Đặc tính của động cơ một chiều_Chương 2b
Qua phươn trình 2-45 và 2-48 ta thấy đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của ĐM nối tiếp có dạng hypecbol và rất mềm như hình 2-11a, b không tải lý tưởng đối với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
T−¬ng tù §M®l, tõ c¸c ph−¬ng tr×nh trªn ta rót ra:
§ 2.3. §ÆC TÝNH C¥ CñA ®éng c¬ mét chiÒu
kÝch tõ NèI TIÕP (§Mnt) Vµ HçN HîP (§Mhh) U R + R æf
ω= − I (2-41)
2.3.1. S¬ ®å nèi d©y cña §Mnt : kφ kφ
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp (§Mnt): nguån mét U R + R æf
ω= − M (2-42)
chiÒu cÊp chung cho phÇn øng nèi tiÕp víi kÝch tõ. kφ (kφ) 2
φ
Tõ th«ng φ phô thuéc vµo dßng kÝch tõ Ikt theo ®Æc tÝnh tõ ho¸
+ - nh− ®−êng c trªn h×nh 2-10b. §ã lµ quan hÖ gi÷a tõ th«ng φ víi søc
U tõ ®éng kÝch tõ Fkt cña ®éng c¬. mµ: Fkt = Ikt.Wkt . Khi cho dßng kÝch
c d
φ®m tõ b»ng ®Þnh møc th× tõ th«ng ®éng c¬ sÏ ®¹t ®Þnh møc.
Ckt §Ó ®¬n gi¶n ho¸ khi thµnh lËp ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ §Mnt, ta
E coi m¹ch tõ cña ®éng c¬ lµ ch−a b¶o hoµ, quan hÖ gi÷a tõ th«ng víi
I− Ikt R−f dßng kÝch tõ lµ tuyÕn tÝnh ®−êng d trªn h×nh 2-10b:
Fkt®m
a) b)
Fkt φ = C.Ikt ; (C - hÖ sè tØ lÖ) (2-43)
H×nh 2-10: a) S¬ ®å nèi d©y §Mnt NÕu bá qua ph¶n øng phÇn øng, ta cã:
b) §Æc tÝnh tõ ho¸ cña §Mnt. φ = C.Ikt = C.I− = C.I (2-44)
Tõ s¬ ®å nguyªn lý ta thÊy dßng kÝch tõ chÝnh lµ dßng phÇn øng, KÕt hîp (2-44) víi (2-39) ta ®−îc ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn
nªn tõ th«ng cña ®éng c¬ phô thuéc vµo dßng phÇn øng vµ phô t¶i cña cña §Mnt:
®éng c¬.
U R A
Theo s¬ ®å h×nh 2-10a, cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ω= − = 1 −B (2-45)
¸p cña m¹ch phÇn øng nh− sau: k. C. I k.C I
U = E + R.I− = kφω + R.I− (2-39) U R
Víi: A1 = = const ; B = = const ;
Trong ®ã: U lµ ®iÖn ¸p nguån, (V) k.C k.C
R = R− + Rkt + R−f (2-40) MÆt kh¸c:
Trong nµy: R− lµ ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬. M = k.φ.I = k.C.I2 (2-46)
Rkt lµ ®iÖn trë cuén d©y kÝch tõ M
Nªn: I= (2-47)
R−f lµ ®iÖn trë phô m¾c thªm vµo m¹ch phÇn øng k. C
Trang 44 Trang 45
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Thay (2-47) vµo (2-45) ta cã ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ §Mnt: T−¬ng tù, ®èi víi ®Æc tÝnh c¬ cña §Mnt còng cã hai ®−êng tiÖm
cËn (h×nh 2-12b):
A 1 . k. C R A
ω= - = 2 -B (2-48) + Khi M → 0, ω → ∞ : TiÖm cËn trôc tung.
M k.C M
+ Khi ω → -B, M → ∞ : TiÖm cËn ®−êng ω = -B = - (R−Σ)/K.C .
