GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 10

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

220
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 9 MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐẶC BIỆT CÔNG SUẤT NHỎ 1. Động cơ một chiều không chổi than Động cơ một chiều với cấu trúc bình thường có hàng loạt nhược điểm do bộ phận đổi chiều, vành góp gây ra làm hạn chế phạm vi sữ dụng của chúng. Trong thời gian gần đây đã xuất hiện và đưa vào sử dụng ngày càng rộng rải, nhất là trong các hệ thống điều khiển tự động một loại động cơ với tên gọi là động cơ một chiều không chổi than (Brushless-DC Motor). ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 10

Chöông 9 MAÙY ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU ÑAËC BIEÄT COÂNG SUAÁT NHOÛ 1. Ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than Ñoäng cô moät chieàu vôùi caáu truùc bình thöôøng coù haøng loaït nhöôïc ñieåm do boä phaän ñoåi chieàu, vaønh goùp gaây ra laøm haïn cheá phaïm vi söõ duïng cuûa chuùng. Trong thôøi gian gaàn ñaây ñaõ xuaát hieän vaø ñöa vaøo söû duïng ngaøy caøng roäng raûi, nhaát laø trong caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng moät loaïi ñoäng cô vôùi teân goïi laø ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than (Brushless-DC Motor). Ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than vôùi boä phaän ñoåi chieàu ñieän töû ñaõ thoûa maûn caùc yeâu caàu cao veà ñoä tin caäy trong caùc ñieàu kieän laøm vieäc ñaëc bieät (chaân khoâng, nhieät ñoä thay ñoåi, va ñaäp maïnh, rung ñoäng nhieàu). Boä phaän ñaûo chieàu coù caáu taïo töø caùc linh kieän ñieän töû thay theá cho vaønh goùp_choåi than laøm cho ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than maát ñi nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa ñoäng cô moät chieàu thoâng thöôøng. 1.1 Caáu taïo: Khaùc vôùi ñoäng cô moät chieàu bình thöôøng, ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than coù phaàn öùng baát ñoäng naèm treân stator vaø phaàn caûm quay naèm treân rotor. Treân hình 9.1 a veõ moâ hình cuûa ñoäng cô moät chieàu bình thöôøng vaø hình 9.1b veõ moâ hình ñoäng cô khoâng choåi than. Hình 9.1 Moâ hình ñôn giaûn cuûa ñoäng cô moät chieàu bình thöôøng (hình a) vaø ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than (hình b) Vò trí caùc phaàn töû cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than treân hình 9.1b nhö sau: 1. Stator cuûa ñoäng cô. 2. Rotor baèng nam chaâm vænh cöûu. 3. Daây quaán phaàn öùng ñaët treân stator. 4. Giaù ñôû choåi than. 5. Choåi than (ñeå ñôn giaûn neân hình 9.1b thay boä phaàn ñoåi chieàu baèng 4 vaø 5). 96
Stator cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than ñöôïc gheùp töø caùc laù theùp kó thuaät ñieän coù xeõ raûnh. Trong caùc raûnh cuûa Stator ñaët cuoän daây phaàn öùng nhö caùc loaïi ñoäng cô bình thöôøng khaùc. Phaàn caûm cuûa ñoäng cô khoâng choåi than thöôøng ñöôïc laøm baèng nam chaâm vónh cöûu. Ñaëc ñieåm noåi baät cuûa ñoäng cô laø boä phaän ñaûo chieàu baèng ñieän töû maø trong hình 9.1b ñöôïc ñôn giaûn hoaù baèng giaù ñôû choåi than vaø choåi than ñaët treân rotor. Ngoaøi stato, rotor vaø boä phaän ñaûo