MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN CHƯƠNG VIII MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU Ngày dòng điện xoay chiều dùng rộng rãi , song máy điện chiều tồn , đặc biệt động điện chiều Động điện chiều sử dụng công nghiệp để đáp ứng yêu cầu mômen mở máy lớn , điều chỉnh tốc độ cách phẳng phạm vi rộng Trong thiết bị tự động , ta thấy máy điện khuếch đại , động chấp hành máy điện chiều Các máy điện chiều thấy thiết bị ơtơ , tàu hỏa , máy bay Ngồi , máy điện chiều điện áp thấp dùng nhiều thiết bị điện hóa , hàn điện có chất lượng cao Nhược điểm chủ yếu máy điện chiều có cổ góp điện làm cho cấu tạo phức tạp , đắt tiền tin cậy , nguy hiểm môi trường dễ nổ Khi sử dụng động điện chiều , cần phải kèm theo máy phát điện chiều hay chỉnh lưu ♣ 8.1 CẤU TẠO MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN a : Xtato – b : rôto – c , e : nắp – d : cổ góp - f : mặt cắt ngang xtato rơto Những phần máy điện chiều gồm : xtato với cực từ - rơto với dây quấn – cổ góp với chổi điện Xtato Xtato hay gọi phần cảm , gồm lõi thép thép đúc , vừa mạch từ vừa vỏ máy Các cực từ có dây quấn kích từ cực từ phụ có dây quấn kích từ phụ Rơto Rơto hay gọi phần ứng gồm lõi thép dây quấn phần ứng Lõi thép hình trụ , làm thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm , phủ sơn cách điện , ghép lại Các thép dập có lỗ thơng gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Mỗi phần tử dây quấn phần ứng có nhiều vòng dây , hai đầu nối với hai phiến góp khác , hai cạnh tác dụng phần tử dây quấn đặt hai rãnh hai cực khác tên Trong hình vẽ , phần tử có vòng phần tử nối thành mạch vòng khép kín Ở dây quấn xếp đơn dây quấn sóng đơn , số mạch nhánh song song số cực từ Các hình vẽ trình bày mạch nhánh song song ứng với máy điện có cực từ Cổ góp chổi điện Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện , có dạng hình trụ , gắn đầu rôto Các đầu dây phần tử dây quấn phần ứng nối với phiến góp Chổi điện hay gọi chổi than , làm than graphit Các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lòxo giá chổi điện gắn nắp máy ♣ 9.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC Nguyên lý làm việc phương trình cân điện áp máy phát điện cjiều Giả sử dây quấn phần ứng có phần tử nối với phiến đổi chiều Khi động sơ cấp quay BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN phần ứng , dẫn dây quấn phần ứng cắt từ trường cực từ , cảm ứng sđđ Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Như hình vẽ , từ trường hướng từ cực N đến cực S ( từ xuống ) , chiều quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ , dẫn phía , sđđ có chiều từ b đến a ; dẫn phía , sđđ có chiều từ d đến c Sđđ phần tử lần sđđ dẫn Nếu nối chổi điện A B với tải , tải có dòng điện , điện áp máy phát điện có cực + A cực – B Khi phần ứng quay nửa vòng , vị trí phần tử thay đổi , ab cực S , dc cực N , sđđ dẫn đổi chiều Nhờ chổi điện đứng yên , chổi A nối với phiến góp phía ; chổi B nối với phiến góp phía , nên chiều dòng điện mạch ngồi khơng đổi Ta có máy phát điện chiều với cực + A , cực – B Nếu máy có phần tử , đồ thị điện áp đầu cực hình bên trái Để điện áp lớn đập mạch ( hình bên phải ) , dây quấn có nhiều phần tử nối với nhiều phiến đổi chiều Ở chế độ máy phát điện , dòng điện phần ứng Iư chiều với sđđ phần ứng Eư , , phương trình cân điện áp máy phát điện chiều : U = Eư – R.Iư Trong : U điện áp đầu cực máy ; Rư điện trở dây quấn phần ứng ; R.Iư điện áp rơi dây quấn phần ứng Nguyên lý làm việc phương trình cân