Chương 6
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
6.1. ĐẠI CưƠNG
Máy điện một chiều có thể làm việc ở cả hai chế độ máy phát và động cơ.
Khi máy làm việc ở chế độ máy phát (hình 6.1a), công suất đầu vào là công suất
cơ còn công suất đầu ra là công suất điện. Động cơ sơ cấp quay rotor máy phát
điện một chiều có thể là turbine gas, động cơ diesel hoặc là động cơ điện. Khi máy
điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ (hình 6.1b), công suất đầu vào là công
suất điện cơ còn công suất đầu ra là công suất cơ.
Cả hai chế độ làm việc, dây quấn phần ứng của máy điện một chiều đều quay
trong từ trường và có dòng điện chạy qua. Như vậy, công thức sđđ cảm ứng và
moment điện từ cũng giống như chế độ máy phát.
37 trang |
Chia sẻ: nguyenlinh90 | Lượt xem: 839 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Máy điện 1 - Phần 5: Máy điện một chiều - Chương 6 Động cơ điện một chiều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
162
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
MÁY ĐIỆN 1
2008
163
Chƣơng 6
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
6.1. ĐẠI CƢƠNG
Máy điện một chiều có thể làm việc ở cả hai chế độ máy phát và động cơ.
Khi máy làm việc ở chế độ máy phát (hình 6.1a), công suất đầu vào là công suất
cơ còn công suất đầu ra là công suất điện. Động cơ sơ cấp quay rotor máy phát
điện một chiều có thể là turbine gas, động cơ diesel hoặc là động cơ điện. Khi máy
điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ (hình 6.1b), công suất đầu vào là công
suất điện cơ còn công suất đầu ra là công suất cơ.
Cả hai chế độ làm việc, dây quấn phần ứng của máy điện một chiều đều quay
trong từ trường và có dòng điện chạy qua. Như vậy, công thức sđđ cảm ứng và
moment điện từ cũng giống như chế độ máy phát.
Sđđ phần ứng của động cơ điện một chiều tính theo công thức (6.3) :
MEæ knkE (6.1a)
Moment điện từ của động cơ tính theo công thức (6.4) :
æM IkM (6.1b)
Phương trình cân bằng điện áp của động cơ theo công thức (6.6) :
æmææ IREU (6.1c)
Hoặc æmææ IRUE (6.1d)
6.2. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG
6.2.1. Mạch điện tƣơng đƣơng và các phƣơng trình
Máy điện DC
P điện P cơ
It
Máy điện DC
P điện P cơ
It
(a) (b)
Hình 6.1 Tính thuận nghịch của máy điện một chiều
164
Mạch điện tương đương của động cơ điện một chiều kích từ song song có cực
từ phụ và dây quấn bù được trình bày trên hình 6.2; với các ký hiệu tương tự như
máy phát, ta có các phương trình cân bằng là:
tæ III (6.2a)
mttâc
t R
U
RR
U
I =
+
= (6.2b)
ΦΩΦU MEææmæ knkIRE (6.2c)
6.2.2. Đặc tính vận tốc theo dòng kích từ n = f(It).
Đặc tính tốc độ theo dòng kích từ là đường cong quan hệ giữa tốc độ theo
dòng điện kích từ n = f(It), khi dòng điện điện
phần ứng Iư = const và điện áp U = const.
Từ công thức (6.2c), ta có tốc độ động cơ
điện một chiều là:
ΦE
æ
k
E
n với 0 (6.3a)
Hay
ΦE
æmæ
k
IRU
n
với 0 (6.3b)
Theo biểu thức (6.3a), tốc độ tỉ lệ nghịch
với từ thông )I( t ; trong khi đó quan hệ )I( t có dạng đường cong từ hóa B(H).
Vậy n = f(It) có dạng hypebôn như trình bày trên hình 6.3.
Từ đặc tính này cho thấy, để điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ song song ta
điều chỉnh dòng điện kích từ It. Đây là ưu điểm động cơ điện một chiều so với
động cơ điện xoay chiều.
6.2.3. Đặc tính cơ n = f(M).
