Báo cáo Thí nghiệm môn Máy điện - Bài 4: Mô phỏng động cơ một chiều - Nguyễn Trọng Tuấn

BÀI 4: MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 
I. 	Báo cáo thí nghiệm: Mô phỏng động cơ một chiều kích từ độc lập. 
MSSV 
Họ và tên 
Nhóm 
Tổ 
Ngày thí nghiệm 
Ghi chú 
 41204295
 Nguyễn Trọng Tuấn
TNDD
4
10/11/2015
Thông số động cơ (mỗi SV trong cùng một tổ chọn 1 bộ thông số riêng) 
Thông số 
Pđm 
nđm 
Uđm 
Rư 
Lư 
J 
Bộ thông 
số: 3 
1.5 
HP 
2650 
RPM 
160 
V 
1.4 
Ω 
 3.3
mH 
0.195 
kg.m2 
Các đáp ứng tốc độ, dòng điện, moment của động cơ một chiều kích từ độc lập theo thời gian (20s), với moment tải ở 0s-0%, 10s-100%, khi: 
· Điện áp và từ thông định mức. 
Nhận xét:
- Khi động cơ khởi động không tải, dòng khởi động và momen khởi động tăng rất nhanh để thắng được sức ì của rotor. Khi rotor bắt đầu quay, dòng diện và momen giảm dần. Khi rotor quay với vận tốc không tải, dòng điện và momen gần như bằng không (trong mô phỏng không xét đến tổn hao quay nên dòng điện và momen bằng không).
- Khi có tải, dòng điện và momen tăng dần đồng thời vận tốc rotor giảm về vận tốc định mức. Khi vận tốc rotor ổn định thì dòng điện và momen động cơ cũng ổn định.
	- Máy làm việc ở miền phần tư thứ nhất (Mdt>0; n>0), chế độ động cơ quay thuận.
· Điện áp định mức, từ thông bằng 50% định mức.
Nhận xét:
- Khi từ thông giảm còn 50% định mức thì động cơ khởi động lâu hơn bình thường.
- Tương tự khi có tải, thời gian để động cơ đạt giá trị ổn định cũng lâu hơn bình thường.
- Điện áp không đổi thì E không đổi, từ thông giảm nên w=E/Kphi tăng nên n tăng.
- MT không thay đổi à Iu=MT/Kphi tăng gấp đôi.
Điện áp bằng 50% định mức, từ thông định mức. 
Nhận xét: - Dòng Iu = MT/KPhi không thay đổi.
Khi U bằng 50% đm, dẫn đến E giảm, trong khi Kphi không đổi nên tốc độ động cơ w=E/KPhi cũng giảm.
· Điện áp bằng -50% định mức, từ thông định mức. 
Nhận xét:
Điện áp đảo chiều nên động cơ cũng đảo chiều quay. Lúc này momen tải ngược chiều với chiều quay của động cơ, máy làm việc ở miền phần tư thứ tư, máy phát quay ngược (Mdt>0; n<0).
Điện áp và từ thông định mức, moment theo chiều ngược. 
Nhận xét:
- Trường hợp momen ngược cũng gần giống như trường hợp đảo chiều điện áp, lúc này momen đóng vai trò kéo động cơ chứ không phải tải nên sẽ làm tốc độ động cơ tăng.
- Dòng điện phần ứng có giá trị âm do Iu=MT/KPhi.
- Máy làm việc ở miền phần tư thứ hai, máy phát quay thuận (Mdt0).
· Điện áp bằng -50% định mức, từ thông định mức, moment theo chiều ngược. 
Nhận xét:
- Lúc này, vừa đảo chiều điện áp, vừa đảo chiều momen tải nên sẽ trở lại như trường hợp từ thông không đổi, điện áp bằng 50% định mức, tức sẽ làm tốc độ động cơ giảm.
- Dòng điện âm, moment điện từ âm, máy làm việc ở miền phần tư thứ ba, chế độ động cơ quay ngược.
Vẽ, giải thích và nhận xét các đặc tuyến của động cơ một chiều kích từ độc lập 
w=f(Mdt) với Mdt=[-Mdm;Mdm]
Đặc tính cơ khi làm việc với nguồn điện áp không đổi, từ thông thay đổi (100%, 75%, 50%). 
v Giải thích và nhận xét: 
 - Đặc tính cơ ứng với các giá trị từ thông 50%, 75%, 100% định mức là họ các đường thẳng, với phương trình:
ω=UkΦkt-RưMđt(kΦkt)2
- Đường thấp nhất ứng với từ thông 100% định mức, các đường phía trên ứng với chiều từ thông giảm dần.
- Ứng với mỗi đường đặc tuyến, khi momen tải tăng thì tốc độ giảm, phù hợp với lí thuyết.
Đặc tính cơ khi làm việc với từ thông không đổi, nguồn điện áp thay đổi (100%, 75%, 50%, 25%, 0%, -25%, -50%, -75%, -100%). 
Giải thích và nhận xét :
- Đặc tính cơ ứng với các giá trị điện áp thay đổi cũng là họ các đường thẳng dốc xuống. Phương trình đặc tính như trường hợp ở trên.
- Đi từ trên xuống dưới, các đường đặc tuyến ứng với giá trị điện áp giảm dần.
- Đối với mỗi đặc tuyến, khi momen tải tăng thì tốc độ động cơ giảm.
Bài học nhận được qua bài thí nghiệm 
Điểm mạnh của động cơ một chiều kích từ độc lập
Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải. Nếu như bản thân động cơ không đồng bộ không thể đáp ứng được hoặc nếu đáp ứng được thì phải chi phí các thiết bị biến đổi đi kèm (như bộ biến tần....) rất đắt tiền thì động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao. Momen mở máy rất lớn, có thể dùng để khởi động những động cơ công suất lớn khó mở máy hoặc dùng trong các máy khoan, cần momen khởi động lớn.
Điểm yếu của động cơ một chiều kích từ độc lập
Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ. Và so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn.
Các khuyến cáo khi sử dụng của động cơ một chiều kích từ độc lập 
Bảo quản cổ góp điện phức tạp (tránh phát sinh tia lửa điện).
Không nên vận hành không tải vì tốc độ sẽ rất lớn.