MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
VII. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
2. Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều
Từ phương trình (5-24) rút ra:
Eư = U - IưRư (5-27)
Thay trị số E = k n E , ta có phương trình tốc độ:
E
U - I R n = k
(5-28)
Việc điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều có thể thực hiện được bằng cách thay các đại lượng Ф, Rư và U.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi Φ được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi tốc độ được liên tục và kinh tế. Trong quá trình điều chỉnh hiệu suất η ≈ Cte vì sự điều chỉnh dựa trên việc tác dụng lên mạch kích thích có công suất rất nhỏ so với công suất động cơ. Cần chú ý rằng, bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thước tối đa (Φ = Φmax ) nên chỉ có điều chỉnh theo chiều giảm Φ, tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế bởi các điều kiện cơ khí và đổi chiều của máy.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng Rư chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay trong vùng dưới tốc độ quay định mức và luôn kèm theo tổn hao năng lượng trên điện trở phụ, làm giảm hiệu suất của động cơ điện. Vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng ở động cơ điện có công suất nhỏ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp cũng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao điện áp hơn điện áp định mức của động cơ điện. Phương pháp này không gây thêm tổn hao trong động cơ điện, nhưng đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp điều chỉnh được.
Câu hỏi ôn tập :
1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện một chiều?
2. Thế nào là phản ứng phần ứng? Hậu quả của phản ứng phần ứng trong máy điện một chiều?
3. Sức điện động phần ứng của máy điện một chiều?
4. Công suất điện từ, mômen điện từ trong máy điện một chiều?
5. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục tia lửa điện trong máy điện một chiều?
6. Sơ đồ nối dây, phương trình đặc trưng và các đường đặc tính của các máy phát điện một chiều?
7. Cách mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều?
Bài tập máy điện một chiều
Câu 1: Cho máy phát điện một chiều kích từ song song với các số liệu sau: công suất định mức Pđm=25kW; điện áp định mức Uđm=115V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=12,5; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,0238; tốc độ quay n=1300v/p;
tổn hao không tải P0=4%Pđm Xác định:
1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu?
2) Tính Pu; Pktss; P0; P?
3) Tính Pđt ; P1; ?
4) Tính Mđm; Mđt?
Câu 2: Cho máy phát điện một chiều kích từ song song với các số liệu sau: dòng điện định mức Iđm=98,3kW; điện áp định mức Uđm=115V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=19; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,0735; tốc độ quay n=1300v/p;
tổn hao không tải P0=4%Pđm Xác định:
1) Tính Iktss; Iu; Eu?
2) Tính Pu; Pktss; P2 ; Pđm ; P0; P?
3) Tính Pđt; P1 ; ?
4) Tính Mđm; Mđt?
Câu 3: Cho máy phát điện một chiều kích từ song song với các số liệu sau: công suất định mức Pđm=7,5kW; điện áp định mức Uđm=230V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=191,66; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,54; tốc độ quay n=1450v/p;
hiệu suất của máy phát một chiều kích từ song song =0,825 Xác định:
1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss ? 3) Tính P1; Pđt ; P; P0? 4) Tính Mđm; Mđt?
Câu 4: Cho máy phát điện một chiều kích từ song song với các số liệu sau: công suất định mức Pđm=100kW; điện áp định mức Uđm=230V; điện trở dây quấn kích từ song song Rktss=57,5; điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,05; tốc độ quay n=1450v/p;
tổng tổn hao P=110kW Xác định:
1) Tính Iđm; Iktss; Iu; Eu? 2) Tính Pu; Pktss ; P0? 3) Tính P1; Pđt ; ?
4) Tính Mđm; Mđt?
