Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của xe điện ZERO
2.3.1. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
Động cơ được sử dụng trên xe điện ZERO là mơ-tơ điện một chiều kiểu kích từ nối tiếp. Cơng suất định mức trên trục động cơ là 3.6 kW khi nguồn điện cấp cho động cơ hoạt động là nguồn điện một chiều có điện áp 72V và có thể duy trì cơng suất này trong 30 phút. Nếu vượt ngưỡng thời gian này, mô-tơ điện không đảm bảo công suất định mức vậy nên yêu cầu phải điều chỉnh thời gian hoạt động, phạm vi di chuyển phù hợp.
Cấu tạo
Mơ tơ điện một chiều kiểu kích từ nối tiếp là mơ tơ có phần cảm được mắc nối tiếp với phần ứng.
Hình 2.29. Sơ đồ mạch điện của mơ tơ điện một chiều kích từ nối tiếp[4] Cấu tạo của động cơ phần tĩnh (Stator) và phần động (Rotor).
21 Phần tĩnh gồm có:
- Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn dây. Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dày từ 0,5 mm đến 41 mm được ép lại với nhau và tán chặt thành một khối, các cực từ được gắn vào vỏ máy bằng các bulông. Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứng với nhau qua trục động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3 hoặc nhiều hơn các máy điện nhỏ cực từ được làm bằng thép khối. Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng có tiết diện trịn hoặc chữ nhật được sơn cách điện và được quấn thành từng cuộn. Các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau. Các cuộn dây được bọc cách điện cẩn thận trước khi đặt vào các cực từ.
- Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi chiều. Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn. Dây quấn cực từ phụ tương tự như dây quấn cực từ chính.
- Gơng từ là phần nối tiếp các cực từ . Đồng thời gông từ làm vỏ máy, từ thơng móc vịng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ. Trong máy điện lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá được uốn lại thành hình trụ trịn rồi hàn.
- Cơ cấu chổi than gồm có hai chổi than cacbon được đựng trong hộp chổi than và luôn tỳ lên hai vành góp nhừ hai lị xo. Có tác dụng đưa dịng điện từ ngồi vào.
Phần động gồm có:
Hình 2.31. Rotor của mơ tơ điện một chiều kích từ nối tiếp
- Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tơn Silic dầy 0,5mm có phủ một lớp cách điện sau đó được ép lại để giảm tổn hao do dịng điện xốy Phucơ gây lên. Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào. Lõi sắt là hình trụ trịn và được ép cứng vào với trục tạo thành một khối thống nhất. Trong các máy điện cơng suất trung bình trở lên người ta thường dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thơng gió làm mát cuộn dây và mạch từ.
22 - Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dịng điện chạy qua. Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện trịn, với động cơ có cơng suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật. Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ tác động.
- Cổ góp dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ trịn sau đó được ép chặt vào trục. Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mạ đặt ở giữa. Đi các phiến góp nhơ cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau.
- Cánh quạt dùng để làm mát động cơ. Cánh quạt được lắp trên trục động cơ để hút gió từ ngồi qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ ngồi vào qua các khe hở trên nắp máy , khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây quấn, mạch từ.
- Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon. Trên trục máy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp. Hai đầu của trục máy được gối lên 2 vòng bi ở nắp máy.
Nguyên lí hoạt động
Một đầu của nguồn điện áp được kết nối với cuộn dây quấn và đầu cịn lại được kết nối với phần ứng thơng qua các chổi than. Ban đầu khi động cơ khởi động, với nguồn điện áp được kết nối với động cơ, sẽ hút một dịng điện rất lớn bởi vì cả cuộn dây quấn và phần ứng của động cơ, cả hai đều được tạo thành từ các dây dẫn lớn, cung cấp điện trở tối thiểu cho đường dẫn hiện tại. Dòng điện lớn qua cuộn dây tạo ra từ trường mạnh. Cuộn dây quấn có điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ (xác định theo quy tắc bàn tay trái), sinh ra mô men lớn làm quay rotor.
23 Lượng mơ men tạo ra tỷ lệ thuận với dịng điện cấp vào cho cuộn dây quấn. Vậy nên ưu điểm của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp tạo ra mơ men lớn thích hợp cho các cơng việc như kéo, tải.