§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 1 - BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Đề tài Xây dựng đặc tính cơ của động cơ điện
một chiều kích từ độc lập
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 2 -
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................................................... 4
Sinh viên ............................................................................................................................................................... 5
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU......................................................... 5
I - NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. ..................................................................... 7
A ) Phần tĩnh gồm có : ........................................................................................................................................... 7
B ) Phần quay :...................................................................................................................................................... 9
II - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song. ................................................................................. 15
E
ư
=K
e
n ............................................................................................................................................................ 17
M
đt

dm
ΦK
U
u
-
2
)Φ(K
R
u
M ............................................................................................................................ 22
I
nm
=
u
dm
R
U
.......................................................................................................................................................... 23
 =
dm
dm
K
U
Φ
= const ................................................................................................................................... 24
var
Φ
ω
0
==

D ~ 5 : 1 ............................................................................................................................................................... 43
CHƯƠNG III .................................................................................................................................................. 47
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. ............................................................. 47
3.1.BÀI THÍ NGHIỆM XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC
LẬP . ............................................................................................................................................................... 50
3.2.2. Khởi động tổ máy F
2
- ĐT ......................................................................................................................... 53
3.2.3.Hoà hai tổ máy để tạo thành hệ phụ tải động ............................................................................................ 53
3.2.5. Thao tác lấy số liệu vẽ đường đặc tính cơ tự nhiên................................................................................... 55
3.2.6. Thao tác lấy số liệu để vẽ đường đặc tính giảm từ thông ......................................................................... 55
3.2.8. Thao tác lấy số liệu khi hãm động năng.................................................................................................... 56
3.3. Xây dựng đặc tính cơ theo lý thuyết ............................................................................................................ 56
3.4. BÀI LÀM TÍNH TOÁN .............................................................................................................................. 57
3.4.1. Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên ...................................................................................................... 57
Với : ............................................................................................................................................................. 58
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 3 -

đm
=
55,9
dm
n
=
55,9
1000
= 104,7 rad/s ........................................................................................................... 58


= 0,65 A ...................................................................................................................................................... 66
b. I
kt1
= 0,55 A ...................................................................................................................................................... 66
3.5.4. Đường đặc tính cơ khi động cơ được hãm động năng kích từ độc lập ..................................................... 66
a. R
h1
= 4

........................................................................................................................................................... 66
b. R
h1
= 4

........................................................................................................................................................... 66
KẾT LUẬN ......................................................................................................................................................... 67
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 5 -
cao vì máy điện một chiều được sử dụng rất nhiều trong thực tế cuộc sống. Trong
quá trình làm đồ án em được sự chỉ dẫn tận tình của thầy cô trong bộ môn tự động
hoá xí nghiệp công nghiệp, trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là thầy
giáo hướng dẫn Đinh Xuân Bái.Thầy đã giupc cho hung em hiểu và nắm vững hơn
vê động cơ điện một chiều.Và dã giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 6 -
Trong mọi ngành sản xuất hiện nay,các công nghệ tiên tiến,các dây truyền
thiết bị hiên đại đac và đang thâm nhập vào nước ta.Vớí chính sách mở cửa của
đảng và nhà nước,chắc chắn nền kỹ thuật tiên tiến trên thế giới sẽ ngày càng thâm

thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm dây dẫn
chuyển động.Chiều của từ lực được xác định bằng quay tắc bà tay trái.Động cơ
điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoatj đông theo
quy tắc này.
* ) Cấu tạo chung của động cơ điện một chiều:
1 ) Cấu tạo :
Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm 2 phần chính là phần tĩnh (
Stator ) và phần động ( Rotor ).
A ) Phần tĩnh gồm có :
a ) Cực từ chính :
Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn dây :
Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dầy : 0,5 1
mm được ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ được gắn vào vỏ
máy bằng các bulông. Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối
xứng với nhau qua trục động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3,...
các máy điện nhỏ cực từ được làm bằng thép khối. Dây quấn kích từ làm bằng dây
đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật được sơn cách điện và được quấn thành từng
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 8 -
cuộn. Các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau. Các cuộn dây được bọc cách điện
cẩn thận trước khi đặt vào các cực từ.

b ) Cực từ phụ :
Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi chiều.
Cực từ phụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn. Dây quấn cực từ
phụ tương tự như dây quấn cực từ chính.
c ) Gông từ :
Gông từ là phần nối tiếp các cực từ . Đồng thời gông từ làm vỏ máy , từ
thông móc vòng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ. Trong máy
điện lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép

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 :
Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp
gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt
vào trục. Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mea đặt ở giữa.
Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có
đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau.

d ) Các bộ phận khác :
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 11 -
- ) Cánh quạt : Cánh quạt dùng để làm mát động cơ. Cánh quạt được lắp
trên trục động cơ để hút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm
việc gió từ ngoài vào qua các khe hở trên nắp máy , khi động cơ làm việc gió hút
vào làm nguội dây quấn, mạch từ.
- ) Trục máy : Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon. Trên
trục máy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp. Hai đầu của trục máy được gối lên 2
vòng bi ở nắp máy.
* ) Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều :
Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điệnmột
chiều chạy qua.Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được cuốn
quanh các cực từ 4.Trên hình vẽ động cơ điện một chiều,stator 6 của động cơ có
đặt các cuộn cảm nên stator gọi còn gọi là phần cảm.từ trường do cuộn cảm tạo ra
sẽ tác dụng một từ lực vào các dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có
dòng điện chạy qua.Cuộn dây này gọi là cuộn ứng.Dòng điện đưa vào cuộn ứng
qua các chổi than 2 và cổ góp 1.Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của
động cơ.

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

- 14 -
cuộn ứng để khử từ trường n .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 n 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 n.
- Ngoài ra,biện pháp tăng khe hở không khí giữa Stator và rotor cũng được
áp dụng.Cách này dẫn đến sự tăng kích thước động cơ và phải tăng cường thêm
cuộn kích từ chính vì khe hở không khí lớn sẽ làm yếu từ trường chính.
- Còn đối với các loại động cơ điện một chiều có công suất trung bình và lớn
thì biện pháp chính là thêm cuộn dây bù đặt trong rãnh ở các cực từ chính (Như
hình vẽ) nhằm tạo ra từ thông b ngựoc chiều với n làm từ thông ở khe hở
không khí không bị méo nữavà cuộn bù cũng được mắc nối tiếp với cuộn ứng. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 15 -
- Trên đây là nguyên lý làm việc chung của một động cơ điện nói chung và
động cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoạt động dựa theo nguyên lý
này.Và cùng với các phương pháp để có thể hạn chế được những nhược điểm của
động cơ điện một chiều với các phương pháp đã nêu ở trên.
II - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song.
- Trong động cơ điện một chiều gồm có bốn loại khác nhau.Và ở chương
này chúng ta đề cập kỹ hơn về hai loại động cơ điện một chiều kích từ độc lập và
động cơ điện một chièu kích từ song song.
- Trước tiên chúng ta cần hiểu và phân biệt rằng hai động cơ điện một chiều
kích tư độc lập và động cơ điện một chiều kích từ song song.

§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 17 -
E: Sức điện động của động cơ (V)
I
ư:
:dòng điện phần ứng của động cơ (A)
R
ư

:Điện trở toànbộ của mạch phần ứng ()
R
ư

= R
ư
+R
p

R
p
: Điện trở phụ trong mạch phần ứng ()
R
ư
:Điện trở mạch phần ứng ()
R
ư
= r
ư
+r
ct

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


:Từ thông kích từ dưới cực từ

b

: Tốc độ góc rad/s
K =
a
PN

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
e
n
Và =
60
2 n

=
55,9
n


+
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
= KI
ư

Suy ra :

I
ư
=
ΦK
M
dt Thay giá trị I
ư
vào (***) ta được phương trình :

+
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  =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.
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 19 -
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. §å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 20 -
Theo đồ thị trên khi I
ư
= 0 hoặc M = 0 ta có:

 =
ΦK
U
u
= 
0

thấy đồ thị là đường thẳng. Nên phương trình đặc tính cơ có dạng :
 =
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

là một đường
thẳng với độ dốc am.Đường đặc tính cơ cắt trục tung o

tại điểm có tung độ:
 =
ΦK
U§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 21 - Tốc dộ động cơ 
0

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:
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 22 -

- 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 
đm

(  =
0
- 
đm
).Khi đó điểm A(
đm
, M
đm
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 23 -
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
điểm 
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  = 0 và
hoành độ được suy ra từ phương trình( *) :

M = M
nm
= K
đm

u
dm
R
U
= K
đm
I

3- Ảnh hưởng của các thông số với đặc tính cơ :
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 ,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.
§å ¸n tèt nghiÖp Khoa ®iÖn – Bé m«n tù ®éng ho¸
- 24 -
a. Ảnh hưởng của điện trở phần ứng :
Giả thiết U
ư
= U
đm
= const và  = 
đm
=const
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

 =
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 :
 = -

RR
K
+
2
)Φ(
= var

Khi R
f
= 0 suy ra :
u
dm
TN
R
K
2
)Φ(
=β