Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Động cơ điện một chiều.

Động cơ điện một chiều.

Tải bản đầy đủ - 0trang

khối , tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt

trên các cực từ này nối tiếp với nhau.

+) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.

Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại , trong máy điện

lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

+) Các bộ phận khác.

Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và

an toàn cho người tránh chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy còn có

tác dụng làm giá đỡ ổ bi, trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang.

Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao

gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi

than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá, giá chổi than có thể quay

được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít

cố định lại.

b) Phần quay hay rơto. Bao gồm những bộ phận chính sau.

+) Phần sinh ra sức điện động gồm có:

Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kỹ thuật) xếp lại với nhau. Trên

mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng.

Cuộn dây phần ứng Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một quy luật nhất

định, mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến

đồng gọi là phiến góp, các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện

với trục gọi là cổ góp hay vành góp.

Tỳ trên cổ góp là cặp chổi than làm bằng graphit và được ghép sát vào thành cổ

góp nhờ lò xo.

+) Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày

0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện

xốy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thành lõi sắt có thể

tạo được những lỗ thơng gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt

thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe

hở thơng gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục.

Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rơto, dùng giá rơto có thể tiết

kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.

+) Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh ra suất điện động và có

dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường khơng làm bằng dây đồng có bọc cách



điện. Trong máy điện nhỏ có cơng suất dưới vài KW thường dùng dây có tiết diện

tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được

cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng niêm để đè chặt

hoặc đai chặt dây quấn, niêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit.

+) Cổ góp Cổ góp gồm nhiều phiến đồng được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica

dày từ 0,4÷1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp

chữ nhật V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đi vành

góp có cao lên một tí để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp

được dễ dàng.

1.1.2. Phân loại.

Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều ta phân

loại theo cách kích thích từ các động cơ. Từ đó có bốn loại động cơ điện một chiều

thường được sử dụng đó là:

+) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được

cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ.

+) Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song

song với phần ứng.

+) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp

với phần ứng.

+) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, một

cuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng

1.2. Nguyên lý hoạt đông của đông cơ điện một chiều.

Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điện 1 chiều chạy

qua. Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được quấn quanh các cực

từ 4. Trên hình vẽ động cơ điện 1 chiều, stator 6 của động cơ có dặt các cuộn cảm nên

stator còn gọi là phần cảm. Từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng 1 lực vào các

dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có dòng điện đi qua. Cuộn dây này

gọi là cuộn ứng. Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than 2 và cổ góp 1. Rotor

mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ.



- Trong hình vẽ các dây dẫn cuộn ứng của nửa trên rotor cos dòng điện hướng vào, còn

các dây dẫn ở nửa dưới của rotor có dòng điện hướng ra khỏi hình vẽ. Từ lực F tác

dụng vào các dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái sẽ tạo ra mômen

làm quay rotor ngược chiều kim đồng hồ, động cơ trên có 2 cực từ hay một đôi cực (1

cặp cực, P=1).



- Trong thời gian động cơ làm việc, cuộn cảm tạo ra từ trường



dọc trục cực từ và



phân bố đối xứng với cực từ. Mặt phẳng OO trên đó có đặt chổi than, vừa là mặt phẳng

chung tính vật lý. Đồng thời dòng điện trong cuộn ứng cũng tạo ra từ trường riêng



n



hướng ngang trục cực từ. Từ trường tổng cộng trong động cơ mất tính chất đối xứng

dọc trục (hình c) và mặt phẳng trung tính vật lý quay đi một góc ( ược chiều quay của

rotor) so với mặt phẳng trung tính hình học.

- Khi mà dòng điện trung tính càng mạnh thì



càng mạnh và góc quay β càng lớn.



Khi đó ta có thể nói phản ứng phần ứng càng mạnh.

- Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữa chổi than

và cổ góp cũng như giữa các lá góp trong cốp góp. Chúng ta có thể hạn chế ảnh hưởng

này nhờ xoay chổi than theo vị trí mặt phẳng trung tính vật lý (tức là theo góc



β). Thơng thường trong các động cơ điện một chiều hiện nay, người ta thường thêm

cực từ phụ.

- Cực từ phụ được đặt giưa các cực từ chính và cuộn dây cực từ phụ sẽ tạo ra từ trường

ngang trục so với từ trường chính và ngược chiều với từ trường Фn của cuộn ứng để

khử từ trường Фn. Nhờ vậy phản ứng phần ứng bị hạn chế và quá trình chuyển mạch

trong động cơ sẽ tốt hơn.

