Đồ án Điện tử công suất - Thiều Quang Thịnh

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. ----š & ›---- A. TỔNG QUAN VỀ CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA: 1.Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha : Hình 1.1: Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha R E L T3 T2 T1 A B C a b c Hình 1.2 : Sơ đồ dạng sóng tia 3 pha Ä Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha: Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Yo, 3 pha Thyristor nối với tải như hình 1.1. ¯ Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu: +Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung tính. +Khi biến áp đấu hình sao (Y)trên mỗi pha A,B,C nối một van.3 catod đấu chung cho điện áp dương của tải ,còn trung tính biến áp, sẽ là điện áp âm. Ba pha này dịch góc 120o theo các đường cong điện áp pha ,có điện áp của 1 pha dương hơn điện áp của 2 pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kì . +Nếu có các Thyristor khác đang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải dương hơn pha kia. Vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đầu tiên. Góc mở tự nhiên: +Góc mở được xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển từ âm đến 0 (từ đóng sang khoá) cho đến khi bắt đầu đặt xung điều khiển vào. +Điện áp gây nên quá trình chuyển mạch: điện áp dây. + Trong đó : g: góc dẫn m: góc chuyển mạch 2.Nguyên lý hoạt động : a). Xét khi góc mở a = 0: id E i2 E i3 E i1 E Va Vb Vc u q1 q2 q3 q4 q q q q q - Điện áp pha thứ cấp máy biến áp - Qua hình trên ta thấy: · Lúc ® . có giá trị lớn nhất nên T1 mở cho dòng chạy qua T2; T3 khoá · Lúc ® . có giá trị lớn nhất nên T2 mở cho dòng chạy qua T1; T3 khoá · Lúc . , T3 mở; T1, T2 khoá; Trong đó: R: điện trở của động cơ. E: suất điện động phản kháng của động cơ. Dòng trung bình: b). Xét khi góc mở a ¹ 0 : Giả thiết tải : R, L,Eu , chuyển mạch tức thời. Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp: *Nhịp V1: khoảng thời gian từ . Tại điện áp đặt lên u1 > 0, có xung kích khởi: T1 mở, khi đó: T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này: +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1: id = Id = i1 +Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 = i3 = 0 Trong nhịp V1: uV2 từ âm chuyển lên 0, khi uV2 = 0 thì T2 mở, lúc này uV1 = u1 – u2 = 0 và bắt đầu âm nên T1 đóng, kết thúc nhịp V1, bắt đầu nhịp V2. *Nhịp V2: từ Lúc này : T2 mở, T1, T3 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2: ud = u2 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 2: id = Id = i2 +Dòng điện qua T1, T3 bằng 0: i1 = i3 = 0 Trong nhịp V2: uV3 từ âm chuyển lên 0, khi uV3 = 0 thì T3 mở, lúc này uV2 = u2 – u3 = 0 và bắt đầu âm nên T2 đóng, kết thúc nhịp V2, bắt đầu nhịp V3. *Nhịp V3: từ Lúc này : T3 mở, T1, T2 đóng. +Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3: ud = u3 +Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3: id = Id = i3 +Dòng điện qua T1, T2 bằng 0: i1 = i2 = 0 Trong nhịp V3: uV1 từ âm chuyển lên 0, khi uV1 = 0 thì T1 mở, lúc này uV3 = u3 – u1 = 0 và bắt đầu âm nên T3 đóng, kết thúc nhịp V3, bắt đầu nhịp V1. Trong mạch ,dạng sóng của dòng điện phụ thuộc vào tải, tải thuần trở dòng điện id cùng dạng sóng ud ,khi điện kháng tải tăng lên ,dòng điện càng trở nên bằng phẳng hơn, khi Ld tiến tới vô cùng dòng điện id sẽ không đổi, id = Id . Trị trung bình của điện áp tải: Trong đó : a : Góc mở Thyristor. Trùng dẫn: Giả sử T1 đang cho dòng chạy qua, iT1 = Id. Khi cho xung điều khiển mở T2. Cả 2 Thyristor T1 và T2 đều cho dòng chảy qua làm ngắn mạch 2 nguồn ea và eb. Nếu chuyển gốc toạ độ từ sang ta có: Điện áp ngắn mạch: Dòng điện ngắn mạch được xác định bởi phương trình: Do đó: Nguyên tắc điều khiển các Thyristor : Khi anod của Thyristor nào dương hơn Thyristor đó mới được kích mở. Thời điểm của 2 pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các Thyristor. Các Thyristor chỉ được mở với góc mở nhỏ nhất . Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có 1 Thyristor dẫn ,như vậy dòng điện qua tải liên tục, mỗi t dẫn trong 1/3 chu kì.còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời gian dẫn của các Thyristor nhỏ hơn .Tuy nhiên, trong cả 2 TH dòng điện trung bình của các Thyristor đều bằng 1/3 Id .trong khoảng thời gian Thyristor dẫn dòng điện của Thyristor bằng dòng điện tải. Dòng điện Thyristor khoá = 0. Điện áp Thyristor phải chịu bằng điện dây giữa pha có Thyristor khoá với pha có Thyristor đang dẫn. Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc vào góc mở Thyristor . +Nếu a £ 30 ® Ud , Id liên tục. +Nếu a > 30 ® Ud , Id gián đoạn t I2 Ud I1 I3 UT1 t t t t Id t1 t2 t3 t4 Ud Id T2 0 Hình 1.3: Giản đồ đường cong khi a= 30o tải thuần trở α α Ud t t t t t Id I1 I2 I3 UT1 Ud Id T2 0 Hình 1.4 :Giản đồ đường cong khi góc mở a= 60o ¯ Nhận xét : So với chỉnh lưu 1 pha: +Chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện một chiều tốt hơn. +Biên độ điện áp đập mạch tốt hơn. +Thành phần sóng hài bậc cao bé hơn . +Việc điều khiển các van bán dẫn cũng tương đối đơn giản hơn. Dòng điện mỗi cuộn thứ cấp là dòng điện 1 chiều ,do biến áp 3 pha 3 trụ mà từ thông lõi thép biến áp là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất biến áp phải lớn. Khi chế tạo biến áp động lực, các cuộn dây thứ cấp phải đấu sao(Y) ,có dây trung tính phải lớn hơn dây pha vì dây trung tính chịu dòng tải. 3. Tổng quan về Thyristor : a) Cấu tạo: Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P và N ghép xen kẽ nhau và có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G . A P1 P2 N1 K N2 G J2 J3 Ei J1 + + + + + + + + + Hình 1-5 A K G Kí hiệu : b) Nguyên lý hoạt động : Khi Thyristor được nối với nguồn một chiều E > 0 tức cực dương đặt vào anốt cực âm đặt vào catốt, thì tiêp giáp J1, J3 được phân cực thuận còn miền J2 phân cực ngược, gần như toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép J2, điện trường nội tại E1 của J2 có chiều từ N1 hướng tới P2. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện càng được mở rộng ra, không có dòng điện chạy qua tiristor mặc dù nó được đặt dưới 1 điện áp dương. - Một trong những biện pháp đơn giản nhất để mở Thyristor được trình bày trên hình vẽ. . Khi đóng mở K, nếu Ig > Igst thì T mở ( Ig » (1,1 ¸1,2 ). Igst ) Ig : Giá trị dòng điều khiển ghi trong sổ tay tra cứu Thyristor R2 = 100¸ 1000(W) +Mở Thyristor : Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K ) thì các electron từ N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy về nguồn Ug và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G1 - J3 - K - G , còn phần lớn điện tử dưới sức hút cuả điện trường tổng hợp của mặt J2 lao vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng tốc do đó có động năng rất lớn sẽ bẻ gảy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên các điện tử tự do mới. Số điện tử này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si khác trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của các phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện càng nhiều điện trường chạy vào vùng N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng đẫn điện ào ạt làm cho J2 trở thành mặt ghép dẫn điện bắt đầu từ một diểm nào đó ở sung quanh cực rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ lan truyền khoảng 1m/100ms -E +E K T R2 Rt R1 Hình 1-6a Có thể hình dung như sau : Khi dặt Thyristor ở UAK > 0 thì Thyristor ở tình trạng sẵn sàn mở cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi tín hiệu Ig ở cực điều khiển, nếu Ig > Igst thì Thyristor mở. +Khoá Thyristor : Một khi Thyristor đã mở thì tín hiệu Ig không còn tác dụng nữa. Để khoá Thyristor có 2 cách : . Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dòng duy trì Idt C C Rt2 Rt1 +E T R +E T2 T1 K B A Hình 1-6b Hình 1-6c . Đặt một điện áp ngược lên Thyristor UAK < 0, hai mặt J1, J3 phân cực ngược, J2 phân cực thuận. Những điện tử trước thời điểm đảo cực tính UAK < 0 đang có mặt tại P1, N1, P2, bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ Catốt về Anốt và về cực âm của nguồn điện áp ngoài. - Lúc đầu quá trình từ t0® t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J1, J3 trở nên cách điện. Còn một ít điện tử được giủ lại giữa hai mặt ghép, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển. - Thời gian khoá toff được tính từ khi bắt đầu xuất hiên dong điện ngược bằng 0 (t2) đây là thời gian mà sau đó nếu đặt điện áp thuận lên Thyristor thì Thyristor vẫn không mở, toff kéo dài khoảng vài chục as. Trong bất kỳ trường hợp nào cũng không được đặt tiristor dưới điện áp thuận khi Thyristor chưa bị khoá nếu không sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn. Trên sơ đồ hình (b), việc khoá Thyristor bằng điện áp ngược được thực hiện bằng cách đong khoá K. còn sơ đồ (c) cho phép khóa Thyristor một cách tự động. Trong mạch hình (c) khi mở Thyristor này thì tiristor kia sẽ khoá lại. Giả thuyết cho một xung điện áp dương đặt vào G1®T1 mở dẫn đến xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch : +E - R1-T1 - -E,còn dòng thứ 2 chảy theo mạch +E - R2 -T1- -E. - Tụ C được nạp điện đến giá trị E, bản cực dương ở B, bản cực âm ở A. Bây giờ nếu cho một xung điện áp dương tác động vào G2®T2 mở nó sẽ đặt điện thế điểm B vào catốt của T1. Như vậy là T1 bị đặt dưới điện áp Uc = -E và T1 bị khoá lại. -T2 mở lại xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch : + E - R1-C - T2 - -E. Còn dòng thứ hai chảy theo mạch : +E - R2 - T2 - -E. - Tụ C được nạp ngược lại cho đến giá trị E, chuẩn bị khoá T2 khi ta cho xung mở T1 c) Điện dung của tụ điện chuyển mạch : - Trong sơ đồ hình (b), (c) một câu hỏi được đặt ra là : Tụ điện C phải có giá trị bằng bao nhiêu thì có thể khoá được Thyristor ? ® Như đã nói ở trên khi T1 mở cho dòng chảy qua thì C được nạp điện đến giá trị E. bản cực “+” ở phía điểm B. tại thời điểm cho xung mở T2 (cả 2 Thyristor điều mở), ta có phương trình mạch điện. với Nên Viết dưới dạng toán tử Laplace : Vì nên với Từ đó ta có : .  