§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
Đề tài
Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện
một chiều kích từ độc lập
- 1 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
MỤC LỤC
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP 1
Đề tài 1
Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1
MỤC LỤC 2
24
4 - Đảo chiều động cơ: 27
5 - Khởi động động cơ một chiều kích từ độc lập : 29
31
CHƯƠNG III 45
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 45
3.1.BÀI THÍ NGHIỆM XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 48
Với : 56
LỜI NÓI ĐẦU
- 2 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
Ngày nay trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường xuyên gặp hệ truyền
động điện ở bất kỳ nơi đâu. Như trong các nhà máy xí nghiệp ở các phương tiện
lao động, máy bào , máy doa Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta cũng cần và
sử dụng nhiều như thang máy Như vậy có thể nói truyền động điện đã khẳng
định được vai trò của nó trong cuộc sống và trong lao động sản xuất. Do sự phát
triển ngày càng mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử và tin học nên các hệ truyền động
điện cũng có các bước phát triển nhảy vọt. Việc ứng dụng tin học và kỹ thuật điện

nhập vào Việt Nam.tác dụng của các công nghệ mới và nhưng dây truyền, thiết bị
hiện đại đã và đang góp phần tích cực thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại
hoá.Các máy điện hiện đại trong mọi lĩnh vực đa phần hoạt động nhờ vào điện
năng thông qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng trong
cá dây truyền hiện đại , các thiết bị máy móc khác muốn hoạt động, vận hành
không thể không kể đến các động cơ điện.Đặc biệt hơn nữa trong quyển báo cáo
này em muốn đề cập sâu hơn nữa về động cơ điện một chiều.
Trong rất nhiều máy móc cần đến các loại động cơ điện một chiều với
những mức công suất to nhỏ khác nhau phù hợp với chức năng hoạt động của nó.
Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ
năng thành điện năng (khi hãm).
Trong động cơ điện có rất nhiều loại khác nhau như: Động cơ điện xoay
chiều ba pha không đồng bộ Rotor lồng sóc hay dây quấn, động cơ điện xoay chiều
ba pha có cổ góp. Động cơ điện một chiều co những loại:
+Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
+Động cơ điện một chiều kích từ song song
+Động cơ đện một chiều kích từ nối tiếp
+Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp hay kích từ băbf na châm
vĩnh cửu.
Nói tóm lại động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong
các dây truyền thiết bị,các cơ cấu vận hành như thang máy,máy nâng Nó có vai
trò quan trọng và cần thiết trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất
nước ta hiện nay.Với cấu tạo không quá phức tạp và khó khăn cho chung ta chế
tạovà sửa chữa nó.Góp phần cải thiện cuộc sống, sức lao động của con người nói
chung và nhân dân Việt Nam ta nói riêng.
- 5 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
I - NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn
thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm dây dẫn

- ) Nắp máy : Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho
các vật bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ Đồng
thời nắp máy để cách ly người sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang
quay, đang có điện. Ngoài ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ.
- 7 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- ) Cơ cấu chổi than : Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu
máy là động cơ và đưa dòng điện ra nếu máy là phát điện. Cơ cấu chổi than gồm
có 2 chổi than làm từ than cacbon thường là hình chữ nhật. Hai chổi than được
đựng trong hộp chổi than và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo. Hộp chổi than có
thể thay đổi được vị trí sao cho phù hợp.
B ) Phần quay :
a ) Lõi sắt phần ứng :
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tôn Silic dầy
0,5mm có phủ một lớp cách điện sau đó được ép lại để giảm tổn hao do dòng điện
xoáy Phucô gây lên. Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các
rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào. Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với
trục tạo thành một khối thống nhất.
Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường dập các
rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ.
b ) Dây quấn phần ứng :
- 8 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Trong
máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa và
lớn tiết diện dây là hình chữ nhật. Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người
ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh
đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực
điện từ tác động.
c ) Cổ góp :

- 10 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- Trong thời gian động cơ làm việc,cuộn cảm tạo ra từ trường Φd dọc trục
cực từ và phân bố đối xứng với cực từ.Mặt phẳng OO trên đó có đặt chổi than, vừa
là mặt phẳng chung tính vật lý .Đồng thời dòng điện trong cuộn ứng cũng tạo ra từ
trường riêng Φn hướng ngang trục cực từ .Từ trường tổng cộng trong động cơ mất
tính chất đối xứng dọc trục (hình c) và mặt phẳng trung tính vật lý quay đi một góc
Φ (ngược chiều quay của rotor)so với mặt phẳng trung tính hình học.
- Khi mà dòng điện trung tính càng mạnh thì Φn càng mạnh và góc quay õ
càng lớn.Khi đó ta có thể nói phản ứng phần ứng càng mạnh.
- phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện
giữa chổi than và cổ góp cũng như giữa các lá góp trong cổp góp.Chúng ta có thể
hạn chế ảnh hưởng này nhờ xoay chổi than theo vị trí mặt phảng trung tính vật lý.
(tức là theo góc õ).Thông thường trong các động cơ điện một chiều hiện nay, người
ta thường thê cực từ phụ.
- Cực từ phụ được đặt giũa các cực từ chính và cuộn dây cực từ phụ sẽ tạo ra
từ trường ngang trục so cới từ trường chính và ngược chiều với từ trường Φn

