1
CHƯƠNG 2
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
2
CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ DC THÔNG DỤNG
+
-
+
-
Động cơ DC
kích từ độc lập
V V
kt
i
ư
+
-
A
1
A
2
F
1
F
2
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
3
SƠ ĐỒ TƯƠNG ĐƯƠNG VÀ CÁC HỆ THỨC

CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ DC
+
-
V
i
ư
+
-
E
R
ư
Mạch tương đương
động cơ DC kích từ độc lập
ở chế độ xác lập
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
4
ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ DC
 Phương trình cơ bản của động cơ DC:
E = K

V = E + R
ư
I
ư
M = K

I
ư
•  : Từ thông trên mỗi cực (Wb)

• K : hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ
• I
ư
(A), V (V) : dòng điện và điện áp phần ứng
• R : điện trở phần ứng ()
• M : momen xoắn do động cơ sinh ra (Nm)
•  : tốc độ góc của động cơ (rad/s)
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
5
ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
Phuơng trình đặc tính cơ của động cơ DC:
u
u
R
V
I
K K

 
 


Hoặc:


Với động cơ DC kích từ độc lập:
K

= const

 Đặc tính cơ là đường thẳng
 
2
u
R
V
M
K
K

 


403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
6
ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ NỐI TIẾP
N
ếu động cơ làm việc trong vùng tuyến tính của đặc tính từ hoá:
( )
u kt u
I K I
   

Momen động cơ:
2
( )
u u kt u
M K I I K K I
     


Phuơng trình đặc tính cơ:
1
u u
kt u kt kt
kt
R R
V V
K K I K K K K
K K M

   
   


u
R
: điện trở phần ứng + điện trở cuộn kích từ
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
7
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC
Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC

Điều khiển điện áp phần ứng

Điều khiển từ thông

Điều khiển điện trở phần ứng


Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
8
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG
V
d
= thay đổi và
d dm
V V

, từ thông
dm
  
.
Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho phần
ứng.
Phương trình đặc tính cơ lúc này:
 
d
2
u
V R
M
K
K

 




Đặc tính cơ là những đường thẳng song song, có độ dốc = độ dốc
đặc tính cơ tự nhiên.
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
9
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG
Điều khiển tốc độ bằng thay
đổi điện áp phần ứng
Các đặc tính của động cơ
DC kích từ độc lập khi thay
đổi điện áp phần ứng
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
10
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG
Điện áp phần ứng động cơ có thể được điều khiển
bằng cách sử dụng:

Hệ thống máy phát – Động cơ (Hệ F-Đ)

Bộ chỉnh lưu có điều khiển (AC-DC)

Bộ Chopper (DC-DC)
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
11
ĐIỀU KHIỂN TỪ THÔNG
V
d

= V
đm
, từ thông

thay đổi bằng cách giảm điện áp kích từ
Phương trình đặc tính cơ lúc này:
 
d
2
u
V R
M
K
K

 



Từ thông giảm  tốc độ không tải của động cơ tăng  tốc độ
động cơ càng lớn.
Từ thông giảm  độ cứng đặc tính cơ giảm
Thường dùng phối hợp với phương pháp thay đổi điện áp phần ứng
để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ của hệ thống.
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
12
ĐIỀU KHIỂN TỪ THÔNG
Đặc tính cơ của động cơ DC kích
từ độc lập khi giảm từ thông

403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
13
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TRỞ PHẦN ỨNG
V
d
= V
đm
, từ thông
dm
  

Thay đổi điện trở phụ bằng cách thêm R
p
vào mạch phần ứng.
Phương trình đặc tính cơ lúc này:
 
dm
2
( )
u p
R R
V
M
K
K


 




Trong trường hợp này:
0
dm
V
K



= const: tốc độ không tải lý tưởng không đổi
 
2
u p
K
R R


 

: độ cứng đặc tính cơ thay đổi, khi R
p
tăng, độ cứng
đặc tính cơ giảm, nghĩa là đặc tính cơ dốc nhiều hơn.
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
14
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TRỞ PHẦN ỨNG
Điều khiển tốc độ bằng thay
đổi điện trở phần ứng

Các đặc tính của động cơ DC kích từ
độc lập khi thay đổi điện trở phụ
phần ứng
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
15
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TRỞ PHẦN ỨNG

Phương pháp này có hiệu suất thấp, độ cứng đặc
tính cơ thấp khi hoạt động ở tốc độ thấp

Thường chỉ dùng với động cơ có công suất nhỏ
hoặc điều chỉnh tốc độ trong một thời gian ngắn
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
16
CHẾ ĐỘ KHỞI ĐỘNG

Nếu khởi động bằng cách đóng trực tiếp vào
nguồn điện => dòng khởi động rất lớn => phát sinh
tia lửa điện làm hư cổ góp và phát nhiệt trong cuộn
day phần ứng.

Cách khắc phục:
+ Dùng bộ biến đổi để hạn chế dòng khởi động
+ Dùng bộ biến trở khởi động gắn thêm vào mạch
phần ứng
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
17

CÁC CHẾ ĐỘ HÃM
Khi động cơ hoạt động ở chế độ máy phát
 Hãm tái sinh: động cơ nhận năng lượng từ tải, biến thành
điện năng và trả về lưới điện
 Hãm động năng: động cơ nhận năng lượng từ tải rồi tiêu
tán trên điện trở phần ứng
 Hãm ngược: động cơ nhận năng lượng từ tải và nguồn rồi
tiêu tán trên điện trở phần ứng
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
18
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Thông thường, động cơ DC cho phép dòng quá tải
bằng 2I
đm
. Đặc biệt có thể đạt tới 3,5 lần

Khởi động: với phương pháp đóng nguồn áp trực
tiếp lên phần ứng sẽ làm phát sinh dòng điện lớn
=> làm hư động cơ

Khắc phục: thay đổi đặc tính khởi động
+ Điều chỉnh điện áp nguồn
+ Thay đổi điện trở phụ phần ứng
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
19
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
a)Thay đổi điện áp phần

ứng
b)Thay đổi điện trở
phụ
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
20
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
 Hãm tái sinh: Xảy ra khi E > U
ư
.
Động cơ nhận năng lượng từ tải, biến thành điện năng và
trả về lưới điện
Hãm tái sinh ở động cơ DC kích
từ độc lập
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
21
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Điều kiện để xảy ra hãm tái sinh là: nguồn phải có
khả năng nhận năng lượng

Có 2 khả năng hãm tái sinh:
+ Điều khiển giảm vận tốc động cơ (giảm điện áp
cung cấp cho phần ứng)
+ Khi tải thế năng làm tốc độ động cơ tăng lớn hơn
giá trị tốc độ lúc không tải (U
ư
= const)
403012 - Truyền động tự động

02/01/2011
22
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
23
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Hãm động năng: Xảy ra khi phần ứng động cơ
được ngắt ra khỏi nguồn và chuyển sang mắc nối
tiếp với điện trở phụ.
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
24
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Phương trình mô tả:
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011
25
ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Hãm ngược: xuất hiện khi
+ Đảo chiều điện áp phần ứng
+ Có tải thế năng ngược chiều vận tốc không tải
của đặc tính cơ
403012 - Truyền động tự động
02/01/2011