Thời gian toff là khoảng thời gian kể từ khi mở T2 cho đến khi UT1 bắt đầu trở thành dương, vậy ta có : hoặc sẽ nhận được toff :m ; I : Ampe ; E : Volt ; C : mF Ia III IV II I IH U Ing Ung I0 Uth Uch Hình 1-7 d) Đặt tính Volt - Ampe của Thyristor : Đoạn 1 : Ứng với trạng thái khoá của Thyristor, chỉ có dòng điện rò chảy qua Thyristor khi tăng U lên đến Uch (điện áp chuyển trạng thái ), bắt đầu quá trình tăng nhanh chống của dòng điện. Thyristor chuyển sang trạng thái mở. Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2. Trong giai đoạn này mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của điện áp đặt lên Thyristor, đoạn này gọi là đoạn điện trở âm. Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của Thyristor. Khi này cả 3 mặt ghép đã trở thàng đẫn điện. Dòng chảy qua Thyristor chỉ còn bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rãi trên Thyristor rất lớn khoảng 1V. Thyristor được giử ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn dòng duy trì IH. Đoạn 4 : Ứng với trạng thái Thyristor bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng điện rất lớn, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đên Ung thì dòng điện ngược tăng lên nhanh chống, mặt ghép bị chọc thủng, Thyristor bị hỏng. Bằng cách cho Ig lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các Uch nhỏ dần đi. B: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP. I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU : Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp,giao thông vận tải và nói chung trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng. Máy điện một chiều có thể làm việc cả hai chế độ máy phát và động cơ. Khi máy làm việc ở chế độ máy phát công suất đầu vào là công suất cơ còn công suất đầu ra là công suất điện. Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbine gas, động cơ điesel hoặc là động cơ điện. Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ, công suất đầu vào là công suất điện còn công suất đầu ra là công suất cơ. Cả hai chế độ làm việc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và có dòng điện chạy qua. SĐĐ phần ứng động cơ điện một chiều tính theo công thức: Eư = kEn = kM Mômen điện từ tính theo công thức M = kMIư Phương trình cân bằng điện áp của động cơ : U = Eư + Rư * Iư II. CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU : 1.Phần tĩnh hay stato : ð Đây là một phần đứng yên của máy . Phần tĩnh gồm các bộ phận tĩnh sau: a).Cực từ chính : Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ . Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cácbon dày 0.5 đến 1mm ép lại và tán chặt . Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thép khối . Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông .Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ . Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nối nối tiếp với nhau. b).Cực từ phụ : Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều . Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính .Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ những bulông. c).Gông từ : Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máy . trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại , Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc . Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy . d).Các bộ phận khác : Các bộ phận khác gồm có : -Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện . Trong máy điện nhỏ và vừa , nắp máy còn có tác dụng làm giá đở ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang. -Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài . Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp . Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá . Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ . Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại. 2.Phần quay rotor : ðPhần quay gồm có những bộ phận sau : a).Lõi sắt phần ứng : Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ .Thường dùng những tấm thép kỷ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên .Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. b).Dây quấn phần ứng : Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua .Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện . Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kW ) thường dùng dây có tiết diện tròn . Trong máy điện vừa và lớn , thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật . Dây quấn được cách điện cẩn thận với rảnh của lõi thép . c. Cổ góp : Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều ) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều . d).Các bộ phận khác : -Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy . -Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng , cổ góp cánh quạt và ổ bi . Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt . 3.Các trị số định mức: Chế độ làm việc định mức của máy điện một chiều là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưởng chế tạo đã quy định.Chế độ đó đươc đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức . Trên nhãn máy thường ghi những đại lượng sau : Công suất định mức: Pđm (KW hay W); Điện áp định mức: Uđm (V); Dòng điện định mức: Iđm (A); Tốc độ định mức: nđm (vg/ph). Ngoài ra còn ghi kiểu máy , phương pháp kích từ , dòng điện kích từ và các số liệu về điều kiện sử dụng . III. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU : Quan hệ giửa tốc độ và mômen động cơ gọi là đặc tính cơ của động cơ : w = f(M) hoặc n = f(M). Quan hệ giửa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy sản xuất: wc= f(Mc) hoặc nc= f(Mc). Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơ điện. đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giửa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ: w = f(I) hoặc n = f(I). Trong phạm vi của đề tài này chỉ xét đến đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 1. Phương trình đặc tính cơ: RKT CKT Rf Uư IKT E UKT Hình 1-5 Theo sơ đồ hình (1-5) ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau: Uư = Eư + (Rư +Rf)Iư ( 1-1) Trong đó:Uư - điện áp phần ứng, (V) Eư - sức điện động phần ứng,(V) Rư - điện trở của mạch phần ứng, (W) Rf - điện trở phụ trong của mạch phần ứng, (W) Với: Rư = rư + rcf + rb + rct Trong đó: rư - điện trở cuộn dây phần ứng. rcf - điện trở cuộn cực từ phụ. rb- điện trở cuộn bù. rct- điện trở tiếp xúc chổi than. Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức: Eư = (1-2) Trong đó: 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. f - từ thông kích từ dưới một cực từ. w - tốc độ góc,rad/s. k = - hệ số cấu tạo của động cơ. Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì: Eư = Ke.fn (1-3) Với: w = Vì vậy: Eư= Ke = là hệ số sức điện động của động cơ . Ke = » 0.105K Từ (1-1) và (1-2) ta có: ã = (1-4) Biểu thức (1-4) là phương trình đặc tính cơ điện của đông cơ. Mặt khác, mômen điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi: Mđt= Kf Iư (1-5) Suy ra: Iư = . Thay giá trị Iư vào (1-4) ta được: Eư = (1- 6) Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là Mđt= Me= M. Khi đó ta được: Eư = (1-7) Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông f = const, thì cá phương trình đặc tính cơ điện (1- 4) và phương tình đặc tính cơ (1-7) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu điển trên hình (1-2) là những đường thẳng. Theo các đồ thị trên, khi Iư= 0 hoặc M = 0 ta có: Eư = (1-8) w0: gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ. Còn khi w = 0 ta có: Iư = (1-9) Và M = KfInm = Mnm Inm, b. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập w0 a. Đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập w0 wđm wđm Iđm Inm I I w w Mđm Mnm Hình 1-6 Inm,Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. Mặt khác từ phương trình đặc tính (1-4) và (1-7) cũng có thể được viết dưới dạng: Eư = (1-10) Eư = Eư = : gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M. 2.Xét các ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính cơ (2-7) ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: Từ thông động cơ f, điện áp phần ứng Uư, và điện trở phần ứng động cơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó: a) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng: Giả thiết rằng Uư=Uđm= Const và f = fđm=const. w0 TN(Rn) Hình 1-7 Rf1 Rf2 Rf3 Rf4 Mc M Muốn thay đôi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng: Eo = Độ cứng đặc tính cơ: Khi Rf càng lớn b càng nhở nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ưng với Rf=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên: (1-11) bTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả cá đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở Rf ta được một họ đặc tính biến trở như hình (2-5) ứng với mổi 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 củng 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. b).Ảnh hưởng của điện áp phần ứng: w w0 w01 w02 w03 w04 Uđm U1 U2 U3 U4 Mc Hình 1-8 M(I) Giả thiết từ thông f = fđm= const, điện trở phần ứng Rư = const. Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm, ta có: Tốc độ không tải: Độ cứng đặc tính cơ: Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song như trên (Hình 2-4). Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc đ