Đề tài Nghiên cứu Cấu trúc Điều khiển Trực tiếp Momen cho Động cơ Một Chiều Không Chổi Than BLDC

Nghiên cứu cấu trúc điều khiển trực tiếp momen (DTC) cho động cơ BLDC. Tìm hiểu giải pháp nâng cao hiệu suất và độ ổn định của động cơ một chiều không chổi than.

• Tác giả: Ngô Quang Hùng
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Khiển Trực Tiếp Momen (DTC) Cho Động Cơ BLDC: Cấu Trúc Và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: báo cáo đồ án tự động hóa
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: Động cơ DC loại chổi than
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Động cơ kích thích riêng biệt
• 1.3. Động cơ tổng hợp
• 2. CHƯƠNG 2: Động cơ một chiều không chổi than
• 2.1. Động cơ BLDC đơn cực
• 2.2. Động cơ BLDC lưỡng cực
• 2.3. Mô hình và Phân tích Động cơ BLDC
• 3. CHƯƠNG 3: Hãm động cơ một chiều thông thường và không chổi than
• 3.1. Hãm tái sinh của động cơ Shunt DC
• 3.2. Hãm tái sinh của động cơ dòng DC
• 3.3. Hãm động lực của động cơ Shunt DC
• 3.4. Hãm động của động cơ dòng dc
• 3.5. Hãm ngược dòng của động cơ Shunt DC
• 3.6. Phanh ngược dòng của động cơ dòng dc
• 3.7. Phanh tái tạo của động cơ BLDC
• 3.7.1. Phanh tái tạo của BLDC đơn cực
• 3.7.2. Hãm phục hồi của BLDC lưỡng cực
• 3.8. Hãm động của động cơ BLDC
• 3.9. Hãm ngược dòng của động cơ BLDC
• 3.9.1. Cắm động cơ BLDC
• 3.9.2. Đảo ngược trình tự của động cơ BLDC
• LỜI MỞ ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng Quan Điều Khiển Trực Tiếp Momen DTC cho BLDC

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về điều khiển trực tiếp momen (DTC) áp dụng cho động cơ BLDC. Kỹ thuật DTC là một phương pháp điều khiển động cơ tiên tiến, nổi bật với khả năng điều khiển trực tiếp momen động cơ và từ thông, không cần đến các bộ điều chế như PWM. So với các phương pháp điều khiển truyền thống như điều khiển vector, DTC đơn giản hơn về mặt cấu trúc và có đáp ứng nhanh hơn. Tuy nhiên, DTC cũng có những hạn chế nhất định, chẳng hạn như dải điều khiển tốc độ động cơ BLDC thấp có thể gây ra dao động momen động cơ. Bài viết sẽ đi sâu vào cấu trúc, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm, cũng như các ứng dụng thực tế của DTC trong điều khiển động cơ BLDC. Tài liệu gốc từ Trường Đại học Thủy Lợi nhấn mạnh sự tiến bộ trong các thiết bị điện tử công suất cho phép điều khiển động cơ linh hoạt hơn.

1.1. Giới thiệu chung về Điều khiển trực tiếp momen DTC

Điều khiển trực tiếp momen (DTC) là một phương pháp điều khiển động cơ điện xoay chiều, có ưu điểm nổi bật là điều khiển trực tiếp momen và từ thông của động cơ. Không giống như điều khiển vector truyền thống, DTC không yêu cầu các bộ điều chế như PWM, giúp đơn giản hóa cấu trúc và giảm độ trễ. Thuật toán điều khiển DTC tập trung vào việc lựa chọn các vector điện áp stator phù hợp để nhanh chóng đưa momen động cơ và từ thông về giá trị mong muốn. Điều này giúp DTC có đáp ứng nhanh và khả năng chống nhiễu tốt. Tuy nhiên, DTC cũng tồn tại một số nhược điểm, bao gồm dải tốc độ thấp có thể gây ra dao động momen và từ thông.

1.2. Động cơ BLDC Đặc điểm và ứng dụng phổ biến

Động cơ BLDC (Brushless DC motor) là loại động cơ một chiều không chổi than, có hiệu suất cao, tuổi thọ dài và ít phải bảo trì so với động cơ một chiều có chổi than. Cấu trúc động cơ BLDC bao gồm một rotor với nam châm vĩnh cửu và một stator với các cuộn dây. Việc điều khiển dòng điện qua các cuộn dây stator tạo ra từ trường quay, tác động lên nam châm trên rotor và tạo ra momen. Ứng dụng động cơ BLDC rất đa dạng, từ các thiết bị gia dụng như máy giặt, quạt điện đến các ứng dụng công nghiệp như robot, máy CNC, xe điện và máy bay không người lái. Sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và ứng dụng rộng rãi của động cơ BLDC.

II. Vấn Đề Thách Thức trong Điều Khiển DTC cho BLDC

Mặc dù có nhiều ưu điểm, điều khiển trực tiếp momen (DTC) cho động cơ BLDC cũng đối mặt với một số thách thức đáng kể. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự dao động momen và từ thông, đặc biệt ở tốc độ thấp. Điều này có thể gây ra rung động và tiếng ồn, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của hệ thống. Ngoài ra, việc lựa chọn các vector điện áp stator phù hợp đòi hỏi phải có mô hình động cơ chính xác, và sự thay đổi các thông số động cơ có thể làm giảm hiệu quả của thuật toán điều khiển DTC. Cuối cùng, việc tích hợp DTC vào các hệ thống điều khiển phức tạp có thể gặp khó khăn do sự phức tạp của thuật toán và yêu cầu tính toán cao. Theo tài liệu nghiên cứu, một giải pháp là ứng dụng các chiến lược điều khiển nâng cao kết hợp với bộ chuyển đổi công suất bên ngoài.

2.1. Dao động momen động cơ và biện pháp khắc phục

Dao động momen động cơ là một vấn đề phổ biến trong điều khiển DTC, đặc biệt ở tốc độ thấp. Nguyên nhân chính là do việc lựa chọn các vector điện áp rời rạc, dẫn đến sự thay đổi đột ngột của momen và từ thông. Để giảm thiểu dao động momen, có thể sử dụng các phương pháp như DTC-SVM (Space Vector Modulation), giúp tạo ra các vector điện áp ảo có độ phân giải cao hơn. Ngoài ra, các kỹ thuật điều khiển mờ (Fuzzy Logic) hoặc điều khiển thần kinh (Neural Network) cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh thuật toán DTC một cách linh hoạt và giảm thiểu dao động momen.

2.2. Ảnh hưởng của thông số động cơ đến hiệu suất DTC

Hiệu suất của điều khiển DTC phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của mô hình động cơ. Các thông số như điện trở stator, điện cảm stator và hằng số từ thông có thể thay đổi theo nhiệt độ, tải trọng và thời gian hoạt động. Sự sai lệch giữa mô hình và thực tế có thể dẫn đến giảm hiệu suất điều khiển DTC, tăng dao động momen và giảm độ chính xác điều khiển tốc độ. Để giải quyết vấn đề này, các phương pháp điều khiển thích nghi có thể được sử dụng để tự động điều chỉnh các thông số động cơ trong quá trình hoạt động, đảm bảo hiệu suất DTC ổn định.

2.3. Yêu cầu tính toán cao trong thuật toán điều khiển DTC

Thuật toán điều khiển DTC liên tục thực hiện các phép tính để chọn vector điện áp tối ưu, điều này đòi hỏi bộ vi xử lý có tốc độ xử lý cao. Việc tính toán phức tạp có thể gây ra độ trễ, ảnh hưởng đến đáp ứng của hệ thống và làm tăng dao động momen. Để giảm bớt gánh nặng tính toán, có thể sử dụng các kỹ thuật như bảng tra (look-up table) hoặc các thuật toán tối ưu hóa để giảm số lượng phép tính cần thiết. Sử dụng bộ vi điều khiển mạnh mẽ và có khả năng xử lý song song cũng là một giải pháp hiệu quả.

III. Giải Pháp Phương Pháp Điều Khiển DTC Nâng Cao cho BLDC

Để vượt qua những thách thức trong điều khiển DTC cho động cơ BLDC, nhiều phương pháp điều khiển nâng cao đã được phát triển. Các phương pháp này tập trung vào việc giảm dao động momen, tăng độ chính xác điều khiển tốc độ và cải thiện khả năng chống nhiễu. Một số phương pháp phổ biến bao gồm DTC-SVM, điều khiển mờ, điều khiển thần kinh và điều khiển mô hình dự đoán (Model Predictive Control). Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Theo tài liệu, các đặc tính tốc độ-momen xoắn của động cơ có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các chiến lược điều khiển nâng cao.

