0.1 Đặc tính cơ của động cơ điện

Khái niệm chung

Chương 1 đã cho ta thấy, khi đặt hai đường đắc tính cơ M() và Mc() lên cùng một hệ trục tọa độ, ta có thể xác định được trạng thái lamg việc của động cơ và của hệ (xem hình 1-2 và hình 1-3): trạng thái xác lập khi M = Mc ứng với giao điểm của hai đường đặc tính M() và Mc(); hoặc trạng thái quá độ khi M  Mc tại những vùng có   xl ; trạng thái động cơ thuộc góc phần tư thứ nhất và thứ ba; hoặc trạng thái hãm thuộc góc phần tư thứ hai và thứ tư.

Khi phân tích các hệ truyền động, ta thường coi máy sản xuất đã cho trước, nghĩa là coi như biết trước đặc tính cơ Mc() của nó. Vậy muốn tìm kiếm một trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu như tốc độ, mômen, dòng điện động cơ v... ta phải tạo ra những đặc tính cơ của động cơ tương ứng. Muốn vậy, ta phải ta phải nắm vững các phương trình đặc tính cơ và các đặc tính cơ của các loại động cơ điện, từ đó hiểu được các phương 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 được các trạng thái làm việc theo yêu cầu công nghệ.

Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức của nó. Trong nhiều trường hợp ta coi đặc tính này như loạt số liệu cho trước. Mặt khác nó có thể có vô số đặc tính cơ nhân tạo có được do biến đổi một hoặc vài thông số của nguồn, của mạch điện động cơ, hoặc do thay đổi cách nối dây của mạch, hoặc do dùng thêm thiết bị biến đổi. Do đó bất kỳ thông số nào có ảnh hưởng đến hình dáng và vị trí của đặc tính cơ, đều được coi là thông số điều khiển động cơ, và tương ứng là một phương pháp tạo đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M = f() hay dạng ngược  = f(M).

Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập (đmđl)

Sơ đồ nối dây của đmđl và đmss:

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập (ĐMđl): nguồn một chiều cấp cho phần ứng và cấp cho kích từ độc lập nhau.

Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì có thể mắc kích từ song song với phần ứng, lúc đó động cơ được gọi là động cơ điện một chiều kích từ song song (ĐMss).

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.CktRktfIktIưIưIkt+ Ukt -+ U -RktfRưfRưf+ Uư -EE

Các thông số cơ bản của đmđl:

Các thông số định mức:

nđm(vòng/phút); đm(Rad/sec); Mđm(N.m hay KG.m); đm(Wb);

fđm(Hz); Pđm(KW); Uđm(V); Iđm(A); ...

Các thông số tính theo các hệ đơn vị khác:

* = /đm ; M* = M/Mđm ; I* = I/Iđm; * = /đm; R* = R/Rđm;

Rcb = Uđm/Iđm,;

%; M%; I%; ...

Phương trình đặc tính cơ - điện và đặc tính cơ của đmđl:

Theo sơ đồ hình 2-1a và hình 2-1b, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

Uư = E + (Rư + Rưf).Iư (2-1)

Trong đó:

Uư là điện áp phần ứng động cơ, (V)

E là sức điện động phần ứng động cơ (V).

$\text{E=}\frac{p\text{.}N}{\mathrm{2\pi a}}\cdot \phi \cdot \omega =\mathrm{K\phi }\cdot \omega$ (2-2)

$K=\frac{p\text{.}N}{\mathrm{2\pi a}}$ là hệ số kết cấu của động cơ.

Hoặc:E = Ke.n(2-3)

Và: $\omega =\frac{\mathrm{2\pi n}}{\text{60}}=\frac{n}{\mathrm{9,}\text{55}}$

Vậy:Ke = $\frac{K}{\mathrm{9,}\text{55}}$ = 0,105.K