Bài giảng Máy điện

xI−)       ∆ +−= − tx dq−− I U rIEU Đặt là điện trở mạch phần ứng − tx dq− I U rr ∆ += → U = E− - I−r− máy điện một chiều P1 pcơ pFe Pđt pcu P2 P2 = Pđt - (pcu + pf) 4. Các đặc tính của máy phát 1 chiều: Có 5 dạng đặc tính: + Đặc tính không tải: U0 = E = f(Ikt) khi I = 0, n = const. + Đặc tính ngắn mạch: In = f(Ikt) khi U = 0, n = const. + Đặc tính ngoài: U = f(I) khi Ikt = const, n = const. + Đặc tính phụ tải: U = f(Ikt) khi I− = const, n = const. + Đặc tính điều chỉnh: Ikt = f(I−) khi U = const, n = const. NextCh−ơng 6Back máy điện một chiều 1. Đặc tính không tải: U = f(Ikt) khi I = 0, n = const.
6.2: Những đặc tính cơ bản của máy phát một chiều Đặc tính đ−ợc xác định bằng thực nghiệm theo sơ đồ thí nghiệm Khi I = 0 → U = E− = Ce.Φδ.n = Ce’.Φδ. → Đặc tính lặp lại dạng đ−ờng cong từ hoá riêng của máy điện. Ikt V A I− A' -Iktm Iktm A U B 0 Ikt B’ máy điện một chiều NextCh−ơng 6Back 2. Đặc tính ngắn mạch: In = f(Ikt) Khi U = 0, n = const. 0 Ikt (1) (2) In (1): Máy đã đ−ợc khử từ d−. (2): Máy ch−a đ−ợc khử từ d−. - Do U = 0 ta có E− = I−R− nghĩa là toàn bộ sức điện động sinh ra để bù đắp cho sụt áp trên mạch phần ứng. - Mặt khác: dòng ngắn mạch đ−ợc hạn chế bằng (1,25 ữ 1,5)Iđm và R− rất nhỏ vì vậy E− nhỏ → Ikt t−ơng ứng nhỏ → mạch từ không bão hoà. Do E− tỷ lệ tuyến tính với Ikt nên I cũng tỷ lệ với Ikt→ đặc tính có dạng đ−ờng thẳng. NextCh−ơng 6Back máy điện một chiều Tam giác đặc tính: Dựng tam giác đặc tính (1): đặc tính không tải (2): đặc tính ngắn mạch. Độ lớn của AB phụ thuộc vào loại máy, lớn nhất ở MĐMC không có cực từ phụ và dây quấn bù. ở máy có cực từ phụ và dây quấn bù phản ứng phần ứng hầu nh− bị triệt tiêu, cạnh AB ≈ 0. ở MĐMC kích từ hỗn hợp, dây quấn nối tiếp có tác dụng trợ từ và nếu sức từ động của nó lớn hơn AB, nghĩa là ngoài phần sức từ động triệt tiêu ảnh h−ởng của phản ứng phần ứng còn sức từ động để trợ từ thì cạnh AB sẽ nằm về bên phải của BC. Giả sử khi ngắn mạch trong phần ứng có dòng Iđm t−ơng ứng với dòng kích thích It = OC: 1 phần OD để sinh ra sức điện động khắc phục điện áp rơi trên điện trở phần ứng Iđm.R− = AD = BC; Phần còn lại DC = AB dùng để khắc phục phản ứng phần ứng lúc ngắn mạch. 0 C D It Enm Inm=Iđm B A U (1) I (2)E,I A B U (1) I (2) Inm=Iđm Enm 0 D C It E,I máy điện một chiều NextCh−ơng 6Back ∆ABC có cạnh BC tỷ lệ với dòng điện phần ứng và cạnh AB trong điều kiện mạch từ không bão hoà tỷ lệ với phản ứng phần ứng (tỷ lệ với I) gọi là tam giác đặc tính. 3. Đặc tính phụ tải: U = f(Ikt) khi I− = const, n = const. NextCh−ơng 6Back Dạng đặc tính: (1): Đặc tính không tải. (2): Đặc tính phụ tải.  