Sử dụng Động cơ DC trong Mỏ: Vận hành, Kiểm tra và Bảo trì

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Giới thiệu về Động cơ DC được sử dụng trong Mỏ 2. Pin đầu máy của động cơ DC 3. Trạm sạc của động cơ DC 4. Bộ phận 5. Hoạt động 6. Các loại 7. Bắt đầu một DC Động cơ 8. Phanh điện 9. Động cơ cuộn dây DC 10. Kiểm tra và bảo dưỡng động cơ DC 11. Bàn tìm lỗi.

Nội dung:

Giới thiệu về DC Motor được sử dụng trong Mỏ
Pin đầu máy của động cơ DC
Trạm sạc của động cơ DC
Các bộ phận của động cơ DC
Vận hành động cơ DC
Các loại động cơ hiện tại trực tiếp
Bắt đầu một động cơ DC
Phanh điện
Động cơ cuộn dây DC
Kiểm tra và bảo dưỡng động cơ DC
Bảng tìm lỗi

1. Giới thiệu về DC Motor được sử dụng trong Mỏ:

Ở dưới lòng đất, hầu hết các đầu máy điện đang sử dụng đều được cung cấp năng lượng từ các động cơ dòng điện trực tiếp làm việc từ nguồn cung cấp pin thứ cấp. Động cơ dc sê-ri thường được sử dụng, vì phần ứng của chúng được ghép vĩnh viễn với các bánh xe lái xe để ngăn chặn mọi khả năng đua xe của họ không tải.

Hầu hết các đầu máy xe lửa có hai động cơ lái, một ở mỗi đầu; trên một số đầu máy, hai động cơ được kết nối thành chuỗi, trên các động cơ khác chúng được kết nối song song.

Mỗi động cơ được trang bị một bộ điện trở khởi động, và người lái dần dần chuyển chúng ra bằng cách xoay tay cầm điều khiển cho đến khi tất cả các điện trở hết mạch khi đầu máy di chuyển hết tốc độ. Người lái xe sử dụng các điện trở tương tự như một phương tiện để kiểm soát tốc độ của đầu máy xe lửa.

2. Pin đầu máy của động cơ DC:

Pin được mang theo bởi một đầu máy thuộc loại axit chì. Khi được sạc đầy, pin phải lưu trữ đủ năng lượng để lái đầu máy trong thời gian tối thiểu từ ba đến năm giờ. Trong thực tế, pin có công suất cần thiết nhất thiết phải cồng kềnh và chúng thường chiếm một phần lớn của đầu máy.

3. Trạm sạc của động cơ DC:

Khi quá trình sạc pin hữu ích sắp hết, đầu máy được đưa đến trạm sạc dưới lòng đất để có thể sạc pin. Các pin đứng trên một nền tảng trên khung đầu máy. Với một số loại đầu máy, nền tảng được cung cấp các con lăn để pin có thể được đẩy qua một nền tảng bên cạnh đầu máy theo cách tương tự.

Ngoài ra, pin có thể được nạp và dỡ bằng dây đai hoặc cáp treo. Trong khi tại trạm sạc, pin được sạc và được chú ý.

Việc sạc pin được kiểm soát cẩn thận để giảm thiểu tốc độ sản xuất hydro. Trong giai đoạn đầu của giai đoạn sạc, một dòng sạc nặng được truyền qua pin. Sau khoảng thời gian khoảng năm giờ, khí thải bắt đầu và nếu tiếp tục sạc điện, lượng hydro nguy hiểm sẽ được thải ra.

Do đó, phí được hoàn thành với một dòng giảm. Hydrogen được sản xuất trong toàn bộ thời gian sạc giảm, nhưng dòng sạc được điều chỉnh cẩn thận để giữ cho bánh răng ở mức tối thiểu. Thông gió của trạm sạc được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo hydro không thể tích tụ. Tổng thời gian sạc cho pin đầu máy là từ tám đến mười giờ.

4. Các bộ phận của động cơ DC:

Hai phần chính của động cơ dòng điện trực tiếp là một phần quay được gọi là phần ứng và phần tĩnh được gọi là trường. Ngoài ra, có một cổ góp được gắn trên trục phần ứng, qua đó dòng điện được cung cấp cho cuộn dây phần ứng và một bộ bàn chải tiếp xúc với cổ góp và hoàn thành một mạch đến phần ứng.

Bây giờ chúng ta hãy xem các bộ phận quan trọng của động cơ DC là gì. Một mô tả ngắn được đưa ra dưới đây:

(1) Phần ứng:

Phần ứng bao gồm một lõi hình trụ được tạo thành từ các lớp sắt mềm, và được gắn trên một trục thép. Phần ứng mang một cuộn dây, các dây dẫn thường được đặt trong các khe dọc cắt vào bề mặt ngoài của lõi. Các dây dẫn riêng lẻ được cách điện với nhau và từ lõi.

Chúng thường được giữ tại chỗ bằng nêm gỗ hoặc vật liệu cách nhiệt đúc như bakpite prespahn có bịt kín các đầu mở của các khe. Các cuộn dây và nêm khe được giữ cố định bằng các dải thép hoặc dây, để ngăn chúng bay ra khi phần ứng đang quay với tốc độ, như trong Hình 16.1. Trục phần ứng được đỡ bằng ổ trục ở cả hai đầu và được bịt kín bằng nắp ổ trục trong và ngoài.

(2) Cổ góp:

Cổ góp bao gồm một phần tròn được xây dựng bằng các đoạn đồng, được cách ly với nhau bằng các tấm mica mỏng chất lượng tốt nhất. Các phân đoạn thường được giữ cố định bởi hai vòng đệm được cài đặt được kẹp chặt bằng bu lông hoặc đai ốc đĩa như trong Hình 16.2.

Bề mặt của cổ góp tròn được gia công rất mịn, do đó bàn chải mang trên bề mặt của nó có thể tiếp xúc điện tốt, khi phần ứng quay, với ma sát, rung và rung lắc ít nhất có thể. Mỗi đoạn của cổ góp được kết nối với một điểm trong cuộn dây phần ứng.

Lõi phần ứng thường có đường kính lớn hơn cổ góp và do đó, các kết nối được tạo ra bởi các thanh đồng tỏa ra từ cổ góp. Các kết nối được gọi là riser máy chỉnh lưu hoặc radial máy chỉnh lưu.

(3) Trường ách:

Trường bao gồm các cuộn dây được thiết kế để tạo ra một từ trường tĩnh cực mạnh khi được kết nối với nguồn cung cấp. Các cuộn dây trường trong thực tế được đặt trong một hình trụ rỗng hoặc ách. Các mảnh cực, hoặc giày cực, được tạo thành từ các lớp sắt mềm, được bắt vít bên trong ách và cuộn dây trường bao gồm các cuộn dây quấn quanh các mảnh cực.

Hình 16.3 cho thấy ách với trường của động cơ dc. Hình vẽ cho một cái nhìn đẳng cự đơn giản của một ách.

(4) Bàn chải bánh răng:

Trong một động cơ dc, dòng điện được cung cấp cho phần ứng thông qua các chổi than có trên bề mặt của cổ góp. Một bàn chải thường có hình chữ nhật trong phần, và phần cuối được lót vào vòng cung của cổ góp để đảm bảo diện tích tiếp xúc tối đa, và do đó, điện trở tiếp xúc tối thiểu.

Hình 16.4. (A) cho thấy một bàn chải carbon. Các bàn chải được giữ trong ngăn chứa bàn chải mở (hoặc hộp bàn chải) trong đó chúng vừa khít, nhưng có thể trượt tự do. Một đòn bẩy lò xo, hoặc lò xo, gấu ở đầu trên cùng của bàn chải giữ cho bàn chải tiếp xúc với bề mặt cổ góp.

Áp lực tác động bởi lò xo là đủ để duy trì sự tiếp xúc điện tốt giữa bàn chải và cổ góp và để ngăn bàn chải nảy. Hình 16.4 (b) hiển thị bàn chải trong giá đỡ bàn chải, để dễ dàng tham khảo.

Mỗi bàn chải được kết nối với một thiết bị đầu cuối cố định bằng một đầu nối bằng đồng linh hoạt. Một đầu của đầu nối được nhúng vào đầu bàn chải và đầu còn lại có thẻ đầu cuối được sử dụng để bảo vệ đầu nối với đầu cuối.

Nói chung các bàn chải được chia thành một số bộ. Một bộ trên một động cơ nhỏ có thể bao gồm một bàn chải đơn, nhưng trên một máy lớn hơn, một bộ sẽ bao gồm hai hoặc nhiều bàn chải tiếp xúc với cổ góp ở cùng một vị trí xuyên tâm.

Các bộ bàn chải được gắn trong một vòng bàn chải cách điện được bắt vít vào vỏ ách hoặc vỏ động cơ. Số lượng bộ bàn chải được yêu cầu bởi một động cơ phụ thuộc vào cách mà phần ứng được quấn. Hai loại cuộn dây phần ứng được sử dụng chung, đó là cuộn dây và cuộn dây sóng.

Lap uốn lượn:

Trong loại này, các dây dẫn được nối lại với nhau, tạo thành một chuỗi các vòng lặp (hay còn gọi là vòng thắt khi nó được gọi một cách lỏng lẻo) hoặc vòng quanh phần ứng, các vòng liền kề được kết nối với các đoạn cổ góp liền kề.

Số lượng đường dẫn hiện tại qua cuộn dây phần ứng bằng với số cực chính trong trường, do đó động cơ có cùng số bộ bàn chải như cực trường. Các bộ bàn chải được đặt cách đều nhau quanh cổ góp và được kết nối với các đường cung cấp dương và âm.

Cuộn dây sóng:

Trong loại cuộn dây này, các dây dẫn được quấn về phía trước theo các vòng quanh phần ứng (và do đó là cuộn dây tên), sao cho mỗi dây dẫn lần lượt 'thăm' từng cực của trường. Chỉ có hai đường dẫn hiện tại thông qua cuộn dây phần ứng để máy chỉ cần hai bộ bàn chải, không phân biệt số cực của trường.

Khoảng cách của các bộ bàn chải phụ thuộc vào ^- số lượng cực; trên một máy bốn cực, các bộ bàn chải sẽ được đặt thực sự ở các góc phải.

5. Hoạt động của động cơ DC:

Chúng ta biết từ nguyên tắc đầu tiên rằng một dây dẫn mang dòng điện và được đặt trong từ trường sẽ có xu hướng di chuyển khắp từ trường. Hướng chuyển động phụ thuộc vào hướng của dòng điện trong dây dẫn và cực tính của trường theo quy tắc động cơ tay trái của Fleming.

Trong thực tế, cường độ của từ trường và cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn cùng nhau xác định cường độ của lực tác dụng lên dây dẫn.

