ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP pot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP GVHD : LÊ NGỌC HỘI SV : TẠ VĂN TIẾN MSSV: 11010603 Thành Phố Hồ Chí Minh Ngày 20/6/2013 LỜI NÓI ĐẦU Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại, máy điện giữ vai trò chủ đạo trong việc truyền tải và biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác phục vụ cho yêu cầu sản xuất và sinh hoạt của con người. Do đó, việc học tập và nghiên cứu máy điện là nhu cầu rất cần thiết để đáp ứng nhiệm vụ công nghiệp hóa đất nước. Trong quá trình sản xuất, động cơ điện giữ vai trò không thể thiếu trong việc biến đổi điện năng thành cơ năng, trong đó phải kể đến động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều. Động cơ điện xoay chiều có tầm quan trọng to lớn và được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống, từ máy móc sản xuất lớn đến các thiết bị gia dụng như máy quạt, máy bơm nước,… Mặc dù động cơ điện xoay chiều có nhiều ứng dụng trong đời sống nhưng ta vẫn không thể phủ nhận vai trò của động cơ điện một chiều. Động cơ điện một chiều được sử dụng trong các ứng dụng mà động cơ xoay chiều không đáp ứng được như trong các cơ cấu nâng hạ, cần trục,… Vì vai trò của động cơ một chiều cũng không kém phần quan trọng nên phần đồ án, xin phép được trình bài về động cơ điện một chiều, cụ thể là động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Dưới đây là phần đồ án của nhóm em. Các thành phần trong bài: PHẦN I : CẤU TẠO VỀ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU. PHẦN II: PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. PHẦN III: ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP. PHẦN IV: MỞ MÁY ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. PHẦN V: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ. PHẦN VI : BÀI TẬP MINH HỌA. PHẦN VII: NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN. I/ CẤU TẠO: 1/ Stator: (phần tĩnh) 1.1/ Cực từ chính: Là phần sinh ra từ trường gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ. Lõi thép: gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép lại với nhau. Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng đặt trên cực từ và mắc nối tiếp với nhau. 1.2/ Cực từ phụ: Được làm bằng thép khối, trên thân có đặt dây quấn, đặt giữa cực từ chính dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tiêu tia lửa điện trên chổi than. 1.3/ Vỏ máy: (gông từ) Làm nhiệm vụ kết cấu và làm mạch từ nối liền các cực từ. 1.4/ Các bộ phận khác: Nắp máy: bảo vệ các bộ phận bên trong máy. Cơ cấu chổi than: để đưa điện từ phần quay ra ngoài hoặc ngược lại. 2/ Rotor : (phần quay) 1.1/ Lõi sắt phần ứng: Để dẫn từ trường dùng thép lá kỹ thuật điện có sơn cách điện hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên các lá thép có dập các rãnh để đặt dây quấn. Ngoài ra các máy lớn còn có các rãnh thông gió ngang trục. 1.2/ Dây quấn phần ứng: Là phần sinh ra sức điện động và cho dòng điện chạy qua. Dây quấn thường được làm bằng đồng có bọc cách điện. Dây có tiết diện tròn đối với máy điện nhỏ và tiết diện hình chữ nhật đối với máy điện vừa và nhỏ. 1.3/ Cổ góp: Dây quấn phần ứng được nối ra cổ góp. Cổ góp thường được làm bởi nhiều phiến đồng mỏng được cách điện với nhau bằng những tấm mica và hợp thành một trụ tròn. 1.4/ Chổi than: Máy có bao nhiêu cực thì có bấy nhiêu chổi than. Các chổi than cùng cực tính được nối với nhau để có một cực dương hay âm duy nhất. 1.5/ Các bộ phận khác: cánh quạt, trục máy. II/ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: Gồm 4 loại: · Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. · Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. · Động cơ điện một chiều kích từ song song. · Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp. Trong các loại động cơ điện một chiều được giới thiệu trên thì động cơ kích từ độc lập điển hình nhất, là cơ sở để nghiên cứu các loại động cơ điện khác. Vì vậy, dưới đây là phần trình bày các vấn đề cơ bản của động cơ một chiều kích từ độc. III/ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: 1/Đặc tính