0.2 Đặc tính cơ của động cơ một chiều

Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp (đmnt) và hỗn hợp (đmhh)

Sơ đồ nối dây của đmnt :

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (ĐMnt): nguồn một chiều cấp chung cho phần ứng nối tiếp với kích từ.

IưIktU+-RưfECktFktFktđmHình 2-10: a) Sơ đồ nối dây ĐMnt b) Đặc tính từ hoá của ĐMnt.a)b)đm

Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy dòng kích từ chính là dòng phần ứng, nên từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng phần ứng và phụ tải của động cơ.

Theo sơ đồ hình 2-10a, có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau:

U = E + R.Iư = k + R.Iư(2-39)

Trong đó: U là điện áp nguồn, (V)

R = Rư + Rkt + Rưf(2-40)

Trong này: Rư là điện trở phần ứng động cơ.

Rkt là điện trở cuộn dây kích từ

Rưf là điện trở phụ mắc thêm vào mạch phần ứng

Tương tự ĐMđl, từ các phương trình trên ta rút ra:

$\omega =\frac{U}{\mathrm{k\phi }}-\frac{R+R_{\text{æf}}}{\mathrm{k\phi }}I$ (2-41)

$\omega =\frac{U}{\mathrm{k\phi }}-\frac{R+R_{\text{æf}}}{(\mathrm{k\phi }{)}^2}M$ (2-42)

Từ thông  phụ thuộc vào dòng kích từ Ikt theo đặc tính từ hoá như đường  trên hình 2-10b. Đó là quan hệ giữa từ thông  với sức từ động kích từ Fkt của động cơ. mà: Fkt = Ikt.Wkt . Khi cho dòng kích từ bằng định mức thì từ thông động cơ sẽ đạt định mức.

Để đơn giản hoá khi thành lập phương trình đặc tính cơ ĐMnt, ta coi mạch từ của động cơ là chưa bảo hoà, quan hệ giữa từ thông với dòng kích từ là tuyến tính đường  trên hình 2-10b:

 = C.Ikt ; (C - hệ số tỉ lệ)(2-43)

Nếu bỏ qua phản ứng phần ứng, ta có:

 = C.Ikt = C.Iư = C.I(2-44)

Kết hợp (2-44) với (2-39) ta được phương trình đặc tính cơ điện của ĐMnt:

$w=\frac{U}{k\text{.}C\text{.}I}-\frac{R}{k\text{.}C}=\frac{{\text{A}}_1}{I}-B$ (2-45)

Với: A1 = $\frac{U}{k\text{.}C}$ = const ; B = $\frac{R}{k\text{.}C}$ = const ;

Mặt khác:

M = k..I = k.C.I2 (2-46)

Nên: $I=\sqrt{\frac{M}{k\text{.}C}}$ (2-47)

Thay (2-47) vào (2-45) ta có phương trình đặc tính cơ ĐMnt:

$w=\frac{A_1\text{.}\sqrt{k\text{.}C}}{\sqrt{M}}-\frac{R}{k\text{.}C}=\frac{{\text{A}}_2}{\sqrt{M}}-B$ (2-48)

Trong đó:

A2 = A1. $\sqrt{k\text{.}C}$ = const.

Qua phương trình (2-45) và (2-48) ta thấy đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của ĐMnt có dạng hypecbol và rất mềm như hình 2-11a, b và tốc độ không tải lý tưởng bằng vô cùng. Thực tế không có tốc độ không tải lý tưởng đối với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.

Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của ĐMnt :

đm1TNNT1, Rưf1IđmIđm1TNNT1, Rưf1MđmMa)b)Hình 2-11: a) Đặc tính cơ điện của ĐMnt b) Đặc tính cơ của ĐMnt

Như vậy đặc tính cơ điện của ĐMnt có dạng đường hypebol và rất mềm. Nó có hai đường tiệm cận (hình 2-12a):

+ Khi I  0,    : Tiệm cận trục tung.

+ Khi   -B, M   : Tiệm cận đường  = -B = - (Rư)/K.C .

Tương tự, đối với đặc tính cơ của ĐMnt cũng có hai đường tiệm cận (hình 2-12b):

+ Khi M  0,    : Tiệm cận trục tung.

+ Khi   -B, M   : Tiệm cận đường  = -B = - (Rư)/K.C .

đmTNNT, RưfIcIđmTNNT, RưfMcMa)b)Hình 2-12: a) Tiệm cận của đặc tính cơ điện của ĐMnt b) Tiệm cận của đặc tính cơ của ĐMnt-B-B

Với đặc tính cơ tự nhiên thì Rưf = 0, nên ta có hai đường tiệm cận ứng với:

+ Khi M  0,    : Tiệm cận trục tung.

+ Khi   -B(tn), M   : đặc tính cơ sẽ tiệm cận với đường thẳng  = -B(nt) = - (Rư)/K.C .

Đặc tính vạn năng của đmnt:

Các phương trình (2-40) , (2-41) và các đặc tính trên hình 2-12 được rút ra với giả thiết đặc tính từ hoá  = f(I) là đường thẳng. Tuy nhiên, thực tế quan hệ  = f(I) là phi tuyến nên việc viết phương trình và vẽ các đặc tính cơ ĐMnt là rất khó khăn. Vì vậy các nhà chế tạo động cơ thường cho trước các đường cong thực nghiệm: