Nguyenvanbientbd47@gmail.com
Hµ Ngäc Th¾ng
Ch−¬ng 1
C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét
chiÒu
1.1 Kh¸i niÖm chung
§iÒu khiÓn tèc ®é lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt tÊt yÕu cña c¸c m¸y s¶n xuÊt. Ta biÕt r»ng
hÇu hÕt c¸c m¸y s¶n xuÊt ®ßi hái cã nhiÒu tèc ®é, tïy theo tõng c«ng viÖc, ®iÒu kiÖn lµm
viÖc mµ ta lùa chän c¸c tèc ®é kh¸c nhau ®Ó tèi −u ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Muèn cã ®−îc
c¸c tèc ®é kh¸c nhau trªn m¸y ta cã thÓ thay ®æi cÊu tróc c¬ häc cña m¸y nh− tØ sè truyÒn
hoÆc thay ®æi tèc ®é cña chÝnh ®éng c¬ truyÒn ®éng. ë ®©y chóng t«i chØ kh¶o s¸t theo
ph−¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ truyÒn ®éng.
Tèc ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ do ng−êi ®iÒu khiÓn quy ®Þnh ®−îc gäi lµ tèc ®é ®Æt. Trong
qu¸ tr×nh lµm viÖc, tèc ®é ®éng c¬ cã thÓ bÞ thay ®æi v× tèc ®é cña ®éng c¬ phô thuéc rÊt
nhiÒu vµo c¸c th«ng sè nguån, m¹ch vµ t¶i nªn khi c¸c th«ng sè thay ®æi th× tèc ®é cña
®éng c¬ sÏ bÞ thay ®æi theo. T×nh tr¹ng ®ã g©y ra sai sè vÒ tèc ®é vµ cã thÓ kh«ng cho phÐp.
§Ó kh¾c phôc ng−êi ta dïng nh÷ng ph−¬ng ph¸p æn ®Þnh tèc ®é.
§é æn ®Þnh tèc ®é cßn ¶nh h−ëng quan träng ®Õn gi¶i ®iÒu chØnh (ph¹m vi ®iÒu chØnh
tèc ®é) vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬. §é æn ®Þnh cµng cao th× gi¶i ®iÒu chØnh cµng cã
kh¶ n¨ng më réng vµ m«men qu¸ t¶i cµng lín.
Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ nh−:
• §iÒu chØnh tham sè.
• §iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån.
• §iÒu chØnh cÊu tróc s¬ ®å.
ë ®©y chóng t«i chØ ®Ò cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu.
1.2 CÊu t¹o, nguyªn lý lµm viÖc, ph©n lo¹i vµ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña
®éng c¬ mét chiÒu
Nguyenvanbientbd47@gmail.com
Hµ Ngäc Th¾ng
1.2.1 CÊu t¹o
CÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn gåm stator, rotor vµ hÖ thèng chæi than - vµnh gãp. Stator bao
gåm vá m¸y, cùc tõ chÝnh, cùc tõ phô, d©y quÊn phÇn c¶m (d©y quÊn kÝch thÝch) gåm c¸c
bèi d©y ®Æt trong r·nh cña lâi s¾t. Sè l−îng cùc tõ chÝnh phô thuéc tèc ®é quay. §èi víi
®éng c¬ c«ng suÊt nhá ng−êi ta cã thÓ kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu.
R«tor (cßn gäi lµ phÇn øng) gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i cã r·nh ®Ó ®Æt c¸c
phÇn tö cña d©y quÊn phÇn øng. §iÖn ¸p mét chiÒu ®−îc ®−a vµo phÇn øng qua hÖ thèng
chæi than - vµnh gãp. KÕt cÊu cña gi¸ ®ì chæi than cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ¸p lùc tiÕp xóc
vµ tù ®éng duy tr× ¸p lùc tuú theo ®é mßn cña chæi than.
Chøc n¨ng cña chæi than - vµnh gãp lµ ®Ó ®−a ®iÖn ¸p mét chiÒu vµo cuén d©y phÇn øng
vµ ®æi chiÒu dßng ®iÖn trong cuén d©y phÇn øng. Sè l−îng chæi than b»ng sè l−îng cùc tõ (
mét nöa cã cùc tÝnh d−¬ng vµ mét nöa cã cùc tÝnh ©m).
1.2.2 Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
Khi ®Æt lªn d©y quÊn kÝch tõ mét ®iÖn ¸p kÝch tõ Uk nµo ®ã th× trong d©y quÊn kÝch tõ sÏ
xuÊt hiÖn dßng kÝch tõ ik vµ do ®ã m¹ch tõ cña m¸y sÏ cã tõ th«ng
Φ
. TiÕp ®ã ®Æt mét gi¸
trÞ ®iÖn ¸p U lªn m¹ch phÇn øng th× trong d©y quÊn phÇn øng sÏ cã mét dßng ®iÖn i ch¹y
qua. T−¬ng t¸c gi÷a dßng ®iÖn phÇn øng vµ tõ th«ng kÝch thÝch t¹o thµnh m«men ®iÖn tõ.
