BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)

BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN 1 CHIỀU (DC)

Bài 5: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 5.1 Đại cương máy điện chiều Trong sản xuất đại máy điện chiều luôn chiếm vị trí quan trọng, có ưu điểm sau: Đối với động điện chiều: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, phẳng chúng dùng nhiều công nghiệp dệt, giấy, cán thép, Máy phát điện chiều dùng làm nguồn điện chiều cho động điện chiều, làm nguồn kích từ cho máy phát điện đồng bộ, dùng công nghiệp mạ điện v.v Nhược điểm: Giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp 5.1.1 Nguyên lý làm việc máy điện chiều: Người ta định nghĩa máy điện chiều sau: Là thiết bị điện từ quay, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ để biến đổi thành điện chiều (máy phát điện) ngược lại để biến đổi điện chiều thành trục (động điện) 5.1.1.1 Máy phát điện: Hình 5.1 Sơ đồ khối chế độ làm việc máy DC Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lí máy Máy gồm khung dây abcd hai đầu nối với hai phiến góp, khung dây phiến góp quay quanh trục với vận tốc không đổi từ trường hai cực nam châm Các chổi than A B đặt cố định luôn tì sát vào phiến góp Khi cho khung quay theo định luật cảm ứng điện từ dẫn cảm ứng nên sức điện động theo định luật Faraday ta có: e = B.l.v (V) B : Từ cảm nơi dẫn quét qua (T) L : Chiều dài dẫn nằm từ trường (m) V : Tốc độ dài dẫn (m/s) Chiều sức điện động xác định theo qui tắc bàn tay phải theo hình vẽ sức điện động dẫn cd nằm cực S có chiều từ d đến c, ab nằm cực N có chiều từ b đến a Nếu mạch khép kín qua tải sức điện động khung dây sinh mạch dòng điện chạy từ A đến B Nếu từ cảm B phân bố hình sin e biến đổi hình sin dạng sóng sức điện động cảm ứng khung dây hình 5.3a Nhưng chổi than A luôn tiếp xúc với dẫn nằm cực N, chổi than B luôn tiếp xúc với dẫn nằm cực S nên dòng điện mạch chạy theo chiều từ A đến B Nói cách khác sức điện động xoay chiều cảm ứng dẫn dòng điện tương ứng chỉnh lưu thành sức điện động dòng điện chiều nhờ hệ thống vành góp chổi than, dạng sóng sức 166 điện động chiều hai chổi than hình 5.3b Đó nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 5.1.1.2 Động điện Nếu ta cho dòng điện chiều vào chổi than A B dòng điện vào dẫn cực N dẫn nằm cực S, nên tác dụng từ trường sinh mô men có chiều không đổi làm cho quay máy Chiều lực điện từ xác định theo qui tắc bàn tay trái Đó nguyên lý làm việc động điện chiều Hình 5.3 Các dạng sóng s.đ.đ Từ cảm hay s.đ.đ hình sin khung dây trước chỉnh lưu b S.đ.