Báo cáo Xây dựng mô hình thí nghiệm đặc tính động cơ điện một chiều (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Xây dựng mô hình thí nghiệm đặc tính động cơ điện một chiều (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: T2011 - 07 S K C 0 0 3 3 6 8 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2011
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Mã số: T2011 - 07 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Vinh Quan Người tham gia: Trần Quang Thọ TP. HCM, 2011
3. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU N gày nay trong cuộc sống hằng ngày chúng ta thƣờng xuyên gặp hệ truyền động điện ở bất kỳ nơi đâu. Nhƣ trong các nhà máy xí nghiệp ở các dây chuyền sản xuất. Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta cũng cần và sử dụng nhiều nhƣ thang máy, cầu trục, cần trục, Nhƣ vậy có thể nói truyền động điện đã khẳng định đƣợc vai trò của nó trong cuộc sống và trong lao động sản xuất. Do sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử và tin học nên các hệ truyền động điện cũng có các bƣớc phát triển nhảy vọt. Nhƣ đã biết trong hệ thống truyền động điện không thể thiếu động cơ điện. Động cơ điện tạo ra moment quay để kéo cơ cấu sản xuất hoạt động nên nó đóng vai trò rất quan trọng trong hệ truyền động điện của cơ cấu sản xuất. Để chọn đƣợc loại động cơ hoạt động phù hợp với tính chất của tải thì ta cần phải biết đặc tính cơ của động cơ điện và đặc tính của tải. Một vấn đề đặt ra là trong thực tế có nhiều động cơ bị mất nhãn thì làm sao để ta chọn đƣợc cho phù hợp với yêu cầu hoạt động trong sản xuất. Chính vì lẽ đó mà tác giả đã chọn đề tài: Khảo Sát Đặc Tính Cơ Của Động Cơ Một Chiều. Ngoài ra với đề tài này sẽ cung cấp cho những sinh viên các ngành có liên quan đến bộ môn điện có cách nhìn trực quan và thực tế hơn về đặc tính cơ của động cơ. Trong đề tài này nội dung nghiên cứu đƣợc sắp xếp theo các chƣơng: Chƣơng 1: Chƣơng mở đầu Chƣơng 2: Giới thiệu chung về động cơ một chiều Chƣơng 3: Đặc tính cơ của động cơ một chiều Chƣơng 4: Mạng neuron Chƣơng 5: Thi công
4. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền thiết bị hiên đại đang du nhập vào nƣớc ta. Tác dụng của các công nghệ mới, thiết bị hiện đại đã và đang góp phần tích cực thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá. Các máy điện hiện đại trong mọi lĩnh vực đa phần hoạt động nhờ vào điện năng thông qua các thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, nhiệt năng trong các dây chuyền hiện đại, các thiết bị máy móc khác muốn hoạt động, vận hành không thể không kể đến các động cơ điện. Trong rất nhiều máy móc cần đến các loại động cơ điện một chiều với những mức công suất khác nhau phù hợp với chức năng hoạt động của nó. Động cơ điện một chiều dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành điện năng. Động cơ điện một chiều gồm có những loại: o Động cơ điện một chiều kích từ độc lập o Động cơ điện một chiều kích từ song song o Động cơ đện một chiều kích từ nối tiếp o Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Nói tóm lại động cơ điện một chiều đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các dây chuyền sản xuất, các cơ cấu vận hành nhƣ thang máy, máy nâng, Nó có vai trò quan trọng và cần thiết trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất nƣớc ta hiện nay. Với cấu tạo không quá phức tạp và khó khăn cho chúng ta chế tạo và sửa chữa. Góp phần cải thiện cuộc sống, sức lao động của con ngƣời nói chung và nhân dân Việt Nam ta nói riêng.
5. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 2.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm 2 phần chính: phần tĩnh (Stator) và phần động (Rotor). Hình 2.1: Phần tĩnh và phần động của động cơ điện một chiều Các thành phần: Frame: võ máy Pole Piece: cực từ Field Winding: cuộn cảm Armature: phần ứng Commutator: cổ góp Carbon Brush: chổi than 2.1.1 Phần tĩnh 2.1.1.1 Cực từ chính Cực từ chính là phần sinh ra từ trƣờng gồm có lõi sắt và cuộn dây: Lõi sắt cực từ đƣợc làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon đƣợc ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ đƣợc gắn vào vỏ máy bằng các bulông. Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứng với nhau qua trục động cơ, tuỳ theo động cơ mà số cặp cực từ có thể có 1,2,3, hoặc nhiều hơn.
6. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 Các máy điện nhỏ cực từ đƣợc làm bằng thép khối. Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng có tiết diện tròn hoặc chữ nhật đƣợc sơn cách điện và đƣợc quấn thành từng cuộn. Các cuộn dây đƣợc mắc nối tiếp với nhau. Các cuộn dây đƣợc bọc cách điện cẩn thận trƣớc khi đặt vào các cực từ. Hình 2.2: Cực từ chính 2.1.1.2 Cực từ phụ Cực từ phụ đƣợc đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi chiều. Cực từ phụ đƣợc làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn. Dây quấn cực từ phụ tƣơng tự nhƣ dây quấn cực từ chính. 2.1.1.3 Gông từ Gông từ là phần nối tiếp các cực từ. Đồng thời gông từ làm vỏ máy, từ thông móc vòng qua các cuộn dây và khép kín sẽ chạy trong mạch từ. Trong máy điện lớn gông từ làm bằng thép đúc, trong các máy điện nhỏ gông từ làm bằng thép lá đƣợc uốn lại thành hình trụ tròn rồi hàn.
7. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 2.1.1.4 Các bộ phận khác - Nắp máy: Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho các vật bên ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạch từ Đồng thời nắp máy để cách ly ngƣời sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang quay, đang có điện. Ngoài ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ. - Cơ cấu chổi than (chổi điện): Cơ cấu chổi than để đƣa dòng điện từ ngoài vào nếu máy là động cơ và đƣa dòng điện ra nếu máy là phát điện. Cơ cấu chổi than gồm có 2 chổi than làm từ than cacbon thƣờng là hình chữ nhật. Hai chổi than đƣợc đựng trong hộp chổi than và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo. Hộp chổi than có thể thay đổi đƣợc vị trí sao cho phù hợp. 2.1.2 Phần quay 2.1.2.1 Lõi sắt phần ứng Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thƣờng đƣợc làm bằng tôn Silic dầy 0,5mm có phủ một lớp cách điện sau đó đƣợc ép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy Phucô gây ra. Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh đặt cuộn dây phần ứng vào. Lõi sắt là hình trụ tròn và đƣợc ép cứng vào với trục tạo thành một khối thống nhất. Hình 2.3: Lõi sắt phấn ứng
8. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 Trong các máy điện công suất trung bình trở lên ngƣời ta thƣờng dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ. 2.1.2.2 Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Trong máy điện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa và lớn tiết diện dây là hình chữ nhật. Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor ngƣời ta phải dùng các nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh đặt các cạnh dây quấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ tác động. 2.1.2.3 Cổ góp Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó đƣợc ép chặt vào trục. Các phiến góp đƣợc cách điện với nhau bằng các tấm mica đặt ở giữa. Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau. 2.1.2.4 Các bộ phận khác - Cánh quạt: Cánh quạt dùng để làm mát động cơ. Cánh quạt đƣợc lắp trên trục động cơ để hút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từ ngoài vào qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dây quấn, mạch từ. - Trục máy: Trục máy đƣợc làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon. Trên trục máy đặt lõi thép phần ứng và cổ góp. Hai đầu của trục máy đƣợc gối lên 2 vòng bi ở nắp máy. 2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều Để động cơ hoạt động ta phải cấp nguồn cho cuộn dây kích từ để tạo ra từ trƣờng, và cấp nguồn cho cuộn dây phần ứng đƣợc đƣa vào nhờ hai chổi than tì vào hai cổ góp của phần ứng.
9. ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG 2011 Hình 2.4: phƣơng pháp đƣa điện vào cuộn dây phần ứng. Đầu tiên ta cấp điện cho cuộn dây kích từ, cuộn cảm sẽ sinh ta một từ trƣờng hƣớng từ cực bắc sang cực nam nhƣ hình vẽ. Nếu nối hai chổi điện A, B vào nguồn điện một chiều, dòng một chiều sẽ chạy trong các thanh dẫn ab, cd. Tác dụng của từ trƣờng nam châm lên các thanh dẫn có dòng điện sẽ sinh ra lực điện từ. Độ lớn của lực điện từ đƣợc xác định theo công thức: F = B.l.i (2-1) B - cảm ứng từ trung bình trong khe hở, l - chiều dài thanh dẫn nằm trong từ trƣờng, i - dòng điện chạy trong thanh dẫn. Chiều của lực điện từ xác định theo quy tắc bàn tay trái (xem hình 2.5). Lực điện từ tác dụng lên các thanh dẫn ở mỗi vùng cực có chiều không đổi nên mômen do lực điện từ sinh ra cũng có chiều không đổi, làm cho khung dây quay theo một chiều nhất định. Đó chính là nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.