Xem mẫu
- Ch−¬ng11 §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu 11.1 §¹i c−¬ng §éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu ®−îc sö dông nhiÒu trong giao th«ng vμ nh÷ng n¬i cÇn ®iÒu chØnh tèc ®é liªn tôc trong d·i réng. Ph©n lo¹i ®éng c¬ 1 chiÒu còng nh− m¸y ph¸t: kÝch thÝch ®éc lËp, song song, nèi tiÕp vμ hæn hîp 11.2 Më m¸y ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu. Yªu cÇu: - M«men më m¸y cμng lín cμng tèt ®Ó dÓ dμng thÝch øng víi t¶i - Dßng ®iÖn më m¸y cμng bÐ cμng tèt C¸c ph−¬ng ph¸p më m¸y. 1. Më m¸y trùc tiÕp Theo ph−¬ng ph¸p nμy khi cÇn më m¸y ta chØ viÖc ®ãng th¼ng ®éng c¬ vμo l−íi. §Æc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p: T¹i t = 0, khi ®ã n = 0 nªn E = Ceφ n = 0, dßng ®iÖn më m¸y lóc ®ã lμ: U−E U I mm = = v× R− rÊt bÐ, th−êng R−* = 0,2 - Ru Ru 0,1 nªn Imm = (5-10)I®m Ph−¬ng ph¸p nμy chØ ®−îc ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ H×nh 7.1 Më m¸y nhê cã c«ng suÊt bÐ, v× víi c¸c ®éng c¬ nμy R− t−¬ng ®èi lín biÕn trë 2. Më m¸y nhê biÕn trë. S¬ ®å më m¸y nh− h×nh 7.1. Do cã biÕn trë m¾c nèi tiÕp vμo m¹ch phÇn øng nªn dßng ®iÖn më m¸y ®−îc tÝnh. U−E U I mm = = . Ru + R f Ru + R f §iÖn trë Rf ®−îc chän sao cho Imm = (1,4-1,7)I®m ®èi víi ®éng c¬ lín vμ Imm = (2,0-2,5)I®m víi ®éng c¬ bÐ. Theo s¬ ®å h×nh 7.1 qu¸ tr×nh më m¸y ®−îc tiÕn H×nh 7.2 Qu¸ tr×nh më m¸y hμnh nh− sau: nhê biÕn trë m¾c vμo m¹ch phÇn Khi t < 0, con tr−ît cña R®c ®Ó ë vÞ trÝ b ®Ó φt cã gi¸ trÞ cùc ®¹i, chuyÓn m¹ch CM ®Æt ë vÞ trÝ sè 1, toμn bé ®iÖn trë phô ®−îc nèi nèi tiÕp víi dq phÇn øng Khi t = 0, ®éng c¬ ®−îc ®ãng vμo l−íi ®iÖn, cã dßng ®iÖn I− vμ φt phÇn øng sÏ xuÊt hiÖn m«men M = CMφtI− nÕu M > MC ®éng c¬ sÏ quay, tèc ®é ®éng c¬ t¨ng tõ 0 ®Õn 1 U −E gi¸ trÞ nμo ®ã, s.®.® t¨ng theo n, (E = Ceφtn). Khi E t¨ng lªn th× I u = gi¶m xuèng, Ru + R f M¸y ®iÖn 2 52
- dÉn tíi M gi¶m xuèng, gia tèc gi¶m xuèng. I− vμ M gi¶m theo quy luËt hμm mò, phô thuéc vμo h»ng sè thêi gian R−-L− cña d©y quÊn phÇn øng. T¹i thêi ®iÓm t = t1 khi I− = (1,1 - 1,3)I®m quay chuyÓn m¹ch sang vÞ trÝ 2, c¾t bít mét phÇn Rf ra khái m¹ch phÇn øng, dßng ®iÖn I− l¹i t¨ng lªn, M t¨ng lªn vμ n l¹i tiÕp tôc t¨ng. I− vμ M t¨ng gÇn nh− tøc thêi v× R− rÊt bÐ. Qu¸ tr×nh cø tiÕp tôc nh− vËy cho ®Õn khi toμn bé Rf ®−îc c¾t ra khái m¹ch phÇn øng vμ tèc ®é ®éng c¬ ®¹t ®Õn gi¸ trÞ ®Þnh møc, h×nh 7.2. 3. Më m¸y b»ng c¸ch gi¶m ®iÖn ¸p. Ph−¬ng ph¸p më m¸y nμy gÇn gièng nh− më m¸y nhê biÕn trë nh−ng cÇn ph¶i cã mét bé nguån cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc ®iÖn ¸p. 11.3 §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lμ quan hÖ n = f(M), ®©y lμ ®Æc tÝnh quan träng nhÊt cña ®éng c¬. Tõ biÓu thøc s.®.