Gioi thieu ve dong co dien mot chieu 219430

§å ¸n tèt nghiƯp -ch¬ng I Giới thiệu động điện chiều 1.1 - Khái niệm chung: 1.1.1 - Khái niệm: Cho đến động điện chiều chiếm vị trÝ quan träng hƯ ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn , nã ®ỵc sư dơng réng hƯ thống đòi hỏi có độ xác cao vùng điều chỉnh rộng qui luật điều chỉnh phức tạp Cùng với tiến văn minh nhân loại chng kiến phát triển rầm rộ kể qui mô lẫn trình độ sản xuất đại Trong phát triển ta rễ ràng nhận khẳng định điện máy tiêu thụ điện đóng vai trò quan trọng thiếu đợc Nó ®i tríc mét bíc lµm tiỊn ®Ị nhng cịng lµm mũi nhọn định thành công hệ thống sản xuất công nghiệp Không quốc gia ,một sản xuất không sử dụng điện máy điện a- Khái niệm: Động điện nói chung động điện chiều nói riêng thiết điện từ quay,làm việc theo nguyên lý điện từ,khi đặt vào từ trờng dây dẫn cho dòng cciện chay qua dây dẫn trờng se tác dụng lực từ vao dòng điện (vào dây dẫn) làm dây dẫn chuyển động.Động điện biến đổi điện thành b- Cấu tạo: Gồm hai phần: - phần đứng yên (gọi phần tĩnh ) - phần chuyển động (gọi phần quay ) 1.1.2 Ưu điểm động chiều: Do tính u việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày đợc sử dụng rộng rÃi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định nh công nghiệp giao thông vận tải, nói Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 §å ¸n tèt nghiƯp -chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (nh máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp nhng u điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song u điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu nh thân động không đồng đáp ứng đợc đáp ứng đợc phí thiết bị biến đổi kèm (nh biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng cao Ngày hiệu suất động điện chiều công suất nhỏ khoảng 75% 85%, động điện công suất trung bình lớn khoảng 85% 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm 1000v Hớng phát triển cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy công suất lớn vấn đề rộng lớn phức tạp với vốn kiến thức hạn hẹp phạm vi đề tài em đề cập nhiều vấn ®Ị lín mµ chØ ®Ị cËp tíi vÊn ®Ị thiÕt kế điều chỉnh tốc độ có đảo chiều động chiều kích từ độc lập Phơng pháp đợc chọn băm xung cha phơng pháp mang lại hiệu kinh tế cao nhng đợc sử dụng rộng rÃi tính đặc điểm mà ta phân tích đề cập sau 1.2- Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động 1.2.1- Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ,là phận sinh từ trờng Gồm có mạch từ dây kích thích lồng mạch từ(nếu động Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiÖp -cơ đợc kích từ băng nam châm điện) - mạch từ đợc làm băng sắt từ (thép đúc,thép đặc ) - Dây quấn kích thích hay gọi dây quấn kích từ đợc làm dây điện từ (êmay).Các cuộn dây điện từ đợc nối tiếp vơi a- Cực từ chính: Lµ bé phËn sinh tõ trêng gåm cã lâi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ đợc gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ đợc quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây đợc bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trớc đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đợc đặt cực từ đợc nối tiếp với b- Cực từ phụ: Cực từ phụ đợc đặt cực từ dùng để cải thiƯn ®ỉi chiỊu Lâi thÐp cđa cùc tõ phơ thêng làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống nh dây quấn cực từ Cực từ phụ đợc gắn vào vỏ máy nhờ bulông c- Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thờng dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thờng dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy d- Các phận khác Bao gồm: - Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm h hỏng dây quấn an toàn cho ngời khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 §å ¸n tèt nghiƯp -võa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trờng