Đồ án Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

chính và ngược chiều với từ trường Fn của cuộn ứng để khử từ trường Fn .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 Fn gây ra phản ứng phần ứng tỉ lệ với dòng điện phần ứng Iưnên 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 từ phụ cũng sinh ra từ truờng ngược mạnh hơn để khử từ trường Fn. - Ngoài ra,biện pháp tăng khe hở không 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 không khí lớn sẽ làm yếu từ trường chính. - Còn đối với các loại động cơ điện một chiều có công 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 thông Fb ngựoc chiều với Fn làm từ thông ở khe hở không khí không bị méo nữavà cuộn bù cũng được mắc nối tiếp với cuộn ứng. - Trên đây là nguyên lý làm việc chung của một động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoạt động dựa theo nguyên lý này.Và cùng với các phương pháp để có thể hạn chế được những nhược điểm của động cơ điện một chiều với các phương pháp đã nêu ở trên. II - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song. - Trong động cơ điện một chiều gồm có bốn loại khác nhau.Và ở chương này chúng ta đề cập kỹ hơn về hai loại động cơ điện một chiều kích từ độc lập và động cơ điện một chièu kích từ song song. - Trước tiên chúng ta cần hiểu và phân biệt rằng hai động cơ điện một chiều kích tư độc lập và động cơ điện một chiều kích từ song song. - ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ cấp điện từ nguồn điện ngoài độc lập với nguồn điện cấp cho rotor (Cuộn ứng). Và khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch điện phần kích từ được mắc vào hai nguồn điện một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ độc lập. - Nếu cuộn kích từ và cuộn ứng được cấp điện bởi cùng một nguồn điện thì động cơ là loại kích từ song song.Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì phần ứng và phần kích từ thường mắc song song.Trong trường hợp này mà nguồn điện có công suất rất lớn so với công suất động cơ thì tính chất động cơ sẽ tương tự như động cơ kích từ độc lập. 1 - Phương trình đặc tính cơ : - Khi động cơ làm việc rotor mang cuộn ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức điện động cảm ứng (hay còn gọi là sức phản điện động).Có chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng của động cơ.Theo sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập và động cơ một chiều kích từ song song ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau: U = E +IưRư Trong đó: U: điện áp lưới (V) E: Sức điện động của động cơ (V) Iư::dòng điện phần ứng của động cơ (A) Rư:Điện trở toànbộ của mạch phần ứng (V) Rư = Rư +Rp Rp: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (V) Rư:Điện trở mạch phần ứng (V) Rư = rư +rct+ rcb + rcp rư : Điện trở cuộn dây phần ứng . rct : Điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp. rcb: Điện trở cuộn bù. rcp:Điện trở cuộn phụ. Sức điện động Eư của phần ứng động cơ dược xác định theo biểu thức: Eư = (*)(*) Trong đó P: Số đôi cực từ chính N:Thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a: số đôi mạch nhán song song của cuộn dây phàn ứng :Từ thông kích từ dưới cực từ b v: Tốc độ góc rad/s K = Hệ số cấu tạo của động cơ +Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì: Eư =KeFn Và v= = Vì vậy Eư =Fn Ke = : Hệ số sức điện động của động cơ Ke = 0,105K Từ phương trình (*)và (**) ta có: v = - Iư (***) Biểu thức (***) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi : Mđt = KFIư Suy ra : Iư = Thay giá