Trong một động cơ dc, một từ trường đứng yên được tạo ra bởi dòng điện chạy trong cuộn dây trường. Do đó, các dây dẫn trong phần ứng nằm dưới các cực của trường là trong một từ trường cực mạnh. Nếu một dòng điện chạy trong các dây dẫn này, một lực tác dụng lên chúng.

Hướng của dòng chảy trong các dây dẫn có thể được thực hiện sao cho các lực sẽ tác động theo cùng một hướng quanh phần ứng. Một mô-men xoắn sau đó được phát triển để xoay phần ứng. Đây, trên thực tế, là mô tả đơn giản nhất. Để biết thêm chi tiết, các cuốn sách liên quan đến lý thuyết rộng rãi có thể được tham khảo.

Đi lại

Trong cuộc cách mạng của phần ứng, tại bất kỳ thời điểm nào, các mạch được tạo ra thông qua cuộn dây phần ứng từ các phần của cổ góp tiếp xúc với các chổi dương, qua các dây dẫn ngay dưới các cực, đến các phần tiếp xúc với các chổi âm. Khi phần ứng xoay, các dây dẫn mới nằm dưới mỗi cực và các phân đoạn mới tiếp xúc với từng bộ bàn chải.

Khi một dây dẫn di chuyển ra xa, giả sử, một cực bắc, mạch xuyên qua nó bị phá vỡ bởi các phân khúc cổ góp đi từ dưới bàn chải. Khi phần ứng tiếp tục quay, dây dẫn này sau đó đi theo một cực nam. Một mạch một lần nữa được hoàn thành thông qua nó bởi hai phân khúc cổ góp giống nhau dưới các chổi có cực tính ngược nhau.

Dòng điện chạy qua dây dẫn theo hướng ngược lại. Do đó, dây dẫn tiếp tục phát triển mô-men xoắn theo cùng một hướng. Vì các dây dẫn đi xen kẽ dưới các cực có cực ngược nhau, mỗi dây dẫn mang theo một dòng điện xoay chiều.

Mục tiêu của giao hoán là giữ cho các đường dẫn hiện tại của cuộn dây phần ứng trong không gian càng xa càng tốt, trong khi phần ứng tự quay để mô-men xoắn được phát triển liên tục. Hình 16.5 minh họa điểm. Tuy nhiên, lưu ý rằng sự sắp xếp phần ứng đã được đơn giản hóa để hỗ trợ minh họa và không thể hiện cuộn dây phần ứng hoạt động.

Đảo ngược của Xoay vòng:

Hướng quay của động cơ adc được đảo ngược bằng cách đảo ngược các kết nối với trường hoặc bàn chải. Hướng quay vẫn như cũ nếu cả hai bộ kết nối được đảo ngược.

Quay lại EMF:

Khi phần ứng đang quay trong từ trường, emfs được cảm ứng trong các dây dẫn của nó vì - chuyển động tương đối giữa các dây dẫn và từ trường. Emf gây ra bất cứ lúc nào trong bất kỳ dây dẫn nào trái ngược với dòng điện emf thông qua dây dẫn đó. Do đó, emf cảm ứng là một emf trở lại

Các emfs phía sau trong các dây dẫn riêng lẻ cùng nhau tạo thành một emf phần ứng trở lại, đối nghịch với điện áp cung cấp được kết nối qua các bàn chải. Sức mạnh của emf trở lại trong phần ứng tỷ lệ thuận với cường độ của trường và tốc độ quay của phần ứng. Do điện trở của cuộn dây phần ứng thấp (thường nhỏ hơn 1, 0 ohm), emf trở lại là yếu tố chính trong việc giới hạn dòng điện trong mạch phần ứng.

Tốc độ:

Khi động cơ đang chạy, sự khác biệt tiềm năng dẫn dòng điện qua cuộn dây phần ứng sẽ là sự khác biệt giữa điện áp cung cấp trên bàn chải và tổng trở lại của phần ứng. Để động cơ truyền tải, dòng điện thực sự chạy trong phần ứng phải đủ để tạo ra mô-men xoắn cần thiết. Do đó, tốc độ mà động cơ chạy là tại đó emf phía sau cho phép dòng điện vừa đủ chạy qua phần ứng, để tạo ra mô-men xoắn cần thiết để truyền tải.

Tuy nhiên, tốc độ bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố khác nhau như được liệt kê dưới đây:

1. Tải:

Nếu tải tăng, và mô-men xoắn được tạo ra không đủ để lái nó, thì phần ứng chậm lại. Ở tốc độ chậm hơn, emf trở lại bị giảm và dòng chảy nhiều hơn, do đó mô-men xoắn tăng được tạo ra để lái thêm tải. Ngược lại, nếu giảm tải, mô-men xoắn nhỏ hơn, và do đó, cần ít dòng điện hơn để lái nó. Phần ứng sau đó tăng tốc, và cuối cùng tăng emf trở lại

2. Điện áp áp dụng cho phần ứng:

Dòng điện chạy trong phần ứng tỷ lệ với chênh lệch giữa điện áp đặt vào và điện áp của emf phía sau Nếu điện áp đặt vào phần ứng tăng thì chênh lệch giữa nó và emf phía sau tăng và dòng điện chạy trong phần ứng cũng tăng.

Tốc độ của phần ứng tăng lên, khôi phục sự chênh lệch giữa điện áp ứng dụng và emf ngược. Ngược lại, nếu điện áp đặt vào phần ứng bị giảm thì phần ứng chậm lại để giảm emf phía sau.

