GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 9

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHƯƠNG 8 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU § 8.1. Đại cương Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng rãi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH MÁY ĐIỆN I - Phần I: Máy điện một chiều - Chương 9

ø CHÖÔNG 8 ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU § 8.1. Ñaïi cöông Ñoäng cô ñieän moät chieàu ñöôïc duøng raát phoå bieán trong coâng nghieäp, giao thoâng vaän taûi vaø noùi chung ôû caùc thieát bò caàn ñieàu chænh toác ñoä quay lieân tuïc trong moät phaïm vi roäng raõi. 1. Nguyeân taéc nghòch ñaûo cuûa caùc maùy ñieän : Giaû söû maùy ñang laøm vieäc ôû cheá ñoä maùy phaùt treân löôùi ñieän coù U = const vaø sinh ra Mñt laø moâ men haõm ñoái vôùi moâ men quay M1 cuûa ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt. Luùc ñoù, doøng ñieän phaàn öùng cuûa maùy phaùt: E −U Iö = ö Rö Neáu giaûm φ hoaëc n cuûa maùy phaùt thì s.ñ.ñ cuûa noù seõ giaûm. Khi giaûm moät caùch thích ñaùng vôùi Eö < U. Luùc ñoù Iö seõ ñoåi daáu vaø coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu ban ñaàu (h8-1b). Nhöng vì U = const neân chieàu cuûa It trong daây quaán kích thích hay laø teân cuûa caùc cöïc töø chính seõ khoâng ñoåi. Nhö vaäy Mñt seõ ñoåi daáu vaø maùy chuyeån sang laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoäng cô. Taùch ñoäng cô sô caáp keùo maùy phaùt ñieän ra ta coù ñoäng cô ñieän moät chieàu. Trong quaù trình chuyeån ñoåi nhö vaäy, treân truïc maùy coù 2 ñoäng cô: Ñoäng cô sô caáp vaø ñoäng cô ñieän moät chieàu coù theå gaây ra hö hoûng cho boä maùy. Cho neân trong sô ñoà cuûa caùc maùy phaùt ñieän khi laøm vieäc song song ñeàu coù khí cuï ñieän töï ñoäng caét maùy phaùt ñieän ra khoûi löôùi ñieän khi doøng ñieän cuûa maùy phaùt ñieän ñoåi chieàu. Maùy phaùt Ñoäng cô M1 MñtF MñtÑ Mc n n Iö Iö It It wt wt Hình 8.1 Chuyeån ñoåi maùy ñieän moät chieàu kích thích song song töø cheá ñoä maùy phaùt sang cheá ñoä ñoäng cô 2. Phaân loaïi caùc ñoäng cô ñieän moät chieàu : Cuõng nhö maùy phaùt ñieän, ñoäng cô ñieän moät chieàu ñöôïc phaân loaïi theo caùch kích thích thaønh caùc ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp, kích thích song song, kích thích noái tieáp vaø kích thích hoãn hôïp. Caàn chuù yù raèng ôû ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp Iö = I; ôû ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song vaø hoãn hôïp I = Iö + It; ôû ñoäng cô ñieän kích thích noái tieáp I = Iö = It. Sô ñoà noái daây cuûa chuùng töông töï nhö maùy phaùt ñöôïc trình baøy ôû hình 8.2 83