chieàu baèng ñieän töû thì treân voû maùy coøn gaén moät caûm bieán vò trí. Caûm bieán vò trí coù caáu taïo töø hai thaønh phaàn: phaàn quay goïi laø rotor vaø phaàn ñöùng yeân goïi laø stator. Rotor cuûa caûm bieán vò trí coù daïng hình troøn khuyeát ñaët treân cuøng moät truïc vôùi rotor ñoäng cô, ñaây laø phaàn töû taïo tín hieäu cuûa caûm bieán vò trí. Stator cuûa caûm bieán vò trí laø caùc phaàn töû caûm öùng, soá löôïng cuûa caùc phaàn töû caûm öùng naøy baèng vôùi soá pha cuûa ñoäng cô vaø vò trí cuûa chuùng töông öùng vôùi vò trí caùc pha cuûa ñoäng cô. Toùm laïi: caáu taïo ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than goàm 3 thaønh phaàn chính sau: • Stator vaø rotor, treân Stator ñöôïc gheùp baèng caùc laù theùp kyõ thuaät ñieän coù xeõ raûnh, beân trong coù ñaët cuoän öùng m pha vaø rotor ñöïôc laøm baèng nam chaâm vónh cöûu. • Caûm bieán vò trí ñaët cuøng truïc vôùi ñoäng cô coù chöùc naêng caûm nhaän vò trí cuûa rotor vaø bieán ñoåi tín hieäu ñoù thaønh tín hieäu ñieàu khieån xaùc ñònh thôøi ñieåm vaø thöù töï ñoåi chieàu. • Boä phaän ñoåi chieàu khoâng choåi than caáu taïo baèng caùc linh kieän ñieän töû thöïc hieän ñoåi chieàu doøng ñieän cuûa caùc cuoän caûm treân stator ñoäng cô theo tín hieäu ñieàu khieån töø caûm bieán vò trí. 1.2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Hình 9.2 trình baøy sô ñoà nguyeân lí ñôn giaûn cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than vôùi ba cuoän daây treân stator. Ta seõ phaân tích nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than theo sô ñoà naøy. Cuoän daây phaàn öùng ñaët treân caùc raûnh cuûa stator goàm coù ba pha A, B, C, leäch nhau trong khoâng gian moät goùc 1200 vaø ñöôïc noái hình sao. Boä phaän ñoåi choåi goàm ba transistor Q1, Q2, Q3, maéc noái tieáp vôùi caùc pha A, B, C cuûa ñoäng cô. Caùc transistor naøy laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaét daån, nghóa laø coù hai traïng thaùi laøm vieäc: traïng thaùi daån khi coù tín hieäu ñieän ôû chaân B cuûa chuùng vaø traïng thaùi ngaét khi khoâng coù tín hieäu ñieän ôû chaân B cuûa chuùng. Tín hieäu ñieän do phaàn caûm öùng cuûa caûm bieán vò trí taïo ra. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô theo hình 9.2 nhö sau: Giaû söû ban ñaàu vò trí phaàn töû caûm bieán tín hieäu cuûa caûm bieán vò trí naèm gaàn phaàn töû caûm öùng ôû pha A (phaàn töû caûm öùng cuûa caûm bieán vò trí ñaët töông öùng vôùi caùc pha cuûa ñoäng cô). Khi phaàn töû caûm bieán tín hieäu cuûa caûm bieán vò trí 97
ôû vò trí treân (vò trí 1 treân hình 9.2) thì seõ xuaát hieän moät tín hieäu ñieàu khieån CA, tín hieäu naøy kích vaøo cöïc B cuûa transistor Q1 laøm cho Q1 daån. Caùc transistor khaùc khoâng coù tín hieäu neân ôû traïng thaùi ngaét. Khi Q1 daån trong pha A cuûa cuoän öùng coù doøng ñieän IA chaïy qua. Nhôø söï töông taùc giöûa söùc töø ñoäng FA cuûa cuoän öùng pha A vôùi töø thoâng cuûa töø tröôøng rotor baèng nam chaâm vónh cöûu laøm cho rotor quay theo chieàu kim ñoàng hoà. Do phaàn töû tín hieäu cuûa caûm bieán tín hieäu gaén ñoàng truïc vôùi rotor cuûa ñoäng cô neân khi rotor quay thì phaàn töû naøy cuûng quay theo. Hình 9.2 Sô ñoà nguyeân lyù ñôn giaûn cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than vôùi stato coù ba cuoän daây. Khi goùc quay cuûa rotor lôùn hôn 300 so vôùi vò trí ban ñaàu moät ít, phaàn töû tín hieäu taùc ñoäng ñoàng thôøi leân hai phaàn töû caûm öùng cuûa caûm bieán vò trí naèm treân pha A vaø B (vò trí 2 treân hình 9.2). Coù tín hieäu ñieàu khieån ôû chaân B cuûa caùc transistor Q1, Q2 laøm cho hai transistor naøy daån, doøng ñieän chaïy trong pha A vaø B cuûa daây quaán phaàn öùng. Transistor Q3 khoâng coù tín hieäu ñieàu khieån neân vaån khoâng daån. Khi coù theâm söùc töø ñoäng FB thì söùc töø ñoäng toång seõ leäch ñi khoaõng 600 so vôùi vò trí ban ñaàu vaø taùc ñoäng vôùi töø tröôøng cuûa rotor nam chaâm vónh cöûu laøm cho rotor ñoäng cô tieáp tuïc quay theo chieàu kim ñoàng hoà. Khi goùc quay cuûa rotor lôùn hôn 900 so vôùi vò trí ban ñaàu moät ít (vò trí 3 treân hình 9.2) phaàn töû tín hieäu chæ taùc ñoäng leân phaàn töû tín hieäu ñaët treân pha B. Khi ñoù seõ coù tín hieäu CA laøm cho transistor Q2 daån, caùc transistor khaùc khoâng daån do khoâng coù tín hieäu ñieàu khieån. Transistor Q2 daån thì coù doøng ñieän chaïy trong cuoän daây pha B cuûa cuoän daây phaàn öùng taïo neân söùc töø ñoäng FB, ñaây cuûng 98
chính laø söùc töø ñoäng cuûa daây quaán stato luùc naøy. Do ñoù, rotor cuûa ñoäng cô tieáp tuïc quay theo chieàu kim ñoàng hoà nhö ban ñaàu. Quaù trình treân cöù tieáp tuïc tieáp dieån, tín hieäu ñieàu khieån töø caûm bieán vò trí ñöôïc ñöa vaøo caùc transistor cuûa boä phaän ñoåi chieàu vaø laøm cho chuùng daån hoaëc ngöng daån ñuùng luùc; caáp ñieän hoaëc khoâng caáp ñieän cho caùc cuoän daây stator taïo neân söùc töø ñoäng treân daây quaán naøy taùc ñoäng vôùi töø tröôøng cuûa rotor baèng nam chaâm vænh cöûu laøm cho rotor quay. Khi taêng soá pha cuûa cuoän stator, thì soá phaàn töû caûm öùng cuûa caûm bieán vò trí vaø soá transistor cuûa boä phaän ñoåi chieàu cuûng taêng töông öùng vaø ñoäng cô vaån hoaït ñoäng theo nguyeân taéc treân. Neáu taêng soá phaàn töû caûm öùng vaø soá transistor baèng soá boái daây vaø soá phieán goùp cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu coù vaønh goùp bình thöôøng thì ñaëc tính cuûa ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than hoaøn toaøn gioáng vôùi ñoäng cô ñieän moät chieàu coù vaønh goùp. Quaù trình vaät lí trong ñoäng cô moät chieàu khoâng choåi than cuûng ñöôïc moâ taõ baèng caùc phöông trình cuûa ñoäng cô vaønh goùp coâng suaát nhoû trình baøy ôû phaàn 1.2. Tuy nhieân, vieäc taêng soá löôïng caùc pha daây quaán stator keùo theo söï phöùc taïp cuûa sô ñoà ñieàu khieån. Vì vaäy, trong thöïc teá soá pha cuûa daây quaán thöôøng khoâng vöôït quaù boán. 2 Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu : Haàu heát caùc ñoäng cô coâng suaát nhoû söû duïng trong caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng vaø caùc chöùc naêng rieâng leõ khaùc ôû daïng ñoäng cô chaáp haønh (servo motor). Ñoäng cô chaáp haønh noùi chung laø loaïi maùy ñieän coù chöùc naêng bieán ñoåi tín hieäu ñieän ñaàu vaøo (thöôøng laø ñieän aùp) thaønh vaän toác goùc hoaëc chuyeån ñoäng cuûa truïc ñoäng cô. Chuùng ñöôïc cheá taïo ñeå ñaùp öùng haàu heát caùc chöùc naêng