Chưởng 2
ĐẶC TINH CO CUA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
2-1 KHÁI NIÊM CHUNG
Như trong chương 1 đã nêu, quan hệ giữa tốc độ và mơnen của động cơ gọi là dac tính cơ của động cơ ø = /VM) hoặc đ = /VM),
Quan hộ giưa tốc độ vã mơmien của máy sản xuất gọi là đạc tính cơ của máy sản xuất: ø, = /(M,) hoặc n = AM,)
Các đặc tính cơ trên è thể biểu điển ở đạng hâm thuận hoặc ham ngược, ví dụ œ = /LM) hay M = /ù)
Ngồi dạo tính eư, đối với đơng cơ một chiều người ta cịn sử dung dae tinh co điện Dặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dịng diện trong mạch động cơ; ø = /Ứ) hay ø = /Ữ)
Trong các biểu thức trên @ — tốc độ gĩc, radis m — tốc đơ quay, víph M = momen, Nim
rong nhiều trường hợp đế dơn giản trong tính tốn hoặc dé đàng sa sảnh, đánh giá các chế độ làm việc của truyền động diện, ngudi ta cớ thể dùng hệ đơn vị Lương đối
Muốn biểu điên một đại lương nào đĩ đưới dạng tương đối ta lấy trị số của nd chia cho trị số cơ bản của đại lượng đơ, Các đại lượng eơ bản thường dược chọn là: ung; Tụ, ©gụy Mum, Pam Few
Vai dai lượng tương đổi ta dùng ký hiệu "*" Ví dụ điện áp tương đối là U", mơmen tương đối là #f" Như vậy một số thơng sổ cĩ thể, tính được trong hệ đơn vị tương đối như sau
hoặc U"% = — 100%
‘am
Trang 2
lÉ M © Mey Tương tự các thơng số khỏc; I = đ â ® yOR Pasay hoge w" =— " “im ey
Việc chọn các đại lượng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính tốn được đơn giản, thuận tiện như:
— Tốc độ cơ bản ở động cơ một chiều kích từ độc lập và kích từ hốn hợp là tốc độ khơng tải lý tưởng œ„, với động cơ khơng đồng bộ và động cơ đồng bộ là tốc độ đồng bộ ø¡ Cịn với động cơ kích từ nĩi tiếp tốc độ cơ bản là Wyn
— Tri số điện trở cơ bản là RE, Với các động cơ một chiều
ụ,
Ra Di
Với các động cơ khơng đồng bộ chơng thường điện kháng định mức ở mơi pha của rơto rất nhỏ so với tổng trở định mức nên ta cổ thể coi gan dang IA: Rye, = Zoey
Khi mach roto dau sao ta ed
trong đối
Egy, — sic điện động ngắn mạch của rơto, Taạm — đồng điện định mức ở mỗi pha rơto
Nếu mach roto dau tam giáo thì điện trở định mức mối pha của
roto Ta:
1 Rowa = 9 Frey
Trong phạm vỉ chương này, chúng ta sẽ nghiên cứu đặc tính cơ, các trạng thái làm việc và các phương pháp khởi động của ba loại 20
Trang 3dộng cơ điện thường sử dụng; ~— Đơng cơ một ch
~— Động è xoay chiều khơng đồng bộ ba pha — Déng ca xoay chiều đồng bộ ba pha,
2-2 ĐẶU TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ DOC LAP
Khi nguồn điện một chiều cĩ cơng suất vơ cùng lớn và điện áp khơng đối thỉ mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi là đơng cơ kích từ song song,
Hinh 2-1, 86 đồ nổi dây của động ed. . _ (linh 2~2 8ơ đồ nổi dây của động cĩ kính từ song song, kích tủ độc lấp,
hi nguồn diện một chiều cớ cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau (H.2~?), lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập
22.1 Phương trình đặc tính cơ
“Theo sơ đồ H.2—1 và H.2~—3, cĩ thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng như sau
Trang 4¡+ Ry RM gs
trong dé: Uy — dign ap phan ting, V E,, ~ site dign dong phan ting, V Rụ — diện trở của mạch phần ứng, t2 Ry — dign tré phụ trong mạch phần ứng, @ 1„ — đồng điện mạch phần ứng ath tras
ry ~ dign trở cuộn đây phần ứng, x at ~ din tr endn eve tit phụ, ny ~ dign tré cudn bi,
rạ — diện trở tiếp xúc của chổi điện
ite điện động #ụ của phần ứng dộng cơ được xác định theo biểu
thứ is
ee thy = Do , (2-2)
Đau
trong do: p — số đơi cực từ chính,
N — sé thanh dẫn táo dụng của cuộn đây phần tứng, a — 86 doi ma ch nhánh song song của cuộn dây phần trng, +b — từ thơng kích từ đưới một cực tit, Wy,
@ — tốc độ gứe, radis, BN
K= 5 ước —hés6 cấu tạo của đơng cơ,
Nếu biểu diễn sức điên dơng theo tốc độ quay ø (vịng/phút) thị
By = Kon (2-3)
Trang 5pN Vi vay f= S— th 60a pN = 600 Hệ số sức điện động cia dong cu | K 0,105K: 9,56 Ty (2-1) va (2-2) ta ed: Ret hi _—— t1 (2-4) Kb Kb
Biểu thức (2~—4) là phương trinh dae tinh cơ điện của động cơ
Mat khác mơmen điện từ ạ¡ của động cơ được xác dink bé My, = K@l, (2-5) Mac suy ra Kb š Thay giá trị 1„ vào (2-4) La được: Ũ, Rụ + R Oe Ko eee Ms (Koy 2-6)
Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và lổn thất thép thỉ momen co trên trục đơng cơ bằng mơmen điện từ, ta ký hiệu là Af Nghĩa 1a My, = My, = AM, Ủy — Rạ+R om 5 en + Ko_ 6®) | Day la phuong trinh dac tinh cơ của động cơ điện một chiều kích | ti de lap
Giả thiết phản ứng phân ứng được bù đủ, từ thơng = const,
| thi e4e phuong trinh dac tinh co điện (3-4) và phương trình dac tính cơ (2—T) là tuyến tính Đồ thị của chúng dược biểu diễn trên
Trang 7Kb
trongdé | R= Ry + Ry 0 >
Aø được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của AM
Ta cơ thể biểu diễn đặc tính cơ di và đạc tính cơ trong hệ đơn = Py) an Ren =F được gọi là điện trở cơ ban) fam Từ (3—4) và (2~7), ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tương đối 1TR (2-18) wt =1-R'M (2-14)
2-2.2 Xét ảnh hướng các tham số đến đặc tính cơ
“Từ phương trình đặc tính cơ (2~7) ta thấy cĩ ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thơng động cơ ®, diện áp phần tng Uy va diện trở phần ứng động cơ, Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng
tham số dd :
a) Anh hudng của diện trỏ phần ứng
Giả thiết Uy — am = const vA = gq, = const
Trang 8Đồ cứng của đặc tÍnh cơ: ổ = Khi H càng lớn, / càng nhỏ nghĩa là đạc Lính cơ càng đốc, Ứng với í, = 0 ta cĩ đặc tính cơ tự nhiên (Ko,,)° HH (2-17) H bres = u Bry Sơ giá trị lớn nhất nên dặc tính cơ tự nhiên cĩ độ cứng hơn tất cả các dường đặc tính tơ diện lrở phụ Như vậy khi thay đổi diện trở phụ #8, ta được một họ đậc tính biển trở cớ dạng như 11.2~5 Ứng với một phụ tải M, nào đố, nếu 7#, cảng lớn thỉ tốc độ cơ càng giảm, đồng thai dịng diện ngắn mạch và AM Ke, Aw Ry, +R
Iiinh 25 Cae ae th của động sơ một chiều kính tử độc lập khi thay đổi
điện trả phụ mạch phần ứng,
mơmen ngắn mạch cũng giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế đồng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ ban,
bj nh hướng của điện áp phần ủng
Ry — const Khi thay déi điện áp
là thiết từ thơng ® = ®ạ„ = const, điện trd phan ung
theo hướng giảm đơ với Ưạm, ta cớ:
u,
Te do khing tai: o,=——* = var KV 4 DO eting dae tinh cơ: (Ke)? 5
= R = const
Trang 9
Như vậy khi thay đổi điên áp dất vào phần ding dong co ta được mol ho đạc tính cơ song song véi dac tinh cu tu nhién nbu H.2~6, Ta thấy rằng khí thay đổi điện áp (giảm áp) thì mơmen ngân mạch, đồng điện ngắn mạch của dơng cơ giảm và tốc độ động cơ cũng
giảm ứng với mội phụ /0al 3~4 Các đặc th của động cĩ một chiều kien 0 tải nhất định, Do đĩ độc lập khi gảm áo đặt vào phần ứng động cĩ phương pháp này cũng ` được sử dụng để diều chỉnh lốc do dong ed và hạn chế dịng khỏi dộng,
cì Ảnh hưởng của từ thơng
Giả thiết điện áp phần ing U, = Uy,, = const Dién tro phan ting R,, = const Mudn thay déi ti thong ta thay déi dong dién kich tie ty động cĩ Trong trường hợp này: Tốc dộ khơng tÃi: oy = (Ko, Ry Độ cứng đặc tính è: B= — a
Do edu tạo của động cơ diện, thưc tế thường diều chỉnh giảm từ thơng Nên khi Lừ thơng giảm thì œ„„ tăng, cịn /#sẽ giảm Ta cĩ một ho dae tính cơ với w,, tang din va độ cứng của đặc tính giảm dan khi giảm từ thơng
Trang 10Set
về 2) Mame Mame Mom
Hin 2-7 Dic tinh ed diễn [a) và đặc tính cĩ |b) Šùa động oĩ diện một chỉầu kích tử độc lập khi giảm tử thơng, 'Ta nhân thấy rằng khi thay đổi từ thơng;
3 Ys
Dong dién ngén mach Ty, = const Ry
Momen ngin mach: M,,, = K®lgq, = var
Các đặc tính cơ điện và đặc tính cơ của động cơ khi giảm từ thơng được biểu diễn trên 1Ị.2~7a, b
Với dạng mơmen phụ tải Ấf, thích hợp với chế độ làm việc của động cơ thì khi giảm từ thơng tốc dộ động co tang len (xem H.2-76)
2-2.3 Cách vẽ các đặc tính cơ
“Trong phần này ta nêu phương pháp tính tốn và dựng các đường đạc tính của động cơ khi biết các thơng số của dong co
a) Cách uẽ đạc tÍnh tự nhiên
VÌ đặc tính của động cơ là dường thẳng nên khí võ ra chỉ cần xác định hai diểm của đường tháng Ta thường chọn điểm khơng tải lý tưởng và điểm định mức
