Dong Co Dien

Nguyên lý hoạt động  Khi từ trường quay giả sử theo chiều KĐH của phần cảm quét qua các dây dẫn phần ứng thì trong các cuộn dây hay thanh dẫn phần ứng xuất hiện suất điện động cảm ứng..[r]

06/12/21 Chương 2: Động Cơ Điện TS Leâ Ngoïc Bích Khoa Cô Khí Bộ môn Cơ Điện Tử Lê Ngọc Bích Khái niệm chung động điện  Động điện là máy điện dùng để chuyển đổi lượng điện sang lượng Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ sang điện) gọi là máy phát điện hay dynamo Các động điện thường gặp dùng gia đình quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi Lê Ngọc Bích Ứng dụng  Ngày động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ các động nhỏ dùng lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề máy khoan, hay các máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay các hệ thống thông gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng các phương tiện vận chuyển, đặt biệt các đầu máy xe lửa  Trong công nghệ máy tính: Động điện sử dụng các ổ cứng, ổ quang (chúng là các động bước nhỏ) Lê Ngọc Bích Nguyên lý hoạt động  Phần chính động điện gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động (rotor) quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor và stator nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn các từ trường, tương tác từ trường rotor và stator tạo chuyển động quay rotor quanh trục hay mômen Lê Ngọc Bích Nguyên lý hoạt động Lê Ngọc Bích Nguyên lý hoạt động  Phần lớn các động điện họat động theo nguyên lý điện từ, loại động dựa trên nguyên lý khác lực tĩnh điện và hiệu ứng điện áp sử dụng Nguyên lý mà các động điện từ dựa vào là có lực lực học trên cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm từ trường Lực này theo mô tả định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và với từ trường  Phần lớn động từ xoay có động tuyến tính Trong động xoay, phần chuyển động gọi là rotor, và phần đứng yên gọi là stator Lê Ngọc Bích Phân loại động điện Lê Ngọc Bích Đặc tính động điện  Đặc tính động điện là quan hệ tốc độ quay và mômen động cơ: w=f(M)  Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên và đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác thì khác và phân tích phần sau  Đặc tính tự nhiên: Đó là quan hệ w = f(M) động điện các thông số điện áp, dòng điện động là định mức theo thông số đã thiết kế chế tạo và mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng  Đặc tính nhân tạo: Đó là quan hệ w = f(M) động điện các thông số điện không đúng định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạchnối Lê Ngọc Bích Đặc tính động điện  Trong hệ TĐĐ có quá trình biến đổi lượng điện - Chính quá trình biến đổi này định trạng thái làm việc động điện Người ta định nghĩa sau: Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nó có chiều truyền từ nguồn đến động và từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M.w cấp cho máy SX (sau đã có tổn thất DP)  Công suất Pcơ có giá trị dương mômen động sinh cùng chiều với tốc độ quay, có giá trị âm nó truyền từ máy sản xuất động và mômen động sinh ngược chiều quay  Công suất điện Pđiện có giá trị âm nó có chiều từ động nguồn Lê Ngọc Bích Đặc tính động điện Lê Ngọc Bích Đặc tính động điện  Trong hệ thống TĐĐ, động điện có nhiệm vụ cung cấp động lực cho cấu sản xuất Các cấu sản xuất loại máy có các yêu cầu công nghệ vμ đặc điểm riêng Máy sản xuất lại có nhiều loại, nhiều kiểu với kết cấu khác biệt Động điện vậy, có nhiều loại, nhiều kiểu với các tính năng, đặc điểm riêng Lê Ngọc Bích Đặc tính động điện  Với các động điện chiều và xoay chiều thì chế độ làm việc tối ưu thường là chế độ định mức động Để hệ thống TĐĐ làm việc tốt, có hiệu thì động điện và cấu sản xuất phải đảm bảo có phù hợp tương ứng nμo đó Việc lựa chọn hệ TĐĐ và chọn động điện đáp ứng đúng các yêu cầu cấu sản xuất có ý nghĩa lớn không mặt kỹ thuật mà mặt kinh tế  Do vậy, thiết kế hệ thống TĐĐ, người ta thường chọn hệ truyền động phương pháp điều chỉnh tốc độ cho đường đặc tính động cμng gần với đường đặc tính cấu sản xuất càng tốt Nếu đảm bảo điều kiện này, thì động đáp ứng tốt đòi hỏi cấu sản xuất mômen cản thay đổi và tổn thất quá trình điều chỉnh là nhỏ Lê Ngọc Bích Động DC Lực tác dụng lên cuộn dây:  C.B Pham với: F: lực tác dụng lên cuộn dây (N) I: dòng chạy qua cuộn dây (A) B: cường độ từ trường (G) L: chiều dài cuộn dây (m) : góc tạo vectơ B và I Kỹ thuật điều khiển tự động 6-13 Động DC Phần ứng động DC Moment tạo với: T: moment động KT: số dựa vào cấu tạo động IA: dòng điện phần ứng : từ thông  C.B Pham Kỹ thuật điều khiển tự động 6-14 Động DC Khi phần ứng quay môi trường từ trường, sức điện động xuất trên các cuộn dây phần ứng (ngược chiều với điện áp nguồn cấp vào phần ứng) với: EMF: điện áp tạo KE: số dựa vào cấu tạo động : từ thông S: tốc độ động (rpm) Điện áp thực trên phần ứng với: VA: điện áp thực trên phần ứng VTn: điện áp nguồn cấp vào phần ứng CEMF: điện áp tạo động IA: dòng điện phần ứng RA: trở kháng phần ứng  C.B Pham Kỹ thuật điều khiển tự động 6-15 Động DC Thí dụ: Một động 12 Vdc có điện trở phần ứng là 10  và sức điện động tạo là 0.3 V/100 rpm Xác định dòng phần ứng thực tế động làm việc vận tốc rpm và vận tốc 1000 rpm Giải: ta có • S = rpm • S = 1000 rpm Lưu ý: động làm việc, dòng điện trên phần ứng giảm  C.B Pham Kỹ thuật điều khiển tự động 6-16 Các loại động điện phổ biến  Động không đồng ba pha,  Động cảm ứng pha,  Động điện chiều,  Động bước Lê Ngọc Bích ĐộNG CƠ ĐIệN XOAY CHIềU Lê Ngọc Bích Cấu tạo Lê Ngọc Bích Cấu tạo  Về cấu tạo, động điện xoay chiều pha gồm có phần chính:  Phần cảm: gồm cuộn dây đặt lệch 1200 không gian và cấp điện xoay chiều pha để tạo từ trường quay Phần cảm thường đặt stator Các cuộn dây pha phần cảm có thể nối theo hình hay tam giác tùy theo điện áp cuộn dây pha và tùy theo điện áp lưới điện Ví dụ; Với điện áp lưới là 380V/220V Khi điện áp cuộn dây pha là 220V thì động phải mắc theo dạng hình Khi điện áp cuộn dây pha là 380V thì động phải mắc theo dạng hình tam giác  Phần ứng: Cũng gồm cuộn dây và thường đặt roto Tùy theo kết cấu ba cuộn day phần ứng mà động điện xoay chiều ba pha chia hai loại: Lê Ngọc Bích Cấu tạo  Khi cuộn dây phần ứng kết hợp thành lồng trụ hình sau với các dẫn nhôm thì roto gọi là ro to lồng sóc Lê Ngọc Bích Cấu tạo  Khi cuộn dây phần ứng dây đồng nối hình và đầu dây đưa qua hệ vòng trượtchổi than để nối với điện trở mạch ngoài thì roto gọi là roto dây quấn Lê Ngọc Bích Nguyên lý hoạt động  Khi từ trường quay (giả sử theo chiều KĐH) phần cảm quét qua các dây dẫn phần ứng thì các cuộn dây (hay dẫn) phần ứng xuất suất điện động cảm ứng Nếu mạch phần ứng nối kín thì có dòng điện cảm ứng sinh (chiều xác định theo quy tắt bàn tay phải) Từ trường quay lại tác dụng vào chính dòng cảm ứng này lực từ có chiều xác định theo quy tắt bàn tay trái và tạo mô men làm quay phần cảm theo chiều quay từ trường quay  Tốc độ quay phần cảm luôn nhỏ tốc độ quay từ trường quay (không đồng bộ) Động điện hoạt động theo nguyên tắt này gọi là động điện không đồng (KĐB) hay động điện dị động điện xoay chiều cảm ứng Lê Ngọc Bích Mở máy (khởi động) động điện KĐB  Khi đóng điện trực tiếp vào động KĐB để mở máy thì lúc đầu rotor chưa quay, độ trượt lớn (s=1) nên s.