Bài giảng Động cơ điện vạn năng - Ngành/nghề: Điện dân dụng

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI  
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI  
BÀI GIẢNG  
ĐỘNG CƠ ĐIỆN VẠN NĂNG  
NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG  
Trình độ. Trung cấp  
LƯU HÀNH NỘI BỘ  
NĂM 2017  
Giáo trình động cơ điện vạn năng  
LỜI GIỚI THIỆU  
Tài liệu Động cơ điện vạn năng là kết quả của Dự án xây dựng chương trình và  
giáo trình dạy nghề năm. Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng viên khoa điện  
trường Cao đẳng Lào Cai thực hiện  
Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng Lào Cai cùng với các  
trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn  
Động cơ điện vạn năng phục vụ cho công tác dạy nghề  
Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của  
chương trình đào tạo nghề Điện dân dụng ở cấp trình độ trung cấp và Cao đẳng, và được  
dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo  
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận được các  
ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn  
Biên soạn  
Lại Văn Dũng  
MỤC LỤC… ................................................................................................................... 1  
BÀI 1: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC  
CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VẠN NĂNG  
*
MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này học sinh có khả năng.  
-
Kiến thức: Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ điện vạn  
năng.  
-
Kỹ năng : Tháo lắp được các bộ phận của động cơ điện vạn năng theo đúng  
qui trình, đúng yêu cầu kỹ thuật.  
-
Thái độ: Có ý thức tốt trong học tập, tác phong công nghiệp, bảo quản trang  
thiết bị, vật tư, đảm bảo an toàn cho người.  
1. Cấu tạo động cơ điện vạn năng:  
a. Khái quát chung về động cơ điện vạn năng.  
Động cơ điện vạn năng là loại động cơ có thể làm việc với nguồn cung cấp là  
nguồn điện một chiều hay nguồn điện xoay chiều, nhưng tốc độ động cơ khi làm việc  
trong hai loại nguồn này hầu như không thay đổi.  
Cực từ  
Dây quấn  
Gông từ  
Bạc thau  
Bạc thau  
Nắp chụp  
Hình1.1: Cấu tạo của động cơ điện vạn năng  
- Động cơ điện van năng là loại động cơ có đặc điểm đạt được mô men mở máy  
lớn so với các loại động cơ khác có cùng công suất, để dễ dàng điều chỉnh tốc độ. Tuy  
nhiên động cơ sẽ đạt tốc độ khá cao khi làm việc không tải và có thể gây hư hỏng cho  
dây quấn rô to dưới tác dụng của lực ly tâm do đó động cơ vạn năng thường được lắp  
đặt với hệ thông cơ khí truyền động. Như vậy động cơ vạn năng luôn luôn khởi động  
trong điều kiện có tải, về mặt thiết kế chế tạo, để giảm các ảnh hưởng xấu gây ra do  
phản ứng phần ứng và quá trình đổi chiều dòng điện ta cần thiết kế điện áp giữa các  
phiến góp liên tiếp trên cổ góp có giá trị nhỏ.  
3
 
b . Stator (phần cảm):  
-
Vỏ: là một ống thép được gia công mặt trong, bên trong có gắn các khối cực  
từ để giữ các cuộn dây kích thích (thường có từ 2- 4 khối cực từ ) trên vỏ có gắn các  
cọc nối dây cách điện để dẫn điện từ nguồn vào stator  
-
Cực từ: được chế tạo bằng thép ít cacbon để có đặc tính dẫn từ tốt và được bắt  
vào trong thân bằng các vít đặc biệt.  