đ dòng điện chỉnh lưu nhờ vành góp Trong đó: B: Từ cảm E: Sức điện động cảm ứng I: Dòng điện F: Lực điện từ Hình 5.4 Qui tắc bàn tay phải qui tắc bàn tay trái: 5.1.2 Cấu tạo máy điện chiều Kết cấu máy điện chiều phân làm hai thành phần phần tĩnh phần quay 5.1.2.1 Phần tĩnh hay stator: Đây phần đứng yên máy gồm phận sau: a Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ.Lõi sắt cực từ 1làm thép kỹ thuật điện hay thép bon dày 0,5 đến 1mm ghép lại đinh tán Lõi mặt cực từ kéo dài (lõm vào) để tăng thêm đường từ trường.Vành cung cực từ thường 2/3 τ (τ: Bước cực, khoảng cách hai cực từ liên tiếp nhau) Trên lõi cực có cuộn dây kích từ 3, có dòng chiều chạy qua, dây quấn kích từ quấn dây đồng cuộn cách điện kỹ thành khối, đặt cực từ mắc nối nối tiếp với Cuộn dây quấn vào khung dây 4, thường làm nhựa hoá học hay giấy bakêlit cách điện Các cực từ gắn chặt vào thân máy nhờ bu lông 167 Hình 5.5 Cực từ 4) Khung dây 1) Lõi cực 5) Vỏ máy 2) Mặt cực 6) Bu lông bắt chặt cực từ vào vỏ máy 3) Dây quấn kích từ b Cực từ phụ: Được đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều, triệt tia lửa chổi than Lõi thép cực từ phụ làm thép khối, thân cực từ phụ có đặt dây quấn, có cấu tạo giống dây quấn cực từ Để mạch từ cực từ phụ không bị bão hòa khe hở với rotor lớn khe hở cực từ với rotor c Vỏ máy (Gông từ): Hình 5.6 Cực từ phụ Làm nhiệm vụ kết cấu đồng thời dùng làm mạch từ nối liền 1) Lõi; 2) Cuộn dây cực từ Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép để uốn hàn lại Máy có công suất lớn dùng thép đúc có từ (0,2 - 2)% chất than d Các phận khác: - Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào Hình 5.7 Cơ cấu chổi than làm hư hỏng dây quấn Trong 1) Hộp chổi than máy điện nhỏ vừa nắp máy 2) Chổi than có tác dụng làm giá đỡ ổ bi 3) Lò so ép 4) Dây cáp dẫn điện - Cơ cấu chổi than: Để đưa điện từ phần quay ngược lại 5.1.2.2 Phần quay hay rotor a Lõi sắt phần ứng: Để dẫn từ thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm có sơn cách điện cách điện hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xóay gây nên Trên thép có dập rãnh để đặt dây quấn Rãnh hình thang, hình lê hình chữ nhật Trong máy lớn lõi thép thường chia thành thếp cách khoảng hở để làm nguội máy, khe hở gọi rãnh thông gió ngang trục Ngoài người ta dập rãnh thông gió dọc trục 168 Hình 5.8 Lõi thép phần ứng b Dây quấn phần ứng: Là phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh cho quay bị văng sức ly tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt phần đầu nối dây quấn Nêm dùng tre gỗ ba kê lít Hình 5.9 Mặt cắt rãnh phần ứng Hình 5.10 Mặt cắt cổ góp điện c Cổ góp: Dây quấn phần ứng nối cổ góp Cổ góp thường làm nhiều phiến đồng mỏng cách điện với mi ca có chiều dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ tròn(hình 5.10) Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ép hình chữ V ép chặt lại, vành ép cổ góp có cách điện mica hình V Đuôi cổ góp cao để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng (hình 5.11) d Chổi than: Máy có cực có nhiêu chổi than Các chổi than dương nối chung với để có cực dương Tương tự chổi than âm e Các phận khác: Cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy Hình 5.11 Hình cắt dọc cổ góp - Trục máy, có đặt lõi thép phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép bon tốt 169 5.1.3 Các trị số định mức Chế độ làm việc định mức máy điện chế độ làm việc điều kiện mà nhà chế tạo qui định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức - Công suất định mức: Pđm (W hay kW) công suất đầu máy điện - Điện áp định mức: Uđm (V hay KV): Là điện áp hai đầu tải chế độ định mức (máy phát) Là điện áp đặt vào động chế độ định mức (động cơ) - Dòng điện định mức Iđm (A): Là dòng điện cung cấp cho tải chế độ định mức (máy phát) Là dòng điện cung cấp cho động chế độ định mức (động cơ) - Tốc độ định mức: nđm (vòng / phút) - Hiệu suất định mức: ηđm Ngoài ghi kiểu máy, cấp cách điện, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ, chế độ làm việc v.v Hình 5.11 Nhãn máy động điện chiều Câu hỏi: Hãy định nghĩa máy điện chiều? Trình bày nguyên lý làm việc máy phát điện động điện chiều? Nêu cấu tạo máy điện chiều? Nêu đại lượng định mức máy điện chiều ý nghĩa chúng? Bài tập Máy phát điện chiều có công suất định mức: P = 85 KW; Uđm = 230V; nđm = 1470 v/phút; ηđm = 0.895 Khi máy làm việc chế độ định mức tính dòng điện định mức mô men động sơ cấp Đáp số: Iđm = 369,5 A; M1 = 617 Nm Máy phát điện chiều có công suất định mức: Pđm = 95 KW; Uđm = 115V; nđm = 2820 v/phút; ηđm = 0.792 Khi máy làm việc chế độ định mức tính dòng điện định mức công suất động sơ cấp kéo máy phát, mô men động sơ cấp Đáp số: Iđm = 826 A; P1 = 120 kW; M1 = 406 Nm 170 5.2 Quan hệ điện từ máy điện chiều 5.2.1 Sức điện động cảm ứng dây quấn phần ứng Cho dòng điện kích thích vào dây quấn kích thích khe hở sinh từ thông Φδ Khi phần ứng quay với tốc độ định dây quấn cảm ứng sức điện động Sức điện động sức điện động mạch nhánh song song tổng sức điện động cảm ứng dẫn nối tiếp mạch nhánh Sức điện động cảm ứng dẫn: e x = Bδxlδ v Trong đó: Bδx Từ cảm nơi dẫn x quyét qua lδ: Chiều dài tác dụng dẫn v: Tốc độ dài dẫn Hình 5.11 Xác định s.đ.đ phần ứng N Nếu số dẫn mạch nhánh 2a N / 2a N / 2a Eö = e1 + + eN / 2a = e x = ( Bδl + + ).l δ v = Bδx l δ v x =1 x =1 N / 2a Bδx trị số trung bình Btb nhân với tổng số Nếu số dẫn đủ lớn x =1 dẫn mạch nhánh: N / 2a N N N Bδx = Btb nên Eö = Btblδ v = Etb 2a 2a 2a x =1 πDö πD n 2p.τ.n v= n = 2p ö = Với v: tốc độ dài phần ứng 60 2p 60 60 Φδ: từ thông cực từ khe hở không khí: Φδ = Bδ lδ.τ ∑ ∑ ∑ ∑ Từ đó: Trong đó: Đặt: Ta có N 2p.