Đ án đi n t công su t ồ ệ ử ấ NGUY N NG C THĂNG TĐH1Ễ Ọ −K47
Tr ng Đ i h c Bách Khoa Hà N iườ ạ ọ ộ
Khoa Đi nệ
B môn T Đ ng Hóaộ ự ộ
---------------------------------------------------
Đ ÁN ĐI N T CÔNG SU T Ồ Ệ Ử Ấ
THI T K NGU N C P ĐI N CHO Đ NG C ĐI N 1 CHI UẾ Ề Ồ Ấ Ệ Ộ Ơ Ệ Ề
KÍCH T Đ C L P KHÔNG Đ O CHI UỪ Ộ Ậ Ả Ề
---------------------------------------------------
Giáo viên ph trách : Đ TR NG TÍNụ Ỗ Ọ
H và tên : ọNGUY N NG C THĂNGỄ Ọ
L p : T đ ng hóa 1 – K 47ớ ự ộ
S hi u sinh viên : 20022615ố ệ
1
Đ án đi n t công su t ồ ệ ử ấ NGUY N NG C THĂNG TĐH1Ễ Ọ −K47
Hà N iộ
7- 2005
S LI UỐ Ệ
Thi t k ngu n c p cho đ ng c m t chi u kích t đ c l p không đ o chi u.M ch ph iế ế ồ ấ ộ ơ ộ ề ừ ộ ậ ả ề ạ ả
đ m b o đi u ch nh t c đ tr n và n đ nh t c đ , đ ng th i có khâu b o v quá t i vàả ả ề ỉ ố ộ ơ ổ ị ố ộ ồ ờ ả ệ ả
ch ng m t kích t .ố ấ ừ
Ph ng ánươ Các s li u cho tr c ố ệ ướ
Uđm(V) Iđm(A) U kích
t (V)ừ
I kích t (A)ừPh m viạ
đi u ch nhề ỉ
t c đố ộ
5 120 100 120 12 30:1
M C L CỤ Ụ
CH NG I .T ng quan v máy đi n m t chi u …………2ƯƠ ổ ề ệ ộ ề
CH NG II .Ch n ph ng án …………7ƯƠ ọ ươ
CH NG III . Thi t k và tính toán m ch l c …………11ƯƠ ế ế ạ ự
CH NG IV . Thi t k và tính toán m ch đi u khi n …………26ƯƠ ế ế ạ ề ể
CH NG V . Mô ph ng ……………43ƯƠ ỏ
- K t lếuận
- Tài liệu tham khảo
2
Đ án đi n t công su t ồ ệ ử ấ NGUY N NG C THĂNG TĐH1Ễ Ọ −K47
Ch ng 1ươ
TÌM HI U V Đ NG C ĐI N M T CHI UỂ Ề Ộ Ơ Ệ Ộ Ề
Trong n n s n xu t hi n đ i, máy đi n m t chi u v n đ c coi là m t lo i máy quanề ả ấ ệ ạ ệ ộ ề ẫ ượ ộ ạ
tr ng. Nó có th dùng làm đ ng c đi n, máy phát đi n hay dùng trong nh ng đi u ki nọ ể ộ ơ ệ ệ ữ ề ệ
làm vi c khác.ệ
Đ ng c đi n m t chi u có đ c tính đi u ch nh t c đ r t t t, có nhi u u vi t h nộ ơ ệ ộ ề ặ ề ỉ ố ộ ấ ố ề ư ệ ơ
so v i lo i đ ng c khác. Không nh ng nó có kh năng đi u ch nh t c đ d dàng màớ ạ ộ ơ ữ ả ề ỉ ố ộ ễ
c u trúc m ch l c, m ch đi u khi n đ n gi n h n đ ng th i l i đ t ch t l ng đi uấ ạ ự ạ ề ể ơ ả ơ ồ ờ ạ ạ ấ ượ ề
ch nh cao trong d i đi u ch nh t c đ r ng. Đ ng c đi n m t chi u đ c dùng nhi uỉ ả ề ỉ ố ộ ộ ộ ơ ệ ộ ề ượ ề
trong nh ng ngành công nghi p có yêu c u cao v đi u ch nh t c đ nh cán thép, h mữ ệ ầ ể ề ỉ ố ộ ư ầ
m , giao thông v n t i…ỏ ậ ả
I. C U T O C A Đ NG C ĐI N M T CHI UẤ Ạ Ủ Ộ Ơ Ệ Ộ Ề
C u t o đ ng c đi n m t chi u có th chia thành hai ph n chính là ph n tĩnh (stato)ấ ạ ộ ơ ệ ộ ề ể ầ ầ
