Hệ thống điều chỉnh tốc độ có tính kinh tế cao nhất là một hệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau.
5.3.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
Phương trình đặc tính tốc độ: U U(1) E E R U n I K K Với: a pN KE 60 Và : Rư = Rcb + Rcư + Rctp
Từ (1) ta thấy có 3 phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều đó là : -Điều chỉnh tốc độ bằøng thay đổi điện áp đặt vào phần ứng ( Uư )
-Điều chỉnh tốc độ bằøng thay đổi từ thông ()
-Điều chỉnh tốc độ bằøng thay đổi điện trở phụ của mạch phần ứng ( Rư )
a) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng
Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp trên mạch phần ứng thì dịng điện, moment sẽ khơng thay đổi. Để tránh những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập.
Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điện áp có thể được điều khiển bằng cách sử dụng:
Máy phát DC (Hệ Máy phát - Động cơ)
- Bộ Chopper (Bộ biến đổi xung áp) (DC DC)
Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo u cầu.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
MK K K R R K U n M E f u E 2
Ta có tốc độ khơng tải lý tưởng: n0 = Uđm/KEđm.
Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ khơng tải lý tưởng sẽ thay đổi theo.
Như vậy ta thấy họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:
Hình 4.1 Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản nđm. Đồng thời điều chỉnh nhảy cấp hay liên tục tùy thuộc vào bộ nguồn có điện áp thay đổi một cách liên tục và ngược lại.
Theo lý thuyết thì phạm vi điều chỉnh D = . Nhưng trong thực tế động cơ
điện một chiều kích từ độc lập nếu khơng có biện pháp đặc biệt chỉ làm việc ở phạm vi cho phép : Umin = Uđm/10, nghĩa là phạm vi điều chỉnh:
D = nđm/nmin = 10/1. Nếu điện áp phần ứng U < Umin thì do phản ứng phần ứng sẽ làm cho tốc độ động cơ không ổn định.
Nhận xét:
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn nđm.
Ưu điểm :
Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vơ cấp có nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng.
U1 U2 U2 U3 TN ( Uđm ) n0 nđm n1 n2 n3 M n MC Uđm > U1 > U2 > U3 ncb > n1 > n2 > n3
Nhược điểm :
Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao.
b) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
\ Điều chỉnh từ thơng kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = KMIư và sức điện động quay của động cơ
Eư = KEn. Thông thường, khi thay đổi từ thơng thì điện áp phần ứng được giữ nguyên giá trị định mức.
Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện cơng suất trung bình, người ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao công suất nhỏ. Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt như: máy phát, khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi điện áp…
Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng từ thơng thì dịng điện kích từ IKT sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ. Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dịng kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức. Ta thấy lúc này tốc độ tăng lên khi từ thơng giảm: n = U/KE.
Mặt khác ta có: Moment ngắn mạch Mn = KMIn nên khi giảm sẽ làm cho Mn
giảm theo.
Khi giảm thì đặc tính cơ sẽ dốc hơn. Nên ta có họ đường đặc tính cơ khi
thay đổi từ thơng như sau:
- + + - CKT RKT Iư U Đ UKT 1 2 đm 0 MC M2 M1 Mn . nđm n1 n2 n M đm > 1 > 2 nđm < n1 < n2
i nh 5.2: Thay đổi từ thông
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng có thể điều chỉnh được tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản.
Theo lý thuyết thì từ thơng có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô cùng. Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất :
nmax = 3nđm tức phạm vi điều chỉnh: D = nmax/nđm = 3/1.
Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép. Khi điều chỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ khơng thể đổi chiều dịng điện và chịu được hồ quang điện. Do đó, động cơ khơng được làm việc quá tốc độ cho phép.
Nhận xét:
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn nđm. Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào. Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, mang tính kinh tế, thiết bị đơn giản.
c) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều.
Trong phương pháp này điện trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như sau:
Câu hỏi:
1. Các phương pháp mỏ máy động cơ điện một chiều
2. Đăc tính của động cơ điện một chiều
- CKT RKT CKT RKT Iư E - + + Rf U UKT
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu Máy điện I
NXB KH&KT - 1998
2. Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu Máy điện II Máy điện II
NXB KH&KT - 1998 3. Trần Duy Phụng
Kỹ thuật quấn dây máy biến áp, động cơ vạn năng, động cơ 1 pha – 3 pha NXB Đà Nẵng – 2006
4. Vũ Gia Hanh
Giáo Trình Máy Điện
NXB - KHOA HỌC KỸ THUẬT
5. Nguyễn Hồng Thanh
Giáo Trình Máy Điện