Bản thuyêt minh về các phiếu thí nghiệm về động cơ điện 1 chiều

Lời nói đầu. Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây truyền sản xuất hiện đại, truyền động điện đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao. Ngày nay, do ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật điện tử tin học, các hệ truyền động điện được phát triển và có thể thay đổi đáng kể. Đặc biệt là do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện, nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ. Chính vì vậy, chúng em đã đi nghiên và tìm hiểu đề tài: nghiên cứu điện tử công suất trong hệ thống truyền động điện. Sau một thời gian nghiên cứư chúng em đã hoàn thành được nội dung và yêu cầu của đề tài. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng em rất mong nhận đựoc sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày …. tháng …. năm 2011 Trường ĐHSP kỹ thuật Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử ----------o0o--------- Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----------***--------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện: Khoá học : 2009 - 2013 Ngành đào tạo : Kỹ thuật điện Lớp : ĐK7.3 Tên đề tài: I. Số liệu cho trước: - Các tài liệu, giáo trình chuyên môn - Trang thiết bị, máy móc tại Xưởng thực tập II. Nội dung cần hoàn thành: Phiếu thí nghiệm về động cơ điện 1 chiều Bản thuyêt minh về các phiếu thí nghiệm về động cơ điện 1 chiều Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phương Thảo Ngày giao đề tài : / / 2011 Ngày hoàn thành: / / 2011 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Chữ ký của giang viên PHẦN I: HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: 1 Tổng quan về các nội dung khóa học và các vật tư thiết bị, Trong khóa học này bạn sẽ có được kiến ​​thức thực tế về các chủ đề của máy DC.Bằng tính toán lý thuyết và thực nghiệm vẽ các đặc tính cơ - điện (hoặc đặc tính cơ) của động cơ một chiều kích từ độc lập ở các chế độ làm việc khác nhau. * Khảo sát đặc tính cơ tự nhiên. * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm áp phần ứng. * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi có Rf. * Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm dòng kích từ. * Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều kích từ. * Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều điện áp phần ứng. * Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng. * Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ R f phần kích từ( điều chỉnh dòng kích từ). Xây dựng và ghép nối sơ đồ mạch. . Khảo sát các đặc tính U(M),I(M),n(M) tự nhiên. Khảo sát đặc tính cơ khi thay đổi Uư ,Rf, ∅. sử dụng thành thạo phần mềm "ActiveDrive/ActiveServo". Rèn khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. 2 Điều kiện tiên quyết. - Nguyên tắc cơ bản của máy điện - Nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật điện - Làm thế nào để xử lý các dụng cụ đo lường 3 An toàn -Sử dụng các thiết bị an toàn và không xảy ra ngắn mạch. - Điều bắt buộc là tất cả các thiết bị phải được nối bảo vệ bằng các Rơle nhiệt. - Luôn luôn phải kiểm tra cẩn thận hệ thống dây điện của các ứng dụng . Điều này đặc biệt là trường hợp sử dụng cho biến tần - Luôn luôn sử dụng hộp bảo vệ ở trục khớp nối giữa động cơ và module momen cản. - Tuân thủ các quy định chung và các tiêu chuẩn bảo quản thiết bị điện. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1.Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều. 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều . 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều . Động cơ gồm có hai phần chính là stator và rotor. Stato gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rôto hình trụcó tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. 1.2 Nguyên tắc hoạt động: Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,hay nam châm điện,rotor có các cuộn dây và được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là lien tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Nguyên tắc hoạt động của đông cơ điện 1 chiều Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1 Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động (CEMF) hoặc sức điện động đối kháng, Vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: điện áp nguồn và sức phản điện động. 1.2.1. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 1. Sơ đồ nguyên lý . Hình 1 đông cơ kích từ dộc lập 2.Phương trình đặc tính cơ. Từ phương trình cân bằng áp: U = E + Iư R . 1.2.3.Đồ thị đặc tính cơ . w w0 w Hình 2 Đặc tính cơ của động cơ một chiều 1.3.1.Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp giảm điện áp phần ứng động cơ và giữ từ thong, điện trở R = Rư. Khi giảm điện áp thì : ω0=UKФdm↓ ∆ω=RưMKeKMФ2 Hình 3 Họ đặc tính khi thay đổi điện áp 1.3.2.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ . Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từ của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ . Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp giảm từ thông f và vẫn giữ điện áp U = Uưđm , điện trở R = Rư và cũng không được giảm từ thông f gần về 0 . Khi từ thông f giảm thì : ω0=UKФdm↑ ∆ω=RưMKeKMФ2↑ Do đó ta thu được họ các đường đặc tính cơ sau : Hinh4: Họ đặc tính khi thay đổi tử thông kích tử + Nhận xét : Như vậy khi giảm từ thông thì tốc độ không tải tăng lên nhưng độ xụt tốc độ tăng gấp 2 lần. Do đó ta thu được họ các đường đặc tính cơ có độ dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Vì vậy càng giảm từ thong thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn . Độ cứng đặc tính cơ giảm . Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là (1 ¸ 10)% dòng định mức phần ứng . 1.3.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ . Trong thực tế người ta thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ :R = RƯ + Rf , và giữ điện áp U = Uđ m , từ thông f = fđ m = const . Ta có : ω=UKeФ-(Rư+Rf)MKeKMФ2 Khi tăng điện trở phụ thì: ω0=UKeФ=const ∆ω=Rư+RfKeKMФ2 Ta được họ các đường đặc tình cơ sau: + Nhận xét : Khi tăng điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ thì độ dốc đặc tính cơ càng lớn ,đặc tính cơ mềm và độ ổn định tốc độ càng kém sai số tốc độ càng lớn. Tốc độ không tải không đổi và = ω0, còn độ xụt tốc độ Dω tăng. Khi đó ta được họ các đường đặc tính cơ nhân tạo cùng đi qua điểm tốc độ không tải (0,ω0) và độ rốc tăng khi điện trở Rf càng lớn,tức là độ cứng của đặc tính cơ giảm. KẾT LUẬN : Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều nhưng chỉ có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp Uư đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vì nó thu được đặc tính cơ có độ cứng không đổi ,điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao . Phần II Mẫu Phiếu Thực Hành Phiếu thực hành bài 1: KHÁO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Mục tiêu: - Xây dựng và ghép nối sơ đồ mạch. - Khảo sát các đặc tính U(M), I(M),n(M) tự nhiên. - Khảo sát đặc tính cơ khi thay đổi U ư , R f , Ø . - Rèn khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. II. Các thiết bị phục vụ bài thí nghiệm STT Mã số Tên thiết bị 1 Phanh Servo drive/servo 0.3 kW*1 SO3636-6V 2 Ống nối cao su 300W*1 SE2662-2A 3 Bảo vệ ống nối 300W*1 SE2662-2B 4 Động cơ DC đa năng 300W*1 SE2672-3D 5 Tải cho động cơ 300 W SO3212-6W 6 Bộ khởi động DC motor SO3212-6B 7 Bộ chiều chỉnh từ thong động cơ DC*1 SO3212-5F 8 Điện trở tải cho các bài tập về máy phát*1 S03212-6M 9 Bộ điều chỉnh từ thong cho các bài tập về máy phát *1 S03212-5H 10 Bộ nguồn cấp cho động cơ điện*1 S03212-5U 11 Đồng hồ vạn năng tương tự/ số đo U,I,P,Q,S, cos SO5127-1Z 12 Bộ dây nối an toàn 4 mm *1 SO5148-1F 13 Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm 15 SO5126-9X 14 Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm, với vỏ 5*2 SO5126-9Z Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Thiết lập sơ đồ: Sơ đồ đi dây Nội dung tính toán lý thuyết và thực nghiệm: -Vẽ đặc tính cơ tự nhiên Uđm = 220V = const ; Iktđm = 1.2A ;Rf=0 Ω. Ta cần xác định 2 điểm: +Điểm thứ nhất: cho M=0 ω=ω0; KФđm= Điều chú ý khi thực hành: -Kiểm tra các mối đầu lối ở bảng điện, đầu lối của động cơ xem đã gắn chặt chưa. - Hoạt động kéo dài của đồng cơ khi  momen cản lớn có thể làm động cơ phát nóng =>> gây nguy hiểm cho động cơ. - Tất cả các thiết bị phải  đều được nối với  bộ rơle nhiệt để đề phòng sự cố khi động cơ hoạt động quá mức gây ra. Trước khi thí nghiêm: Hãy điền các đại lượng định mức của động cơ SE2672-3D vào bảng sau: Bảng 1.1 Đại lượng Giá trị Ghi chú Ua đm (V) 220 Điện áp phần định mức Ia đm (A) 1.2 Dòng phần định mức n đm (rpm) 2000 Tốc độ định mức If đm(A) 0.12 Dòng kích từ định mức P đm (kW) 0.2 Công suất định mức M đm (Nm) 2.1 Momen định mức Hướng dẫn kết nối: -Tập hợp các modul có trong sơ đồ hình trên và thiết lập hướng dẫn: +Bao gồm cụm đo lường (ampe kế và vôn kế) và cụm động cơ. +Nối chúng đúng theo sơ đồ sau đó bật các đồng hồ đo rồi mấy đươc cấp nguồn Lưu ý: +Không phanh quá lớn lúc đầu sẽ làm động cơ quá tải. + Động cơ chỉ có thể chạy ngay khi được cung cấp nguồn. Thí nghiệm 1: Khảo sát đặc tính cơ tự nhiên: Cài đặt: -Đặt U ư =200V, Uk =200V, Rf =0. - Thực hiện quan sát hoạt động của động cơ -Thực nghiệm cho thấy: +Tốc độ chạy của động cơ cao hơn so với tốc độ định mức trên nhãn động cơ. +Động cơ quay theo hướng kim đồng hồ. + Dòng càng lớn khi momen cảng tăng. -Đặt S03636-6V (phanh)ở chế độ Torque Control. Điều chỉnh núm xoay để tăng momen giảm tốc độ động cơ trong quá trình đo điện áp phần ứng tại các thời điểm. *Thực hiện bảng sau: Bảng 1.2 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 - Vẽ các quan hệ sau: Trả lời đúng /sai. TT Câu hỏi Câu hỏi 1 Điện áp phần ứng giảm khi tải tăng 2 Dòng phần ứng tăng tuyến tính với momen tải 3 Điện áp phần ứng thực tế được giữ ở hằng số 4 Tốc độ giữ bằng hằng số khi mô men tải là định mức. 