Hình 6.2 Mạch tương dương của động cơ điện một chiều kích từ song song
Iư
+
Eư
Rt
It
Tải
Rmư
U
I
B+P
+
Nguồn
DC
n
n
It
Hình 6.3 Đặc tính tốc độ
theo dòng kích thích
0
Rđc
max
Rđc= 0
165
Đó là đường cong biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay và mômen n = f(M), khi
dòng điện kích từ It = const và điện áp U = const. Rút dòng điện Iư từ công thức
(6.1b) và thay vào (6.3b), ta có biểu thức đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
như sau:
M
R
k
U
n mæ
E
2
ME ΦkkΦ
(6.4)
Nếu điện áp U và từ thông không đổi thì đặc tính cơ là đường thẳng dốc
xuống như trình bày trên hình 6.4. Mômen tăng thì tốc độ giảm rất ít, như vậy đặc
tính cơ máy điện một chiều kích từ song song cứng. Trong những máy điện thực
khi có tải, từ thông giảm một ít do phản ứng phần ứng, cho nên mômen M hay
dòng phần ứng Iư tăng làm tốc độ giảm ít hơn so với đặc tính trình bày trên hình
6.4. Như vậy, phản ứng phần ứng có lợi trong việc điều khiển tốc độ động cơ điện
một chiều.
Nếu mômen cản M2 = 0 và M0 = 0 thì dòng điện Iư = 0, động cơ quay với tốc
độ không tải lý tưởng (hình 6.4):
Φ
1
Ek
U
n (6.5)
Nhưng thực tế lúc không tải động cơ cũng phải lấy dòng điện I0 để bù vào tổn
hao không tải P0, và quay với tốc độ n0 < n1 một ít:
1
Φ
n
k
IRU
n
E
omæ
o
(6.6)
Từ công thức (6.4), ta thấy để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có ba
phương pháp :
1. Điều chỉnh điện áp U đặt vào mạch phần ứng.
2. Điều chỉnh từ thông tức điều chỉnh dòng điện kích từ.
3. Điều chỉnh điện trở phụ Rp mắc nối tiếp với mạch phần ứng.
Tóm lại, tốc độ của động cơ điện một chiều sẽ được thay đổi khi điều chỉnh
điện áp U, từ thông (tức dòng điện kích từ It) và điện trở phụ Rp, điều đó sẽ
được đề cập ở phần sau.
VÍ DỤ 6.1
Hình 6.4 Đặc tính cơ của động cơ kích từ song song
nđm
n0
n1
n
n
0
M
Mđm M0
166
Một máy điện một chiều kích từ song song có Pđm = 12kW, điện áp Uđm =
100V, nđm = 1000vòng/ph, Rmư = 0,1. Dây quấn kích từ song song có điện trở Rt
= 80 và số vòng của dây quấn kích thích Nt = 1200vòng/cực từ, dòng kích từ là
1A. Máy được cung cấp nguồn một chiều có điện áp 100V và làm việc ở chế độ
động cơ. Khi không tải động cơ quay 1000 vòng /phút và dòng điện phần ứng là
6A.
Đặc tính từ hóa khi 1000 vòng/phút cho ở bảng sau:
Ikt (A) 0.0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0
Eư (V) 10 20 30 40 50 60 80 100 145 163
1. Tính trị số điện trở điều chỉnh Rđc của mạch kích từ song song.
2. Tính tổn hao quay ở tốc độ 1000 vòng /phút.
3. Tính tốc độ, moment điện từ, hiệu suất của động cơ khi dòng trong dây
quấn phần ứng là định mức trong các trường hợp:
a. Cho rằng từ thông trong khe hở không khí như lúc không tải.
b. Cho rằng từ thông trong khe hở không khí giảm 5% khi dòng trong dây
quấn phần ứng là định mức.
4. Xác định moment khởi động nếu dòng điện khởi động phần ứng bị giới
hạn bằng 150% của trị số định mức trong các trường hợp:
a. Bỏ qua phản ứng phần ứng.
b. Phản ứng phần ứng tương ứng dòng điện kích từ It.pư = 0,16 A.