và ph n quay (rôto)ầ
1. Ph n tĩnh hay stato ầ
Đây là ph n đ ng yên c a đ ng c , bao g m các b ph n chính sau:ầ ứ ủ ộ ơ ồ ộ ậ
a. C c t chínhự ừ :
C c t chính là b ph n sinh ra t tr ng g m có lõi s t c c t vàự ừ ộ ậ ừ ườ ồ ắ ự ừ dây qu n kích tấ ừ
l ng ngoài lõi s t c c t . Lõi s t c c t làm b ng nh ng lá thép k thu t đi n hay thépồ ắ ự ừ ắ ự ừ ằ ữ ỹ ậ ệ
cácbon dày 0,5 mm đ n 1 mm ép l i và tán ch tế ạ ặ . Trong đ ng c nh có th dùng thépộ ơ ỏ ẻ
kh i. C c t đ c g n ch t vào v máy nh bulông. Dây qu n kích t đ c qu n b ngố ự ừ ượ ắ ặ ỏ ờ ấ ừ ượ ấ ằ
dây đ ng b c cách đi n và m i cu n dây đ u đ c b c cách đi n k thành m t kh i vàồ ọ ệ ỗ ộ ề ượ ọ ệ ỹ ộ ố
t m s n cách đi n tr c khi đ t trên các c c t . Các cu n dây kích t đ t trên các c c tẩ ơ ệ ướ ặ ự ừ ộ ừ ặ ự ừ
này đ c n i n i ti p v i nhau.ượ ố ố ế ớ
b. C c t phự ừ ụ
C c t ph đ c đ t gi a các c c t chính và dùng đ c i thi n đ i chi u. Lõi thépự ừ ụ ượ ặ ữ ự ừ ể ả ệ ổ ề
c a c c t ph th ng làm b ng thép kh i và trên thân c c t ph có đ t dây qu n màủ ự ừ ụ ườ ằ ố ự ừ ụ ặ ấ
c u t o gi ng nh dây qu n c c t chính. C c t ph cũng đ c g n vào v máy nhấ ạ ố ư ấ ự ừ ự ừ ụ ượ ắ ỏ ờ
nh ng bulông.ữ
c. Gông từ
Gông t dùng đ làm m ch t n i li n các c c t , đ ng th i làm v máy. Trong đ ngừ ể ạ ừ ố ề ự ừ ồ ờ ỏ ộ
c nh và v a th ng dùng thép t m dày u n và hàn l i. Trong đ ng c đi n l n th ngơ ỏ ừ ườ ấ ố ạ ộ ơ ệ ớ ườ
dùng thép đúc. Có th dùng gang làm v máy trong đ ng c đi n nh .ể ỏ ộ ơ ệ ỏ
d. Các b ph n khácộ ậ :
- N p đ ng cắ ộ ơ : Đ b o v đ ng c kh i b nh ng v t ngoài r i vào làn h h ng dâyể ả ệ ộ ơ ỏ ị ữ ậ ơ ư ỏ
qu n hay an toàn cho ng i kh i ch m ph i đi n. Trong đ ng c đi n nh và v a, n pấ ườ ỏ ạ ả ệ ộ ơ ệ ỏ ừ ắ
3
Đ án đi n t công su t ồ ệ ử ấ NGUY N NG C THĂNG TĐH1Ễ Ọ −K47
đ ng c còn có tác d ng làm giá đ bi. Trong tr ng h p này n p đ ng c th ng làmộ ơ ụ ỡ ổ ườ ợ ắ ộ ơ ườ
b ng gang.ằ
- C c u ch i thanơ ấ ổ : Đ đ a dòng đi n t ph n quay ra ngoài. C c u ch i than g mể ư ệ ừ ầ ơ ấ ổ ồ
có ch i than đ t trong h p ch i than và nh m t lò xo tì ch t lên c góp. H p ch i thanổ ặ ộ ổ ờ ộ ặ ổ ộ ổ
đ c c đ nh trên giá ch i than và cách đi n v i giá. Giá ch i than có th quay đ c đượ ố ị ổ ệ ớ ổ ể ượ ể
đi u ch nh v trí ch i than cho đúng ch . Sau khi đi u ch nh xong thì dùng vít c đ nh ch tề ỉ ị ổ ỗ ề ỉ ố ị ặ