của
- 11 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
cuộn ứng để khử từ trường Φn .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 Φn gây ra phản ứng phần ứng tỉ lệ với dòng điện
phần ứng I
ư
nên 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 Φn.
- Ngoài ra,biện pháp tăng khe hở không khí giữa Stator và rotor cũng được

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 +I
ư
R
ư
Σ

Trong đó: U: điện áp lưới (V)
- 14 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
E: Sức điện động của động cơ (V)
I
ư:
:dòng điện phần ứng của động cơ (A)
R
ư
Σ
:Điện trở toànbộ của mạch phần ứng (ς)
R
ư
Σ
= R
ư
+R

Sức điện động E
ư
của phần ứng động cơ dược xác định theo biểu thức:
E
ư
=
wkw
a
PN
Φ=Φ
π
2
(*)(*)
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
Φ
:Từ thông kích từ dưới cực từ
ω
b
ϖ: Tốc độ góc rad/s
K =
a
PN
π
2
Hệ số cấu tạo của động cơ
+Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:
E
ư

k
≈
0,105K
Từ phương trình (*)và (**) ta có:

ϖ =
ΦK
U
u
-
Φ
+
K
RR
fu
I
ư
(***)

Biểu thức (***) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác mômen điện từ M
đt
của động cơ được xác định bởi :
M
đt
= KΦI
ư
Suy ra :

I


ϖ =
ΦK
U
u
-
2
)( Φ
+
K
RR
fu
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 Φ =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.
- 16 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
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.
- 17 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
Theo đồ thị trên khi I
ư
= 0 hoặc M = 0 ta có:
ϖ =
ΦK
U

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 :
ϖ =
ΦK
U
u
-
2
)( Φ
+
K
RR
fu
M
là hàm bậc nhất y = Ax +B, nên đường biểu diễn trên hệ toạ độ M0
ω
là một đường
thẳng với độ dốc am.Đường đặc tính cơ cắt trục tung o
ω
tại điểm có tung độ:
ϖ =
ΦK
U

- 18 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
Tốc dộ động cơ ϖ
0
là tốc độ ứng với 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:
- 19 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- Với đường đặc tính cơ như vậy.khi mà phụ tải của động cơ tăng dần từ M
c
= 0 đến M
c
= M
đm
(
∆
M
c
= M
đm
– 0) thì tốc độ động cơ sẽ giảm dần từ xuống Φ
đm
(
∆
ϖ=ϖ
0
- ϖ
đm
).Khi đó điểm A(ϖ
đm
, M
đm
) gọi là điểm làm việc định mức của động cơ.
Phương trình :


∆
M =
2
Σ
)( ΦK
R
u
M
Chúng ta có thể thấy rõ rằng đường đặc tính cơ có thể vẽ được nhờ vào hai
- 20 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
điểm ϖ
0
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 ϖ = 0 và
hoành độ được suy ra từ phương trình( *) :
M = M
nm
= KΦ
đm

u
dm
R
U
= KΦ
đm
I
nm

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 Φ,điện áp
phần ứng U
ư
,và điện trở phần ứng của động cơ.Chúng ta sẽ lần lượt đề cập những
ảnh hưởng của các tham số này.
a. Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :
Giả thiết U
ư
= U
đm
= const và Φ = Φ
đm
=const
- 21 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
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
ϖ =
dm
dm
K
U
Φ
= const
Còn độ dốc (hay độ cứng) sẽ thay đổi theo tỷ lệ thuận theo điện trở tổng
cộng phần ứng :
β = -
2
)( Φ

f
= 0 suy ra : u
dm
TN
R
K
2
)Φ(
=β- 23 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
Từ đó suy ra β
TN
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 R
f
ta được một họ đường đặc tính biến
trở có dạng như hình vẽ.Ưng với mỗi phụ tải M
c
nào đó, nếu R
f
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.

K
U

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.
- 24 -
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
I

I
kt
U = var
§
+
-
+
-
+
+
-
-
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.
c. Ảnh hưởng của từ thông :
Giả thiết điện áp phần ứng U
ư
= U

u
R
K

- 25 -