báo cáo đồ án máy điện 1 khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Nguyên lý hoạt động của mạch này dựa trên việc điều chỉnh dòng điện đầu vào vào động cơ để điều khiển tốc độ và hướng quay của nó.1.1 Mạch khởi động trực tiếp thường bao gồm các thành ph

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Thành viên nhóm

1 Nguyễn Văn Hậu 2251060052

2 Nguyễn Huỳnh Đăng Khôi 2251060058

3 Phạm Phan Thanh Vũ 2251060084

4 Phạm Huỳnh Minh Sang 2251060074

5 Nguyễn Nhật Thuyên 2251060078

6 Võ Trịnh Nguyên 2251060066

Mục lục

1.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập 4

2.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song 6

3.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 8

4.Đảo chiều quay động cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập 9

5.Đảo chiều quay động cơ động cơ điện một chiều kích từ song song 10

6.Đảo chiều quay động cơ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 10

7.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng tự kích 10

8.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng tự kích 12

9.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng tự kích 13

10.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng kích từ độc lập 14

11.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng kích từ độc lập 15

12.Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, hãm động cơ theo phương pháp hãm động năng kích từ độc lập 16

1 Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Mạch khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ độc lập được sử dụng đểkhởi động và điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập Nguyên lý hoạt động củamạch này dựa trên việc điều chỉnh dòng điện đầu vào vào động cơ để điều khiển tốc độ

và hướng quay của nó

1.1 Mạch khởi động trực tiếp thường bao gồm các thành phần sau:

a) Công tắc nguồn (Switch): Đây là công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóngmạch điện của động cơ Khi công tắc được bật, nguồn điện sẽ được cấp vàomạch

b) Trở kháng giới hạn (Limiting resistor): Một trở kháng được sử dụng để giới hạndòng điện đầu vào ban đầu vào động cơ Trở kháng này giúp giảm dòng điệnkhởi đầu và bảo vệ các thành phần mạch khác khỏi quá tải

c) Điều khiển khởi động (Start control): Điều khiển khởi động bao gồm các thiết bịđiều khiển như nút nhấn (push button), công tắc tự động (relay) và các linh kiệnđiện tử Chúng cho phép người dùng khởi động và dừng động cơ một cách thuậntiện và an toàn

d) Transistor hoặc công tắc điện (Transistor or Relay): Một transistor hoặc mộtcông tắc điện được sử dụng để điều khiển dòng điện vào động cơ Khi tín hiệuđiều khiển được kích hoạt, transistor hoặc công tắc điện mở ra, cho phép dòngđiện chảy vào động cơ và khởi động nó

e) Điều khiển tốc độ và hướng quay (Speed and Direction control): Mạch khởiđộng trực tiếp có thể bao gồm các thành phần điều khiển tốc độ và hướng quaycủa động cơ như biến trở điện (potentiometer) hoặc mạch điều khiển tốc độ.Chúng cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơ theonhu cầu

1.2 Nguyên lý hoạt động

Khi nguồn điện được cấp vào mạch và công tắc nguồn được bật, dòng điện sẽ chảyqua trở kháng giới hạn để giới hạn dòng điện đầu vào ban đầu Sau đó, thông qua điềukhiển khởi động và transistor hoặc công tắc điện, dòng điện sẽ được điều khiển để chảyvào động cơ, khởi động và điều khiển tốc độ, hướng quay của động cơ

Lưu ý rằng mạch khởi động trực tiếp có thể có các biến thể và phức tạp hơn tùythuộc vào ứng dụng cụ thể và yêu cầu của động cơ

1.3 Sơ đồ

1.4 Khởi động

Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt , dây cuốn kích từ sinh

ra từ thông max tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể

Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư= 0 và theo biểu thức U=Eư = Rư.Iư thì dòng điện sẽ rất lớn làm cháy động cơ Nếu mômen động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản

rôto bắt đầu quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n Do sự suất hiện và tăng lên của Eư , dòng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn.Động cơ điện một chiều có hai nguồn năng lượng:

- Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thông kích từ

- Nguồn phần ứng được dưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần

ứng

Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than trong dây quấn phần ứng có điện.Các thanh dẫn cho dòng điện nằm trong từ trường sẽ chiụ lực tác dụng làm rôto quay.Chiều lực từ xác định theo qui tắc bàn tay trái

Khi phần ứng quay được nủa vòng, vi trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau Do đó

có phiếu góp chiều dòng điện giữ nguyên làm cho lực từ tác động không thay đổi

Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiềucủa nó được xác diịnh theo qui tắc bàn tay phảI, ở động cơ chiều SĐĐ Eư ngược chiềudòng điện Iư nên Eư gọi là sức phản điện động

2 Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song.