Gi¸ trÞ cña m«men ®iÖn tõ ®−îc tÝnh nh− sau:
IkI
a2
n.p
mΦ=Φ
Π
=
Trong ®ã c¸c p: sè ®«i cùc cña ®éng
n: sè thanh dÉn phÇn øng d−íi mét cùc tõ.
a: sè m¹ch nh¸nh song song cña d©y quÊn phÇn øng.
k: hÖ sè kÕt cÊu cña m¸y.
Vµ m«men ®iÖn tõ nµy kÐo cho phÇn øng quay quanh trôc.
1.2.3 Ph©n lo¹i ®éng c¬ mét chiÒu.
C¨n cø vµo ph−¬ng ph¸p kÝch tõ ng−êi ta chia ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ra c¸c lo¹i nh−
sau:
- §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ b»ng nam ch©m vÜnh cöu.
Nguyenvanbientbd47@gmail.com
Hµ Ngäc Th¾ng
- §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nghÜa lµ phÇn øng vµ phÇn kÝch tõ ®−îc
cung cÊp bëi hai nguån riªng rÏ.
H×nh 1.1
- §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c nèi tiÕp
víi phÇn øng.
- §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ song song: cuén d©y kÝch thÝch ®−îc m¾c song
song víi phÇn øng.
- §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ hçn hîp: gåm cã hai cuén d©y kÝch thÝch,
mét cuén m¾c nèi tiÕp víi phÇn øng, cuén cßn l¹i m¾c song song víi phÇn øng.
Nguyenvanbientbd47@gmail.com
Hµ Ngäc Th¾ng
1.2.4 C¸c ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn mét chiÒu
§iÖn ¸p phÇn øng:
Søc ®iÖn ®éng phÇn øng:
K
E
=
M«men phÇn øng:
C«ng suÊt ®iÖn tõ.
Tõ th«ng kÝch tõ:
Trong ®ã c¸c ®¹i l−îng:
t−I,I : lµ dßng ®iÖn phÇn øng vµ dßng ®iÖn kÝch tõ.
U: ®iÖn ¸p cña l−íi ®iÖn mét chiÒu.
E: Søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén d©y r«tor khi nã quay trong tõ tr−êng do cuén d©y
kÝch tõ t¹o ra.
−
R: ®iÖn trë phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
]Wb[Φ: tõ th«ng kÝch thÝch cña ®éng c¬.
]Nm[M : m«men phÇn øng cña ®éng c¬.
n(vßng/phót): tèc ®é quay cña ®éng c¬.
321 K,K,K : lµ c¸c h»ng sè tû lÖ.
1.3 C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
Tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ta thÊy cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn
mét chiÒu.
Nguyenvanbientbd47@gmail.com
Hµ Ngäc Th¾ng
ë ®©y chóng t«i chØ ®Ó cËp ®Õn c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét
chiÒu b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng cña ®éng c¬ ®iÖn.
VÒ nguyªn t¾c, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p
nguån cung cÊp cã thÓ sö dông cho c¸c ®éng c¬ mét chiÒu vµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. Tuy
nhiªn trong thùc tÕ nã ®−îc sö dông chñ yÕu cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.
§iÒu ®ã ®−îc rót ra tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc
lËp.
()
M.
k
RR
k
U
2
−p−
Φ
+
−
Φ
=ω
Trong ®ã:
R
−vµ Rp− : lµ ®iÖn trë phÇn øng vµ ®iÖn trë phô m¾c nèi tiÕp trong phÇn øng.
k : lµ h»
n
M : lµ m
«
Φ : lµ tõ
t
U : ®iÖn
¸
Tõ ph−¬ng tr×nh trªn ta thÊy khi R−, Rp−, M, k, Φ kh«ng ®æi, nÕu ta thay ®æi U th× tèc ®é
gãc ω cña ®éng c¬ sÏ thay ®æi.
1.3.1 §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông c¸c bé chØnh l−u b¸n dÉn
§Ó thùc hiÖn ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy, cÇn ph¶i cã mét nguån cung cÊp mµ ®iÖn ¸p
cña nã cã thÓ thay ®æi ®−îc ®Ó cung cÊp cho phÇn øng cña ®éng c¬. C¸c nguån ®iÖn ¸p nµy
th−êng ®−îc t¹o ra bëi mét bé chØnh l−u b¸n dÉn cã ®iÒu khiÓn (Thysistor) hoÆc kh«ng cã
®iÒu khiÓn (®i«t).
§iÓu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p vµ bé chØnh l−u ®i«t.