Các trạng thái hoạt động của động cơ điện

Môn h c: i u n ng i n (Truy n ng i n) Chương CÁC TR NG THÁI HO T NG C A NG CƠ I N 2.1 Khái ni m chung 2.2 ng i n m t chi u kích t c l p (song song) 2.3 ng i n m t chi u kích t n i ti p 2.4 ng i n khơng ng b 2.5 Các c tính cơng tác c a ng ng b 2.1 Khái ni m chung - TC c a máy s n xu t (t i) Mc(ω) : bi t trư c - TC c a ng i n M(ω): T nhiên/ nhân t o - H ơn v tương i 2.2 ng i n m t chi u kích t 2.2.1 Sơ n i dây c a ng m t chi u kích t a) c l p (kích t song song) c l p kích t song song b) Hình 2.1 2.2.2 Phương trình c tính ( TC) a) Các phương trình - Phương trình cân b ng i n áp ph n ng m ch kích t : di Laplace u u = e + R ut i u + L ut u  U u = E u + R ut (1 + Tu p).Iu → dt di Laplace u kt = R kt i kt + L kt kt  U kt = R kt (1 + Tkt p).Ikt → dt ó: Rut = Ru+Rfu; Lut=Lu+Lfu; Tu = Lut/Rut; Tkt = Lkt/Rkt - Theo lý thuy t máy i n: GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u n ng i n (Truy n ng i n) Eu = kφ.ω M = kφ.Iu ó k = pN 2π.a φ = c.Ikt - Phương trình chuy n ng: dω Laplace M − Mc = J t  M − M c = J t p.ω → dt - Sơ c u trúc ng cơ: Uu - R ut Iu 1 + Tu p M Mc - J t p ω Eu kφ Ukt R kt 1 + Tkt p - Trong trư ng h p m ch kích t Uu - R ut φ c ã xác l p: Iu M kφ + Tu p Eu -T c k Ikt Mc - J t p ω kφ quay roto: U + Tu p ω = u − R ut Iu phương trình c tính cơ- i n có xét kφ kφ U + Tu p ω = u − R ut M phương trình TC có xét kφ kφ ) ( - Tr ng thái xác l p t = ∞ hay p = 0: ω= U u R u + R fu − Iu kφ kφ Phương trình “ (2-4) c tính i n” bi u th quan h ω = f(Iu) và: ω= U u R u + R fu − M kφ (kφ)2 Phương trình“ (2-6) c tính cơ” bi u th quan h ω = f(M) GV: Hà Xuân Hịa October 7, 2006 Mơn h c: i u n ng i n (Truy n ng i n) b) ng c tính c tính i n φ ≈ const ⇒ ω = f(Iu) ω = f(M) n tính Hình 2-2 - Khi Iu = 0, M = 0: ω= Uu = ω0 kφ “t c không t i lý tư ng” (2-7) - Khi ω = 0: Uu = I nm “dòng i n ng n m ch” R u + R fu Uu M= kφ = I nm kφ = M nm “momen ng n m ch” R u + R fu Iu = T (2-6) ta xác nh c (2-10) c) Các d ng khác c a phương trình TC - D ng 1: ω = ω0 - ∆ω (2-11) ó: ∆ω = R u + R fu I u kφ “ s tt c - D ng 2: (2-9) c tính cơ: dM (kφ) =− dω R u + R fu dM (kφ)2 β= = dω R u + R fu β= hay c ng (2-8) ω0 ω A ∆ω (2-12) ” M GV: Hà Xn Hịa October 7, 2006 Mơn h c: i u n ng i n (Truy n ω = ω0 − M β ng i n) (2-13) - D ng 3: M = kφ Uu (kφ)2 ω hay M = M − βω − nm R u + R fu R u + R fu (2-14) - D ng ( ơn v tương i) * * * * U u R u + R fu * ω = − I u * * (2-15) φ φ U* R * + R * * ω = *u − u * fu M* φ (φ ) (2-16) ó: ω* = ω/ω0; Uu* = Uu/U