Mạch khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song (Parallel DCMotor Starting Circuit) là một mạch điện được sử dụng để khởi động động cơ mộtchiều kích từ độc lập Nguyên lý hoạt động của mạch này là sử dụng hai bộ nguồn điệnsong song để cung cấp dòng điện khởi động ban đầu cho động cơ và sau đó chuyểnsang nguồn điện chính để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định

2.1 Mạch khởi động trực tiếp động cơ một chiều kích từ song song thường bao gồm các thành phần sau:

a) Công tắc nguồn (Switch): Đây là công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóngmạch điện của động cơ Khi công tắc được bật, nguồn điện sẽ được cấp vàomạch.

b) Bộ nguồn khởi động (Starting Power Source): Đây là nguồn điện được sử dụng

để cung cấp dòng điện khởi động ban đầu cho động cơ Nguồn này có thể là mộtnguồn điện riêng biệt hoặc một bộ biến đổi điện áp

c) Bộ nguồn chính (Main Power Source): Đây là nguồn điện chính được sử dụng đểcung cấp điện cho động cơ sau khi quá trình khởi động ban đầu hoàn tất Bộnguồn chính thường có điện áp và dòng điện đáp ứng yêu cầu của động cơ

d) Transistor hoặc công tắc điện (Transistor or Relay): Một transistor hoặc mộtcông tắc điện được sử dụng để điều khiển chuyển đổi giữa bộ nguồn khởi động

và bộ nguồn chính Khi động cơ khởi động, transistor hoặc công tắc điện sẽ đượckích hoạt để cho phép dòng điện từ bộ nguồn khởi động chảy vào động cơ Sau

đó, khi quá trình khởi động hoàn tất, chúng sẽ chuyển đổi để cho phép dòng điện

từ bộ nguồn chính cung cấp điện cho động cơ

2.2 Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình khởi động, nguồn điện khởi động sẽ cung cấp dòng điện lớn để giúpđộng cơ vượt qua giai đoạn khởi động ban đầu Sau khi động cơ đã hoạt động ổn định,chuyển đổi nguồn sẽ được thực hiện để kết nối động cơ với nguồn điện chính Điều nàyđảm bảo rằng động cơ được cung cấp với điện áp và dòng điện đúng để hoạt động mộtcách ổn định và hiệu quả

2.3 Sơ đồ

2.4 Khởi động

Để thành lập điện áp cần thực hiện một quá trình kích từ Lúc đầu máy không códòng điện kích từ, từ thông trong máy do từ dư của cực từ tạo ra, bằng khoảng 2 ÷ 3%

từ thông định mức Khi quay phần ứng, trong dây quấn phần ứng sẽ có sđđ cảm ứng do

từ thông dư sinh ra Sđđ này khép mạch qua dây quấn kích từ (điệntrở mạch kích từ ở

vị trí nhỏ nhất), sinh ra dòng điện kích từ, làm tăng từ trường cho máy Quá trình tiếptục cho khi đạt điện áp ổn định

Để máy có thể thành lập điện áp, cần thiết phải có từ dư và chiều từ trường dâyquấn kích từ phải cùng chiều từ trường dư Nếu không còn từ dư, ta phải mồi để tạo từ

dư, nếu chiều hai từ trường ngược nhau, ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ hoặc đổichiều quay phần ứng

Phương trình cân bằng điện áp là :

Mạch phần ứng : U = Eư – Rư.Iư

Mạch kích từ : Ukt = Ikt.(Rkt + Rđc)

Phương trình dòng điện : Iư = I + Ikt

Khi dòng điện tải tăng, dòng phần ứng tăng, ngoài hai nguyên nhân làm điện áp

U đầu cực giảm, làm cho dòng điện kích từ giảm, từ thông và sức điện động càng giảm,chính vì thế đường đặc tình ngoài dốc hơn so với máy kích từ độc lập Từ đường đặc

tính ta thấy, khi ngắn mạch, điện áp U = 0, dòng kích từ bằng 0, sức điện động trongmáy sẽ do từ dư sinh ra vì thế dòng điện ngắn mạch In nhỏ so với dòng điện định mức.