trị Iư vào (***) ta được phương trình : v = - Mđt Nếu chúng ta bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng với mômen điện từ, ta ký hiệu M. Nghĩa là Mđt = Mcơ = M. v = - M (****) Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 2 - Giả sử rằng phần ứng của động cơ dược bù đủ,từ thông F =const, thì phương trình đặc tính cơ điện(***) và phương trình đặc tính cơ (****) là tuyến tính.Khi đó dồ thị của chúng được biểu diễn trên hình vẽ là những đường thẳng. a. Đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiêu kích từ độc lập. b.Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Theo đồ thị trên khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có: v = = v0 Khi đó thì v0 được là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi v = 0 ta có từ phương trình đặc tính cơ của động cơ và phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.Ta có: Iư = = Inm M = KFInm Và Inm, Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và momen ngắn mạch của động cơ. Qua đồ thị đường đặc tính cơ điện, đặc tính cơ của động cơ một chiều ta thấy đồ thị là đường thẳng. Nên phương trình đặc tính cơ có dạng : v = - M là hàm bậc nhất y = Ax +B, nên đường biểu diễn trên hệ toạ độ M0 là một đường thẳng với độ dốc am.Đường đặc tính cơ cắt trục tung o tại điểm có tung độ: v = Tốc dộ động cơ v0 là tốc độ ứng với Mc = 0 nghĩa là khi không có lực cản nào cả.Đó là tốc độ lớn nhất của động cơ mà không thể đạt được ổ chế độ động cơ vì không bao giờ xảy ra được trường hợp Mc = 0 (do lực ma sát luôn luôn tồn tai khi động cơ quay)Vì vậy như ta đã nói ở trên v0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Khi mà toàn bộ các thông số điện của động cơ là định mức như thiết kế và không mắc thêm điện trở phụ vào mạch động cơ thì Rư= Rư và phương trình đặc tính cơ của động cơ được viết là: v = - M (*) Thì khi này đường đặc tính cơ lúc này được gọi là đường đặc tính cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ tự nhiên được biểu diễn như hình vẽ: - Với đường đặc tính cơ như vậy.khi mà phụ tải của động cơ tăng dần từ Mc = 0 đến Mc= Mđm (Mc = Mđm – 0) thì tốc độ động cơ sẽ giảm dần từ xuống Fđm (v=v0 - vđm).Khi đó điểm A(vđm , Mđm) gọi là điểm làm việc định mức của động cơ. Phương trình : v = - M Và : v = - M Có thể viết dưới dạng v = v0 - v với độ sụt dốc tỷ lệ với mômen tải: M = M Chúng ta có thể thấy rõ rằng đường đặc tính cơ có thể vẽ được nhờ vào hai điểm v0 và A.Cũng có thể kết hợp một trong hai điểm đó với một điểm thứ ba là điểm cắt của đường đặc tính cơ với trục hoành OM. Điểm này có tung độ v = 0 và hoành độ được suy ra từ phương trình( *) : M = Mnm = KFđm = KFđm Inm Trong đó : Inm= Mnm, Inm là giá trị mômen lớn nhất và dòng điện lớn nhất của động cơ khi được cấp điện đầy đủ mà tốc độ bằng không.Trường hợp này xảy ra khi bắt đầu mở máy, và khi động cơ đang chạy mà bị dừng lại vì kẹt hoặc tải quá lớn không kéo được. Và dòng điện Inm này lớn và thường bằng Inm = ( 10420 )Iđm. Nó có thể gây cháy hỏng động cơ nếu hiện tượng này kéo dài. Chính vì nguyên nhân này để đảm bảo tuổi thọ của động cơ, đồng thời bảo vệ động cơ.Nên khi mở máy chúng ta phải thêm điện trở phụ vào mạch rotor để hạn chế dòng điện mở máy và khi động cơ đang chạy mà bị sự cố dừng đột ngột thì cần phải cắt điện cấp cho động cơ ngay. 3- ảnh hưởng của các thông số với đặc tính cơ : Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiêud kích từ độc lập.Ta thấy có ba tham số ảnh hưởng tới đặc tính cơ của động cơ: từ thông động cơ F,điện áp phần