Xem mẫu
- BÁO CÁO MÁY ĐIỆN ĐẶC BIỆT
Permanent-Magnet Synchronous Motors
Động Cơ Đồng Bộ Nam Châm Vĩnh Cửu
NHÓM 3 Nguyễn Công Chánh 10102012
Bùi Thành Đạt 10102029
Trần Hiếu Để 10102033
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
39.13 Permanent-Magnet Synchronous Motors
(a) Construction and Performance
Such motors have a cage rotor having rare-earth permanent magnets instead of
a wound field. Such a motor starts like an induction motor when fed from a
fixed-frequency supply. A typical 2-pole and 4-pole surface-mounted versions of
the rotor are shown in Fig. 39.14. Since no d.c. supply is needed for exciting the
rotor, it can be made more robust and reliable. These motors have outputs
ranging from about 100 W upto 100 kW. The maximum synchronous torque is
designed to be around 150 per cent of the rated torque.
39.13. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ NAM CHÂM VĨNH CỬU
(a)cấu tạo và nguyên lý hoạt động
động cơ rô-to lồng sóc có các cực từ làm bằng nam châm vĩnh cửu chứ
không dùng cuộn kích từ (nam châm điện). 1 động cơ khởi động kiểu cảm
ứng điện từ khi được cấp nguồn từ 1 tần số không đổi. mặt cắt các kiểu
roto 2 cực và 4 cực tiêu biểu được biểu diễn trên hình 39.14. Vì roto không
cần nguồn dc kích thích nên động cơ loại này có thể hoạt động mạnh mẽ
và đáng tin cậy hơn . những động cơ này có công suất từ 100 w đến 100 kw.
Momen tối đa của máy được thiết kế không vượt quá 150% momen định
mức.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
If loaded beyond this point, the motor loses synchronism and
will run either as an induction motor or stall.
These motors are usually designed for direct-on-line (DOL)
starting. The efficiency and power factor of the permanent-
magnet excited synchronous motors are each 5 to 10 points
better than their
. nếu máy hoạt động vượt quá momen max thỳ sẽ mất tính
đồng bộ và sẽ không hoạt động như 1 động cơ cảm ứng
hoặc ngưng hoạt động.
những động cơ này thường được chế tạo để khởi động
trực tiếp. công suất và hệ số công suất của mỗi động cơ
đồng bộ kích từ bằng nam châm vĩnh cửu thường tốt hơn
5 đến 10 lần động cơ từ trở tương ứng
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
( b) Advantages
Since there are no brushes or slip- rings, there is no sparking.
Also, brush maintenance is eliminated. Such motors can pull
into synchronism with inertia loads of many times their rotor
inertia.
(b) Ưu điểm
động cơ không có chổi than hoặc vành trượt trên roto thỳ
không sinh ra tia lửa điện khi hoạt động. lúc này công việc
bảo dưỡng chổi than đã được loại trừ. những động cơ này
có thể kéo vào đồng bộ các tải có mức quán tính lơn hơn
quán tính roto của chúng nhiều lần .
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
( c) Applications
These motors are used where
precise speed must be
maintained to ensure a consistent
product. With a constant load,
the motor maintains a constant
speed Hence, these motors are
used for synthetic-fibre drawing
where constant speeds are
absolutely essential
(c) Ứng dụng
các động cơ này được sử dụng tại những nơi yêu cầu duy trì
tốc độ chính xác để đảm bảo cho ra sản phẩm đồng đều.
với 1 tải không đổi, động cơ duy trỳ 1 tốc độ không đổi. do
đó nó được ứng dụng trong công nghiệp kéo sợi tổng hợp,
nơi mà tốc độ không đổi cực kỳ quan trọng.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
39.14 Synchros
It is a general name for self-synchronizing machines which, when
electrically energized and electrically interconnected, exert torques which
cause two mechanically independent shafts either to run in synchronism or
to make the rotor of one unit follow the rotor position of the other. They
are also known by the trade names of selsyns and autosyns. Synchros, in
fact, are small cylindrical motors varying in diameter from 1.5 cm to 10 cm
depending on their power output.
39.14 MÁY ĐIỆN TỰ ĐỒNG BỘ
Trên đây là tên gọi chung của các máy điện tự đồng bộ. khi được
cấp điện và liên kết với nhau sẽ sinh ra momen. Các momen này gây
ra 2 tác động cơ khí độc lập trên trục động cơ, hoặc khiến máy
chạy ở chế độ đồng bộ hoặc khiến roto máy này sinh ra sự quay
roto máy khác. Các máy điện loại này được biết đến dưới tên
thương mại là sensyl và autosyn (tự đồng bộ). thực tế, chúng là các
máy điện nhỏ dạng hình trụ với đường kính thay đổi từ 1,5 đến 10
cm phụ thuộc vào công suất đầu ra.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
They are low-torque devices and are widely used in control
systems for transmitting shaft position information or for
making two or more shafts to run in synchronism. If a large
device like a robot arm is to be positioned, synchros will not
work. Usually, a servomotor is needed for a higher torque.
Chúng có momen nhỏ và được dùng rộng rãi trong các hệ
thống điều khiển để truyền tín hiệu vị trí trục động cơ
hoặc điều khiển 2 hay nhiều động cơ chạy đồng bộ. nếu
có 1 thiết bị lớn , như cánh tay robot được nối vào, hệ
thống đồng bộ sẽ không hoạt động. muốn sử dụng ở
momen cao hơn, cần 1 động cơ trợ lực (servo motor).
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
39.15 Types of Synchros
There are many types of synchros but the four basic types used for position and error-
voltage applications are as under:
Control Transmitter (denoted by CX) – earlier called generator (ii ) Control Receiver
(CR) – earlier called motor (iii) Control-Transformer (CT) and (iv) Control Differential
(CD). It may be further subdivided into control differential transmitter (CDX) and
control differential receiver (CDR).
All of these synchros are single-phase units except the control differential which is of
three-phase construction
39.15 Các loại máy điện tự đồng bộ
Có nhiều loại mđđb nhưng có 4 loại cơ bản để định vị và ứng dụng sai số điện áp
được giới thiệu sau đây :
Máy phát điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CX)
Máy thu điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CR) – tên gọi đầu tiên là động cơ (motor)
Máy biến áp điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CT)
Khối tín hiệu vi sai điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CD). nó có thể được chia nhỏ
hơn nữa thành máy phát vi sai điều khiển tự đồng bộ (CDX) và máy thu vi sai điều
khiển tự đồng bộ (CDR).
tất cả các loại mddb trên đều có cấu tạo 1 pha, ngoại trừ khối CD cấu tạo 3 pha.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
1. Constructional Features
(a) Control Transmitter
Its constructional details are shown in Fig. 39.15 (a). It has a three-phase stator winding
similar to that of a three-phase synchronous generator. The rotor is of the projecting-pole
type using dumbbell construction and has a single-phase winding. When a single-phase ac
voltage is applied to the rotor through a pair of slip rings, it produces an alternating flux
field along the axes of the rotor. This alternating flux induces three unbalanced single
phase/voltage in the three stator windings by transformer action. If the rotor is aligned with
the axis of the stator winding 2, flux linkage of this stator winding is maximum and this
rotor position is defined as the electrical zero. In Fig. 39.15 (b), the rotor axis is displaced
from the electrical zero by an angle displaced 120º apart
1. Đặc điểm cấu tạo
(a) Máy phát điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CX)
cấu tạo của máy được trình bày trong hình 39.15 a. nó có 1 cuộn dây stator 3 pha
tương tự như trong máy phát đồng bộ 3 pha. Roto của máy có cực từ nhô ra
ngoài được tạo thành từ cuộn dây 1 pha. Khi điện áp xoay chiều 1 pha đặt vào
roto thông qua cặp vành trượt, nó tạo ra 1 trường từ thông biến thiên dọc theo
trục roto. trường từ thông biến thiên này tạo nên 1 sức điện động cảm ứng 3
pha không cân bằng trong dây quấn 3 pha stato.khi vị trí roto trùng với trục đối
xứng cuộn dây stato 2, từ thông móc vòng trong cuộn dây này đạt max và vị trí
này của roto gọi là điểm “0” điện. trong hình 39.15 b trục quay roto thay đổi từ
vị trí “0” điện đến điểm cách đó 120º
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
(b ) Control Receiver (CR)
Its construction is essentially the same as that of the control transmitter
shown in Fig. 39.15 (a). It has three stator windings and a single-phase
salient-pole rotor. However, unlike a CX, a CR has a mechanical viscous
damper on the shaft which permits CR rotor to respond without
overshooting its mark. In normal use, both the rotor and stator windings are
excited with single-phase currents. When the field of the rotor conductors
interacts with the field of the stator conductors, a torque is developed which
produces rotation.
(b)Máy thu điều khiển tự đồng bộ ( ký hiệu CR)
về cơ bản, cấu tạo của CR cũng tương tự như CX trên hình 39.15 a. nó
có 3 cuộn dây stato và 1 roto cực từ lồi 1 pha. Tuy nhiên, CX có thêm 1
bộ giảm xóc dùng dầu nhớt gắn trên trục quay cho phép roto hoạt đ ộng
không vượt quá mức cho phép. ở chế độ định mức, cả cuộn dây roto và
stato đều được kích thích bởi dòng điện 1 pha. Khi t ừ trường dây quấn
roto tương tác với từ trường dây quấn stato sẽ tạo ra 1 momen quay,
kéo roto chuyển động.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
( c) Control Transformer (CT)
As shown in Fig. 39.15 (b) its stator has a three-phase winding
whereas the cylindrical rotor has a single-phase winding. In this
case, the electrical zero is defined as that position of the rotor that
makes the flux linkage with winding 2 of the stator zero. This rotor
position has been shown in Fig. 39.15 (b) and is different from that
of a control transmitter.