3.1. DTC SVM Space Vector Modulation Giảm thiểu dao động momen

DTC-SVM là một cải tiến của DTC truyền thống, sử dụng kỹ thuật điều chế vector không gian (SVM) để tạo ra các vector điện áp có độ phân giải cao hơn. Thay vì chỉ sử dụng các vector điện áp rời rạc, DTC-SVM có thể tạo ra các vector điện áp ảo nằm giữa các vector điện áp cơ bản, giúp giảm thiểu dao động momen và cải thiện hiệu suất điều khiển. DTC-SVM đặc biệt hiệu quả ở tốc độ thấp, nơi dao động momen thường là vấn đề nghiêm trọng.

3.2. Điều khiển mờ Fuzzy Logic và Điều khiển thần kinh

Điều khiển mờ và điều khiển thần kinh là các phương pháp điều khiển thông minh, có khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến và không chắc chắn. Trong điều khiển DTC, điều khiển mờ và điều khiển thần kinh có thể được sử dụng để điều chỉnh các tham số của thuật toán DTC một cách linh hoạt, dựa trên các điều kiện hoạt động khác nhau. Điều này giúp cải thiện khả năng chống nhiễu, giảm dao động momen và tăng độ chính xác điều khiển tốc độ.

3.3. Điều khiển mô hình dự đoán Model Predictive Control cho DTC

Điều khiển mô hình dự đoán (MPC) là một phương pháp điều khiển tiên tiến, sử dụng mô hình động cơ để dự đoán hành vi của hệ thống trong tương lai. Trong DTC, MPC có thể được sử dụng để lựa chọn các vector điện áp tối ưu, không chỉ dựa trên trạng thái hiện tại của hệ thống, mà còn dựa trên dự đoán về trạng thái trong tương lai. Điều này giúp cải thiện đáp ứng, giảm dao động momen và tăng độ chính xác điều khiển tốc độ. Tuy nhiên, MPC đòi hỏi mô hình động cơ chính xác và khả năng tính toán cao.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn DTC trong Công Nghiệp và Giao Thông

Điều khiển trực tiếp momen (DTC) cho động cơ BLDC có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghiệp và giao thông. Trong công nghiệp, DTC được sử dụng trong các hệ thống robot, máy CNC và các thiết bị tự động hóa khác, nơi yêu cầu độ chính xác cao và đáp ứng nhanh. Trong giao thông, DTC được sử dụng trong xe điện, xe hybrid và các hệ thống truyền động điện khác, giúp cải thiện hiệu suất và giảm khí thải. Ngoài ra, DTC còn được sử dụng trong các thiết bị gia dụng như máy giặt và máy điều hòa, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn. Theo tài liệu, động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC) là một giải pháp cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao.

4.1. Ứng dụng DTC trong hệ thống robot và máy CNC

Trong hệ thống robot và máy CNC, điều khiển DTC cho phép động cơ BLDC hoạt động với độ chính xác cao và đáp ứng nhanh, điều này rất quan trọng cho việc thực hiện các tác vụ phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao. DTC giúp robot và máy CNC di chuyển mượt mà và chính xác theo quỹ đạo mong muốn, đồng thời giảm thiểu rung động và tiếng ồn. Khả năng điều khiển momen trực tiếp của DTC cũng giúp robot và máy CNC xử lý các tải trọng thay đổi một cách hiệu quả.

4.2. Ứng dụng DTC trong xe điện và xe hybrid

Trong xe điện và xe hybrid, điều khiển DTC giúp động cơ BLDC hoạt động với hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng. DTC cho phép xe điện và xe hybrid tăng tốc nhanh chóng và di chuyển mượt mà, đồng thời giảm thiểu tiếng ồn và khí thải. Khả năng điều khiển momen trực tiếp của DTC cũng giúp xe điện và xe hybrid tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và kéo dài quãng đường di chuyển.

4.3. Ứng dụng DTC trong thiết bị gia dụng máy giặt điều hòa

Trong các thiết bị gia dụng như máy giặt và máy điều hòa, điều khiển DTC giúp động cơ BLDC hoạt động êm ái, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ. DTC giảm thiểu tiếng ồn và rung động, mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người sử dụng. Đồng thời, DTC giúp các thiết bị gia dụng hoạt động hiệu quả hơn, giảm hóa đơn tiền điện và bảo vệ môi trường.