3. Sức mạnh của lĩnh vực:

Nếu cường độ của trường tăng, emf trở lại gây ra ở bất kỳ tốc độ quay nào tăng. Dòng điện phần ứng giảm và mô-men xoắn cũng vậy. Do đó, để lái tải của nó, phần ứng phải quay chậm hơn. Ngược lại, nếu cường độ của trường bị giảm, emf trở lại ở bất kỳ tốc độ quay nào cũng bị giảm và dòng điện phần ứng tăng.

Do đó, động cơ có xu hướng lái tải của nó nhanh hơn nếu cường độ trường giảm. Tuy nhiên, vì mô-men xoắn phụ thuộc cả vào cường độ của trường và cường độ của dòng điện phần ứng, nên cần thêm dòng điện trong phần ứng để truyền tải cho trước, nếu cường độ trường bị giảm.

4. Phản ứng phần ứng:

Khi một động cơ đang chạy, dòng điện sẽ luân chuyển trong cuộn dây của phần ứng và tạo ra từ trường. Độ mạnh của trường phần ứng phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy trong phần ứng và do đó dựa trên mô-men xoắn của động cơ.

Trường được tạo bởi phần ứng đứng yên trong không gian nhưng độ phân cực của nó không trùng với cực của trường chính. Trường hiệu quả trong đó phần ứng đang chạy là kết quả của trường chính và trường phần ứng như trong Hình 16.6.

Trục phân cực của trường kết quả không trùng với trục của các mảnh cơ học, và vị trí của nó thay đổi theo tải trọng được điều khiển bởi động cơ. Sự biến dạng của trường hiệu quả của động cơ được gọi là phản ứng phần ứng.

5. Vị trí bàn chải:

Bàn chải phải được đặt xung quanh cổ góp theo cách thay đổi hướng của dòng điện trong mỗi dây dẫn trong khi dây dẫn đó ở vị trí trung tính giữa hai miếng. Nếu vị trí bàn chải không chính xác, sự thay đổi hướng hiện tại xảy ra dưới một cột; do đó, trong một phần thời gian dây dẫn ở dưới một cực, dòng điện chạy sai hướng.

Tia lửa nặng xảy ra tại các bàn chải và máy chỉnh lưu có khả năng bị tính phí do hậu quả. Các cực mà theo đó các dây dẫn đi qua là các cực của từ trường hiệu dụng và không phải là các cực vật lý của cuộn dây trường.

Từ trường hiệu dụng là kết quả giữa từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây từ trường và được tạo ra bởi phần ứng. Do đó, vị trí chính xác của các cực hiệu quả, và do đó, vị trí chính xác của bàn chải, do đó được xác định bởi cường độ của dòng điện phần ứng.

Do cường độ của dòng điện phần ứng được xác định bởi tốc độ của động cơ và tải được điều khiển, vị trí chính xác của các cực hiệu quả, và do đó, vị trí bàn chải chính xác, cũng phụ thuộc vào tốc độ và tải. Do đó, một động cơ hiện tại trực tiếp được mô tả, với bàn chải ở một vị trí cố định, do đó có thể hoạt động hiệu quả chỉ với một tốc độ và tải.

6. Bàn chải đá:

Một phương pháp cho phép thay đổi vị trí của trường kết quả là di chuyển các bàn chải trên vòng bàn chải có thể xoay (hoặc rung) về trục của cổ góp. Do đó, vị trí của bàn chải có thể được đặt cho bất kỳ tải nào mà động cơ xảy ra khi lái xe.

Phương pháp này chỉ phù hợp với các động cơ được sử dụng để điều khiển tải ở tốc độ không đổi và khi thay đổi tải xảy ra ở các khoảng thời gian không thường xuyên. Nó không phù hợp với động cơ dự định chạy trong các điều kiện tải và tốc độ khác nhau và hiếm khi được sử dụng trên các máy móc hiện đại.

7. Liên cực:

Các động cơ được thiết kế để chạy ở tốc độ thay đổi, hoặc chịu tải khác nhau, thường được cung cấp với các cực, tức là các cuộn dây cực nhỏ được đặt giữa các cực chính của trường để ổn định trường kết quả. Các cực liên kết tạo ra một từ trường chống lại tác động của phản ứng phần ứng.

Các cuộn dây được nối nối tiếp với phần ứng để cường độ của trường liên cực tăng hoặc giảm theo cường độ của phản ứng phần ứng. Các cực liên kết ổn định từ trường hiệu quả trong một phạm vi tải và tốc độ. Một vị trí bàn chải vẫn chính xác trong phạm vi này để động cơ có thể lái các tải khác nhau một cách hiệu quả và không gây ra tia lửa.

6. Các loại động cơ hiện tại trực tiếp:

Các cuộn dây trường của động cơ có thể được kết nối nối tiếp với phần ứng hoặc song song với nó. Hai phương pháp kết nối trường này tạo ra hai loại động cơ khác nhau với các đặc tính khác nhau. Một loại động cơ thứ ba kết hợp các đặc tính của chúng.

1. Động cơ shunt:

Các cuộn dây trường được kết nối song song với phần ứng như trong hình 16.7. Do đó, cả trường và phần ứng đều được kết nối trực tiếp trên toàn bộ nguồn cung. Dòng điện chạy trong cuộn dây trường không đổi, do đó cường độ trường cũng không đổi.

Dòng điện chạy trong phần ứng, và do đó, tốc độ của động cơ, phụ thuộc vào tải, nhưng sự thay đổi tốc độ cần thiết thường là một tỷ lệ khá nhỏ so với tốc độ chung của động cơ. Do đó, một động cơ shunt được sử dụng khi cần tốc độ gần như không đổi trong một phạm vi tải rộng.

