II.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN:
II.3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNGCƠ DC:
Điều chỉnh tốc độ động cơ là chủ động thay đổi tốc độ tốc độ động cơ theo ý muốn của người hoặc thiết bị điều khiển sao cho phù hợp với quá trình cơng nghệ của bộ phận làm việc của máy sản xuất.
Để thay đổi tốc độ làm việc của bộ phận làm việc của máy sản xuất cĩ thể thực hiện bằng hai phương pháp sau:
-Thay đổi tỉ số truyền lực hoặc biến tốc đặt giữa động cơ và bộ phận làm việc của máy sản xuất.
-Thay đổi tốc độ động cơ.
3.1. Đặc tính cơ động cơ điện DC: M
ω
A
B Mc
3.1.1.Phương trình cân bằng điện áp và moment động cơDC: Sơ đồ tương đương của các loại động cơ:
Dây quấn phần ứng quay trong từ trường do dịng kích từ tạo nên cảm ứng sức điện động:
Eư = ωLưkik .
Trục từ trường dây quấn kích từ và trục từ trường do dịng điện phần ứng tạo nên vuơng gĩc với nhau nên khơng tạo nên điện áp hỗ cảm trong hai dây quấn.Vì vậy phương trình cân bằng điện áp động cơ điện một chiều ở dạng ma trận như sau: Iư + - - + A1 A2 + - F1 F2 Ikt (b) Kích từ song song Vkt V Iư + - - + A1 A2 + - F1 F2 Ikt (a) Kích từ độc lập (c) Kích từ nối tiếp - + A1 A2 V Iư + - S1 S2 F2 F1 (d) Kích từ hổn hợp - A2 V + - A1 Iư S1 S2 +
uk rk + pLk 0 ik
uư ωLưk rư +pLư iư
Lư , Lk : điện cảm dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ. rư, rk : điện trở dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ.
Lưk : điện cảm tương hỗ giữa từ trường và sự quay của lõi phần ứng.
Biểu thức Lưk :
Lưk = Wư Wk/Rµ.
Wư ,Wk: số vịng dây tương đương dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ. Rµ : từ trở.
Lưk ik = ik Wư Wk/Rµ.
φ = ik Wk/Rµ.
Là từ thơng dưới mỗi cực từ.
Eư = ωLưkik = Wưφω = Kφω = Kvω. K= PN/2πa.
Kv = Lưkik = Wưφ. p: số đơi cực .
N : số thanh dẫn tác dụng của phần ứng. a: số đơi mạch nhánh song song.
Moment điện từ động cơ điện một chiều tính theo cơng thức sau: M = Lưkikiư= Wưφiư = Kv iư= Kφ iư.
Ở trạng thái tĩnh phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng và mạch kích từ cĩ dạng sau:
Uk = Rkik.
Uư = Rưiư + ωLưkik. Rk = rk +rkf.
rkf: điện trở phụ nối vào mạch kích từ. Rư = rư + rưf .
rưf: điện trở phụ nối vào mạch phần ứng. Uư = Rưiư + Kvω = Rưiư + Kφω .
Phương trình đặc tính động cơ một chiều kích từ độc lập:
ω = (Uư- Rưiư)/ Kφ
= (Uư- Rưiư)/ Kv.
ω = Uư/ Kφ -MRư/ (Kφ)2.
ω = ω0 – M/ β.
ω0: tốc độ khơng tải lý tưởng µ =0.
β : độ cứng đặc tính cơ.
ω - ω0 =∆ω .
độ giảm tốc hay độ sụt tốc do tải gây nên.
ω ω0
Khi uư = constant; β hằng số đặc tính động cơ một chiều kích từ độc lập là đường thẳng.
Đặc tính cơ động cơ điện DC kích từ song song: Ở trạng thái tĩnh phương trình cân bằng điện áp:
Uư = Rkik.
Ở trạng thái tĩnh phương trình cân bằng dịng điện: In = Iư + Ik.
Phương trình đặc tính động cơ một chiều kích từ song song: M = (Lưk Uư2).(1- Lưkω/Rk)/(RưRk).
ω = Rk/ Lưk – RưM/( LưkIk)2 = Rk/ Lưk - RưM/ Kv2
= Rk/ Lưk - RưM/ (Kφ)2.
Khi Uư = constant đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ song song là đường thẳng.
Đặc tính cơ động cơ điện DC kích từ nối tiếp:
Ở trạng thái tĩnh phương trình cân bằng điện áp và dịng điện: Ut = Uư + Uk. Iư = Ik. Uư= Rưiư + ωLưkik. Uk. = RkIk. Ut = (Rư +Rk+ωLưk)iư. ω ω0 0 M
Từ M= Lưkik
Phương trình đặc tính động cơ một chiều kích từ nối tiếp: M =( Lưk Ut2)/ (Rư +Rk+ωLưk)2.
Đặc tính cơ động cơ một chiều kích tư nối tiếp là đường cong. Đặc tính cơ động cơ điện DC kích từ hỗn hợp:
Gồm hai mạch kích từ một mạch song song và một mạch nối tiếp với mạch phần ứng.
Phương trình cân bằng điện áp động cơ điện một chiều ở dạng ma trận như sau
uks rks + pLks +- pl 0 iks
ut ωLưks+- pl +- ωLưk +Rk +plk rư +pLư ik iư
l điện cảm tương hỗ giữa dịng quấn kích từ song song và nối tiếp. Theo mạch tương đương:
Ut = Uks = Uư +Uk . it = iks +iư.
ik = iư.
Ở trạng thái tĩnh sau các biến đổi ta được phương trình sau: Ut =(+-ωLưk +Rk +Rư)Iư/ (1- ωLưks/ Rks).
Moment điện từ động cơ một chiều kích từ hỗn hợp tính theo cơng thức sau: M = LưksIksIư + - LưkIkIư .
Đặc tính động cơ một chiều kích từ hỗn hợp cĩ dạng sau: LưksUt2(1- ωLưks/ Rks) LưksUt2(1- ωLưks/ Rks)2
M = + -
(+-ωLưk +Rk +R ư)Rks (+-ωLưk +Rk +R ư) 2
Khác với động cơ một chiều kích từ nối tiếp, động cơ một chiều kích từ hỗn hợp cĩ tốc độ khơng tải lý tưởng và mềm hơn động cơ một chiều kích từ độc lập nếu φt =φks+φk đường 1 và β>0 nếu φt =φks-φk đường 2.
Aûnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ động cơ một chiều:
Aûnh hưởng điện trở mạch phần ứng khi Ut(Uư) = constant; Uk=constant. Nếu nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng thì :
Đối với động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ một chiều kích từ song song, động cơ một chiều kích từ hỗn hợp tốc độ khơng tải lý tưởng bằng hằng số.
ω0 = Uư/ Kφ = Uư/ LưkIk= constant. (động cơ một chiều kích từ độc lập ). ω0 = Rưk/ Lưk = Rưks/ Lưks = constant.
ω
ω0
2 1
(động cơ một chiều kích từ song song, động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ). Độ cứng đặc tính động cơ β= - (Kφ )2/(Rư +rưf) giảm nên đặc tính cơ mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên ( đẵc tính cơ ứng với
Uư=Ut=Uưđm; Rư=rư;φ=φđm).
Đồ thị đặc tính động cơ một chiều được biểu diễn như sau: ( hình a) (hình b) ω Rưf=0 Rưf tăng 0 M ω Rưf =0 Rưf tăng 0 M
( hình c)
( hình d)
Đồ thị đặc tính động cơ một chiều khi tăng điện trở phụ mạch phần ứng:
ω Rưf tăng