Đ−ờng (2) có thể xác định khi biết đ−ờng (1) và tam giác đặc tính: Giả sử đã biết tam giác đặc tính ở 1 chế độ tải nào đó. VD tải định mức là tam giác ABC. Ta đặt tam giác sao cho đỉnh A nằm trên đặc tính không tải, các cạnh AB và BC song song với trục hoành và trục tung đồng thời tỷ lệ với phụ tải, khi tam giác dịch chuyển song song với chính nó đỉnh C sẽ vẽ nên đặc tính phụ tải. 0 A1 B1 C1 (2)C BA (1)U Ikt Ikt Rt I− A V máy điện một chiều 4. Đặc tính ngoài: U = f(I) Khi Ikt = const, n = const. ∆Uđm = U0 - Uđm với điều kiện Ikt =Iktđm gọi là độ biến đổi điện áp định mức: ( )%155%100 U UU %U dm dm0 −= − =∆ 0 Iđm I U E− ∆Uđm U U0 Uđm * Có thể dựng đặc tính ngoài từ đặc tính không tải và tam giác đặc tính: Cho OP = Ikt = const PP' = UI = 0 = E− → điểm D Đặt tam giác ABC có AB và BC theo tỷ lệ ứng với I = Iđm sao cho A nằm trên đặc tính không tải còn BC nằm trên đ−ờng thẳng đứng PP' → PC là điện áp khi I = Iđm → ta có điểm D' vẽ ở góc phần t− thứ 2. U D' I Iđm 0 P Ikt P' A B C D Iđm/2 máy điện một chiều Ikt Rt I− A V Ikt 0 I− 5. Đặc tính điều chỉnh: Ikt = f(I−) Khi U = const, n = const Đặc tính điều chỉnh cho ta biết cần phải điều chỉnh dòng kích thích nh− thế nào để giữ cho điện áp đầu ra của máy phát không thay đổi khi tải thay đổi. NextCh−ơng 6Back máy điện một chiều 1. Điều kiện tự kích của máy:
6.3: Máy phát một chiều kích từ song song Để đảm bảo máy tự kích đ−ợc cần có các điều kiện sau: - Trong máy phải tồn tại 1 l−ợng từ d− Φd = (2 ữ 3)% Φđm - Cuộn dây kích thích phải đấu đúng chiều hoặc máy quay đúng chiều để sinh ra dòng ikt > 0 - Nếu tốc độ quay bằng hằng số thì điện trở mạch kích thích phải nhỏ hơn 1 điện trở tới hạn nào đó. Hoặc nếu điện trở mạch kích thích bằng hằng số thì tốc độ quay phải lớn hơn 1 tốc độ tới hạn nào đó. U I Ikt I ư Nếu máy phát thoả mãn 3 điều kiện trên thì quá trình tự kích xảy ra nh− sau: NextCh−ơng 6Back rkt2 rkt1 U = Iktrkt Ikt0 U rth A máy điện một chiều  Để hở mạch kích thích và quay máy phát đến nđm. Do trong máy tồn tại Φd nên trong dây quấn sẽ cảm ứng 1 sức điện động E và trên 2 cực máy sẽ có 1 điện áp U = (2 ữ 3)% Uđm. Nối kín mạch kích thích → trong mạch kích thích sẽ có: nào đó. Dòng này sinh ra từ thông Φd’ và tổng (Φd + Φd’ ) > Φd sẽ sinh ra dòng kích thích lớn hơn. Cứ nh− vậy máy sẽ tăng kích từ → điện áp đầu cực tăng lên và máy tiếp tục tự kích cho đến khi nó làm việc ổn định ở điểm A. Nếu Φd’ ng−ợc chiều với Φd thì máy sẽ không tự kích đ−ợc. 2. Đặc tính ngoài: U = f(I) khi Ikt = const, n = const U Uđm ∆Uđm (1) (2) I IthIđmI00 (1): Đặc tính ngoài của MF kích từ độc lập. (2): Đặc tính ngoài của MF kích từ song song. NextCh−ơng 6Back kt ' kt r U I = máy điện một chiều UB 0 Iktm Ikt 3. Đặc tính không tải: 4. Đặc tính điều chỉnh: Ikt = f(I−) khi U = const, n = const (1): của máy phát kích thích song song (2): của máy phát kích thích độc lập NextCh−ơng 6Back Ikt 0 I− (1) (2) máy điện một chiều MFMC kích thích nối tiếp cũng thuộc loại tự kích.