2. Dòng động cơ:

Trong hình 16.7 (b) cho thấy các cuộn dây trường được kết nối nối tiếp với phần ứng. Do đó, dòng điện trường, và do đó cường độ trường, do đó được xác định bởi dòng điện phần ứng. Khi dòng điện phần ứng cao thì trường mạnh và khi dòng phần ứng thấp thì trường yếu.

Tốc độ của một loạt động cơ thay đổi đáng kể với tải. Khi lái xe tải nặng, cần một dòng điện nặng. Trường tự nhiên là mạnh, và một emf mạnh trở lại được gây ra ở tốc độ khá chậm để phần ứng quay chậm. Trên tải nhẹ, cần có dòng điện phần ứng nhỏ hơn để trường yếu.

Do đó, phần ứng đạt đến tốc độ cao trước khi emf trở lại được yêu cầu. Một động cơ nối tiếp được sử dụng khi cần điều khiển tốc độ và mô-men xoắn khởi động nặng, ví dụ như trong động cơ kéo cho đầu máy điện. Trong thực tế, một động cơ loạt không bao giờ được phép chạy mà không có tải vì nó có khả năng chạy ra khỏi tầm kiểm soát và phần ứng sẽ có nguy cơ tan rã và gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho lớp cách điện.

3. Động cơ hợp chất:

Trong loại động cơ này có hai cuộn dây trường, một nối tiếp với phần ứng và một song song với nó, như trong hình 16.7 (c). Trên thực tế, một động cơ hỗn hợp có thể, giống như một động cơ nối tiếp, tạo ra mô-men xoắn nặng ở tốc độ chậm, nhưng bị ngăn cản bởi cuộn dây shunt không chạy đua khi không tải.

7. Khởi động động cơ DC:

Một số động cơ shunt có thể được bắt đầu bằng cách kết nối nguồn cung cấp trực tiếp với động cơ. Các cuộn dây phần ứng có điện trở rất thấp thường dưới 1 ohm. Tại thời điểm bắt đầu không có emf trở lại Nếu điện áp cung cấp đầy đủ được kết nối với phần ứng, dòng điện rất nặng sẽ chảy và phần ứng có thể bị cháy trước khi có thể bắt đầu quay.

Do đó, một điện trở được kết nối nối tiếp với phần ứng để hạn chế dòng khởi động. Điện trở giảm dần khi động cơ tăng tốc và cắt hoàn toàn mạch khi đạt đến tốc độ chạy hoàn toàn, như trong hình 16.8. Tuy nhiên, một loạt động cơ vết thương hỗn hợp có thể được bắt đầu bằng cách chuyển đổi trực tiếp, vì điện trở kết hợp của trường loạt và phần ứng là đủ để ngăn dòng chảy mạnh nguy hiểm.

Tổng điện trở của động cơ có thể không quá vài ohms, do đó dòng khởi động sẽ lớn hơn nhiều lần so với dòng đầy tải. Kết quả là, mô-men xoắn khởi động là rất lớn, ví dụ, mô-men xoắn toàn tải bảy hoặc tám lần, do đó có thể cần một lực cản khởi động để hạn chế mô-men xoắn này như trong Hình 16.8. (b) Điện trở giảm dần khi động cơ tăng tốc.

Kiểm soát tốc độ:

Tốc độ của động cơ shunt có thể giảm bằng cách sử dụng các điện trở khởi động nối tiếp với phần ứng như được giải thích trong hình 16.8 (a). Trong thực tế, trong phương pháp này, sự gia tăng điện trở loạt làm giảm tốc độ động cơ và ngược lại. Tuy nhiên, phương pháp kiểm soát tốc độ của động cơ shunt của tác giả là kết nối điện trở biến đổi nối tiếp với trường như trong hình 16.9. (a). Điện trở này được sử dụng để thay đổi dòng điện trường và do đó cường độ của trường.

Bất kỳ sự gia tăng nào ở đây trong điện trở đều làm tăng tốc độ động cơ, (nhưng giảm tải tối đa mà động cơ sẽ lái) và ngược lại. Đối với động cơ sê-ri hoặc động cơ hỗn hợp, tốc độ được điều khiển bởi điện trở thay đổi nối tiếp với toàn bộ động cơ [xem hình 16.8. (b)] hoặc song song với trường chuỗi [xem hình 16.9. (b)]. Việc tăng điện trở làm giảm tốc độ động cơ và ngược lại.

8. Phanh điện:

Động cơ có thể được sử dụng để áp dụng một mô-men phanh cho tải. Hai hình thức phanh thường được sử dụng: Năng động và Tái tạo. Trong một hệ thống phanh động lực, động cơ được sử dụng như một máy phát điện và được chế tạo để cung cấp năng lượng điện cho tải điện trở. Sức mạnh này bị tiêu tan dưới dạng nhiệt. Phanh tái sinh sử dụng động cơ như một máy phát điện nhưng cung cấp năng lượng điện trở lại vào nguồn điện.

Phanh động linh hoạt hơn so với phanh tái tạo nhưng đưa ra vấn đề tản nhiệt từ điện trở. Nó kém hiệu quả hơn so với hãm tái sinh và là hình thức hãm được áp dụng trên nhiều cuộn dây ac. Hãm tái sinh là hình thức được sử dụng trên các ổ đĩa cuộn dây dc, năng lượng được loại bỏ khỏi việc đưa các băng tải đến phần còn lại được đưa trở lại nguồn điện.

