Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 2a 2021

ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện CHƯƠNG 2: ĐẶC TÍNH VÀ TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG Chương cho ta thấy, đặt hai đường đặc tính M() Mc() lên hệ trục tọa độ, ta xác định trạng thái làm việc động hệ (xem hình 1-2 hình 1-3): trạng thái xác lập M = Mc ứng với giao điểm hai đường đặc tính M() Mc(); trạng thái độ M  Mc vùng có   xl ; trạng thái động thuộc góc phần tư thứ thứ ba; trạng thái hãm thuộc góc phần tư thứ hai thứ tư Khi phân tích hệ truyền động, ta thường coi máy sản xuất cho trước, nghĩa coi biết trước đặc tính Mc() Vậy muốn tìm kiếm trạng thái làm việc với thông số yêu cầu tốc độ, mơmen, dịng điện động v.v ta phải tạo đặc tính động tương ứng Muốn vậy, ta phải ta phải nắm vững phương trình đặc tính đặc tính loại động điện, từ hiểu phương pháp tạo đặc tính nhân tạo phù hợp với máy sản xuất cho điều khiển động cho có trạng thái làm việc theo yêu cầu công nghệ Mỗi động có đặc tính tự nhiên xác định số liệu định mức Trong nhiều trường hợp ta coi đặc tính loạt số liệu cho trước Mặt khác có vơ số đặc tính nhân tạo có biến đổi vài thông số nguồn, mạch điện động cơ, thay đổi cách nối dây mạch, dùng thêm thiết bị biến đổi Do thơng số có ảnh hưởng đến hình dáng vị trí đặc tính cơ, coi thông số điều khiển động cơ, tương ứng phương pháp tạo đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh Phương trình đặc tính động điện viết theo dạng quan hệ thuận M = f() hay dạng ngược  = f(M) 2.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 2.2.1 Sơ đồ nối dây ĐMđl ĐMss: Động điện chiều kích từ độc lập (ĐMđl): nguồn chiều cấp cho phần ứng cấp cho kích từ độc lập Khi nguồn chiều có cơng suất vơ lớn điện áp khơng đổi mắc kích từ song song với phần ứng, lúc động gọi động điện chiều kích từ song song (ĐMss) Trang 16 ThS Khương Công Minh + Cơ sở truyền động điện Ukt + - U Rktf Ckt Rktf Ckt Ikt Ikt Rưf E Rưf Iư + - E Uư Iư - a) b) Hình 2-1: a) Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập b) Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ song song 2.2.2 Các thông số ĐMđl: Các thông số định mức: nđm(vòng/phút); đm(Rad/sec); Mđm(N.m hay KG.m); đm(Wb); fđm(Hz); Pđm(KW); Uđm(V); Iđm(A); Các thơng số tính theo hệ đơn vị khác: * = /đm ; M* = M/Mđm ; I* = I/Iđm; * = /đm; R* = R/Rđm; Rcb = Uđm/Iđm,; % = (/đm)*100% ; M% = (M/Mđm)*100%; I% = (I/Iđm)*100% ; 2.2.3 Phương trình đặc tính - điện đặc tính ĐMđl: Theo sơ đồ hình 2-1a hình 2-1b, viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: Uư = E + (Rư + Rưf).Iư Trong đó: (2-1) Uư điện áp phần ứng động cơ, (V) E sức điện động phần ứng động (V) 𝐸= 𝐾= Hoặc: Và: Vậy: 𝑝.