(C) Máy biến áp điều khiển tự đồng bộ (CT)
Như thể hiện trong hình. 39.15 (b) nó là stator có cuộn dây ba
pha trong khi roto hình trụ có một cuộn dây một pha. Trong
trường hợp này, điểm không điện được định nghĩa là vị trí
của rotor mà làm cho mối liên kết dòng với cuộn dây thứ 2 của
stato không. Vị trí roto này được thể hiện trong hình. 39.15 (b)
và là điểm khác biệt của một máy biến áp điều khiển đồng
bộ
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
( d) Control Differential (CD)
The differential synchro has a balanced three-phase distributed winding in
both the stator and the rotor. Moreover, it has a cylindrical rotor as shown
in Fig. 39.16 (a). Although three-phase windings are involved, it must be
kept in mind that these units deal solely with single-phase voltages. The
three winding voltages are not polyphase voltages. Normally, the three-
phase voltages are identical in magnitude but are separated in phase by
120º. In synchros, these voltages are in phase but differ in magnitude
because of their physical orientation
(d) Khối tín hiệu vi sai điều khiển tự đồng bộ (CD)
Máy phát điện tự đồng bộ vi sai có cân bằng ba pha phân b ố trong c ả
rotor và stator. Hơn nữa, nó có một rotor hình trụ như hình. 39.16 (a).
Mặc dù cuộn dây ba pha được có liên quan, phải nhớ rằng chúng x ử lý
điện áp một pha Điện áp ba cuộn dây không phải là điện áp nhiều pha.
Thông thường, điện áp ba pha là giống nhau về độ lớn nhưng lệch pha
nhau 120 º. Trong máy điện tự động bộ, điện áp này la cùng độ lớn
nhưng khác nhau về góc pha bởi vì kết cấu vật lý của chúng.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
(e) Voltage Relations
Consider the control transmitter shown in Fig. 39.17. Suppose
that its rotor winding is excited by a single-phase sinusoidal ac
voltage of rms value Er and that rotor is held fast in its
displaced position from the electrical zero. If K = stator turns /
rotor turns, the rms voltage induced in the stator winding is E =
KEr . However, if we assume K = 1, then E = Er
(e) Quan hệ điện áp
Xét máy phát điều khiển trong hình 39.17. giả sử rằng nó là
rotor được kích thích bởi điện áp xoay chiều hình sin của
giá trị hiệu dụng là Er và rotor được tổ chức nhanh chóng,
nó là sự điều chỉnh điểm không điện. Nếu K = (số vòng dây
stator) / (số vòng dây rotor) , điện áp hiệu dụng gây ra
trong stator cuộn dây là
E = KEr. Tuy nhiên, nếu giả sử K=1 thì E = Er.
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
The rms value of the induced emf in stator
winding 2 when the rotor displacement is ‘a’ is
given by E2s=E cosα
Since the axis of the stator winding 1 is located
120º ahead of the axis of winding 2, the rms value
of the induced emf in this winding is
E1s=E cos (α−120º).
In the same way since winding 3 is located behind
the axis of winding 2 by 120º, the expression for
the induced emf in winding 3 becomes
E3s= E cos (α+ 120º).
Giá trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng gây ra trong cuộn dây
thứ 2 của stator khi rotor chuyển 1 góc α được cho bởi E2s = E cosα
Kể từ khi trục cuộn dây thứ nhất của stator nằm 120 º so với trên
trục của cuộn dây 2, giá trị hiệu dụng của dức điện động cảm ứng
gây ra trong này cuộn dây là
E1s = E cos (α-120 º).
Tương tự cuộn dây thứ 3 nằm phía sau trục cuộn dây thứ 2 120
º,biểu diễn cho sức điện động cảm ứng gây ra trong cuộn dây thứ 3
trở thành
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
We can also find the values of terminal induced voltages as
Ta có thể tính giá trị điện áp đây gây ra như sau
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
Example 39.5. The rotor of a control transmitter (CX) is excited
by a single-phase ac voltage of rms value 20 V. Find the value
of E1s, E2s and E3s for rotor angle α = + 40º and −40º. Assume
the stator/rotor turn ratio as unity. Also, find the values of
terminal voltages when α= + 30º
Ví dụ 39.5. Rôto của một máy phát điều khiển (CX) được
kích thích bởi một điện áp xoay chiều một pha có giá trị
hiệu dụng là 20 V. Tìm giá trị của E1s, E2s và E3S cho góc
của rotor là α = + 40 º và -40 º. Giả sử số vòng dây stator/số
vòng dây rotor là như nhau. Ngoài ra, tìm các giá trị của
hiệu điện thế khi α = + 30 º
- Máy điện đặc biệt Nhóm 3
nguon tai.lieu . vn
