CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ
1.7. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
1.7.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ
Ta có: R = 0; R = R = const; U = U = const f ư ư ư đm
+ Ta thay đổi dòng kích từ Ikt để thay đổi từ thông
+ Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa ( = max) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thông tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức.
20
→ Khi giảm thì:
+Tốc độ không tải lý tưởng: tăng
ω x = đ (rad/s) + Độ cứng đặc tính cơ: giảm
β = −( )
ư
Ta nhận thấy rằng khi từ thông thay đổi thì:
+Dòng điện ngắn mạch không đổi: I =
ư = const (A) +Mômen ngắn mạch thay đổi: M = K ⋅I (N.m)
Khi ta giảm từ thông thì tốc độ động cơ tăng lên và độ cứng của đặc tính cơ giảm.
Nhưng nếu cứ tiếp tục giảm dòng kích từ thì tới một lúc nào đó tốc độ không tăng được nữa vì do mômen điện từ của động cơ giảm. Phương pháp thay đổi từ thông để điều chỉnh theo chiều tăng (từ tốc độ định mức), phạm vi điều chỉnh rộng, tổn hao điều chỉnh nhỏ (ưu điểm) nhưng không điều chỉnh ở dưới tốc độ định mức (nhược điểm). Do vậy thông thường được áp dụng hợp với phương pháp khác nhằm tăng phạm vi điều chỉnh.
- Đặc điểm của phương pháp:
+ Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.
+ Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức.
+ Việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.
+ Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không đổi.
Hình 1.10: Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi thay đổi từ thông
21 - Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển :
+Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên.
+Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 :1
+ Tính liên tục: vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với ≈1
+ Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế. (Vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ = (1–10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp).
- Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và có nhiều ưu điểm hơn cả nên ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.
Bảng so sánh các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Điều chỉnh R phần ứng bằng
cách mắc điện trở phụ R f
Thay đổi điện áp phần ứng
Thay đổi từ thông
Nhận xét
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn ncb
Giữ nguyên độ cứng của đường đặc tính cơ nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n cb
Có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn
Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng
Ưu điểm Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho
Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có
Do quá trình điều khiển tốc độ được thực hiện trên
22 các động cơ cho
cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc
nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi không tải lý tưởng
mạch kích từ nên tổn thất năng lượng ít , mang tính kinh tế
Nhược điểm Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi càng kém Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng
Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao
Phương pháp này chịu ảnh hưởng của hiện tượng từ dư và các nhiễu, làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của các hệ truyền động
Bảng 1.1: Bảng so sánh các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập
Kết luận:Từ việc phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, ta thấy phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có rất nhiều ưu điểm (nổi bật nhất là độ cứng đặc tính cơ không thay đổi), phù hợp với động cơ công suất nhỏ, điều chỉnh tốc độ ở vùng dưới tốc độ định mức, mômen tải không đổi trong toàn dải điều chỉnh.