τ.n pN Btb lδ = Φ δ n 2a 60 60a p: Số đôi cực từ kích thích N Tổng số dẫn phần ứng n: Tốc độ quay phần ứng (vòng/phút) a: Số đôi mạch nhánh song song pn CE = : Hệ số kết cấu máy điện 60a Eư = CEΦδ.n Eö = 5.2.2 Mômen công suất điện từ Khi máy điện làm việc, dây quấn phần ứng có dòng điện chạy qua Tác dụng từ trường lên dây dẫn có dòng điện sinh mô men điện từ trục máy Theo địmh luật Faraday, lực điện từ tác dụng nên dẫn mang dòng điện là: f = Bδ iưlδ 171 Trong đó: Bδ: Từ cảm nơi dẫn quyét qua iư: Dòng điện dẫn (cũng dòng điện mạch nhánh song song) Với lδ: Chiều dài tác dụng dẫn I iö = ö 2a Iư: Dòng điện phần ứng; N: Tổng số dẫn phần ứng Dư: Đường kính phần ứng Thì mô men điện từ máy điện chiều là: D I D Mñt = f.N ö Mñt = Bδ ö Iδ N ö 2a Φ 2p.τ Bδ = δ Dö = τ.lδ π Thay vào công thức tính mô men điện từ ta được: pN Mñt = Φ s Iö (Nm) 2π a Trong đó: Φδ tính weber (wb) Iư tính Ampe (A) Nếu chia hai vế biểu thức cho 9,81 Mđt tính Kgm Đặt: Ta có: pn hệ số kết cấu máy 60a Mđt = CM Φδ.Iư CE = Công suất điện từ máy điện chiều: 2π.n Pđt = Mđt.ω với ω= 60 Với n tính vòng /phút Thay vào biểu thức tính Pđt ta có pN 2π n Φ s Iö 2π a 60 Pđt = Eư Iư Trong đó: Eư tính volt (V) Pñt = Iư tính Ampe (A) Máy điện chiều làm việc hai chế độ: – Đối với máy phát điện: Mđt ngược với chiều quay máy nên máy cung cấp cho tải lớn công suất cung cấp cho máy phải tăng Mđt có chiều ngược với chiều quay phần ứng Hình 5.12 Xác định Eư Mđt máy phát điện chiều 172 Chiều Eư, Iư phụ thuộc vào chiều Φ δ n, xác định qui tắc bàn tay phải Chiều Mđt xác định qui tắc bàn tay trái - Đối với động điện cho dòng điện vào phần ứng tác dụng từ trường, dây quấn sinh Mđt kéo máy quay, chiều quay máy chiều Mđt Hình 5.13 Xác định Eư Mđt động điện chiều 5.2.3 Quá trình lượng phương trình cân 5.2.3.1 Tổn hao máy điện chiều a Tổn hao pcơ: bao gồm tổn hao ổ bi, ma sát chổi than vành góp, không khí với cánh quạt v.v… Tổn hao phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ quay máy, thông thường pcơ = (2 ÷ 4)% Pđm b Tổn hao sắt pFe: Do từ trễ dòng điện xoáy lõi thép gây nên Được xác định công thức: f p Fe = k δ P (1/ 50) ( )β B2 Gc (Watt / kg) 50 kδ: hệ số kinh nghiệm xét đến tăng thêm tổn hao thép gia công, lắp ghép lõi thép, từ thông phân bố không v.v thường chọn kδ = 3,6 p (1/50): suất tổn hao thép B = 1T, f = 50 Hz f: Tần số dòng điện ; B từ cảm tính toán (1T = 104 Gauss) GC: Trọng lượng sắt tính kg β: số mũ thép hợp kim thấp β = 1,5; với thép hợp kim cao β = 1,2 ÷ 1,3 Hai loại tổn hao không tải tồn nên gọi tổn hao không tải Po = pcơ + pFe Nó sinh mô men không tải mang tính chất hãm P M0 = ω c Tổn hao đồng pcu: tổn hao đồng bao gồm phần: - Tổn hao đồng mạch phần ứng pcuư bao gồm tổn hao đồng dây quấn phần ứng I2ư.rư,cực từ phụ I2ưrf, tổn hao tiếp xúc chổi than vành góp ptx: ptx = 2.∆Utx.Iư pcu.