intTypePromotion=1

Giáo trình Cơ sở lý thuyết máy điện (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

Chia sẻ: Agatha25 Agatha25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

0
13
lượt xem
0
download

Giáo trình Cơ sở lý thuyết máy điện (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Cơ sở lý thuyết máy điện phục vụ cho công tác dạy nghề. Giáo trình này được biên soạn để giảng dạy cho người học ở trình độ cao đẳng nghề hoặc làm tài liệu tham khảo cho các khoá đào tạo ngắn hạn cho các công nhân kỹ thuật chuyên ngành điện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Cơ sở lý thuyết máy điện (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công Nghệ Hà Tĩnh

  1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ......... của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghệ Hà Tĩnh GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 1
  2. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 2
  3. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho việc giảng dạy theo chương trình khung của nghề điện công nghiệp, quyển giáo trình này sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về quấn dây máy điện. Sau một thời gian khảo sát và nghiên cứu tài liệu cũng như trong thực tiễn về lĩnh vực điện công nghiệp chúng tôi viết giáo trình này nhằm phục vụ cho công tác dạy nghề. Để hoàn thành được quyển giáo trình này là sự giúp sức không nhỏ của trường cao đẳng công nghệ Hà Tĩnh và tập thể đội ngũ giáo viên trong Khoa Điện. Giáo trình này được biên soạn để giảng dạy cho người học ở trình độ cao đẳng nghề hoặc làm tài liệu tham khảo cho các khoá đào tạo ngắn hạn cho các công nhân kỹ thuật chuyên ngành điện. Mặc dù nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng, song thiếu sót là khó tránh. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn! Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020 1. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 3
  4. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC .......................................................................... 6 BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN.................................... 8 CHƯƠNG 1: MÁY BIẾN ÁP ............................ Error! Bookmark not defined. 1. Khái niệm chung ............................................ Error! Bookmark not defined. 2. Cấu tạo máy biến áp ....................................... Error! Bookmark not defined. 2.1. Lõi thép ....................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2. Dây quấn ..................................................... Error! Bookmark not defined. 2.3. Vỏ máy........................................................ Error! Bookmark not defined. 3. Các đại lượng định mức ................................. Error! Bookmark not defined. 3.1. Điện áp định mức ........................................ Error! Bookmark not defined. 3.2. Dòng điện định mức .................................... Error! Bookmark not defined. 3.3. Công suất đinh mức ..................................... Error! Bookmark not defined. 4. Nguyên lý làm việc của máy biến áp .............. Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 2: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Error! Bookmark not defined. 1. Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ Error! Bookmark not defined. 1.1 Khái niệm ..................................................... Error! Bookmark not defined. 1.2 Phân loại ...................................................... Error! Bookmark not defined. 1.3 Các đại lượng định mức ............................... Error! Bookmark not defined. 1.4 Công dụng của máy điện không đồng bộ ...... Error! Bookmark not defined. 2. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha .. Error! Bookmark not defined. 2.1 Stator (phần tĩnh).......................................... Error! Bookmark not defined. 2.2. Rotor (phần quay) ....................................... Error! Bookmark not defined. 2.3 Khe hở.......................................................... Error! Bookmark not defined. 3. Từ trường của máy điện không đồng bộ ......... Error! Bookmark not defined. 3.1. Từ trường đập mạch của dây quấn một pha . Error! Bookmark not defined. 3.2. Từ trường quay của dây quấn ba pha ........... Error! Bookmark not defined. 3.3. Từ trường quay của dây quấn hai pha .......... Error! Bookmark not defined. 4. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ ....Error! Bookmark not defined. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 4