V. Kết Luận Ưu Điểm và Hướng Phát Triển DTC cho BLDC

Điều khiển trực tiếp momen (DTC) là một phương pháp điều khiển hiệu quả cho động cơ BLDC, với nhiều ưu điểm như đáp ứng nhanh, khả năng điều khiển momen trực tiếp và cấu trúc đơn giản. Tuy nhiên, DTC cũng có những hạn chế nhất định, chẳng hạn như dao động momen và yêu cầu tính toán cao. Để vượt qua những hạn chế này, nhiều phương pháp điều khiển nâng cao đã được phát triển, giúp cải thiện hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng của DTC. Trong tương lai, DTC sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, hứa hẹn mang lại những giải pháp điều khiển tiên tiến và hiệu quả hơn cho động cơ BLDC.

5.1. Tóm tắt ưu điểm và nhược điểm của điều khiển DTC

Điều khiển DTC có ưu điểm là đáp ứng nhanh, điều khiển trực tiếp momen, không cần bộ điều chế PWM và cấu trúc đơn giản. Nhược điểm là dao động momen ở tốc độ thấp, yêu cầu tính toán cao và nhạy cảm với sự thay đổi thông số động cơ.

5.2. Hướng nghiên cứu và phát triển DTC trong tương lai

Hướng nghiên cứu và phát triển DTC trong tương lai tập trung vào việc giảm dao động momen, cải thiện khả năng chống nhiễu, tăng độ chính xác điều khiển tốc độ, giảm yêu cầu tính toán và phát triển các thuật toán điều khiển thích nghi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Động cơ DC loại chổi than 1.1 Giới thiệu chung: Máy điện một chiều phổ biến trong một số ứng dụng truyền động do vận hành và điều khiển đơn giản. Mômen khởi động của máy điện một chiều lớn, đó là lý do chính để sử dụng nó trong một số ứng dụng kéo. Một dạng đặc biệt của máy điện một chiều cũng có thể được sử dụng với nguồn cung cấp xoay chiều hoặc một chiều. Một số lượng lớn các thiết bị và dụng cụ điện được sử dụng tại nhà, chẳng hạn như máy cưa đĩa và máy xay, là máy điện một chiều.

Các cuộn dây trường gắn trên stato Chổi than Phần ứng quay với cổ góp Phần ứng quay với cổ góp và chổi than Hình 1.1 Các thành phần chính của máy điện một chiều Hình 1.1 mô tả các bộ phận chính của máy điện một chiều: mạch trường, mạch phần ứng, cổ góp và chổi than. Trường thường là một nam châm điện được nuôi bởi nguồn điện một chiều. Trong các máy nhỏ, trường thường là nam châm vĩnh cửu. Mạch phần ứng bao gồm các cuộn dây, cổ góp và chổi than.

Các cuộn dây và cổ góp được lắp trên trục rôto và do đó quay. Chổi được gắn trên stato và đứng yên, nhưng tiếp xúc với các đoạn cổ góp quay. Các cuộn dây rôto được cấu tạo bởi một số cuộn dây; mỗi cái có hai thiết bị đầu cuối kết nối với các đoạn cổ góp ở hai phía đối diện. Các đoạn cổ góp được cách ly về điện với nhau.

Các phân đoạn được tiếp xúc và các bàn chải chạm vào hai phân đoạn đối lập. Các bàn chải cho phép các đoạn cổ góp được kết nối với nguồn một chiều bên ngoài.2 minh họa hoạt động của máy điện một chiều điển hình. Trường stato tạo ra từ thông f từ cực N đến cực S. Các chổi chạm vào các cực của cuộn dây rôto dưới cực.

Khi các chổi được nối với nguồn điện một chiều V bên ngoài, dòng điện I đi vào đầu cực của cuộn dây rôto dưới cực N và thoát ra khỏi đầu cuối dưới cực S. Sự hiện diện của từ thông stato và rôto Dòng điện tạo ra một lực F lên cuộn dây được gọi là lực Lorentz. Phương của F như hình vẽ. Lực này sinh ra mômen quay phần ứng ngược chiều kim đồng hồ.

Cuộn dây mang dòng điện đi ra khỏi chổi than và bị ngắt Hình 1.2 Hoạt động của máy điện một chiều điển hình. Điều này tạo ra một lực F liên tục và chuyển động quay liên tục. Lưu ý rằng chức năng của cổ góp và chổi than là chuyển đổi các cuộn dây một cách cơ học. Chuyển động quay của máy phụ thuộc vào lực từ động MMF của mạch trường, được mô tả bằng: MMF=NI Trong đó N là số vòng và I là dòng điện trường.