Trong ®ã:
A2 = A1. k. C = const. ω ω
Qua ph−¬ng tr×nh (2-45) vµ (2-48) ta thÊy ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ
®Æc tÝnh c¬ cña §Mnt cã d¹ng hypecbol vµ rÊt mÒm nh− h×nh 2-11a, b
vµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng b»ng v« cïng. Thùc tÕ kh«ng cã tèc ®é ω®m TN ω®m TN
kh«ng t¶i lý t−ëng ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ nèi tiÕp. NT, R−f NT, R−f
C¸c ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn vµ ®Æc tÝnh c¬ cña §Mnt :
Ic I Mc M
-B -B
ω ω
a) b)
ω®m TN ω®m TN H×nh 2-12: a) TiÖm cËn cña ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña §Mnt
b) TiÖm cËn cña ®Æc tÝnh c¬ cña §Mnt
ω1 NT1, R−f1 ω1 NT1, R−f1
I®m I M®m M Víi ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn th× R−f = 0, nªn ta cã hai ®−êng tiÖm
cËn øng víi:
a) b) + Khi M → 0, ω → ∞ : TiÖm cËn trôc tung.
+ Khi ω → -B(tn), M → ∞ : ®Æc tÝnh c¬ sÏ tiÖm cËn víi ®−êng
H×nh 2-11: a) §Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña §Mnt
th¼ng ω = -B(nt) = - (R−)/K.C .
b) §Æc tÝnh c¬ cña §Mnt
2.3.2. §Æc tÝnh v¹n n¨ng cña §Mnt:
Nh− vËy ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña §Mnt cã d¹ng ®−êng hypebol vµ C¸c ph−¬ng tr×nh (2-40) , (2-41) vµ c¸c ®Æc tÝnh trªn h×nh 2-12
rÊt mÒm. Nã cã hai ®−êng tiÖm cËn (h×nh 2-12a): ®−îc rót ra víi gi¶ thiÕt ®Æc tÝnh tõ ho¸ φ = f(I) lµ ®−êng th¼ng. Tuy
+ Khi I → 0, ω → ∞ : TiÖm cËn trôc tung. nhiªn, thùc tÕ quan hÖ φ = f(I) lµ phi tuyÕn nªn viÖc viÕt ph−¬ng tr×nh
vµ vÏ c¸c ®Æc tÝnh c¬ §Mnt lµ rÊt khã kh¨n. V× vËy c¸c nhµ chÕ t¹o
+ Khi ω → -B, M → ∞ : TiÖm cËn ®−êng ω = -B = - (R−Σ)/K.C . ®éng c¬ th−êng cho tr−íc c¸c ®−êng cong thùc nghiÖm:
Trang 46 Trang 47
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
ω* = f(I*) vµ M* = f(I*) khi kh«ng cã ®iÖn trë phô, vµ gäi lµ ®Æc 2.3.3. §Æc tÝnh c¬ khi khëi ®éng §Mnt:
tÝnh v¹n n¨ng cña §Mnt nh− h×nh 2-13. T−¬ng tù §M®l, ®Ó h¹n chÕ dßng khëi ®éng §Mnt ng−êi ta còng
®−a thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng ngay khi b¾t ®Çu khëi ®éng,
ω*
vµ sau ®ã th× lo¹i dÇn ®i ®Ó ®−a tèc ®é ®éng c¬ lªn x¸c lËp.
U ®m
I’k®b® = I’nm = = (2÷2,5)I®m ≤ Icp (2-49)
2,4 R− + R−f
2,0
M = f(I*) a) X©y dùng c¸c ®Æc tÝnh c¬ khi khëi ®éng §M®l:
1,6
1,2 S¬ ®å nguyªn lý vµ ®Æc tÝnh khëi ®éng tr×nh bµy trªn h×nh 2-13:
ω* = f(I*)
0,8
ω
0,4 + - A
U
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 I* XL
TN h
ω2 f e
H×nh 2-13: C¸c ®Æc tÝnh v¹n n¨ng cña §mnt K2 K1 d 2
Ckt ω1 c
e b 1
C¸c ®Æc tÝnh nµy cho theo ®¬n vÞ t−¬ng ®èi:
I− Ikt R−f2 R−f1 a
ω* = ω/ω®m ; 0 Ic I 2 I1 I−
*
I = I/I®m ; a) b)
M* = M/M®m ; H×nh 2-13: a) S¬ ®å nèi d©y §mnt khëi ®éng 2 cÊp, m = 2
Dïng chung cho c¸c lo¹i ®éng c¬ trong d·y c«ng suÊt cã cïng b) C¸c ®Æc tÝnh c¬ khi khëi ®éng §mnt, m = 2.
tiªu chuÈn thiÕt kÕ. Qu¸ tr×nh x©y dùng ®Æc tÝnh khëi ®éng theo c¸c b−íc sau:
§èi víi ®éng c¬ ®· cho, ta chØ cÇn lÊy gi¸ trÞ ω®m nh©n vµo trôc 1. Dùa vµo c¸c th«ng sè cña ®éng c¬ vµ ®Æc tÝnh v¹n n¨ng, vÏ ra
tung vµ lÊy I®m nh©n vµo trôc hoµnh, ta sÏ ®−îc ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn tù ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn.
nhiªn ω = f(I) cña ®éng c¬ ®ã. MÆt kh¸c, tõ gi¸ trÞ I* tra theo ®−êng
M* = f(I*) ta ®−îc gi¸ trÞ M* t−¬ng øng. Nh©n gi¸ trÞ M* ®ã víi M®m 2. Chän dßng ®iÖn giíi h¹n I1 ≤ (2÷2,5)I®m vµ tÝnh ®iÖn trë tæng
cña ®éng c¬ ®· cho ta ®−îc M. Nh− vËy, tõ ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn tù nhiªn cña m¹ch phÇn øng khi khëi ®éng R = U®m/I1 . Ta kÎ ®−êng I1 = const
vµ ®−êng ®Æc tÝnh v¹n n¨ng M* = f(I*) ta sÏ ®−îc ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn nã sÏ c¾t ®Æc tÝnh tù nhiªn t¹i e.
ω = f(M). Ng−êi ta cã thÓ vÏ ®Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o (dïng thªm ®iÖn trë 3. Chän dßng chuyÓn khi khëi ®éng I2 = (1,1÷1,3)Ic . KÎ ®−êng
phô trong m¹ch phÇn øng) cña §Mnt khi sö dông c¸c ®Æc tÝnh v¹n I2 = const nã sÏ c¾t ®Æc tÝnh tù nhiªn t¹i f, vµ nã còng c¾t ®Æc tÝnh
n¨ng vµ ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn. nh©n t¹o dèc nhÊt (cã R) t¹i b theo biÓu thøc:
Trang 48 Trang 49
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
U âm - I 2 R b) H·m ng−îc b»ng c¸ch ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng:
ωNT ( b ) = ωTN ( f ) (2-50)
U âm - I 2 R æ §éng c¬ ®ang lµm viÖc ë ®iÓm A trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn víi:
U− > 0, quay víi chiÒu ω > 0, lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬, chiÒu
KÎ c¸c ®−êng ef vµ ab kÐo dµi, chóng sÏ c¾t nhau t¹i A, tõ A m«men trïng víi chiÒu tèc ®é; NÕu ta ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo
dùng tiÕp c¸c ®−êng ®Æc tÝnh khëi ®éng tuyÕn tÝnh ho¸ tho¶ m·n c¸c phÇn øng U− < 0 (v× dßng ®¶o chiÒu lín nªn ph¶i thªm ®iÖn trë phô
yªu cÇu khëi ®éng vµ ta cã ®−êng khëi ®éng abcdefXL. vµo ®Ó h¹n chÕ) vµ vÉn gi÷ nguyªn chiÒu dßng kÝch tõ th× dßng ®iÖn
b) TÝnh ®iÖn trë khëi ®éng: phÇn øng sÏ ®æi chiÒu I− < 0 do ®ã m«men ®æi chiÒu, ®éng c¬ sÏ
chuyÓn sang ®iÓm B trªn ®Æc tÝnh d h×nh 2-15, ®o¹n BC lµ ®o¹n h·m
Theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ho¸ trªn, ®iÖn trë phô tæng ®−îc ng−îc, vµ sÏ lµm viÖc x¸c lËp ë D nÕu phô t¶i ma s¸t. Lóc h·m ®éng
tÝnh R−f = R - R− , ta cã ®iÖn trë phô c¸c cÊp: n¨ng, dßng h·m vµ m«men h·m cña ®éng c¬:
ac ce
R − f1 = R−f ; R−f 2 = R−f ; (2-51) − U − Eæ U + Kφω ⎫
ea ea Ih = =− Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
2.3.4.2. H·m ®éng n¨ng §Mnt: Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ:
a) H·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp: R æ + R kt + R h
ω=− M (2-55)
§éng c¬ ®ang lµm viÖc víi l−íi ®iÖn (®iÓm A, h×nh 2-16), thùc ( Kφ ) 2
hiÖn c¾t phÇn øng ®éng c¬ ra khái l−íi ®iÖn vµ ®ãng vµo mét ®iÖn trë
h·m Rh, cßn cuén kÝch tõ ®−îc nèi vµo l−íi ®iÖn qua ®iÖn trë phô sao Vµ tõ th«ng gi¶m dÇn trong qu¸ tr×nh h·m ®éng n¨ng tù kÝch.