l i.ạ
2. Ph n quay hay rôtoầ
Ph n quay g m có nh ng b ph n sau:ầ ồ ữ ộ ậ
a. Lõi s t ph n ngắ ầ ứ
Lõi s t ph n ng dùng đ đ n t . Th ng dùng nh ng t m thép k thu t đi n (thépắ ầ ứ ể ẫ ừ ườ ữ ấ ỹ ậ ệ
h p kim silic) dày 0,5 mm ph cách đi n m ng hai m t r i ép ch t l i đ gi m hao t nợ ủ ệ ỏ ở ặ ồ ặ ạ ể ả ổ
do dòng đi n xoáy gây nên. Trên lá thép có d p hình d ng rãnh đ sau khi ép l i thì đ tệ ậ ạ ể ạ ặ
dây qu n vào.ấ
Trong nh ng đ ng c c trung tr lên, ng i ta còn d p nh ng l thông gió đ khi épữ ộ ơ ỡ ở ườ ậ ữ ỗ ể
l i thành lõi s t có th t o đ c nh ng l thông gió d c tr c.ạ ắ ể ạ ượ ữ ỗ ọ ụ
Trong nh ng đ ng c đi n l n h n thì lõi s t th ng chia thành t ng đo n nh . Gi aữ ộ ơ ệ ớ ơ ắ ườ ừ ạ ỏ ữ
các đo n y có đ m t khe h g i là khe thông gió ngang tr c. Khi đ ng c làm vi c, gióạ ấ ể ộ ở ọ ụ ộ ơ ệ
th i qua các khe làm ngu i dây qu n và lõi s t.ổ ộ ấ ắ
Trong đ ng c đi n nh , lõi s t ph n ng đ c ép ch t tr c ti p vào tr c. Trongộ ơ ệ ỏ ắ ầ ứ ượ ặ ự ế ụ
đ ng c đi n l n h n, gi a tr c và lõi s t có đ t giá rôto. Dùng giá rôto có th ti t ki mộ ơ ệ ớ ơ ữ ụ ắ ặ ể ế ệ
thép k thu t đi n và gi m nh tr ng l ng rôto.ỹ ậ ệ ả ẹ ọ ượ
b. Dây qu n ph n ngấ ầ ứ
Dây qu nph n ng là ph n sinh ra su t đi n đ ng và có dòng đi n ch y qua. Dâyấ ầ ứ ầ ấ ệ ộ ệ ạ
qu n ph n ng th ng làm b ng dây đ ng có b c cách đi n. Trong đ ng c đi n nhấ ầ ứ ườ ằ ồ ọ ệ ộ ơ ệ ỏ
(công su t d i vài kilôoat) th ng dùng dây có ti t d n tròn. Trong đ ng c đi n v a vàấ ướ ươ ế ệ ộ ơ ệ ừ
l n, th ng dùng dây ti t di n hình ch nh t. Dây qu n đ c cách đi n c n th n v iớ ườ ế ệ ữ ậ ấ ựợ ệ ẩ ẩ ớ
rãnh c a lõi thép.ủ
Đ tránh khi quay b văng ra so s c ly tâm, mi ng rãnh có dùng nêm đ đè ch t ho cể ị ứ ở ệ ể ặ ặ
ph i đai ch t dây qu n. Nêm có th làm b ng tre, g hay bakêlit.ả ặ ấ ể ằ ỗ
c. C gópổ
C góp (còn g i là vành góp hay vành đ i chi u) dùng đ đ i chi u dòng đi n xoayổ ọ ổ ề ể ổ ề ệ
chi u thành m t chi u. C góp có nhi u phi n đ ng có đuôi nh n cách đi n v i nhauề ộ ề ổ ề ế ồ ạ ệ ớ
b ng l p mica dày 0,4 đ n 1,2 mm và h p thành m t tr tròn. Hai đ u tr tròn dùng haiằ ớ ế ợ ộ ụ ầ ụ
vành p hình ch V ép ch t l i. Gi a vành góp có cao h n m t ít đ hàn các đ u dây c aố ữ ặ ạ ữ ơ ộ ể ầ ủ
các ph n t dây qu n vào các phi n góp đ c d dàng.ầ ử ấ ế ượ ễ
d. Các b ph n khácộ ậ :