ứng Uư,và điện trở phần ứng của động cơ.Chúng ta sẽ lần lượt đề cập những ảnh hưởng của các tham số này. ảnh hưởng của điện trở phần ứng : Giả thiết Uư = Uđm = const và F = Fđm =const Để thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.Trong trường hợp này tộc độ không tải lý tưởng v = = const Còn độ dốc (hay độ cứng) sẽ thay đổi theo tỷ lệ thuận theo điện trở tổng cộng phần ứng : b = - = var Như vậy khi tăng điện trở phụ Rf trong mạch phần ứng ta được một họ đường đặc tính nhân tạo cùng đi qua điểm O (0,0). Khi tăng Rflớn, b càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính cơ càng dốc.Ưng với giá trị Rf = 0 ta có đường đặc tính cơ tự nhiên b = = var Khi Rf = 0 suy ra : Từ đó suy ra bTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đướng đặc tính có điện trở phụ. Tóm lại khi ta thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đường đặc tính biến trở có dạng như hình vẽ.Ưng với mỗi phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm.Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. ảnh hưởng của điện áp phần ứng : Giả sử từ thông F = Fđm = const điện trở phần ứng Rư = const. Khi chúng thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm.Vì điện áp đặt vào phần ứng không thể thay đổi vượt qua giá trị định mức.Trong trường hợp này, dộ dốc (hay độ cứng) của đặc tính cơ không thay đổi. b = - = const Còn tốc độ không tải lý tưởng o thay đổi tỷ lệ thuận với điện áp cấp cho động cơ: Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng,ta được một họ đường đặc tính cơ song song với đường đặc tính cơ tự nhiên (TN) và thấp hơn đường đặc tính cơ tự nhiên.Các đường đặc tính cơ này gọi là các đường đặc tính cơ nhân tạo. Chúng ta có thể nhận thấy rằng khi thay đổi điện áp ( giảm áp ) thì mômen ngắn mạch, dòng điện nhắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động. ảnh hưởng của từ thông : Giả thiết điện áp phần ứng Uư = Uđm = const. Điện trở phần ứng Rư = const. Để thay đổi dòng kích từ Ikt nhờ biến trở Rkt mắc ở cuộn cảm. Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng và độ dốc đặc tính cơ đều thay đổi. + Tốc độ không tải lý tưởng + Độ cứng đặc tính cơ : Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông giảm thì vox tăng còn b giảm. Ta có một họ đặc tính cơ với vox tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông. Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông : Dòng điện ngắn mạch : Momen ngắn mạch : Mnm = KFđm Inm = Var Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ giảm khi giảm từ thông được biểu diễn trên hình vẽ 4 - Đảo chiều động cơ: Chiều từ lực tác dụng vào dòng điện được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi đảo chiều quay từ thông hay đảo chiều dòng điện thì từ lục có chiều ngược lại.Vậy muốn đảo chiều động cơ điện một chiều có thể thực hiện một trong hai cách như hình vẽ trên và đường đặc tính cơ của động cơ khi quay thuận và khi quay ngược là đối xứng nhau qua gốc toạ độ. Phương pháp đảo chiều từ thông thực hiện được nhẹ nhàng vì mạch từ thông có công suất nhỏ hơn mạch phần ứng. Tuy vậy vì cuộn kích từ có số vòng dây lớn, hệ số tự cảm lớn, do đó thời gian đảo chiều tăng lên nên phương pháp này ít được sử dụng. Ngoài ra dùng phương pháp đảo chiều từ thông thì khi từ thông qua trị số không có thể làm tốc độ tăng quá, không tốt cho động cơ. 5 - Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập : Như chúng ta đã biết lúc bắt đầu đóng điện cho động cơ, tốc độ động cơ còn bằng không nên dòng điện động cơ lúc này ngắn