5 Tốc độ tăng nhanh khi mô men tải tăng Thí nghiệm 2: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm áp phần ứng: -Đặt, U k =220V, Rf =0 ,Uư =180V,150V, 80V,50V. - Đặt S03636-6V ở chế độ Torque Control, thực hiện bảng sau: Khi U=180V: Bảng 1.3 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: * Khi U=150V: Bảng1.4 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 * Khi U=80V: Bảng 1.5 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 - Vẽ các quan hệ sau: * Khi U=50V: Bảng 1.6 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 - Vẽ các quan hệ sau: Từ các trường hợp trên hãy xác định độ cứng của đặc tính cơ và nhận xét sự thay đổi đặc tính cơ khi giảm áp phần ứng, nêu ứng dụng: ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ Thí nghiệm 3: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi có R: Khảo sát đặc tính của động cơ khi điện trở phần ứng thay đổi -Đặt U ư =200V, U k =220V, R f =100 W , 300 W , 500 W , 1k W - Đặt S03636-6V ở chế độ Torque Control, thực hiện bảng sau: Khi R f =100 W. Bảng 1.7 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 - Vẽ các quan hệ sau: U=170V, đặt điện trở phụ phần ứng = 100 Ω , sau đó tăng dần moment, xác định mô men ngắn mạch, dòng ngắn mạch khi đó. ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Khi Rf=300. Bảng 1.8 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Khi R f =500 W.( Uư=180 V) Bảng 1.9 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 - Vẽ các quan hệ sau: Khi Rf =1kW ,(Uư=106 V) Bảng 1.10 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.0 0.1 0.4 0.6 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Từ các trường hợp trên hãy xác định độ cứng của đặc tính cơ và nhận xét sự thay đổi đặc tính cơ khi tăng điện trở phần ứng , nêu ứng dụng: ..................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Thí nghiệm 4: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm dòng kích từ: - Đặt trước Uf =210V,U a =220V, Rf =0 W , điều chỉnh R3 sao cho có các dòng điện IF =0,12A; 0,1A; 0,09A; 0,08A. Khi If =0,12 A: Bảng 1.11 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,1 A: Bảng 1.12 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,09 A: Bảng 1.13 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,08 A: Bảng 1.14 M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 - Vẽ các quan hệ sau: Từ các trường hợp trên hãy xác định độ cứng của đặc tính cơ và nhận xét sự thay đổi đặc tính cơ khi giảm từ thông, nêu ứng dụng: ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Phần III: NỘI DUNG TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM I,Nội dung tính toán lý thuyết: 1.Vẽ đặc tình cơ tự nhiên: -Đặt Udm =220V, Uk =200V, Rf =0. Iktđm =0.12A=const; Ta cần xác định hai điểm: Điểm thứ nhất: cho M=0,ω=ω0; KФđm=Uđm-Iđm.Rưωđm=220-1.2*22.920009.55=0,92 ω0=UđmK.Фđm=2200.92=239,34 (rads) Điểm thứ hai: M=Mđm ,ω=ωđm: Mđm=9.55.Pđmnđm=9.55.2002000=0.955 (Nm); ωđm=nđm9,55=20009,55= 209 (Rad/s) Nối hai điểm ta sẽ được đường 1 2.Vẽ đặc tính khi giảm phần ứng: U k =220V, Rf =0 ,Uư =180V,150V, 80V,50V -Với U=180 V: Điểm thứ nhất: M=o; ω=ω0=UKФđm=1800.92=195.6 rads Điểm thứ hai: M=Mđm=0,955;ω=ωNT=U-IđmRuKФđm=180-1,2.22,90,92=165 (rads) -Với U=150V: Điểm thứ nhất: M=o; ω=ω0=UKФđm=1500.92=163.6 rads Điểm thứ hai: M=Mđm=0,955;ω=ωNT=U-IđmRuKФđm=150-1,2.22,90,92=133.2 (rads) -Với U=80V: Điểm thứ nhất: M=o; ω=ω0=UKФđm=800.92=86.6 rads Điểm thứ hai: M=Mđm=0,955;ω=ωNT=U-IđmRuKФđm=80-1,2.22,90,92=57.08 (rads) -Với U=50V: Điểm thứ nhất: M=o; ω=ω0=UKФđm=500.92=54.6 rads Điểm thứ hai: M=Mđm=0,955;ω=ωNT=U-IđmRuKФđm=50-1,2.22,90,92=24.5 (rads) Sơ đồ dặc tính cơ của động ciw địên một chiều phu thuộc vào Uư 3.Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi có R: U ư =200V, U k =220V, R f =100 W , 300 W , 500 W , 1k W . -Rf=100Ω: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=1800.92=195.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm=0,955; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=200-1,2.(22,9+100)0,92=57,1 (rads) - Rf=300Ω: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=1800.92=195.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm=0,955; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=200-1,2.(22,9+300)0,92=-203,8 (rads) - Rf=500Ω: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=1800.92=195.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm=0,955; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=200-1,2.(22,9+500)0,92=-464,6(rads) -Rf=100Ω: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=1800.92=195.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm=0,955; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=200-1,2.(22,9+1000)0,92=-1116,8 (rads) Sơ đồ dặc tính cơ của động ciw địên một chiều phu thuộc vào Rf Thí nghiệm 4: Khảo sát khi giảm dòng kích từ:Uf =210V,Uư =200V, Rf =0 W , IF=0,12A; 0,1A; 0,09A; 0,08A. - IF=0,12A: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=2090.92=227.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=223-1.87*22.90,92= 194.2(rads) - IF=0,1A Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=2080.92=226.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm; ω=ωNT=U-IđmRu+RfKФđm=220-2.1*22.90,92= 189(rads) IF=0,09A: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=2100.92= 231.8rads Điểm thứ hai:M=Mđm; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=220-2.58*22.90,92=174(rads) - IF=0,08A: Điểm thứ nhất: M=o;ω=ω0=UKФđm=2200.92=239.6 rads Điểm thứ hai:M=Mđm; ω=ωNT=U-Iđm(Ru+Rf)KФđm=222-2.2*22.90,92=184.3 (rads) Sơ đồ dặc tính cơ của động ciw địên một chiều phu thuộc vào IF II, Nội dung tính toán và thí nghiệm thực hành Bài 1: Đảo chiều quay động cơ Thí nghiệm1: Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều kích từ. Thiết lập sơ đồ sau: Yêu cầu dặt: Rf =0Ώ, Uư 220V Sau đó quan sát chiều quay của động cơ. - Tắt hệ thống sau đó chỉnh sửa thành mạch sau. - Cho hệ thống chạy =>>Chiều quay của động cơ đảo chiều Thí nghiệm 2: Khảo sát chiều quay động cơ khi đảo chiều điện áp phần ứng Làm tương tự trên nhưng sơ đồ đảo chiều điện áp phần ứng , phần kích từ giữ nguyên=>>động cơ đảo chiều quay Bài 2 : KHÁO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU I. Mục tiêu: - Xây dựng và ghép nối sơ đồ mạch. - Khảo sát các đặc tính U(M), I(M),n(M) tự nhiên. - Khảo sát đặc tính cơ khi thay đổi U ư , R f , Ø . - Rèn khả năng làm việc độc lập và theo nhóm. II. Các thiết bị phục vụ bài thí nghiệm STT Mã số Tên thiết bị 1 Phanh Servo drive/servo 0.3 kW*1 SO3636-6V 2 Ống nối cao su 300W*1 SE2662-2A 3 Bảo vệ ống nối 300W*1 SE2662-2B 4 Động cơ DC đa năng 300W*1 SE2672-3D 5 Tải cho động cơ 300 W SO3212-6W 6 Bộ khởi động DC motor SO3212-6B 7 Bộ chiều chỉnh từ thong động cơ DC*1 SO3212-5F 8 Điện trở tải cho các bài tập về máy phát*1 S03212-6M 9 Bộ điều chỉnh từ thong cho các bài tập về máy phát *1 S03212-5H 10 Bộ nguồn cấp cho động cơ điện*1 S03212-5U 11 Đồng hồ vạn năng tương tự/ số đo U,I,P,Q,S, cos SO5127-1Z 12 Bộ dây nối an toàn 4 mm *1 SO5148-1F 13 Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm 15 SO5126-9X 14 Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm, với vỏ 5*2 SO5126-9Z Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Thiết lập sơ đồ Sơ đồ đi dây Điều chú ý khi thực hành: -Kiểm tra các mối đầu lối ở bảng điện, đầu lối của động cơ xem đã gắn chặc chưa. - Bất kỳ hoạt động kéo dài của máy khi hoạt động theo tải trọng cao có thể làm động cơ nóng quá mức. - Các trường hợp cực đoan của máy được ngăn chặn từ động cơ có thể phát sinh một thời gian ngắn. - Tất cả các máy đều được trang bị với một bộ ngắt role nhiệt , mà gây ra khi nhiệt độ động cơ hoạt động quá mức. Trước khi thí nghiêm: Hãy điền các đại lượng định mức của động cơ SE2672-3D vào bảng sau: Đại lượng Giá trị Ghi chú Ua đm (V) 220 Điện áp phần định mức Ia đm (A) 1.2 Dòng phần định mức n đm (rpm) 2000 Tốc độ định mức If đm(A) 0.12 Dòng kích từ định mức P đm (kW) 200 Công suất định mức M đm (Nm) 2.1 Momen định mức Thí nghiệm 1: Khảo sát đặc tính cơ tự nhiên: Cài đặt: -Đặt U ư =200V, Uk =200V, Rf =0. - Thực hiện quan sát hoạt động của động cơ -Thực nghiệm cho thấy: +Tốc độ chạy của động cơ cao hơn so với tốc độ định mức trên nhãn động cơ. +Động cơ quay theo hướng kim đồng hồ. + Dòng càng lớn khi momen cảng tăng. -Đặt S03636-6V (phanh)ở chế độ Torque Control. Điều chỉnh núm xoay để tăng momen giảm tốc độ động cơ trong quá trình đo điện áp phần ứng tại các thời điểm. *Thực hiện bảng sau: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.0 2040 0.360 202.5 0.2 2010 0.58 208.4 0.4 1990 0.75 212.9 0.6 1970 0.93 216.1 0.8 1950 1.13 215.3 1.0 1930 1.35 214.1 1.2 1910 1.76 216 - Vẽ các quan hệ sau: Trả lời đúng /sai. TT Câu hỏi Câu hỏi 1 Điện áp phần ứng giảm khi tải tăng S 2 Dòng phần ứng tăng tuyến tính với momen tải Đ 3 Điện áp phần ứng thực tế được giữ ở hằng số S 4 Tốc độ giữ bằng hằng số khi mô men tải là định mức. S 5 Tốc độ tăng nhanh khi mô men tải tăng S Thí nghiệm 2: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm áp phần ứng: -Đặt, U k =220V, Rf =0 ,Uư =180V,150V, 80V,50V. - Đặt S03636-6V ở chế độ Torque Control, thực hiện bảng sau: Khi U=180V: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1810 0.52 189.5 0.4 1780 0.73 196.6 0.6 1760 0.90 200 0.8 1740 1.10 201.5 1.0 1722 1.21 201 1.2 1700 1.53 199.9 1.4 1685 2.33 195.4 - Vẽ các quan hệ sau: * Khi U=150V: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1475 0.53 161.8 0.4 1440 0.68 170.1 0.6 1410 0.90 177.6 0.8 1380 1.17 178 1.0 1360 1.39 177.7 1.2 1345 1.75 176.3 1.4 1320 2.15 175.6 - Vẽ các quan hệ sau: * Khi U=80V: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 660 0.47 97 0.4 620 0.65 107 0.6 580 0.82 107 0.8 540 1.01 107 1.0 480 1.31 106 1.2 410 1.67 105 - Vẽ các quan hệ sau: * Khi U=50V: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 325 