cho dßng kÝch tõ cã chiÒu vµ trÞ sè kh«ng ®æi (Ikt®m), vµ nh− vËy gièng + - ω
U
víi tr−êng hîp h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp cña §M®l.
B2 B1 A
Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ khi h·m ®éng n¨ng: ωh®
H§N Rh1
R +R
ω = − æΣ 2 h M (2-54) Rh2
( Kφ ) Ckt 0 Mc M
ω e Mh®2 Mh®1
+ - ω«®2 C2
U I− Ikt
Rh ω«®1 C1
B2 B1 ωb® A
Rktf
Rh1 a) b)
H§N Rh2 H×nh 2-17: a) S¬ ®å h·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ §Mnt.
Ckt Mb®2 Mb®1 0 Mc M b) §Æc tÝnh c¬ khi H§N tù kÝch tõ §Mnt.
e
ω«®2 C2
I−
Rh Ikt ω«®1 C1 2.3.5. §¶o chiÒu §Mnt:
§Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ §Mnt khi ®¶o chiÒu b»ng c¸ch ®¶o
a) b) chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng:
H×nh 2-16: a) S¬ ®å h·m ®éng n¨ng kÝch tõ ®éc lËp §Mnt. − Uæ R + R æf
b) §Æc tÝnh c¬ khi H§N kÝch tõ ®éc lËp §Mnt. ω= − æΣ M (2-56)
Kφ(I æ ) [Kφ(I æ )]2
b) H·m ®éng n¨ng tù kÝch tõ : Khi U− > 0, ®éng c¬ quay thuËn ω > 0 (t¹i ®iÓm A trªn ®Æc tÝnh
§éng c¬ ®ang lµm viÖc víi l−íi ®iÖn (®iÓm A), thùc hiÖn c¾t c¶ c¬ ë gãc phÇn t− thø nhÊt cña to¹ ®é [M, ω], víi phô t¶i lµ Mc > 0).
phÇn øng vµ kÝch tõ cña ®éng c¬ ra khái l−íi ®iÖn vµ ®ãng nèi tiÕp vµo NÕu ta ®¶o cùc tÝnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ (vÉn gi÷ nguyªn chiÒu
mét ®iÖn trë h·m Rh, nh−ng dßng kÝch tõ vÉn ph¶i ®−îc gi÷ nguyªn tõ th«ng kÝch tõ) U− < 0, phô t¶i ®éng c¬ theo chiÒu ng−îc l¹i Mc' < 0,
theo chiÒu cò do ®éng n¨ng tÝch luü trong ®éng c¬, cho nªn ®éng c¬ ®éng c¬ sÏ quay ng−îc ω < 0 (t¹i ®iÓm A' trªn ®Æc tÝnh c¬ ë gãc phÇn
vÉn quay vµ nã lµm viÖc nh− mét m¸y ph¸t tù kÝch biÕn c¬ n¨ng thµnh t− thø ba cña to¹ ®é [M, ω]. NÕu cho ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng,
nhiÖt n¨ng trªn c¸c ®iÖn trë. ta sÏ cã c¸c tèc ®é nh©n t¹o ng−îc, h×nh 2-18.