mạch.Và dòng ngắn mạch này được tính là rất lớn. Tạo ra mômen ngắn mạch cũng rất lớn: Dòng điện mở máy của động cơ là rất lớn: Đối với động cơ có công suất càng lớn thì Rư thường có giá trị càng nhỏ và khi ấy dòng điện Inm càng lớn. Điều này làm xấu chế độ chuyển mạch trong động cơ, đốt nóng mạch động cơ và gây sụt áp lưới điện. Tình trạng này càng xấu hơn nếu hệ truyền động điện thường xuyên phải mở máy, đảo chiều, hãm điện thường xuyên như ở máy trục, máy can đảo chiều, thang máy lên xuống.v.v.. Mmm = Mnm = KFđm Inm Vậy để đảm bảo an toàn cho động cơ và các cơ cấu truyền động cũng như ảnh hưởng xấu đến lưới điện, phải hạn chế dòng điện khi mở máy, không cho vượt qua giá trị: Imm = (1,5 4 2,5) Iđm Nghĩa là chúng ta cần phải thêm điện trở phụ như hình vẽ trên vào mạch phần ứng sao cho : = Công suất động cơ lớn thì phải chọn Imm nhỏ. Trong quá trình mở máy, tốc độ động cơ w tăng dần lên, sức điện động của động cơ lúc này E = KFv cũng tăng dần nhưng dòng điện của động cơ khi ấy sẽ bị giảm do đó mômen cũng sẽ giảm. Chúng ta vẽ và có thể nhìn thấy rõ hơn điều những điều ấythông qua sơ đồ đặc tính cơ lúc mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập qua một cấp điện trở phụ. Đặc tính cơ động cơ mở máy theo mũi tên trên đường đặc tính cơ 1 như trên sơ đồ.Nếu giữ nguyên Rp trong mạch phần ứng thì khi tốc độ tăng theo đặc tính 1 tới điểm B, mômen động cơ giảm từ mở máy Mmm, xuống bằng mômen cản Mc động cơ sẽ quay ổn định với tốc độ góc thấp vb.Do vậy khi mômen giảm đi một mức nào đó (chẳng hạn MD) thì phải cắt điện trở phụ trong mach phần ứng nhờ đóng tiếp điểm k để động cơ trở về làm việc (hay tiếp tục mở máy). Trên dặc tính tự nhiên tại điểm E. Lúc này mômen động cơ ME lại lớn hơn nhiều mômen tải MC nên động cơ tiếp tục tăng nhanh. Tới điểm A thì mômen động cơ bằng với mômen cản MD = MC và động cơ sẽ chạy ổn đinh với tốc độ vA trên đường đặc tính cơ tự nhiên. Chúng ta cần phải chú ý rằng khi đóng tiếp điểm K để cắt điện trở phụ Rf ra khỏi mạch Rotor thì ngay lập tức động cơ chuyển từ điểm làm việc D trên đường đặc tính cơ nhân tạo1 sang làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên 2. Do quán tính cơ học, khi chuyển đặc tính tốc độ động cơ không kịp thay đổi trong một thời gian qúa ngắn nên đoạn chuyển đổi DE là nằm ngang. Mở máy động cơ theo sơ đồ nối dây gọi là mở máy động cơ qua một cấp điện trở. Trong thực tế để giảm bớt sự biến động mômen và thời gian lúc mở máy thì động cơ thường mở máy qua vài cấp điện trở phụ.chúng ta có thể mở máy động cơ qua 2 cấp, 3 cấp... điện trở phụ với các đặc tính cơ tương ứng như khi mở máy động cơ qua một cấp điện trở và các điện trở phụ này được tính chọn sao cho các đặc tính cơ mở máy có các điểm chuyển đổi tương ứng với các mômen: M1 (2 4 2,5) Mđm M2 ( 1,1 4 1,3) Mđm Tóm lại để hạn chế dòng điện quá lớn lúc mở máy thì chúng ta cần phải thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng. Trong quá trình động cơ tăng tốc phải loại bỏ dần các điện trở phụ ( điện trở mở máy ) ra khỏi mach phần ứng của động cơ. Chương II : Các phương án Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều . Như ta đã biết ngày nay tuyệt đại đa số các nhà máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến cả một dây chuyền sản xuất đều sử dụng truyền động điện. Để đảm bảo những đòi hỏi của các công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động cũng như năng suất, các hệ truyền động điện thường phải điều chỉnh tốc độ , tức là cần phải điều chỉnh được tốc độ máy theo yêu cầu của công nghệ. Có thể điều chỉnh tốc độ máy bằng phương pháp cơ khí hoặc bằng phương pháp điện thông qua việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện, nguồn động lực của hệ truyền động điện. ở đây ta chỉ xem xét việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện, mặt khác ta cũng nên biết việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện khác với việc tự thay đổi tốc độ của động cơ, chẳng hạn như một động cơ điện một chiều kích từ độc lập đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ (1) ứng với momen cản MA. Đặc tính cơ (1) ứng với momen điện áp đặt vào phần ứng động cơ là U1. Vì một lý do nào đó , momen cản tăng lên (Mt > MA) Làm động cơ bị giảm tốc độ. Điểm làm việc sẽ chuyển dịch theo đoạn AT về phía tốc độ giảm. Nhưng tốc độ càng giảm thì dòng điện phần ứng Iư càng tăng và momen động cơ càng tăng. Tới điểm T thì momen động cơ sinh ra bằng momen cản (MĐ = MT). Động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểmT với tốc độ thấp hơn (vT < vA) và dòng phần ứng lớn hơn động cơ nóng hơn. Đó là hiện tượng tự thay đổi tốc độ và điểm làm việc dịch chuyển trên cùng một đường đặc tính cơ. Nhưng nếu momen cản vẫn giữ nguyên giá trị MA nghĩa là lúc này động cơ đang làm việc ổn định tại điểm A trên đường đặc tính cơ 1 , ta giảm điện áp phần ứng từ U1 xuống U2 (đặc tính cơ tương ứng là đường 2 ) . Do quán tính cơ , động cơ chuyển điểm làm việc từ điểm A trên đường 1 sang điểm B trên đương 2 với cùng tốc độ vA . Momen của động cơ tại điểm B nhỏ hơn momen cản MA (MB < MA )nên động cơ bị giảm tốc độ . điểm làm việc trượt xuống đường đặc tính cơ 2. Tốc độ động cơ càng giảm thì dòng điện phần ứng càng tăng , momen động cơ càng tăng. Tới điểm D thì momen động cơ cân bằng với momen cản MA ( MD = MA ) động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm D với tốc độ thấp hơn . Đó là điều chỉnh tốc độ động cơ . Theo như chúng em được học thì việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều từ phương trình : - Có 3 cách điều chỉnh dựa vào các thông số của phương trình như : U, F, Rưtông . Do vậy ta có các cách sau : Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng . Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng . Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông . Sau đây ta sẽ tìm hiểu các phương pháp : * ) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng : Ta có từ thông được giữ không đổi . Điện áp phần ứng được cấp từ bộ biến đổi. Khi thay đổi điện áp U cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính cơ ứng với các tốc độ không tải khác nhau , song song nhau như hìng vẽ đường đặc tinh cơ trên . Như ta biết điện áp chỉ có thể thay đổi về phía giảm (U < Udm) nên phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh giảm tốc độ . Quá trình điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp phần ứng đựoc giải thích như sau : Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ 1 ứng với điện áp U1 trên phần ứng. Khi giảm điện áp từ U1 xuống U2, động cơ thay đổi điểm làm việc từ điểm A có tốc độ lơn hơn vA trên đương 1 xuống điểm D có tốc độ nhỏ hơn (vA vI . Phương pháp này có những đặc điểm sau : - Điện áp phần ứng càng giảm thì tốc độ động cơ càng nhỏ . - Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh. - Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn bộ dải điều chỉnh . - Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một momen là như nhau . Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh .Do vậy sai số tốc độ tương đối ( sai số tĩnh ) của đặc tính cơ thấp nhất không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh . - Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể : D ~ 10 : 1 - Chỉ thay đổi được tốc độ về phía giảm ( vì chỉ có thể thay đổi với Uư <Iđm) - Phương pháp này cần một bộ nguồn có thể thay đổi trơn điện áp ra. * ) Sơ đồ cấu trúc của phương pháp : * ) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông : Muốn thay đổi từ thông động cơ , ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ . Rõ ràng , Phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nghĩa là chỉ có thể giảm dòng điện kích từ ( Ikt < Iktđm ) do đó chỉ có thể thay đổi về phía giảm từ thông. Khi giảm từ thông , đặc tính dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Ta có họ đặc tính cơ khi khi giảm từ thông như hình vẽ trên. Phương pháp này cũng có những đặc điểm sau : - Từ thông càng giảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn, mềm hơn . - Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh : D ~ 3 : 1 - Chỉ thay đổi được tốc độ về phía tăng theo phương pháp này . - Do độ dốc đặc tính cơ tăng lên khi giảm từ thông nên các đặc tính cơ sẽ cắt nhau và do vậy , với tải không lớn (M1) thì tốc độ tăng khi từ thông giảm , còn ở vùng tải lớn (M2) thì tốc độ có thể tăng hoặc giảm tuỳ theo tải . Thực tế , phương pháp này chỉ sử dụng ở vùng tải không quá lớn so với định mức . - Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là ( 1 ữ 10)% dòng định mức của phần ứng . Tổn hao điều chỉnh thấp rất kinh tế. * ) Sơ đồ cấu trúc của phương pháp : * ) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng : Khi tăng điện trở mạch phần ứng , đặc tính cơ dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng . Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở mạch phần ứng được biểu diễn như trên. Đặc điểm của phương pháp này là: - Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn ( càng mềm), độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn. - Phương pháp này cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm ( do chỉ có thể tăng thêm điện trở ). - Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng nên tổn hao công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở khi điều chỉnh là khá lớn . - Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số momen tải . Tải càng nhỏ ( M1 ) thì dải điều chỉnh D càng nhỏ . Nói chung phương pháp này cho : D ~ 5 : 1 - Về nguyên tắc phương pháp này cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi đều điện trở nhưng vì dòng Rotor lớn nên việc chuyển đổi điện trở sẽ khó khăn. Thực tế thường thực hiện chuyển đổi theo từng cặp điện trở . Với những đặc điểm như trên lại gây tổn hao nên phương pháp này it được sử dụng. Chương III tính toán lý thuyết thao tác thực hiện lấy kết quả thực nghiệm về các đặc tinh cơ của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập. 3.1.Bài thí nghiệm xây dựng đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 3.1.1. Giới thiệu về chức năng của phần tử và nguyên lý tác động của mạch lực và mạch điều khiển. 