Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 3 pot

Chương 3: Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Về phương diện điều chỉnh tốc độ , động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác, không nhữ

Chương 3: Các phương pháp điều chỉnh

tốc độ động cơ điện một chiều

Về phương diện điều chỉnh tốc độ , động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác, không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt tốc độ điều chỉnh cao trong dãi điều chỉnh tốc độ rộng

Trên thực tế ta có ba phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ của động cơ

 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng của động cơ

3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng:

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát



 M u e

M R C

U

nn0  n

Ta thấy rằng khi đưa thêm Rf vào mạch phần ứng ta có đặc tính cơ là:

K

M R R n



 0

Theo phương pháp này ta có n0=const, nên khi tăng Rf độ dốc của đặc tính cơ tăng lên tức tốc độ thay đổi nhiều hơn khi tải thay đổi

Như vậy :

0 < Rưf 1< Rưf 2 <

nđm >n1 >n2

Nhưng nếu ta tăng Rưf đến giá trị nào đó thì sẽ làm cho

M  c như thế động cơ không quay được và động cơ làm việc ở chế độ ngắn mạch, n= 0 Từ lúc này , ta có thay đổi Rưf thì tốc độ vẫn bằng không, nghĩa là không điều chỉnh tốc độ động cơ được nữa Do đó phương pháp này là phương pháp điều chỉnh không triệt để

3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ động cơ:

Ta có phương trình đặc tính cơ:

2



 M u e

M R C

U

nn0  n

Ta nhận thấy rằng khi thay đổi  thì n0 và n đều thay đổi,

vì vậy ta được các đường đặc tính điều chỉnh dốc dần, với tải như nhau thì tốc độ càng cao khi giảm từ thông Khi điều chỉnh từ thông thì điện áp phần ứng giữ nguyên giá trị định mức

Như vậy: đm > 1 > 2 >

nđm <n1 <n2

Tuy nhiên khi giảm  quá nhỏ có thể làm cho tốc độ động

cơ lớn quá giới hạn cho phép, hoặc làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu đi do dòng phần ứng tăng cao, hoặc để đảm bảo chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm

dòng phần ứng và như vậy làm cho mômen cho phép trên trục động cơ giảm nhanh, dẫn đến động cơ bị quá tải

a Đặc tính điều chỉnh tốc độ b Đặc tính điều chỉnh tốc độ

bằng cách thay đổi Rưf bằng cách thay đổi 

3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ:

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát:

2



 M u e

e

u

C C

M R C

U

n 

n n

n 0  

Ta thấy: khi thay đổi Uư thì n0 thay đổi, còn n= const, vì vậy ta có các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau

Nhưng muốn thay đổi Uư thì ta phải có bộ nguồn một chiều có thể thay đổi điện áp ra, thường dùng bộ biến đổi Bộ biến đổi có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có suất điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđk

Ơí chế độ xác lập ta có phương trình đặc tính của hệ thống

như sau:

Eb-Eư= Iư(Rb+Rưd) Vì: Eư = C en

e

ud b e

b

C

R R C

E





) (

Mặt khác:M C MI u



M U

n

2





M e

ud b

C C

R

R 



Vì từ thông của động cơ được giử không đổi nên độ cứng

của đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để

BBĐ

E b

E u

U dk

I

Để xác định được dãíy điều chỉnh tốc độ ta để ý rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức Tốc độ nhỏ nhất của dãy điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mômen khởi động Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:

dm

M n

nmax  0max 

dm

o

M n

nmin  min 

Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là:

dm M c

Trong đó KM là hệ số quá tải trên mômen Vì họ đặc tính cơ là các đường thẳng song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết

min    dm M 

dm

M

n





1 1

max 0 max

0













M

dm dm

M

dm

K M n

M K

M n

D







Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị nmax, Mđm, KM là xác định, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng 

Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ được giữ nguyên, do đó mômen tải cho phép của hệ sẽ là không đổi:

Mcp= KđmIđm=Mđm

Phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong mômen hình chử nhật bởi các đường thẳng n= nđm, M = Mđm, và các trục toạ độ

Khi phụ tải làm việc chế độ

xác lập ta có mômen do

động cơ sinh ra đúng bằng

mômen tải trên trục

Điều chỉnh tốc độ bằng

cách thay đổi điện áp

phần ứng là rất thích hợp

trong trường hợp mômen tải là hằng trong toàn dãy điều chỉnh

n

dm n

0