điện áp động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào chổi điện A B , dây quấn phần ứng có dòng điện Các dẫn ab dc có dòng điện nằm từ trường , chịu lực điện từ F tác dụng làm rôto quay Chiều lực điện từ F xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng , vị trí dẫn ab dc đổi chỗ cho , có phiến góp đổi chiều dòng điện , giữ cho lực điện từ tác dụng không đổi , đảm bảo động có chiều quay khơng đổi BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Khi động quay , dẫn cắt từ trường , cảm ứng sđđ Eư chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động , chiều sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện Phương trình cân điện áp động điện chiều : U = Eư + R.Iư ♣ 8.3 TỪ TRƯỜNG VÀ SỨC ĐIỆN ĐỘNG CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU (45’) Từ trường máy điện chiều Khi máy điện chiều không tải , từ trường máy dòng điện kích từ gây gọi từ trường cực từ ( hình A ) từ trường cực từ phân bố đối xứng , đường trung tính hình học mn , cường độ từ cảm B = , dẫn chuyển động qua khơng cảm ứng sđđ Khi máy điện có tải , dòng điện Iư dây quấn phần ứng sinh từ trường phần ứng ( hình B ) Từ trường phần ứng hướng vng góc với từ trường cực từ Tác dụng từ trường phần ứng lên từ trường cực từ gọi phản ứng phần ứng Từ trường ( hình C ) Ở mõm cực máy từ trường tổng hợp từ trường cực từ từ trường phần ứng từ trường phần ứng chiều với từ trường cực từ từ trường nơi tăng cường Ở mõm cực lại , từ trường phần ứng ngược chiều với từ trường cực từ , tư trường nơi bị yếu Hậu phản ứng phần ứng : • Từ trường máy bị biến dạng : Điểm có từ cảm B = dịch chuyển từ trung tính hình học đến vị trí có tên trung tính vật lý m’n’ Góc lệch β thường nhỏ lệch theo chiều quay rôto máy ỏ chế độ máy phát điện , ngược chiều quay rôto máy chế độ động điện Ở vị trí trung tính hình học , từ cảm B khác , dẫn chuyển động qua cảm ứng sđđ , gây ảnh hưởng xấu đến việc đổi chiều • Khi tải lớn , dòng điện phần ứng lớn , từ trường phần ứng lớn , phần mõm cực , nơi từ trường tăng cường , bị bão hòa , từ cảm B tăng lên Trong phần mõm cực , nơi từ trường bị giảm , từ cảm B giảm nhiều Kết từ thông φ giảm kéo theo sđđ phần ứng Eư giảm , làm cho điện áp U đầu cực máy phát giảm Còn chế độ động , từ thông φ giảm kéo theo mômem quay giảm , làm tốc độ động thay đổi Để khắc phục hậu , người ta dùng cực từ phụ dây quấn bù : Từ trường cực từ phụ dây quấn bù ngược với từ trường phần ứng Để kịp thời khắc phục từ trường phần ứng tải BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN thay đổi , dây quấn cực từ phụ dây quấn bù đấu nối tiếp với mạch phần ứng Sức điện động phần ứng a) Sức điện động dẫn Khi quay rôto , dẫn dây quấn phần ứng cắt từ trường , dẫn cảm ứng sđđ : e = Btb.l.v Trong : Btb cường độ từ cảm trung bình cực từ v tốc độ dài dẫn l chiều dài hiệu dụng dẫn b) Sức điện động phần ứng Eư Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối tiếp thành mạch vòng kín Các chổi điện chia dây quấn thành nhiều nhánh song song Sđđ phần ứng tổng sđđ dẫn nhánh Nếu số dẫn dây quấn N , số nhánh song song 2a ( a số đôi nhánh song song ) , số dẫn nhánh N/2a , sđđ phần ứng : N N Eư = e = Btb.l.v 2a 2a πDn Tốc độ dài v xác định theo tốc độ quay n ( v/ph ) công thức : v = (*) 60 pτ πD Đường kính ngồi phần ứng : D = , với p số đôi cực từ τ bước cực → τ = π 2p Từ thông φ cực từ : φ = Btb τ.l Thay giá trị τ vào : πD 2p φ = Btb .l → Btb = φ (**) πD.l 2p N 2p πDn Thay (*) (**) vào công thức tính Eư : Eư = φ .l 2a πD.l 60 pN → Eư = nφ Hoặc Eư = kE.nφ 60a pN Trong : hệ số kE = phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn phần ứng 60a Sđđ phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay phần ứng từ thông φ cực từ Muốn thay đổi trị số sđđ , ta điều chỉnh tốc độ quay , điều chỉnh từ thơng , cách điều chỉnh dòng điện kích từ Muốn đổi chiều sđđ ta đổi chiều quay , đổi chiều dòng điện kích từ ♣ 8.4 CÔNG SUẤT ĐIỆN TỪ – MÔMEN ĐIỆN TỪ CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU(15’) Công suất điện từ máy điện chiều : Pđt = Eư.Iư pN Thay giá trị Eư vào : Pđt = nφ.Iư 60a BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Pđt , với ωr tần số góc quay rơto , tính theo tốc độ quay n ( ωr 2πn 30 Pñt pN πn v/ph ) biểu thức : ωr = = Từ ta suy : Mđt = Thay giá trị Pđt vào : Mđt = 60 30 πn 60a 30 nφ.Iư πn pN → Mđt = Iư φ Hoặc Mđt = kM.Iư φ 2πa pN Trong : kM = phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn 2πa Mômen điện từ tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iư từ thông φ Muốn thay đổi mômen điện từ , ta phải thay đổi dòng điện phần ứng Iư , thay đổi dòng điện kích từ Ikt Muốn đổi chiều mômen điện từ phải đổi chiều dòng điện phần ứng , dòng điện kích từ ♣ 8.5 TIA LỬA ĐIỆN TRÊN CỔ GÓP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Khi máy điện làm viêc , trình đổi chiều thường gây tia lửa chổi điện cổ góp Tia lửa lớn gây nên vành lửa xung quanh cổ góp , phá hỏng chổi điện cổ góp , gây tổn hao lượng , ảnh hưởng xấu đến môi trường gây nhiễu đến làm việc thiết bị điện tử Sự phát sinh tia lửa cổ góp ngun nhân sau Mơmen điện từ : Mđt = Nguyên nhân khí Sự tiếp xúc cổ góp chổi điện khơng tốt , cổ góp khơng tròn , khơng nhẵn , chổi than không quy cách , rung động chổi than cố định khơng tốt lực lò xo không đủ để tỳ sát chổi điện vào cổ góp Ngun nhân điện từ Khi rơto quay liên tiếp có phần tử chuyển từ mạch nhánh sang mạch nhánh khác Ta gọi phần tử phần tử đổi chiều Trong phần tử đổi chiều xuất sđđ sau : • Sđđ tự cảm e L , biến thiên dòng điện phần tử đổi chiều • Sđđ hỗ cảm e m , biến thiên dòng điện phần tử đổi chiều khác lân cận • Sđđ eq , từ trường phần ứng gây Ở thời điểm chổi điện ngắn mạch phần tử đổi chiều , sđđ sinh dòng điện i chạy quẩn phần tử , tích lũy lượng phóng dạng tia lửa vành góp chuyển động Để khắc phục tia lửa , việc loại trừ nguyên nhân khí , ta phải BỘ MƠN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN tìm cách giảm trị số sđđ cách dùng cực từ phụ dây quấn bù để tạo nên phần tử đổi chiều sđđ nhằm bù ( triệt tiêu ) tổng sđđ eL , em eq Từ trường dây quấn bù cục từ phụ phải ngược chiều với từ trường phần ứng Đối với máy công suất nhỏ , người ta không dùng cực từ phụ mà chuyển chổi than đến trung tính vật lý ♣ 8.6 MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU Phân loại máy điện chiều Dựa vào phương pháp cung cấp dòng điện kích từ , người ta chia máy điện chiều loại sau : • Máy điện chiều kích từ độc lập : Dòng điện kích từ máy lấy từ nguồn điện khác không liên hệ với phần ứng máy • Máy điện chiều kích từ song : Dây quấn phần ứng nối song song với mạch phần ứng • Máy điện chiều kích từ nối tiếp : Dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng • Máy điện chiều kích từ hỗn hợp : Gồm dây quấn kích từ : dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp , dây quấn kích từ song song thường chủ yếu Máy phát điện chiều kích từ độc lập Sơ đồ máy phát điện kích từ độc lập hình vẽ Dòng điện phần ứng Iư dòng điện tải I , phương trình dòng điện : Iư = I Phương trình cân điện áp : • Mạch phần ứng : U = Eư – I.Rư • Mạch kích từ : Ukt = Ikt.