Trang 11— Dae tinh eo td nhién (xem H.2-8a) Điểm thứ nhất: Ứ, = 0,6 =o) pee Đầm — Hin i ` Đạp Điểm thứ hai: ( = Tụy.ø = øạm) oy = 88 9,55 1 1 + _— 7 W ag 1A Pe Hinh 2-8 Céch vé dae thin od dién tự nhiên (a] và đặc tinh ed ty nhi8n (b) cila ding co “một chiều kích tử độc lắp, — Dae tinh co ty nhién (xem H.2~86) Điểm thứ nhất: (M = 0; a = «,) Xác định œ¿ như ở đặc tính cơ điện
Điểm thứ hai: AM = Mau, 0 = đạm)
Tầm W trong đĩ Mạm = —°" „Nam
“ám
9) Cách uẽ đặc tính nhân tạo
Đặc lính biển trở: Các đặc tính biến trở đều di qua điểm khơng, tải lý tưởng œ¿„ vì vậy khi vẽ các đặc tính này chỉ cần xác định điểm
Trang 12thứ hai Thường chọn là điểm ứng với tải định mức: Đối với đạc tính cơ diện œ ứng với ly
Đổi với đạc tỉnh cơ e ứng với Mum,
'Từ phương Lrình đặc tính eơ điên tự nhiên (26) ta cơ Uden = Lam iy = KM jm i Và từ phương trình đặc oe biển trở Lính được: ~ TagtR + RY An lâm — PT lập tỉ số —— và sau khi biến đổi La được: Ry + Rp ‘ Oo) an = Wow (2-18) ue Yam — Fam Pu Từ các số liệu đã biết trên ta vỡ được các đặc tính biển trở H.2-9a,b „ „TA a = Sane —— _ 9 Cách vẽ đặc tính biến trở của động cơ độn một chiều kích tù độc lo: Hint 2 3) Đặc tỉnh cĩ diện: bj Dặc tính cĩ
“Thơng thường giá trị điên trở phần ứng /€„ khơng ghỉ trên nhân máy Do vậy lúc đĩ ta cĩ thé tinh gin ding gid tri R, Mot trong
Trang 13
phương pháp tính gần đúng lã dựa vào giá trị hiệu suất đính mức đã biết Jạm và tính được tổn thất của máy điên ở chế độ định mức Coi gân đúng phần tổn thất đo diên trở phần ứng gây ra bằng một nữa tổn thất, Như vậy ta tính gần đúng giá trị diện trở phần ting la:
đụ = 0/5(1 — nam) TP (2-19)
e) Cách uẽ đặc tỉnh giảm tứ thơng
Như phần trên đã nêu khi giảm tir thong, dae tinh eo va dae tính sơ điện của đơng cơ khơng đơng nhất với nhau, do vậy cần phải xét riêng từng loại đặc tính,
Đặc tink cơ điện
Khi giảm từ thơng tốc độ khơng tải động cơ tăng tỷ lệ với độ suy giảm của từ thơng, Cịn dịng điện ngắn mạch /„m giữ khơng đổi, Ví vây khi vẽ đậc tính cơ điện ta cần xác dịnh hai điểm: Điểm khơng tai ly tưởng ứng với giá trị suy giảm từ thơng và điểm cịn lại là ding ngan mach Ing, — Gọi độ suy gidm tit thong ax =" ta ed ey = opt 1A đụ
giá trị tốc độ khơng tải khỉ giảm từ thơng ~ Dịng điện ngắn mách Tạp, được tính ng Jy (2-20) Ry Cách ve dac tink co điên giảm từ thơng được chí trên H.3- 10, Dae tinh co
Trang 14tự như đặc tính cơ diện nhưng thay vào giá trị khơng đổi ở đặc tính Tâm cơ điện bằng giá tri mơmen ngắn mạch thay đổi 2—2.4 Khởi động và Mhmám tính tốn điện trở
khởi động Hint 2-11, Đặc nh cỡ khi giảm từ thơng 'Từ phương trình đặc tỉnh cơ điện đã cĩ:
U Ko
Với đặc tính tư nhiên (# = R,) khi khoi động, ta thay đồng điện khởi dộng ban đầu là:
Ry
Ư những động co cơng suất trung bình và lớn, Ry thudng co giá trị khá nhỏ, nên dịng khởi động ban đầu (đồng ngán mạch) Tạm = (20 + 85) Tạm
Với giá trì dịng điện khỏi động lớn, sẽ khơng cho phép vé mat chuyển mạch và phát nĩng của động cơ cũng như sụt áp trân lưới điện Tác hai này cịn nghiêm trọng hơn đối với những hệ thống căn khởi động, hãm máy nhiều lần trong quá trình làm việc,
Để hạn chế dịng điện khởi động ta cĩ thể giảm điện áp nguồn đặt vào phần ứng động cơ điện hoặc nĩi thêm điện trở phụ Ry vào mạch phần ứng Phương pháp thứ nhất được sử dụng trong những hệ thống cĩ bộ biến đổi điện áp Phương phán thứ bai thường sử
Trang 15
dụng khi động cơ được cung cấp điện áp cổ định, 8au đây ta khảo sái phương pháp khởi động dùng các điện trở phụ, cịn phương pháp thứ nhất sẽ dược nghiên cửu trong các chương sau
Sơ đồ nổi đây của động cơ trình bay trén 12-12 Trị số của điện trở phụ tổng mắc trong mạch khỏi dong được chọn sao cho khỉ khởi động (ø = 0) chỉ đồng điện khỏi động khơng vượt quá 2,5 lạ, để đảm bảo an tồn cho ơng cơ và các cơ cấu truyền động Ngồi ra l„u, cũng khơng nên quá nhỏ
khiến cho Af„„ cũng nhỏ đi so với mơmen cản, Thong
Trang 16điện trở phù nhờ các tiếp diểm 0K, 3€, 8K của các cơngtác0,