  5. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 4.1. Nguyên lý làm việc của động cơ điện không đồng bộ Error! Bookmark not defined. 5. Biểu đồ năng lượng và hiệu suất của động cơ điện không đồng bộ ........ Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 3: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ........... Error! Bookmark not defined. 1. Đại cương về máy điện một chiều. ................ Error! Bookmark not defined. 2. Cấu tạo của máy điện một chiều. ................... Error! Bookmark not defined. 3. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều. ... Error! Bookmark not defined. 3.1 Máy phát điện. .............................................. Error! Bookmark not defined. 3.2 Động cơ điện .............................................................................................. 10 4. Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều. .................................. 10 5. Tổn hao trong máy điện một chiều. ............................................................ 11 CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ VẠN NĂNG ............................................................ 14 1.Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của động cơ vạn năng .................................. 14 CHƯƠNG 5:ĐỘNG CƠ SERVO ..................................................................... 17 1. Hệ thống servo là gì? .................................................................................... 17 2..servomotor ..................................................... Error! Bookmark not defined. 3. Servo Amplifiers ............................................ Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 6:ĐỘNG CƠ BƯỚC....................................................................... 28 1/ Khái niệm..................................................................................................... 28 2. Cấu tạo động cơ bước ................................................................................... 28 3. Đặc điểm của động cơ bước ......................................................................... 28 4.Phương pháp điều khiển động cơ................................................................... 30 GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 5
  6. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Cơ sở lý thuyết máy điện Mã môn học: MH12 Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; kiểm tra: 2 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học: - Vị trí: Môn học cơ sở lý thuyết máy điện được bố trí học sau môn học cơ sở lý thuyết mạch điện và trước các mô đun chuyên môn nghề. - Tính chất: Là môn học cơ sở. II. Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: Trình bày được các khái niệm về máy điện, các định luật điện từ, cấu tạo, nguyên lý làm việc, các đại lượng định mức, phân loại và ứng dụng của máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện một chiều, động cơ vạn năng, động cơ servo và động cơ bước. - Về kỹ năng: Giải thích được nguyên lý làm việc của từ trường trong máy điện không đồng bộ, động cơ một chiều và động cơ vạn năng. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc, vấn đề phức tạp trong điều kiện làm việc thay đổi; + Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm đối với nhóm; + Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các thành viên trong nhóm. III. Nội dung môn học: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực hành, thí Tên chương, mục Tổng Kiểm TT Lý thuyết nghiệm, thảo số tra luận, bài tập 1 Bài mở đầu: Khái niệm chung về 5 5 máy điện 1. Các định luật điện từ dùng trong máy điện. 1.1. Lực từ. 1.2. Hiện tượng cảm ứng điện từ. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 6