Cuộn dây kích thích: có nhiệm vụ tạo từ trường chính xác cho các khối cực,  
-
được quấn bằng dây đồng dẹp hoặc tròn có tiết diện lớn xung quanh các khối cực từ  
khoản 4 – 10 vòng. Phần này là cuộn dây kích thích nối tiếp còn cuộn dây kích thích  
song song có tiết diện dây nhỏ, quấn nhiều vòng để đảm bảo cường độ từ cảm trên các  
cực từ là như nhau. Dây kích thích phải lớn vì khi máy khởi động làm việc thì dòng  
điện tiêu thụ rất lớn (200 – 800)A và có thể lớn hơn nữa.Các cuộn dây kích thích kề  
nhau được quấn ngược chiều để tuần tự tạo ra các cực Bắc, Nam khác nhau tác dụng  
lên thân máy, có nhiệm vụ làm cầu nối liên lạc mạch từ giữa các khối cực.  
-
Ở các máy khởi động có công suất nhỏ thì các cuộn dây được đấu nối tiếp,còn  
ở máy khởi độngcó công suất lớn và trung bình các cuộn dây đấu song song - nốitiếp.  
Hình 1.2: Vỏ, cực từ, cuộn  
dây kích thích  
c. Rô to ( Phần ứng ): Rô to động cơ điện vạn năng : Được chế tạo bằng một khối thép  
từ gồm các lá thép kỹ thuật điện dày từ (0,35 – 0,5)mm, có hình dạng đặc biệt được ép  
lên trục rotor. Phía bên ngoài có xẽ nhiều rãnh dọc để quấn dây. Rotor được đỡ trên 2  
bạc thau và quay bên trong các khối cực của stator với khe hở ít nhất để giảm bớt tốn  
hao năng lượng từ trường.  
-
Khung dây phần ứng : Dây quấn trong rotor động cơ điện vạn năng là các dây  
đồng có tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn. Mỗi rãnh thường có 2 dây và quấn sóng, các  
dây quấn được cách điện với lõi của rotor, các đầu dây của các khung dây được hàn  
vào các lá góp bằng thau của cổ góp.  
-
Cổ góp điện : gồm nhiều lá góp bằng thau, ghép quanh trục, giữa các lá góp  
được cách điện với nhau và cách điện với trục bằng mica.  
Hình 1.4 : Nắp và giá đỡ chổi than.  
-
Nắp và giá đỡ chổi than: Thường được đúc bằng gang hoặc nhôm, bên trong  
có đóng các bạc thau để lắp với trục rotor, ngoài ra còn có các chốt định vị để ráp đúng  
vào vị trí của thân động cơ.  
+ Nắp phía bánh răng: được gia công lỗ để gắn cần điều khiển khớp truyền  
động, vị trí lắp relay gài khớp,các lỗ bulông để lắp vào vỏ bọc bánh đà của động cơ.  
+ Nắp phía cổ góp điện : còn là nơi gắn các giá đỡ chổi than và lò xo. Lò xo  
luôn ấn chổi than tỳ vào cổ góp điện dúng với lực ép cần thiết để dẫn điện vào cuộn  
dây rotor.  
-
Chổi than: chổi than được chế tạo bằng bột than, bột đồng với thiếc, đồng với  
graphit được đúc ép thành khối với áp suất cao nhằm làm giảm điện trở riêng và mức  
mài mòn của chổi than. Các chổi than điện được dính liền với dây dẫn điện. Đối với  
động cơ vạn năng thường dùng 4 hoặc 2 chổi than điện, chổi than điện được cách điện  
với thân máy của động cơ.  
Hình 1.5 : Giá đỡ chổi than.  
2. Nguyên lý làm việc động cơ điện vạn năng:  
Động cơ vạn năng có các đường thẳng (trục) đặc biệt trong kết cấu của động cơ  
như sau.  
-
-
Đường thẳng đi qua giữa hai mặt cực từ của Stato, gọi là trục cực từ của Stato  
Đường thẳng vuông góc với trục cực từ của Stato một góc 900 điện, được gọi  
là đường trung tính hình học  
5
 
- Đường thẳng đi qua hai trục của chổi than, gọi là trục chổi than.  