𝑁 2𝜋𝑎 ∙∙𝜔 𝑝.𝑁 (2-2) hệ số kết cấu động 2𝜋𝑎 E = Ke.n = 2𝜋𝑛 𝐾𝑒 = 60 (2-3) = 𝐾 9,55 𝑛 (2-4) 9,55 = 1,05 𝐾 Trang 17 (2-5) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Rư điện trở mạch phần ứng, Rư = rư + rctf + rctb + rtx , () Trong đó: rư điện trở cuộn dây phần ứng động () Rctf điện trở cuộn dây cực từ phụ động () Rctb điện trở cuộn dây cực từ bù động () Rtx điện trở tiếp xúc chổi than với cổ góp động () Rưf điện trở phụ mạch phần ứng Iư dòng điện phần ứng Từ (2-1) (2-2) ta có: 𝑈  = 𝐾ư − 𝑅ư +𝑅ư𝑓 𝐾 ∙ 𝐼ư (2-6) Đây phương trình đặc tính - điện động chiều kích từ độc lập Mặt khác, mơmen điện từ động xác định: Mđt = KIư (2-7) Khi bỏ qua tổn thất ma sát ổ trục, tổn thất cơ, tổn thất thép coi: Mcơ  Mđt  M 𝐼ư = Suy ra: 𝑀đ𝑡 𝐾 ≈ 𝑀 (2-8) 𝐾 Thay giá trị Iư vào (2-6), ta có: 𝑈  = 𝐾ư − 𝑅ư +𝑅ư𝑓 (𝐾)2 ∙𝑀 (2-9) Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Có thể đặt: Rư = Rư + Rưf (2-10) Có thể biểu diễn đặc tính dạng khác:  = o -  (2-11) Trong đó: 𝑈 𝑜 = 𝐾ư - gọi tốc độ không tải lý tưởng  = 𝑅ư +𝑅ư𝑓 𝐾 𝑅 ∙ 𝐼ư = (𝐾ư)2 ∙ 𝑀 - gọi độ sụt tốc độ  (2-12) (2-13) Từ phương trình đặc tính điện (2-6) phương trình đặc tính (2-9) trên, với giả thiết phần ứng bù đủ  = const ta vẽ đặc tính - điện (hình 2-2a) đặc tính (hình 2-2b) đường thẳng Trang 18 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện   o o tn đm nt nt tn đm TN TN nt nt NT Iđm NT Inm Iư Mđm a) Mnm M b) Hình 2-2: a) Đặc tính - điện động chiều kích từ độc lập b) Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Phương trình đặc tính tự nhiên (TN) đặc tính có tham số định mức khơng có điện trở phụ mạch phần ứng động (Ic = Iđm): 𝑈  = 𝐾ưđ𝑚 −  đ𝑚 𝑅ư (𝐾đ𝑚 ) ∙𝑀 (2-14) Hoặc:  = otn - tn Trong đó: 𝑜𝑡𝑛 = 𝐾ưđ𝑚 – tốc độ khơng tải lý tưởng tự nhiên  (2-15) 𝑈 (2-16) đ𝑚 𝑡𝑛 = 𝑅ư (𝐾đ𝑚 ) ∙ 𝑀 – độ sụt tốc độ tự nhiên 𝑡𝑛 = − Độ cứng đặc tính tự nhiên: (𝐾đ𝑚 ) (2-17) 𝑅ư (2-18) Phương trình đặc tính nhân tạo (NT) đặc tính có tham số khác định mức có điện trở phụ mạch phần ứng động cơ, phương trình (2-6), (2-9), (2-11): 𝑈  = 𝐾ư − 𝑅ư +𝑅ư𝑓 (𝐾)2 ∙𝑀 (2-19) Hoặc:  = ont - nt Trong đó: 𝑜𝑛𝑡 = 𝐾ư – tốc độ không tải lý tưởng nhân tạo (2-20) 𝑈 𝑛𝑡 = 𝑅ư +𝑅ư𝑓 (𝐾)2 Độ cứng đặc tính nhân tạo: ∙ 𝑀 – độ sụt tốc độ nhân tạo (𝐾)2 𝑛𝑡 = − 𝑅 +𝑅ư𝑓 Trang 19 (2-21) (2-22) (2-23) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Khi  = 0, ta có: 𝑈ư 𝐼ư = 𝑅ư +𝑅ư𝑓 𝑀= Và: 𝑈ư 𝑅ư +𝑅ư𝑓 = 𝐼𝑛𝑚 (2-24) ∙ 𝐾 = 𝐼𝑛𝑚 𝐾 = 𝑀𝑛𝑚 (2-25) Trong đó: Inm - gọi dịng điện (phần ứng) ngắn mạch Mnm - gọi mômen ngắn mạch Từ (2-9) ta xác định độ cứng đặc tính cơ: = 𝑑𝑀 𝑑 =− (𝐾)2 (2-26) 𝑅ư +𝑅ư𝑓 Đối