hợp nắp máy thờng làm gang - Cơ cấu chổi than: để đa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặy lên cổ góp Hộp chổi than đợc cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại 1.2.2-Phần quay hay rôto Bao gồm phận sau : Là phần sinh suất điện động Gồm có mạch từ đ ợc làm vật liệu sắt từ(lá thép kĩ thuật ) xếp lại với Trên mạch từ có ảe rÃnh đẻ lồng dây quấn phần ứng (làm daay điện từ ) Cuộn dây phần ứng gồm nhiều bôi dây nối vơi theo qui luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây đợc nối với phiến đồng gọi phiến góp Các phiến góp đợc ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp trổi than làm than graphit đợc ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò xo a- Lõi sắt phần ứng: Dùng ®Ĩ dÉn tõ Thêng dïng nh÷ng tÊm thÐp kü tht điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên Trên thép có dập hình dạng rÃnh để sau ép lại dặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên ngời ta dập lỗ thông gió để ép lại thành lõi sắt tạo đợc lỗ thông gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thờng chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp -Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lợng rôto b- Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thờng làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất dới vài kw thờng dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thờng dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn đợc cách điện cẩn thận với rÃnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rÃnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ hay bakelit c- Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng ®iĐn xoay chiỊu thµnh mét chiỊu Cỉ gãp gåm nhiỊu phiến đồng có đợc mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đuôi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp đợc dễ dàng 1.3 - Nguyên lý làm việc động điện chiều Động điện phải có hai nguồn lợng - Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ đẻ sinh từ thông kích từ - Nguồn phần ứng đợc đa vào hai chổi than để đa vào hai cổ góp phần ứng Khi cho điện áp chiều vào hai chổi điện dây quấn phần ứng có điện Các dẫn co dòng điện nằm từ trờng chịu lực tác dụng làm rôt quay Chiều lực đợc xác định qui tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay đợc nửa vòng ,vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp nhiều dòng điện nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp -Khi quay C¸c dÉn cắt từ trờng cảm ứng với suất điện động E chiều suất điện động đợc xác định theo qui tắc bàn tay phải ,ở động chiếu sđđ Engợc chiều dòng điện I nên E đợc gọi sứ phản điện động Phơng trình cân băng điện ¸p : di ­ U = E + R.I +I dt m¹ch roto Trơc Cỉ gãp Chỉi than Lâi thÐp 1.4 - Đặc tính động điện chiều: đặc tính động điện chiều quan hệ tốc độ quay mômen quay động cơ: = f(M) n = f(M) ®ã :  - tèc ®é gãc(rad/s) n – tốc độ quay (v/ph) M momen(Nm) Có hai loại đặc tính : đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo: Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp 0 o o đm ntđm Mđm a)Đặc tính tự nhiên M Mđm 0M b) Đặc tính nhân tạo 1.5 - Phân loại: Khi xem xét động điện chiều nh máy phát điện chiều ngời ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ứng với cách ta có loại động điện loại: Có loại ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu thêng sư dơng : - Đông điện chiều kích từ độc lập - Đông điện chiều kích từ song song - Đông điện chiều kích từ nối tiếp - Đông điện chiều kích từ hỗn hợp Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp -1.5.1- KÝch thÝch ®éc lËp: nguån mét chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập nên : I = I 1.5.2- KÝch thÝch song song: ngn mét chiỊu cã c«ng suất vô lớn điện áp ko đổi, mạch kích từ đợc mắc song song với mạch phần ứng nªn I = Iu +It 1.5.3- KÝch thÝch nèi tiÕp: cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần øng cn kÝch tõ cã tiÕt diƯn lín, ®iƯn trë nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có I = I =It 1.5.4- Kích thích hỗn hợp: Ta có: I = Iu +It Với loại động trênlà tơng ứng với đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều khiển ứng dụng tơng đối khác phụ thuộc vào nhiều nhân tố, đề tài ta xét đên động điện chiều kích từ độc lập biện pháp hữu hiệu để điều khiển loại động 1.6 - Đặc tính điều chỉnh tốc độ động điện chiều: Đặc tính n = f(M) động điện chiều U I u Ru E Ce φ n = Ce φ = (1-1) M = CMI , biểu thức (37-1) có thĨ viÕt díi d¹ng Ru M U n = Ce φ - C M Ce φ (1-2) Trong truyÒn ®éng ®iƯn lùc mét vÊn ®Ị t¬ng ®èi quan träng đặt phair phối hợp tốt đặc tính động điện đặc tính tải máy công tác Tùy theo tính chất truyền động có yêu cầu khác động điện, thí dụ tốc độ không thay đổi thay Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp -đổi nhiều mômen cản thay đổi để thỏa mÃn yêu cầu cần phải dùng loại động điện khác có đặc tính thích hợp Sự phối hợp đặc tính động điện tải phải cho đảm bảo đợc tính ổn định công tác chế độ làm việc xác lập nh trình độ, thí dụ nh điều chỉnh tốc độ Để nghiên cứu điều kiện làm việc ổn định hệ truyền động, ta xét đặc tính M = f(n) động điện Mc = f(n) tải trờng hợp hình 35-3 , ta thấy tăng tốc độ ngẫu nhiên (n = nlv + n) Mc>M động điện bị hÃm lại để trở tốc độ ban ®Çu nlv, øng víi ®iĨm P Cịng nh vËy, xảy giảm tốc độ M c< M động điện đợc gia tốc đạt tốc độ nlv Đây trờng hợp động làm việc ổn định từ hình vẽ ta thấy điều kiện làm việc ổn định động nh sau dM c dM dn < dn (1- 3) Ngợc lại, M = f(n) Mc = f(n) có dạng nh hình 3-3b việc tăng tốc độ khiến cho động điện có mômen gia tốc dơng làm cho tốc độ tiếp tục tăng mÃi, giảm tốc độ đa lại hậu làm cho tốc độ tiếp tục giảm Nh truyền động làm việc không ổn định ứng với điều kiÖn : dM c dM dn < dn (1-4) Tõ biĨu thøc 1-2 ta thÊy r»ng viƯc ®iỊu chØnh tèc ®é cđa ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu cã thĨ thùc đợc cách tha đổi đại lợng , R, U Phơng pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi đợc áp dụng tơng đối phổ biến, thay đổi tốc độ đợc liên tục kinh tế Trong trình điều chỉnh hiệu suất Cte điều chỉnh dựa việc tác dụng lên mạch kích thích có công suất nhỏ so với công suất động Cần ý rằng, bình thờng động làm việc chế độ định mức với kích thích tói đa (=max) nên điều chỉnh theo chiều hớng giảm , tức điều chỉnh tốc độ vùng tốc độ định mức giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế điều kiện khí đổi chiêu máy Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48 Đồ án tốt nghiệp -Phơng pháp điều chỉnh tốc độ cách thêm điện trở phụ vào mạch điện có công suất nhỏ thực tế thờng dùng động điện cần trục Phơng pháp điều chỉnh tốc độ quay cách thay đổi điện áp chØ cho phÐp ®iỊu chØnh tèc ®é quay díi tèc độ định mức nâng cao điện áp điện áp định mức động điện Phơng pháp không gây thêm tổn hao động điện, nhng đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh đợc Sau ta xét đặc tính cách điều chỉnh tốc độ loại động điệnphần ứng để tăng R cho phÐp ®iỊu chØnh tèc ®é quay vïng díi tèc độ quay định mức kèm theo tổn hao lợng điện trở phụ, làm giảm hiệu suất động điện Vì phơng pháp áp dụng động hơng II Tổng quát Các phơng pháp để điều chỉnh tốc độđộng điện chiều 2.1 - Khái niệm chung: Các phơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều rÊt quan träng nã cã thĨ gióp ta rƠ rµng chọn lựa phơng phù hợp cho hệ thống riêng biệt Về phơng diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều u việt so với loại động khác, có khả điều chỉnh tốc độ rễ ràng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Thực tế có hai phơng pháp để điều chỉnh tốc độ động điện chiều: Lê Xuân Hoà - Lớp CĐ TĐH - K48