Slide bài giảng 3 môn cơ cấu chấp hành và điều khiển.ppt

Webiste: https://haui.edu.vn © 2021 Hanoi University of Industry All rights reserved
1
LOGO
KHOA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
BÀI 2
CƠ CẤU CHẤP HÀNH ĐIỆN MỘT CHIỀU
VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN

2
LOGO
KHOA
CƠ CẤU CHẤP HÀNH ĐIÊU KHIỂN
2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động động cơ điện một chiều
2.2.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm hai phần chính: Phần tĩnh (Stator) và phần động (Rotor).

3
LOGO
KHOA
CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

4
LOGO
KHOA
Phần tĩnh hay Stator

5
LOGO
KHOA
Phần tĩnh(Stator) là bộ phận sinh ra từ trường gồm có:
• Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi
sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép
lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy.
Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện
kỹ thành một khối, tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt
trên các cực từ này được nối tiếp với nhau
• Cực từ phụ: Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn có cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ cũng được gắn vào vỏ máy.
• Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.

6
LOGO
KHOA
• Các bộ phận khác:
Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn và an toàn cho người khỏi
chạm vào điện. Nắp máy thường làm bằng gang.
Cơ cấu chổi than: Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặt
lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay
được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.

7
LOGO
KHOA
Phần quay (Rotor)

8
LOGO
KHOA
- Phần quay hay Rotor: gồm có những bộ phận chính sau
Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một qui luật nhất định. Mỗi bối dây gồm
nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với các phiến đồng gọi là phiến góp, các phiến góp đó
được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi là cổ góp hay vành góp.
Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện
mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên.
Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến
1,2mm và hợp thành một hình trục tròn.

9
LOGO
KHOA
2.2.2 Nguyên lý hoạt
động
Định luật Faraday:
Lực Lorent:
Đối với động cơ điện một chiều:
Bvl
E 

K
Ea 
Bil
F 

l
v

l
i
E
F
Đối với động cơ điện một chiều:
a
m i
K
T 
1


10
LOGO
KHOA
Khi cung cấp điện áp một chiều cho dây quấn phần ứng có điện. Các thanh dẫn có
dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm Rotor quay, chiều của lực
được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do có
phiến góp chiều dòng điện vẫn được giữ nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không
thay đổi.
Khi quay, các thanh dẫn chuyển động trong từ trường sẽ sinh ra suất điện động Eư.
Chiều của suất điện động được xác định theo quy tắc bàn tay phải.
Ta có phương trình: U = Eư + Rư.Iư

11
LOGO
KHOA
2.2.3 Phân loại động cơ điện một chiều
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại theo cách kích
từ các động cơ. Theo đó ta có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng:
 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn
riêng rẽ.
 Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song song với phần ứng.
 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp với phần ứng.
 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có 2 cuộn dây kích từ, một cuộn mắc song song với
phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng.

12
LOGO
KHOA
Động cơ điện một chiều
kích từ độc lập
Động cơ điện một chiều
kích từ song song
Động cơ điện một
chiều kích từ nối tiếp

13
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
2.2.4 Ưu nhược điểm của động cơ điện một
chiều
+) Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay
máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất
của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải. Nếu như
bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng
được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần....) rất đắt tiền
thì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà
cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao.
+) Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi
than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung
chấn, dễ cháy nổ.

14
LOGO
KHOA
2.3 Động cơ điện một chiều kích từ độc
lập
2.3.1 Phương trình đặc tính cơ
Sơ đồ nối dây
+ Nguồn cấp cho phần ứng và kích từ độc lập nhau
+ Khi nguồn có công suất vô cùng lớn và điện áp
không đổi thì có thể mắc kích từ song song với phần
ứng, lúc đó động cơ được gọi là động cơ điện một
chiều kích từ song song.

15
LOGO
KHOA
Các thông số cơ bản
Thông số định mức:
• nđm(vòng/phút);
• ωđm(Rad/s);
• Mđm(N.m hay KG.m);
• Fđm(Wb);
• fđm(Hz);
• Pđm(KW);
• Uđm(V);
• Iđm(A); ...