S
Nguồn cấp  
UAC UDC  
N
Hình 1.6: Sơ đồ mặt cắt ngang của động cơ vạn năng  
Khi cho dòng điện xoay chiều vào động cơ do tác dụng của từ trường phần  
-
cảm lên cuộn dây phần ứng sinh ra một lực điện từ làm cho rô to quay. Khi dòng điện  
đổi chiều ở bán kỳ âm, ngay lúc đó chiều của từ trường phần cảm cũng đổi chiều nên  
lực tác dụng lên roto vẫn không đổi chiều vì thế động cơ vẫn quay được liên tục theo  
một chiều nhất định.  
-
Khi nối vào nguồn điện một chiều. Dòng điện trong dây quấn phần ứng và từ  
trường phần cảm tác dụng tương hỗ nhau, tạo thành lực điện từ, mô men quay làm  
quay rô to. Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện một chiều được nghịch lưu thành  
dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng. Do đó tại bất kỳ thời điểm nào, lực  
tác dụng lên dây quấn phần ứng cũng đều theo một chiều nhất định làm cho quay theo  
một chiều cố định.  
-
Khi rotor (phần ứng) động cơ quay, trong dây quấn phần ứng có một s.đ.đ  
cảm ứng, chiều của s.đ.đ này ngược chiều với chiều dòng điện vào phần ứng, nên sức  
điện động này được gọi sức phản điện. Dòng điện trong dây quấn phần ứng khi  
U - E  
động cơ làm việc ổn định là: I =  
E = U - I . r  
ru  
Do đặc điểm của động cơ điện vạn năng như trên, nên được gọi là động cơ điện  
vạn năng. Vì nó sử dụng được cả hai dòng điện một chiều và xoay chiều.  
6
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý ĐCVN có cuộn dây phần cảm mắc nối tiếp  
với cuộn dây phần ứng.  
3. Tháo, lắp động cơ điện vạn năng.  
a. Trình tự tháo các bộ phận của động cơ vạn năng.  
-
-
-
-
Đánh dấu vị trí lắp ghép nắp trước, nắp sau với thân động cơ.  
Tháo đai ốc, tháo dây dẫn nối với nguồn điện cung cấp cho động cơ.  
Tháo hai bulông xuyên tâm lấy nắp trước.  
Dùng tuốc nơ vít vặn các ốc vít giữ nắp và giá đỡ chổi than của động cơ phía  
bên cổ góp.  
-
Tháo nắp và giá đỡ chổi than ra khỏi stato động cơ.  
-
Nắp còn lại làm tương tự  
-
-
Dùng tuốc nơ vít giữ chổi than và tách chổi than ra khỏi giá chổi than.  
Lấy rotor ra khỏi stator.  
b. Làm sạch các chi tiết sau khi tháo:  
-
-
Làm sạch rotor và stator, cổ góp, giá chổi than, nắp trước, nắp sau và thân.  
Yêu cầu làm sạch hết bụi bẩn, dầu mỡ đảm bảo khô ráo, sạch sẽ các chi tiết.  
Chú ý : Cẩn thận không làm xước cổ góp, gãy chổi than.  
7
 
-
Dùng gió nén thổi sạch mụi than và dầu ở các lỗ bulông.  
c. Lắp các chi tiết của động cơ vạn năng.  
Trước khi lắp cần phải làm sạch các chi tiết để đảm bảo dẫn điện tốt, máy khởi  
động hoạt động bình thường, công suất tối đa.  
-
Bạc thau  
Bạc thau  
Nắp chụp  
Hình 1.8: Các bộ phận của động cơ điện van năng sau khi tháo rời.  
-
Qúa trình lắp ráp các bộ phận của động cơ ngược lại so với quá trình tháo.  
Hình 1.9: Lắp các bộ phận của động cơ điện van năng sau khi tháo rời.  
8
 
BÀI 02: ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ ĐIỆN VẠN NĂNG  
*
Mục tiêu của bài: Học xong bài này học sinh có khả năng.  