chuyeån ñoåi tín hieäu. Ñoäng cô loaïi naøy coù theå hoaït ñoäng ôû cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, ngaén haïn hay ngaén haïn laëp laïi tuyø theo caáu truùc. Ñöôïc söû duïng nhö ñoäng cô chaáp haønh coøn coù ñoäng cô moät chieàu kích thích ñoäc laäp, ñoäng cô böôùc ñoàng boä, Ferraris motor, amplidyne motor_generator. ÖÙng duïng cuûa ñoäng cô chaáp haønh tuyø thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa caùc heä thoáng ñieàu khieån, muïc ñích cuûa heä thoáng ñieàu khieån, vò trí vaän haønh vaø caùc yeâu caàu khaùc khi ñöôïc söû duïng nhö nhöõng boä phaän caáu thaønh neân heä thoáng. Ñoäng cô chaáp haønh thöôøng ñaùp öùng caùc yeâu caàu cô baûn sau: • Ñaëc tính laøm vieäc oån ñònh ôû moïi vaän toác. • Ñieàu chænh toác ñoä quay deå daøng, baèng phaúng kinh teá vaø coù phaïm vi ñieàu chænh roäng. • Döøng töùc thôøi (ñoäng cô phaûi döøng ngay laäp töùc khi maát tín hieäu ñieàu khieån). • Ñaùp öùng nhanh. • Ñieàu khieån taûi coâng suaát lôùn gaén treân truïc vôùi tín hieäu ñieàu khieån beù. 99
Trong naêm yeâu caàu treân thì yeâu caàu thöù naêm laø yeâu caàu chuû yeáu vì haàu heát tín hieäu ñieàu khieån ñoäng cô loaïi naøy ñeàu coù coâng suaát beù (tín hieäu ngoõ ra töø caùc thieát bò ñieän töû). 2.1 Caáu taïo vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu coâng suaát nhoû: Theo caáu truùc ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu goàm coù caùc loaïïi sau: Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu quaùn tính nhoû vôùi rotor roång khoâng töø tính. • • Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi phaàn öùng khoâng coù raûnh (rotor hình dóa), daây quaán phaàn öùng ñöôïc boá trí tröïc tieáp leân maët hình truï cuûa rotor. • Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu thoâng thöôøng kích thích ñoäc laäp hoaëc kích thích baèng nam chaâm vænh cöûu. Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu coù caáu taïo nhö loaïi thöù nhaát vaø loaïi thöù hai ít ñöôïc ñeà caäp ñeán trong caùc giaùo trình maùy ñieän; ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu thoâng thöôøng thì laïi coù nhieàu taøi lieäu noùi ñeán neân ôû ñaây chæ xin neâu theâm veà ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa hai loaïi ñoäng cô chaáp haønh thöù nhaát vaø thöù hai töùc laø ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu quaùn tính nhoû vôùi rotor roång khoâng töø tính vaø ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi phaàn öùng khoâng coù raûnh (rotor hình dóa). 2.1.1 Caáu taïo ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu rotor roãng khoâng töø tính. Hình 9.3 trình baøy caáu taïo cuûa ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi rotor roång khoâng töø tính. Ñoäng cô ñöôïc caáu taïo vôùi rotor roång nhaèm muïc ñích laøm giaûm ñeán möùc thaáp nhaát quaùn tính cuûa ñoäng cô khi ngöng hoaït ñoäng. Rotor cuûa ñoäng cô coù theå ñöôïc chia laøm hai phaàn nhö sau: phaàn thöù nhaát laø moät khoái goàm coù choåi than, caùc vaønh goùp vaø koät khoái hình truï roång baèng plastic (choåi than vaø vaønh goùp coù caáu taïo gioáng nhö ôû ñoäng cô moät chieàu bình thöôøng), phaàn coøn laïi laø loõi saét. Loõi saét 6 laø phaàn