Bài giảng Trang bị điện-điện tử trong máy công nghiệp - Chương 2.1: Động cơ điện - Nguyễn Duy Anh

Nội dung text: Bài giảng Trang bị điện-điện tử trong máy công nghiệp - Chương 2.1: Động cơ điện - Nguyễn Duy Anh

1. Chương 2: Động Cơ Điện TS. Nguyễn Duy Anh Khoa Cô Khí Boä moân Cô Ñieän Töû
2. Ứng dụng Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện. Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặt biệt trong các đầu máy xe lửa. Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang (chúng là các động cơ bước rất nhỏ)
3. Nguyên lý hoạt động 5
4. Phân loại động cơ điện
5. Đặc tính cơ của động cơ điện  Trong hệ TĐĐ bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện - cơ. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của động cơ điện. Người ta định nghĩa như sau: Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như nó có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ Pcơ = M.w cấp cho máy SX (sau khi đã có tổn thất DP).  Công suất cơ Pcơ có giá trị dương nếu mômen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ quay, có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều quay.  Công suất điện Pđiện có giá trị âm nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn.
6. Đặc tính cơ của động cơ điện Trong hệ thống TĐĐ, động cơ điện có nhiệm vụ cung cấp động lực cho cơ cấu sản xuất. Các cơ cấu sản xuất của mỗi loại máy có các yêu cầu công nghệ vμ đặc điểm riêng. Máy sản xuất lại có rất nhiều loại, nhiều kiểu với kết cấu rất khác biệt. Động cơ điện cũng vậy, có nhiều loại, nhiều kiểu với các tính năng, đặc điểm riêng.
7. Động cơ DC Lực tác dụng lên cuộn dây: với: F: lực tác dụng lên cuộn dây (N) I: dòng chạy qua cuộn dây (A) B: cường độ từ trường (G) L: chiều dài cuộn dây (m) : góc tạo bởi vectơ B và I  C.B. Pham Kỹ thuật điều khiển tự động 6-13
8. Động cơ DC Khi phần ứng quay trong môi trường từ trường, một sức điện động sẽ xuất hiện trên các cuộn dây của phần ứng (ngược chiều với điện áp nguồn cấp vào phần ứng). với: EMF: điện áp tạo ra KE: hằng số dựa vào cấu tạo động cơ : từ thông S: tốc độ động cơ (rpm) Điện áp thực trên phần ứng với: VA: điện áp thực trên phần ứng VTn: điện áp nguồn cấp vào phần ứng CEMF: điện áp tạo ra bởi động cơ IA: dòng điện phần ứng RA: trở kháng phần ứng  C.B. Pham Kỹ thuật điều khiển tự động 6-15
9. Các loại động cơ điện phổ biến Động cơ không đồng bộ ba pha, Động cơ cảm ứng một pha, Động cơ điện một chiều, Động cơ bước
10. Cấu tạo
11. Cấu tạo  Khi 3 cuộn dây phần ứng kết hợp thành một lồng trụ như hình sau với các thanh dẫn bằng nhôm thì roto được gọi là ro to lồng sóc.
12. Nguyên lý hoạt động  Khi từ trường quay (giả sử theo chiều KĐH) của phần cảm quét qua các dây dẫn phần ứng thì trong các cuộn dây (hay thanh dẫn) phần ứng xuất hiện suất điện động cảm ứng. Nếu mạch phần ứng nối kín thì có dòng điện cảm ứng sinh ra (chiều xác định theo quy tắt bàn tay phải). Từ trường quay lại tác dụng vào chính dòng cảm ứng này một lực từ có chiều xác định theo quy tắt bàn tay trái và tạo ra mô men làm quay phần cảm theo chiều quay của từ trường quay.  Tốc độ quay của phần cảm luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay (không đồng bộ). Động cơ điện hoạt động theo nguyên tắt này được gọi là động cơ điện không đồng bộ (KĐB) hay động cơ điện dị bộ hoặc động cơ điện xoay chiều cảm ứng.
13. Mở máy (khởi động) động cơ điện KĐB  Tuy dòng điện lớn nhưng mômen mở máy lại nhỏ: Đặc tính động cơ KĐB khi mở máy trực tiếp.
14. Phương pháp dùng điện trở mở máy ở mạch rotor  Phương pháp này chỉ dùng cho động cơ rotor dây quấn vì điện trở mở máy ở mạch ngoài mắc nối tiếp với cuộn dây rotor.
15. Phương pháp mở máy với điện trở hoặc điện kháng nối tiếp trong mạch stator  Phương pháp này dùng điện trở hoặc điện kháng mắc nối tiếp với mạch stator lúc mở máy và có thể áp dụng cho cả động cơ rotor lồng sóc lẫn rotor dây quấn. Do có điện trở hoặc điện kháng nối tiếp nên dòng mở máy của động cơ giảm đi, nằm trong giá trị cho phép. Mômen mở máy của động cơ cũng giảm.
16. Phương pháp mở máy dùng máy biến áp tự ngẫu  Phương pháp này được sử dụng để đặt một điện áp thấp cho động cơ khi mở máy. Do vậy, dòng điện của động cơ khi mở máy giảm đi.  Các tiếp điểm K' đóng, K mở lúc mở máy. Khi K' mở, K đóng thì quá trình mở máy kết thúc.  Phương pháp mở máy dùng cuộn kháng X và máy biến áp tự ngẫu thích hợp cho việc mở máy các động cơ cao áp.
17. Đảo chiều quay động cơ điện KĐB  Để đảo chiều quay của động cơ KĐB, cần đảo chiều quay của từ trường quay do stator tạo ra. Muốn vậy, chỉ cần đảo chiều hai pha bất kỳ trong 3 pha nguồn cấp cho stator.