-
Kiến thức: Phân tích được sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay, trình bày được trình  
tự đấu dây, vận hành động cơ điện vạn năng.  
Kỹ năng : Đấu dây đảo chiều quay và vận hành được động cơ điện vạn năng  
quay hai chiều.  
-
-
Thái độ: Có ý thức tốt trong học tập, tác phong công nghiệp, bảo quản trang  
thiết bị, vật tư, đảm bảo an toàn cho người.  
1. Sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ điện vạnnăng.  
a. Vẽ sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ điện vạn năng.  
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ vạn năng  
b. Nguyên tắc đảo chiều quay động cơ điện vạn năng.  
- Muốn đảo chiều quay của roto động cơ điện vạn năng ta đổi chiều dòng điện  
chạy trong cuộn dây phần ứng giữ nguyên hướng từ trường B được tạo bởi Stato, hoặc  
giữ nguyên hướng dòng điện chạy trong phần ứng và đổi hướng từ trường B được tạo  
bởi Stato. Nếu cả hai đại lương cả I và B cùng đổi hướng một lúc thì lực điện từ F vẫn  
giữ nguyên chiều quay ban đầu và chiều quay của rotor động cơ điện vạn năng không  
đổi chiều.  
2. Đấu dây, đảo chiều quay động cơ điện vạn năng bằng công tắc đảo chiều.  
* Trình tự đâu dây đảo chiều quay động cơ vạn năng.  
Bước 1: Vẽ sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ điện vạn năng bằng công  
tắc đảo chiều.  
9
   
3
5
6
1
2
C
4
Cuộn
dây  
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý đảo chiều quay động cơ vạn năng  
dùng công tắc đảo chiều  
Bước 2: Đánh dấu và kiểm các ký hiệu đầu dây.  
Để thực hiện đảo chiều quay động cơ điện vạn năng bằng công tắc đảo chiều thì  
các đầu nối dây của dây quấn Stator và chổi than phải tháo rời ra.  
- Đánh dấu ký hiệu các đầu dây của động cơ:  
1 2 3 4 5  
Hình 2.3: Sơ đồ các đầu dây ra của động cơ vạn năng  
Chú thích:  
Đầu dây số 1-3, 2- 4 là các đầu cuộn cảm của Stator.  
Đầu dây số 5- 6 là hai đầu dây nối tới chổi than.  
Đầu dây số 1-2 đấu vào nguồn điện.  
Đầu dây số 3- 4 đấu đảo chiều dòng điện vào cuộn dây phần ứng để thực  
hiện đảo chiều quay động cơ.  
- Kiểm tra thông mạch các cuộn dây.  
10  
500  
750  
250  
0
1K  
+
R x1  
1 2 3 4 5 6  
Hình 2.4: Sơ đồ kiểm tra các cuộn dây ĐC-VN dùng công tắc đảo chiều  
Bước 3: Đấu dây mạch điện theo sơ đồ nối dây.  
1 2 3 4 5 6  
c
b
UAC, UDC  
Hình 2.5: Sơ đồ nối dây đảo chiều quay ĐC-VN dùng công tắc đảo chiều  
-
-
Đấu dây mạch điện theo sơ đồ nối dây.  
Đầu dây số 5- 6 là hai đầu dây nối tới chổi than đấu vào hai cực giữa của công  
tăc.  
-
Đầu dây số 3- 4 đấu đảo chiều từ trường B, đấu vào hai cực trên hoặc dưới của  
công tắc đảo chiều.  
-
Đầu dây số 1-2 đấu vào nguồn điện  
Bước 4: Kiểm tra, vận hành đảo chiều quay động cơ điện vạn năng  
a. Kiểm tra:  
-
Dựa vào sơ đồ nối dây, kết hợp với sơ đồ nguyên lý kiểm tra quá trình đấu nối  
đúng theo sơ đồ.  
-
Quan sát kiểm tra các mối nối dây phải được tiếp xúc tốt chắc chắn.  
b.Vận hành đảo chiều quay động cơ điện vạn năng.  
1
-
-
Nối nguồn điện cung cấp cho động cơ điện vạn năng, vào đầu nối dây số 1  
Đóng công tắc đảo chiều về vị trí (c) động cơ quay ngược, đóng công tắc  
và2.  
xuống vị trí (a) động cơ quay thuận.  
Bài 03: THAY THẾ, SỬA CHỮA CHỔI THAN  
*
MỤC TIÊU CỦA BÀI: Sau khi học xong bài này học sinh có khả năng.  
Kiến thức: Biết được những nguyên nhân gây ra hư hỏng và khắc phục được hư  
hỏng của chổi than.  
-
-
Kỹ năng : Gia công, chọn lựa và thay thế được chổi than đúng yêu cầu đảm bảo  
bề mặt tiếp xúc tốt với cổ góp.  
-
Thái độ: Có ý thức tốt trong học tập, tác phong công nghiệp, bảo quản trang  
thiết bị, vật tư, đảm bảo an toàn cho người.  
1. Chọn chổi than:  
a. Giới thiệu một số mã chổi than và các nhà cung cấp.  
12  
   
b. Yêu cầu trong quá trình chọn lựa và thay thế chổi than.  
+ Chổi than cũng được sử dụng trong các dụng cụ điện cầm tay như máy khoan,  
cưa góc, máy mài.. Những chổi than này đòi hỏi không chỉ độ bền mà còn đòi hỏi  
không làm hư cổ góp, tỉ lệ nhiễu thấp, chịu rung, chịu va chạm, trong vài trường hợp  
còn dùng thắng điện.  
+ Sau khi chọn lựa chổi than đúng khích thước, đúng mã hiệu tiến hành lắp chổi  
than vào động cơ.  
c. Nguyên nhân hư hꢀng tiếp xꢁc và biện pháp khắc phꢂc.  
* Nguyên nhân hư hꢀng chổi than.  
1
Nguyên nhân hư hỏng tiếp xúc có rất nhiều, ta xét một số nguyên nhân chính  
sau:  
-
Ăn mòn kim loại  
Trong thực tế chế tạo dù gia công thế nào thì bề mặt tiếp xúc tiếp điểm vẫn còn  
những lỗ nhỏ li ti. Trong vận hành hơi nước và các chất có hoạt tính hóa học cao thấm  
vào và đọng lại trong những lỗ nhỏ đó sẽ gây ra các phản ứng hóa học tạo ra một lớp  
màng mỏng rất giòn. Khi va chạm trong quá trình đóng lớp màng này dễ bị bong ra.  
Do đó bề mặt tiếp xúc sẽ bị mòn dần, hiện tượng này gọi là hiện tượng ăn mòn kim  
loại.  
-
Ôxy hóa  
Môi trường xung quanh làm bề mặt tiếp xúc bị oxy hóa tạo thành lớp oxit mỏng  
trên bề mặt tiếp xúc, điện trở suất của lớp oxit rất lớn nên làm tăng Rtx dẫn đến gây  
phát nóng tiếp điểm. Mức độ gia tăng Rtx do bề mặt tiếp xúc bị oxy hóa vẫncòn.  
-
Hư hỏng do điện.  
Thiết bi điện vận hành lâu ngày hoặc không được bảo quản tốt lò xo tiếp điểm  
bị hoen rỉ yếu đi sẽ không đủ lực ép vào tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than. Khi có  
dòng điện chạy qua chỗ tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than. dễ bị phát nóng gây nóng  
chảy, thậm chí hàn dính vào nhau. Nếu lực ép tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than quá  
yếu có thể phát sinh tia lửa làm cháy tiếp điểm. Ngoài ra, tiếp xúc giữa cổ góp và chổi  
than bị bẩn, rỉ sẽ tăng điện trở tiếp xúc, gây phát nóng dẫn đến hao mòn nhanh tiếp xúc  
giữa cổ góp và chổi than.  