0.44 67 0.4 290 0.55 67 0.6 240 0.75 67 0.8 190 0.96 66 1.0 140 1.45 66 - Vẽ các quan hệ sau: Từ các trường hợp trên hãy xác định độ cứng của đặc tính cơ và nhận xét sự thay đổi đặc tính cơ khi giảm áp phần ứng, nêu ứng dụng: -Độ cứng của đặc tính cơ gần như không thay dổi vậy nên nếu ta tập chung vẽ chúng trên một đồ thị thì chúng sẽ song song với nhau -Momen cản tỉ lệ thuận với dòng diện phần ừng và tỉ lệ nghịch với tốc độ quay -Đặt điện áp p/ư là 70V tăng mô men cản tăng dần, xác định mô men ngắn mạch của động cơ khi đó là 1.25 (N.m) Thí nghiệm 3: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi có R: Thực nghiệm:Khảo sát đặc tính của động cơ khi điện trở phần ứng thay đổi -Đặt U ư =200V, U k =220V, R f =100 W , 300 W , 500 W , 1k W - Đặt S03636-6V ở chế độ Torque Control, thực hiện bảng sau: Khi R f =100 W. M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1880 0.46 191 0.4 1710 0.62 183 0.6 1530 0.79 173 0.8 1300 1 157 1.0 1099 1.26 143 1.2 750 1.60 122 - Vẽ các quan hệ sau: U=170V, đặt điện trở phụ phần ứng = 100 Ω , sau đó tăng dần moment, xác định mô men ngắn mạch, dòng ngắn mạch khi đó. 1.25 (N.m) Khi Rf=300. M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1910 0.38 184 0.4 1540 0.54 154 0.6 1192 0.7 125 0.8 680 0.92 84 1.0 150 1.17 52 1.2 0 0 0 1.4 0 0 0 - Vẽ các quan hệ sau: Khi R f =500 W ,(Uư=180V). M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1600 0.25 148 0.4 1190 0.32 117 0.6 430 0.47 56 0.8 0 0 0 1.0 0 0 0 1.2 0 0 0 1.4 0 0 0 - Vẽ các quan hệ sau: Khi Rf =1kW ,(Uư=106 V) M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.0 1129 0.12 105 0.1 240 0.2 32 0.4 0 0 0 0.6 0 0 0 1.0 0 0 0 1.2 0 0 0 1.4 0 0 0 - Vẽ các quan hệ sau: Nhận xét hiện tượng trên: -Khi tăng giá trị điện trở thì: +Độ cứng của đăc tính cơ giảm +Điện áp phần ứng giảm nhanh theo momen cản +dòng điện phần ứng tăng chậm hơn =>>dung cho việc hạn chế dòng lúc khởi động Thí nghiệm 4: Khảo sát đặc tính cơ nhân tạo khi giảm dòng kích từ: - Đặt trước Uf =210V,U u =200V, Rf =0 W , điều chỉnh R3 sao cho có các dòng điện IF =0,12A; 0,1A; 0,09A; 0,08A. Khi If =0.12 A: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1900 0.53 209 0.4 1890 0.72 220 0.6 1862 0.89 220 0.8 1834 1.05 223 1.0 1805 1.31 223 1.2 1800 1.57 223 1.4 1760 1.87 223 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,1 A: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 1960 0.57 208 0.4 1950 0.77 215 0.6 1943 0.97 218 0.8 1914 1.2 219 1.0 1872 1.44 219 1.2 1860 1.65 219 1.4 1846 2.1 219 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,09 A: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 2095 0.59 210 0.4 2061 0.80 217 0.6 2057 1.01 220 0.8 2034 1.29 220 1.0 2023 1.61 220 1.2 2043 2.3 219 1.4 2034 2.58 219 - Vẽ các quan hệ sau: Khi If =0,08 A: M/Nm n/(1/min) I/A U/V 0.2 2600 0.70 222 0.4 2550 0.93 222 0.6 2530 1.27 222 0.8 2510 1.67 222 1.0 2480 2.2 222 - Vẽ các quan hệ sau: Từ các trường hợp trên hãy xác định độ cứng của đặc tính cơ và nhận xét sự thay đổi đặc tính cơ khi giảm từ thông, nêu ứng dụng: -Khi thay đổi từ thông thì điện áp phấn ứng gần như không thay đổi -Tốc độ đạt đươc lớn hơn tốc độ định mức -Dòng điện tăng nhanh theo momen cản -Khi dòng kích từ càng nhỏ sẽ làm cho tốc độ động cơ tăng nhanh =>>Làm dòng