Bài Giải
1. Tính trị số điện trở điều chỉnh Rđc của mạch kích từ song:
Khi không tải, dòng điện Iư = 6A.
Eư = U - IưRmư = 100 - 6 x 0,1 = 99,4 V.
Từ đặc tính từ hóa cho ở bảng, sđđ Eư = 99,4V và tốc độ 1000 vòng/phút có
dòng điện khích từ It = 0,99A. Điện trở của mạch kích từ song song :
Ω101=
99,0
100
==+=
t
t
tâcmt I
U
RRR
Điện trở điều chỉnh của mạch kích từ song song :
Rđc = Rmt - Rt =101 - 80 = 21
2. Tổn hao quay ở tốc độ 1000 vòng/phút
Khi không tải, công suất điện từ trong máy là tổn hao quay :
Pquay = EưIư = 99,4 x 6 = 596,4 W
3. Khi động cơ làm việc ở tải định mức Iư = Iư đm = 120A
a. Bỏ qua phản ứng phầm ứng: 0 = đm; Eư 0 = 99,4 V
Eư đm = U - EưIư = 100 - 120 x 0,1 = 88 V
âmâmâmE
E
æâm
æ
n
n
nk
nk
E
E 0000
Φ
Φ
167
31,8851000
4,99
88
n
E
E
n 0
0æ
æâm
âm vòng/phút
71,92
60
31,8852
60
n2 âm
âm
rad/s
9,113
71,92
12088IE
M
âm
ææ
N.m
P2 = Pđt - Pquay = 88 x 120 - 596,4 = 9963,6 W
P1 = UtI = U(Iư + It) = 100 x (120 + 0,99) = 12.099 W
%35,82%100
12099
6,9963
%100η
1
2
P
P
b. Có phản ứng phầm ứng : đm = 0,950
âmâmE
E
æâm
æ
nk
nk
E
E
Φ
Φ 000
âmn
n
95,0
=
88
4,99 0
91,9311000
95,0
1
4,99
88
nâm vòng/phút
Chú ý rằng, tốc độ tăng nếu từ thông gỉam do phản ứng phần ứng.
59,97
60
91,9312
60
n2 âm
âm
rad/s
21,108
59,97
12088IE
M
âm
ææ
N.m
%35,82%100
12099
6,9963
100
P
P
1
2 η
4. Tính moment khởi động
a. Bỏ qua phản ứng phầm ứng : 0 = đm
Eư 0 = 99,4 V = kM = kM
60
10002
kM = 0,949 V/rad/s
Iư = 1,5 x 120 = 180 A
MK = kM Iư = 0,949 x 180 =170,82 N.m
b. Có phản ứng phầm ứng : Ikt = 0,99 A khi Iư = 180 A
It.hd = It - It.pư = 0,99 - 0,16 = 0,83 A
Từ đặc tính từ hóa cho ở bảng, với dòng điện khích từ It = 0,83A. Ta có sđđ Eư =
93,5V và tốc độ 1000 vòng/phút.
Eư = 93,5 V = kM = kM
60
10002
kM = 0,893 V/rad/s
MK = kM Iư = 0,893 x 180 =160,71 N.m
168
6.3. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP
6.3.1. Mạch điện tƣơng đƣơng và các phƣơng trình
Động cơ kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng.
Vì dòng kích từ bằng dòng điện phần ứng nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, ít vòng
dây và điện trở nhỏ. Mạch điện tương đương trình bày trên hình 6.5 và gọi Rn là
điện trở của dây quấn kích từ nối tiếp.
Các phương trình cân bằng là :
æn III (6.7)
nkIRUE Eæmææ Φ (6.8)
Chú ý : Ở đây dòng điện æI và từ thông )( æI phụ thuộc tải của động cơ và điện
trở mạch phần ứng có cả điện trở dây quấn kích từ nối tiếp.
6.3.2. Đặc tính cơ n = f(M).
Đó là đường cong quan hệ )(Mfn khi điện áp U = const.