naëng hôn vaø ñöôïc coá ñònh cuøng vôùi voõ maùy, phaàn naøy coù teân goïi laø stator trong, coù chöùc naêng nhö moät doøng ñieän caûm öùng. Stator 3 cuûa ñoäng cô gioáng nhö stator cuûa ñoäng cô moät chieàu thoâng thöôøng coù xeõ raûnh ñeå mang daây quaán phaàn caûm 2 coøn ñöôïc goïi laø stator ngoaøi. Phaàn öùng 5 laø moät hình truï roång ñöôïc laøm baèng plastic coù ñaët daây quaán trong raûnh hoaëc mang treân beà maët cuûa noù moät lôùp daây quaán moûng. Phaàn naøy xoay ñöôïc trong khe hôû khoâng khí naèm giöûa stator trong vaø stator ngoaøi. Nguoàn ñieän ñöôïc cung caáp cho phaàn öùng thoâng qua choåi than 1 vaø vaønh goùp 7. Ñoäng cô ñöôïc bao boïc vaø coá ñònh bôûi voû maùy 4. 100
Hình 9.3 Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi rotor roång khoâng töø tính. Vôùi nhöõng ñaëc ñieåm caáu taïo nhö treân thì keát quaû coù ñöôïc laø ñoäng cô moät chieàu vôùi rotor roång seõ coù moâmen quaùn tính nhoû hôn nhieàu so vôùi ñoäng cô moät chieàu vôùi rotor hình truï thoâng thöôøng. 2.1.2 Caáu taïo ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi phaàn öùng khoâng coù raûnh (rotor hình dóa) Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi phaàn öùng khoâng coù raõnh (rotor hình dóa) ñöôïc moâ taû ôû hình 9.4 coù caùc ñaëc ñieåm sau: Rotor hình dóa 1 cuûa ñoäng cô coù hình dóa deït vaø khoâng coù loå thoâng gioù, ñöôïc laøm töø nhöõng vaät lieäu khoâng töø tính nhö: ceramic, textolite hay aluminium, daây quaán cuûa rotor ñöôïc boá trí saùt beà maët nhaún cuûa noù chöù rotor khoâng coù raûnh. Daây quaán ñöôïc boá trí ñeàu ôû hai maët cuûa rotor thoâng qua nhöõng loå khoang gaàn truïc ñoäng cô. Ñoäng cô ñöôïc kích thích bôûi nam chaâm vænh cöûu 5 vôùi ñaàu cöïc 3 cuûa nam chaâm ñöôïc cheá taïo töø theùp khoâng gó coù daïng khoái troøn. Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu phaàn öùng khoâng coù raõnh (rotor hình dóa) khaùc vôùi ñoäng cô moät chieàu ôû choå rotor cuûa ñoäng cô khoâng coù raûnh ñeå ñaëc daây quaán maø daây quaán ñöôïc boá trí tröïc tieáp treân beà maët nhaún cuûa rotor (printed winding). Vieäc rotor ñoäng cô khoâng coù raõnh vaø daây quaán ñöôïc boá trí nhö treân laøm cho khe hôû khoâng khí giöûa cöïc töø vaø loõi phaàn öùng taêng leân ñoàng thôøi laøm giaûm ñieän khaùng phaàn öùng. Hình 9.4 Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu vôùi rotor hænh dóa 101
2.2 Caùc phöông phaùp ñieàu khieån ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu: Ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu coù theå ñöôïc ñieàu khieån theo moät trong hai caùch sau: Ñieàu khieån lieân tuïc laø phöông phaùp ñieàu khieån söû duïng tín hieäu ñieàu khieån lieân tuïc theo thôøi gian nhöng coù ñoä lôùn thay ñoåi. Tín hieäu ñieàu khieån thöôøng laø ñieän aùp phaàn öùng neân phöông phaùp ñieàu khieån naøy coøn ñöôïc goïi laø ñieàu khieån phaàn öùng. Ñieàu khieån cöïc laø phöông phaùp ñieàu khieån khi ta ñöa ñieän aùp ñieàu khieån vaøo cuoän kích thích. 