phát DC phát ra V2=100V và giữ suốt trong quá trình thí nghiệm + Lần lượt nhấn ON1, ON2, ON3, ON4, ON5 + Dùng đồng hồ đo tốc độ, xác định tốc độ quay của trục truyền động + Bảng giá trị ghi nhận được thực hiện dựa theo mẫu đề nghị bảng 7 sau đây: Bảng 7: Nút nhấn OFF ON1 ON2 ON3 ON4 ON5 n (v/p) I1 (A) V2 (V) I2 (A) M (Nm) P2 (W) ước 3: Báo cáo thí nghiệm có tải Vẽ các đồ thị mô tả các quan hệ cần xác định sau đây: - Đặc tuyến 1: I1 = f(P2) - Đặc tuyến 2: n = f( P2) - Đặc tuyến 3:  = f(P2) - Đặc tuyến 4: M = f( P2) 44
- Xây dự g đặc tuyến I1 = f(P2): - Xây dự g đặc tuyến n = f( P2): - Xây dự g đặc tuyến  = f(P2): 45
- Xây dự g đặc tuyến M = f( P2) Nhận xét: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 46
................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 47
BÀI 5: THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU 5.1. MỤC ĐÍCH Khảo sát đặc tính không tải, có tải của động cơ điện 1 chiều 5.2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG + Động cơ điện DC kích từ độc lập, kích từ song song + Máy phát điện DC kích từ hỗn hợp + Các đồng hồ: đo điện áp, đo dòng điện, đo tốc độ + Bộ biến trở mở máy + Bộ điện trở kích từ + Bộ tải điện trở 5.3. NỘI DUNG 5.3.1. Tóm tắt lý thuyết Hai phương trình cơ bản của động cơ một chiều: E=KE.n. (ikt) (1) Phương trình sức điện động U=E+Rư.Iư (2) Phương trình cân bằng điện áp của mạch điện phần ứng KE- Hằng số không đổi và phụ thuộc vào kết cấu của động cơ n- Tốc độ quay của rotor (v/p)  (ikt)- Từ thông tạo bởi phần cảm của động cơ một chiều Rư- Điện trở phần ứng Lượng từ thông  phụ thuộc vào dòng kích từ (Ikt) và sự phụ thuộc = f(ikt) có dạng đường cong từ hóa theo hình 5.1 48
Hình 5.1. Đường đặc tuyến = f(ikt) Đường cong từ hóa có 2 đoạn: + OM: Mạch từ chưa bão hòa + MN: Mạch từ đã bảo hòa. Ở đoạn này  tăng rất chậm khi Ikt tăng nhanh Đặc tính bão hòa từ của mạch từ có ảnh hưởng lớn đến dạng đặc tuyến của máy điện Từ hai phương trình trên ta có phương trình đặc tính tốc độ của động cơ một chiều kích từ song song như sau: U d  I u , R u, n (3) K E .(ikt ) Từ quan hệ (3) ta rút ra nhận xét sau: Muốn giảm nhỏ dòng mở máy (Imm) và giảm n (tốc độ quay của rotor) khi mở máy ta cần điều chỉnh biến trở mở máy Rmm lớn nhất và biến trở điều chỉnh dòng kích từ Rkt nhỏ nhất . . . Độ g cơ kích ừ độc lập a. Thí nghiệm không tải 49
Chú ý khi mở máy điều chỉnh biến trở mở máy Rm lớn nhất và biến trở điều chỉnh dòng kích từ Rm Hình 5.2. Động cơ một chiều kích từ độc lập Đo dòng Ikt, n (v/p) và dựng đường đặc tuyến n=f(Ikt0. Đường đặc tuyến cho bởi hình 5.3 Giải hích đườ g đặc tuyến: Từ phương trình (3) ta có với U nguồn DC không đổi, Iư  Iuo dòng điện phần ứng A không tải, nhỏ và không đổi nên Rư.Iư không đổi. Do đó: n ; A: Hằng số không (ikt ) đổi Từ đây ta nhận thấy n=f(ikt) có dạng hyperbol (2) khi mạch từ chưa bão hòa. Khi mạch từ bão hòa có dạng (1), hình 5.3 Hình 5.3. Đường đặc tuyến n=f(ikt) 50
b. Thí nghiệm có tải Đo n, iư và dựng đường đặc tuyến n=f(ikt). Sử dụng máy phát điện một chiều làm tải cho động cơ điện một chiều, khi thay đổi Ip của máy phát điện một chiều nghĩa là thay đổi tải của động cơ một chiều. Đường đặc tuyến n=f(Iư) cho trên hình 5.4 Hình 5.4. Đường đặc tuyến n=f(ikt) . . . Độ g cơ kích ừ song song a. Thí nghiệm không tải Hình 5.5. Động cơ một chiều kích từ song song Rkt- Biến trở kích từ của DC Rm- Biến trở mở máy 51
Ikt- Dòng kích từ Iư- Dòng điện phần ứng Đo dòng Ikt, n (v/p) và dựng đường đặc tuyến n=f(Ikt). Đường đặc tuyến cho bởi hình 5.3 Giải hích đườ g đặc tuyến: Từ phương trình (3) ta có với U nguồn DC không đổi, Iư  Iuo dòng điện phần ứng A không tải, nhỏ và không đổi nên Rư.Iư không đổi. Do đó: n ; A: Hằng số không (ikt ) đổi Từ đây ta nhận thấy n=f(ikt) có dạng hyperbol (2) khi mạch từ chưa bão hòa. Khi mạch từ bão hòa có dạng (1), hình 5.3 b. Thí nghiệm có tải Đo n, iư và dựng đường đặc tuyến n=f(ikt). Sử dụng máy phát điện một chiều làm tải cho động cơ điện một chiều, khi thay đổi Ip của máy phát điện một chiều nghĩa là thay đổi tải của động cơ một chiều. Đường đặc tuyến n=f(Iư) cho trên hình 5.4 5.3.4. Tiến hành thí nghiệm 5.3.4.1. Độ g cơ điện DC kích từ độc lập a. Thí nghiệm không tải - Trình tự thí nghiệm: + Nối dây như hình 5.6 + Chỉnh điện áp cấp cho động cơ về không + Chỉnh điện trở mở máy về Max + Chỉnh điện trở kích từ về Min + Tăng điện áp cấp cho động cơ đến khi động cơ quay đạt 1200v/p, sau đó giảm điện trở mở máy về Min + Điều chỉnh tốc độ của động cơ đạt 1200v/p bằng cách điều chỉnh điện áp + Thay đổi điện trở kích từ, ghi nhận các giá trị vào bảng 8 52
Bảng 8: Lần đo 1 2 3 4 5 6 7 n (v/p) Ikt (A) - Sơ đồ thí nghiệm: Hình 5.6. Thí nghiệm không tải động cơ điện DC kích từ độc lập - Xây dự g đặc tuyến n=f(Ikt): 53
Nhận xét: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 54
b. Thí nghiệm có tải - Sơ đồ thí nghiệm Hình 5.7. Thí nghiệm có tải động cơ điện DC kích từ độc lập - Trình tự thí nghiệm: + Nối dây như hình 5.7 + Chỉnh điện áp cấp cho động cơ về không + Chỉnh điện trở tải về Min, chỉnh điện trở mở máy về Max, chỉnh điện trở kích từ về Min + Tăng điện áp cấp cho động cơ đến khi động cơ quay đạt 1200v/p, sau đó giảm điện trở mở máy về Min + Điều chỉnh tốc độ của động cơ đạt 1200v/p bằng cách điều chỉnh điện áp (giữ tốc độ động cơ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm) 55
+ Tăng điện trở tải, ghi nhận các giá trị vào bảng 9 Bảng 9: Lần đo 1 2 3 4 5 n (v/p) Iư (A) - Xây dự g đặc tuyến n=f(Iư): Nhận xét: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 56