  7. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 1.3. Tự cảm và hổ cảm. 2. Định nghĩa và phân loại máy điện. 2.1 Định nghĩa. 2.2 Phân loại máy điện. 2.1. Khái niệm về máy điện xoay chiều. 2 Chương I: Máy biến áp 5 5 1. Khái niệm chung. 2. Cấu tạo của máy biến áp. 3. Các đại lượng định mức của máy biến áp. 4. Nguyên lý làm việc của máy biến áp. 5. Phân loại và ứng dụng 3 Chương II: Máy điện không đồng 5 4 1 bộ 1. Khái niệm chung về máy điện không đồng bộ. 2. Cấu tạo của máy điện không đồng bộ ba pha. 3. Từ trường của máy điện không đồng bộ. 4. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện không đồng bộ. 5. Phân loại và ứng dụng 1 4 Chương III: Máy điện một chiều 5 5 1. Đại cương về máy điện một chiều 2. Cấu tạo của máy điện một chiều 3. Nguyên lý làm việc cơ bản của máy điện một chiều. 4. Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều. 5. Ứng dụng của động cơ một chiều 5 Chương IV: Động cơ điện vạn 5 5 năng 1. Cấu tạo động cơ điện vạn năng GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 7
  8. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện vạn năng 3. Nguyên lý từ trường trong động cơ điện vạn năng. 4. Ứng dụng của động cơ điện vạn năng 6 Chương 5: Động cơ servo 2 2 1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc. 2. Điều khiển động cơ servo. 3 Ứng dụng của động cơ servo. 7 Chương 6: Động cơ bước 3 2 1 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. 2. Điều khiển động cơ bước. 3. Ứng dụng của động cơ bước. Tổng 30 28 2 GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 8
  9. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu: - Phát biểu được các định luật điện từ trong máy điện; - Phân tích được nguyên lý hoạt động của máy phát và động cơ điện; - Giải thích được quá trình phát nóng và làm mát của máy; - Phát huy tính tích cực, chủ động, cẩn thận trong công việc; 1. Định nghĩa và phân loại máy điện 1.1. Định nghĩa Máy điện là thiết bị điện từ, nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ về cấu tạo gồm mạch từ ( lõi thép ) và mạch điện ( các dây cuốn), dùng để biến đổi dạng năng lượng như cơ năng thành điện năng (máy phát điện) hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành cơ năng ( động cơ điện ), hoặc dùng để biến đổi thông số điện năng như biến đổi điện áp, dòng điện, tần số, số pha v.v… Máy điện là máy thường gặp nhiều trong công nghiệp, giao thông vận tải, sản xuất và đời sống. 1.2. Phân loại. Máy điện có nhiều loại, và có nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân lọai theo công suất, theo cấu tạo, theo chức năng, theo dòng điện (xoay chiều, một chiều), theo nguyên lý làm việc v.v… Trong giáo trình này ta phân loại dựa vào nguyên lý biến đổi năng luợng như sau: 1.2.1. Máy điện tĩnh Máy điện tĩnh làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ do sự biến thiên từ thông giữa các cuộn dây không có chuyển động tương đối với nhau. Máy điện tĩnh thường dùng để biến đổi thông số điện năng. Do tính chất thuận nghịch của các quy luật cảm ứng điện từ, quá trình biến đổi có tính thuận nghịch, ví dụ máy biến áp biến đổi hệ thống điện có thông số U1, f thành hệ thống điện có thông số U2, f hoặc ngược lại biến đổi Máy gồm một khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung dây và phiến góp được quay quanh trục của nó với một vận tốc không đổi trong từ trường của hai cực nam châm. Các chổi than A và B đặt cố định và luôn luôn tì sát vào phiến góp. Hình 4-6 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện Khi cho khung quay theo định luật cảm ứng điền từ trong thanh dẫn sẽ cảm ứng nên sức điện động theo định luật Faraday ta có: e = B.l.v (V) (4-1) B: Từ cảm nơi thanh dẫn quét qua; T L: Chiều dài của thanh dẫn nằm trong từ trường; m V: Tốc độ dài của thanh dẫn; m/s Chiều của sức điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải như vậy theo hình vẽ sức điện động của thanh dẫn cd nằm dưới cực S có chiều đi từ d đến c, còn thanh ab nằm dưới cực N có chiều đi từ b đến a. Nếu mạch ngoài khép kín qua tải thì sức điện GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 9
  10. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN động trong khung dây sẽ sinh ra ở mạch ngoài một dòng điện chạy từ A đến B. Nếu từ cảm B phân bố hình sin thì e biến đổi hình sin dạng sóng sức điện động cảm ứng trong khung dây như hình 5.3a. Nhưng do chổi than với thanh dẫn nằm dưới cực S nên dòng điện mạch ngoài chỉ chạy theo chiều từ A đến B. Nói cách khác sức điện động xoay chiều cảm ứng trong thanh dẫn và dòng điện tương ứng đã được chỉnh lưu thành sức điện động và dòng điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi than, dạng sóng sức điện động một chiều ở hai chổi than như hình 5.3b. Đó là nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều. 3.2 Động cơ điện Từ cảm hay sức điện động hình sin a) Quy tắc bàn tay Trong khung dây trước chỉnh lưu phải a) S.