ư = I2ưRư Rư = rư + rf + rtx rư: điện trở phần ứng rf: điện trở dây quấn cực từ phụ rtx: điện trở tiếp xúc chổi than với vành góp 173 - Tổn hao đồng mạch kích từ pcut: Pcu.t = Ut.It Ut: điện áp đặt mạch kích thích It: dòng điện kích thích d Tổn hao phụ pf: sinh thép đồng máy điện Tổn hao phụ thép từ trường phân bố không bề mặt phần ứng, ảnh hưởng rãnh làm xuất từ trường đập mạch dọc trục Tổn hao phụ đồng: dòng điện phân bố không chổi than, đổi chiều, từ trường phân bố không rãnh làm cho dây quấn sinh dòng điện xoáy, tổn hao dây nối cân v.v Thường máy điện chiều lấy: pf = 1% Pđm máy dây quấn bù = 0,5% Pđm máy có dây quấn bù Tổng tổn hao máy là: Σp = pcơ + pFe + pcuư + pcut + pf Nếu gọi P1 công suất đưa vào máy P2 công suất đưa máy P1 = P2 + Σp P2 = P1 – Σp Hiệu suất máy tính theo % η% =  P − ∑p P2 P2 ∑p 100 100 = 100 = 100 =  1−  P1 P2 + ∑p P1 P1    5.2.3.2 Quá trình lượng máy điện DC phương trình cân a Máy phát điện: Ta xét trình biến đổi lượng Ví dụ máy phát điện chiều kích thích độc lập quay với tốc độ n = Cte Khi kích thích độc lập tổn hao mạch kích thích không tính vào công suất P1 đưa từ động sơ cấp vào máy phát điện Khi biến đổi lượng phần P1 tiêu phí vào tổn hao pcơ, pFe, pf phần lại biến thành lượng điện từ, đó: Pđt = Eư.Iư = P1 – (pcơ + pFe+ pf) Công suất có ích P2 = U.Iư máy phát điện đưa vào lưới nhỏ Pđt trị số tổn hao đồng máy: P2 = Pđt – pcuư = Eư.Iư – Rư = U.Iư Chia vế cho Iư ta có: U = Eư – Iư.Rư Đó phương trình cân sức điện động máy phát điện Giản đồ lượng máy phát điện chiều: Ta viết công thức: P1 = Pđt + P0 Hay M1.ω = Mđt.ω + M0.ω Chia vế cho ω 174 Hình 5.14 Giản đồ lượng máy phát điện chiều M1 = Mđt + M0 Đó phương trình cân môment máy phát điện chiều vớI M1: Môment đưa vào trục MF điện; Mđt: môment điện từ phát máy phát b Động điện: Xét động điện chiều kích thích song song làm việc n = Cte Công suất điện P1 = U(Iö + It ) mà động nhận từ lưói vào: Một phần công suất bù vào tổn hao đồng mạch kín từ: Pt = U.It tổ hao mạch phần ứng Pcuö phần lớn chuyển thành Pđt P1 = Pñt + pcuö + pcut ⇒ Pñt = P1 − pcuö − pcut (1) P2 = Pñt − pcô − pFe − p1 Từ (1) ta có: U.Iư = U.(Iư + It ) – U It - I2 Rư = U.Iư - I2 Rư ö ö Đó phương trình cân sđđ động điện chiều Giản đồ lượng động điện chiều trình bày hình 5.15 Phương trình cân môment xuất phát từ: P2 = Pñt − P0 M2 ω = Mñt ω + M0 ω M2 = Mñt −M0 Đó phương trình cân môment động điện chiều M2: Môment đưa đầu trục M0: Môment không tải Mđt: Môment điện từ Hình 5.15 Giản đồ lượng động điện chiều Thí dụ Một máy phát điện chiều lúc quay không tải tốc độ n0 = 1000 V/ph s.đ.đ phát E0 = 222 V.Hỏi lúc không tải muốn phát s.đ.đ định mức E0đm = 220 V tốc độ n0đm phải giữ dòng điện kích từ không đổi ? Giải Giữ dòng điện kích từ không đổi nghĩa từ thông không đổi Theo công thức tính s.đ.