1 ).Sơ đồ thí nghiệm được trình bày trên hình (H1) chức năng của các thiết bị trên sơ đồ như sau: AT1: Là atomat dùng để đóng cắt dòng điện một chiều cấp cho phần ứng của động cơ thí nghiệm. AT2: Là atomat dùng để đóng cắt dòng điện một chiều cấp cho phần kích từ của động cơ thí nghiệm (ĐTN). AT3: Là atomat đóng cắt nguồn điện kích từ của động cơ F1. AT4: Là atomat đóng cắt dòng điện phần kích từ của động cơ F2. AT5: Là atomat cấp nguồn điện cho động cơ xoay chiều điện trở R2,R3R4 lần lượt là các biến trở dùng để thay đổi dòng kích từ của động cơ ĐTN, F1, F2. A2, A3, A4 : Là các đồng hồ Ampemet đo dòng điện kích từ trong mạch kích từ của động cơ ĐTN, F1, F2. A1, A5 :Là hai đồng hồ đo dòng điện phản ứng động cơ thí nghiệm và tổ máy phát động cơ F1 _ F2. CM1:Là chuyển mạch dùng đóng cắt điện trở phụ (Rf) trong mạch phần ứng của động cơ thí nghiệm ĐTN. CM2: Là chuyển mạch dùng đóng cắt điện trở hãm vào song song với mạch phần ứng khi động cơ hãm động năng. CM3: Là chuyển mạch có nhiệm vụ hoà hai tổ máy. V1, V2: Là hai đồng hồ Vôn kế đo điện áp phần ứng của động cơ F1 và F2, ĐTN. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập để lấy số liệu thực nghiệm. F1, F2: Là hai động cơ điện một chiều kích từ độc lập, phần ứng của F1, F2 được nối song song với nhau theo hệ truyền động máy phát - động cơ (M - Đ) tạo thành hệ phụ tải động đối với động cơ thí nghiệm ĐTN. ĐT: Là động cơ điện xoay chiều có tốc độ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm và được nối cùng trục với động cơ F2. M: Là nút mở máy để khởi động động cơ thí nghiệm. D: Là nút dừng dùng để ngắt dòng điện ra khỏi phần ứng động cơ đồng thời đóng điện trở hãm và phần ứng động cơ thí nghiệm ĐTN. 3.1.2. Nguyên lý tác động của mạch lực và mạch điều khiển. Đóng atomat AT1 xoay chuyển mạch CM3 về vị trí 18V để hạn chế dòng điện khi khởi động (tiếp điểm CM3 (3-7) trên mạch điều khiển đóng lại) chuẩn bị cho quá trình mở máy. Để mở máy ấn nút M, cuộn Đg có điện tiếp điểm duy trì Dg (1-3) đóng trên mạch lực tiếp điểm Dg (N1-N2) đóng dòng điện qua hai điện trở động cơ đuợc cấp điện. Sau khi động cơ quay để tăng tốc độ động cơ ta cần cắt dần điện trở phụ xoay chuyển mạch CM3 đến vị trí R= 4V điểm CM3 (3-9) đóng cuộn K1 được cấp điện, tiếp điểm T1, T2 trên mạch lực đóng lại điện trở có R= 14V ra khỏi phần ứng của động cơ.Tiếp tục tăng tốc độ động cơ bằng cách xoay chuyển mạch CM3 về vị trí CM3 (3-13) cuộn K1 mất điện, cuộn K2 có điện nên tiếp điểm T1, T2 mở ra, tiếp điểm T3, T4 đóng lại. Hoàn toàn các điện trở phụ tách ra khỏi phần ứng động cơ.Muốn dừng động cơ và thực hiện hãm động năng ta xoay chuyển mạch CM2 đến vị trí điện trở cần hãm (ví dụ RH = 4V) rồi ấn nút dừng, M cuộn Dg mất điện nên tiếp điểm Dg (N1- N2) trên mạch lực mở ra động cơ điện được căt điện đồng thời D (17-19) đóng lại. Cuộn H có điện, tiếp điểm duy trì H (17-21) đóng đẻ duy trì D (17-19).Do cuộn H có điện nên tiếp điểm H1, H2 cũng đóng, cuộn K3 có điện các tiếp điểm T5, T6 đóng nên điện trở hãm R=4VĐược đấu song song với động cơ.Động cơ thực hiện quá trình hãm động năng nên hãm ở điện trở hãm R=8V thì xoay chuyển mạch về vi trí RH = 8V nên cuộn K3 không có điện các tiếp điểm T5, T6 không đóng, dòng điện phần ứng đi qua hai cuộn điện trở hàm. 3.2. Trình tự thao tác 3.2.1.Khởi động hai tổ máy - Khởi động tổ máy động cơ thí nghiệm ĐTN và máy phát F1 theo trình tự sau: + Đóng atomat AT1 cấp điện cho toàn bộ hệ thống + Đóng atomat AT2 cấp dòng kích từ cho phần kích từ của động cơ thí nghiệm ĐTN. + Đóng atomat AT3 cấp dòng điện kích từ cho áy phát F1. + Chuyển mạch CM1 về vị trí Rf = 18V để hạn chế dòng điện khởi động. + ấn nút M để khởi động động cơ thí nghiệm. + Đưa chuyển mạch CM1 về vị trí Rf = 0 để tăng tốc độ của động cơ thí nghiệm ĐTN. 3.2.2. Khởi động tổ máy F2 - ĐT + Đóng AT4 cấp dòng kích từ F2 + Đóng AT5 cấp điện cho động cơ ĐT. Do máy phát F2 được nối cùng trục với động cơ ĐT nên lúc