Quá trình khởi động động cơ sẽ làm việc trên một loạt đường đã tính nhân tạo cơ độ đốc giảm dân tương ứng với việc cất dần các điện trở phụ tại các điểm ø, ø œ cuối cùng đơng cơ Lăng tốc độ trê đạc tỉnh tự nhiên và làm việc ổn định tại điểm A Ơ đố đồng điện động cơ bằng dịng lãi Ứ = 7.) Muốn xác định trị số điện trở phụ khỏi động cĩ thể đùng các phương pháp sau: a) Phương pháp đồ thị — Tựa vào cáo thơng số của dơng cơ vẽ đặc tỉnh cơ tự nhiên (H2—18) — Chọn hai giới hạn chuyển dịng điện khởi động động cơ: 1, $2 + 250, hy
Lay gid tri Ty, T, trén trục hồnh: 'Từ 7¡, 7; kẻ hai đường dĩng song song với trục tưng cất đường đặc tính tư nhiên tai a và ở, nổi øy với h (Ï|) ta được dạc tính khởi động đầu tiên; đặc tính nây cất đường đĩng 7; tại ø Tại ø ta kỏ dường song song với trục hồnh cất đường dĩng J¡ tại ƒ Nổi ø„ với ƒ ta được đường đặc tỉnh khởi động thứ bai Cứ tiếp tục như vậy tối khi Lừ kẻ đường song song với trục hồnh sẽ gặp điểm ð, Nếu điều kiện này khơng thỏa man ta phai chon lai 7, hoặc 7, rồi vẽ lại cho tới khi đạt được Ngồi ra đạc tỉnh khởi động cịn phải đảm bảo số cấp khởi động dã yêu câu,
(2-24)
g1 + 189, (2-25)
W lạm
— Xác định giá trị các điện trở khởi động:
Trang 17Từ dở rút ra Bite Aue By = Sy | ‘Bap Qua di thị bá cởi id — ib bd | ee R= = Ry (2-26) | Tướng tự như vậy: i, iy if id a ya iy ape 4 a, a meee Đụ (2-28)
bì Phương pháp giải tich
Giả thiết động cơ được khởi động với m cấp điện trở phụ Đặc tính khởi động đốc nhất là dạe tính khởi động thứ (m); vi du trên đồ thị H.2—13 là dạc tính 8 Cáo đặc tính khởi động tiếp theo sỡ Wim — 1), Qn = 2) Dien trở phụ ở mới cấp ta cũng ký hiệu la yy Ry > Ry, va điện thở tổng ứng với mỗi đạc tính là: Rak + Ry } Ry = Ry t Ry + Rp ie See y (2-29) Ryo = Put Ra + Re te + Rit \
Ryo Ryt By + By + + Bim Vai diém g tren H2-18 ta cĩ:
Vem 7 Bm
ei diém f
Trang 18Trong dĩ Eạ, là sức diện dộng của đơng cơ ứng với ø¿„, lập tỉ số T,Ủy ta cĩ: fas i Ro ye nơi “Tương tự đối với các cấp tiển theo ta được: ca Ry =a (2-30) là bội số dịng điện khỏi dong, Ta lần lượt rút ra ‘Theo (2~81) La thấy
Trang 19~— Nếu biết 2 #, A, ta xác định được số cấp điện trở khởi động m pee niệm (2-34) Trị số từng cấp diên trở khởi đơng tính như sau: Ry = #, — Ry = Ry — Ry = DR, Ry = Ry—R, = FR, - AR, = AU VR, (2-35) Riga = Ray — Ryag = ÊU tụ ~ ẤP RỤ = = APA = Ry By = Ry Rody = Ry = Rs ADR,
Như vậy xác định diện trở khởi động bằng phương pháp giải tích cú thé tién hành trong các trường hợp sausđây:
+ Khi cho trước số cấp diện trỏ khỏi động m về yêu cầu khỏi đồng nhanh (mở máy cưỡng bức)
~ Chọn giới hạn dịng điện khỏi động 1¡ là cực đại cho phép: J, = 3⁄51 và tính
= Theo cde biểu thức (Ø~85) xác định trị số các dong cần thiếu: Tần, Rịa, cà ý Em,
Trang 20
hone 2 — Theo biéu thite (2-35) xac dinh Lei số các cấp điện trở khởi
dong Ras Rey os
+ Khi cần xúc định số cấp diễn trở khỏi đơng mì bờ các điện trở khối động theo các diều kiện khỏi đơng cho trước
— Dựa vào các yêu câu của truyền động và khỏi đơng chọn các giá trị của 1ụ Tạ, MỊ, MỤ
— Theo biểu thức (2—32) tính Z
— !Pheo biểu thức (8-41 tính số cấp điện trở khởi động mơ, Nếu m tính được khơng phải la số nguyên thì phải chọn lại /¡Mf, hoặc T,MM; và tính lại cho đến khi m là số nguyên
— Theo các biểu thức (23-86) xáe định trị số diện trở ở mỗi cẩn 2~2.5 Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm
Ham 1a trạng thái mà động cơ sinh ra mơmen quay ngược chiều tốc độ quay Trong tất cả các trạng thái ham, động cơ đều lâm việu ở chế độ máy phát
Động cơ điên một chiều kích từ độc lập cĩ ba trạng thai ham; Tiâm tái sinh, hấm ngược và ham động năng (xem §1~4)
a) Ham téi sink (ham trd nang lượng về lưới)
n tai sinh xảy ra khi tốc độ quay của dong cơ lớn hơn tĩc độ khong tai lý tưởng Khi hãm tái sinh Z„ >Ư, động cĩ làm việc như một máy phái điện song song với lưới So với ché do dng co, dong điện và momen him da déi chiều và được xác định theo biểu thức:
No, Ko
R <0 (2-38)
Trang 21
'trị số ham lớn đần lên cho đến khi cân hằng với mơmen phy tai cna ra cấu sản xuất thì hệ thống làm việc ổn định với tấp độ suy
VỊ sơ đồ dấu dây tia mach động cơ vấn khơng thay đổi nên phương trình đạc tÍnh cơ tương Lự như (2-7) nhưng momen ed gia trị am Đường đạc tính cơ ở trạng thái bám tái sinh nằm trong gĩc phần tư khứ hai vị