Câu 5: Cho một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp, điện áp định mức Uđm=220V, dòng điện định mức Iđm=94A, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt//=338, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp và phần ứng Rktnt+Ru=0,17, số đôi nhánh a=1, số đôo cực từ p=2, số thanh dẫn N=372, tốc độ n=1100v/p
1) Tính sức điện động Eu (đối với động cơ còn gọi là sức phản điện) 2) Tính từ thông , công suất điện từ Pđt, moment điện từ Mđt
Câu 6: Cho một động cơ điện một chiều kích từ song song suất định mức Pđm=12kW, điện áp định mức Uđm=220V, tốc độ định mức n=685v/p, dòng điện định mức Iđm=64A, dòng điện kích từ Ikt=2A, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,821. Động cơ kéo tải có moment cản không đổi, để giảm tốc độ động cơ, người ta dùng hai phương pháp sau:
1) Thêm điện trở phụ Rp=0,7 vào mạch phần ứng. Tính tốc độ n và hiệu suất của động cơ ở tình trạng này
2) Giảm điện áp đặt vào động cơ. Tính tốc độ n và hiệu suất lúc Uđm=176,6V. Có nhận xét gì về hiệu suất trong hai phương pháp đã sử dụng
Câu 7 Cho một động cơ điện kích từ song song, công suất định mức Pđm=10kW, điện áp định mức Uđm=220V, hiệu suất =0,86, tốc độ n=2250v/p, dòng điện kích từ Ikt=2,26, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,178
1) Tính dòng điện mở máy trực tiếp
2) Để giảm dòng điện mở máy xuống bằng 2 lần dòng điện định mức, tính điện trở mở máy Rmm
Câu 8: Cho một máy phát một chiều kích từ song song, công suất định mức Pđm=7,5kW, điện áp định mức Uđm=230V, tốc độ quay định mức nđm=1450v/p, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,54, điện trở dây quấn kích từ Rkt=191,66, điện áp rơi trên chổi than 2U=2V
Máy phát sử dụng ở chế độ động cơ điện áp định mức Uđm=220V, quay với tốc độ n=1162v/p và hiệu suất =0,825. Xác định công suất điện động cơ tiêu thụ P1, công suất định mức
Câu 9: Cho một máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp, thanh dẫn N=300, điện áp hai dầu cực của máy Uđm=110V, khi dòng điện tải Iđm=100A, phần ứng quay với tốc độ n=1500v/p.
Xác định độ lớn của từ thông dưới mỗi cực của máy, biết điện trở dây quấn phần ứng bằng Ru=0,1 và số đôi mạch nhánh a=1
Câu 10: Cho một máy phát một chiều kích từ song song, điện trở dây quấn phần ứng Ru=0,25, điện trở dây quấn phần kích từ Rkt=44, điện trở tải bằng Rt=4, điện áp đặt vào tải Uđm=220V
Tính dòng điện phần ứng Iu và sức điện động Eu của máy
Câu 11: Cho một máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp có dòng điện mạch ngoài Iđm=100A, điện áp đặt lên tải Uđm=110V, điện trở phần ứng Ru=0,07, điện trở dây quấn kích từ nối tiếp Rktnt=0,07, điện trở dây quấn kích từ song song Rkt/=24
1) Xác định sức điện động Eu, dòng điện phần ứng Iu
2) Xác định tổng tổn hao trong dây quấn phần ứng và dây quấn kích từ 3) Xác định công suất máy phát ra P1 và hiệu suất
Câu 12: Cho một động cơ điện kích từ song song có điện áp định mức Uđm=220V, điện trở phần ứng Ru=0,4, dòng điện định mức Iđm=52A, điện trở dây quấn kích từ Rkt=110 tốc độ không tải n=1100v/p
1) Tính sức điện động lúc tải định mức Eu 2) Tính tốc độ tải định mức n
3) Tính công suất điện từ Pđt, moment điện từ Mđt lúc tải định mức
Câu 13: Cho một máy phát điện một chiều kích từ song song, công suất định mức Pđm=100kW, điện áp định mức Uđm=230V, điện trở phần ứng Ru=0,05, điện trở kích từ Rkt=57,5v
Tính sức điện động Eu khi Uđm trong các trường hợp