16
LOGO
KHOA
Phương trình đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ
Phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng:
𝑈ư = 𝐸ư + 𝐼ư(𝑅ư+𝑅𝑝)
Trong đó:
- Uư− là điện áp phần ứng(V)
- Eư− là sức điện động phần ứng(V)
- Rư− là điện trở phần ứng(Ohm)
- Rp - là điện trở phụ (Ohm).
- Iư− là dòng điện phần ứng (A).
Sức điện động phần ứng tính theo các đơn vị tốc độ:
Tốc độ ω (rad/s) : 𝐸ư =
𝑝.𝑁
2𝜋𝑎
𝜙𝜔 = 𝐾𝜙𝜔

17
LOGO
KHOA
Tốc độ n (vòng/phút): 𝐸ư = 𝐾𝑒𝜙𝑛
Hệ số kết cấu của động cơ: 𝐾 =
𝑝.𝑁
2𝜋𝑎
Qui đổi tốc độ của động cơ: 𝜔 =
𝑛
9,55
Điện trở mạch phần ứng:
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.

18
LOGO
KHOA
Từ phương trình điên áp và hệ số kết cấu động cơ → phương trình đặc tính cơ-điện
𝜔 =
𝑈ư
𝐾𝜙
−
𝑅ư + 𝑅𝑝
𝐾𝜙
𝐼ư
Mômen điện từ của động cơ: 𝑀đ𝑡 = 𝐾𝜙𝐼ư
Bỏ qua tổn thất ma sát trong ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép: Mcơ ≈ Mđt ≈ M
Phương trình đặc tính cơ:
𝜔 =
𝑈ư
𝐾𝜙
−
𝑅ư + 𝑅𝑝
𝐾𝜙 2
𝑀
Phương trình đặc tính cơ có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng khác:
𝜔 = 𝜔0 − Δ𝜔

19
LOGO
KHOA
Tốc độ không tải lý tưởng:
𝜔0 =
𝑈ư
𝐾𝜙
Độ sụt tốc độ:
Δ𝜔 =
𝑅ư + 𝑅𝑝
𝐾𝜙 2
𝑀
Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương
trình đặc tính cơ, với giả thiết phần ứng được bù
đủ và f = const có thể vẽ được các đặc tính cơ-
điện và đặc tính cơ là những đường thẳng

20
LOGO
KHOA
Đặc tính cơ tự nhiên (TN): đặc tính cơ có các tham số định mức và không có điện trở phụ
trong mạch phần ứng động cơ:
𝜔 =
𝑈đ𝑚
𝐾𝜙đ𝑚
−
𝑅đ𝑚
(𝐾𝜙đ𝑚)2
Đặc tính cơ nhân tạo (NT): đặc tính cơ có một trong các tham số khác định mức hoặc có
điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ
Khi ω = 0, thì
Dòng điện phần ứng:
𝐼ư =
𝑈ư−𝐸
𝑅ư+𝑅ư𝑓
= 𝐼𝑛𝑚
và moment
𝑀 = 𝑀𝑛𝑚 = 𝐾𝜙đ𝑚
𝑈đ𝑚
𝑅ư
= 𝐾𝜙đ𝑚𝐼𝑛𝑚

21
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Độ cứng đặc tính cơ
𝛽 =
𝜕𝑀
𝜕𝜔
= −
(𝐾𝜙)2
𝑅ư + 𝑅ư𝑓
Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên:
𝛽𝑡𝑛 = −
(𝐾𝜙)2
𝑅ư
Giá trị điện trở phần ứng có thể xác định gần
đúng theo giả thiết coi tổn thất trên điện trở
phần ứng do dòng điện định mức gây ra bằng
một nửa tổn thất trong động cơ:
𝑅ư =
1
2
(1 − 𝜂đ𝑚)
𝑈ưđ𝑚
𝐼ưđ𝑚

22
LOGO
KHOA
Ví dụ: Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo của động cơ điện một chiều kích từ
độc lập có các số liệu sau: Động cơ làm việc dài hạn, công suất định mức là 6,6KW; điện
áp định mức: 220V; tốc độ định mức: 2200vòng/phút; điện trở mạch phần ứng gồm điện
trở cuộn dây phần ứng và cực từ phụ: 0,26Ω; điện trở phụ đưa vào mạch phần ứng:
0,78Ω.
Giải:
a. Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên, đường đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2
trong số 3 điểm: Điểm định mức [Mđm; ωđm] ; Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω
= ω0]; Điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0]
Tốc độ góc định mức: 𝜔đ𝑚 =
𝑛đ𝑚
9,55
= 230,3 (rad/s)
Mômen (cơ) định mức: 𝑀đ𝑚 = 1000
𝑃đ𝑚
𝜔đ𝑚
= 28,6 (N.m)

23
LOGO
KHOA
Như vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự
nhiên cần tìm là điểm định mức: [28,6 ; 230,3]
Từ phương trình đặc tính cơ tự nhiên ta tính
được:
𝐾𝜙đ𝑚 =
𝑈đ𝑚 − 𝐼đ𝑚𝑅ư
𝜔đ𝑚
= 0,91(Wb)
𝜔0 =
𝑈đ𝑚
𝐾𝜙đ𝑚
= 241,7 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)

24
LOGO
KHOA
Ta có điểm thứ hai của đặc tính [0; 241,7] và
như vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ
tự nhiên (đường 1)
Ta có thể tính thêm điểm thứ ba là điểm ngắn
mạch
𝑀𝑛𝑚 = 𝐾𝜙đ𝑚
𝑈đ𝑚
𝑅ư
= 𝐾𝜙đ𝑚𝐼𝑛𝑚
= 770 (N. m)
Độ cứng của đặc tính cơ tự nhiên có thể xác
định theo biểu thức tổng quát hoặc xác định
theo số liệu lấy trên đường đặc tính
𝛽𝑡𝑛 =
Δ𝑀
Δ𝜔
=
28,6
241,7 − 230,3
2,5 (𝑁𝑚𝑠)
b. Xây dựng đường đặc tính cơ nhân tạo khi
điện trở phụ Rf = 0,78Ω

25
LOGO
KHOA
Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ
không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc
tính cơ nhân tạo qua các điểm không tải lý tưởng [0;
ω0] và điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm;
ωnt].
Tốc độ góc nhân tạo (với mô men định mức)
𝜔đ𝑚 =
𝑈đ𝑚 − 𝐼đ𝑚(𝑅ư + 𝑅ư𝑓)
𝐾𝜙đ𝑚
= 183,3 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)
Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [28,6;
183,3], vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ nhân
tạo có điện trở phụ trong mạch phần ứng (đường 2)

26
LOGO
KHOA
2.3.2 Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc
tính cơ
Từ phương trình đặc tính cơ, ta thấy đường đặc tính cơ phụ
thuộc vào các hệ số của phương trình, trong đó có chứa các
thông số điện (điện áp, điện trở phụ và từ thông)
Thay đổi điện áp phần ứng (thay đổi theo chiều giảm)
𝑈ư = 𝑣𝑎𝑟, 𝑅ư𝑓 𝑣à 𝜙 𝑙à ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố
Độ dốc đặc tính cơ:
−
𝑅ư + 𝑅𝑝
(𝐾𝜙)2
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝜔0 =
𝑈ư
𝐾𝜙
= 𝑣𝑎𝑟

27
LOGO
KHOA
Thay đổi điện trở mạch phần ứng
𝑅ư𝑓 = 𝑣𝑎𝑟, 𝑈ư 𝑣à 𝜙 𝑙à ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố
𝜔0 =
𝑈ư
𝐾𝜙
−
𝑅ư + 𝑅𝑝
𝐾𝜙 2
= 𝑣𝑎𝑟

28
LOGO
KHOA
Thay đổi từ thông kích từ
𝜙 = 𝑣𝑎𝑟, 𝑈ư 𝑣à 𝑅ư𝑓 𝑙à ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố
𝜔0 =
𝑈ư
𝐾𝜙
= 𝑣𝑎𝑟
−
𝑅ư + 𝑅𝑝
𝐾𝜙 2
= 𝑣𝑎𝑟

29
LOGO
KHOA
2.3.3 Mở máy (khởi động) động cơ điện một chiều.
a. Khởi động và xây dựng đặc tính cơ khi khởi động
+ Khởi động trực tiếp:
Dòng khởi động rất lớn có thể đốt nóng động cơ, gây khó khăn cho sự chuyển mạch,
hoặc sinh ra lực điện động lớn làm phá huỷ quá trình cơ học của máy.
𝐼𝑘đ𝑏đ =
𝑈đ𝑚
𝑅ư
≈ (10 ÷ 20)𝐼đ𝑚
Điều kiện khởi động an toàn cho máy, thường chọn dòng khởi động:
𝐼𝑘đ𝑏đ = 𝐼𝑛𝑚 = 𝐼𝑐𝑝 = 2,5𝐼đ𝑚

30
LOGO
KHOA
+ Khởi động gián tiếp:
Đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng khi bắt đầu
khởi động, và sau đó thì loại dần chúng ra để đưa tốc độ
động cơ lên xác lập.
𝐼𝑘đ𝑏đ = 𝐼𝑛𝑚 =
𝑈đ𝑚
𝑅ư + 𝑅ư𝑓
= (2 − 2,5)𝐼đ𝑚 ≤ 𝐼𝑐𝑝

31
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
+ Xây dựng đặc tính cơ – điện khi khởi động:
– Từ các thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm,
ηđm; ...) và thông số tải (Ic; Mc; Pc; ...), số cấp khởi
động m, vẽ đặc tính cơ tự nhiên.
– Xác định dòng điện khởi động lớn nhất:
Imax = I1 = (2 – 2,5)Iđm
– Xác định dòng điện khởi động nhỏ nhất:
Imin = I2 = (1,1 – 1,3)Ic
- Từ điểm a(I1) kẻ đường aω0 nó sẽ cắt I2 = const tại
b.
- Từ b kẻ đường song song với trục hoành nó cắt I1 =
const tại c.

32
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
- Nối cω0 nó sẽ cắt I2 = const tại d.
- Từ d kẽ đường song song với trục hoành thì nó
cắt I1 = const tại e...
Cứ như vậy cho đến khi nó gặp đường đặc tính
cơ tự nhiên tại điểm giao nhau của đặc tính cơ
TN và I1 = const, ta sẽ có đặc tính khởi động
abcde...XL.

33
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
b. Tính điện trở khởi động
Phương pháp đồ thị:
Dựa vào biểu thức của độ sụt tốc độ Δω trên các đặc tính cơ ứng với một
giá trị dòng điện (ví dụ I1 ) ta có:
∆𝜔𝑇𝑁 =
𝑅ư
𝐾𝜙
𝐼1
∆𝜔𝑁𝑇 =
𝑅ư + 𝑅ư𝑓1
𝐾𝜙
𝐼1
𝑅ư𝑓1 =
∆𝜔𝑁𝑇 − ∆𝜔𝑇𝑁
∆𝜔𝑇𝑁
𝑅ư

34
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Qua đồ thị ta có:
𝑅ư𝑓1 =
ℎ𝑎 − ℎ𝑒
ℎ𝑒
𝑅ư
𝑅ư𝑓2 =
ℎ𝑐 − ℎ𝑒
ℎ𝑒
𝑅ư
Điện trở phần ứng của mỗi đặc tính cơ:
𝑅1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓1+ 𝑅ư𝑓2
𝑅2 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓2

35
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Phương pháp giải tích:
Giả thiết động cơ được khởi động với m cấp điện trở phụ. Đặc tính khởi động đầu
tiên và dốc nhất là đường 1, sau đó đến cấp 2, cấp 3, ... cấp m, cuối cùng là đặc tính
cơ tự nhiên.
Điện trở tổng ứng với mỗi đặc tính cơ:
𝑅1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(1) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓1+ 𝑅ư𝑓2 + ⋯ +𝑅ư𝑓𝑚)
𝑅2 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(2) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓1+ 𝑅ư𝑓2 + ⋯ +𝑅ư𝑓𝑚−1)
…
𝑅𝑚−1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(𝑚−1) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓𝑚−1+𝑅ư𝑓𝑚)
𝑅𝑚 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(𝑚) = 𝑅ư +𝑅ư𝑓𝑚

36
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Tại các điểm b, c trên đường khởi động:
𝐼2 =
𝑈đ𝑚−𝐸1
𝑅1
; 𝐼1 =
𝑈đ𝑚−𝐸1
𝑅2
Lấy tỉ số các dòng điện khởi động không
đổi:
𝜆 =
𝐼1
𝐼2
𝜆 =
𝑅1
𝑅2
=
𝑅2
𝑅3
= ⋯ =
𝑅𝑚−1
𝑅𝑚
=
𝑅𝑚
𝑅ư

37
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Điện trở các bậc khởi động:
𝑅𝑚 = 𝜆𝑅ư
𝑅𝑚−1 = 𝜆𝑅𝑚 = 𝜆2𝑅ư
… .
𝑅2 = 𝜆𝑅3 = 𝜆𝑚−1𝑅ư
𝑅1 = 𝜆𝑅2 = 𝜆𝑚𝑅ư
Xác định qui trình khởi động:
+ Nếu biết số cấp điện trở khởi động m và R1, Rư thì ta tính được bội số dòng điện
khi khởi động
𝜆 =
𝑚 𝑅1
𝑅ư
=
𝑚 𝑈đ𝑚
𝑅ư𝐼1
=
𝑚+1 𝑈đ𝑚
𝑅ư𝐼2
Do đó:
𝐼2 =
𝐼1
𝜆