ø + -+ - - - + + U U U U S1 S1 It It I I I I S2 S2 + - + - + - Iö Iö + - Iö Iö Iö Iö Iö Iö A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 F1 F1 S2 It Ut It It F2 F2 S1 Hình 8.2 Sô ñoà nguyeân lyù caùc ñoäng cô ñieän moät chieàu § 8.2 Môû maùy ñoäng cô ñieän moät chieàu Quaù trình môû maùy laø quaù trình ñöa toác ñoä ñoäng cô ñieän töø n = 0 ñeán toác ñoä n = nñm. • Yeâu caàu khi môû maùy : - Doøng ñieän môû maùy (Imm) phaûi ñöôïc haïn cheá ñeán möùc thaáp nhaát. - Moment môû maùy (Mmm) phaûi ñuû lôùn. - Thôøi gian môû maùy phaûi nhoû. - Bieän phaùp vaø thieát bò môû maùy phaûi ñôn giaûn vaän haønh chaéc chaén. • Töø caùc yeâu caàu treân chuùng ta coù caùc phöông phaùp môû maùy sau ñaây: - Môû maùy tröïc tieáp (U = Uñm). - Môû maùy baèng bieán trôû. - Môû maùy baèng ñieän aùp thaáp ñaët vaøo phaàn öùng (U < Uñm). Trong taát caû moïi tröôøng hôïp khi môû maùy bao giôø cuõng phaûi baûo ñaûm töø thoâng φ = φ ñm nghóa laø bieán trôû maïch kích töø Rñc phaûi ôû trò soá nhoû nhaát ñeå sau khi ñoùng ñieän, ñoäng cô ñöôïc kích thích toái ña vaø M = CMΦ δIö lôùn nhaát. Phaûi ñaûm baûo khoâng ñeå ñöùt maïch kích thích vì trong tröôøng hôïp ñoù Φ = 0 , M = 0 ñoäng cô khoâng quay ñöôïc vaø do ñoù söùc phaûn ñieän ñoäng Eö = 0 → Iö = U / Rö raát lôùn laøm chaùy daây quaán vaø vaønh goùp. Muoán ñoåi chieàu quay cuûa ñoäng cô coù theå duøng moät trong hai phöông phaùp hoaëc ñoåi chieàu doøng ñieän phaàn öùng Iö hoaëc ñoåi chieàu doøng ñieän kích thích It. Thoâng thöôøng treân thöïc teá chæ ñoåi chieàu Iö vì daây quaán kích töø coù nhieàu voøng daây neân heä soá töï caûm Lt raát lôùn vaø söï thay ñoåi It daãn ñeán söï thay ñoåi s.ñ.ñ töï caûm raát lôùn gaây ra ñieän aùp ñaùnh thuûng caùch ñieän cuûa daây quaán. 1. Môû maùy tröïc tieáp : Phöông phaùp naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch ñoùng thaúng ñoäng cô vaøo nguoàn ñieän vôùi ñieän aùp ñònh möùc. Nhö vaäy ngay luùc khôûi ñoäng rotor 84
ø chöa quay n=0 neân Eö = 0 vaø U ñm − E ö U ñm I ö = I mm = = Rö Rö R ö. .I ñm Trong thöïc teá R ö * = 0.02 ÷ 0.1 = neân vôùi ñieän aùp ñònh möùc U* = 1 U ñm thì doøng Iö seõ raát lôùn: Ι mm Imm = Iö = (50 ÷ 10)Iñm hay = Ι mm* = 50 ÷ 10 Ι ñm Doøng ñieänmôû maùy quaù lôùn laøm hö hoûng coå goùp, xung löïc treân truïc laøm hö hoûng truïc maùy.Neân phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ñoái vôùi nhöõng ñoäng cô coâng suaát nhoû khoaûng vaøi traêm watt trôû xuoáng vì côõ coâng suaát naøy maùy coù Rö lôùn. Do ñoù khi môû maùy Iö = Imm ≤ (4 ÷ 6)Iñm. 2. Môû maùy nhôø bieán trôû : Iö, M, n Rmm Imm1 n Tm Iö Iö Imm2 M Rñc Ñ Uñm MC It 0 t1 t2 t3 t5 t4 t Hình 8.3 Sô ñoà môû maùy ñoäng cô ñieän moät Hình 8.4 Caùc quan heä Iö , M, n theo thôøi gian chieàu kích thích song song baèng bieán trôû khi môû maùy ñoäng cô. Ñeå traùnh nguy hieåm cho ñoäng cô ngöôøi ta phaûi giaûm doøng ñieän môû maùy Imm baèng caùch noái bieán trôû môû maùy Rmm vôùi phaàn öùng. Doøng ñieän phaàn öùng