thứ tư của mật (nh 3=14 ĐẶC tính cỏ hãm tái inh sữa phẳng tọa độ clang cơ kh từ độc lập
Trong trang thai ham tai sinh, dịng điện hâm đổi chiều và cơng suất dược đưa trả vẽ lưới điện cĩ giá trị P = (E - UM Dây là phương pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh ra diễn năng hữu {eh
Trong thực tế, cơ cẩu nâng hạ của cân trục, khi nâng tải động cơ được đấu vào nguồn theo cực tính thuận và làm việc trên đặc Lính ed nằm trong gốc phần tư thứ l, Khi muốn hạ rãi ta phải đảo chiau điện áp đạt vào phần ứng động eơ Lúc này nếu mmơmen đo trọng tải gây ra lồn hơn mơmen ma sát trong các bộ phận chuyển động của cơ cấu, động củ điện sẻ làm việc ở trang thái hõm tải sinh, Trên H.2-15: Khi ha tai, để han chế dịng khỏi động la đếng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Tế^ do dang cơ tăng đần lên, khi tốc độ gần đạt tới giá trị ø„ la cất điện trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên
Trang 22
đường đặc tinh ty nhiên Khi téc do vượt qu
mơmen điện từ của động cơ dối daw tra thành mơmen hãm đến điểm A mơmen My, = Mz tai trong được hạ với tốc dộ ổn định ø„„, trong trạng thái hãm tải sinh b) Hiểm ngược: ‘Trang thai ham ngược của động co xây ra khi phần ứng dưới Lác dụng của động nang tich lay
trong các bộ phận sinh 2-75 Đác th bàn ta sim in ha tai trong của động chuyển động hoặc do -6 điện một chu kinh tử đĩo lập
momen thé nang quay ngược chiều với mơmen điện từ của động cơ Mơmen sinh ra bởi động cơ, khi đổ chống lại sự chuyển động của cơ cẩu sản xuất Ming 2 Cĩ hai trường hợp lạ, hãm ngược: — Đưa điện trở su ee phụ cào mạch phần
ung: ‘Hnh 2-16 ie tinh 09 Ahi hm nguge kh dua Ry va mach GIÁ sử dong cơ phần ling vớ tả thế năng
đang làm việc
Trang 23
tải vái tốc độ xác lập ứng với diểm a Ta đưa một điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, đơng cơ sẽ chuyển sang làm việc ở điểm b trên dạc tỉnh biển trở
Tại điểm & mơmen do động cơ sinh ra nhỏ hơn mơmen cân nên động cơ giảm tốc dộ nhưng tải vẫn theo chiều năng lên Đến đị
tố: do bằng 0 nhưng vÌ mơmeen động cơ nhỏ hơn mơmen tải nơn đưới tác động của lãi trọng, dõng cơ quay theo chiều ngược lại, Tải trọng dước hạ xuống với tốc độ tảng dân, Đến điểm d momen déng ed can Đằng với mơmen cản nên hệ ổn định với tĩc độ hạ khơng đổi œ„, od là doan đạc tỉnh hãm ngược Khi hảm ngược vÌ tốc độ đi m điện động đổi dấu nên: +E, U4 Kow Ry + RB, RR, (8-40) M = Kol, 41)
Như vậy ở đặc tính hãm ngược sức điện động tác dụng cùng chiêu với điện áp lưới Động cơ làm việc như một máy phát nổi tiếp với lưới điên biến điện năng nhận từ lưới và eơ năng trên trục thành nhiệt năng đốt nớng điện trở tổng của mach phan tng vi vay tổn thất nang lượng lớn
VÌ sơ đồ nối đây của động cơ khơng thay đổi, nên phương trình đặc tính cơ là phương trình đặc tính biến trở,
Đảo chiều điên áp phần ứng:
Giả sử động co đang làm việc tại điểm a trên đặc tỉnh tự nhiên
với tải M,„ ta đổi chiều điện áp phần ứng và dưa thêm vào điện trở phụ f, trong mạch Động cơ chuyển sang làm việc ở điểm b trên đạo tỉnh biến trở tai ở mơmen đã đổi chiều chống lại chiều quay của
động cơ nên tốc độ giảm theo đoạn 6e Tại e tốc độ bằng khơng, nếu ta cát nhần ứng khơi điện áp nguồn thì đơng cĩ sẽ đừng lại, cịn nếu vẫn giữ điện áp nguồn dat vào động cơ và tại điểm c mơmen động eơ lớn hơn mơmen cản M, thì động cơ sẽ quay ngược lại và làm việc
én đình tại điểm đ, Doan be trên H.2-17 là đặc tính hãm ngược
Đồng điện hàm dược tính:
Trang 24p đặt váo phần ứng dong cớ, Hinis 2:17 Him nguge bằng phưởng phép đảo cực tÍnh diện ta) $6 đồ đầu dây; b] Đặc tính cĩ =U, Ey Oy ek i= oe Ry + R Ry + Ry (2-42) M, = Kol, (2-43)
Biéu thie (2-42) bieu thi dịng điện í„ cĩ chiều ngược với chiều lam viée ban dau va dong dién ham này cớ thể khá lớn; do đĩ điên trở phụ dưa vào phải cĩ giá trị đủ lớn hạn chế dịng điện hãm ban đầu 1, trong phạm vi cho nhép: Ry + Ry — Mu (2-44)
©) Ham dong nang
Ham dong nang la trang thai động cử làm việt như một máy phát
Trang 25mã năng lương cơ học của động cơ đả Lích lũy được trong quá trình làm việc trước đơ biến thành điên nâng tiêu tan trong mach ham dưới dạng nhiệt
= Ham dong năng kính tir độc lập:
Trang 26Biểu thức (2~46) và (2-47) chứng tỏ đồng hãm Tụ, v ngược chiều với tốc độ ban đầu của dịng cơ khi hàm động ni — Ư nên La eở các phương trình dae tinh sau Ry + By ai Kb li (2-48) R,+R, eee (Kb) Se (2-49)
Đây là các phương trình dạe tinh co điện và đặc tính cơ khi hãm dơng nang kích từ độc lập được biểu diễn trên H.2—186, ta cũng nhận thấy rằng:
Khi = const thì độ cứng của đặc tính cơ hãm phụ thuộc đụ Khi Rụ càng nhỏ, dạc Lính cơ càng cứng, mơmen hãm càng lớn, ham càng nhanh
‘Tuy nhién cin chon R, sao cho dịng hãm ban đầu nằm Lrong giới han cho phép: fyy € (2 = 25M yy
‘Tren do thi dac tinh ca ham động năng la thấy rằng với mơmen can M, là phản kháng thì động cơ sẽ dừng hẳn, đặc tinh ham dong nang là đoạn bạ hoặc bạo Với mơmen ein M, la thé nang thi đưới động của Lải sẽ kéo động cơ quay theo chiều ngược lại đến làm, việc ổn định tại điểm M = M, Đoạn bịC¡ hoặc b;C; cũng là đặc tính ham dong nang
hi hãm động năng kích Lừ độc lập, năng lượng chủ yếu được tạo ra do động năng của động cơ tích lay được nên cơng suất tiêu tốn từ chỉ nằm tríng mạch kíc BI Pạu, Pram = (1
Phương trình cân bằng cơng suất khi hãm động năng:
Ely = (Ry + Ry? „
— Ham động năng tự hich:
Nhược điểm của hãm động năng kích từ độc lấp là nếu mất điện lưới thì khơng thực hiện hãm được do cuộn dây kích từ vẫn phải nổi
Trang 27
với nguũn Muơn khác phục nhược điểm này người ta thường sử tụng phương pháp hãm động năng Lư kỉch từ
Trang 28(Kay
“Trong quả trình hán: tốc độ giảm đần, dịng kích từ do dở từ thơng ® giảm đần và là hàm số của tốc độ Ví vị
tỉnh eơ khi ham cĩ dạng như đường đạc tính khơng tải của máy phát diện tự kích và phi tuyến, như trên 112-198
So với nhương pháp hãm ngược, hãm dộng năng cĩ hiệu quả kém hơn khi chúng cĩ cùng tốc độ ban đầu và cùng mĩmen cân M, Tuy nhiên hãm động nâng tu việt hơn vẽ mạt năng lượng đặc biệt là hãm động năng từ kích vì khơng tiêu thụ năng lượng Lừ lưới nên phương pháp hâm này cĩ khả năng hâm khi eố sự nố mất điện lưới 2-8 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CĨ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP Dac diém của động ed mot chiều kíÍch từ nối tiếp là cuơn kích Lừ mắc nối tiếp với cuơn dây phần ứng: nên cuộn kích từ cĩ tiết điện lớn, diện trở nhỏ, số vịng Ít, chế tạo để dang Sø đồ nguyên lý động cơ một chiều kích tì nối tiếp được vẽ trên H.2-20 Vì dịng kích từ cũng lA đồng phần ứng nên Lừ thơng của động cơ biến đổi theo dịng điện phần ứng
Thai 3=
'8g đồ nguyên lý đồng ođ một chiều doh từ nổi tiếp
Trang 292~3.1 Phương trình đặc tính cơ Từ sở đồ nguyên lý H320, ta cĩ: Ủy = Đụ + UN = Ko + Ty
Nổi Nụ =7 + hụ Đưa ĐƠNG Sau khí biến đổi la nhân được: ĐƠ a Mấy Tỷ (2-52) ' Ko Kb u, w= oy (2 | Ke (Kea) Trong các phương trinh én từ thơng 4b biến đối phụ thuộc dong diện trong mach | kich tit theo dae tính ) tithéa (1) H.2-21
Để đơn giản khi thành lập phương trink ede dae tỉnh ta giả thiết từ thơng phụ thuộc tuyển tỉnh
với dịng điện KÍCh FỪ -—- mtuuy 2-2r, Đặc túh tử hĩa của động è một chiều
Trang 30trong dé dat ¿ Ta cũng cớ: (2-87) “Thay (2-57) va (2-56) ta duve: B (2-58) trong dé: A, = A
Biểu thức (2—~86) là phương trình dac tinh co dign cha dong co vA (2-58) IA phuung trinh dac tinh co cia dong ev, Dang eta dac tính này được bidu dién tren H.2-22a,5) Ta thay ede dac tỉnh ed dang hyperbol và mềm ở phạm vi dịng điện cĩ giá trị nhỏ hơn định mức Ị vùng đồng điện lớn, do mạch từ bảo hoa nơn từ thơng hầu như khơng đổi và đặc tính cơ dạng gần tuyến tính "` 66 eta tù nổ tiếp,
Ha? 22, ) Đặc TÍnh Cĩ diện obs deny co MOE chi động cơ điệp một chiều
Trang 31
Giả thiết động cơ khơng tải 7 = 0 hoe M = 0) thì tổc do khong tải lý tưởng sẽ là võ cùng lớn Nhưng thực tế do cố ma sát và các tấn thất phụ và động cơ cứ từ dự; ®ạu = (2 + 10) 4® ¿m nên khi khơng tải thi tổc dộ khơng tải của đơng cơ vấn cĩ một giá trị là:
tụ “ạt Key,
'Tốc 40 lại thường rất lớn so với tốc độ định miức, nên thực
tế khơng cho phép động cơ một chiều kích từ nối tiếp làm việc a ché
độ khơng tải