38
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
+ Nếu biết λ, R1, Rư ta xác định được số cấp điện trở khởi động:
𝑚 =
log(𝑅1
𝑅ư
)
𝑙𝑜𝑔𝜆
Trị số điện trở các cấp khởi động
𝑅ư𝑓𝑚 = 𝑅𝑚 − 𝑅ư = (𝜆 − 1)𝑅ư
𝑅ư𝑓(𝑚−1) = 𝑅𝑚−1 − 𝑅𝑚 = 𝜆(𝜆 − 1)𝑅ư
…
𝑅ư𝑓2 = 𝑅2 − 𝑅3 = 𝜆𝑚−2(𝜆 − 1)𝑅ư
𝑅ư𝑓1 = 𝑅1 − 𝑅2 = 𝜆𝑚−1(𝜆 − 1)𝑅ư
Ví dụ: Cho động cơ kích từ song song: Pđm = 25KW; Uđm = 220V; nđm = 420vg/ph;
Iđm = 120A; R* = 0,08 khởi động hai cấp điện trở phụ với tần suất 1lần/1ca, làm việc
ba ca, mômen cản quy đổi về trục động cơ (cả trong thời gian khởi động) Mc ≈ 410Nm.
Hãy xác định các cấp điện trở phụ.

39
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Giải: Số liệu cần thiết của động cơ:
Điện trở định mức:
𝑅đ𝑚 =
𝑈đ𝑚
𝐼đ𝑚
= 1,83Ω
Điện trở phần ứng:
𝑅 = 𝑅∗𝑅đ𝑚 = 0,08.1,83 = 0,146Ω
Tốc độ góc định mức:
𝜔đ𝑚 =
𝑛đ𝑚
9,55
= 44 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)
Từ thông của động cơ và hệ số kết cấu:
𝐾𝜙đ𝑚 =
𝑈đ𝑚 − 𝐼đ𝑚𝑅
𝜔đ𝑚
= 4,6 (𝑊𝑏)
Dòng điện phụ tải:
𝐼𝑐 =
𝑀𝑐
𝐾𝜙đ𝑚
= 89 𝐴 = 0,74𝐼đ𝑚

40
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Với tần suất khởi động ít, dòng điện và mômen phụ tải nhỏ hơn định mức, nên ta coi
trường hợp này thuộc loại khởi động bình thường → số cấp khởi động cho trước m = 2.
Chọn trước giá trị dòng điện I2 theo tiêu chuẩn Imin = (1,1 – 1,3)Ic của dòng khởi động:
I2=1,1Ic=1,1.89= 98 (A)
Bội số dòng điện khởi động:
𝜆 =
𝑚+1 𝑈đ𝑚
𝑅ư𝐼2
=
2+1 220
0,146.98
= 2,5
Dòng điện khởi động cấp 1:
𝐼1 = 𝜆𝐼2 = 2,5.98 = 245 𝐴 = 2𝐼đ𝑚
Giá trị dòng khởi động thấp hơn giá trị cho phép (Imax = (2 – 2,5)Iđm) nghĩa là số liệu
đã tính là hợp lý

41
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Cấp điện trở tổng:
𝑅1 = 𝜆𝑅ư = 2,5.0,146 = 0,365 Ω
𝑅2 = 𝜆𝑅1 = 𝜆2𝑅ư = 0,912 (Ω)
Điện trở phụ của các cấp:
𝑅ư𝑓1 = 𝑅1 − 𝑅ư = 0,365 − 0,146 = 0,219 (Ω)
𝑅ư𝑓2 = 𝑅2 − 𝑅ư𝑓1 − 𝑅ư = 0,912−0,219−0,146 (Ω)

42
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
2.3.4 Đảo chiều quay động cơ
Để đảo chiều động cơ, ta có thể đảo chiều điện
áp phần ứng hoặc đảo chiều từ thông kích từ
động cơ. Thực tế thường áp dụng phương pháp
đảo chiều điện áp phần ứng. Khi đảo chiều điện
áp dòng Iư tăng mạnh do sđđ Eư và điện áp Uư
cùng chiều nên phải thêm điện trở vào mạch
phần ứng. Khi đảo chiều điện áp phần ứng thì
ω0 đảo dấu, còn Δω không đảo dấu.