Theo công thức (6.4) và æIk , ta có :
2æM IkkM (6.9)
Khi Iư nhỏ, từ biểu thức (6.5) và (6.9), ta có :
ΦΦ
1
/ kk
R
Mkkk
U
n
E
mæ
ME
(6.10a)
B
M
A
n (6.10b)
Vậy đặc tính cơ của động cơ kích thích nối tiếp
có dạng hypebôn như trình bày trên hình 6.6. Khi tốc
độ n = 0 moment khởi động Mk của động cơ kích
thích nối tiếp có giá trị rất lớn. Khi tải giảm nhiều, Iư
nhỏ, nhỏ, động cơ sẽ quay rất nhanh. Đặc biệt lúc
động cơ không tải, dòng điện Iư = I0 rất nhỏ khiến
tốc độ quá lớn, rất nguy hiểm. Vì vậy cần phải vận
Hình 6.6 Đặc tính của động cơ
kích từ song song
nđm
n0
Mk
n
0
M
Mđm M0
n
Iư
Rmư I
M
Eư
Hình 6.5 Mạch tương dương của động cơ kích từ nối tiếp
Tải
U KTn
+
B+P
+
Nguồn
DC
169
hành động cơ kích từ nối tiếp sao cho tình trạng khởi động không tải hoặc làm việc
không tải không xảy ra; và cũng cần tránh động cơ làm việc quá non tải.
Khi dòng điện Iư lớn, mạch từ bão hòa, từ thông (Iư) tăng chậm hơn nghĩa là
(Iư) < æIk nên đặc tính ở trên hypebôn đó.
6.4. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ HỖN HỢP
6.4.1. Mạch điện tƣơng đƣơng và các phƣơng trình
Giống máy phát kích từ hỗn hợp, trên mỗi cực từ mang hai dây quấn kích từ :
song song có điện trở Rts; nối tiếp có điện trở Rtn.
Từ hình 6.7, ta viết được các phương trình làm việc là:
tæ III ; ætn II (6.11)
ttt IRUU (6.12)
)ΦΦ(Ω)ΦΦ( nsMnsEæmææ knkIRUE (6.13)
Trong biểu thức (6.13) dấu (+) ứng với hỗn hợp cộng; dấu (-) ứng với hỗn hợp
trừ. Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp trừ ít được dùng vì không ổn định. Lúc
này điện trở mạch phần ứng có cả điện trở dây quấn kích từ nối tiếp.
6.4.2. Đặc tính cơ (tốc độ - Moment) n = f(M).
Đó là đường cong quan hệ )(Mfn khi điện áp U = const và điện trở điều
chỉnh Rđc =const.
Biết được quan hệ )( æIfn , từ (6.1b) và (6.13), ta có:
22 )ΦΦ(
)(
)ΦΦ(
nsM
næ
nsM k
MRR
k
U
n
(6.14)
Đây chính là phương trình thông số của đường cong đặc tính cơ động cơ điện
một chiều. Các đường cong đặc tính của phương trình được vẽ trên hình 6.8.
Đường (1) là động cơ kích từ song song; đường (2) kích từ nối tiếp; (3) kích từ
hỗn hợp cộng ; (4) kích từ hỗn hợp trừ.
Hình 6.7 Mạch tương đương của động cơ kích từ hỗn hợp
n
Iư
Rmư I
M
Eư Tải
U KTn
+
B+P
+
Nguồn
DC
Rđc
It
KTs
Itn
170
6.5. ẢNH HƢỞNG CỦA MẠCH TỪ BÃO HÒA
Do ảnh hưởng của bão hòa mạch từ mà từ thông cực từ không tỉ lệ stđ sinh ra
nó. Vì vậy để tính toán chính xác
mômen và tốc độ động cơ trong
những điều kiện làm việc khác
nhau đòi hỏi phải sử dụng đường
cong từ hóa, như trình bày trên
hình 6.9. Đường cong từ hóa cụ
thể của máy điện được cho bởi nhà
sản xuất.