cuûa ñoäng Uñm − E ö cô ñöôïc tính theo bieåu thöùc: I ö = R ö + ∑ Rmmi Trong ñoù: i laø chæ thöù baäc cuûa caùc baäc ñieän trôû. Tröôùc khi môû maùy phaûi ñeå Rmm max, Rñc min. Gaït tay gaït T veà vò trí 1 ta coù doøng U ñm ñieän môû maùy Imm1 baèng: I mm1 = ,Vì khi môû maùy n = 0 neân E ö = CeΦδ .n = 0 R ö + ∑ R mm Do daây quaán kích thích ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi nguoàn neân töø thoâng Φ = Φñm. Neáu moâ men do ñoäng cô sinh ra lôùn hôn moâ men caûn treân truïc MÑ > Mc thì n ↑ → Eö ↑ → Iö ↓ → M ↓. Khi Iö = Imm2 = (1,1 ÷ 1,3)Iñm ta gaït tay gaït T ñeán vò trí 2 vì 1 baäc ñieän trôû bò loaïi tröø neân Iö ↑ ñeán Imm1 : Iö ↑ → M ↑ → n ↑ → Eö ↑ → Iö ↓ → M ↓ khi Iö ↓ ñeán Imm2 ta gaït T ñeán vò trí 3 vaø laàn löôït ñeán vò trí 4, 5. Quaù trình treân cöù laëp laïi cho ñeán khi nÑ = nñm thì Rmm cuõng bò loaïi tröø khoûi maïch phaàn öùng. Neáu Rmm heát maø nÑ chöa baèng nñm thì ñieàu chænh Rñc . Muoán döøng maùy ta keùo tay gaït T veà vò trí ban ñaàu soá 0, toác ñoä maùy chaäm laïi chaäm laïi, vaø caét nguoàn ñieän ñöa vaøo ñoäng cô. Giôùi haïn treân cuûa doøng ñieän môû maùy Imm1 ñöôïc choïn sao cho thoûa maõn ñieàu kieän ñoåi chieàu doøng 85
ø ñieän (tia löûa) treân caùc choåi than. Giôùi haïn döôùi cuûa doøng ñieän Imm2 ñöôïc choïn sao dω cho thoûa maõn ñieàu kieän: Μ ñl = Μ Ñ − Μ c = J. >0 ; dt J: Moâment quaùn tính cuûa khoái quay; ω:toác ñoä goùc cuûa roto. Thöôøng choïn Imm1 = (1,5 ÷ 1,75)Iñm , Imm2 = (1,1 ÷ 1,3)Iñm. 3. Môû maùy baèng ñieän aùp thaáp Umm < Uñm Trong caùc thieát bò coâng suaát lôùn, bieán trôû môû maùy raát coàng keành vaø ñöa laïi naêng löôïng toån hao lôùn, nhaát laø khi phaûi môû maùy luoân. Neân trong moät soá thieát bò ngöôøi ta duøng môû maùy khoâng bieán trôû baèng caùch ha ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô luùc môû maùy. Duøng toå maùy phaùt - ñoäng cô (Heä thoáng WARD - LEONARD h8.5) nguoàn ñieän aùp coù theå ñieàu chænh ñöôïc cuûa maùy phaùt cung caáp cho phaàn öùng cuûa ñoäng cô, trong khi ñoù maïch kích thích cuûa maùy phaùt vaø ñoäng cô phaûi ñöôïc ñaët döôùi 1 ñieän aùp ñoäc laäp khaùc. Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng cho ÑCÑKTÑL. Thöôøng ñöôïc keát hôïp vôùi ñieàu chænh n. phaùt ñieàu khieån Ñoäng cô sô caáp Maùy Maùy phaùt kích töø nhoû Bus kích töø MF ñieàu khieån Kích töø Khôùp noái Ñoäng cô sô caáp AC Ñieän trôû ñieàu chænh ÑCÑDC KTÑL caàn Heä thoáng MF-ÑC ñieàu khieån Nguoàn 3 pha b, a, Hình 8.5 Sô ñoà noái daây cuûa heä thoáng Ward - Leonard thay ñoåi ñieän aùp ñeå ñieàu khieån moät ÑCÑKTÑL (ha). Heä thoáng maùy phaùt- ñoäng cô goàm 3 boä phaän: Maùy kích töø nhoû, ñoäng cô sô caáp, maùy phaùt ñieän DC ñieàu khieån (hb). § 8.3 Ñaëc tính cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu Tuøy theo caùch kích töø ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhöõng tính naêng khaùc nhau bieåu dieãn baèng caùc ñöôøng ñaëc tính laøm vieäc, ñaëc tính cô khaùc nhau. Ñaëc tính quan troïng nhaát laø ñaëc tính cô bieåu thò quan heä giöõa toác ñoä quay vaø moâmen : n = f(M) I. Ñaëc tính cô vaø ñieàu chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu: 1. Ñaëc tính cô Eö U − I Rö Rö U Töø bieåu thöùc Eö = CeΦδ n ⇒ n = I ö (8-1) ö = = − C E Φδ C E Φδ C E Φδ C E Φδ pN CE = Vôùi ; Rö = Rb + Rct + Rf 60a Trong ñoù: Rö: Ñieän trôû phaàn öùng; Rb: Ñieän trôû daây quaán buø; Rct: Ñieän trôû tieáp xuùc cuûa choåi than vôùi vaønh goùp; Rf: Ñieän trôû daây quaán cöïc töø phuï; 86
ø Phöông trình (8-1) ñöôïc goïi laø phöông trình ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô:n=f(Iö). Rö U (8-2) Vì: M = CMΦδ Iö neân: n = − Μ C E Φ δ C E .C M .Φ 2 δ Phöông trình (8-2) ñöôïc goïi laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô: n = f(M). Töø (8-1) vaø (8-2) ta thaáy khi phuï taûi ñaët treân truïc ñoäng cô baèng 0, tröôøng hôïp lyù U töôûng Iö = 0 hoaëc M = 0 thì n = = n0 : Toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng Ce Φ δ U Taïi n = 0 ta coù : Iö = = In Rö U M = CMΦ δ = CMΦ δIn = Mn Rö Ñaët : Rö Rö = tangα ′ vaø = tangα Heä soá goùc cuûa ñaëc tính toác ñoä vaø 2 CEΦδ CECMΦδ ñaëc tính cô. Rö Rö Ñoä suït toác ñoä cuûa ñaëc tính toác ñoä Ι ö = ∆n ′ vaø Μ = ∆n 2 CECMΦδ CEΦδ vaø ñaëc tính cô taïi 1 giaù trò doøng ñieän vaø moâ men nhaát ñònh. Ñaëc tính cô vaø ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô coù ñoä doác khoâng ñoåi coøn ñoä suït toác ñoä bieán ñoåi theo doøng ñieän vaø moâment. Phöông trình ñaëc tính cô coù theå vieát: n = n0 - ∆n ∆n = n0 -n Bieåu dieãn treân ñoà thò: n n → → n0 n0 → → ∆n1 ∆n2 → n1 n2 → → → M Mn I Hình 8.7 Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät Hình 8.6 Ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp chieàu kích töø ñoäc laäp Trong truyeàn ñoäng ñieän 1 vaán ñeà töông ñoái quan troïng ñöôïc ñaët ra laø phaûi coù söï phoái hôïp toát ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän vaø ñaëc tính cô cuûa phuï taûi hoaëc maùy coâng taùc. Thí duï : Toác ñoä cuûa heä thoáng phaûi khoâng ñoåi hay thay ñoåi nhieàu khi moâment taûi thay ñoåi vaø ñeå thoûa maõn caùc yeâu caàu ñoù caàn phaûi duøng caùc loaïi ñoäng cô ñieän khaùc nhau coù ñaëc tính cô thích hôïp. Söï phoái hôïp caùc ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän vaø cuûa taûi coøn phaûi ñaûm baûo ñöôïc tính oån ñònh trong cheá ñoä laøm vieäc xaùc 87