Để điều chỉnh điện áp, ta phải điều chỉnh dòng điện kích từ, đường đặc tính điềuchỉnh Ikt = f(I), khi U,n không đổi

3 Khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.

Mạch khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (Series DCMotor Starting Circuit) được sử dụng để khởi động và điều khiển động cơ một chiềukích từ nối tiếp Nguyên lý hoạt động của mạch này dựa trên việc sử dụng một trởkháng giảm áp và một công tắc điện để điều chỉnh dòng điện và tốc độ khởi động củađộng cơ

3.1 Mạch khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp thường bao gồm các thành phần sau:

a) Công tắc nguồn (Switch): Đây là công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóngmạch điện của động cơ Khi công tắc được bật, nguồn điện sẽ được cấp vàomạch

b) Trở kháng giảm áp (Reducing Resistance): Đây là một trở kháng được kết nốinối tiếp với động cơ để giảm áp dòng điện ban đầu khi khởi động Trở kháng nàygiúp giảm tác động của dòng điện khởi động lên động cơ và bảo vệ các thànhphần khác của mạch khỏi quá tải

c) Động cơ một chiều kích từ (DC Motor): Đây là động cơ một chiều kích từ nốitiếp cần được khởi động và điều khiển Điện áp và dòng điện được cung cấpthông qua mạch khởi động

d) Điều khiển tốc độ và hướng quay (Speed and Direction control): Mạch khởiđộng trực tiếp cũng có thể bao gồm các thành phần điều khiển tốc độ và hướngquay của động cơ như biến trở điện (potentiometer) hoặc mạch điều khiển tốc

độ Chúng cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơtheo nhu cầu.

3.2 Nguyên lý hoạt động

Khi công tắc nguồn được bật, điện áp được cấp vào mạch và dòng điện sẽ chảy quatrở kháng giảm áp Trở kháng này giảm điện áp đầu vào của động cơ, giúp giảm tốc độkhởi động ban đầu và bảo vệ động cơ khỏi quá tải Sau khi quá trình khởi động hoàntất, công tắc điện có thể được chuyển sang vị trí khác để bỏ qua trở kháng giảm áp vàcung cấp điện áp và dòng điện đầy đủ cho động cơ

Qua việc điều chỉnh trở kháng và công tắc điện, mạch khởi động trực tiếp động cơ điệnmột chiều kích từ nối tiếp cho phép khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ và hướngquay của động cơ một cách linh hoạt

3.3 Sơ đồ

3.4 khởi động

Đảm bảo bạn có nguồn điện phù hợp để cấp cho động cơ Kiểm tra thông số kỹthuật của động cơ để biết điện áp định mức và dòng điện định mức Đảm bảo rằngnguồn điện cung cấp đáp ứng các yêu cầu này

Chuẩn bị nguồn cấp điện liên tục phù hợp với động cơ của bạn Kiểm tra điện áp

và dòng điện đầu vào được yêu cầu cho động cơ và đảm bảo nguồn cấp phù hợp

Kết nối các dây nguồn đến động cơ một chiều kích từ nối tiếp theo cách sau: Dây nguồn dương (+) được kết nối với một đầu của cuộn dây một chiều (armature) Dây nguồn âm (-) được kết nối với một đầu của cuộn dây từ (field coil) Đầu còn lại của cuộn dây một chiều và cuộn dây từ được kết nối với nhau

4 Đảo chiều quay động cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Mạch đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ độc lập (Reversing Circuit for

DC Motor) được sử dụng để thay đổi hướng quay của động cơ một chiều kích từ độclập Nguyên lý hoạt động của mạch này là sử dụng một mạch điều khiển để thay đổiđịnh hướng dòng điện chạy qua động cơ

