ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG SONG

Tương tự như động cơ kích từ độc lập, phần cảm và phần ứng của động cơ một chiều kích từ song song được cấp bởi duy nhất một nguồn áp một chiều. Mạch điện tương đương của động cơ một chiều kích từ song song được trình bày trong hình H7.36. Trong đó:

Rf : là điện trở của dây quấn kích thích (phần cảm).

Rkt : là điện trở ngoài nối tiếp phần cảm.

Rư : điện trở dây quấn phần ứng.

n : tốc độ quay của rotor (tốc độ quay của động cơ).

kt : từ thông kích thích tạo bởi dây quấn phần cảm và dòng điện kích thích Ikt.

Ikt Rkt Rf

Ru

+ E -

Iu

In n

+ V -

HÌNH H7.36

7.9.1. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG DÒNG, ÁP:

Các phương trình cân bằng dòng và áp xây dựng từ mạch tương đương của động cơ DC kích từ song song ghi nhận như sau:

 f kt kt

V  R R .I (7.54)

V E R .I  ử ử (7.56)

Trong đó E K . .n E kt

n ử kt

I I I (7.57)

Dòng Inlà dòng từ nguồn cấp đến động cơ .

Đối với mạch kích thích khi không cần điều chỉnh thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông kích thích, ta chỉnh cho Rkt = 0, không đấu nối tiếp điện trở ngoải với mạch phần cảm.

7.9.2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG – HIỆU SUẤT:

Từ phương trình cân bằng áp của mạch phần ứng, nhân hai vế của quan hệ (7.54) cho dòng Iư , ta có:

2

ử ử ử ử

V.I E.I R .I Từ (7.57) suy ra:

n kt ử ử ử2

V. I I  E.I R .I (7.58)

Hay

2

n ử ử ử kt

V.I E.I R .I  V.I (7.59)

Cần chú ý đến ý nghĩa của các tích số trong quan hệ (7.59).

Cụng suất điện cấp đến động cơ: P1 Pủieọn  V.In (7.60) Công suất điện từ, công suất cơ đưa ra trục động cơ nhưng chưa trừ ma sát cơ, quạt gió

và tổn hao thép. Pđt Pđiệntừ  E.Iư (7.61)

Tổn hao trên dây quấn phần ứng do tác dụng Joule, tổn hao đồng trên phân ứng:

2

jứng ư ư

P R .I (7.62)

Tổn hao trên mạch kích thích: Pjkt  V.Ikt Rf R .Ikt 2kt (7.63)

Giản đồ năng lượng trình bày phân bố các thành phần công suất trong động cơ DC kích từ song song mô tả trong hình H7.37.

1 ủieọn n

P P V.I

2

jứng ư ư

P R .I

  2

jkt kt f kt kt

P V.I  R R .I

điệntừ ư

P E.I P2 Pcô ra

mq theùp

P 

HÌNH H7.37 : Giản đồ phân bố năng lượng động cơ DC kích từ song song

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

Hiệu suất của động cơ xác định theo quan hệ:

mq+Theùp 2

1

Công suất cơ ra (đã trừ P ) P

P Công suất điện cấp vào động cơ

   (7.64)

Phần trăm hiệu suất:

2 1

% P .100 P

 

     (7.65)

7.9.3. CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC :

Các đặc tính làm việc của động cơ DC kích từ song song gồm: đặc tính tốc độ, đặc tính momen điện từ theo dòng phần ứng và đặc tính cơ có quan hệ hoàn toàn giống như các đặc tính của động cơ kích từ độc lập. Tham khảo lại các mục 7.82 ; 7.8.3 ; 7.8.4.

THÍ DỤ 7.5:

Cho động cơ một chiều kích từ song song có các thông số định mức như sau:

Công suất định mức: Pđm = 12 kW Áp định mức: Vđm = 240 V Dòng vào định mức: Iđm = 61 A

Tốc độ định mức: ndm = 1000 vòng/phút Điện trở dây quấn kích thích: Rf = 240 Ω.

Khi không đấu nối tiếp điện trở ngoài với mạch phần cảm và vận hành động cơ mang tải định mức, tổn hao trên dây quấn phần ứng bằng 54,54% tổn hao tổng. Lúc động cơ mang tải định mức, xác định:

a./ Điện trở dây quấn phần ứng.

b./ Sức phản điện trên phần ứng.

c./ Tổn hao ma sát cơ và thép.

d./ Momen điện từ và momen cơ trên trục động cơ.

GIẢI

CÂU a:  Điện trở dây quấn phần ứng 

Công suất điện cấp vào động cơ lúc tải định mức (hay đầy tải):

 dm dm   

P1 V .I 240 61 14640W

Tổng tổn hao: Tõoồnhao P 1 Pủm 14640 12000 2640 W Dòng điện kích thích: kt  dm  

f

I V A

R

240 1 240 Dòng điện qua phần ứng lúc tải định mức:

ử ủm kt

I I I 61 1 60  A Tổn hao trên dây quấn phần ứng lúc đầy tải:

     

Pju 0 5454, Tõoồnhao 0 5454 2640, 1439 85, 1440W Điện trở dây quấn phần ứng:

 jử   

ử ử

R P ,

I2 2

1440 0 4

60

CÂU b: Sức phản điện E

Sức phản điện trên phần ứng lúc tải định mức:

dm u u

E U R .I 240 0 4 60 ,   216 V CÂU c: Tổn hao ma sát cơ quạt gió và tổn hao thép

Cụng suất điện từ lỳc tải định mức. Pủt  E Iử  216 60 12960W

Tổn hao ma sỏt cơ và thộp: Pmq theựp Pủt Pủm  12960 12000  960W CÂU d: Momen điện từ và momen cơ

Momen điện từ lúc tải định mức.

dt dt

dm

M , . P , . , Nm

n

 

     12960

9 55 9 55 123 768

1000 Momen cơ ra trên trục lúc tải định mức.

co dm

dm

M , . P , . , Nm

n

 

     12000

9 55 9 55 114 6

1000

THÍ DỤ 7.6:

Cho động cơ một chiều kích từ song song có các thông số định mức như sau:

Công suất định mức: Pđm = 5,5 kW Áp định mức: Vđm = 240 V Dòng vào định mức: Iđm = 26 A

Tốc độ định mức: ndm = 1500 vòng/phút Điện trở dây quấn phấn ứng: Rư = 0,4 Ω.

Điện trở dây quấn phấn cảm: Rf = 240 Ω.

a./ Tính phần trăm hiệu suất động cơ lúc đầy tải (tải định mức).

b./ Dòng điện mở máy qua phần ứng và qua dây nguồn.

c./ Giả sử mạch từ không bảo hòa, tìm tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.

d./ Khi không điều chỉnh thay đổi kích thích và giảm thấp tải trên trục động cơ, biết công suất điện từ là 2500 W , tính sức phản điện trên phần ứng suy ra tốc độ quay của động cơ tại lúc này.

e./ Bây giờ giả sử động cơ mang tải với dòng từ nguồn cấp vào động cơ có giá trị bằng nửa giá trị định mức; tìm tốc độ quay và momen điện từ của động cơ.

GIẢI

CÂU a:  Phầm trăm hiệu suất của động cơ lúc đầy tải 

Công suất điện cấp vào động cơ lúc tải định mức (hay đầy tải):

 dm dm   

P1 V .I 240 26 6240 W

Phần trăm hiệu suất của động cơ:    

       Pủm

% , %

P1

100 5500 100 88 14 6240

CÂU b:  Dòng mở máy qua phần ứng 

Áp dụng quan hệ (7.46), ta cĩ: mm ứng đm

ử

V 240

I 600 A

R 0,4

  

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

Dũng điện qua dõy quấn kớch thớch: kt ủm

f

V 240

I 1A

R 240

  

Dòng điện mở máy qua dây nguồn: Imm  Imm ung Ikt  600 1 601A 

CÂU c:  Tốc độ không tải lý tưởng 

Theo giả thiết của đầu đề : với mạch từ không bảo hòa và không điều chỉnh thay đổi dòng kích thích (không thay đổi từ thông kích thích) tốc độ quay và sức phản điện trên phần ưng tỉ lệ thuận với nhau. Ngoài ra theo các quan hệ (7.38) và (7.47) ta suy ra:

o ủm

đm lúc đầy tải

n V

n  E

Sức phản điện lúc đầy tải: E V dm R .Iu u  240 0 4 26 ,  229 6, V Tốc độ không tải lý tưởng:

ủm

0 ủm

lúc đầy tải

V 240 vòng

n n 1500 1568

229,6 phuùt

E

     

 

        

CÂU d:  Sức phản điện và tốc độ quay tại lúc tải với Pđt = 2500 W 

Với Pdt  2500 W, ta suy ra quan hệ sau: E.Iu  2500 W

Từ phương trỡnh cõn bằng ỏp phần ứng ta cú: Vủm  E R .I hay 240 E 0,4.Iử ử   ử Thu gọn hệ phương trình hai ẩn số theo E và Iư ta có phương trình bậc 2 sau đây:

E2 240.E 1000 0 

Giải phương trình bậc 2 ta có các nghiệm như sau: E1  235,758 V và E1  4,24 V Chọn nghiệm có giá trị lớn, suy ra tốc độ động cơ bằng phương pháp lập tì số, ta có:

1

ủm lúc đầy tải

E 235,758 vòng

n n 1500 1540

229,6 phuùt

E

     

 

       

CÂU e:  Tốc độ quay tại lúc tải với dòng từ nguồn bằng nửa định mức. 

Dũng qua phần ứng lỳc mang tải: Iử In Ikt Iủm Ikt 26 1 12 A

2 2

 

       

Sức phản điện khi mang tải với dòng qua phần ứng Iư = 12 A

ủm ử ử

E V R .I  240 0,4 12 239,52 V   Tốc độ động cơ khi mang tải với dòng qua phần ứng Iư = 12 A

ủm lúc đầy tải

E 239,52 vòng

n n 1500 1564,8

229,6 phuùt

E

     

 

       