Điện tử công suất

(1-1)
Trong
đó:
E
u
=
pN
2 a
√ = K √
(1-2)
Sinh
viên
thực
hiện:
http://www.ebook.edu.v
n
2
Đồ án môn học:
Điện tử công suất
p: số đôi
cực từ
chính
N: số
thanh dẫn
tác dụng
của cuộn
dây phần
ứng
a: số đôi
mạch
nhánh
song song
của cuộn
dây phần
ứng
√: từ
thông kích
từ dưới
một cực
từ
: tốc độ
góc
pN
2
a
Nếu biểu
diễn sức
điện động
theo tốc độ
quay n
(vòng/phút)
thì:
E
60 9.55
(1-3)
Vì
vậy :
pN
60a
T
ừ
đ
ó ta có:
K

c

=
K
c
=
pN
60 a
K
9.55
:
Hệ
số
sức điện động của động cơ
= 0.105K
U u R
K √ K
Đây là phương
trình đặc tính cơ
điện của động cơ.
(1-4)
Mặt khác mômen điện từ Mđt của động cơ tỉ lệ với từ thông và
dòng điện phần ứng
được xác định bởi:
Mđt = K √ Iư (1-5)
M
dm
K √
thay giá trị Iư vào
(1-4) ta được:
U u
R +
R
K √

(
K √ )
(1-6)
Nếu bỏ qua các tổn thất trong động cơ, gồm tổn thất ma sát
trong ổ trục, tổn thất cơ
do tự quạt mát và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ
coi như bằng
mômen điện từ, ta
ký hiệu là M.
Nghĩa là Mđt = Mcơ
= M.
U u
R +
R
K √

(
K √ )
(1-7)
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập.
Nếu bỏ qua ảnh hưởng của phản ứng phần ứng , từ thông của
động cơ √ = const thì
các phương trình đặc tính cơ điện (1-4) và phương trình đặc
tính cơ (1-7) là tuyến
tính. Đồ thị của chúng được biểu diễn trên hình là những
đường thẳng.
Sinh
viên
thực
hiện:
http://w
ww.eboo
k.edu.vn
3
: Hệ số tỉ lệ phụ thuộc cấu tạo của động cơ
K
2 n n
=
Eu = √n
− ⋅ Iu
Suy ra:
Iu
− u f2 M dt
− u f2 M
Đồ án môn học:
ω
ωo
ωdm
ω
ωo
ωdm
Điện tử công suất
I
Inm
I
M âmM nm
Hình 1.2
a:Đặc tính cơ
điện của
động cơ điện
một chiều
kích từ độc
lập
b:Đ
ặc
tính
cơ
của
độn
g cơ
điện
một
chiề
u
kích
từ
độc
lập
Theo các đồ thị trên,
khi Iư = 0 hoặc M =
0 ta có:
U u
K √
o : được
gọi là tốc
độ không
tải lý
tưởng
của động
cơ
K
hi
o =0 ta có:
I
ö
=
U
R
ö
+
R
f
= I
nm
(1-
9)
Và
M =
K √I nm =
M nm
(1-10)
Inm , Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và
mômen ngắn mạch.
Mặt khác, phương trình đặc tính (1-4), (1-7)
cũng có thể được viết ở dạng:
 =
U
u
K √
−
R
K √
.I u = o − ⊗
(1-11)
U u
K √
R
(
K √
)
.
M = o
− ⊗
(1-12)
trong đó:
U u
K √
⊗ =
⊗ được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá
trị của M .
1.1.2 Xét ảnh hưởng các tham số đến đặc
tính cơ:
Từ phương trình đặc tính cơ (1-7) ta thấy
có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính
cơ: từ thông động cơ Φ, điện áp phần ứng Uư
và điện trở phần ứng động cơ.Ta lần
lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó.
Si
nh
vi
ên
th
ực
hi
ện
:
http://www.ebook
.edu.vn
4
= 
(1-
+ R .
R = Ru f o =
.I ö =
.
R
(
K√
)
2
K√
Đồ án môn học:
Điện tử công suất
1.1.2.1 Ảnh hưởng
của điện trở phần
ứng
Giả thiết Uư =
Uđm = const và √
= √đm = const
Muốn thay đổi điện
trở mạch phần ứng
ta nối thêm điện trở
phụ Rf vào mạch
phần
ứng như hình 1.1 và
1.2 thì sẽ làm thay
đổi được điện trở
tổng của mạch này.
Trong trường hợp
này tốc độ không tải
lý tưởng:

U

d
m
K
√

dm
= const
Độ cứng của đặc
tính cơ:
2
R
R
Khi Rt càng lớn, 
càng nhỏ nghĩa là
đặc tính cơ càng dốc.
Ứng với Rf = 0 ta có
đặc tính cơ tự nhiên

(

K √

dm
)
R
u
2
(1-13)
TN có giá trị lớn
nhất nên đặc tính cơ
tự nhiên có độ cứng
hơn tất cả các đường đặc
tính có điện trở phụ.
Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính
biến trở có dạng như
hình vẽ:

o
TN(R
n
)
1
2
M
c
3
4
M
Hình 1.3: Các đặc tính của động cơ một chiều
kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng
Ứng với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ cơ
càng giảm, đồng
thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng 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.
1.1.2.2 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết từ thông Φ=Φdm=const, điện trở phần ứng Rư =
const. Khi thay đổi
điện áp theo hướng giảm so với Udm , ta có:
Sinh
viên
thực
hiện:
http://www.ebook.edu.v
n
5
(
K √
dm
)
⊗
⊗
Đồ án môn học:
Điện tử công suất
Tốc
độ
khôn
g
tải:
ox
U

x
K
√
dm
= var
Độ
cứ
ng
đặc
tín
h
cơ:

=
−
(

K √
dm
)
R
u
= const
Như vậy khi thay đổi
điện áp đặt vào phần
ứng động cơ ta được
một họ đặc tính
cơ song song với đặc
tính cơ tự nhiên.

o
01
TN
U
âm
U
1



M
c
U
2
U
3
U
4
M(I)
Hình 1.4: Các đặc
tính của động cơ một
chiều kích từ độc lập
khi giảm áp đặt vào
phần ứng động cơ
Ta thấy rằng khi
thay đổi điện áp
(giảm áp) thì
mômen ngắn mạch, dòng điện
ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ 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 , không nối thêm
điện trở phụ vào
mạch phần ứng,tức Rư = const.Bằng cách thay đổi dòng điện
kích từ Ikt động cơ
ta sẽ làm thay đổi từ thông . Trong trường hợp này:
Tốc
độ
khôn
g
tải:

o
x
=
U
dm
K √ x
= var
Độ cứng đặc
tính cơ:
 = −
(
K √
x
)
R
u
= var
Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm
từ thông. Nên khi
từ thông giảm thì ox tăng, còn  sẽ giảm.
Ta có một họ đặc tính cơ với ox tăng dần và độ của đặc tính
giảm dần khi giảm từ
thông.
Sinh
viên
thực
hiện:
http://www.ebook.edu.v
n
6
Đồ án môn học:
Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông:
Điện tử công suất
D
òn
g
đi
ện
ng
ắn
m
ạc
h:
I
nm
=
U

dm
R
u
= const
Mô
me
n
ngắ
n
mạc
h:
M
nm
= K √ x I nm = var
Các đặc tính cơ điện
và đặc tính cơ của
động cơ khi giảm từ
thông được biểu
diễn như hình


0
2

0
1

√

2

02
01

Xem chi tiết: Điện tử công suất