Ngồi ra nhìn vào đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối
tiếp và cấu tạo của nơ ta cĩ nhận xét sau:
— Dae tink eg ella đơng cơ một chiều kích từ nối tiếp mềm và dộ cứng thay đổi theo phụ tải, Do đớ thơng qua tốc độ của động cơ ta cĩ thể biết được sự thay đổi của phụ tài, Tuy nhiên khơng nên sử dụng động ca này cho những truyền động cơ yêu cầu ổn dịnh cao mã nên sử dụng nĩ cho những truyền động cĩ yêu cầu tốc độ thay đổi theo tải
— Dệng è kích từ nối tiếp cĩ khả năng quá tải lin ve momen, Nhờ cuộn kích từ nổi tiếp nên ở vùng dịng điện phần ứng lớn hơn định mức thì từ thơng động cø lớn hơn định mức, đo đơ mơmen của nĩ tảng nhanh hơn so với sự tang của dịng di hư vậy với mức độ quá đơng diện như nhau thỉ động cơ một chiều kích Lừ nối tiếp cĩ khả năng quá tải về mơmen và khả nâng khởi động tốt hơn động cơ một chiều kích từ độc lập Nhờ ưu điểm đĩ mà động cơ kích từ nối tiếp rất thích hợp cha những truyền động làm việc thường cĩ quả tải lớn và yêu cầu mơmen khởi động lớn như máy năng vận chuyển,
máy cán thép,
~ Vi từ thơng của động cơ chỉ phụ thuộc vào dịng điện phần ứng nên khả năng chịu tải của động cơ khơng bị ảnh hưởng bởi sự sụt áp của lưới điện Loại động cơ này thích hợp chủ những truyền động, dùng trong ngành giao thơng cố đường dây cung cấp điện dài
Trang 32
2-3.2 Cách vẽ dặc tính cơ
Do quan hệ p> = fly) là phi tuyển nên để vẽ các đặc tính cơ điện và đặc Lính cơ của đơng cơ người ta sử dụng phương pháp đồ thị giải tích dựa vào các đường cong thực nghiêm đã cho VÌ các động cơ một chiều kích từ nổi kiếp
cùng loại đều cĩ khe hở khơng khí và mức độ bảo hịa từ khơng khác nhau nhiều nên các quan hệ giữa tốc độ œ, mơmen #f với dịng điện 7 theo đơn vị tương đổi gần như trùng nhau, Người ta gọi các quan hệ ø° = /7), MỸ = ƒ.) là các đặc tÍnh văn năng và được xác định bằng thực
nghiệm Các dạc tinh ny /iz/ 2-27: Dặo th van nắng oda dong sở biểu điền trên H.3—38, một chiều kích từ nổi tiếp
a) Phuong phap ve
đạc tỉnh tự nhiên từ các đặc tỉnh van nang
Với mối động eơ một chiều kích từ nổi tiếp ta biết các trị số của Pqụ„ yas ‘hams Ys Mud ve đặc tính tự nhiên la tiến hành như sau Đụ
Lấy các giá trị Lùy ý IE
của đồng điên tương đổi ““% 7/4/18)
đọ c Íạc DỰA VÀO CỐ 2l 2_ 1š Cảnh về dặc nh ự Hiên và thân lạo cửa đạc Linh vạn năng ta tra động cơ một chiều kỈch từ nối tiếp
Trang 33
dược các trị số tương ứng của tốc độ và mơmen tương đối: øˆ,, 0`; `, và MƠy M y MƠ, Tỉnh đổi các dại lượng tương đổi ra đại
lượng tuyệt đổi theo biểu thức:
TEP Igy = Oh’ Hy sở PHDtAIID VÀ TD-e tai ø a's 800 nen AM MỸNm) M, My
Dựa vào các kết quả tính dược trên bảng ta vẽ được dạc tính cơ điện tư nhiên œ = /) và đặc tính cơ tư nhiên œ = /(M) như trên HLĐ—4 b) Phương phúp vẽ đặc tính biển trỏ 'Từ phương trình đạc tính cơ điện tự nhiên la cơ: Uy = taku py = — mt Kb 'Từ phương trỉnh dặc tính cơ nhân tạo ta cúng cơ: UA TR, + Bd oe Ko
Nếu xét ở cùng một dịng điện thì từ thơng trong hai phương trình trên là như nhau nên ta cĩ:
Đụ < TU + RỤ (2-59)
ty = 2N
Trang 34
Từ (2 59) và ứng với các giá tri Ty Ty 7, ta tinh được œyy), Oyra «2 Mrs VOIR, da biết, và ghỉ tiếp kết quả tỉnh này vào bảng 2-1, Can eit vao cae số liệu này ta vẽ được dường đặc tính eơ điện nhân tạo như 1L2~34
2-3.3 Khởi động vả xác định điện trở khởi động
Tương tự như trường hợp động cơ một chiều kích từ độc lập, để hạn chế đồng điện khởi động ta cúng đưa thêm điện trở phụ mạch phần ứng Sơ đồ nguyên lý và dạc lính khởi động được biểu
diễn trên 12-26
Để xác định các cấp điện trở khởi động ta cĩ thể tuyến tính hứa các đoạn đặc tính khỏi động,
Trang 35Ta dat 1 1 % ¬ ố Ko, Kb, : ⁄
Chứng mình tương tự với (yr KT eri
diction chan tas aint AE) =
các đặc tính nhân tạo cịn lại Tae
†a dược kết quả tương ứng
Khi J, = const I, = const 2 a) bd = AR, ae = BR df = AR¿ fh = ARy eg = BRy == Tu dé suy ra cde dang thức: bì Hing 2-253) 8đ đồ nguyễn lý: bj Các đặc tíh khởi động
Cáo đẳng thức trên chứng tỏ rằng các đường thẳng gỡ, ed, ef, gh phải đồng quy lại một điểm X