9. Động cơ cuộn dây DC:

Bất kỳ động cơ dc nào, được sử dụng để điều khiển động cơ cuộn dây colliery, phải phù hợp để vận hành theo hướng thuận hoặc ngược và có khả năng tạo ra mô-men xoắn đầu ra tối đa ở mọi tốc độ, từ trạng thái dừng đến tốc độ tối đa.

Kết nối của cuộn dây trường trên một động cơ như vậy khác với các loại trước đây và như sau: -

(a) Các cuộn dây trên các cực chính tương tự như loại shunt nhưng được kết nối với một nguồn cung cấp điện áp không đổi riêng biệt.

(b) Các cực liên kết được nối tiếp với phần ứng như trong các loại trước.

(c) Một cuộn dây bù được sử dụng bao gồm các thanh đồng cách điện cho vào các khe ở mặt của các cực chính sao cho chúng càng gần càng tốt với phần ứng. Các đầu của thanh được nối với nhau bằng dây đeo bằng đồng được cách điện để tạo cuộn dây, được nối nối tiếp với phần ứng. Cuộn dây này tiếp tục vô hiệu hóa các tác động của phản ứng phần ứng được mô tả trước đây.

Loại động cơ này thường được gọi là 'kích thích riêng biệt' và trong giới hạn nhỏ (do tổn thất và giảm RI) tỷ lệ thuận với giá trị của điện áp phần ứng được áp dụng (và cực tính của nó), tại tất cả các điểm đầu ra từ 0 đến tối đa . Mô-men đầu ra, trên thực tế, tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng. Người ta sẽ thấy rằng bằng cách cung cấp dòng điện phần ứng từ một nguồn điện áp thay đổi, tốc độ của động cơ có thể được kiểm soát.

Loại máy này tự cho mình một cách đáng ngưỡng mộ với các nhiệm vụ đòi hỏi phải kiểm soát tốc độ tốt trong quá trình tăng tốc và làm chậm theo hướng tiến và lùi như trong máy cuốn của tôi hoặc nhà máy cán.

Trên thực tế, có hai phương pháp phổ biến được sử dụng để có được điện áp dc biến đổi để điều khiển tốc độ của động cơ dc, đó là:

(1) Hệ thống Ward-Leonard và

(2) Hệ thống chỉnh lưu.

(1) Kiểm soát bởi Hệ thống Ward-Leonard:

Trong hệ thống này, điện áp thay đổi được lấy từ một bộ máy phát động cơ bao gồm một động cơ xoay chiều có tốc độ tương đối ổn định (nghĩa là cảm ứng trượt, hoặc loại đồng bộ) được kết hợp chặt chẽ và cơ học với một máy phát dc kích thích riêng. Hệ thống được giải thích sơ đồ trong hình 16.10.

Các cực đầu ra của máy phát điện dc được ghép điện với các cực đầu vào của động cơ dc để tạo thành mạch vòng dây phần ứng dòng điện nặng. Do đó, tốc độ và hướng của động cơ dc phụ thuộc vào cường độ và độ phân cực của trường máy phát điện dc được điều khiển phù hợp bởi chuyển động của cần điều khiển của động cơ cuộn dây.

Ở dạng đơn giản và nguyên bản, điều khiển này bao gồm một mạch nối tiếp từ nguồn cung cấp điện áp dc không đổi với bộ biến trở điện trở thay đổi, (được vận hành bởi đòn bẩy điều khiển) và các tiếp điểm ngược và ngược (cũng được chọn bởi đòn bẩy) điều khiển hướng của dòng chảy hiện tại.

Hướng của dòng điện trong trường máy phát dc xác định cực tính điện áp đầu ra và do đó hướng quay của động cơ dc. Độ lớn của dòng trường máy phát dc xác định điện áp đầu ra và do đó tốc độ của động cơ dc.

Nguồn cung cấp điện áp không đổi cho trường động cơ dc, trường máy phát dc và mạch điều khiển được lấy từ một bộ kích thích dc riêng biệt có thể là một phần của bộ máy phát động cơ hoặc được điều khiển riêng bởi động cơ xoay chiều. Tuy nhiên, trong hệ thống điều khiển đơn giản này, tại bất kỳ giá trị cụ thể nào của điện áp ứng dụng, tốc độ động cơ sẽ giảm nhẹ khi tăng tải và được biết đến như là một hệ thống vòng lặp mở hở.

Trên hầu hết các cuộn dây Ward Leonard được cài đặt từ cuối năm bốn mươi, điều khiển là của hệ thống vòng kín. Với hệ thống này, không có sự thay đổi về tốc độ với tải. Điều này là cần thiết cho cuộn dây tự động để đảm bảo sàn chính xác của lồng khi hạ cánh. Trong điều khiển vòng kín, một phép so sánh được thực hiện giữa tốc độ động cơ được yêu cầu bởi vị trí cần số của người lái và tốc độ thực tế của động cơ.

Điều này được thể hiện trong hình 16.11. Dĩ nhiên, cần gạt của người lái vận hành một chiết áp từ đó có được điện áp tham chiếu tỷ lệ thuận với chuyển động của cần số và tốc độ động cơ cần thiết, tức là điện áp tham chiếu 100% ở mức ném đòn bẩy yêu cầu 100% tốc độ động cơ, 50% tham chiếu điện áp ở một nửa đòn bẩy yêu cầu tốc độ 50 phần trăm, hoặc điện áp tham chiếu bằng không với đòn bẩy trong động cơ yêu cầu trung tính ở trạng thái dừng.

Một máy phát tacho được điều khiển từ động cơ để cho đầu ra điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ thực tế. Hai điện áp này được so sánh và sự khác biệt, được gọi là điện áp lỗi và được khuếch đại phù hợp được sử dụng để tăng hoặc giảm dòng điện máy phát lên cho đến khi không có lỗi, nghĩa là động cơ chạy ở tốc độ theo yêu cầu của vị trí đòn bẩy lái xe.

(2) Hệ thống chỉnh lưu:

Trong hệ thống này, nguồn cung cấp dc cho động cơ cuộn dây được cung cấp từ bộ chỉnh lưu. Trước đây, chúng thường thuộc loại hồ quang thủy ngân trong đó điện áp đầu ra được điều khiển bằng lưới điện cực dương. Các lưới có thể được thiên vị để giữ ngay lập tức bắn cực dương trong nửa chu kỳ dương và do đó thay đổi điện áp đầu ra từ tối đa thành không. Trong hệ thống hiện tại và hiện đại, đối với loại điều khiển này, thyristor được sử dụng.

Trong cuốn sách này, chúng tôi không đi sâu vào chi tiết về nguyên tắc của hệ thống này. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện qua bộ chỉnh lưu là một chiều, cần phải đảo ngược trường động cơ cuộn dây để làm cho động cơ quay theo hướng ngược lại.

10. Kiểm tra và bảo dưỡng động cơ DC:

Việc bảo dưỡng định kỳ thường xuyên của động cơ dòng điện trực tiếp được đưa ra dưới đây một cách có hệ thống:

(1) Cổ góp & Bàn chải:

Tại một khoảng thời gian thường xuyên, các cặn carbon được dọn sạch từ bên trong vỏ hộp số bàn chải và từ bề mặt của cổ góp. Các cổ góp thường xuyên được kiểm tra cho bề mặt hoàn hảo của nó phù hợp cho tiếp xúc điện tốt. Các bàn chải cũng được kiểm tra để đảm bảo rằng chúng vẫn được đóng gói đúng cách cho cổ góp và để xác định xem chúng có cần gia hạn không.

Bàn chải phải được làm mới trước khi đầu nối bằng đồng được nhúng trong chúng lộ ra trên bề mặt tiếp xúc, nếu không bàn chải sẽ làm hỏng cổ góp. Các nhà sản xuất chỉ định số lượng hao mòn cho phép trước khi bàn chải được làm mới. Nếu có dấu hiệu phát ra tia lửa nặng ở bàn chải, ví dụ nếu có vết cháy trên phân khúc cổ góp, nguyên nhân phải được tìm thấy và khắc phục trước khi động cơ được đưa vào hoạt động trở lại.

(2) Kiểm tra cách điện:

Cách điện của trường và cuộn dây phần ứng được kiểm tra theo thời gian cho bất kỳ dấu hiệu xấu đi.

Các điều kiện sau đây cho thấy cần phải chú ý:

(a) Độ ẩm và bụi bẩn, làm giảm giá trị điện trở cách điện.

(b) Véc ni bị nứt, sẽ làm cho lớp cách nhiệt dễ bị xâm nhập bởi bụi bẩn và hơi ẩm.

(3) Thử nghiệm điện trở cách điện:

Cần kiểm tra điện trở cách điện giữa:

(a) Các cuộn dây trường và khung của động cơ.

(b) Các phân khúc cổ góp (lấy cuộn dây phần ứng) và lõi phần ứng.

(c) Thiết bị bàn chải và khung của máy được kiểm tra định kỳ, thường là bằng máy kiểm tra điện trở cách điện, chẳng hạn như Metro-ohm hoặc Megger. Các bài đọc thu được trong các bài kiểm tra liên tiếp được ghi lại, do đó có thể nhận thấy bất kỳ xu hướng xấu đi nào, và hành động phòng ngừa cần thiết có thể được thực hiện ngay lập tức. Nếu hai cuộn dây trường của động cơ vết thương hỗn hợp có thể bị ngắt điện, thì thông thường cũng phải có điện trở cách điện giữa hai bộ cuộn dây.

(4) Kiểm tra điện trở cuộn dây:

Ở một khoảng thời gian đều đặn, điện trở của mỗi cuộn dây của trường được đo bằng ohmmeter đọc trực tiếp và nó phải được so sánh với giá trị chính xác được cung cấp bởi nhà sản xuất.

(5) Kiểm tra phần ứng:

Khi phần ứng được tháo ra khỏi động cơ trong quá trình đại tu, việc kiểm tra sau đây sẽ được thực hiện mà không thất bại:

(1) Các dải phần ứng bảo đảm các cuộn dây được kiểm tra để đảm bảo rằng chúng ở trong tình trạng tốt, nghĩa là không có các vòng dây ràng buộc lỏng lẻo, và các clip hàn và giữ lại được an toàn.

(2) Một thử nghiệm điện trở cách điện thường được tiến hành giữa các dải và cuộn dây phần ứng và giữa các dải và lõi phần ứng.

(3) Accumulation of dirt, and carbon dust from the brushes, are removed from the surroundings of the commutator, eg from between the commutator risers and from the exposed surfaces of the insulating end-rings.

(4) The working surface of the commutator is given a very thorough examination, if there is any sign of burning or pitting, the surface can be made good by very careful turning. The cause of any sparking or abrasion which has damaged the commutator surface must at the same time be ascertained and rectified.