Stđ tổng trong cực từ bao gồm stđ dây quấn kích từ song song, dây quấn kích
từ nối tiếp và phản ứng phần ứng tương đương. Trong trường hợp chung stđ tổng
là:
ænttäøng•
FFFF (6.15)
Trong đó: Ftổng = stđ tổng (A-t/cực từ)
Ft = stđ kích từ song song NtIt (A-t/cực từ)
Fn = stđ kích từ nối tiếp NnIư (A-t/cực từ)
Fư = stđ do phản ứng phần ứng qui đổi về cực từ (A-t/cực từ)
Chú ý: Cho rằng stđ Fư tỉ lệ với dòng điện phần ứng, mặc dầu điều đó không chính
xác lắm. Và nếu máy có sử dụng dây quấn bù thì bỏ qua phản ứng phần ứng (xem
như Fư = 0). Lấy dấu “+” hoặc “-” trong công thức (6.15) là phụ thuộc vào kiểu
đấu của dây quấn khích từ nối tiếp.
Khi biết được ảnh hưởng của các trị số khác đến từ trường cực từ và dòng điện
phần ứng đến mômen điện từ và tốc độ quay của máy, điều đó thuận tiện cho việc
sử dụng các công thức (6.1b) và (6.3d) để lập tỉ số sau đây:
n1
n
0
M
2
3
1
4
Hình 6.8 Các đặc tính cơ của động cơ một chiều.
(1) Kích từ song song; (2) Kích từ nối tiếp; (3) Kích từ hỗn
hợp cộng; (4) Kích từ hỗn hợp trừ.
B
(h
ay
)
Hình 6.9 Đường cong từ hóa của máy điện
0
Ftổng(A-t/cực từ)
171
2
1
2
1
Φ
Φ
æM
æM
Ik
Ik
M
M
(6.16)
2
1
2
1
Φ
Φ
E
mææ
E
mææ
k
RIU
k
RIU
n
n
våïi 0 (6.17)
Thay SBΦ vào các công thức (6.16) và (6.17), trong đó S là diện tícch tiết
diện của cực từ và ước lược các hằng số, ta có:
2
1
2
1
æ
æ
BI
BI
M
M
(6.18)
212
1
mææ
mææ
RIU
B
B
RIU
n
n
(6.19)
VÍ DỤ 6.2
Một động cơ kích từ hỗn hợp 40hp, 1150vòng/phút, 240V có hiệu suất 93,2% khi
đang vận hành ở các điều kiện định mức. Động cơ có các thông số:
Phần ứng Cực từ phụ KT nối tiếp KT song song
Điện trở, 0,068 0,0198 0,00911 99,5
Vòng/cực 1, rồi 2 1231
Sơ đồ mạch điện và đường cong từ hóa của động cơ như trên hình VD 6.2. Xác
định (a) dòng điện phần ứng khi động cơ làm việc ở chế độ định mức; (b) điện trở
và công suất của nó để mắc nối tiếp với dây quấn kích từ khi tốc độ đạt 125% định
mức. Giả thiết rằng với tải trên trục của máy thì chỉ điều chỉnh dòng điện phần ứng
giới hạn bằng 115% dòng định mức.
Bài giải
a. Dòng điện phần ứng:
Sơ đồ mạch điện tương đương của ví dụ trình bày trên hình VD 6.2
IUP A
U
P
I v 84,137
902,0
74640ào
đm
A
R
U
I
t
t 412,2
5,99
240
Iưđm = Iđm - It = 137,84 – 2,41 = 135,43 A
b. Điện trở và công suất của nó
Cho rằng stđ cuộn dây kích từ nối tiếp được thiết kế bù hết stđ do phản ứng
phần ứng sing ra, do vậy stđ trong động cơ là ổn định và có stđ tổng là:
172
Ftổng = Ft = Nt.It = 1231 x 2,412 = 2969,2 A-t/cực từ
Từ đường cong từ hóa trên hình VD 6.2, từ cảm ứng với stđ tổng đã tính
2969,2 A-t/cực từ là 0,70T.