(Rkt + Rđc) BỘ MÔN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM chỉnh KHOA CN ĐIỆN Trong : Rư điện trở dây quấn phần ứng ; Rkt điện trở dây quấn kích từ ; Rđc điện trở điều Khi dòng điện tải I tăng , dòng điện phần ứng tăng , điện áp U giảm xuống nguyên nhân sau : - Tác dụng từ trường phần ứng làm cho từ thông φ giảm , kéo theo sđđ Eư giảm - Điện áp rơi mạch phần ứng I.Rư tăng Đường đặc tính ngồi U = f(I) tốc độ dòng điện kích từ khơng đổi vẽ hình Khi tải tăng , điện áp U giảm , độ giảm điện áp khoảng ÷ 10 % điện áp không tải Để giữ cho điện áp máy phát khơng đổi , phải tăng dòng điện kích từ Đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f(I) giữ điện áp tốc độ không đổi vẽ hình Máy phát kích từ độc lập có ưu điểm điều chỉnh điện áp , thường gặp hệ thống máy phát – động để truyền động máy cán , máy cắt kim loại , thiết bị tự động tàu thủy , máy bay v.v song có nhược điểm cần có nguồn điện kích từ riêng Máy phát điện kích từ song song Sơ đồ máy phát điện kích từ song song hình vẽ Để thành lập điện áp cần thực trình tự kích từ Lúc đầu , máy khơng có dòng điện kích từ , từ thơng máy từ dư cực từ tạo , khoảng ÷ % từ thông định mức Khi quay phần ứng , dây quấn phần ứng có sđđ cảm ứng từ thông dư sinh Sđđ khép mạch qua dây quấn kích từ ( điện trở mạch kích từ vị trí nhỏ ) , sinh dòng điện kích từ , làm tăng từ trường cho máy Quá trình tiếp tục đạt đến điện áp ổn định Để máy thành lập điện áp , cần thiết phải có từ dư chiều từ trường dây quấn kích từ phải chiều từ trường dư Nếu khơng từ dư , ta phải mồi để tạo từ dư , chiều từ trường ngược , ta phải đổi cực tính dây quấn kích từ đổi chiều quay phần ứng Phương trình cân điện áp : • Mạch phần ứng : U = Eư – Iư.Rư • Mạch kích từ : Ukt = Ikt.(Rkt + Rđc) Phưng trình dòng điện : Iư = I + Ikt Khi dòng điện tải tăng , dòng điện phần ứng tăng , ngồi nguyên nhân làm điện áp U đầu cực giảm máy phát điện kích từ độc lập , máy kích từ song song , thêm ngun nhân : Trong máy kích từ song song , Ikt số , mà thay đổi theo điện áp , , U giảm , làm cho Ikt giảm , từ thông sđđ giảm , U giảm nhanh , đường đặc tính ngồi dốc so với máy kích từ độc lập Từ đường đặc tính ta thấy : Khi ngắn mạch , điện áp U = , dòng kích từ , sđđ máy từ dư sinh , dòng ngắn mạch In nhỏ so với dòng điện định mức Điều BỘ MƠN CƠ SỞ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN có nghĩa cố ngắn mạch đầu máy phát kích từ song song khơng gây nguy hiểm trường hợp máy phát kích từ độc lập Để điều chỉnh điện áp , ta phải điều chỉnh dòng điện kích từ , đường đặc tính điều chỉnh Ikt = f(I) , U , n khơng đổi có dạng tương tự trường hợp máy phát kích từ độc lập , dốc , máy phát kích từ song song , tăng tải , điện áp sụt nhiều , nên mức độ tăng dòng điện kích từ phải nhiều Máy phát điện kích từ nối tiếp Sơ đồ nối dây hình vẽ Dòng điện kích từ dòng điện tải , tải thay đổi , điện áp thay đổi nhiều , , thực tế loại máy dùng Đường đặc tính U = f(I) có dạng hình vẽ : Khi tải tăng , dòng điện I tăng , từ thơng φ Eư tăng , U tăng Khi I = (2 ÷ 2,5) Iđm , máy bão hòa , I tăng U giảm Máy phát điện kích từ hỗn hợp Sơ đồ nối dây hình vẽ ( trang 121 ) Khi nối thuận , từ thơng dây quấn kích từ nối tiếp chiều với từ thơng dây quấn kích từ song song Khi tải tăng , từ thông cuộn nối tiếp tăng làm cho từ thông máy tăng lên , sđđ máy tăng , điện áp đầu cực máy giữ không đổi Đây ưu điểm máy phát điện kích từ hỗn hợp Đường đặc