6.4: Máy phát một chiều kích từ nối tiếp I Ikt I ư Rt Do dòng tải I = I− = Ikt nên trong máy chỉ có 2 l−ợng phụ thuộc nhau là U và I nên ta chỉ xây dựng đặc tính ngoài: U = f(I) khi n = const. - Vì khi tải tăng điện áp 2 đầu cực máy phát thay đổi nhiều nên thực tế ít dùng loại máy này. NextCh−ơng 6Back - Khi I = Ith mạch từ bão hoà điện áp bắt đầu giảm 0 U Ud Ith I máy điện một chiều Máy phát một chiều kích thích hỗn hợp có 2 cuộn dây kích thích. Tuỳ theo cách đấu dây mà ta có sơ đồ nối thuận và nối ng−ợc.
6.5. Máy phát một chiều kích từ hỗn hợp U I Iktss Iktnt I ư1. Đặc tính ngoài: U = f(I) khi n = const 0 I U0 U (1) (2) (3) (4) Khi nối thuận điện áp đ−ợc giữ hầu nh− không đổi (đ−ờng (2)) Khi bù thừa (đ−ờng 1) điện áp sẽ tăng khi tải tăng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa. Nếu nối ng−ợc 2 dây quấn kích thích (đ−ờng (4)) khi tải tăng áp sẽ giảm nhanh hơn so với ở máy phát kích thích song song (đ−ờng (3)) NextBack Ch−ơng 6 máy điện một chiều U I Iktss Iktnt I ư 2. Đặc tính điều chỉnh: 0 I (2) (1) (3)Ikt Đ−ờng (1) : Khi nối thuận 2 dây quấn kích thích và bù bình th−ờng. (2) : Khi bù thừa. (3) : Khi nối ng−ợc 2 dây quấn kích thích. NextCh−ơng 6Back máy điện một chiều 1. Điều kiện ghép các máy phát làm việc song song:
6.6: Máy phát một chiều làm việc song song Cùng cực tính: Sức điện động của máy phát II phải bằng điện áp U của thanh góp. Nếu ghép các máy phát kích thích hỗn hợp làm việc song song thì cần có điều kiện thứ 3: Nối dây cân bằng giữa các điểm m và n nh− hình b. A A V F2F1 Hình a A A mI n F1 F2 Hình b NextBack máy điện một chiều Ch−ơng 6 2. Phân phối và chuyển tải giữa các máy phát điện: IIIII (2) (2') U (1') (1) EII=U I = II I = II+III Ghép máy phát II làm việc song song với máy phát I. Việc thay đổi EI và EII bằng cách biến đổi dòng kích từ IktI và IktII hoặc bằng cách thay đổi tốc độ quay của các động cơ sơ cấp. NextCh−ơng 6Back máy điện một chiều Do E2=U nên máy II ch−a tham gia phát điện và toàn bộ tải vẫn do máy I đảm nhận. Lúc này đặc tính ngoài của 2 máy là đ−ờng (1) và (2). Ch−ơng 7 : Động cơ một chiều
7.1: Những khái niệm cơ bản
7.2: Mởmáy động cơ điện một chiều
7.3: Động cơ điện một chiều kích thích song song hoặc độc lập NextPhần IBack
7.4: Động cơ một chiều kích thích nối tiếp
7.5: Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp máy điện một chiều 1. Phân loại:
7.1: Những khái niệm cơ bản U I Ikt I ư Hình b U I I I ư Hình c U I Iktss Iktnt Hình d I ưI− IU IktUkt Hình a + Động cơ một chiều kích thích hỗn hợp: I = I− + Ikt (hình d). + Động cơ một chiều kích thích độc lập: I− = I (hình a). + Động cơ một chiều kích thích song song: I = I− + Ikt (hình b). + Động cơ một chiều kích thích nối tiếp: I− = I = Ikt (hình c). NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều 2. Ph−ơng trình cân bằng áp: Công suất điện đ−a vào đầu động cơ kích thích song song là: P1 = U.(I− + Ikt) Pđt = P1- (pcu.kt + pcu.−) → E−I− = U.(I− + Ikt) - (U.Ikt + I− 2.R−) → E− = U - I−.R− 3. Ph−ơng trình cân bằng mômen: Pđt = pFe + pcơ + P2 ω + ω + = ω 2Fecodt PPPP Mđt = M0 + M2 Đặt: M0 + M2 = MCT (Mômen cản tĩnh) → Mđt = MCT Trong đó: M0: mômen cản không tải. M2: mômen phụ tải. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều P1 Pđt pcu.− + pcu.kt pFe pcơ P2 1. Yêu cầu khi mở máy:
7.2. Mở máy động cơ một chiều Dòng mở máy phải đ−ợc hạn chế đến mức nhỏ nhất để tránh cho dây quấn khỏi bị cháy hoặc ảnh h−ởng xấu đến đổi chiều. Mô men mở máy phải có trị số cao nhất có thể có để hoàn thành quá trình mở maý nghĩa là đạt đ−ợc tốc độ quy định trong 1 thời gian ngắn nhất. 2. Các ph−ơng pháp mở máy: - Khi mở máy trong mọi tr−ờng hợp đều phải đảm bảo có Φmax nghĩa là tr−ớc khi đóng động cơ vào nguồn điện, biến trở điều chỉnh dòng kích thích phải đặt ở vị trí sao cho điện trở kích thích nhỏ nhất để mômen đạt giá trị lớn nhất ứng với mọi giá trị của dòng phần ứng. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều a. Mở máy trực tiếp: Tại thời điểm đầu: n = 0 → E− = 0 → U = I−.R− → I− = → Imm = I− = (5 ữ 10)Iđm. Vì dòng mở máy lớn nên ph−ơng pháp này ít đ−ợc sử dụng. Chủ yếu dùng cho động cơ công suất vài trăm oát (vì R− t−ơng đối lớn nên Imm ≤ (4 ữ 6)Iđm). −R U b. Mở máy nhờ biến trở: ĐC U Ikt 0 T 1 2 3 4 5 M rmm - Khi mở máy nhờ biến trở dòng đ−ợc tính: mmi− i − RR EU I + − = Rmmi là điện trở mở máy thứ i. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều - Biến trở mở máy đ−ợc tính sao cho: Imm = (1,4 ữ 1,7)Iđm đối với các động cơ công suất lớn Imm = (2 ữ 2,5)Iđm với động cơ công suất nhỏ. Quá trình mở máy đ−ợc biểu diễn nh− hình vẽ: n 1 2 3 4 5 0 M Mc M I− nI1 I2 M1 M2 NextCh−ơng 7Back Th−ờng dùng mở máy cho những động cơ công suất lớn để kết hợp cả việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. c) Mở máy bằng điện áp thấp (Umm < Uđm): Phải dùng 1 nguồn độc lập có thể điều chỉnh điện áp đ−ợc để cung cấp cho phần ứng động cơ. Một nguồn khác U = Uđm để cung cấp cho mạch kích thích. máy điện một chiều 1. Đặc tính cơ:
7.3. Động cơ điện một chiều kích thích song song hoặc độc lập Từ ph−ơng trình: E = Ce.Φδ.n → Thay M = CM.Φδ.I− ta có: (1) δδ Φ − = Φ = e −− e C R.IU C E n 2 Me − e .C.C R.M C U n δδ Φ − Φ = Với điều kiện: U = const, Ikt = const khi M (hoặc I−) thay đổi thì từ thông Φδ cũng hầu nh− không đổi. Động cơ này đ−ợc dùng trong tr−ờng hợp tốc độ hầu nh− không đổi khi tải thay đổi (máy cắt kim loại...) 0 n n0 Mđm M(I−) NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều k R.M nn −0 −= Với và k = Ce.CM. δΦ = e 0 C U n 2 δΦ (1) ↔ 2. Điều kiện ổn định của động cơ: Xét đặc tính M = f(n) của động cơ điện và Mc = f(n) của tải nh− hình vẽ: Ta có: với: là quán tính phần quay. dt d jMM c ω += g4 GD j 2 = Tr−ờng hợp a: P là điểm làm việc của hệ thống có M = Mc hay 0 dn dM = Nếu vì lý do nào đó tốc độ tăng: n = nlv + ∆n thì Mc > M → Động cơ bị ghìm, tốc độ giảm dần về điểm P → n = nlv. Ng−ợc lại: nếu tốc độ giảm → Mc < M → động cơ đ−ợc gia tốc và đạt tốc độ làm việc. Nh− vậy: điều kiện làm việc ổn định của hệ thống là: dn dM dn dM c< Tr−ờng hợp b: Nếu tốc độ tăng đột hiên sẽ khiến cho động cơ điện có M > Mc làm tốc độ tiếp tục tăng mãi hoặc sự giảm tốc độ sẽ dẫn đến hậu quả là tố độ giảm mãi. dn dM dn dM c< Vậy: hệ thống làm việc không ổn định ứng với điều kiện dn dM dn dM c> dn dM dn dM c> NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều M 0 M Mc P Hình a nlv ∆n n Hình b 0 M M McP n ∆n nlv 3. Điều chỉnh tốc độ: 2 Me − e .C.C R.M C U n δδ Φ − Φ = a. Ph−ơng pháp thay đổi từ thông: Φ1 n 0 n0đm n01 n02 Φ2 Φđm M Bằng cách thay đổi trị số của biến trở trong mạch kích thích. Các đ−ờng này có n0 > n0đm và giao nhau tại 1 điểm trên trục hoành ứng với (n = 0, I− = ) −R U b. Thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng: 0 n n0 Rf = 0 Rf1 Rf2 Rf3 M ( ) k RR.M nn f−0 + −= NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều c) Ph−ơng pháp thay đổi điện áp: 0 M U<Uđm U=Uđm U>Uđm n02 n01 n03 n Việc cung cấp điện áp cho động cơ đ−ợc thực hiện bằng 1 nguồn độc lập bằng cách ghép thành tổ hợp máy phát - động cơ. 4. Đặc tính làm việc: a) Đặc tính tốc độ: n = f(I−) giống đặc tính cơ: δδ Φ − Φ = .C R.I C U n e −− e b) Đặc tính mômen: M = f(I−) khi U = Uđm = const → M = CM.Φδ.I− Do Ikt = const khi U = const → Φδ = const → M = f(I−) là đ−ờng thẳng. M 0 I−c) Đặc tính hiệu suất: η = f(I−) Khi U = Uđm = const. ηmax đ−ợc tính với dòng điện tải I− = 0,75Iđm. Khi đó tổn hao không đổi trong động cơ (pcơ + pFe) bằng tổn hao biến đổi trong mạch phần ứng (phụ thuộc rdq và tỷ lệ I− 2 ) 0 0,75Iđm I− ηmax η NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều 1. Đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích thích nối tiếp:
7.4: Động cơ một chiều kích thích nối tiếp Vì I = I− = Ikt → trong phạm vi rộng có thể biểu thị Φδ = KΦ.I (1) Trong đó: KΦ = const khi I 0,8Iđm do ảnh h−ởng bão hoà của mạch từ. M = CM.Φδ.I−. Thay Φδ ở ph−ơng trình (1) vào ta có: M 2 2 M C K.M K CM Φδ Φ δ =Φ⇒Φ= MC K.M Φ δ =Φ⇒ 2 Me − e .C.C R.M C U n δδ Φ − Φ =⇒ ΦΦ −= K.C R K.M.C CU e − e M (2) Nếu bỏ qua R− thì n tỉ lệ với hay . M U 2 2 n C M = Khi mạch từ ch−a bão hoà đặc tính cơ có dạng hypecbol bậc 2. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều 0 M n Động cơ một chiều kích thích nối tiếp với đặc tính cơ rất mềm đ−ợc ứng dụng trong những nơi cần điều kiện mở máy nặng nề và cần thay đổi tốc độ trong 1 vùng rộng (cầu trục, xe điện...) Khi n giảm thì M tăng và ng−ợc lại. Trong tr−ờng hợp mất tải (I = 0, M = 0) thì n có trị số rất lớn vì thế loại động cơ này không cho phép làm việc trong điều kiện có thể mất tải (đai truyền...). 2. Điều chỉnh tốc độ: a) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông: Việc thay đổi từ thông trong động cơ kích từ nối tiếp có thể thực hiện theo 3 ph−ơng pháp: NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều Mắc điện trở sun vào dây quấn kích thích. (Hình a) U Rkt RS ĐC I− (a) U ĐC Wkt W'kt I− (b) U RS− Rkt I− (c) Mắc điện trở sun vào mạch phần ứng. (Hình c) Thay đổi số vòng dây của dây quấn kích thích. (Hình b) NextCh−ơng 7Back Hai biện pháp đầu cho cùng 1 kết quả: nếu dòng kích thích ban đầu là Ikt thì dòng sau khi điều chỉnh là I'kt = k.Ikt Với k là hệ số giảm. + Tr−ờng hợp a: + Tr−ờng hợp b: 1 RR Rk Skt S < + = 1 W Wk kt kt <= ' máy điện một chiều Vì Ikt giảm nên các ph−ơng pháp này chỉ điều chỉnh đ−ợc Φ < Φđm và tốc độ sẽ thay đổi trong vùng trên định mức và đ−ờng đặc tính sẽ nằm về phía trên của đặc tính tự nhiên (đ−ờng 2). 0 (5) (4) M (2) (1) (3) n + Tr−ờng hợp c: Mắc sun vào mạch phần ứng → tổng trở của mạch sẽ bé đi làm cho dòng điện Ikt tăng lên và Φ tăng → n giảm. Ph−ơng pháp này chỉ điều chỉnh tốc độ d−ới vùng định mức và đ−ờng đặc tính cơ t−ơng ứng nằm d−ới đ−ờng đặc tính cơ tự nhiên (đ−ờng 3). Nh−ợc điểm : điện trở kích thích nhỏ nên toàn bộ điện áp l−ới hầu nh− đặt trên điện trở sun vì vậy tổn hao lớn và hiệu suất của động cơ thấp. Hiệu quả của việc điều chỉnh tốc độ bằng cách tăng từ thông Φ bị hạn chế bởi sự bão hoà mạch từ nên ph−ơng pháp này ít dùng. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều b) Điều chỉnh bằng cách thêm điện trở vào mạch phần ứng: U Rđc I− Chỉ điều chỉnh tốc độ d−ới tốc độ định mức và kèm theo tổn hao trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ nên ít dùng. Đặc tính cơ của tr−ờng hợp này là đ−ờng (4). Ph−ơng pháp này chỉ điều chỉnh đ−ợc n < nđm vì không cho phép tăng điện áp quá định mức nh−ng lại có hiệu suất cao do không có tổn hao khi hiệu chỉnh. Ph−ơng pháp này đ−ợc áp dụng rộng rãi trong giao thông vận tải và thực hiện bằng cách đổi nối song song thành nối tiếp 2 động cơ. c) Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp: Đặc tính cơ có dạng (5). NextCh−ơng 7Back Khi làm việc song song các động cơ sẽ làm việc ở U = Uđm sau khi đổi nối thành nối tiếp → làm việc với điện áp U = Uđm/2. máy điện một chiều 4. Đặc tính làm việc: a) Đặc tính tốc độ: n = f(I−) khi U = Uđm = const δδ Φ = Φ − = .C U C R.IU n ee −− (bỏ qua R−) Có dạng hypecbol giống đặc tính cơ. b) Đặc tính mômen: M = f(I−) khi U = Uđm = const M = CM.Φ.I− Φ ∼ I− → M ∼ I−2 → Dạng đặc tính mômen là đ−ờng Parabol ηmax M, η 0 0,75Iđm M η I− c) Đặc tính hiệu suất: Giống của động cơ kích thích song song. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều Thực tế chỉ dùng loại đấu thuận 2 dây quấn kích thích vì khi đấu ng−ợc không đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc.
7.5: động cơ một chiều kích thích hỗn hợp 1. Đặc tính cơ: Do I = I− = Ikt nên ph−ơng trình đặc tính cơ có dạng:( ) δΦ +− = e −kt− C R.IIU n 0 n M (4) (1) (3) (2) (4): Đặc tính cơ của động cơ kích thích nối tiếp. (1): Đặc tính cơ của động cơ hỗn hợp bù. (2): Đặc tính cơ của động cơ hỗn hợp ng−ợc. (3): Đặc tính cơ của động cơ kích thích song song. 2. Điều chỉnh tốc độ : Th−ờng đ−ợc điều chỉnh nh− ở động cơ kích thích song song. Thay đổi từ thông bằng cách thay đổi rkt. Thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng. Thay đổi điện áp. NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều 3. Đặc tính làm việc a) Đặc tính tốc độ: n = f(I−) khi U = Uđm = const Giống đặc tính cơ. b) Đặc tính mômen: M = f(I−) Khi I tăng → Φ tăng nh−ng mức độ tăng chậm hơn so với động cơ kích từ nối tiếp → đặc tính mômen có tính chất trung gian giữa 2 đặc tính mômen của động cơ kích từ nối tiếp và kích từ song song. 1 I− * (3) (2) (1) n* 1 0 M*, n* M* (1)(2)(3)  Dạng đặc tính mômen và tốc độ trong hệ đơn vị t−ơng đối: (1) là của ĐC kích từ song song. (2) là của ĐC kích từ hỗn hợp. (3) là của ĐC kích từ nối tiếp. c) Đặc tính hiệu suất: 4. Ưu nh−ợc điểm: NextCh−ơng 7Back máy điện một chiều Ch−ơng 8 : máy điện một chiều đặc biệt
8.1: Khuyếch đại máy điện
8.2: Máy phát hàn một chiều
8.3: Máy phát một cực NextPhần IBack
8.4: Máy phát đo tốc độ
8.5: Động cơ thừa hành máy điện một chiều