2.2.1 Ñieàu khieån phaàn öùng: Sô ñoà ñieàu khieån nhö hình 9.5 cuoän daây kích thích noái tröïc tieáp vaøo löôùi ñieän coù ñieän aùp U KT = U = const . Cuoän daây phaàn öùng ñaët vaøo ñieän aùp ñieàu khieån coù trò soá thay ñoåi U ÑK ≠ const Do U KT = U = const neân doøng ñieän chaïy trong cuoän kích töø I KT = const do ñoù töø thoâng cuûa cuoän kích töø Φ KT = const . Ta coù: Φ KT = C Φ .U KT Vôùi C Φ laø heä soá khuyeách ñaïi. Khi phaàn öùng quay, caùc daây daån cuûa noù caét töø tröôøng kích thích vaø trong cuoän daây phaàn öùng (cuûng chính laø cuoän daây ñieàu khieån) seõ caûm öùng moät söùc ñieän ñoäng EÑK, trò soá cuûa EÑK ñöôïc cho ôû coâng thöùc : E ÑK = C E .Φ KT .n = C E C Φ .U KT .n Doøng ñieän phaàn öùng chính laø doøng ñieän ñieàu khieån coù giaù trò nhö sau: Hình 9.5 Sô ñoà ñieàu khieån phaàn öùng ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu 102
Vôùi rÑK laø ñieän trôû cuûa maïch ñieän phaàn öùng. Töông taùc giöõa Φ KT vaø I ÑK taïo ra momen quay nhö bieåu thöùc sau: M = C M .Φ KT .I ÑK = C M .C Φ .U KT .I ÑK Keát hôïp 2 coâng thöùc treân, ta coù: C M .C Φ .U KT .U ÑK − C E .C M .C Φ .U 2 .n 2 KT M= rÑK U ÑK Tín hieäu ñieàu khieån α = laø ñieän aùp ñieàu khieån trong heä ñôn vò töông U KT ñoái. Thay U ÑK = α.U KT vaøo bieåu thöùc treân ta ñöôïc : C M .C Φ .α.U 2 − C E .C M .C Φ .U 2 .n 2 KT KT M= rÑK Chuùng ta seõ thay caùc giaù trò thöïc cuûa M, n, UÑK baèng caùc giaù trò trong heä ñôn vò töông ñoái ñeå deã so saùnh ñaëc tính cuûa caùc ñoäng cô coù coâng suaát khaùc nhau vaø toác ñoä khaùc nhau. Vôùi giaù trò momen trong heä ñôn vò töông ñoái : M m= M mm Vôùi Mmm laø momen môû maùy cuûa ñoäng cô; khi ñoäng cô môû maùy n = 0, UÑK = UKT suy ra α = 1 . Bieåu thöùc M coù theå ñöôïc vieát laïi nhö sau: C .C .U 2 M mm = M Φ KT (9-1) rÑK Thay caùc bieàu thöùc treân vaøo bieåu thöùc m ta ñöôïc: m = α − C E .C Φ .n Toác ñoä quay trong heä ñôn vò töông ñoái : n v= n0 Vôùi n0 laø toác ñoä quay khoâng taûi lyù töôûng; toác ñoä naøy ñaït ñöôïc khi m = 0, α = 1. Bieåu thöùc 1.1.20 coù theå ñöôïc vieát laïi nhö sau: 1 (9-2) n0 = C E .C Φ Thay caùc bieàu thöùc v vaø n0 vaøo bieåu thöùc cuûa m ta ñöôïc: m =α−v Töø bieåu thöùc treân ta ruùt ra nhaän xeùt: momen quay cuûa ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu khi ñieàu khieån phaàn öùng laø moâït haøm baät nhaát (tuyeán tính) cuûa toác ñoä quay v vaø heä soá tín hieäu ñieàu khieån α . 103
2.2.2 Ñieàu khieån cöïc: Nhö ñaõ ñeà caäp ñeán ôû phaàn treân thì phöông phaùp ñieàu khieån cöïc laø phöông phaùp maø ñieän aùp ñieàu khieån ñöôïc ñaëc vaøo cuoän daây phaàn caûm (cöïc töø) coøn ñieän aùp kích töø chính laø ñieän aùp löôùi ñaët vaøo cuoän daây phaàn öùng (hình 9.6). Hình 9.6 Sô ñoà ñieàu khieån cöïc ñoäng cô chaáp haønh moät chieàu Vì ñieän aùp kích töø trong phöông phaùp naøy lôùn ( U KT = U Löôùi ) neân ñoái vôùi nhöõng ñoäng cô coù coâng suaát lôùn hôn 10 watt thì ngöôøi ta thöôøng maéc theâm moät ñieän trôû phuï RP noái tieáp vôùi maïch phaàn öùng ñeå haïn cheá doøng ñieän khôûi ñoäng. Treân cuoän daây ñieàu khieån (cuoän daây cöïc töø) chæ ñaët vaøo ñieän aùp ñieàu khieån (chæ coù tín hieäu ñieàu khieån) khi coù yeâu caàu laøm chuyeån ñoäng rotor. Töø thoâng chính cuûa ñoäng cô laø töø thoâng cuûa cuoän daây ñieàu khieån Φ ÑK . Trò soá cuûa Φ ÑK khi maïch töø cuûa maùy khoâng baõo hoaø seõ tæ leä vôùi I ÑK coù nghóa laø tyõ leä vôùi U ÑK . Φ ÑK = C Φ .U ÑK = C Φ .α.U KT U ÑK U Trong ñoù: heä soá tín hieäu α = = ÑK U KT U Löôùi Khi phaàn öùng quay, trong cuoän daây phaàn öùng (cuoän kích thích) caûm öùng moät söùc ñieän ñoäng EKT: E KT = C E .Φ ÑK .n = C E .C Φ .U ÑK .n Doøng ñieän kích töø IKT baèng: U KT − E KT I KT = rKT 104