với đặc tính tự nhiên: 𝑡𝑛 = − Và: (𝐾đ𝑚 ) (2-27) 𝑅ư ∗𝑡𝑛 = − 𝑅∗ (2-28) Nếu chưa có giá trị Rư ta xác định gần dựa vào giả thiết coi tổn thất điện trở phần ứng dòng điện định mức gây nửa tổn thất động cơ: 𝑅ư = 0,5 (1 − đ𝑚 ) 𝑈đ𝑚 𝐼đ𝑚 ( ) (2-29) * Ví dụ 2-1: Xây dựng đặc tính tự nhiên nhân tạo động điện chiều kích từ độc lập có số liệu sau: Động làm việc dài hạn, công suất định mức 6,6KW; điện áp định mức: 220V; tốc độ định mức: 2200vòng/phút; điện trở mạch phần ứng gồm điện trở cuộn dây phần ứng cực từ phụ: 0,26; điện trở phụ đưa vào mạch phần ứng: 1,26 * Giải ví dụ 2-1: a) Xây dựng đặc tính tự nhiên: Đặc tính tự nhiên vẽ qua điểm: điểm định mức [Mđm; đm] điểm không tải lý tưởng tự nhiên [M = 0;  = otn] Hoặc qua điểm không tải lý tưởng tự nhiên [M = 0;  = otn] điểm ngắn mạch tự nhiên [Mnmtn;  = 0] Hoặc qua điểm định mức [Mđm; đm] điểm ngắn mạch tự nhiên [Mnmtn;  = 0] 𝑛 Tốc độ góc định mức: đ𝑚 đ𝑚 = 9,55 = Mơmen (cơ) định mức: 𝑀đ𝑚 = 2200 9,55 𝑃đ𝑚 1000 đ𝑚 Trang 20 = = 230,3 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑠 6,6.1000 230,3 = 28,6 𝑁𝑚 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức: [Mđm = 28,6 Nm; đm = 230,3 rad/ses] Từ phương trình đặc tính tự nhiên ta tính được: 𝐾 đ𝑚 = 𝑈đ𝑚 −𝐼đ𝑚 𝑅ư đ𝑚 = 220−35.0,26 = 0,91 𝑊𝑏 230,3 Tốc độ không tải lý tưởng: 𝑜𝑡𝑛 = 𝑈đ𝑚 𝐾đ𝑚 = 220 0,91 ≈ 241,7 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑠 Ta có điểm thứ hai đặc tính [M = 0; otn = 241,7 rad/ses] ta dựng đường đặc tính tự nhiên đường TN hình ví dụ 2-1 Ta tính thêm điểm thứ ba điểm ngắn mạch tự nhiên [Mnmtn; 0] 𝑀𝑛𝑚𝑡𝑛 = 𝐾 đ𝑚 𝐼𝑛𝑚𝑡𝑛 = 𝐾 𝑑𝑑𝑚 ∙ 𝑈đ𝑚 𝑅ư = 0,91 ∙ 220 0,26 = 770 𝑁𝑚 Vậy ta có tọa độ điểm thứ ba đặc tính tự nhiên [Mnmtn = 770 Nm;  = rad/ses] Độ cứng đặc tính tự nhiên xác định theo biểu thức (2-18) xác định theo số liệu lấy đường đặc tính hình ví dụ 2-1 |𝑡𝑛 | = | 𝑑𝑀 𝑀 − 𝑀đ𝑚 −28,6 |=| |=| |=| | = 2,5 𝑁𝑚 𝑠𝑒𝑠 𝑑  𝑜𝑡𝑛 − đ𝑚 241,7 − 230,3 b) Xây dựng đặc tính nhân tạo có Rưf = 0,78 : Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng tốc độ khơng tải lý tưởng khơng thay đổi, nên ta vẽ đặc tính nhân tạo (có Rưf = 0,78 ) qua điểm không tải lý tưởng nhân tạo [0; ont] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; nt]: Ta có: 𝑀đ𝑚 = 28,6 𝑁𝑚 Tốc độ khơng tải lý tưởng nhân tạo: 𝑜𝑛𝑡 = 𝑜𝑡𝑛 = 241,7 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑠 Và tính tốc độ góc nhân tạo: 𝑛𝑡 = 𝑈đ𝑚 −(𝑅ư +𝑅ư𝑓 ).