8.1: Khuyếch đại máy điện (máy điện khuyếch đại từ tr−ờng ngang) Máy khuyếch đại điện từ là 1 máy điện quay dùng để khuyếch đại tín hiệu điện thu đ−ợc từ các phần tử trong mạch đo l−ờng để đ−a vào mạch khống chế. - Có thể chế tạo những máy điện khuyếch đại điện từ có hệ số khuyếch đại K = 10.000 ữ 100.000. Chất l−ợng của máy còn đ−ợc đánh giá bởi khả năng tác dụng nhanh của nó, xác định bằng hằng số thời gian điện từ T của máy (T = 0,05 ữ 0,3s) - Máy điện khuyếch đại từ tr−ờng ngang có 2 bậc khuyếch đại: iu vv rr vao ra K.K I.U I.U P P K === Với: là hệ số khuyếch đại điện áp. là hệ số khuyếch đại dòng điện. v r u U U K = v r i I I K = Để xét cả 2 yếu tố trên ng−ời ta dùng hệ số chất l−ợng: T K K ĐKcl = NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều 1. Cấu tạo: U1 OB I1 Φ1 CP C OĐ I3 RB CB CTT I2 Φ1 E2 E3 Φ2 RtGồm các cuộn dây: - OB là cuộn điều khiển. - CB là cuộn bù. - Điện trở RB nối với cuộn bù để điều chỉnh mức độ bù (Chống bù thừa nhiều quá để tránh cho máy bị tự kích thích). - Cuộn cực từ phụ CP để cải thiện đổi chiều cho cặp chổi than 2-2. - ở mạch ngang có cuộn trợ từ CTT để hạ thấp dòng điện I2 do đó cải thiện đổi chiều cho cặp chổi 1-1. - ở phần ứng có 2 cặp chổi than: 1-1 ở mạch ngang. 2-2 ở mạch dọc. NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều 1 1 Φ1 Φ2 2 2 - Để tránh hiện t−ợng dao động dùng cuộn ổn định OĐ nối qua tụ C. 2. Nguyên lý làm việc: - Nếu ta đ−a vào cuộn điều khiển OB điện áp U1 thì trong nó có dòng I1. Dòng I1 sinh ra Φ1. Khi phần ứng quay sẽ cảm ứng trong mạch ngang 1 sức điện động E2 có giá trị nhỏ nh−ng vì mạch ngang nối tắt nên trong mạch ngang xuất hiện dòng I2 có giá trị t−ơng đối lớn. I2 sinh ra Φ2. Φ2 cảm ứng trong mạch dọc 1 sức điện động E3. Khi mạch ngoài có tải thì xuất hiện I3. - Hệ số khuyếch đại của máy điện khuyếch đại có 2 bậc công suất: Bậc 1: khuyếch đại công suất từ P1 = U1.I1 đến P2 = E2.I2 → K1. Bậc 2: khuyếch đại công suất từ P2 = E2.I2 đến P3 = U3.I3 → K2. Khi đó: 21 1 2 2 3 1 3 KK P P . P P P P K === NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều 3. Đặc tính ngoài của máy điện khuyếch đại: U3 = f(I3) khi f1 = const và n = const. Khi có tải ở mạch dọc có dòng I3. Dòng này sinh ra từ thông dọc trục khử từ ng−ợc chiều Φ1. Cuộn bù CB làm nhiệm vụ bù lại sức từ động do phản ứng phần ứng dọc trục gây nên. U0 U3 0 I3 (3) (1) (2) Hệ số bù: Với FCB: do cuộn bù sinh ra. Fd: phản ứng phần ứng dọc trục khử từ. d CB bù F F K = - Khi FCB = Fd → Kb = 1 → đặc tính có dạng đ−ờng (1). - Khi FCB > Fd → Kb > 1: bù thừa - đ−ờng (2 ) - Khi FCB < Fd → Kb < 1: bù thiếu - đ−ờng (3). ứng dụng: NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều
8.2: Máy phát hàn một chiều Máy phát hàn phải có đặc tính ngoài U = f(I) có độ dốc cao nh− hình vẽ. Máy phát hàn đ−ợc sản xuất với: U = 35V (U0 = 80) và I = 500A 0 U Rt1 Rt2 Rt3 I Thực tế đã chế tạo đ−ợc loại máy phát đặc biệt có sơ đồ nh− sau: Khi I− tăng → từ thông của các cực lớn Φd giảm nhiều còn từ thông của các cực bé Φn không thay đổi (do lõi thép bão hoà) → từ thông tổng (Φd + Φn) giảm rất nhanh khiến cho UAB hạ thấp rất nhiều nên đặc tính ngoài rất dốc. Chú ý: Khi I− tăng UBC cung cấp cho các dây quấn kích thích vẫn giữ không đổi vì Φn không đổi. NextCh−ơng 8Back + - Rt I− NnNd C B SdSn A I" I' F1 F2 máy điện một chiều Máy phát 1 cực là loại máy đặc biệt không vành góp cho phép đạt đ−ợc dòng điện lớn (đến 50000A) ở điện áp thấp (1 → 50V).
