Báo cáo máy điện đề tài tìm hiểu động cơ điện kích từ độc lập1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA: ĐIỆN- ĐIỆN TỬBÁO CÁO MÁY ĐIỆNĐỀ TÀI TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ ĐỘC LẬPGiảng viên: Ngô Quang Thanh Than

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA: ĐI ỆN- ĐI ỆN TỬ

BÁO CÁO MÁY ĐIỆN

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ ĐỘ C LẬP

Giảng viên: Ngô Quang Thanh Thanh

Sinh viên thực hiện

I - Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Động cơ điện một chiều có dòng kích từ được cấp một nguồn riêng là động cơ một chiều kích từ độc lập Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cấu tạo hai phần riêng biệt: phần bố trí ở phần tĩnh có các cuộn dây kích từ sinh ra từ thông Ф, phần ứng là phần quay nối với điện áp lưới qua vành góp và chổi than Tác động

giữa từ thông và dòng điện phầФ n ứ tạo nên ng mômen quay động cơ Khi động cơ quay các thanh dẫn phần ứng cắt qua từ thông tạo nên sức điện động

Xây dựng phương trình đặc tính cơ điện một chiều kích từ độc lập

Ta có phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư = E + (Rư ư + Rf) Iư (1.1) Trong đó:

+ Uư: Điện áp phầ ứng (V)n

+ Eư: Sức điện động phầ ứng (V)n

+ Rư: Điện trở mạch phầ ứng (Ω)n

+ Iư: Dòng điện của mạch phầ ứng (A)n

Với: R = r + r + r + rư ư cf b ct

+ rư: Điện trở ộn dây cu phần ứng

+ rcf: Điện trở ộn dây cực từ cu phụ

+ rb: Điện trở ếp xúc cuộn bùti

+ rct: Điện trở tiếp xúc của chổi điện

Sức điện động E của phầ ứng động cơ được xác ư n định theo biểu thức:

E = 2𝑎𝜋𝑝.𝑁 𝜙 𝜔= K 𝜙 𝜔 (1.2) 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 ới một cực từdư

+ 𝜔: Tốc độ góc (rad/s)

+ K = 2𝑎𝜋𝑝.𝑁 :Hệ số cấu tạo của động cơ

Từ (1.1) và (1.2) ta có:

ω = 𝑈 ư

𝐾 − 𝑅ư + 𝑅𝑓

𝐾 𝐼ư (1.3)

Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ Mặt khác, mômen điện từ M của động cơ đượđt c xác định bởi:

Mđt = 𝐾 .Iư

Với Iư =𝑀đ𝑡

𝐾.

Thay vào giá trị I vào (1.3) ta có:ư

ω = 𝑈ư

𝐾. − 𝑅ư + 𝑅𝑓

(𝐾 ) 2 𝑀đ𝑡 (1.5) 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 = M = Mđt cơ

ω = 𝑈ư

𝐾. − 𝑅ư + 𝑅𝑓

( 𝐾 )2 𝑀 (1.6) Đây là phương ình đặc tính cơ của động cơ điệtr n một chiều kích từ độc lập.Giả thiết phần ứng được bù đủ,

từ thông = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện

(1.3) và phương trình đặc tính cơ (1.6) là tuyến tính Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình 1.6 là những đường thẳng

Đặc tính cơ ện Đặc tính cơ đi

Theo các đồ ị trên, khi I = 0 hoặc M = 0 ta có:th ư

ω = 𝑈ư

𝐾. = ω0 (1.7)

ω0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động

cơ Còn khi ω =0 ta có:

Iư = 𝑈

𝑅𝑢+ 𝑅𝑓 = Inm (1.8)

M = K Inm = Mnm (1.9)

Inm và Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch Ngoài ra phương trình đặc tính (1.3) và (1.6) cũng có thể ợc viết dưới dạđư ng:

ω = 𝑈ư

𝐾. − 𝑅

𝐾. 𝐼𝑢 = ω0 - ∆ω (1.10)

ω = 𝑈ư

𝐾. − ( 𝑅 )

𝐾. 2 𝑀 (1.11) Trong đó:

R = R + Rư f

ω0 = 𝑈ư

𝐾.