- Bởi vì rằng từ trường Фn gây ra phản ứng phần ứng tỷ lệ với dòng điện phần ứng Iu

nên cuộn dây cực từ phụ được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Do vậy khi dòng

điện phần ứng tăng lên thì cuộn dây cực tù phụ cũng sinh ra từ trường ngược mạnh

hơn để khử từ trường Фn.

- Ngoài ra, biện pháp tăng khe hở khơng khí giữa stator và rotor cũng được áp dụng.

Cách này dẫn đến sự tăng kích thước động cơ và phải tăng cường thêm cuộn kích

từ chính vì khe hở khơng khí lớn sẽ làm yếu từ trường chính.

- Còn đối với các loại động cơ điện một chiều có cơng suất trung bình và lớn thì biện

pháp chính là thêm cuộn dây bù đặt trong rãnh ở các cực từ chính ( như hình vẽ) nhằm

tạo ra từ thơng Фb ngược chiều với Фn làm từ thơng ở khe hở khơng khí khơng bị méo

nữa và cuộn bù cũng được mắc nối tiếp với cuộn ứng.



- Đây là nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều.

1.3. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch

điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau. Lúc này động cơ được gọi là động cơ

điện một chiều kích từ độc lập



U•



E



I



Rf



Ckt



Rkt



Ikt

Ukt



_



+



Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Ta có : Phương trình cân bằng điện áp:

Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư

Trong đó: Uư _ điện áp phần ứng.

Eư _ sức diện động phần ứng.

Rf _ điện trở phụ mạch phần ứng.

Rư _ điện trở phần ứng.

Rư = rư + rcf + rb + rcl

rư _ điện trở cuộn dây phần ứng.

rcf _ điện trở cuộn cực từ phụ.

rb _ điện trở cuộn bù.

rcl _điện trở tiếp xúc của chổi điện.

Sức điện động của phần ứng động cơ tính như sau:

Eu



p.N . .

2. .a



k. .



Trong đó p: số đơi cực từ chính.

N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.

a: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.

: từ thông kích từ dưới một cực từ.

: tốc độ góc.

UuRu k.



Rf .I

k.



M dt



u



k. .Iu



Nếu bỏ qua tổn thất cơ và thép thì momen ở trục động cơ M bằng Mđt:

=



-



.M



Đây chính là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.

Nếu φ=const thì đặc tính cơ của động cơ có dạng như sau:



0

dm

M®m



M



Hình 2.4. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều.

Độ cứng của đặc tính cơ:

dM ( k .∅ dm )

β=

=



Ru + R f



2



So với động cơ kích từ nối tiếp thì động cơ kích từ độc lập có đặc tính cơ cứng hơn

nên phù hợp với những truyền động có yêu cầu ổn định cao về tốc độ. Khi thay đổi

điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được họ đặc tính cơ song song với đường đặc tính

cơ tự nhiên.

Khi thay đổi điện áp phần ứng (giảm áp) thì momen mở máy, dòng điện khởi động

của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó

phương pháp này hay được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng

điện khi khởi động.



Hình 2.5. Đặc tính của động cơ khi điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng

2. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ta nhận thấy tốc độ phụ

thuộc vào ba thông số là: R, U, φ. Do vậy chúng ta có ba phương pháp điều khiển

động cơ điện một chiều như sau:

+) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch

phần ứng của động cơ.



+) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông Ф.

+) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá tri điện áp phần

ứng

2.1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch

.

phần ứng

Giả thiết U = Udm = const. Muốn thay đổi giá trị điện trở mạch phần

ứng bằng cách mắc thêm một điện trở phụ R f thì tốc độ động cơ sẽ thay

đổi theo. Vậy phương trình đặc tính cơ lúc này sẽ là:

=



-



.M



Ta thấy rằng khi thay đổi giá trị điện trở

-



thì tốc độ sẽ thay đổi theo.



Xét đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi mắc Rf vào mạch

điện phần ứng như sau:



Hình 2.6: Đặc tính cơ động cơ điện một chiều thay đổi giá trị điện

trở phụ.

Ta có:

Trong đó:



=



-



M=



-



– là tốc độ khơng tải.

– là độ sụt tốc độ.



-



Theo đường đặc tính ta có

=



M



=



M



=



M



Ta giả thiết U, Ф, Iư là những hằng số. Do vậy nên mơmen M cũng là

hằng số. Mặt khác, vì

-



<



<



Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên:



nên ta có :

=



<

=



<



.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Động cơ điện một chiều.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×