- Cánh qu tạ : dùng d qu t gió làm ngu i đ ng c . Đ ng c đi n m t chi u th ngể ạ ộ ộ ơ ộ ơ ệ ộ ề ườ
đ c ch t o theo ki u b o v . hai đ u n p đ ng c có l thông gió. Cánh qu t l pượ ế ạ ể ả ệ Ở ầ ắ ộ ơ ỗ ạ ắ
trên tr c đ ng c . Khi đ ng c quay, cánh qu t hút gió t ngoài vào đ ng c . Gió đi quaụ ộ ơ ộ ơ ạ ừ ộ ơ
4
Đ án đi n t công su t ồ ệ ử ấ NGUY N NG C THĂNG TĐH1Ễ Ọ −K47
vành góp, c c t , lõi s t và dây qu n r i qua qu t gió ra ngoài làm ngu i đ ng c .ự ừ ắ ấ ồ ạ ộ ộ ơ
- Tr c đ ng cụ ộ ơ : trên đó đ t lõi s t ph n ng, c góp, cánh qu t và bi. Tr c đ ngặ ắ ầ ứ ổ ạ ổ ụ ộ
c th ng đ c làm b ng thép cácbon t t.ơ ườ ượ ằ ố
II. CÁC THÔNG S NH H NG Ố Ả ƯỞ
Ph ng trình đ c tính c đi n : ươ ặ ơ ệ ω =
φ
K
Uu
-
φ
K
RR fu +
Iư
Ph ng trình đ c tính c : ươ ặ ơ ω =
φ
K
Uu
-
2
)(
φ
K
RR fu +
M
T ph ng trình đ c tính trên ta th y có 3 thông s nh h ng t i đ c tính c :ừ ươ ặ ấ ố ả ưở ớ ặ ơ
- nh h ng c a đi n tr ph n ngẢ ưở ủ ệ ở ầ ứ : Đ thay đ i đi n tr ph n ng ta n i thêm đi nể ổ ệ ở ầ ứ ố ệ
tr ph ở ụ Rf vào m ch ph n ng. ạ ầ ứ Rf càng l n thì t c đ đ ng c càng gi m, đ ng th i dòngớ ố ộ ộ ơ ả ồ ờ
đi n ng n m ch và mômen ng n m ch cũng gi m.ệ ắ ạ ắ ạ ả
- nh h ng c a đi n áp ph n ngẢ ưở ủ ệ ầ ứ : Khi gi m đi n áp thì mômen ng n m ch gi m,ả ệ ắ ạ ả
dòng đi n ng n m ch gi m và t c đ đ ng c cũng gi m ng v i 1 ph t i nh t đ nh.ệ ắ ạ ả ố ộ ộ ơ ả ứ ớ ụ ả ấ ị
- nh h ng c a t thôngẢ ưở ủ ừ : Thay đ i t thông b ng cách thay đ i dòng ổ ừ ằ ổ Ikt đ ng c .ộ ơ
Khi gi m t thông thì v n t c đ ng c tăng.ả ừ ậ ố ộ ơ
III. S Đ NGUYÊN LÝ C A Đ NG C 1 CHI U KÍCH T Đ C L PƠ Ồ Ủ Ộ Ơ Ề Ừ Ộ Ậ
Khi ngu n đi n m t chi u có công su t không đ l n thì m ch đi n ph n ng vàồ ệ ộ ề ấ ủ ớ ạ ệ ầ ứ
m ch kích t m c vào hai ngu n m t chi u đ c l p v i nhau, lúc này đ ng c đ c g iạ ừ ắ ồ ộ ề ộ ậ ớ ộ ơ ượ ọ
là đ ng c kích t đ c l p.ộ ơ ừ ộ ậ
Đ ti n hành m máy, đ t m ch kích t vào ngu n ể ế ở ặ ạ ừ ồ Ukt, dây cu n kích t sinh ra tố ừ ừ
thông Φ. Trong t t c các tr ng h p, khi m máy bao gi cũng ph i đ m b o có ấ ả ườ ợ ở ờ ả ả ả Φmax
t c là ph i gi m đi n tr c a m ch kích t ứ ả ả ệ ở ủ ạ ừ Rkt đ n nh nh t có th . Cũng c n đ m b oế ỏ ấ ể ầ ả ả
không x y ra đ t m ch kích thích vì khi đó ả ứ ạ Φ = 0, M = 0, đ ng c s không quay đ c,ộ ơ ẽ ượ
do đó Eư = 0 và theo bi u th c ể ứ U = Eư + RưIư thì dòng đi n ệI ư s r t l n làm cháy đ ngẽ ấ ớ ộ
5