2. Tháo lắp, thay thế chổi than.  
* Tháo, lắp chổi than động cơ điện vạn năng.  
Hình 3.6: Tháo, thay thế chổi than.  
-
Dùng tuốc nơ vít giữ lò xo ép chổi than và tiến hành tháo, lắp chổi than vào  
giá đỡ, chú ý chổi than phải tiếp xúc tốt với cổ góp và lực ép lò xo phải có độ đàn hồi  
cao.  
+ Dùng đồng hồ đo điện trở đo thông mạch giữa chổi than và cổ góp. Sau đó  
đấu dây chổi than vào các đầu dây của Stator.  
14  
 
-
Lắp nắp bảo vệ chổi than dùng tuốc nơ vít xít các đai ốc cố định nắp bảo vệ  
chổi than.  
Hình 3.6: Lắp thay thế hoàn chỉnh chổi than.  
Kiểm tra và vận hành động cơ sau khi sửa chữa và thay thế chổi than.  
-
+ Quan sát kiểm tra các mối nối dây phải được tiếp xúc tốt chắc chắn. Dùng tay  
quay nhẹ rô to kiểm tra độ trơn.  
+ Nối nguồn điện cung cấp cho động cơ điện vạn năng, quan sát quá trình làm  
việc của động cơ.  
+ Dùng đồng hồ ampe kìm đo dòng điện của động cơ khi không tải và có tải.  
3. Gia công chổi than.  
*
Các biện pháp khắc phꢂc hư hꢀng chổi than.  
Để bảo vệ tiếp xúc giữa cổ góp và chổi than khỏi bị rỉ và để làm giảm nhỏ  
điện trở tiếp xúc có thể thực hiện các biện pháp sau:  
Đối với những tiếp xúc cố định nên bôi một lớp mỡ chống rỉ hoặc quét sơn  
chống ẩm.  
-
-
-
Khi thiết kế ta nên chọn những vật liệu có điện thế hóa học giống nhau hoặc  
gần bằng nhau cho từng cặp. Nên sử dụng các vật liệu không bị oxy hóa làm tiếp điểm.  
-
Mạ điện các tiếp điểm: với tiếp điểm đồng, đồng thau thường được mạ thiếc,  
mạ bạc, mạ kẽm còn tiếp điểm thép thường được mạ cađini, niken, kẽm,...  
Thay lò xo tiếp điểm: những lò xo đã rỉ, đã yếu làm giảm lực ép sẽ làm tăng  
-
điện trở tiếp xúc, cần lau sạch mặt tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp điện, có thể dung  
giấy nhám mịn để chà hoặc dùng vải mềm và thay thế lò xo nén khi lực nén còn quá  
yếu.  
-
Kiểm tra sửa chữa cải tiến: cải tiến thiết bị dập hồ quang để rút ngắn thời gian  
dập hồ quang.  
* Kiểm tra giá đỡ chổi than và chổi than  
-
Dùng mắt quan sát sự rạn nứt, biến dạng của chổi than.  
-
Kiểm tra độ mòn, khả năng tiếp xúc của chổi than:  
+ Độ mòn cho phép phải nhỏ hơn chiều dài nguyên thuỷ.  
1
 
Giáo trình động cơ điện vạn năng  
Hình 3.7: Kiểm tra độ mài mòn của chổi than, bằng thước kẹp.  
+ Diện tích tiếp xúc >75%  
- Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo chổi than  
+ Dùng lực kế đo tính đàn hồi của lò xo.  
+ Yêu cầu lực căn từ (0,79÷2,41) kgf.  
Hình 3.8: Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo chổi than  
Kiểm tra sự cách mass của giá đỡ chổi than dương.  
-
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 80 trang yennguyen 19/04/2022 1720
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Động cơ điện vạn năng - Ngành/nghề: Điện dân dụng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dong_co_dien_van_nang_nganhnghe_dien_dan_dung.pdf