® vμ ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p cña ®éng c¬ 1 chiÒu ta cã: E U − IRu n= = 7.1 Ce φ Ce φ U Ru M v× M = CMφ I nªn n= − 7.2 C e φ C M Ce φ 2 XÐt sù lμm viÖc æn ®Þnh cña ®éng c¬ theo sù phèi hîp ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ vμ ®Æc tÝnh c¬ cña t¶i, h×nh 7.3a,b Tr−êng hîp h×nh 7.3a, v× mét lý do nμo ®Êy tèc ®é cña ®éng c¬ t¨ng lªn n = nlv +Δ n th× MC > M vμ ®éng c¬ sÏ bÞ h·m l¹i ®Ó trë vÒ nlv ban ®Çu øng víi ®iÓm P. Còng vËy nÕu tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m xuèng th× MC < M vμ ®éng c¬ sÏ ®−îc gia tèc ®Ó trë vÒ ®iÓm P. Sù phèi hîp ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ vμ cña t¶i nh− h×nh 7.3b th× ng−îc l¹i. NÕu tèc ®é H×nh 7.3 (a) chÕ ®é lμm viÖc æn ®Þnh, (b) chÕ ®é lμm viÖc kh«ng cña ®éng c¬ t¨ng lªn th× MC < M vμ ®éng c¬ tiÕp tôc ®−îc gia tèc vμ t¨ng m·i. NÕu tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m th× nã tiÕp tôc gi¶m vÒ n = 0. VËy ®iÒu kiÖn ®Ó hÖ lμm viÖc: dM dM C æn ®Þnh lμ 〈 7.4 dn dn dM dM C vμ kh«ng æn ®Þnh > 7.5 dn dn M¸y ®iÖn 2 53
- 1. §Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu kÝch thÝch song song hoÆc ®éc lËp. NÕu U = U®m = Cte vμ It = Cte, th× khi M thay ®æi, φ vÉn kh«ng ®æi, ¶nh h−ëng lμm gi¶m φ do ph¶n øng phÇn øng ngang trôc rÊt bÐ kh«ng ®¸ng kÓ nªn ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: Ru .M n = n0 − 7.6 K §Æc tÝnh n = f(M) lμ ®−êng th¼ng, h×nh 7.4. V× R− rÊt bÐ nªn tõ kh«ng t¶i ®Õn ®Þnh møc, Δn = (2-8)% , hai lo¹i ®éng c¬ trªn cã ®Æc tÝnh c¬ rÊt cøng, phï hîp cho c¸c m¸y c¾t gät kim lo¹i. a) §iÒu chØnh n b»ng c¸ch thay ®æi φ. Tõ ph−¬ng tr×nh ®Æc H×nh 7.4 §Æc tÝnh c¬ U Ru M tÝnh c¬ n = − ®éng c¬ C e φ C M Ce φ 2 Khi t¨ng R®c ta chØ cã thÓ gi¶m ®−îc tõ th«ng φ, khi ®ã ta ®−îc mét hä ®−êng ®Æc tÝnh c¬ cã ®é dèc kh¸c nhau øng víi: φ®m > φ' > φ'' > φ''' vμ n®m < n1 < n2 < n3 H×nh 7.5 §iÒu chØnh H×nh 7.6 §iÒu chØnh n Nh− vËy theo ph−¬ng n b»ng b»ng c¸ch ph¸p nμy ta cã thÓ ®iÒu chØnh n > n®m h×nh 7.5 b) §iÒu chØnh n b»ng c¸ch thay ®æi Rf. Khi ®−a thªm Rf vμo m¹ch phÇn øng, ®Æc tÝnh c¬ lμ: (Ru + R f ).M n = n0 − K 7.7 Theo ph−¬ng ph¸p nμy n0 = Cte, khi t¨ng Rf ®é dèc cña ®Æc tÝnh c¬ t¨ng lªn, tøc lμ tèc ®é thay ®æi nhiÒu h¬n khi t¶i thay ®æi, h×nh 7.6. c) §iÒu chØnh n b»ng c¸ch thay ®æi U. H×nh 7.7 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi V× chØ cã thÓ thay ®æi ®−îc U < U®m, nªn khi gi¶m U ta sÏ ®−îc mét hä ®Æc tÝnh cïng ®é dèc (®é cøng), h×nh 7.7 U®m > U1 > U2 vμ n®m > n1 > n2 Ph−¬ng ph¸p nμy chØ cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc n < n®m vμ chØ ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ kÝch tõ ®éc lËp. M¸y ®iÖn 2 54
- 2. §Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp Lo¹i ®éng c¬ nμy cã It = I− = I vμ φ = KφI, trong ®ã Kφ = Cte khi I < 0,8I®,m, cßn khi I > 0,8I®m th× Kφ gi¶m xuèng mét Ýt do ¶nh h−ëng b¶o hßa cña m¹ch tõ. φ2 Tõ M = CM φ I u = CM Kφ 7.8 Kφ M suy ra φ = CM thay vμo biÓu thøc U Ru M n= − ta cã: C e φ C M Ce φ 2 C M .U Ru n= − Ce K φ M Ce K φ H×nh 7.9 C¸c s¬ ®å ®/c tèc ®é ®.c.