Töông taùc giöûa töø thoâng cuoän daây ñieàu khieån Φ ÑK vôùi doøng ñieän kích töø IKT sinh ra momen quay M. M = C M .Φ ÑK .I KT C M .C Φ .α.U 2 − C M .C E .C 2 .α 2 .U 2 .n Hay: KT KT Φ M= rKT Qui caùc bieåu thöùc treân veà giaù trò töông ñoái ta coù bieåu thöùc momen trong heä ñôn vò töông ñoái laø: m = α − α 2 .v = f (α, v) U ÑK n M Vôùi: α = ; v= ; m= n0 M mm U KT 1 Trong ñoù: n 0 = n (α =1;m =0) = C E .C Φ C M .C Φ .U 2 ÑK M mm = M ( n =0;α =1) = rKT 3 Maùy phaùt toác moät chieàu Maùy phaùt toác noùi chung laø loaïi maùy ñieän coâng suaát nhoû laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt, chuùng coù chöùc naêng chuyeån ñoåi tín hieäu goùc quay thaønh tín hieäu ñieän. Trong tröôøng hôïp naøy, qui luaät chuyeån ñoåi phuï thuoäc vaøo ñaëc tính ngoõ ra cuûa maùy phaùt toác. 3.1 Ñaëc tính ngoõ ra cuûa maùy phaùt toác moät chieàu: Döïa vaøo caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc, maùy phaùt toác moät chieàu thöïc chaát laø maùy ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp hoaëc baèng nam chaâm vænh cöûu (hình 9.7). Hình 9.7 Sô ñoà maùy phaùt toác moät chieàu kích thích ñoäc laäp. Ñaëc tính ngoõ ra cuûa maùy phaùt toác moät chieàu laø moái quan heä giöûa ñieän aùp ra ôû hai ñaàu cöïc cuûa phaàn öùng vaø toác ñoä quay cuûa phaàn öùng khi taûi thuaàn trôû Rt coù giaù trò khoâng ñoåi vaø töø thoâng Φ laø haèng soá. Theo lyù thuyeát maùy ñieän thì söùc ñieän ñoäng EF cuûa phaàn öùng tyõ leä thuaän vôùi töø thoâng Φ vaø toác ñoä quay cuûa phaàn öùng. Vì vaäy, vôùi töø thoâng Φ laø haèng soá thì ta coù bieåu thöùc sau: E F = C E .n.Φ 105
Theo ñònh luaät Ohm ta coù doøng ñieän phaàn öùng nhö sau: U IF = F Rt Phöông trình caân baèng ñieän aùp cuûa maùy phaùt toác moät chieàu: U F = E F − I F .rF − ΔU ch Trong ñoù: EF laø söùc ñieän ñoäng phaàn öùng. IF laø doøng ñieän phaàn öùng. rF laø ñieän trôû cuoän öùng. ΔU ch laø ñieän aùp rôi treân choåi than. Töø caùc bieåu thöùc treân ta nhaän ñöôïc bieåu thöùc ñaëc tính ñieän aùp ra cuûa maùy phaùt toác moät chieàu nhö sau: C .Φ.n − ΔU ch UF = E r 1+ F Rt Neáu xem nhö ñieän aùp rôi treân choåi than khoâng ñaùng keå vaø coù theå boû qua thì bieåu thöùc treân coù theå vieát laïi nhö sau: C .Φ.n UF = E = K.n rF 1+ Rt Neáu töø thoâng Φ , ñieän trôû phaàn öùng rF vaø ñieän trôû taûi Rt khoâng ñoåi thì quan heä U F = f (n) laø tuyeán tính vôùi heä soá khuyeách ñaïi (ñoä doác) K ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Khi CE, Φ , Rt caøng lôùn vaø rF caøng nhoû thì ñoä doác cuûa ñieän aùp ra caøng lôùn. Trong tröôøng hôïp maùy hoaït ñoäng ôû cheá ñoä khoâng taûi ( R t = ∞ ) thì ñoä doác cuûa ñieän aùp ra laø lôùn nhaát. Hình 9.8 Ñaëc tính ra cuûa maùy phaùt toác moät chieàu Öu ñieåm cuûa maùy phaùt toác moät chieàu laø coù troïng löôïng vaø kích thöôùc nhoû nhöng coâng suaát lôùn. Vôùi maùy phaùt toác kích töø baèng nam chaâm vónh cöûu khoâng caàn coù nguoàn nuoâi. 106