đ (4-2) ta có: E0 CEΦ δ n0 n0 = = E0ñm CEΦ δ n0ñm n0ñm Do E0đm = 220 V, tốc độ tương ứng là: E 220 n0ñm = n0 0ñm = 1000 = 990 v / p E0 222 Một động điện chiều kích thích song song công suất định mức Pđm = 5,5 kW, Uđm = 110 V, Iđm = 58 A (tổng dòng điện đưa vào bao gồm dòng điện phần ứng Iư kích từ It), nđm = 1470 V/ph Điện trở phần ứng Rư = 0,15 Ω, điện trở mạch kích từ rt = 137 Ω, điện áp rơi chổi than 2∆Utx = V Hỏi s.đ.đ phần ứng, mômen điện từ động Giải Dòng điện kích từ: 175 - Thay đổi từ thông Φ δ : máy làm việc bình thường Φ δ = Φδ đm ứng với dòng điện kích từ (Itđm) phương pháp giảm không tăng Φ δ không cho phép điện áp đặt vào dây quấn kích từ vượt giá trị định mức Khi giảm n > nđm tức điều chỉnh tốc độ n vùng nđm giới hạn điều chỉnh tốc độ hạn chế điều kiện khí đổi chiều máy - Thay đổi điện áp U: Phương pháp cho phép thay đổi tốc độ tốc độ định mức Phương pháp không gây nên tổn hao phụ đòi hỏi phải có nguồn điện áp riêng điều chỉnh - Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng Rf: Khi thêm Rf độ dốc đường đặc tính động tăng lên làm tốc độ động giảm xuống Ưu: thiết bị điều chỉnh đơn giản làm việc chắn Khuyết: gây tổn hao điện trở phụ Sau ta xét đặc tính phương pháp điều chỉnh tốc độ loại động điện chiều A Động điện chiều kích thích song song (KTSS) động điện chiều kích thích độc lập (KTĐL): a) Đặc tính cơ: n = f(M) U = const, It = const Khi M Iư biến thiên Φ δ = const bỏ qua ảnh hưởng phản ứng phần ứng, ta viết phương trình đặc tính cơ: n = n0 − Rö CeΦ M ; n = n0 − Rö M k δ Đặc tính đường thẳng biết Đường đặc tính ứng với Rf = gọi đường đặc tính tự nhiên Đặc Hình 5.43 Họ đặc tính đặc tính tốc độ tính động điện cứng, tốc độ động điện DC kích từ độc lâp (//) thay đổi M, Iư thay đổi nên động thường sử dụng trường hợp n= const thay đổi phụ tải, máy cắt kim loại, quạt b Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Φ : Khi thay đổi từ thông Φ δ ( Φ δ < Φ ñm ) đặc tính đặc tính tốc độ biến thiên theo qui luật khác U Rö Rö − Iö = no − Iö CEΦ δ CeΦ δ CEΦ δ Rö n = n0 − M Đối với họ đặc tính cơ, từ C e CM Φ δ Từ n= 192 Hình 5.44 Họ đặc tính tốc độ ĐCĐDCKT// Khi thay đổi Φ Ta thấy Φ δ giảm n0 tăng tgα = Hình 5.45 Họ đặc tính tốc độ ĐCĐDCKT// Khi thay đổi Φ Rö CeCMΦ δ tăng nhanh Mn = CM.Φ δ In giảm dần c) Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện trở phụ Rf mạch phần ứng Uđm, Φ đm, Mc = Cte: Hình 5.46 Đặc tính động điện chiều KT// thay đổi điện trở phụ U R − M CE Φ δ C C Φ δ E M U R Với R = Rư + Rf Rf biến thiên n = = C te tgα = biến đổi bậc CE Φ δ k Từ n= Vậy Rf thay đổi ta có họ đặc tính thay đổi qua điểm no độ dốc tăng dần (mềm dần) Rf tăng d) Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp U đặt vào phần ứng (Φđm ): Khi thay đổi điện áp (U< Uñm ), n0 thay đổi tỉ lệ thuận với U, tgα = 193 Rö = const k Hình 5.47 Đặc tính động điện chiều KT// điện áp khác Ta có họ đặc tính