®.1.c kÝch tõ 7.9 U C2 bá qua R− th× n ~ hay M= M n2 7.10 VËy ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp sÏ cã d¹ng ®−êng hypecpon, h×nh 7.8 (®−êng 1) Tõ ®−êng ®Æc tÝnh c¬ ta thÊy ë ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp khi M t¨ng n gi¶m rÊt nhiÒu. §Æc biÖt khi kh«ng t¶i (I = 0, M = 0), tèc ®é cã trÞ sè rÊt lín. §iÒu nμy rÊt nguy h¹i v× nã cã thÓ lμm g·y trôc, v× vËy víi lo¹i ®éng c¬ nμy kh«ng ®−îc ®Ó mÊt t¶i (truyÒn ®éng ®ai). ChØ cho phÐp lμm viÖc víi c«ng suÊt tèi thiÓu P2 = (0,2-0,25)P®m Khi xÐt ®Õn bμo hßa, ®−êng M = f(n) lμ ®−êng H×nh 7.8 §Æc tÝnh c¬ ®.c.®.1.c víi ®øt nÐt. a) §iÒu chØnh n b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng φ. Víi ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp viÖc thay ®æi tõ th«ng φ ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch: m¾c sun d©y quÊn kÝch thÝch, h×nh 7.9a; ®iÒu chØnh sè vßng d©y kÝch thÝch, h×nh 7.9b; mÆc sun vμo phÇn øng, h×nh 7.9c. Hai s¬ ®å 7.9a vμ 7.9b ®Òu cã cïng mét kÕt qu¶, ®−êng 2 h×nh 7.8. Lóc ®Çu It = I, sau khi m¾c sun hoÆc ®iÒu chØnh Wt th× It = K.It Rst Khi m¾c sun K=
- BiÖn ph¸p thø 3 m¾c sun vμo m¹ch phÇn øng, lóc nμy ®iÖn trë toμn m¹ch gi¶m xuèng I t¨ng lªn vμ It = I t¨ng lªn, φ t¨ng dÉn tíi n < n®m, ®−êng 3 h×nh 7.8. b) §iÒu chØnh n b»ng c¸ch thªm R®c vμo m¹ch phÇn øng h×nh 7.8d Lóc nμy ®iÖn trë tæng cña toμn m¹ch t¨ng lªn nªn It = I ®Òu gi¶m xuèng, ®/c n < n®m, ®−êng 4 vμ 5, h×nh 7.8. c) §iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p. V× chØ cã thÓ ®/c U < U®m nªn n < n®m, ®−êng 6, h×nh 7.8. 3. §Æc tÝnh c¬ ®.c kÝch thÝch hæn hîp. §éng c¬ kÝch tõ hæn hîp th−êng cuén kÝch thÝch nèi tiÕp ®−îc nèi thuËn (bï kÝch thÝch) do ®ã ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng trung gian gi÷a kÝch thÝch song song vμ kÝch thÝch nèi tiÕp, h×nh 7.10. §−êng 1 kÝch thÝch hçn hîp bï thuËn; ®−êng 2 kÝch thÝch hçn hîp ng−îc; ®−êng 3 kÝch thÝch song song vμ ®−êng 4 kÝch thÝch nèi tiÕp. 11.4 C¸c ®Æc tÝnh lμm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. C¸c ®Æc tÝnh lμm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lμ quan hÖ: n, M, η = f(I−) khi U= te U®m = C . §Æc tÝnh n = f(I−) gièng nh− ®Æc tÝnh c¬ n = f(M) v× M ~ I−.. §−êng 1 øng víi ®éng c¬ kÝch thÝch song song, ®−êng 2, 3 víi ®éng c¬ kÝch thÝch hæn hîp khi dq nèi tiÕp nèi thuËn vμ nèi ng−îc; ®−êng 4 víi ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp, h×nh 7.11 §Æc tÝnh M = f(I−) khi U = U®m = Cte. §©y chÝnh lμ quan hÖ M = CMφI− H×nh 7.10 §Æc tÝnh c¬ ®.c.®.1.c Víi ®éng c¬ kÝch thÝch song song φ = Cte kÝch thÝch hçn hîp so víi c¸c lo¹i ®.c nªn ®−êng M = f(I−) lμ ®−êng th¼ng (®−êng I). §éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp φ ~ I− nªn M ~ I−2 ®Æc tÝnh m«men lμ ®−êng parabol (®−êng IV). §éng c¬ kÝch tõ hæn hîp cã ®Æc tÝnh m«men trung gian gi÷a kÝch thÝch song song vμ nèi tiÕp (®−êng II vμ III). §Æc tÝnh hiÖu suÊt η = f(I−) khi U = U®m = Cte nh− h×nh 7.12. HiÖu suÊt cùc ®¹i th−êng ®−îc thiÕt kÕ øng víi I− = 0,75I®m Th−êng η = 0,75 - 0,85 víi ®éng c¬ c«ng suÊt bÐ vμ η = 0,85 - 0,94 víi ®éng c¬ c«ng suÊt trung b×nh vμ lín. M¸y ®iÖn 2 56
- H×nh 7.12 HiÖu suÊt H×nh 7.11 C¸c ®Æc tÝnh l/viÖc cña M¸y ®iÖn 2 57