Chương 2 : HỆ THỐNG ẮC QUY TRÊN XE RENAULT ZOE
3.2.5Nguyên lí làm việc động cơ
3.2 Động cơ điện trên xe Renault ZOE
3.2.5Nguyên lí làm việc động cơ
Nguyên tắc hoạt động có thể được hiểu bằng cách coi các cuộn dây của Stator được nối với nguồn điện xoay chiều ba pha. Hiệu quả của Stator là thiết lập một từ trường quay tại 120f
p vòng mỗi phút cho một tần số f (hertz) và cho p (cực). Dòng điện một chiều trong cuộn dây trường cực p trên Rotor cũng sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ Rotor. Nếu tốc độ Rotor được tạo ra bằng tốc độ của trường Stator và khơng có moment tải, hai từ trường này sẽ có xu hướng thẳng hàng với nhau. Khi có tải cơ học, Rotor bị trượt ngược lại một số độ so với trường quay của Stator, phát triển moment xoắn và tiếp tục bị trường quay này hút xung quanh. Góc giữa các trường tăng lên khi tăng moment tải. Moment xoắn lớn nhất có thể đạt được khi góc mà trường Rotor trễ hơn trường Stator là 90°. Việc áp dụng nhiều moment xoắn tải hơn sẽ làm động cơ ngừng hoạt động.
Dây quấn Stator của động cơ điện giống hệt dây quấn của động cơ điện cảm ứng nhưng Rotor có dây quấn mang dòng điện devà tạo ra từ thơng trong khe hở khơng khí giúp từ trường quay do Stator sinh ra kéo Rotor theo nó. Dịng điện trường một chiều được cung cấp cho Rotor từ bộ chỉnh lưu tĩnh thơng qua các vịng trượt và chổi than, hoặc bằng cách kích từ khơng chổi than. Vì Rotor luôn chuyển động ở tốc độ đồng bộ (tức là độ trượt bằng 0), các trục quay đồng bộ theo devà qe được cố định với Rotor, trong đó trục e
d tương ứng với cực bắc, như (Hình 3.21). Khơng có cảm ứng do Stator gây ra trong Rotor, và do đó Emf của Rotor được cung cấp độc quyền bởi cuộn dây trường. Điều này cho phép động cơ ở một hệ số công suất tùy ý tại cực Stator.
75 Mặt khác, trong động cơ điện cảm ứng, Stator hãm kích từ Rotor làm cho hệ số công suất của động cơ luôn ln trễ.
Hình 3.21: Mơ tả một động cơ điện đồng bộ trường quấn ba pha, Rotor hai cực. Cơ chế sản sinh moment xoắn phần nào giống với cơ chế của động cơ cảm ứng. Động cơ được đặc trưng như một cực nổi vì khe hở khơng khí khơng đồng đều xung quanh Rotor, góp phần tạo ra từ trở khơng đối xứng trong các trục d và q. Điều này trái ngược với động cơ có cấu trúc rotor hình trụ có khe hở khơng khí đồng đều (chẳng hạn như động cơ cảm ứng).
76
Hình 3.22: Ngun lí làm việc của động cơ
Stator được quấn với số cực tương tự như của Rotor và được cấp bằng nguồn điện xoay chiều ba pha. Nguồn điện xoay chiều 3 pha tạo ra từ trường quay trong Stator. Cuộn dây Rotor được cấp nguồn điện một chiều từ. Xét một động cơ điện đồng bộ hai cực như (Hình 3.22) trên đây.
Bây giờ, các cực của Stator đang quay với tốc độ đồng bộ (giả sử theo chiều kim đồng hồ). Nếu vị trí của Rotor sao cho cực N của Rotor gần cực N của Stator, thì các cực của Stator và Rotor sẽ đẩy nhau và moment sinh ra sẽ ngược chiều kim đồng hồ.
Các cực của Stator đang quay với tốc độ đồng bộ và chúng quay xung quanh rất nhanh và hốn đổi vị trí của chúng. Nhưng tại thời điểm này, Rotor không thể quay với cùng một góc (do qn tính) và vị trí tiếp theo có thể sẽ là sơ đồ thứ hai trong (Hình 3.22) trên. Trong trường hợp này, các cực của Stator sẽ hút các cực của Rotor, và moment quay được tạo ra sẽ theo chiều kim đồng hồ.
Do đó, Rotor sẽ chịu một moment xoắn đảo chiều nhanh chóng và động cơ sẽ không khởi động. Nhưng, nếu Rotor được quay tới tốc độ đồng bộ của Stator bằng ngoại lực (theo hướng trường quay của Stator) và trường Rotor được kích từ gần với tốc độ đồng bộ, các cực của Stator sẽ tiếp tục hút các cực đối diện của Rotor (hiện tại Rotor cũng quay cùng với nó và vị trí của các cực sẽ giống nhau trong suốt chu kỳ. Bây giờ,
77 Rotor sẽ chịu moment xoắn một chiều. Các cực đối diện của Stator và Rotor sẽ bị khóa với nhau, và Rotor sẽ quay với tốc độ đồng bộ.