laäp cuõng nhö trong quaù trình quaù ñoä. Ñeå nghieân cöùu ñieàu kieän laøm vieäc oån ñònh cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ta xeùt ñaëc tính cô MÑ = f(n) cuûa ñoäng cô vaø Mc = f(n) cuûa taûi trình baøy treân hình 8-8. MÑ = f(n) M MC = f(n) MC = f(n) M MÑ2 MÑ1 A MC2 MC2 B MÑ2 MC1 MC1 MÑ = f(n) MÑ1 n A1 n nA 2 0 0 b) a) n B1 n B n B2 n n A Hình 8.8 Cheá ñoä laøm vieäc oån ñònh (a) khoâng oån ñònh (b) cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu Tröôøng hôïp hình 8.8a: Giaû söû toác ñoä ñoäng cô töø nA giaûm xuoáng nAÙ 1 thì ñoäng dw >0 cô taïo ra 1 moâment ñoäng löïc döông : Μ ñl = Μ Ñ − Μ c = J dt GD 2 Trong ñoù: J = : Moâment quaùn tính cuûa khoái quay ñaõ quy ñoåi veà truïc ñoäng cô. 4g D : Ñöôøng kính cuûa khoái quay. g : Gia toác troïng tröôøng, g=10m/s2. Moâment ñoäng löïc döông laøm cho toác ñoä quay taêng leân nA. Ngöôïc laïi, giaû söû toác ñoä ñoäng cô töø nA taêng leân nA2 thì ñoäng cô sinh ra Μ ñl = Μ Ñ − Μ c < 0 laøm cho toác ñoä giaûm xuoáng nA . Do ñoù ñieåm A laø ñieåm laøm vieäc oån ñònh. dM Ñ dM C Ñieàu kieän laøm vieäc oån ñònh cuûa ñoäng cô: < dn dn Tröôøng hôïp hình 8.8b: Giaû söû toác ñoä ñoäng cô töø nB giaûm xuoáng nB1 thì ñoäng cô taïo ra moät moâment ñoäng löïc aâm Μ ñl = Μ Ñ − Μ c < 0 laøm cho toác ñoä giaûm tieáp xuoáng n < nB1 cho ñeán khi n = 0. Giaû söû toác ñoä ñoäng cô töø nB taêng leân nB2 thì Μ ñl = Μ Ñ − Μ c > 0 laøm cho toác ñoä ñoäng cô taêng nhanh hôn nöõa. Do ñoù, ñieåm B laø ñieåm laøm vieäc khoâng oån ñònh. Ta coù ñieàu kieän laøm vieäc khoâng dM Ñ dM C oån ñònh cuûa ñoäng cô nhö sau : > dn dn 2. Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô: Döïa vaøo caùc bieåu thöùc (8-1) vaø (8-2) ta thaáy raèng ñeå thay ñoåi toác ñoä cuûa ñoäng cô ta coù theå thay ñoåi töø thoâng Φ δ , ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng U vaø ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. 88
- Thay ñoåi töø thoâng Φ δ : khi maùy laøm vieäc bình thöôøng Φ δ = Φδñm öùng vôùi doøng ñieän kích töø (Itñm) phöông phaùp naøy chæ giaûm Φ δ chöù khoâng taêng Φ δ ñöôïc vì khoâng cho pheùp ñieän aùp ñaët vaøo daây quaán kích töø vöôït quaù giaù trò ñònh möùc. Khi giaûm Φ δ thì n > nñm töùc laø ñieàu chænh toác ñoä n trong vuøng treân cuûa nñm vaø giôùi haïn ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc haïn cheá bôûi caùc ñieàu kieän cô khí vaø ñoåi chieàu cuûa maùy. - Thay ñoåi ñieän aùp U : Phöông phaùp naøy chæ cho pheùp thay ñoåi ñöôïc toác ñoä döôùi toác ñoä ñònh möùc. Phöông phaùp naøy khoâng gaây neân toån hao phuï nhöng ñoøi hoûi phaûi coù nguoàn ñieän aùp rieâng ñieàu chænh ñöôïc. - Thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng Rf : Khi theâm Rf ñoä doác ñöôøng ñaëc tính cô ñoäng cô taêng leân laøm toác ñoä ñoäng cô giaûm xuoáng. Öu : thieát bò ñieàu chænh ñôn giaûn laøm vieäc chaéc chaén. Khuyeát : gaây toån hao treân ñieän trôû phuï. Sau ñaây ta seõ xeùt ñaëc tính cô vaø phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä cuûa töøng loaïi ñoäng cô ñieän moät chieàu. A. Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song (KTSS) hoaëc ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích ñoäc laäp (KTÑL): a) Ñaëc tính cô : n = f(M) khi U = const, It = const Khi M hoaëc Iö bieán thieân Φδ = const neáu boû qua aûnh höôûng cuûa phaûn öùng phaàn öùng, ta coù theå vieát phöông trình ñaëc tính cô: Rö n = n0 - M 2 C E .C M .Φδ n Rö n0 n = n0 - M k nñm Ñaëc tính cô laø moät ñöôøng thaúng nhö ñaõ bieát. Ñöôøng ñaëc tính cô öùng vôùi Rf = 0 goïi laø ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän raát cöùng, toác ñoä thay ñoåi ít khi M, Iö thay ñoåi neân ñoäng cô Mñm M(Iö) 0 thöôøng ñöôïc söû duïng trong caùc tröôøng (Iöñm) hôïp n= const khi thay ñoåi phuï taûi, nhö Hình 8.9 Ñaëc tính cô vaø ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp (song maùy caét ngoït kim loaïi, quaït... song). b) Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng Φ : Khi thay ñoåi töø thoâng Φ ( Φ ≤ Φ ñm ) thì ñaëc tính cô vaø ñaëc tính toác ñoä seõ bieán thieân theo nhöõng qui luaät khaùc nhau. 89
n n02 → Rö Rö U Φ2 Iö Iö = n0 − - Töø n = − Φñm >Φ1 >Φ2 CEΦδ CEΦδ CEΦδ n01 Φ1 Ta thaáy khi Φδ giaûm thì n0 taêng vaø n0 Φñm U Rö = Cte nhöng khi n = 0, I ö ≡ tgα ' = → Rö C EΦ δ → Iö 0 Hoï ñaëc tính toác ñoä ñi qua ñieåm (n=0; Iö=In) In Hình 8.10 Hoï ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô vaø coù giaù tri n0 taêng daàn khi töø thoâng giaûm ñieän moät chieàu khi giaûm töø thoâng. daàn. n n02 → Ñoái vôùi hoï ñaëc tính cô, töø Φ2 Φñm >Φ1 >Φ2 Rö n01 n = n0 − M Φ1 CeCMΦ δ 2 n0 Φñm Ta thaáy khi Φδ giaûm thì n0 taêng vaø Rö tgα = 2 taêng nhanh coøn →M CeCMΦ δ Mn 0 Mn2 Mn1 Mn = CMΦ δIn giaûm daàn Hình 8.11 Hoï ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song khi giaûm töø thoâng. c) Ñieàu chænh toác ñoä baèng thay ñoåi ñieän trôû phuï Rf treân maïch phaàn öùng n U ,Φ ,M = Cte : ñm ñm c → TN (Uñm, Φ ñm, Rf=0) n0 U R n= − M Töø CEΦ δ CECMΦ δ 2 Rf1 Vôùi R = Rö + Rf khi Rf bieán thieân thì Rf2 U = C te , coøn tgα = R n= bieán ñoåi Rf3 CEΦδ k → M (Iö) Mñm R > R >R 0 baäc nhaát. Vaäy khi Rf thay ñoåi ta coù hoï f3 f2 f1 Hình 8.12 Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät ñaëc tính cô thay ñoåi ñi qua ñieåm no vaø chieàu kích thích song song ôû nhöõng ñieän trôû phuï ñoä doác taêng daàn (meàm daàn) khi Rf taêng. khaùc nhau. d) Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp U ñaët vaøo phaàn öùng (Φ ñm ): n M= Cte → n0 Khi thay ñoåi ñieän aùp ( U ≤ U ñm ), TN (Uñm, Φ ñm) n01 n0 thay ñoåi tæ leä thuaän vôùi U, coø n n02 U1 Rö tgα = n03 = const . U2 k Ta coù moät hoï ñaëc tính cô song U3 → song nhau vaø thaáp daàn khi U giaûm daàn. M (Iö) 0 Uñm> U1>U2>U3 Hình 8.13 Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song ôû nhöõng ñieän aùp khaùc nhau 90