phần ứng tăng nhanh =>>Gây nguy hiểm cho động cơ =>>Ít được dung ngoài thực tế Bài 3 ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A.Mục tiêu: Rèn khả năng xây dựng và ghép nối sơ đồ mạch. Khảo sát động cơ trong chế độ điều chỉnh từ thong và điện áp phần ứng. Khảo sát tốc độ động cơ trong bằng cách thay đổi dòng công suất phần ứng. Khảo sát hoạt của động cơ trong dải từ thông yếu. Thiết bị cần dùng: STT Tên thiết bị Mô tả 1 SO3636-6V Phanh Servo drive/servo 0.3 kW *1 2 SE2662-2A Đầ 300 W *1 3 SE2662-2B Coupling guard 300 W*1 4 SE2672-3D Động cơ DC đa năng 300 W* 1 5 SO3212-6W Tải cho động cơ 300 W 6 SO3212-6B Bộ khởi động DC motor* 1 7 SO3212-5F Bộ điều chỉnh từ thông động cơ DC * 1 8 SO3212-6M Điện trở tải cho các bài tập về máy phát * 1 9 SO3212-5H Bộ điều chỉnh từ thông cho các bài tập về máy phát * 1 10 SO3212-5U Bộ nguồn cấp cho động cơ điện* 1 11 SO5127-1Z Đồng hồ vạn năng tương tự/số đo U,I,P,Q,S cos φ 12 SO5148-1F Bộ dây nối an toàn 4 mm *1 13 SO5126-9X Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm 15 14 SO5126-9Z Bộ rắc nối an toàn, 19/4 mm, với vỏ 5* 2 B. Tiến trình dạy và học. 1. Thiết lập sơ đồ sau Thí nghiệm 1: Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng: Yêu cầu thiết lập: - Điều chỉnh nguồn cấp phần ứng là 220V - Nguồn cấp cho kích từ là 210V - Bộ điện trở điều chỉnh từ thông ở giá trị 0 - Khối SO3636-6V ở chế độ điều chỉnh mô men (Torque controll). Các bước thí nghiệm: - Giảm điện áp phần ứng ở ba giá trị: 220,190,160 V. - Đo đồng thờ cả dòng phần ứng và tốc độ n và ghi vào bảng sau: Ua /V n(v/p) Ia /A 220 2105 0.36 190 1910 0.47 160 1615 0.51 Thí nghiệm 1: Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng: Yêu cầu thiết lập: - Điều chỉnh nguồn cấp phần ứng là 220V - Nguồn cấp cho kích từ là 210V - Bộ điện trở điều chỉnh từ thông ở giá trị 0 - Khối SO3636-6V ở chế độ điều chỉnh mô men (Torque controll). * Vẽ đặc tính n(M) sử dụng phần mềm "ActiveDrive/ActiveServo". Đặt trước: - Phanh: + Chọn PC mode - Điện trở kích từ đặt ở giá trị 0 - Đặt nguồn DC ở mạch phần ứng các giá trị điện áp 220/190/160 V - Đặt nguồn DC ở mạch kích từ 210V Các bước thí nghiệm: - khởi động phần mềm "ActiveDrive/ActiveServo" - trên thanh menu chọn setting → Operating mode → Torque control - Động cơ được đặt ở mô men định mức - Nhãn sơ đồ có thể được đặt nhờ vào nhấn Ctrl+chuột phải →Add label - Ghi lại tất cả các đặc tính tải ứng với các giá trị của điện áp phần ứng - Sau khi hoàn thiện việc đo dạc ta có thể xuất sơ đồ 3 đặc tính tới một không gian dưới đây - Tính toán giá trị mô men của motor nhờ vào biểu thức toán học sau: M=P2/ ω - Đặt tên nhãn các đặc tính n(M) ứng ví các giá trị U a =220,190,160V Thí nghiệm 2: Điều khiển tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ R f phần kích từ( điều chỉnh dòng kích từ). Yêu cầu đặ trước: - Chọn chế độ “ Torque Control ” - Điện trở phụ phần kích từ để ở giá trị nhỏ nhất 0 Ω (Chú ý : Loại 0,3kW~2,2k W ; loại 1kW ~680 W ). - Khối nguồn cấp(Mạch phần ứng và kích từ) 220/210V. Các bước thí nghiệm: - Bật khối nguồn cấp DC. - Đặt giá trị R f của mạch kích từ ở 3 giá trị khác nhau để có tốc độ như ở bảng sau. - Ở mỗi giá trị của R f hãy đo dòng I f điền vào bảng sau. n(Vg/phút) If/A 2100 0.47 2300 0.53 2600 0.64 Sau đó thiết lập đồ thị sau: