Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
Chơng 2:
ĐặC TíNH CƠ CủA Động cơ điện
Đ 2.1. KHáI NIệM CHUNG
Chơng 1 đã cho ta thấy, khi đặt hai đờng đắc tính cơ M() và
M
c
() lên cùng một hệ trục tọa độ, ta có thể xác định đợc trạng thái
lamg việc của động cơ và của hệ (xem hình 1-2 và hình 1-3): trạng
thái xác lập khi M = M
c
ứng với giao điểm của hai đờng đặc tính
M() và M
c
(); hoặc trạng thái quá độ khi M M
c
tại những vùng có

xl
; trạng thái động cơ thuộc góc phần t thứ nhất và thứ ba; hoặc
trạng thái hãm thuộc góc phần t thứ hai và thứ t.
Khi phân tích các hệ truyền động, ta thờng coi máy sản xuất đã
cho trớc, nghĩa là coi nh biết trớc đặc tính cơ M
c
() của nó. Vậy
muốn tìm kiếm một trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu
nh tốc độ, mômen, dòng điện động cơ v... ta phải tạo ra những đặc
tính cơ của động cơ tơng ứng. Muốn vậy, ta phải ta phải nắm vững
các phơng trình đặc tính cơ và các đặc tính cơ của các loại động cơ
điện, từ đó hiểu đợc các phơng pháp tạo ra các đặc tính cơ nhân tạo
phù hợp với máy sản xuất đã cho và điều khiển động cơ sao cho có

).
2.2.2. Các thông số cơ bản của ĐM
đl
:
Các thông số định mức:
n
đm
(vòng/phút);
đm
(Rad/sec); M
đm
(N.m hay KG.m);
đm
(Wb);
f
đm
(Hz); P
đm
(KW); U
đm
(V); I

;
%; M%; I%; ...
Trang 21
a) b)
Hình 2-1: a) Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
b) Sơ đồ nối dây động cơ điện một chiều kích từ song song.
Ckt
R
ktf
I
kt
I

I

I
kt
+ U -
+ U
kt
-
R
ktf
R
f
E
R
f
E
+ U

a2
N.p
K

=
là hệ số kết cấu của động cơ.
Hoặc: E = K
e
.n (2-3)
Và:
55,9
n
60
n2
=

=
Vậy: K
e
=
55,9
K
= 0,105.K
R

là điện trở mạch phần ứng, R

= r

+ r

R+R
K
U
ổ
ổfổổ



= (2-4)
Đây là phơng trình đặc tính cơ - điện của động cơ một chiều
kích từ độc lập.
Mặt khác, mômen điện từ của động cơ đợc xác định:
M
đt
= KI

(2-5)
Khi bỏ qua tổn thất ma sát trong ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép
thì có thể coi: M
cơ
M
đt
M
Suy ra: I

=


K
M

=

(2-7)
Đây là phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập.
Có thể biểu diễn đặc tính cơ dới dạng khác:
=
0
- (2-8)
Trong đó:

=
K
U
ổ
0
gọi là tốc độ không tải lý tởng. (2-9) )K(
R
)K(
RR
2
ổ
2
fổổ

=


õm
ổõm
õm
ổõm



= (2-11)
Đặc tính cơ nhân tạo (NT) là đặc tính cơ có một trong các tham
số khác định mức hoặc có điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ.
Khi = 0, ta có:

nm
ổfổ
ổ
ổ
I
RR
U
I =
+
= (2-12)
Và:
nmnm
ổfổ
ổ
MKIK
RR
U
M ==

R
)K(
=
(2-15)
Và:
*

*
tn
R
1
= (2-16)
Nếu cha có giá trị R

thì ta có thể xác định gần đúng dựa vào
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:

= ,
I
U
)1.(5,0R
õm
õm
õmổ
(2-17)
* Ví dụ 2-1:

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:
đm
TN

nt

NT I
đm
I
nm
I

a
)


0đm
TN

nt

NT


õm
==

=
Nh vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự nhiên cần tìm là
điểm định mức: [28,6 ; 230,3].
Từ phơng trình đặc tính cơ tự nhiên ta tính đợc:

Wb 091
3,230
26,0.35220
R.IU
K
õm
ổõmõm
õm
=

=


=

Tốc độ không tải lý tởng:

rad/s7,241
91,0
220
K
U

M
d
dM
õm0
õm
tn
=

=


=


=

=
Trang 26
b) Xây dựng đặc tính cơ nhân tạo có R
f
= 0,78

:
Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ không
tải lý tởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc tính cơ nhân tạo (có
R
f
= 0,78) qua các điểm không tải lý tởng [0;
0
] và điểm tơng

rad/s3,183
91,0
35).26,126,0(220

K
I).RR(U
õm
õmổfổõm
nt
=
+
=

+
=

Ta có tọa độ điểm tơng ứng với tốc độ nhân tạo [28,66; 183,3]
Vậy ta có thể dựng đợc đờng đặc tính cơ nhân tạo có điện trở
phụ trong mạch phần ứng nh đờng trên hình 2 - 3.
Trang 27
230,3
Ư
183,3

0 28,6
M (Nm)
Hình 2 - 3: Đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo
Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động
2.2.4. Đặc tính cơ khi khởi động ĐM
đl

phần ứng ngay khi bắt đầu khởi động, và sau đó thì loại dần chúng ra
để đa tốc độ động cơ lên xác lập.
I
kđbđ
= I
nm
=

RR
U
fổổ
õm
+
= (2ữ2,5)I
đm
I
cp
; (2-19)
* Xây dựng các đặc tính cơ - điện khi khởi động ĐM
đl
:
- Từ các thông số định mức (P
đm
; U
đm
; I
đm
; n
đm
,

nó sẽ cắt I
2
= const tại b; từ b kẽ
đờng song song với trục hoành nó cắt I
1
= const tại c; nối c

0
nó sẽ
cắt I
2
= const tại d; từ d kẽ đờng song song với trục hoành thì nó cắt
I
1
= const tại e; ...
Cứ nh vậy cho đến khi nó gặp đờng đặc tính cơ tự nhiên tại
điểm giao nhau của đặc tính cơ TN và I
1
= const, ta sẽ có đặc tính khởi
động abcde...XL.
Trang 28
Nếu điểm cuối cùng gặp đặc tính TN mà không trùng với giao
điểm của đặc tính cơ TN và I
1
= const thì ta phải chọn lại I
1
hoặc I
2
rồi
tiến hành lại từ đầu.

=

= ; (2-20)
Rút ra: ;RR
ổ
TN
TNiNT
fiổ


= (2-21)
Qua đồ thị ta có:

;R
he
ae
R
he
heha
R
ổổ1fổ
=

=
Tơng tự nh vậy:
Trang 29
Hình 2-3: a) Sơ đồ nối dây Đm
đl
khởi động 2 cấp, m = 2
b) Các đặc tính khởi động Đm

0 I
c
I
2
I
1
I

TN
XL
h
e
d
2
c
b
1
a
b)