𝐼đ𝑚 𝐾đ𝑚 = 220−(0,26+1,26).35 0,91 = 183,3 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑠 Ta có tọa độ điểm làm việc nhân tạo [Mđm = 28,6 Nm; nt = 183,3 rad/ses] Vậy ta dựng đường đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng đường NT hình ví dụ 2-1 Độ cứng đặc tính nhân tạo xác định theo biểu thức (2-18) xác định theo số liệu lấy đường đặc tính hình ví dụ 2-1 |𝑛𝑡 | = | 𝑑𝑀 𝑀 − 𝑀đ𝑚 −28,6 |=| |=| |=| | = 0,49 𝑁𝑚 𝑠𝑒𝑠 𝑑  𝑜𝑛𝑡 − 𝑛𝑡 241,7 − 183,3 Trang 21 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện  (rad/s) 241,7 230,3 TN 183,3 NT 28,6 M (Nm) Hình ví dụ 2-1: Đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo 2.2.4 Khởi động động điện chiều kích từ độc lập: 2.2.4.1 Đặt vấn đề khởi động động điện chiều kích từ độc lập: + Nếu khởi động động ĐMđl phương pháp đóng trực tiếp dịng khởi động ban đầu lớn: Ikđbđ = Uđm/Rư  (10  20)Iđm, đốt nóng động cơ, làm cho chuyển mạch khó khăn, sinh lực điện động lớn làm phá huỷ trình học máy + Để đảm bảo an toàn cho máy, thường chọn: Ikđbđ = Inm  Icp = 2,5Iđm (2-30) + Muốn thế, người ta thường đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng bắt đầu khởi động, sau loại dần chúng để đưa tốc độ động tăng dần lên xác lập ′ ′ 𝐼𝑘đ𝑏đ = 𝐼𝑛𝑚 = 𝑈đ𝑚 𝑅ư +𝑅ư𝑓 = (2 ÷ 2,5)𝐼đ𝑚 ≤ 𝐼𝑐𝑝 (2-31) 2.2.4.2 Xây dựng đặc tính khởi động ĐMđl với m cấp: - Khưởi động m cấp (ta xây dựng đặc tính – điện) có m đường đặc tính nhân tạo đường đặc tính tự nhiên Giả sử khởi động với m = cấp điện trở phụ mạch phần ứng hình 2-3 + Từ thông số định mức (Pđm; Uđm; Iđm; nđm, ) thông số tải (Ic; Mc; ), số cấp khởi động m, ta vẽ đặc tính tự nhiên (TN) + Xây dựng đặc tính nhân tạo: - Chọn dịng điện khởi động lớn nhất: Imax = I1 = (22,5)Iđm - Chọn dòng điện khởi động nhỏ nhất: Imin = I2 = (1,11,3)Ic Trang 22 ThS Khương Công Minh + Cơ sở truyền động điện  - Uư o h XL Rktf Ckt 2 e d Ikt 1 K2 TN (2) c b K1 (1) E a Iư Rưf2 Rưf1 Ic I2 I1 Iư b) a) Hình 2-3: a) Sơ đồ nối dây ĐMđl khởi động cấp, m = b) Các đặc tính khởi động ĐMđl, m = - Từ điểm e  (TN) x (I1 = const) ta kẽ đường song song với trục hoành, cắt đường I2 = const d; nối od kéo dài cắt I1 = const c; từ c kẽ đường song song với trục hoành, cắt I2 = const b; nối ob kéo dài cắt I1 = const a, Cứ đường đặc tính nhân tạo cấp thứ m cắt trục hoành Nếu m = cấp, điểm cuối a  (oba) x (I1 = const) trùng với giao điểm (I1 = const) x (trục hoành Iư), nghĩa ta xây dựng đúng, ta có đặc tính khởi động abcde XL Nếu điểm cuối điểm a  (oba) x (I1 = const) không trùng với giao điểm (I1 = const) x (trục hoành Iư), nghĩa ta xây dựng chưa đúng, ta phải chọn lại giá trị I1 (hoặc I2) tiến hành lại từ đầu 2.2.4.3 Tính điện trở khởi động: 1) Phương pháp đồ thị: Dựa vào biểu thức độ sụt tốc độ  đặc tính ứng với giá trị dịng điện (ví dụ I1 ) ta có: 𝑅 𝑡𝑛 = 𝐾ư ∙ 𝐼1 𝑛𝑡 = Rút ra: 𝑅ư𝑓 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓 𝐾 (2-32) ∙ 𝐼1 𝑛𝑡 − 𝑡𝑛 𝑡𝑛 ∙ 𝑅ư (2-33) (2-34) Qua đồ thị ta có tổng điện trở phụ đường đặc tính (1): 𝑅ư𝑓(1) = ℎ𝑎−ℎ𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư = 𝑎𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư Trang 23 (2-35) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Tương tự ta có tổng điện trở đường đặc tính (2): 𝑅ư𝑓(2) = ℎ𝑐−ℎ𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư = 𝑐𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư (2-36) Cuối ta tính điện trở khởi động cấp 1: 𝑅ư𝑓1 = 𝑅ư𝑓(1) − 𝑅ư𝑓(2) = 𝑎𝑒−𝑐𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư = 𝑎𝑐 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư (2-37) Và điện trở khởi động cấp 2: 𝑅ư𝑓2 = 𝑅ư𝑓(2) − 𝑅ư𝑓(3) = 𝑐𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư − = 𝑐𝑒 ℎ𝑒 ∙ 𝑅ư (2-38) Điện trở tổng ứng với đặc tính (m = 2): 𝑅1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(1) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓1 + 𝑅ư𝑓2 ) (2-39) 𝑅2 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(2) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓2 ) (2-40) 2) Phương pháp giải tích: Giả thiết động khởi động với m cấp điện trở phụ Đặc tính khởi động dốc đường (1) có tổng điện trở R1 = Rư + Rưf (1) (hình 2-3b), sau đến cấp 2, cấp 3, cấp m, cuối đặc tính - điện tự nhiên: Điện trở tổng ứng với đặc tính điện cơ: 𝑅1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(1) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓1 + 𝑅ư𝑓2 + ⋯ + 𝑅ư𝑓𝑚 ) 𝑅2 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(2) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓1 + 𝑅ư𝑓2 + ⋯ + 𝑅ư𝑓𝑚−1 ) … 𝑅𝑚−1 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(𝑚−1) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓𝑚−1 + 𝑅ư𝑓𝑚 ) 𝑅𝑚 = 𝑅ư + 𝑅ư𝑓(𝑚) = 𝑅ư + (𝑅ư𝑓𝑚 ) } Tại điểm b hình 2-3b ta có: 𝐼2 = Tại điểm c hình 2-3b ta có: 𝐼1 = Trong q trình khởi động, ta lấy: 𝐼1 Vậy: 𝐼 𝑅 𝐼2 𝑅 𝑈đ𝑚 −𝐸1 (3-42) 𝑅1 𝑈đ𝑚 −𝐸1 (2-43) 𝑅2 =  = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡  = 𝐼1 = 𝑅1 = 𝑅2 = ⋯ = (2-41) 𝑅𝑚−1 𝑅𝑚 = 𝑅𝑚 𝑅ư (2-44) (2-45) Rút ra: 𝑅𝑚 = 𝑅ư 𝑅𝑚−1 = 𝑅𝑚 = 2 𝑅ư … 𝑅2 = 𝑅3 = 𝑚−1 𝑅ư 𝑅1 = 𝑅2 = 𝑚 𝑅ư Trang 24 (2-46) } ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện + Nếu cho trước số cấp điện trở khởi động m R1, Rư ta tính bội số dịng điện khởi động: 𝑚 𝑅 𝑚 𝑈  = √𝑅1 = √𝑅 đ𝑚 = 𝐼 𝑚+1 𝑈đ𝑚 √𝑅 (2-47) 𝐼2 Trong đó: R1 = Uđm/I1; thay tiếp I1 = I2 + Nếu biết , R1, Rư ta xác định số cấp điện trở khởi động: 𝑚= 𝑙𝑔(𝑅1 ⁄𝑅ư ) (2-48) 𝑙𝑔 * Trị số cấp khởi động tính sau: 𝑅ư𝑓𝑚 = 𝑅𝑚 − 𝑅ư = ( − 1) 𝑅ư 𝑅ư𝑓𝑚−1 = 𝑅𝑚−1 − 𝑅𝑚 =  ( − 1) 𝑅ư … 𝑅ư𝑓2 = 𝑅2 − 𝑅3 = 𝑚−2 ( − 1) 𝑅ư 𝑅ư𝑓1 = 𝑅1 − 𝑅2 = 𝑚−1 ( − 1) 𝑅ư (2-49) } * Ví dụ 2-2: Cho động kích từ song song có số liệu sau: Pđm = 25KW; Uđm = 220V; Iđm = 120A; nđm = 420vg/ph; Rư = 0,146  Khởi động hai cấp điện trở phụ với tần suất 1lần/1ca, làm việc ba ca 1) Vẽ đặc tính tính độ cứng đặc tính tự nhiên 2) Tính cấp điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng động để khởi động hai cấp 3) Vẽ đặc tính tính độ cứng đặc tính nhân tạo cấp thứ 4) Vẽ đặc tính tính độ cứng đặc tính nhân tạo cấp thứ hai * Giải Ví dụ 2-2: 1) Vẽ đặc tính tính độ cứng đặc tính tự nhiên Tốc độ góc định mức: 𝑛 420 đ𝑚 đ𝑚 = 9,55 = = 44 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑠 9,55 Mômen định mức: 𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚 1000 đ𝑚 = 25.1000 44 = 568,18 𝑁𝑚 Điểm định mức đặc tính tự nhiên: [Mđm = 568,18 Nm; đm = 44 rad/ses] Trang 25 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 3) Vẽ đặc tính hãm ngược cách đảo chiều điện áp phần ứng: Điểm hãm hãm ngược ban đầu: [Mhbđ = - 178,26 Nm ; hbđ = 157,07 rad/ses] Tốc độ không tải lý tưởng hãm ngược: ohn = - otn = - 164,05 rad/ses Điểm không tải lý tưởng hãm ngược: [M = 0; ohn = - 164,05 rad/ses] Vậy ta dựng đường đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng đường HN hình ví dụ 2-6  (rad/s) TN 164,05 157,07 HN -178,26 89,13 M (Nm) -164,05 Hình Ví dụ 2-6: Đặc tính tự nhiên đặc tính hãm ngược Độ cứng đặc tính hãm ngược xác định theo biểu thức (2-18): (𝐾đ𝑚 ) ℎ𝑛 = − 𝑅 +𝑅ư𝑓 (1,341)2 ℎ𝑛 = − 0,1275+2,8 = − 0,614 𝑁𝑚 𝑠𝑒𝑠 Trang 40 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 2.2.5.3 Hãm động năng: (cho Uư = 0) 1) Hãm động kích từ độc lập: Động làm việc với lưới điện (điểm A – hình 2-9b), thực cắt phần ứng động khỏi lưới điện đóng vào điện trở hãm Rh, động tích luỹ động cơ, động quay làm việc máy phát biến thành nhiệt điện trở hãm điện trở phần ứng Phương trình đặc tính hãm động năng: =− 𝑅ư +𝑅ℎ (𝐾)2 ∙𝑀 (2-63) Tại thời điểm hãm ban đầu, tốc độ hãm ban đầu hbđ nên sức điện động ban đầu, dòng hãm ban đầu mômen hãm ban đầu: Ehbđ = khbđ 𝐼ℎ𝑏đ = 𝐸ℎ𝑏đ 𝑅ư +𝑅ℎ = (2-64) 𝐾ℎ𝑏đ 𝑅ư +𝑅ℎ Ckt E Iư C Rưf Ikt a) Mc HN b) M D Hình 2-17: a) Sơ đồ nối dây ĐMnt hãm ngược với Rưf> b) Đặc tính hãm ngược ĐMnt, đoạn CD Phương trình đặc tính hãm ngược ĐMnt đóng Rưf> vào mạch phần ứng: 𝑈  = 𝐾(𝐼 ) − (𝑅ư + 𝑅𝑘𝑡 ) + 𝑅ư𝑓> [𝐾(𝐼ư )]2 ∙𝑀 (2-87) 2) Hãm ngược cách đảo chiều điện áp phần ứng: Động làm việc điểm A đặc tính tự nhiên với: Uư > 0, quay với chiều  > 0, làm việc chế độ động cơ, chiều mômen trùng với chiều tốc độ; Nếu ta đổi cực tính điện áp đặt vào phần ứng Uư < (vì dịng đảo chiều lớn nên phải thêm điện trở phụ vào để hạn chế) giữ ngun chiều dịng kích từ dịng điện phần ứng đổi chiều Iư < mơmen đổi chiều, động chuyển sang điểm B đặc tính  hình 2-18, đoạn BC đoạn hãm ngược, làm việc xác lập D phụ tải ma sát Lúc hãm động năng, mômen hãm dòng điện hãm động cơ: Mh = KIh < 𝐼ℎ = −𝑈−𝐸 𝑅 =− (2-88) 𝑈+𝐾 𝑅 0, động quay thuận  > (tại điểm A đặc tính góc phần tư thứ toạ độ [M, ], với phụ tải Mc > 0) Nếu ta đảo cực tính điện áp phần ứng động (vẫn giữ nguyên chiều từ thơng kích từ) Uư < 0, phụ tải động theo chiều ngược lại Mc' < 0, động quay ngược  < (tại điểm A' đặc tính góc phần tư thứ ba toạ độ [M, ] (hình 2-21) Trang 52 ThS Khương Cơng Minh Cơ sở truyền động điện Đặc tính ĐMnt đảo chiều cách đảo chiều điện áp phần ứng: −𝑈  = 𝐾(𝐼ư ) − (𝑅ư + 𝑅𝑘𝑡 ) + 𝑅ư𝑓 [𝐾(𝐼ư )]2 ∙𝑀 (2-94) Nếu cho điện trở phụ vào mạch phần ứng, ta có tốc độ nhân tạo ngược, hình 2-21  + M - U  A ơđ Rưf Mc Iư Ikt M (ĐCng) Ckt E (ĐCth) Mc ’ -ơđ M A’  b) a) Hình 2-21: a) Sơ đồ đảo chiều điện áp Uư ĐMnt b) Đặc tính đảo chiều Uư ĐMnt 2.3.6 Nhận xét động ĐMnt: Về cấu tạo, ĐMnt có cuộn kích từ chịu dịng lớn, nên tiết diện to số vịng dây Nhờ dễ chế tạo hư hỏng so với ĐMđl Động ĐMnt có khả tải lớn mmomen Khi có hệ số tải dịng điện mơmen ĐMnt lớn mơmen ĐMđl Thực vậy, ví dụ cho q tải dịng điện Iqt = 1,5Iđm mơmen q tải ĐMđl là: Mqt = Kđm.1,5Iđm = 1,5Mđm, nghĩa hệ số tải mômen hệ số tải dịng điện: KqtM = KqtI = 1,5 Trong đó, mơmen ĐMnt tỷ lệ với bình phương dịng điện, nên ′ 𝑀𝑞𝑡 = K.C.I2 = K.C.(1,5Iđm)2 = 1,52.Mđm = 2,25Mđm, nghĩa hệ số tải mômen ′ bình phương lần hệ số q tải dịng điện: 𝐾𝑞𝑡𝑀 = 𝐾𝑞𝑡𝐼 Mômen ĐMnt Không phụ thuộc vào sụt áp đường dây tải điện, nghĩa giữ cho dòng điện động định mức mơmen động định mức, cho dù động nối đầu đường dây hay cuối đường dây Trang 53 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 2.3.7 Đặc điểm, đặc tính động ĐMhh : Sơ đồ nguyên lý động ĐMhh hình 2-22a, với hai cuộn kích từ song song nối tiếp tạo từ thơng kích từ động cơ:  = s + n (2-95) Trong đó: s phần từ thơng cuộn kích từ song song tạo nên; s = (0,75  0,85)đm khơng phụ thuộc vào dịng phần ứng, tức khơng phụ thuộc vào phụ tải Cịn n phần từ thơng cuộn kích từ nối tiếp tạo ra, phụ thuộc vào dòng phần ứng Khi phụ tải Mc = Mđm Iư = Iđm, tương ứng: n.đm = (0,25  0,15)đm +  - U o Cks Rktf Rưf Ikts E Iư TN Ckn Rưf Igh Mc M Iktn b) a) Hình 2-22: a) Sơ đồ nối dây ĐMhh b) Đặc tính ĐMhh Do có hai cuộn kích từ nên đặc tính ĐMhh vừa có dạng phi tuyến ĐMnt, đồng thời có điểm không tải lý tưởng [0, o] ĐMđl, hình 2-22b, tốc độ khơng tải lý tưởng có giá trị lớn so với tốc độ định mức: o  (1,3  1,6) đm Động ĐMhh có ba trạng thái hãm tương tự ĐMđl Trang 54