∆ω = 𝑅.𝐼𝑢

𝐾. = 𝑅.𝑀

( 𝐾 )2

∆ω được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M

Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động cơ , điện áp phần ứng U , điện trở ư phần ứng động cơ

II - So sánh các loại động cơ

* ống nhauGi

- Đều sử dụng dòng điện một chiề để tạo ra lực điệu n từ

- Có hai cuộn dây: cuộn dây phầ ứng và cuộn dây kích n từ

- Có rotor và stator

* Khác nhau

Đặc

điểm

Đc kích từ

độc lập

Đc kích từ song song

Đc kích từ nối tiếp

Đc kích từ hỗn hợp

Cấu

tạo

Cuộn dây

kích từ

được cấp

từ nguồn

riêng

Cuộn dây kích từ được mắc song song với cuộn dây phần ứng

Cuộn dây kích từ được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

Cuộn dây kích từ được mắc

cả song song và nối tiếp với cuộn dây phần ứng

Đặc

điểm

Mô-men

khởi động

Mô-men khởi

Mô-men khởi

Kết hợp được ưu

lớn, đặc

tính cơ

tuyến tính

động nhỏ, đặc tính

cơ không tuyến tính

động rất lớn, đặc tính cơ tuyến tính

điểm của động cơ kích từ độc lập và động cơ kích từ nối tiếp

Điều

chỉnh

tốc độ

Khó điều

chỉnh tốc

độ

Dễ điều chỉnh tốc độ

Dễ điều chỉnh tốc

độ bằng cách thay đổi điện

áp cấp

Dễ điều chỉnh tốc độ

III - Ứng dụng

Động cơ điện kích từ độc lập có nhiều ưu điểm như: + Có thể ều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn một cách đi linh hoạt

+ Có thể khởi động trực tiếp mà không cần dùng đến bộ khởi động

+ Có thể ạt động ổn định trong điều kiện dòng điệho n lưới không ổn định

Do đó, động cơ điện kích từ độc lập đượ ứng dục ng trong nhiều lĩnh vực như:

+ Trong hệ thống máy phát-động cơ: Động cơ điện kích

từ độc lập được sử dụng để truyền động cho các máy móc sản xuất, chế biến,

+ Trong hệ ống điều khiển: Động cơ điện kích từ độth c lập được sử dụng để ều khiển các thiết bị tự động, đi + Trong hệ thống cung cấp điện dự phòng: Động cơ điện kích từ độc lập được sử dụng để cung cấp điện trong trường hợp mất điện lưới

+ Ngoài ra, động cơ điện kích từ độc lập còn đượ ứng c dụng trong các lĩnh vực khác như:

+ Trong lĩnh vực giao thông vận tải: Động cơ điện kích

từ độc lập được sử dụng trong các thiết bị trên tàu thủy, máy bay, ô tô,

+ Trong lĩnh vực công nghiệp: Động cơ điện kích từ độc lập được sử dụng trong các thiết bị sản xuất, chế biến,

+ Trong lĩnh vực y tế: Động cơ điện kích từ độc lập được

sử dụng trong các thiết bị y tế, phẫu thuật,

Một số ứng dụng cụ ể của động cơ điện kích từ th độc lập:

+ Trong máy móc sản xuất: Động cơ điện kích từ độc lập được sử dụng để truyền động cho các máy móc sản xuất như máy dệt, máy in, máy CNC,

+ Trong hệ ống điều khiển: Động cơ điện kích từ độth c lập được sử dụng để ều khiển các thiết bị tự động như đi máy nâng, máy xúc, máy robot,

Trong hệ ống cung cấp điện dự phòng: Động cơ điệth n kích từ độc lập được sử dụng để cung cấp điện trong trường hợp mất điện lưới cho các thiết bị quan trọng như

hệ ống chiếu sáng, hệ ống thông tin liên lạc, th th