cơ: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập Phương trình đặc tính cơ : U ư = E ư + (R ư +R i )I ư (2-1) Trong đó: U ư : điện áp phần ứng (V). E ư : sức điện động phần ứng (V). R ư : điện trở của mạch phần ứng (Ω). R f : điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω) . I ư : dòng điện trong mạch phần ứng (A). Với R ư = r ư +r cf + r i +r ct r ư : điện trở cuôn dây phần ứng. r cf : điện trở cuộn cực từ phụ. r b : điện trở cuộn bù. r ct : điện trở tiếp xúc của chổi điện. Sức điện động E ư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức : E ư = Φω = (2- 2) Trong đó : p : số đôi cực từ chính. N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. a : số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng. Φ : từ thông kích từ dưới một cực từ (W b ). ω : tốc độ góc ( rad/s). K = : hệ số cấu tạo của động cơ. Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì E ư =K E Φn (2-3) và ω = = Vì vậy: E ư = Φ n K E = : Hệ số sức điện động của động cơ. K E = 0,105K M Từ (2-1) và (2-2) ta có : ω = – I ư (2-4) Biểu thức (2-4) chính là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác mômen điện từ M đt của động cơ được xác định bởi: M đt =K E ΦI ư (2-5) suy ra : I ư = Thay giá trị của I ư vào (2-4), ta được: ω = – M đt (2- 6) Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là M đt = M cơ = M. ω = – M (2- 7) Đây chính là phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập. Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông Φ = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (2-4) và phương trình đặc tính cơ (2-7) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên H.2-3 và H.2-4 là những đường thẳng. Hình 2.3. Đặc tính cơ điện của động cơ Hình 2.4. Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập. một chiều kích từ độc lập. Theo các đồ thị trên, khi I ư = 0 hoặc M = 0 ta có: ω = = ω 0 (2- 8) ω 0 được gọi là tốc độ không tải lí tưởng của động cơ. Còn khi ω = 0 ta có: I ư = = I nm (2-9) và M = K M ΦI nm = M nm (2- 10) I nm , M nm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. Mặt khác, phương trình đặc tính (2-4) , (2-7) cũng có thể được viết ở dưới dạng : ω = - = ω 0 - Δω (2- 11) ω = - = ω 0 - Δω (2-12) Trong đó R = R ư + R f , ω 0 = Δω = I ư = M , Δω được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M. Ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trên hệ đơn vị tương đối, với điều kiện từ thông là định mức (Φ = Φ đm) . trong đó : ω * = , I * = , M * = , R * = (R cb = được gọi là điện trở cơ bản). Từ (2-4) và (2-7), ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ đơn vị tương đối: ω * = 1 – R * 1 * (2-13) ω * = 1 - R * M * . (2-14) 2/ Xét ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính cơ (2-7) ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ : Từ thông động cơ Φ, điện áp phần ứng U ư và điện trở phần ứng động cơ. Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó. 2.1/Ảnh hưởng của điện trở phần ứng: Giả thiết U ư = U đm =const và Φ=Φ đm =const. Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R t vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này,tốc độ không tải là lí tưởng: ω 0 = = const Độ cứng của đặc tính cơ: β = = = var. Khi R f càng lớn, β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với R f = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên: β TN = (2-17) β TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở phụ R f ta được một họ đặc tính biến trở có dạng như H-2.5. Ứng với một phụ tải M C nào đó, nếu R f càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. 2.2/Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: Giả thiết từ thông Φ = Φ đm = const, điện trở của phần ứng R ư = const. Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với U đm , ta có: Độ cứng đặc tính cơ: β = = const H-2.5 [...]... năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng củ động cơ được tích lũy được nên cơng suất tiêu tốn nằm trong mạch kích từ Pktđm = (1 1.5)%Pđm Phương trình cân bằng cơng suất khi hãm động năng: Eư Ih = (Rư + Rh)Ih2 3.3.2/Hãm động năng tự kích: Hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay, ta cắt cả phần ứng cuộn kích ra khỏi lưới điện để đóng vào một điện trở hãm Từ sơ đồ ngun lý ta có: Iư = Ih +Ikt... = 1,9875(W) Vậy : Rf = 80 Đặc tính cơ: VII/ NHẬN XÉT DÁNH GIÁ: Ưu điểm: Đề tài đã bước đầu giới thiệu về cấu tạo, ngun lý, tầm quan trọng của động cơ một chiều kích từ độc lập trong đời sống và trong sản xuất, giúp cho người đọc hiểu rõ về đặc tính cơ của động cơ, các cách khởi động và các trạng thái hãm Qua đó, có được những hiểu biết cơ bản về động cơ điện một chiều, có thể áp dụng kiến thức để giải... 3/Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng Rf : khi thêm Rf độ dốc đường đặc tính cơ động cơ tăng lên làm tốc độ động cơ giảm xuống VI/ BÀI TẬP MINH HỌA: Một động cơ kích từ độc lập có các tham số sau: Pđm = 10KW, Uđm = 110V, Iđm = 100A, nđm = 500 v/ phút Trang bị cho một cơ cấu nâng đang làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên với phụ tải Mc = 0,8Mđm và động cơ đã nâng hàng xong Hãy vẽ đặc tính cơ và... trên đường đặc tính cơ tự nhiên Khi tốc độ vượt q ω > ω0 , momen điện từ của động cơ đổi dấu trở thành momen hãm 3.2/ Hãm ngược: Trạng thái hãm ngược của động cơ xảy ra khi phần ứng dưới tác dụng của động năng tích lũy trong các bơ phận chuyển động hoặc do momen thế năng quay ngược chiều với momen điện từ của động cơ Momen sinh ra bởi động cơ, khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất Có hai... đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên như H.2-6 Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mơmen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động H-2.6 2.3/ Ảnh hưởng của từ thơng:... kích từ độc lập ta cắt phần ứng ra khỏi lưới điện một chiều, và đóng vào một điện trở hãm, còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ Mạch điện có sơ đồ như hình : Tại thời điểm ban đầu tốc độ động cơ vẫn có giá trị ωhđ nên Ehđ = KEΦIhđ Và dòng điện hãm ban đầu: Ihđ = - =- (2-46) Tương ứng ta có momen hãm ban đầu: Mhđ = KMΦIhđ < 0 (2-47) Biểu thức (2-46) và (2-47) chứng tỏ dòng hãm Ihđ và Mhđ ngược chiều. .. giảm từ thơng ω01 Φ2 ω0 (b) H-2.7: Đặc tính Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thơng : Dòng điện ngắn mạch: Inm = Mơmen ngắn mạch : = const Mnm =KMΦxInm = var Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của một động cơ khi giảm từ thơng được biểu diễn trên H-2.7a,b Với các dạng mơmen phụ tải MC thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thơng tốc độ của động cơ tăng lên (H-2.7b) 3/Đặc tính cơ. .. lượng tổn hao lớn, nhất là khi phải mở máy ln Nên trong một số thiết bị người ta dùng mở máy khơng biến trở bằng cách hạ điện áp đặt vào động cơ mở máy Dùng tổ máy phát – động cơ nguồn điện áp có thể điều chỉnh được của máy phát cung cấp cho phần ứng của động cơ, trong khi đó mạch kích thích của máy phát và động cơ phải được đặt dưới một điện áp độc lập khác Phương pháp này chỉ áp dụng cho ĐCĐKTĐL Thường... hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ Lúc này momen gây ra do trọng tải lớn hơn mo6men do ma sát trong các bộ phận chuyển động của cơ cấu, động cơ điện sẽ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta phải đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tốc độ động cơ tăng dần lên, khi tốc độ dần đạt đến giá trị ω0 ta cắt điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên... của từ thơng: Giả thiết điện áp phần ứng Uư = Uđm = const Điện trở phần ứng Rư =const Muốn thay đổi từ thơng ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ Trong trường hợp này: Tốc độ khơng tải: ω0x = Độ cứng đặc tính cơ: β= = var = var Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thơng Nên khi từ thơng giảm thì ω0x tăng, còn β sẽ giảm Ta có một họ đặc tính cơ với ω0x tăng dần và độ . khác: cánh quạt, trục máy. II/ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: Gồm 4 loại: · Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. · Động cơ điện một chiều kích. động cơ một chiều kích từ độc. III/ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: 1/Đặc tính cơ: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập