động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

1.Giới thiệu động điện chiều 1.1Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều có cấu tạo hai phần riêng biệt: phần cảm bố trí phần tĩnh (stato), phần ứng (roto) A, Phần tĩnh (stator) a, Cực từ chính: phận sinh từ trường goomg lõi sắt cực từ dây kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với Bulơng Vỏ máy Lõi sắt cực từ Dây quấn kích từ Hình Cực từ động điện chiều kích từ độc lập b, Cực từ phụ: Các cực từ phụ đặt cực từ để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông c, Cổ góp: Gơng từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máyđiện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy d, Các phận khác Bao gồm: - Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện máy điện nhỏ vừa nắp máy có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang - Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than đặt quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vit cố định lại B Phần động (Roto) làm mát cuộn dây a) Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt mạch từ phần ứng dùng để dẫn từ,thường làm băng tơn Silic có phủ lớp cách điện sau ép lại để giảm tổn hao dòng Fucơ gây nên Trên thép có dập rãnh để ép lại tạo thành rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào Lõi sắt hình trụ tròn ép cứng vào với trục tạo thành khối thống Trong máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường dập rãnh để ép lại tạo thành lỗ thông gió Rãnh Lỗ, Thơng gió Hình Lõi sắt phần ứng b) Dây quấn phản ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài kW thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn thường dùng tiết diện chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị vãng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm có làm tre, gỗ bakelit c) Cổ góp: Dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp bao gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần dây quấn phiến góp dễ dàng d) Các phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, hai đầu nắp máy có lỗ thơng gió Cánh quạt lắp trục máy, động - quay cánh quạt hút gió từ ngồi vào động Gió qua vành góp, cực từ lõi sắt dây quấn qua quạt gió ngồi làm nguội máy - Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép cacbon tốt 1.2 Nguyên lý hoạt động động điện chiều Động điện chiều máy điện biến đổi lượng điện dòng chiều thành Trong trình biến đổi đó, phần lượng dòng xoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích từ, phần lại lượng biến thành trục động Khi có dòng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứng sinh từ trường phần tĩnh Từ trường có tác dụng tương hỗ lên dòng điện dây quấn phần ứng tạo momen tác dụng lên rotor làm cho rotor quay Nhờ có vành đảo chiều nên dòng điện xoay chiều chỉnh lưu thành dòng điện chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm cho lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng Công suất ứng với momen điện từ đưa động gọi công suất điện từ bằng: Pđt=M.ω=Eư.Iư Trong đó: M momem điện từ Iư dòng điện phản ứng Eư suất điện động phản ứng Ω tốc độ góc phản ứng 2.1.Phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích tù độc lập có cấu tạo hai phần riêng biệt: phần bố trí phần tĩnh có cuộn dây kích từ sinh từ thơng, phần ứng phần quay nối với điện áp lưới qua vành góp chổi than Tác động từ thơng dòng điện phần ứng Iư tạo nên momen quay động Khi động quay dẫn phần ứng cắt qua từ thông tạo nên sức điện động Eư Sơ đồ nguyên lý động điện kích từ độc lập trình bày hình Hình Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập 2.2 Xây dựng phương trình đặc tính điện chiều kích từ độc lập Giả thiết mạch từ động chưa bão hòa khe hở khơng khí đồng đều, phản ứng phần ứng bù đủ, thông số động không đổi Ta lập sơ đồ thay máy điện chiều kích từ độc lập hình Hình Sơ đồ thay động điện chiều kích từ độc lập Từ sơ đồ thay ta có phương trình cân điện áp: Uư=Eư+(Rư+Rf)Iư Trong đó: Uư : điện áp phần ứng, V Eư : sức điện động phần ứng, V Rư : điện trở mạch phần ứng, Ω Rf : điện trở phụ mạch phần ứng, Ω Iư : dòng điện mạch phần ứng, A Với: Rư=rư+rcf+rb+rct rư : điện trở dây phần ứng (Ω) rcf : điện trở cực từ phụ (Ω) rb : điện trở cuộn bù (Ω) rct điện trợ tiếp xúc chổi điện (Ω) sức điện động E phần ứng động xác định theo biểu thức: Trong đó: P: số dơi điện cực N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a: số mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng ω: tốc độ góc (rad/s) φ: từ thơng kích từ cực từ (Wb) Đặt : hệ số kết cấu động Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ góc n(vòng/phút) E=Kc.φ.n Vì Kc : hệ số sức điện động động Từ phương trình ta có: Đây phươg trình đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập Mặt khác ta có mơmen điện từ động chế độ xác lập xác định theo biểu thức: Suy ra: Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất ma sát ổ trục ta coi momen trục động momen điện từ ký hiệu M: Suy Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Có thể biểu diễn phương trình đặc tính dạng khác Trong đó: : gọi tốc độ khoog tải lý tưởng :gọi độ sụt tốc Giả sử phần ứng bù đủ từ thông động ω=const, phương trình đặc tính điện phương trình đặc tính tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn đồ thị đường thẳng Nếu xét đến tất tổn thất thì: Hình Đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập Theo đồ thị trên, Iu=0 M=0 lúc động đạt tốc độ khơng tải lý tưởng Hình Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 2.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập Từ phương trình đặc tính ta thấy có tham số ảnh hưởng đến phương trình đặc tính từ thơng, điện áp phần ứng động cơ, thay đổi tham số ta thay đổi tốc độ momen động theo ý muốn Do phương trình đặc tính phụ thuộc vào tham số trên, tương ứng với ta có phươg pháp điều chỉnh tốc độ động 2.3.1 Phương trình điều chỉnh tốc độ đơng chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện trở phụ Rf Giả thiết Uư=Uđm=const Φ=Φđm=const T có phương trình đặc tính tổng qt: hay Tốc độ khơng tải lý tưởng: Độ cứng đặc tính cơ: Muốn thay đổi tốc độ động ta thay điện trở phần ứng cách mắc thêm điện trở phụ Rt tốc độ khơng tải lý tưởng ω0=const, có ∆ω thay đổi theo Rf lúc đường đặc tính thay đổi nhưg qua điểm cố định ω0 Từ phương trình độ cứng đặc tính ta thấy thay đổi điện trở phụ Rf = β có giá trị lớn ứng với đường đặc tính tự nhiên, Rf lớn β nhỏ tốc độ giảm ứng với phụ tải nhật định Như thay đổi điện trở phụ động ta họ đặc tính có dạng Hình Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động điện chiều cách thay đổi điện phụ mạch phần ứng Ta có: 0 ta tăng Rf đến giá trị làm cho MΦ1>Φ2> ωđm