đ.đ cảm ứng và dòng điện cảm ứng lớn  Dòng điện này có trị số đặc biệt lớn các động công suất trung bình và lớn, tạo nhiệt đốt nóng động và gây xung lực có hại cho động Lê Ngọc Bích Mở máy (khởi động) động điện KĐB  Tuy dòng điện lớn mômen mở máy lại nhỏ: Đặc tính động KĐB mở máy trực tiếp Lê Ngọc Bích Mở máy (khởi động) động điện KĐB  Do cần phải có biện pháp mở máy Trường hợp động có công suất nhỏ thì có thể mở máy trực tiếp Động mở máy theo đặc tính tự nhiên với mômen mở máy nhỏ  Những động không mở máy trực tiếp thì có thể thực các phương pháp mở máy gián tiếp sau Lê Ngọc Bích Phương pháp dùng điện trở mở máy mạch rotor  Phương pháp này dùng cho động rotor dây quấn vì điện trở mở máy mạch ngoài mắc nối tiếp với cuộn dây rotor Lê Ngọc Bích Phương pháp dùng điện trở mở máy mạch rotor  Lúc bắt đầu mở máy, các tiếp điểm công tắc tơ K1, K2, K3 mở, cuộn dây rotor nối với cấp điện trở phụ (R1+R2+R3) nên đường đặc tính là đường Tới điểm b, tốc độ động đạt wb và mômen giảm còn M2, các tiếp điểm K1 đóng lại, cắt các điện trở phụ R1 khỏi mạch rotor  Động tiếp tục mở máy với điện trở phụ (R2+R3) mạch rotor và chuyển sang làm việc điểm c trên đặc tính ít dốc Mômen tăng từ M2 lên M1 và tốc độ động lại tiếp tục tăng  Động làm việc trên đường đặc tính từ c đến d Lúc này, các tiếp điểm K2 đóng lại, nối tắt các điện trở R2 Động chuyển sang mở máy với điện trở R3 mạch rotor trên đặc tính điểm e và tiếp tục tăng tốc tới điểm f Lúc này các tiếp điểm K3 đóng lại, điện trở R3 mạch rotor bị loại Động chuyển sang làm việc trên đặc tính tự nhiên g và tăng tốc đến điểm làm việc A ứng với mômen cản MC Quá trình mở máy kết thúc Lê Ngọc Bích Phương pháp mở máy với điện trở điện kháng nối tiếp mạch stator  Phương pháp này dùng điện trở điện kháng mắc nối tiếp với mạch stator lúc mở máy và có thể áp dụng cho động rotor lồng sóc lẫn rotor dây quấn Do có điện trở điện kháng nối tiếp nên dòng mở máy động giảm đi, nằm giá trị cho phép Mômen mở máy động giảm Lê Ngọc Bích Phương pháp mở máy với điện trở điện kháng nối tiếp mạch stator  Thời điểm ban đầu quá trình mở máy, các tiếp điểm K2 đóng lại (các tiếp điểm K1 mở) để điện trở (hình a) điện kháng (hình b) tham gia vào mạch stator nhằm hạn chế dòng điện mở máy Khi tốc độ động đã tăng đến mức nào đó (tuỳ hệ truyền động) thì các tiếp điểm K1 đóng lại, K2 mở để loại điện trở điện kháng khỏi mạch stator Động tăng tốc đến tốc độ làm việc Quá trình mở máy kết thúc  Sơ đồ hình trên là mở máy với cấp điện trở điện kháng mạch stator Có thể mở máy với nhiều cấp điện trở điện kháng công suất động lớn Lê Ngọc Bích Phương pháp mở máy dùng máy biến áp tự ngẫu  Phương pháp này sử dụng để đặt điện áp thấp cho động mở máy Do vậy, dòng điện động mở máy giảm  Các tiếp điểm K' đóng, K mở lúc mở máy Khi K' mở, K đóng thì quá trình mở máy kết thúc  Phương pháp mở máy dùng cuộn kháng X và máy biến áp tự ngẫu thích hợp cho việc mở máy các động cao áp Lê Ngọc Bích Phương pháp đổi nối U - D mở máy  Động KĐB làm việc bình thường sơ đồ mắc D các cuộn stator thì mở máy có thể mắc theo sơ đồ Y Thực chất phương pháp này là giảm điện áp đặt vào cuộn dây stator đổi nối vì Uph = Ud mắc D, còn mắc Y thì điện áp giảm lần: Lê Ngọc Bích Đảo chiều quay động điện KĐB  Để đảo chiều quay động KĐB, cần đảo chiều quay từ trường quay stator tạo Muốn vậy, cần đảo chiều hai pha pha nguồn cấp cho stator Lê Ngọc Bích Lê Ngọc Bích