8.3: Máy phát một cực Cấu tạo nh− hình vẽ: Hai cực từ hình trụ lồng vào nhau. Thanh dẫn đặt trên hình trụ trong (Rôto) (hay có thể dùng chính bản thân rôto thay cho thanh dẫn) hai đầu nối chặt với 2 vành C 1 và C2. Khi rôto quay trong các thanh dẫn sẽ sinh ra sức điện động và dòng điện lấy ra từ các chổi tỳ lên 2 vành C1 và C2. Vì dòng điện rất lớn, để tránh tổn hao ng−ời ta dùng chổi than bằng kim loại lỏng (thuỷ ngân Natri…) để dẫn dòng ra ngoài. Máy phát 1 cực đ−ợc dùng cho điện phân, cấp điện cho các nam châm điện của thiết bị tăng tốc… NextCh−ơng 8 C1C2 δ2 S δ1 N máy điện một chiều Là máy phát điện dùng để biến đổi chuyển động quay thành tín hiệu điện (điện áp). Yêu cầu đối với loại máy này là phải có quan hệ U = f(n) là đ−ờng thẳng và độ chính xác 0,2 ữ 0,5 %.
8.4: Máy phát đo tốc độ - Khi không tải ta có: U− = E− = Ce.Φ.n = Ke.n (vì Φ = const). t − R U t − R U - Khi có tải : I− = → U− = E− - .R− U− = E− - I−.R− → E− = U−.(1 + ) t − R U t − e t − − − R R 1 n.K R R 1 E U + = + ⇒ NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều n U− Rt =∝ Rt1 Rt2 Hình a U− n Hình b Nếu bỏ qua tác dụng của phản ứng phần ứng và sụt áp do tiếp xúc giữa chổi than vành góp thì đặc tính đầu ra là tuyến tính. (h a). Để giảm quán tính của phần quay và sự đập mạch của từ thông và điện áp vì sự tồn tại của răng trên mặt phần ứng ta dùng rôto rỗng. Nhiệm vụ: biến đổi tín hiệu điện (điện áp điều khiển) nhận đ−ợc thành di chuyển cơ học của trục tác động lên các bộ phận điều khiển hoặc điều chỉnh khác.
8.5: Động cơ thừa hành Yêu cầu: tác động nhanh, chính xác, mômen và tốc độ quay phải phụ thuộc vào điện áp điều khiển theo quan hệ đ−ờng thẳng. Cấu tạo: t−ơng tự nh− 1 động cơ kích từ độc lập. Nó có thể đ−ợc điều khiển trên phần ứng hoặc trên cực từ: Để động cơ thừa hành tác động nhanh ng−ời ta chế tạo phần ứng có quán tính nhỏ d−ới dạng rôto rỗng hoặc dẹt hình đĩa có mạch in. NextCh−ơng 8Back máy điện một chiều + Khi điều khiển cực từ: điện áp điều khiển đ−ợc đ−a vào dây quấn kích thích. Nh− vậy công suất điều khiển sẽ nhỏ nh−ng quan hệ n = f(Uđk) không là đ−ờng thẳng. + Khi điều khiển trên phần ứng điện áp kích thích đặt th−ờng trực trên dây quấn kích thích, động cơ ở trạng thái chuẩn bị thừa hành. Khi có Uđk đặt lên dây quấn phần ứng lập tức động cơ hoạt động. Với ph−ơng pháp điều khiển này: M = f(Uđ