43
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Giả thiết động cơ ở điểm làm việc (điểm A) theo chiều
quay thuận trên đặc tính cơ tự nhiên thuận với tải Mc,
tốc độ tương ứng ωA.
Biểu thức đặc tính cơ theo chiều thuận:
𝜔 =
𝑈đ𝑚
𝐾𝜙đ𝑚
−
𝑅ư
(𝐾𝜙đ𝑚)2
M
Biểu thức đặc tính cơ theo chiều ngược:
𝜔 =
−𝑈
𝐾𝜙(𝐼)
−
𝑅ư + 𝑅ư𝑓
(𝐾𝜙(𝐼))2
M
Động cơ quay ngược chiều tương ứng với điểm A’ trên
đặc tính cơ tự nhiên bên ngược, hoặc trên đặc tính cơ
nhân tạo

44
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Ví dụ: Động cơ làm việc dài hạn, Pđm = 6,6KW; Uđm =
220V; nđm = 2200 vòng/phút; điện trở mạch phần ứng
gồm điện trở cuộn dây phần ứng và cực từ phụ: 0,26Ω.
Trước khi hãm động cơ làm ở điểm định mức A(M = Mđm
, ω = ωđm).
Hãy xác định trị số điện trở hãm đấu vào mạch phần ứng
động cơ để hãm động năng kích từ độc lập với yêu cầu
mômen hãm lớn nhất Mh.max = 2Mđm. Sử dụng sơ đồ
hãm động năng kích từ độc lập.

45
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Giải:
Sử dụng sơ đồ hãm động năng kích từ độc lập,
khi đó đảm bảo từ thông động cơ trong quá trình
hãm là không đổi: ϕ = ϕđm.
Đặc tính cơ của động cơ trước khi hãm là đặc
tính cơ tự nhiên, và khi chuyển sang đặc tính cơ
hãm động năng kích từ độc lập (đoạn B0).
Điểm làm việc trước khi hãm là điểm định mức
A, có: Iư = Iđm = 35A, tương ứng mômen định
mức Mđm; ωA = ωđm = 230,3 rad/s

46
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Sức điện động của động cơ trước khi hãm:
𝐸𝑏đ = 𝐸𝑎 = 𝑈 − 𝐼ư𝑅ư
Ebđ = 220 -35x0,26 = 210,9V
Từ đồ thị đặc tính cơ: Mômen (và dòng điện) hãm lớn nhất
có được tại thời điểm ban đầu của quá trình hãm, ngay khi
chuyển đổi mạch điện từ chế độ động cơ trên đặc tính cơ tự
nhiên sang mạch điện làm việc ở chế độ hãm động năng
kích từ độc lập (điểm B):

47
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Mô men và dòng điện hãm lớn nhất:
𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑀ℎ.𝑏đ
𝐼𝑚𝑎𝑥 = 𝐼ℎ.𝑏đ
Vì ϕ = ϕđm nên mômen động cơ tỉ lệ thuận với dòng điện động cơ khi hãm, do đó để
đảm bảo điều kiện Mh.max = 2Mđm thì:
𝐼ℎ.𝑚𝑎𝑥 = 2𝑥𝐼đ𝑚 = 2𝑥35 = 70(𝐴)
Điện trở tổng trong mạch phần ứng động cơ:
𝑅Σ =
𝐾𝜙𝜔
𝐼
=
𝐾𝜙𝜔𝐴
𝐼ℎ.𝑏đ
=
𝐸𝐴
𝐼ℎ.𝑏đ
=
210,9
70
= 3,01 Ω
Vậy điện trở hãm phải đấu vào phần ứng động cơ khi hãm động
năng kích từ độc lập
𝑅ℎ = 𝑅Σ − 𝑅ư = 3,01 − 0,26 = 2,75 Ω

48
LOGO
KHOA
TÊN HỌC PHẦN
Thanks for attention!

Slide bài giảng 3 môn cơ cấu chấp hành và điều khiển.ppt

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Slide bài giảng 3 môn cơ cấu chấp hành và điều khiển.ppt

Similar to Slide bài giảng 3 môn cơ cấu chấp hành và điều khiển.ppt (20)

Slide bài giảng 3 môn cơ cấu chấp hành và điều khiển.ppt