ø B. Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø noái tieáp (ÑCÑMCKTNT): a) Phöông trình ñaëc tính cô: Trong ÑCÑMC KTNT Iö = It = I cho neân khi Mc bieán thieân thì Iö bieán thieân, It bieán thieân (töø tröôøng cuûa ñoäng cô, Φ bieán thieân). Theo ñaëc tính cuûa maïch töø thì quan heä Φ = f(It ) laø tuyeán tính khi maïch töø chöa baõo hoøa. Trong ñoäng cô ñieän kích thích noái tieáp khi M c = 0 ÷ (2 ÷ 3)M cñm thì maïch töø cuûa chuùng laøm vieäc treân 1 loaït cheá ñoä khaùc nhau töø chöa baõo hoøa, baõo hoøa cho ñeán baõo hoøa saâu. Neáu giaû thieát maïch töø chöa baõo hoøa: Φ ≅ I t , Φ = k Φ .I t , k Φ = C te trong vuøng I < 0,8Iñm. Döïa vaøo phöông trình ñaëc tính toác ñoä ñoäng cô ñieän 1 chieàu noùi chung thì phöông trình ñaëc tính toác ñoä cuûa ÑCÑKTNT coù daïng : U R n= Iö − CE kΦ I ö CE kΦ I ö thì: n = A − B U R Ñaët: A = ; (1) B= Iö CEkΦ CE k Φ Muoán coù phöông trình ñaëc tính cô chæ caàn thay Iö = M = M töø ñoù ta coù: CMΦ CMk ΦIö M M Iö = = CMk Φ CMk Φ Theá Iö vaøo (1) vaø ñaët A. CMk Φ = C = Cte ta coù phöông trình ñaëc tính cô: C (2) n= −B M Töø (1) vaø (2) ta thaáy ñaëc tính toác ñoä vaø ñaëc tính cô cuûa ÑCÑMCKTNT coù daïng hyperbol vôùi ñieàu kieän maïch töø chöa baõo hoøa. n Trong thöïc teá caùc ÑCÑMCKTNT ñöôïc A → cheá taïo laøm vieäc vôùi maïch töø baõo hoøa khi Mc > Mcñm. Nghóa laø khi Mc = 0 ÷ Mcñm thì ñaëc tính cô vaø ñaëc tính toác ñoä tuaân 2 B nñm theo qui luaät hyperbol. Coøn khi Mc > C 1 Mcñm thì Mc taêng Φ haàu nhö khoâng ñoåi 3 → Mc coù ñoaïn ñaëc tính gaàn nhö ñöôøng thaúng. 0 Mcñm AB : hyperbol Hình 8.14 Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích noái tieáp. BC : ñöôøng thaúng 91
b) Ñieàu chænh toác ñoä : α. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng Φ : _ _ _ _ U + U U + + + U Rñc Wt W t/ Rst Iö Iö Iö Iö d) c) a) b) Rsö Hình 8.15 Caùc sô ñoà ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích noái tieáp: a) maéc sun cho daây quaán kích thích; b) thay ñoåi soá voøng daây cuûa daây quaán kích thích; c) maéc sun cho phaàn öùng; d) theâm ñieän trôû vaøo maïch phaàn öùng Neáu doøng ñieän kích thích luùc ñaàu laø Iö1 = It1 thì sau khi noái theo hình 8-15a,b: It2 = k.Iö1 vôùi k laø heä soá hieäu chænh: Rst k=
ø Khi ñaët ñieän trôû vaøo laøm doøng ñieän phaàn öùng giaûm, moâ men giaûm neáu Mc = Cte thì Mñl = MÑ - Mc
Rö U n= Iö − CEΦ δ C EΦ δ Veà caên baûn ñaëc tính toác ñoä n = f(Iö) töông töï nhö ñaëc tính cô ñaõ bieát. 2. Ñaëc tính moâ men M = f(Iö ) khi U = Cte . Bieåu thò quan heä M = CMΦ δIö ÔÛ ñoäng cô ñieän kích thích song song: khi U = Cte thì Φ = Cte quan heä M = f(Iö) laø ñöôøng thaúng. ÔÛ ÑCÑMCKTNT: khi Φ ≅ Iö thì M ≅ Iö ñöôøng cong coù daïng parabol. 