(5) The mica segments of the commutator are examined. If there is any sign of burning or carbonization, the mica segments must be replaced.

(6) The surface of the commutator is examined to ensure that no mica segments are standing out of the copper segments. The mica segments are usually undercut slightly below (say about 1/32 inch to 1/6 inch deep) the level of the copper segments to avoid any possibility of their fouling with the brushes. On most of the machines, however, the micas are finished flush with the copper segments.

(7) The soldered connections to the commutator are examined to ensure that the solder has not been thrown and that the joints are not cracked. The throwing of solder indicates loose windings in the armature slots.

The resistance of armature conductors is obtained by testing between each pair of adjacent commutator segments. A sensitive direct reading ohmmeter such as a ducter can be used, but more accurate results are obtained by passing a heavy current through the armature, and measuring the millivolt drop between segments.

The resistance between each pair of segments should be the same within a tolerance specified by the maker. Any variation out of tolerance indicates a fault. A high resistance (or millivolt drop) between a pair of segments indicates an open circuit in the winding whereas a low resistance (or millivolt drop) indicates a short circuit. The millivolt drop has to be near to or equal to the results given by the manufacturer.

11. Fault-Finding Tables:

(a) When Motor does not Run:

1. Armature not free to run:

Possibly a fault in the mechanical drive of the machine. The armature of a series motor may, however, lock against the field windings if the machine has been allowed to race and the armature bands have been burst, or some mechanical jamming has occurred.

2. Terminal Connections Broken:

Due to overheat / mishandling, to be immediately rectified.

3. Current path through Brushes Interrupted:

One or more brushes not making contact with the commutator, or a broken connection to the brushgear.

4. Open Circuit in Field Windings:

Test the resistance of the field windings with low-reading ohm-meter.

5. Short Circuit in Field Winding:

Test the resistance of the field windings with low-reading ohm-meter.

(b) Motor Switchgear:

Possible Symptom of Fault:/Causes

1. Opening-circuit in starting resistor:

This fault would prevent the motor starting with resistance in circuit. The operator should not move the starting handle to the “RUN” position if the motor does not start normally.

2. Main contactor or reversing switch not completing circuit.

Examine the contacts for general condition. Ensure that contacts make with adequate pressure.

(c) Low speed of Motor (Below Rated Speed):

Possible symptom of fault/ Causes and/or Locating the Causes

1. Resistance in starter panel not switched out properly:

Switch may be defective. Check and remove fault.

2. High resistance in armature:

Check soldered joints between the commutator risers and the resistances of the armature conductors.

3. Short circuit in armature:

Carry out a voltage drop test on armature, and / or an induction test.

4. Inadequate contact between brushes and commutator:

Examine the brushes to ensure that their contact surface are bedded to the commutator arc, and that they are not damaged, pitted by sparking or covered with a film caused by oxidation.

5. Inadequate brush spring pressure:

Measure the pressure of the brush springs with a spring balance. Ensure that the brushes are not worn beyond the point where the brush springs or spring loaded lever can bear on them effectively.

(d) High Speed (Above Rated Speed):

Symptom/ causes, and / or locating Causes

1. Compound or inter-pole winding short circuited, open circuited or reversed:

Examine the connections to these windings. Test their resistance with a low reading ohmmeter.

2. High resistance in shunt winding:

Examine the connections to the windings test its resistance with a low reading ohmmeter. If the motor has a shunt field speed control unit, ensure that the resistance is fully switched out.

3. One or more shunt coils reversed:

Check the connections.

4. Short circuit in series field:

Measure the resistance of the windings.

5. Brush position disturbed:

Check the brush gear for any signs of movements, examine the surface of the commutator for burns pitting and other signs of sparking.

6. Machine on light load:

This is only for series motor.

(e) Overheating:

1. Cooling system not effective:

The motor may have been working covered by coal dust, or otherwise covered so that air cannot reach the cooling surfaces. If a fan is fitted, ensure that it is working properly and that the air ducts are not blocked by coal dust or any other type of dirt and dust.

2. Continuous working on overload:

It must be checked that the motor is driving the rated load. Check for faults in the mechanical drive, couplings, gearbox etc. which may impose excessive load on the motor.

3. Short circuit in field winding:

Carry out a voltage drop test on armature or / and induction test.

4. Poor brush contact:

Measure the brush spring pressure with a spring balance. Check that the brushes are not worn beyond the point where the brush springs or spring levers are fully effective. Examine the condition of the brush contact surfaces and the commutator working surface.

5. Brush friction:

Examine the brush contact surfaces and the commutator working surface, for roughness and abrasion. Ensure that the brush spring pressure is not too great.

6. Excess current caused by tracking between commutator segments:

Examine the commutator for deposits of dirt or carbon dust, in the slots between commutator segments or between the risers. And clean at regular intervals of maximum 500 hours operation.

(f) Vibration:

Possible Fault:

1. Commutator should be checked for:

(a) Mica segments standing out of the copper segments.

(b) Some copper segments out of line.

Remedial Action:

Any or all of the defects must be corrected in a well-equipped workshop.

Possible Fault:

2. Armature core loose on shaft:

Movements of the armature core on its shaft can sometimes be detected by the appearance of rusty powder around the centre of the core, and between the lamination of the cores. The equipment should be attended in a workshop efficiently.

3. Worn or damaged bearings:

Worn bearing are usually noisy when the motor is running and also cause heat loss. Sometimes due to defect in bearing if not detected early armature can rub with the field core, and thus damage the whole motor.