đ.đ và dòng điện đã được chỉnh b) Quy tắc bàn tay lưu trái Hình 4-7 Các dạng sóng sức điện động Hình 4-8 Quy tắc bàn tay trái và phải Nếu ta cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và ra ở B thì do dòng điện chỉ đi vào thanh dẫn dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn nằm dưới cực S, nên dưới tác dụng của từ trường sẽ sinh ra một mô men có chiều không đổi làm cho quay máy. Chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Đó là nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. 4. Từ trường và sức điện động của máy điện một chiều. Sức điện động cảm ứng trong dây quấn phần ứng. Cho một dòng điện kích thích vào dây quấn kích thích thì trong khe hở sinh ra một từ thông Φδ. Khi phần ứng quay với một tốc độ nhất định nào đó thì trong dây quấn sẽ cảm ứng một suất điện động. Sức điện động đó là sức điện động của mạch nhánh song song và bằng tổng sức điện động cảm ứng của các thanh dẫn nối tiếp trong một mạch nhánh đó. Sức điện động cảm ứng của một thanh dẫn: ex = Bδx.lδ.v (4-2) Trong đó: Bδx: Từ cảm nơi thanh dẫn x quét qua lδ: Chiều dài tác dụng của thanh dẫn v: Tốc độ dài của thanh dẫn Hình 17-05-9 Xác định s.đ.đ phần ứng N Nếu thanh dẫn của một mạch nhánh là thì: 2a N / 2a N / 2a Eư = e1 + e2 +…+ eN/2a = x 1 e x  ( Bl  ...)l v   B l v x 1 l N / 2a Nếu số thanh dẫn đủ lớn thì  B x 1 x bằng trị số trung bình Btb nhân với tổng số thanh dẫn trong mạch nhánh: GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 10
  11. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN N / 2a N N N  B x 1 x  2a Btb nên Eư = 2a Btblδ.v = 2a Etb D D n 2 p. .n v n  2p  60 2 p 60 60 Với v là tốc độ dài của phần ứng. Φδ: từ thông dưới mỗi cực từ trong khe hở không khí: Φ δ = Bδ.lδ.τ. N 2 p. .n pN Từ đó: Eư = Btblδ. =   .n 2a 60 60a Trong đó: p: Số dư cực từ kích thích N: Tổng số thanh dẫn của phần ứng n: Tốc độ quay của phần ứng (vòng/phút) a: Số đôi mạch nhánh song song pN Đặt CE = : Hệ số kết cấu của máy điện. 60a Ta có: Eư = CE.Φδ.n (4-3) 5. Tổn hao trong máy điện một chiều. a) Tổn hao cơ pcơ Bao gồm tổn hao ở ổ bi, ma sát giữa chổi than và vành góp, của không khí với cánh quạt,… Tổn hao này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay của máy, thông thường pcơ = 2-4%Pđm (4-4) b) Tổn hao sắt pFe Do trễ từ và dòng điện xoáy trong lõi thép gây nên. Được xác định bằng công thức:   f  PFe = kδ.P(1/50).   .B .Gc ; Watt/kg 2 (4-5)  50  kδ: hệ số kinh nghiệm xét đến sự tặng thêm tổn hao thép do gia công, lắp ghép lõi thép, từ thông phân bố không đều,… thường chọn kδ = 3,6 p(1/50): suất tổn hao của thép khi B = 1T, f = 50Hz f: tần số dòng điện; B: từ cảm tính toán (1T = 104 Gauss) GC: trọng lượng của sắt tính bằng kg. β: số mũ thép hợp kim thấp β = 1,5; với thép hợp kim cao thì β = 1,2-1,3. Hai loại tổn hao trên khi không tải đã tồn tại nên gọi là tổn hao không tải P0 = Pcơ + PFe Nó sinh ra mô men không tải mang tính chất hãm M0 = P0/ω c) Tổn hao đồng pCu - Tổn hao đồng trong mạch phần ứng PCu ư bao gồm tổn hao đồng trong dây quán phần ứng I2ư.rư cực từ phụ I2ư.rf, tổn hao tiếp xúc giữa chổi than và vành góp Ptx Ptx = 2ΔUtx.Iư PCu ư = I2ư.Rư Rư = rư + rf + rtx GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 11
  12. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN rư: điện trở phần ứng rf: điện trở của dây quấn cực từ phụ rtx: điện trở tiếp xúc của chổi than với vành góp - Tổn hao đồng trong mạch kích từ PCu t PCu t = Ut.It Ut: điện áp đặt trên mạch kích thích It: dòng điện kích thích d) Tổn hao phụ pf: Sinh ra trong thép cũng như ở trong đồng của máy điện. Tổn hao phụ trong thép do từ trường phân bố không đều trên bề mặt phần ứng, ảnh hưởng của răng và rãnh làm xuất hiện từ trường đập mạch dọc trục. Tổn hao phụ trong đồng: dòng điện phân bố không đều trên chổi than, khi đổi chiều, từ trường phân bố không đều trong rãnh làm cho trong dây quấn sinh ra dòng điện xoáy, tổn hao trong dây nối cân bằng,… thường trong máy điện một chiều lấy: Pf =1%Pđm nếu máy không có dây quấn bù. Pf = 0,5%Pđm nếu máy có dây quấn bù Tổng tổn hao trong máy là: Σp = pcơ + pFe + pCu ư +pCu t + pf (4-6) Nếu gọi p1 là công suất đưa vào máy P2 là công suất đưa ra của máy thì P1 = p2 + Σp Hiệu suất của máy được tính theo phần trăm % p2 p2 p1   p  p )100 %  100  .100  .100  (1  p1 p2   p p1 p1 Câu hỏi 1. Hãy định nghĩa máy phát điện một chiều? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………. 2. Nêu cấu tạo của máy phát điện một chiều? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 12