tính ngồi có dạng hình vẽ ( trang 121 ) Khi nối nghịch , chiều từ trường dây quấn kích từ nối tiếp ngược với chiều từ trường dây quấn kích từ song song Khi tải tăng , điện áp giảm nhiều Đường đặc tính ngồi có dạng hình vẽ Đường đặc tính ngồi dốc , nên sử dụng làm máy hàn điện chiều ♣ 8.7 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BỘ MÔN CƠ SỞ 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Dựa vào phương pháp kích từ , việc phân loại động điện chiều giống xét máy phát điện chiều pN Sđđ động điện chiều : Eư = n φ = kE n φ 60a Đối với động , dòng điện Iư ngược chiều với sđđ , nên Eư gọi sức phản điện pN Mơmen điện từ động điện chiều : Mđt = Iưφ = kMIưφ 2πa Đối với động , mômen điện từ mômen quay , chiều với tốc độ quay n Mở máy động điện chiều Phương trình cân điện áp mạch phần ứng : U = Eư + Rư.Iư U − Từ rút : Iư = Rö Khi mở máy , tốc độ n = , spđ Eư = kEnφ = , dòng điện phần ứng lúc mở máy : U Rư Vì điện trở Rư rát nhỏ , nên dòng điện phần ứng lúc mở máy lớn ( khoảng 20 ÷ 30 lần Iđm ) , làm hỏng cổ góp chổi than Dòng điện phần ứng lớn kéo theo dòng điện mở máy Imở lớn làm ảnh hưởng đến lưới điện Để giảm dòng điện mở máy Imở = (1,5 ÷ ) Iđm , ta dùng biện pháp sau : Iư mở = a) Dùng biến trở mở máy Rmở Mắc biến trở vào mạch phần ứng hình vẽ Dòng điện mở máy phần ứng có biến trở U mở máy : Iư mở = R + R mở Ban đầu để biến trở mở máy R mở lớn , trình mở máy , tốc độ tăng lên , sđđ Eư tăng điện trở mở máy giảm dần đến , máy làm việc điện áp định mức b) Giảm điện áp đặt vào phần ứng Phương pháp sử dụng có nguồn điện chiều điều chỉnh điện áp , ví dụ hệ thống máy phát – động , nguồn chiều chỉnh lưu Cần ý để mômen mở máy lớn , lúc mở máy phải có từ thơng lớn , thơng số mạch kích từ phải điều chỉnh cho dòng điện kích từ lúc mở máy lớn Điều chỉnh tốc độ Từ phương trình cân điện động điện chiều ta rút : Eư = U – Rư.Iư Thay Eư = kEnφ vào , ta có phương trình tốc độ động điện chiều : U − R I n= k Eφ Nhìn vào phương trình , cách tổng quát , ta thấy muốn điều chỉnh tốc độ , ta có biện pháp sau : BỘ MÔN CƠ SỞ 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN a) Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng Khi thêm điện trở vào mạch phần ứng , tốc độ giảm Vì dòng điện phần ứng lớn , nên tổn hao công suất điện điều chỉnh lớn Phương pháp sử dụng động công suất nhỏ b) Thay đổi điện áp U Dùng nguồn điện chiều điều chỉnh điện áp cung cấp điện cho động Phương pháp sử dụng nhiều c) Thay đổi từ thông Thay đổi từ thơng cách thay đổi dòng điện kích từ Khi điều chỉnh tốc độ , ta kết hợp phương pháp Ví dụ , kết hợp thay đổi từ thơng với thay đổi điện áp phạm vi điều chỉnh rộng , ưu điểm lớn động điện chièu Động điện kích từ song song Sơ đồ nối dây hình vẽ Để mở máy ta dùng biến trở mở máy Rmở Để điều chỉnh tốc độ ta điều chỉnh Rđc để thay đổi Ikt , thay đổi từ thơng φ Phương pháp sử dụng rộng rãi , song cần lưu ý , giảm từ thơng φ , dòng điện phần ứng Iư tăng trị số cho phép Vì cần có phận bảo vệ , cắt điện không cho động làm việc từ thơng giảm q nhiều a) Đường đặc tính n = f(M) Đường đặc tính đường quan hệ tốc độ n mômen quay M điện áp U điện trở mạch phần ứng mạch kích từ khơng đổi U − R I U Rư Ta có : n = = Iư k E φ k E φ k E φ M Mặt khác : M = kM.Iư.