Như vậy các đặc tính khởi dộng sau khi đã tuyển tính hĩa cĩ dạng hình tỉa như trên IZ~35 Quả trình xây dụng đạc tỉnh kh động và xác định trị số diện trở khởi động được tiến bành theo các
‘use sau:
1 Dựa vào các thơng số c
đặc tính cơ điện Lự nhiên a dong co va dac tinh van nang vẽ ra
2 Chon dong dién gidi han J; < (2 + 2,5)Zy,, va tinh dien tré tổng của mạch phần ứng khi khởi động:
Trang 36Ũ, ‘am R=— đ 8, Chọn dịng điện chuyển khi khỏi động: = (11 +13) Lyn
Dong 7; lên đạc tính eơ tự nhiên cở giả trị œny,(a) từ đĩ xác định giảm (g) trên đặc tính khởi động ứng với giá trị đồng £5: au — BR Tam — LR a tm One = ayy ‘am
Kẻ dường thẳng qua øh, trên dạc tỉnh tự nhiên kẻ đường thẳng qua a Hai đường này cất nhau lại diểm x
4 Từ A dựng đường dác tính khỏi động hình tỉa thỏa mãn điều kiện:
— Bảo dâm đúng số cấp khởi động yêu cầu
— Từ điểm e kẻ đường song song với trục hồnh phải cất dạc tính tự nhiên đúng ở điểm ở
Trang 37
2-3.4 Trạng thái hãm của động cơ kích từ nối tiếp
Do đặc điểm của dộng cơ điện một chiều kích từ nối tiếp cố tốc độ ø¿„ rất lớn nên dịng cơ chỉ thưc hiện hãm ngược và hãm dong nàng chứ khơng cĩ trang thai ham tai sinh,
Phương pháp hãm ngược và hãm động năng của dộng cơ một chiêu kích từ nổi tiếp cũng giống như ở động cơ một chiều kích lừ độc lập a) Trạng thái hãm ngược
— Ham ngược bằng cách dưa R, lớn vào động cĩ Dae tink cơ khi hãm chính là dạc Lính biến trỏ Ứng với tải thế năng, đoạn đặc tỉnh sứ chính là đặc tính hảm ngược Dịng điện ham ngược được tính như sau:
Đa + Koa
' Ry +R (2-68)
Đặc tính cơ hầm ngược với Âị trong mạch được trình bày trên H.3—96
~ Hăm ngược bàng đáo chiều điện áp đật vào phan ứng, §ø đồ nguyên lý và đặc tinh eo khi hăm được biể diễn trên H.#—27 Chú ý rằng khi thực biện hãm, chiều đồng, diện kích từ cần giữ nguyên
Người ta thường sử dụng - ///2- 26 Đác tđh cá hâm ngược với, trạng thái hãm này để hãm "rong mạch phần dng,
đừng máy
Trang 38
Vag Ry + Fr M cer g
Ke (Ko)* oO ue
(2-65) tự
R, duge tinh dé sao cho dong dign ham ban dau nam trong gidi han cho phép (I, < BBL ge) 5) Trang théi ham dong nang — Ham động nàng kích từ độc lập:
Khi dong co đang quay
muốn thực hiện hãm ta cht _/i:2- 7a] 8ở đồ nguyên lý hàm ngước phần ứng động cơ khỏi nguền So cầu điện áo đãi vào phn dng độn c diện một chiều và đớng vào: P&E th cĩ Hữm ngược bằng dâo chữu sức tính diện áp phần ng, điện trở hăm Cịn cuộn kịch
Trang 39
Điện trở hãm f#, được chọn sao eho đồng điện hãm ban đầu nản: trong giới hạn cho phép: KM gy ting eg Tuy =~ = 12 = 25 yy 2-87) Ry + Ry _ Nân KD gine pies eR, ate y Rex a Tian
‘Hint 2-28; a) Sở đồ nguyên lý hãm đơng năng động cơ một chiều xích tủ nổi ti, bì Đặc tính cĩ hầm động năng kích tử độc lậo của đơng cơ kích tử nối tiếp, = Ham dong nang te kick:
Khi động cơ dang quay, muốn thực hiên hãm động năng tự kích ta các sá phân ứng lễn cuộn kích từ khỏi lưới điện để đĩng vào 1 điện trở ham nhưng đồng kích từ vẫn giữ nguyên chiều cũ Sơ đồ
nguyên lý và đặc tính cơ hãm biểu diễn trên H.2-29
Phương trình đạc tính eơ khi hãm là Ryt Ry
(2-68)
Trang 40và từ thơng kích Lừ giảm din trong qua trinh ham động năng tự kích
2-28 a) $0 dd nguyén I ham đơng năng tự kích của động eđ một chiều kích từ nối tiếp, bị Đặc tính cĩ hãm động năng tự kien của đơng cĩ một chiều kích từ nối tiếp, 3-4 ĐẶC TÍNH CO CUA DONG CO KIIONG DONG BO
Động cơ điện khơng đơng bộ được sử dụng rất rộng rãi Lrong thie tế Ưu điểm nổi bật của loại đơng cơ này là: Oẩu tạo đen gián, đặc biết là động cơ rơto lơng sĩe; so với động cơ một chiều dộng cơ khơng đơng bộ cổ giá thành hạ; vận hành tin cây, chác chắn Ngồi ra động cơ khơng đồng bộ dùng trực tiếp lưới điện xoay chiêu ba pha nên khơng cân trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo,
Nhược điểm của động cơ khơng đồng bộ là điều chỈnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khơ khan; riêng với đồng cơ rơto lịng sĩc cớ các chỉ tiêu khởi dộng xáu hơn
Xét và mặt cấu tạo, người ta chia dong co khong dong bd Iam hai loại: Dộng cơ rơto dây quấn và động cơ rơto lồng sĩc (cịn gọi là động cơ rơto ngắn mạch)
2.4.1 Phương trình đặc tính cơ
Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ khơng đồng