MMF mong muốn có thể đạt được bằng cách thiết kế các cuộn dây hiện trường. Về cơ bản có hai loại cuộn dây trường: loại thứ nhất có số vòng lớn và dòng điện thấp, và loại thứ hai có N nhỏ và dòng điện cao. Cả hai loại đều đạt được phạm vi MMF mong muốn. Trên thực tế, bất kỳ hai cuộn dây nào khác nhau đều có thể tạo ra lượng MMF giống hệt nhau nếu tỷ số dòng điện của chúng tỷ lệ nghịch với tỷ số vòng dây của chúng.

Loại cuộn dây đầu tiên có thể xử lý điện áp cao hơn loại thứ hai. Hơn nữa, tiết diện của dây nhỏ hơn đối với loại đầu tiên vì nó mang dòng điện nhỏ hơn. Động cơ điện một chiều có thể được phân loại thành bốn nhóm dựa trên sự sắp xếp của các cuộn dây trường của chúng. Các động cơ trong mỗi nhóm thể hiện các đặc tính tốc độ-mô-men xoắn riêng biệt và được điều khiển bằng các phương tiện khác nhau.

Bốn nhóm này là: a. Máy kích thích riêng biệt: Dây quấn hiện trường bao gồm một số lượng lớn các vòng dây với tiết diện nhỏ của dây. Loại cuộn dây trường này được thiết kế để chịu được điện áp định mức của động cơ. Trường và mạch phần ứng được kích thích bởi các nguồn riêng biệt.

Máy Shunt: Mạch trường giống như đối với máy điện được kích thích riêng biệt, nhưng cuộn dây trường được nối song song với mạch phần ứng. Nguồn chung được sử dụng cho trường và cuộn dây phần ứng. Máy dòng: Dây quấn hiện trường bao gồm một số ít vòng dây với một dây dẫn có tiết diện lớn. Loại này được thiết kế để mang dòng điện lớn và mắc nối tiếp với dây quấn phần ứng.2 Động cơ kích thích riêng biệt: Mạch tương đương của động cơ được kích thích riêng biệt được thể hiện trên Hình 1.

Động cơ bao gồm hai mạch: trường và phần ứng. Mạch trường được lắp trên stato của động cơ và được cung cấp năng lượng bởi một nguồn một chiều riêng có hiệu điện thế Vf. Điện trở Rf và cuộn cảm Lf. Điện cảm trường không có tác động trong phân tích trạng thái ổn định, vì nguồn là loại một chiều.

Trường hiện tại Nếu sau đó có thể được biểu diễn bằng If = (1.1) Đối với động cơ nhỏ (đến vài trăm watt), mạch trường là một nam châm vĩnh cửu. Trong trường hợp như vậy, thông lượng của trường là không đổi và không thể điều chỉnh được. Mạch phần ứng, lắp trên rôto, bao gồm các đoạn dây quấn rôto và cổ góp. Một nguồn điện áp Vt bên ngoài được nối qua phần ứng để cung cấp năng lượng điện cần thiết cho tải.

Nguồn được nối với mạch phần ứng qua các đoạn cổ góp và chổi than. Chiều của dòng điện trong cuộn dây phần ứng phụ thuộc vào vị trí của cuộn dây đối với các cực trường. So với mạch trường, phần ứng mang dòng điện lớn hơn nhiều. Do đó, tiết diện dây của dây quấn phần ứng lớn hơn nhiều so với tiết diện của dây quấn phần ứng Mạch điện.

Do đó, điện trở phần ứng Ra nhỏ hơn nhiều so với điện trở trường Rf. Ra nằm trong khoảng vài ôm và nhỏ hơn đối với động cơ có mã lực lớn hơn. Điện trở trường lớn hơn điện trở phần ứng một trăm lần. Dòng điện trường thường nằm trong vùng lân cận từ 1% đến 10% dòng điện phần ứng danh định.

Điện áp trường thường có cùng độ lớn với điện áp phần ứng. Lực điện từ trở lại Ea trên hình 1.3 bằng hiệu điện thế của nguồn trừ đi độ sụt điện áp do điện trở phần ứng. Sau đó, dòng điện phần ứng I a có thể được biểu thị bằng Ia = (1.2) Phép nhân Ia với Ea thể hiện lũy thừa phát triển Pd. Trong biểu diễn cơ học, công suất phát triển cũng bằng mômen xoắn phát triển nhân với tốc độ góc.3) Công suất phát triển Pd bằng công suất đầu ra do tải cơ tiêu thụ cộng với tổn thất quay (ma sát và sức gió).

