Một số yêu cầu để chọn một động cơ điện cho hệ thống truyền lực:
Động cơ phải đủ công suất kéo
Phù hợp với nguồn điện năng sử dụng thông thường
Thích hợp với điều kiện làm việc
Tốc độ và phạm vi hoạt động phù hợp
Theo phương pháp cung cấp năng lượng thì động cơ điện được phân ra làm: động cơ xoay chiều (AC) và động cơ một chiều (DC).Và từ hai loại động cơ điện này, tùy theo cấu trúc động cơ và cơ chế vận hành mà người ta lại phân chia ra thành các loại khác nhau. Dưới đây là một số loại động cơ điện phổ biến:
43
Hình 3.7: Các loại động cơ điện
Đối với động cơ xoay chiều AC thì ưu điểm chính động cơ này là thường đạt được hiệu suất cao trong thời gian dài, nhưng cấu trúc điều khiển phức tạp cần phải lắp thêm bộ biến tần, tuy nhiên thiết bị này chỉ cải thiện việc điều khiển tốc độ nhưng chất lượng dòng điện lại giảm và có hệ số tỷ lệ công suất/ trọng lượng là cao.
Đối với động cơ một chiều DC thì như tên gọi cho thấy sử dụng nguồn cung cấp là dòng điện một chiều. Nó có ưu điểm là dễ điều chỉnh, thay đổi tốc độ và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải mà không ảnh hưởng tới công suất. Qua phân tích đồ thị đặc tính cơ thì ta thấy động cơ điện một chiều có khả năng cung cấp một mômen khởi động cao hoặc yêu cầu tăng tốc êm ở một dải tốc độ rộng. Nhưng bên cạnh đó thì nó lại có kích thước và trọng lượng lớn hơn động cơ AC.
44
Hình 3.8: Đường đặc tính của các loại động cơ điện
1: Đường đặc tính của động cơ DC 2: Đường đặc tính của động cơ AC đồng bộ 3: Đường đặc tính của động cơ AC không đồng bộ
Qua các phân tích ở trên ta chọn loại động cơ một chiều (DC) cho xe thiết kế. Hiện nay, động cơ điện một chiều có hai loại: động cơ một chiều có chổi than và động cơ một chiều không chổi than. Loại có chổi than thì tuổi thọ không cao, trong quá trình vận hành đòi hỏi phải bảo dưỡng chổi than, còn động cơ điện một chiều không chổi than có rất nhiều ưu điểm nhưng giá thành rất cao. Vì vậy xét về mặt kinh tế thì ta chọn loại động cơ điện một chiều có chổi than làm nguồn động lực cho xe thì giá thành của xe sẽ giảm bên cạnh đó vẫn đảm bảo được các đặc tính kỹ thuật cần thiết cho xe thiết kế.
Theo cách kích thích từ thì động cơ điện một chiều có rất nhiều loại như: + Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
+ Động cơ điện một chiều tự kích thích: Tuỳ theo cách nối các dây quấn kích thích mà ta có:
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Động cơ điện một chiều kích từ song song.
45
Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ nối tiếp
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ song song
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ hỗn hợp
Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập mặc dù nó có ưu điểm là khả năng điều chỉnh dòng kích thích thuận lợi và kinh tế. Tuy nhiên, ta phải sử dụng thêm một nguồn kích thích phụ bên ngoài, điều này sẽ gây khó khăn trong việc bố trí và sắp xếp các chi tiết nên ta không chọn loại động cơ điện loại này.
Trong các loại động cơ điện tự kích thích do phạm vi hoạt động của xe thiết kế chủ yếu chạy ở thành phố nên động cơ điện kiểu kích từ nối tiếp là phù hợp nhất vì có tốc độ quay không tải lý tưởng lớn nên có thể tái sinh năng lượng khi động cơ ở trạng thái hãm. Không những thế động cơ điện kích từ nối tiếp còn có khả năng quá tải lớn về mômen, khi có cùng một hệ số quá tải dòng điện như nhau thì mômen của động cơ điện kích từ nối tiếp lớn hơn. Do vậy ta chọn loại động cơ điện này để lắp cho xe đang thiết kế.
46 Tuỳ theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều có những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc. Trong các loại đặc tính thì quan trọng nhất là đặc tính cơ: là đặc tính biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và mômen n = f(M) khi U = const.
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp có dạng của đường hyperbol bậc hai. Ta thấy rằng ở động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp, tốc độ (n) giảm rất nhanh khi mômen (M) tăng và khi mất tải (I = 0, M = 0) có trị số rất lớn. Với đặc tính cơ mềm mại như vậy nên động cơ điện một chiều rất có ưu việt trong những điều kiện cần khởi hành với mômen lớn hay cần tốc độ thay đổi trong một phạm vi rộng.
Hình 3.13: Đường đặc tính tự nhiên của động cơ DC kích từ nối tiếp
n: Số vòng quay M: moment động cơ
Kết luận: Vậy loại động cơ điện được sử dụng sẽ là động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có chổi than, có công suất định mức là Pđm = 3,5(KW).
Và trên thị trường ta tìm được động cơ điện một chiều với công suất định mức là 3,6(Kw), số vòng quay định mức nđm = 3600(vòng/phút), hiệu điện thế sử dụng là 72(V), loại kích từ nối tiếp có chổi than.