Trang 52 Trang 53
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 54
ω M
+ U - 2.3.7. §Æc ®iÓm, ®Æc tÝnh c¬ ®éng c¬ §Mhh :
ω
S¬ ®å nguyªn lý cña ®éng c¬ §Mhh nh− h×nh 2-19, víi hai cuén
ω«® A
kÝch tõ song song vµ nèi tiÕp t¹o ra tõ th«ng kÝch tõ ®éng c¬:
(§Cth) φ = φs + φn (2-57)
M c’
R−f Mc M Trong ®ã: φs lµ phÇn tõ th«ng do cuén kÝch tõ song song t¹o
Ckt (§Cng) nªn; φs = (0,75 ÷ 0,85)φ®m vµ kh«ng phô thuéc vµo dßng phÇn øng, tøc
e -ω«® kh«ng phô thuéc vµo phô t¶i.
I− A’
Ikt M
ω Cßn φn lµ phÇn tõ th«ng do cuén kÝch tõ nèi tiÕp t¹o ra, nã phô
a) b) thuéc vµo dßng phÇn øng. Khi phô t¶i Mc = M®m th× I− = I®m, t−¬ng
øng:
H×nh 2-18: a) S¬ ®å ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p U− cña §Mnt .
b) §Æc tÝnh c¬ khi ®¶o chiÒu U− cña §Mnt φn.®m = (0,25 ÷ 0,15)φ®m
Do cã hai cuén kÝch tõ nªn ®Æc tÝnh c¬ cña §Mhh võa cã d¹ng
2.3.6. NhËn xÐt vÒ §Mnt: phi tuyÕn nh− §Mnt, ®ång thêi cã ®iÓm kh«ng t¶i lý t−ëng [0, ω0] nh−
cña §M®l, h×nh 2-20, trong ®ã tèc ®é kh«ng t¶i lý t−ëng cã gi¸ trÞ kh¸
VÒ cÊu t¹o, §Mnt cã cuén kÝch tõ chÞu dßng lín, nªn tiÕt diÖn to
lín so víi tèc ®é ®Þnh møc: ω0 ≈ (1,3 ÷ 1,6) ω®m .
vµ sè vßng d©y Ýt. Nhê ®ã nã dÔ chÕ t¹o vµ Ýt h− háng h¬n so víi §M®l.
§éng c¬ §Mhh cã ba tr¹ng th¸i h·m t−¬ng tù nh− §M®l.
§éng c¬ §Mnt cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín vÒ mmomen. Khi cã
cïng mét hÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn nh− nhau th× m«men cña §Mnt lín ω
h¬n m«men cña §M®l. + U -
Thùc vËy, lÊy vÝ dô khi cho qu¸ t¶i dßng Iqt = 1,5I®m th× m«men ω0 TN
qu¸ t¶i cña §M®l lµ : Mqt = Kφ®m.1,5I®m = 1,5M®m, nghÜa lµ hÖ sè qu¸
t¶i m«men b»ng hÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn: KqtM = KqtI = 1,5. Trong kho R−f
®ã, m«men cña §Mnt tû lÖ víi b×nh ph−¬ng dßng ®iÖn, nªn M'qt = Ikts Cks Rktf
K.C.I2 = K.C.(1,5I®m)2 = 1,52.M®m = 2,25M®m, nghÜa lµ hÖ sè qu¸ t¶i Igh 0 Mc M
m«men b»ng b×nh ph−¬ng lÇn cña hÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn: K'qtM = R−f
Ckn -ω«®
K2qtI. e
I− Iktn
M«men cña §Mnt Kh«ng phô thuéc vµo sôt ¸p trªn ®−êng d©y
t¶i ®iÖn, nghÜa lµ nÕu gi÷ cho dßng ®iÖn trong ®éng c¬ ®Þnh møc th× a) b)
m«men ®éng c¬ còng lµ ®Þnh møc, cho dï ®éng c¬ nèi ë ®Çu ®−êng
d©y hay ë cuèi ®−êng d©y. H×nh 2-20: a) S¬ ®å nèi d©y §Mhh .
b) §Æc tÝnh c¬ cña §Mhh
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 55