2 ÔÛ ÑCÑMCKTHH: Ñöôøng ñaëc tính moâment laø ñöôøng trung gian cuûa ÑCÑMC KTSS vaø KTNT. 3. Ñaëc tính hieäu suaát η = f(Iö ) khi U = Cte , It = Cte Töø coâng thöùc : ⎛ ∑p⎞ ⎟100 = ⎜ 1− ∑ p⎞ ⎛ ⎟100 = ⎜ 1− p0 + pcu.t + IöRö + ptx + pf ⎟100 2 ⎛ ⎞ η% = ⎜ 1− ⎜ ⎟ ⎜ P1 ⎟ ⎜ U(I + I ) ⎟ U(Iö + It ) ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ t⎠ ö Trong ñoù: Po laø toån hao khoâng taûi (toån hao cô pcô, toån hao theùp pFe, toån hao phuï pf). pt = Ut It toån hao treân maïch kích töø. IöRö toån hao ñoàng treân daây quaán phaàn öùng. 2 ptx = ∆UtxIö toån hao do tieáp xuùc giöõa vaønh goùp vaø choåi than. Vì raèng ôû caùc ñieàu kieän ta ñang xeùt n = Cte , It = Cte, Φ = Cte neân coù theå coi nhö Po + Pt = Cte. Ñieän trôû Rö ñöôïc tính ôû nhieät ñoä to = 75 oC cho neân IöRö ≅ Iö . 2 2 Ñoái vôùi caùc choåi than ∆Utx = 2V do ñoù ∆Utx.Iö tæ leä vôùi Iö . Boû qua doøng It ôû maãu soá coâng thöùc (1). Laáy ñaïo haøm baäc nhaát dη/dIö vaø cho noù baèng khoâng thì ñieàu kieän ñeå hieäu suaát cuûa ñoäng cô ñieän kích töø song song laø cöïc ñaïi ñöôïc vieát döôùi daïng: p0 + pcu.t = IöRö 2 Nghóa laø hieäu suaát cuûa ñoäng cô ñieän ñaït tôùi trò soá cöïc ñaïi ηmax cuûa noù ôû phuï taûi maø caùc toån hao khoâng ñoåi baèng vôùi toån hao bieán ñoåi theo bình phöông cuûa doøng ñieän Iö . ÔÛ moät phuï taûi nhaát ñònh phaân phoái cuûa toån hao nhö vaäy ta seõ coù hieäu suaát cöïc ñaïi. Treân hình veõ ta coù trò soá ηmax khi P2 ≈ 0,75Pñm. Thoâng thöôøng ñoái vôùi caùc ñoäng cô coâng suaát nhoû η = (75 ÷ 85)% . Ñoái vôùi caùc ñoäng cô coâng suaát trung bình vaø lôùn η = (85 ÷ 95)% Hình 8.16 Ñaëc tính hieäu suaát cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu 94
ø Caâu hoûi 1. Phaân loaïi ñoäng cô ñieän moät chieàu. 2. Ñieàu kieän laøm vieäc oån ñònh cuûa ñoäng cô ñieän. So saùnh caùc loaïi ñoäng cô ñieän veà phöông dieän naøy. 3. So saùnh caùc ñaëc tính toác ñoä vaø ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu. 4. Hieän töôïng gì xaåy ra khi môû maùy ñoäng cô ñieän kích thích song song trong tröôøng hôïp maïch kích töø bò ñöùt. Cuõng nhö vaäy trong tröôøng hôïp ñieän trôû ñieàu chænh treân maïch kích thích Rñc quaù lôùn. 5. Caùc phöông phaùp môû maùy vaø ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu caùc loaïi. Baøi taäp 1. Cho moät ñoäng cô ñieän moät chieàu kích thích song song coù caùc soá lieäu sau: Pñm= 95kW, Uñm = 220 V , Iñm = 470 A, Itñm = 4,25 A, Rö = 0,0125 Ω,nñm = 500 v/ph. Haõy xaùc ñònh: a. Hieäu suaát cuûa ñoäng cô b. Toång toån hao trong maùy, toån hao khoâng taûi vaø doøng ñieän khoâng taûi c. Moâment ñònh möùc cuûa ñoäng cô. d. Ñieän trôû ñieàu chænh Rf caàn thieát ñeå ñoäng cô quay vôùi n = nñm, Iö = Iöñm vaø töø thoâng giaûm ñi 40% e. Ñieän trôû Rf caàn thieát ñeå ñoäng cô quay vôùi n = nñm, Iö = 0,85Iöñm vaø töø thoâng giaûm ñi 25% Ñaùp soá: a. 91,8% ∑p b. = 8,4 kW, P0 = 4753,5 W, I0 = 17,3A c. M = 181,5 Nm. d. Rf = 0,18 Ω e. Rf = 0,13 Ω 95