m; φ* = φ/φ m = kφ/kφ m; Iu* = Iu/I m; M* = M/M m; Ru* = Ru/R m; Rfu* = Rfu/R m; v i R dm = U dm I dm (2-17) ng v i M = Mc (xác l p) s có t c xác l p ωxl: Iu = Ic = Mc/kφ : “dòng i n t i” 2.2.3 c tính t nhiên (Rfu = 0, Uu = U m; φ = φ m) - Phương trình: U dm Ru − M kφdm (kφdm )2 U R ω = dm − u I u kφdm kφdm ω= -T c khơng t i U ωo = ®m kφ®m β tn = β* = tn - V TC t [Ω], : i i i (2-18) (2-19) c ng TC t nhiên: (2-20) (kφdm )2 (2-21) Ru (2-22) R* u nhiên t s li u catalog: P m [kW], n m [vòng/phút], U m [V], I m [A], η m, Ru m không t i [0, ω0] m nh m c [M m, ω m] ho c [I m, ω m] m ng n m ch [Mnm,0] ho c [Inm, 0] GV: Hà Xuân Hịa October 7, 2006 Mơn h c: i u n ω0 = ng i n (Truy n U dm kφdm ng i n) ω ω0 ωm U − R u I dm v i kφ dm = dm ωdm P 1000 M dm = dm ωdm ho c M m = kφdm.Idm U I nm = ®m R− I Inm Mnm M Im Mm U M nm = kφdm dm Ru ho c P 1000 Idm = dm , A ηdm U dm U R u ≈ 0,5.(1 − ηdm ) dm , Ω I dm 2.2.4 Các c tính nhân t o T phương trình (2-6): U R + Rf − ω= − − − M kφ kφ ) ( (2-23) (2-24) (2-6) ⇒ Rfư, Uư, φ có th thay i a) c tính nhân t o “bi n tr ”: (Uu = U m, φ = φ m) - Phương trình: U R + Rf − (2-25) ω = ®m − − M kφ®m ( kφ )2 ®m U ®m R − + R f − − I − (2-26) kφ®m kφ®m - T c khơng t i: U ω0 = ω0.tn = ®m = const (2-27) kφ®m s tt c Mc hay Ic: R− + Rf − R + Rf − ∆ωc = M c = − I c ~ R f − kφ®m ( kφ ) ω= (2-28) ®m ∆ωc = R− ( kφ®m ) M c + Rf − ( kφ®m ) M c = ∆ωc.tn + ∆ωc.Rf GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u n ng i n (Truy n ω0 ng i n) ∆ωc.tn ∆ωc ∆ωc.Rf TN, Rfư=0 NT, Rfu - Mc c ng TC: βtn = ( kφ®m )2 ~ Rf − R − + Rf − - Dòng i n ng n m ch: U ®m I nm = ~ R − + Rf − Rf − - Momen ng n m ch: M nm = kφ®m I nm ~ Rf − (2-29) (2-30) (2-31) Tăng Rfư … b) c tính nhân t o thay i i n áp ph n ng Uư: (Rfư = 0, φ = φ m) - Phương trình: U− R− (2-32) ω= − M kφ®m ( kφ )2 ®m U− R ω= − − I − kφ®m kφ®m - T c khơng t i: U− ω0 = ~ U− kφ®m s tt c Mc hay Ic: (2-33) (2-34) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u n ∆ωc = - ng i n (Truy n R− ( kφ®m ) M c = ng i n) R− I c = ∆ωc.tn = const kφ®m (2-35) c ng TC: ( kφ®m )2 β= = βtn = const R− - Dòng i n ng n m ch: U I nm = − ~ U − R− - Momen ng n m ch: M nm = kφ®m I nm = kφ®m ⇒ Khi gi m Uư < U m (2-36) (2-37) U− ~ U− R− (2-38) … GV: Hà Xn Hịa October 7, 2006 Mơn h c: i u n ng i n (Truy n b) c tính nhân t o thay - Phương trình: U R− ω = ®m − M kφ ( kφ ) i t thông φ: (Rfư = 0, Uư = U m) U ®m R − − I kφ kφ − - T c không t i: U ω0 = ®m ~ kφ φ s tt c Mc hay Ic: R− ∆ωc = M c ~ φ2 ( kφ ) c ng TC: (2-39) ω= ( kφ ) β= ng i n) (2-40) (2-41) (2-42) ~ φ2 R− - Dòng i n ng n m ch: U I nm = ®m = I nm.tn = const R− - Momen ng n m ch: M nm = kφ.Inm ~ φ ⇒ Khi gi m φ < φ m (2-34) (2-30) (2-31) … φ2 < φ1 < φ m φ2 < φ1 < φ m Chú ý: Vì khơng th tăng ikt giá tr nh m c, nên ch có th t o φ < φ m Do ó, c tính i n nhân t o u có v trí cao c tính t nhiên; tương t , vùng ph t i Mc cho phép t c c tính nhân t o l n t c c tính t nhiên GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u n ng i n (Truy n ng i n) * Ví d 1: D ng c tính t nhiên nh n xét v d ng c tính c a ng i n m t chi u kích t song song S li u cho trư c: ng lo i làm vi c dài h n, c p i n áp 220V, công su t nh m c 6,6kW; t c nh m c 2200 vòng/phút; dòng i n nh m c 35A; i n tr m ch ph n ng g m i n tr cu n dây ph n ng c c t ph : 0,26Ω Gi i: + D ng c tính t nhiên d a vào i m: i m không t i [0, ω0] i m nh m c [M m, ω m]; ho c [I m, ω m] cho c tính i n t nhiên i m ng n m ch [Mnm,0]; ho c [Inm, 0] cho c tính i n t nhiên T c nh m c: ω n 2200 ωdm = dm = = 230,3 [rad/s] ω0 9,55 9,55 ωm Momen nh m c: M dm = Pdm 1000 6,6.1000 = = 28,6 [Nm] ωdm 230,3 Như v y ta ã xác nh c i m T thông ng cơ: kφ dm = T c nh m c [28,6 ; 230,3] U dm − I dm R u 220 − 35.0,26 = = 0,91 [Wb] ωdm 230,3 I Inm Mnm M Im Mm không t i lý tư ng: ω0 = U dm 220 = = 241,7 [rad/s] kφ dm 0,91 Như v y ta ã xác nh c i m không t i [0 ; 241,7] Dòng i n ng n m ch: I nm = U dm 220 = = 846 [A] Ru 0,26 Mômen ng n m ch: M nm = kφ dm I nm = 0,91.846 = 770 [Nm] Như v y ta xác nh c i m ng n m ch [770 ; 0] T i m i m: i m không t i i m nh m c ho c i m ng n m ch ta có th d ng c c tính hình bên + ánh giá ng c tính cơ: s t t c có t i nh m c (so v i t c không t i lí tư ng): ∆ωc = ω0 - ω m = 241,7 – 230,3 = 11,4 [rad/s] ∆ωc % = - c ng ∆ωc 11,4 100% = 100% = 4,7% ω0 241,7 (< 5%) c tính t nhiên: (kφdm )2 β= Ru = 0,912 = 3,18 [Nm.s] 0,26 GV: Hà Xn Hịa October 7, 2006 Mơn h c: i u n ng i n (Truy n ng i n) Bài t p 2.1: D ng c tính t nhiên nh n xét v d ng c tính c a ng i n m t chi u kích t song song S li u cho trư c: ng lo i làm vi c dài h n, c p i n áp 220V, công su t nh m c 4,4kW; t c nh m c 1500 vòng/phút; hi u su t nh m c 0,85 áp án 2.2.5 Các tr ng thái hãm c a ng m t chi u kích t cl p - Tr ng thái ng cơ: tr ng thái mà mômen ng sinh h tr vi c quay Hay chi u c a momen ng chi u v i chi u c a t c quay + M (Iư) ω chi u => Pcơ = M.ω = Mc.ω > + ng làm vi c góc ¼ th I (ω>0; M I > 0) góc ¼ th III (ω0, I0, U0, U>0, U>E U P = M.ω0 P = U.I0 II I III IV I Ch ng M0, ω0, U