Điện trở mạch phần ứng:
Rmư = Rư + Rf + Rtn
= 0,068 + 0,0198 + 0,00911 = 0,0969 Ω
212
1
mææ
mææ
RIU
B
B
RIU
n
n
1
2
2
1
12
mææ
mææ
RIU
RIU
n
n
BB
0 1 2 3 4 5 6 7
0,15
0,30
0,45
0,75
0,90
1,05
Sức từ động Ft (A-t/cực từ×1000)
T
ừ
c
ảm
B
(T
)
Hình VD 6.2. Sơ đồ mạch điện và Đường cong từ hóa
Iư
Rt
It
+
DC
U
I
B+P
n
+
Tải Eư
Rmư Rđc
KT
nối tiếp
KT
Song song
0,56
0,70
0,60
173
TB 56,0
0969,043,135240
0969,015,143,135240
115025,1
1150
7,0
1
2
2
Stđ tương ứng từ đường cong hình VD 6.2 là:
Ft = Nt.It = 2,3 x 1000 = 2300 At/cực từ
A
N
F
I
t
t
t 187
1231
2300
Ω8,285,99
87,1
240
đc
đc
t
tt
t R
I
U
R
RR
V
I
WIRP đcđcđc 7,10087,188,2
22
VÍ DỤ 6.3
Một động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp 125hp, 850vòng/phút, 240V, hiệu
suất định mức 85,4% có các thông số như sau:
Phần ứng Cực từ phụ KT nối tiếp KT song song
Điện trở, 0,0172 0,005 0,0023 49,5
Vòng/cực 2 577
Sơ đồ mạch điện và đường cong từ hóa của động cơ như trên hình VD 6.3. Cho
rằng khoảng 10% dòng điện kích thích nối tiếp bù lại phản ứng phần ứng khử từ.
Máy làm việc với mômen tải không đổi Xác định (a) dòng điện kích từ song song;
(b) dòng điện phần ứng (c) mômen điện từ khi vận hành định mức; (d) dòng điện
phần ứng nếu thêm điện trở mắc nối tiếp với dây quấn kích từ để tăng tốc độ đến
900vòng/phút; (e) điện trở mắc nối tiếp với dây quấn kích trong trường hợp câu
(d).
Bài giải
a. Dòng điện kích từ:
Sơ đồ mạch điện tương đương của ví dụ trình bày trên hình VD 6.3
A
R
U
I
t
t 88,4
2,49
240
IU
P
P
P rara
vào
η A
U
P
I ra 97,454
240854,0
746125
.η
b. Dòng điện phần ứng:
Iư = I - It = 454,97 – 4,88 = 450,09 A
c. Mômen điện từ:
Rmư = Rư + Rf + Rn
= 0,0172 + 0,005 + 0,0023 = 0,0245 Ω
Eư = U-Iư Rư = 240 – 450,09 x 0,0245 = 228,97 V
174
Pđt = Eư. Iư = 228,97 x 450,09 = 103057 W
Nm
n
P
M tt 1158
850
059,103
95009550 đđ
d. Dòng điện phần ứng khi thêm điện trở điều chỉnh dòng điện kích từ:
Ftổng = Nt.It + Nn.Iư – 0,1.Nn.Iư =
Ftổng = 577 x 4,88 + 4,5 x 450,09(1-0,1) = 4638,6 A-t/cực từ
Từ đường cong, ta có được từ cảm cực từ B = 0,88 T.
2
1
2
1
æ
æ
BI
BI
M
M
21
09,45088,0
æ
æ
IB
I
2
2
08,396
B
Iæ (1)
0 1 2 3 4 5 6 7
0,15
0,30
0,45
0,75
0,90
1,05
Sức từ động Ft (A-t/cực×1000)
T
ừ
c
ảm
B
(T
)
Hình VD 6.3. Sơ đồ mạch điện và Đường cong từ hóa
Iư
Rt
It
+
DC
U
I
B+P
n
+
Tải Eư
Rmư Rđc
KT
nối tiếp
KT
Song song
0,83
0,88
175
Chú ý: Công thức (1) là riêng cho bài toán này.
