Lời nói đầu
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của
các lĩnh vực khoa học, ứng dụng của điện tử công suất vào công nghiệp nói
chung và công nghiệp điện tử nói riêng, các thiết bị điện tử có công suất lớn
đã được chế tạo ngày càng nhiều, đặc biệt là ứng dụng của nó vào các ngành
kinh tế quốc dân và đời sống, làm cho yêu cầu về sự hiểu biết và thiết kế các
loạI thiết bị này hết sức cần thiết đối với lạI kỹ sư ngành điện
Cùng với sự phát triển của ngành điện tử công suất thì việc ứng dụng động
cơ điện một chiều vào công nghiệp là hết sức quan trọng. Việc sử dụng động
cơ điện một chiều với nhiều mục đích như để bảo đảm yêu cầu công nghệ
của phụ tải
Để hiểu rõ được vai trò của điện tử công suất và động cơ điện một chiều thì
trong bản đồ án môn học này được sự hướng dẫn của thầy Đỗ Trọng Tín với
nội dung :
“ Thiết kế nguồn cấp điện cho động cơ một chiều kích từ độc lập đảm bảo
yêu cầu tốc độ trơn, ổn định, chống quá tải và chống mất kích từ”
Bản đồ án của em gồm
Trong bản đồ án này mặc dù em đã cố gắng song với sự hiều biết và những
kiến thức đã học còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những
thiếu sót.Em kính mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo tận tình của các thầy
cô giáo và của các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên
Đào xuân Hùng
….
1
Chương I: Giới thiệu về động cơ một chiều
I- Cấu tạo của động cơ một chiều
- những phần chính của máy điện một chiều gồm stato với cực từ
, roto với dây quấn và cổ góp với chổi điện
a- stato: còn gọi là phần cảm gồm một lõi thép bằng thép
đúc vừa là mạch từ vừa là vỏ máy
+ cực từ chính : có dây quấn kích từ lồng vào lõi sắt cực từ , lõi thép cực từ
làm bằng thép kỹ thuật điện mỏng, các cuộn kích từ được quấn bằng dây
đồng bọc cách điện và được nối nối tiếp với nhau
+ cực từ phụ : được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều
, lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối, trên thân cực từ phụ có
đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính
b- roto: còn gọi là phần ứng gồm lõi thép và dây quấn
phần ứng
- lõi thép hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật dày 0,5 mm, phủ
sơn cách điện ghép lại và được dập lỗ thông gió và rãnh để đặt
dây quấn phần ứng
- cổ góp gồm các phiến góp làm bằng đồng được cách điện có
dạng hình trụ gắn ở đầu trục roto
- chổi điện làm bằng than graphit, các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ
lò xo và giá chổi điện gắn lên nắp máy
II- Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
- Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi than A,B trong dây
quấn phần ứng sinh ra dòng điện Iư . Các thanh dẫn ab , cd có
dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho
roto quay , khi phần ứng quay nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab,
cd đổi chỗ cho nhau do đó các phiến góp đổi chiều dòng điện
giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ có chiều
quay không đổi , khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường
sẽ cảm ứng sức điện động Eư chiều quay xác định theo qui tắc
bàn tay trái
Phương trình điện áp :
U = Eư + Rư .Iư
III- Phân loại về động cơ một chiều
- Động cơ một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp
giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh
2
tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng ( máy cán thép,
máy công cụ lớn, đầu máy tiện.)
- cũng như máy phát, động cơ điện một chiều được phân loại
theo kích thích từ thành các động cơ điện kích từ độc lập , kích
thích song song, kích thích nối tiếp và kích thích hỗn hợp
- Giới thiệu về động cơ kích từ độc lập
E
I
Rf
Uư
Ikt
Rkt
Uư
CKT
Ukt
Hình 1: sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập
- Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch
điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn một
chiều độc lập với nhau và lúc này động cơ được gọi là động cơ
kích từ độc lập
b- Phương trình đặc tính cơ
phương trình đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ
độc lập
u
fu
uI
K
RR
K
U.
Φ
+
−
Φ
=
ω
nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép của mômen cơ trên trục
động cơ bằng mômen điện từ ta kí hiệu là M, nghĩa là Mđt = Mcơ =
M thì ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập
()
M
K
RR
K
Ufu
u.
2
Φ
+
−
Φ
=
ω
3
- Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, φ = const thì các
phương trình đặc tính cơ điện và đặc tính cơ là tuyến tính
Trong đó: a
Np
KΠ
=2
.
ω : tốc độ góc , rad/s
φ : từ thông kích từ dưới một cực từ
Uư : điện áp phần ứng
Rư : điện trở phần ứng
Rf : điện trở phụ trong mạch phần ứng
Iư : dòng điện trong mạch phần ứng
Đồ thị mô tả phương trình đặc tính cơ
ωđm
ω0
ω
Mđm M
IV- Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng
-Để điều chỉnh điện áp phần ứng đông cơ điện một chiều cần có thiết bị
nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập , các bộ chỉnh lưu
điều khiển các thiết bị này có chức năng biến đổi lượng xoay chiều thành
một chiều có suất điện động Eb điều chỉnh được là nhờ tín hiệu Uđk
BBĐ
LK
-Phương trình đặc tính cơ của hệ thống như sau:
4
u
dm
bud
dm
bI
K
RR
K
E.
Φ
+
−
Φ
=
ω
- vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng của đặc tính
cơ cũng không thay đổi còn tốc độ không tải lý tưởng tuỳ thuộc vào
giá trị điện áp Uđk của hệ thống do đó có thể nói phương pháp điều
chỉnh này là triệt để
- Để xác định dải điều chỉnh tốc độ ta thấy rằng tốc độ lớn nhất của hệ
thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản là đặc tính ứng với điện áp định
mức và từ thông cũng giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải
điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mômen khởi
động , khi mômen tải là định mức thì giá trị lớn nhất va nhỏ nhất của
tốc độ là:
β
ωω
dm
M
−= max0max
β
ωω
dm
M
−= min0min
Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh
phải có mômen ngắn mạch là:
Mnmmin = Mcmax = KM.Mđm
Trong đó : KM: hệ số quá tải về mômen, do họ đặc tính cơ là những
đường thẳng song song với nhau nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính
cơ ta có thể viết:
()()
()
1
1
1
1
1
max0
max0
minmin
−
−
=
−
−
=
−=−=
M
dm
dm
M
dm
M
dm
dmnm
K
M
M
K
M
D
K
M
MM
βω
β
β
ω
ββ
ω
* Phạm vi điều chỉnh phụ thuộc tuyến tính vào β
5