Tương tự, mômen xoắn Td phát triển bằng mômen tải cộng với mômen quay. Tốc độ góc v trong phương trình (1.3) tính bằng radian / giây. Sử dụng định luật Faraday và biểu thức lực Lorentz, các mối quan hệ chi phối chuyển động cơ điện là Trong đó B là mật độ từ thông, l là chiều dài của một dây dẫn mang dòng điện phần ứng, v là tốc độ của dây dẫn so với tốc độ của trường và i là cường độ dòng điện của dây dẫn. F và e lần lượt là lực và hiệu điện thế cảm ứng trên vật dẫn.

Nếu chúng ta tổng quát các phương trình này bằng cách bao gồm tất cả các vật dẫn, sử dụng biểu thức mômen thay vì lực F, và sử dụng tốc độ góc thay vì v, chúng ta có thể viết lại Ea và Td như (1.5) Trong đó f là từ thông, gần như tỷ lệ với If đối với động cơ được kích thích riêng biệt. Hằng số K phụ thuộc vào các thông số thiết kế như số cực, số dây dẫn và số đường dẫn song song. Phương trình tốc độ-mô-men xoắn có thể nhận được bằng cách thay thế I a của phương trình (5.2) trước tiên thành phương trình (1.6) Sau đó, bằng cách thay thế Ea của phương trình (1.4) vào phương trình (1.6), chúng ta nhận được: (1.8) Phương trình tốc độ-dòng điện có thể nhận được nếu của phương trình (1.8) được thay thế bằng Ia (1.9) Nếu chúng ta bỏ qua các tổn hao quay thì mômen quay Td bằng mômen trục, và dòng điện phần ứng không tải bằng không. Do đó, tốc độ không tải có thể được tính từ Công thức (1.9) bằng cách đặt dòng điện phần ứng và mômen tải bằng không.10) Trong thực tế, khối lượng của hệ thống truyền động và tổn hao quay là tải cơ bản của động cơ.

Do đó, tốc độ không tải v0 nhỏ hơn một chút so với giá trị được tính trong Công thức (1. Tuy nhiên, Công thức (1.10) là một giá trị gần đúng có thể chấp nhận được. Ở trạng thái dừng, mômen phát triển Td bằng mômen tải Tm. Tại một giá trị nhất định của mômen tải Tm, tốc độ của động cơ giảm đi một lượng bằng số hạng thứ hai ở vế phải của phương trình (1.11) Tốc độ của động cơ sau đó có thể được biểu thị bằng cách sử dụng chế độ không tải và giảm tốc độ (1.5 cho thấy các đặc tính tốc độ-mômen và tốc độ-dòng điện khi điện áp trường và phần ứng được giữ không đổi.

Đối với động cơ lớn (lớn hơn 10 hp), điện trở phần ứng R a rất nhỏ, vì phần ứng mang dòng cao hơn, và tiết diện của dây khi đó phải lớn hơn. Đối với những động cơ này, tốc độ giảm nhỏ, và động cơ có thể được coi là máy tốc độ không đổi. Mômen xoắn phát triển tại Tst khởi động và dòng điện phần ứng khởi động Ist có thể được tính toán từ Công thức (1.9) bằng cách đặt tốc độ động cơ bằng không.4 Đặc tính tốc độ-mô-men xoắn của động cơ điện một chiều, được kích thích riêng biệt Hình 1.5 Đặc tính tốc độ-dòng điện của động cơ điện một chiều, được kích thích riêng biệt (5.14) cung cấp thông tin quan trọng về hoạt động khởi động của động cơ một chiều, được kích thích riêng biệt. Như chúng tôi đã nói trước đó, Ra thường nhỏ.

Do đó, mômen khởi động của động cơ rất lớn khi điện áp nguồn bằng giá trị định mức. Đây là một tính năng thuận lợi và rất được mong đợi khi động cơ khởi động trong điều kiện tải nặng. Tuy nhiên, một vấn đề sẽ nảy sinh do dòng điện khởi động cũng rất lớn, như đã thấy trong Công thức (1. Dòng điện lớn khi khởi động có thể có tác động làm hỏng cuộn dây động cơ.

Dòng điện quá mức chạy bên trong cuộn dây sẽ dẫn đến tổn thất lớn do điện trở của cuộn dây.