φ → Iư = k M φ Thay vào biểu thức tính n : n = BỘ MƠN CƠ SỞ U Rư M (*) k E φ k E k M φ2 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Nếu thêm điện trở RP vào mạch phần ứng ta có phương trình : n= U R + RP - M (**) k E φ k E k M φ2 Trên hình vẽ đường đặc tính , đường đường đặc tính tự nhiên ( RP = ) ứng với phương trình (*) , đường đường đặc tính với RP ≠ ứng với phương trình (**) b) Đặc tính làm việc Đường đặc tính làm việc xác định điện áp U dòng điện kích từ Ikt khơng đổi Đó đường quan hệ tốc độ n , mơmen M , dòng điện phần ứng Iư hiệu suất η theo công suất trục P2 Ta có nhận xét , động điện kích từ song song có đặc tính cứng ( tốc độ n giảm tải thay đổi ) tốc độ n không đổi công suất trục P2 thay đổi Do , loại động dùng nhiều máy cắt kim loại , máy cơng cụ v.v Khi có u cầu cao điều chỉnh tốc độ , ta dùng động kích từ độc lập Động điện kích từ nối tiếp Sơ đồ nối dây hình vẽ Để mở máy , ta dùng biến trở mở máy Rmở Để điều chỉnh tốc độ ta dùng phương pháp nói phần , song ý , điều chỉnh từ thông , ta mắc biến trở điều chỉnh song song với dây quấn kích từ nối tiếp a) Đường đặc tính n = f(M) Khi máy khơng bão hòa , dòng điện phần ứng Iư từ thông φ tỉ lệ với , nghĩa : Iư = kI φ Do : M = kM.Iư φ = kM.kI φ2 = k2 φ2 M φ= Hoặc : k Trong : k = k M k I BỘ MÔN CƠ SỞ 13 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN U Rư k.U k R M = - I ö k E φ k E k M φ kE kE M k k aU Đặt : = a ; I = b , cuối ta có : n = - bRư kE kE M Vậy , phương trình đặc tính động kích từ nối tiếp có dạng hypecbơn hình vẽ Đường đặc tính mềm , mơmen tăng tốc độ động giảm Khi khơng tải tải nhỏ , dòng điện từ thông nhỏ , tốc độ động tăng lớn gây hỏng động mặt khí Vì khơng cho phép động kích từ nối tiếp mở máy không tải tải nhỏ Từ : n= b) Đường đặc tính làm việc Các đường đặc tính làm việc động kích từ nối tiếp vẽ hình Động phép làm việc với tốc độ n < ngh (tốc độ giới hạn ) Đường đặc tính vùng làm việc vẽ nét liền Động kích từ nối tiếp chưa bão hòa , mơmen quay M tỉ lệ với Iư2 ( đường parabôn ) , tốc độ giảm theo tải Động kích từ nối tiếp thích hợp chế độ tải nặng nề , sử dụng nhiều giao thông vận tải hay thiết bị cầu trục Động kích từ hỗn hợp Sơ đồ nối dây hình bên Các dây quấn kích từ nối thuận ( từ trường dây quấn chiều ) làm tăng từ thông , nối ngược ( từ trường dây quấn ngược ) làm giảm từ thơng Đặc tính động kích từ hỗn hợp nối thuận ( đường ) trung bình đặc tính động kích từ song song ( đường ) động kích từ nối tiếp ( đường ) Các động làm việc nặng nề , dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn kích từ , dây quấn kích từ song song phụ nối thuận Dây quấn kích từ song song đảm bảo tốc độ động không tăng lớn mômen nhỏ Động kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nối tiếp phụ , nối ngược , có đặc tính cứng ( đường ) , nghĩa tốc độ quay không đổi mômen thay đổi Thật , mơmen quay tăng , dòng điện phần ứng tăng , dây quấn kích từ song song làm tốc độ giảm , có dây quấn kích từ nối tiếp nối ngược , làm giảm từ thông máy , tăng tốc độ động lên cũ Ngược lại , nối thuận , làm cho đặc tính động mềm , mơmen mở máy lơn , thích hợp với máy ép , máy bơm , máy nghiền , máy cán v.v Động vạn Trong công nghiệp thiết bị điện sinh hoạt , người ta sử dụng rộng rãi loại động có vành góp dùng với dòng điện chiều dòng điện xoay chiều , nên gọi động vạn Động vạn thường có cực từ với dây quấn kích từ nối tiếp Dòng điện kích từ dòng điện phần ứng , nên từ thơng dòng điện phần ứng biến thiên đồng thời với , bảo đảm chiều mômen quay động không đổi BỘ MÔN CƠ SỞ 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CN ĐIỆN Động vạn thích hợp với chế độ làm việc nặng nề , nên nhiều nước sử dụng loại động đường sắt với lưới điện xoay chiều tần số 50 Hz ( 25 hay BỘ MÔN CƠ SỞ 16 Hz ) 15