1.3. Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập
1.3.6. Các phương pháp điều chỉnh thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều
1.3.6.1. Thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng:
Từ phương trình đặc tính cơ:
K M
R R K
Uu u f
2
Ta thấy rằng khi thay đổi Rf thì 0 const còn thay đổi, vì vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh có cùng 0và dốc dần khi Rf càng lớn, với tải như nhau thì tốc độ càng thấp.
Hình 1.11. Đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi Rf Đặc điểm điều chỉnh:
Tốc độ không tải lí tưởng không đổi.
Chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía giảm.
Khi Rf tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn, đặc tính cơ càng mềm => Độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.
Tổn hao công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở phụ.
Nếu ta tăng Rf đến một giá trị nào đó thì sẽ làm M ≤ Mc như thế động cơ sẽ không quay được và động cơ làm việc ở chế độ ngắn mạch (ɷ = 0). Từ lúc này, ta có thể thay đổi Rf thì tốc độ vẫn bằng 0, nghĩa là không điều chỉnh tốc độ động cơ được nữa. Do đó phương pháp này điều chỉnh này là phương pháp điều chỉnh không triệt để.
Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc.
Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp thì giá trị điện trở đóng vào càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm dẫn đến sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi kém.
Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng cao.
Phương pháp này thay đổi Rf chỉ phù hợp khi khời động động cơ.
1.3.6.2. Thay đổi từ thông kích từ của động cơ:
Ta có phương trình đặc tính cơ:
K M
R R K
Uu u f
2
Ta thấy rằng nếu thay đổi từ thông thì 0và đều thay đổi, vì vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh dốc dần và cao hơn đặc tính cơ tự nhiên khi từ thông càng nhỏ, với tải như nhau thì tốc độ càng cao khi giảm từ thông .
Hình 1.12. Đặc tính điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đôi từ thông .
Giảm từ thông thì tốc độ thay đổi tỉ lệ nghich, từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lí tưởng càng tăng, tốc độ càng lớn.
Dòng điện ngắn mạch không đổi.
Độ lớn đặc tính cơ giảm khi từ giảm từ thông.
Nếu giảm quá nhỏ thì có thể làm tốc độ động cơ lớn quá giới hạn cho phép, hoặc làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu đi do dòng phần ứng tăng cao. Như vậy, để đảm bảo chuyển mạch bình thường thì ta cần phải giảm dòng phần ứng => Momen trên trục động cơ giảm nhanh => Động cơ bị quá tải.
Ưu điểm: Phương pháp này điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh vô cấp và cho tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản. Phương pháp này thường dudowwjc dùng cho các máy như: Máy mài vạn năng, máy bào... Việc điều chỉnh được thực hiện trên mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít, thiết bị đơn giản nên giá thành thấp.
Nhược điểm: Do điều chỉnh sâu nên β giảm, sai số tĩnh lớn, kém ổn định với tốc độ cao. Nghĩa là điều chỉnh càng sâu thì càng lớn. Nên đặc tính càng dốc momen nhỏ đến khi nhỏ hơn momen phụ tải thì động cơ không chạy được.
1.3.6.3. Thay đổi điện áp phần ứng của động cơ:
Từ phương trình đặc tính cơ:
K M
R R K
Uu u f
2
Ta thấy răng khi thay đổi Uư thì 0 thay đổi còn = const, vì vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau. Nhưng muốn thay đổi Uư thì phải có bộ nguồn một chiều thay đổi được điện áp ra, thường dùng các bộ biến đổi.
Hình 1.13. Đặc tính điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi Uư Đặc điểm điều chỉnh:
Tốc độ động cơ tăng/giảm theo chiều tăng/giảm của điện áp phần ứng.
Thay đổi được cả tốc độ không tải lí tưởng 0, và dòng điện ngắn mạch.
Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh.
Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm vì chỉ có thể thay đổi với Uư ≤ Uđm.
Ưu điểm: Phương pháp này điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng đường đặc tính nên được dùng nhiều trong các máy cắt gọt kim loại. Đảm bảo kinh tế, tổn hao năng lượng thấp, phạm vi điều chỉnh rộng. Nếu kết hợp với phương pháp điều chỉnh từ thông thì ta có thể điều chỉnh tốc độ lớn hơn và nhỏ hơn định mức.
Nhược điểm: Phương pháp này cần một bộ nguồn có thể thay đôủ trơn điện áp.