  13. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. 3. Trình bày nguyên lý làm việc của máy phát điện và động cơ điện một chiều? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 13
  14. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………. 4. Nêu các đại lượng định mức của máy điện một chiều và ý nghĩa của chúng? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….......... Câu 4. Sđđ trong máy điện phụ thuộc vào những yếu tố gì? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….......... CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ VẠN NĂNG Mục tiêu: - Phân tích được cấu tạo và nguyên lý của động cơ vạn năng; - Trình bày được đặc điểm từ trường của động cơ điện vạn năng; - Rèn luyện tính cẩn thận, tư duy khoa học và sáng tạo. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 14
  15. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN 1.Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của động cơ vạn năng Động cơ vạn năng -Universal motor hoặc Serie motor hay còn được gọi là động cơ cổ góp điện. Loại động cơ này có 2 phần + Stato: hay còn gọi là phần cảm thực chất là một nam châm điện, thông thường là hai từ cực lồi, có quấn các cuộn dây để tạo từ trường. + Roto: Còn gọi là phần ứng, gồm nhiều lá sắt ghép lại thành khối trụ, có rảnh ở xung quanh và được quấn dây theo một trật tự nhất định. Các đầu cuộn dây này được nối ra cổ góp điện tạo thành một mạch kín.Cổ góp điện được cấu tạo bởi nhiều phiến đồng ghép lại và được cách điện độc lập với nhau. Nhiệm vụ của cổ góp điện là dẫn điện vào phần ứng và đồng thời kết hợp với chổi than để đổi chiều dòng điện giữ cho chiều quay của roto không đổi chiều. Nguyên lý làm việc Hình 5-2a trình bày động cơ đơn giản có phần cảm mắc nối tiếp với phần ứng. Khi cho dòng điện vào động cơ, do tác dụng của từ trường phần cảm lên dòng điện một lực điện từ làm cho roto quay, khi roto quay được 1 góc 180° thì lúc đó phiến góp cũng di chuyển theo H5-2b nên dòng điện di chuyển trong thanh dẫn ở mỗi từ cực vẫn giữ nguyên chiều cũ. Vì thế roto vẫn tiếp tục quay tròn do lực điện từ tác dụng không đổi chiều. Nếu cho dòng điện xoay chiều vào động cơ thì dòng điện đổi chiều ở bán kỳ âm, ngay lúc đó chiều từ trường trong phần cảm cũng đổi chiều nên lực tác dụng vẫn không đổi chiều. Vì thế động cơ vẫn quay được liên tục theo 1 chiều nhất định. Do đặc tính của động cơ như thế nên được gọi là động cơ vạn năng, vì nó sử dụng được với 2 loại dòng điện: dòng điện một chiều và dòng điện 2 chiều. Đặc tính và công dụng Động cơ vạn năng vận hành với tốc độ cao đạt đến 10.000 vòng /phút và có momen quay lớn so với các động cơ khác. Vì thế không nên để động cơ vạn năng vận hành không tải,vì có thể làm bung các đầu dây nối vào cổ góp điện. Khi vận hành có tải tốc độ quay của động cơ trong khoảng 2500 vòng/phút đến 6000 vòng/phút Công dụng của động cơ vạn năng đó là được sử dụng để làm động cơ máy may, máy khoan điện cầm tay, máy xay trái cây, máy xay thịt... Việc điều chỉnh tốc độ của động cơ dựa trên nguyên tắc giảm điện áp đưa vào động cơ bằng cuộn cảm kháng, thường quấn chung với cuộn dây từ cực. Câu hỏi ? Câu 1: Em hãy trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ vạn năng ? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 15
  16. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 2: Em hãy trình bày đặc tính và công dụng của động cơ vạn năng ? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 16
  17. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 5:ĐỘNG CƠ SERVO Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ servo; - Trình bày được phương pháp điều khiển động cơ servo; - Rèn luyện tính cẩn thận, tư duy khoa học và sáng tạo. 1. Tổng quan hệ thống servo Nó là một hệ thống để kiểm soát dụng cụ cơ khí phù hợp với biến đổi vị trí hoặc tốc độ mục tiêu giá trị. Cơ cấu định vị: Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bây giờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc độ. Sau đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị: Cơ cấu định vị đơn giản : Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm Ưu điểm của cơ cấu này đó là đơn giản, rẻ tiền, và có thể hoạt động ở tốc độ cao. Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor Cơ cấu này có thể được điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàng thay đổi vị trí đich và tốc độ của cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chuyển động định hướng Cơ cấu này chuyển động theo hướng nhất định được chỉ định từ bộ điều khiển. Chuyển động có thể là chuyển động tịnh tiến hay quay. Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động (do truyền động khá êm). Backlash và hiệu chỉnh: Backlash hiểu nôm na đó là giới hạn chuyển động của một hệ thống servo.Tất cả các thiết bị cơ khí đều có một điểm trung tính giữa chuyển động hoặc quay theo chiều GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 17
  18. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN dương và âm (cũng giống như động cơ trước khi đảo chiều thì vận tốc phải giảm về 0). Xét một chuyển động tịnh tiến lui và tới như trong hình sau: Chuyển động tính tiến này được điều khiển bởi một động cơ servo. Chuyển động tới và lui được giới hạn bởi một khoản trống như trong hình. Như vậy động cơ sẽ quay theo chiều dương hoặc chiều âm theo một số vòng nhất định để chuyển động của thanh quét lên toàn bộ khoản trống đó nhưng không được vượt quá khoản trống (đây là một trong những điều kiện cốt lõi của việc điều khiển động cơ servo). Giới hạn này được gọi là backlash. Tuy nhiên trong thực tế độ động cơ quay những vòng chính xác để con trượt trựơt chính xác và quét lên toàn bộ khoản trống trên là rất khó thực hiện nếu không có một sự bù trừ cho nó. Và trong hệ thống servo nhất thiết có những hàm lệnh thực hiện việc bù trừ, hiệu chỉnh này. Như trong hình vẽ trên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu chỉnh cộng/trừ số lượng xung lệnh điều khiển và các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ không được tính đến trong bộ đếm xung. Hệ thống điều khiển Có ba dạng : Điều khiển vòng hở: Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi. Điều khiển nửa kín: Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vị trí. Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “ lệnh” của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí có thể ra lệnh cho chạy hoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế. Điều khiển vòng kín GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 18
  19. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Vòng hồi tiếp lúc này không phải hồi tiếp từ trục động cơ về mà vòng hồi tiếp lúc này là hồi tiếp vị trí của bàn chạy thong qua một thướt tuyến tính. Lúc này bộ điều khiển vị trí không điều khiển số vòng quay của motor nữa mà nó điều khiển trực tiếp vị trí của bàn chạy. Nghĩa là các sai số tĩnh do sai khác trong các bánh răng hay hệ thống truyền động được loại bỏ. Cấu hình của hệ thống servo: Động cơ servo Sự khác biệt của động cơ servo so với những động cơ sử dụng cảm ứng từ nói chung là nó có một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí. Bộ điều khiển (Tính hiệu đầu vào) GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 19
  20. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH KHOA ĐIỆN Điều khiển tốc độ đông cơ servo quay với một tốc độ tương ứng với tính hiệu điện áp đầu vào. VÌ vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm. Sơ đồ khối điều khiển động cơ servo với 2 vòng hồi tiếp vị trí và tốc độ: Trong đó phần A B C là phần so sánh xử lý tín hiệu hồi tiếp và hiệu chỉnh lệnh. Phần D E là cơ cấu thực thi và hồi tiếp. Các phần A B C thì khá phổ dụng trong các sơ đồ khối điều khiển, phần D E thì tùy các thiết bị sử dụng mà chúng có khác nhau đôi chút nhưng về bản chất chúng hoàn toàn giống nhau. Sau đây là một số ví dụ về phần D E thường gặp. Encoder series Mã Thông số kỹ thuật SGMAH SGMPH SGMGH SGMUH SGB số MH 1 16-bit mã hóa tuyệt Tiêu Tiêu - - - đối chuẩn chuẩn 1 17-bit mã hóa tuyệt - - Tiêu Tiêu Tiêu đối chuẩn chuẩn chuẩn A 13-bit mã hóa gia Tiêu Tiêu - - - tăng chuẩn chuẩn B 16-bit mã hóa gia Tùy chọn Tùy chọn - - - tăng C 17-bit mã hóa gia - - Tiêu Tiêu Tiêu tăng chuẩn chuẩn chuẩn Sự khác biệt so với motor thường: Về kết cấu và hoạt đông của động cơ servo về cơ bản giống động cơ thường. Nhưng nó được thiết kế để đáp ứng độ chính xác cao, tốc độ cao, tần số cao kiểm soát tốc độ và vị trí của các phương tiên cơ khí. GIÁO TRÌNH CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY ĐIỆN 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2