song song thấp dần U giảm dần B Động điện chiều kích từ nối tiếp (ĐCĐMCKTNT): a) Phương trình đặc tính cơ: Trong ĐCĐMCKTNT Iư = It = I Mc biến thiên Iư biến thiên, It biến thiên (từ trường động cơ, Φ biến thiên) Theo đặc tính mạch từ quan hệ Φ = f(It ) tuyến tính mạch từ chưa bão hòa Trong động điện kích thích nối tiếp Mc = ÷ ( ÷ ) Mcñm mạch từ chúng làm việc loạt chế độ khác từ chưa bão hòa, bão hòa bão hòa sâu Nếu giả thiết mạch từ chưa bão hòa: Φ ≈ It , Φ ≈ k ΦIt , k Φ = Cte vùng I < 0,8Iđm Dựa vào phương trình đặc tính tốc độ động điện chiều nói chung phương trình đặc tính tốc độ ĐCĐKTNT có dạng: U R n= − Iö CE.k Φ Iö CE.k Φ Iö U R A= Đặt ; B= thì: CE.k Φ CE.k Φ n= A −B Iö (6) Muốn có phương trình đặc tính M M Iö = = cần thay : CMΦ CM k Φ Iö Từ ta có: M Iö = = CMΦ Hình 5.48 Đặc tính động điện M chiều kích thích nối tiếp CMΦ Thế Iư vào (1) đặt A = CMΦ = C = C te Ta có phương trình đặc tính cơ: n= C M −B 194 (7) Từ (6) (7) ta thấy đặc tính tốc độ đặc tính ĐCĐMCKTNT có dạng hyperbol với điều kiện mạch từ chưa bão hòa Trong thực tế ĐCĐMCKTNT chế tạo làm việc với mạch từ bão hòa Mc > Mcđm Nghĩa Mc > Mc ñm đặc tính đặc tính tốc độ tuân theo qui luật hyperbol Còn Mc > Mcđm Mc tăng Φ không đổi có đoạn đặc tính gần đường thẳng AB: hyperbol BC: đường thẳng b) Điều chỉnh tốc độ: α Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông: Nếu dòng điện kích thích lúc đầu Iư1 = It1 sau nối theo hình 5.50a, b: It2 = k.Iư1 với k hệ số hiệu chỉnh: k= Rst (hình 5.49a) Rt + Rst K= W/ t < (hình 5.49b) Wt Trong đó: w't số dây quấn kích thích sau nối theo b Như Φ = k.k Φ Iö1 nên Φ δ < Φ δ ñm , n tăng (đặc tính 2) Trường hợp c: mắc tổng trở giảm, I = It tăng, n giảm ứng với đường đặc tính Hình 5.49 Các sơ đồ điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích thích nối tiếp: a) mắc sun cho dây quấn kích thích; b) thay đổi số vòng dây dây quấn kích thích; c) mắc sun cho phần ứng; d) thêm điện trở vào mạch phần ứng β Thêm Rf vào mạch phần ứng: Lúc mạch từ bão hòa coi ΦĐ = Cte giống động điện kích từ song song Lúc mạch từ không bão hòa từ thông tỉ lệ với Iư Đối với hệ thống có quán Hình 5.50 Đặc tính động điện chiều kích thích nối tiếp trường hợp điều chỉnh tốc độ khác 195 tính đủ lớn, ta viết chừng phương trình s.đ.đ thời gian Dt sau đặt thêm Rf dạng: n= U − RIö CEΦ C / E = CEΦ U = C / E.n.I/ ö + I/ ö (RÑ + Rf ) C / E.n.I/ ö = CE.k Φ I/ ö n Từ ta có dòng điện phần ứng sau đặt Rf là: I/ ö = U C / E.n + (RÑ + Rf ) Dòng điện phần ứng trước đặt biến trở: U Iö = C / E.n + RÑ Ta lập tỉ số: I/ ö = Iö = C / E.n + RÑ C / E.n + (RÑ + Rf ) Khi đặt điện trở vào làm dòng điện phần ứng giảm, môment giảm Mc = Cte Mđl = MĐ – Mc< làm tốc độ quay giảm, sức điện động giảm, dòng điện phần ứng tăng đến trị số ban đầu làm việc ổn định n2