4.1 Mạch đảo chiều quay thường bao gồm các thành phần sau:

a) Công tắc nguồn (Switch): Đây là công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóngmạch điện của động cơ Khi công tắc được bật, nguồn điện sẽ được cấp vàomạch

b) Relay (Bộ đổi chiều): Relay là một công tắc điện tự động được điều khiển bởimột tín hiệu điện Nó có thể thay đổi định hướng dòng điện đi vào động cơ, từ đóthay đổi hướng quay của động cơ

c) Động cơ một chiều kích từ (DC Motor): Đây là động cơ một chiều kích từ độclập cần được điều khiển và thay đổi hướng quay Dòng điện được cấp vào động

cơ thông qua mạch đảo chiều quay

4.2 Nguyên lý hoạt động

Khi công tắc nguồn được bật, nguồn điện sẽ cấp vào mạch và kích hoạt relay Relaythay đổi trạng thái và thay đổi hướng dòng điện chạy qua động cơ Khi relay ở một

trạng thái, dòng điện chạy theo một hướng, động cơ sẽ quay theo một chiều Khi relay

ở trạng thái khác, dòng điện chạy theo hướng khác, động cơ sẽ quay theo hướng khác.Qua việc điều khiển relay, mạch đảo chiều quay cho phép thay đổi hướng quay củađộng cơ một chiều kích từ độc lập

4.3 Sơ đồ

4.4 Khởi động

Để khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, bạn cần sử dụngmột số công tắc và linh kiện điều khiển điện Dưới đây là một công thức và cách đểthực hiện quá trình này Để tính toán giá trị điện trở khởi động (R), bạn có thể sửdụng công thức sau:

R = (V - E) / Ia

Kết nối nguồn điện: Kết nối nguồn cung cấp điện với động cơ Điều này có thểđược thực hiện bằng cách kết nối dây dương (+) và dây âm (-) từ nguồn điện đến cáccực của động cơ Đảm bảo rằng điện áp và dòng điện của nguồn cung cấp phù hợp vớiyêu cầu của động cơ

Điều chỉnh tải: Đặt tải ban đầu (ví dụ: đèn, máy kéo, hoặc thiết bị khác) trên trụcđộng cơ để tạo sự kháng cự ban đầu cho động cơ khi khởi động Điều này giúp giảmđiện áp và dòng điện đột ngột khi động cơ bắt đầu quay

Bật công tắc hoặc cung cấp nguồn điện: Bật công tắc hoặc cung cấp nguồn điệncho động cơ Điện áp được cung cấp sẽ tạo ra dòng điện chạy qua cuộn cảm và gây

ra một lực từ từ cuộn cảm Động cơ sẽ bắt đầu quay theo chiều quay được xác định

5 Đảo chiều quay động cơ động cơ điện một chiều kích từ song song.

Mạch đảo chiều quay động cơ một chiều kích từ song song (Parallel DC MotorReversing Circuit) được sử dụng để thay đổi hướng quay của động cơ một chiều kích

từ song song Nguyên lý hoạt động của mạch này dựa trên việc sử dụng hai relay đểthay đổi định hướng dòng điện chạy qua động cơ

5.1 Mạch đảo chiều quay thường bao gồm các thành phần sau:

a) Công tắc nguồn (Switch): Đây là công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóngmạch điện của động cơ Khi công tắc được bật, nguồn điện sẽ được cấp vàomạch

b) Hai Relay (Bộ đổi chiều): Hai relay được sử dụng để thay đổi định hướng dòngđiện chạy qua động cơ Mỗi relay điều khiển một cặp điện áp dương và âm đếncác cuộn dây của động cơ

c) Động cơ một chiều kích từ (DC Motor): Đây là động cơ một chiều kích từ songsong cần được điều khiển và thay đổi hướng quay Dòng điện được cấp vào động

cơ thông qua mạch đảo chiều quay

5.2 Nguyên lý hoạt động

Khi công tắc nguồn được bật, nguồn điện sẽ cấp vào mạch và kích hoạt hai relay.Các relay thay đổi trạng thái của chúng và thay đổi định hướng dòng điện chạy quađộng cơ

Khi relay ở một trạng thái, dòng điện chạy theo một hướng, động cơ sẽ quay theomột chiều Khi relay ở trạng thái khác, dòng điện chạy theo hướng khác, động cơ sẽquay theo hướng khác

Qua việc điều khiển hai relay, mạch đảo chiều quay cho phép thay đổi hướng quaycủa động cơ một chiều kích từ song song

5.3 khởi động

Để khởi động trực tiếp động cơ điện một chiều kích từ song song, bạn cần sử dụng một số công tắc và linh kiện điều khiển điện Dưới đây là một công thức và cách để thực hiện quá trình này