212
1
mææ
mææ
RIU
B
B
RIU
n
n
1
2
2
1
12
mææ
mææ
RIU
RIU
n
n
BB
0245,009,450240
/0245,008,396240
900
850
88,0 22
B
B
00352,08711,0 2
2
2 BB
Giải phương trình bậc hai, ta có:
2
0352,04)8711,0(8711,0 2
2
B
TTB 043,0;83,01 (2)
Thay (2) vào công thức (1), ta có:
;477
83,0
08,396
2 AIæ AIæ 9211
043,0
08,396
2
Ta nói về toán học động cơ có thể làm việc với tốc độ 900vòng/phút ở từ cảm
0,83T hoặc 0,043T. Khi máy làm việc ở từ cảm 0,043T thì dòng điện phần ứng là
9211A, tương đương trường hợp máy ngắn mạch; động cơ sẽ bị hỏng nếu thiết bị
bảo vệ không cắt nó ngay ra khỏi lưới điện.
Chọn từ cảm trong hai giá trị đáp ứng được điều kiện tải, từ cảm cao sẽ cho
dòng điện phần ứng thấp, đó là điều kiện lựa chọn bắt buộc.
Để tính B2 đơn giản, có thể sử dụng cách gần đúng, cho rằng điện áp I.R rơi
trên mạch phần ứng nhỏ và bỏ qua trong mọi điều kiện tải. Cơ sở của cách này là
spđđ Eư = U – RưIư = const. Như vậy dòng điện, Chương 4:
æ
æ
E
Mn
I
55,9
.
Nếu mômem M không đổi và Eư không đổi thì Iư n:
A
n
n
II
I
I
n
n
ææ
æ
æ 477
850
900
09,450
1
2
12
1
2
1
2 (3)
Thay (3) vào công thức (1), ta có:
TB 83,0
477
08,396
2
e. Tính điện trở mắc nối tiếp với dây quấn kích
Từ đường cong từ hóa hình VD 6.3 ứng với từ cảm 0,83 ta có stđ F =
4000At/cực từ.
2222 ..1,0 ænæntt INININF
176
A
INF
I ænt 58,3
577
9,0 22
2
AIt 58,3
577
4775,49,04000
2
Ω8,172,49
58,3
240
2
2
t
t
âc
âct
t R
I
U
R
RR
U
I
VÍ DỤ 6.4
Một động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 100hp, 650vòng/phút, 240V, hiệu
suất định mức 89,6%, kích từ nối tiếp có số vòng 14vòng/cực từ và cho rằng stđ
phản ứng phần ứng tương đương 8% stđ kích từ nối tiếp. Các thông số động cơ
như sau:
Phần ứng Cực từ phụ KT nối tiếp
Điện trở, 0,0202 0,00588 0,00272
Sơ đồ mạch điện và đường cong từ hóa của động cơ như trên hình VD 6.4. Xác
định tốc độ động cơ nếu giảm tải để dòng điện phần ứng giảm còn 30% dòng định
mức.
Bài giải
Sơ đồ mạch điện tương đương của ví dụ trình bày trên hình VD 6.4
A
U
P
II æ 91,346
240
746100
Rmư = Rư + Rf + Rn
= 0,0202 + 0,00588 + 0,00272 = 0,0288 Ω
Gọi Ftổng,1 Stđ tổng trước khi thay đổi tốc độ:
Ftổng,1 = Fn – Fpư = Nn.Iư (1– 0,08)
Ftổng = 14 x 346,91x(1-0,08) = 4468,2 A-t/cực từ
Với stđ Ftổng,1 và đường cong từ hóa của động cơ hình VD 6.4, ta có:
B1 = 0,87T.
Gọi Ftổng,2 Stđ tổng sau khi thay đổi tốc độ:
Ftổng,2 = 0,30 x Ftổng,1 = 0,30 x 4468,2 = 1340,5 A-t/cực từ.
Với stđ Ftổng,2 và đường cong từ hóa của động cơ hình VD 6.4, ta có:
B1 = 0,34T.
212
1
mææ
mææ
RIU
B
B
RIU
n
n
212
0288,091,3463,0240
34,0
87,0
0288,091,346240650
n
n2 = 1714 vòng/phút
177
6.6. KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Khởi động là quá trình đóng điện vào động cơ để động cơ làm việc.
6.6.1. Khởi động trực tiếp
Ta có phương trình cân bằng điện áp ở mạch phần ứng của động